반도체 산업은 주로 집적 회로, 가전 제품, 통신 시스템, 태양광 발전, 조명 애플리케이션, 고전력 전력 변환 및 기타 분야에 중점을 두고 있습니다. 기술이나 경제 발전의 관점에서 볼 때 반도체의 중요성은 엄청납니다.
컴퓨터, 휴대폰, 디지털 녹음기 등 오늘날 대부분의 전자 제품은 핵심 단위인 반도체와 매우 밀접한 관계를 맺고 있습니다. 일반적인 반도체 재료에는 실리콘, 게르마늄, 갈륨 비소 등이 포함됩니다. 다양한 반도체 재료 중에서 실리콘은 상업용 응용 분야에서 가장 영향력이 큽니다.
반도체란 상온에서 도체와 부도체 사이에 전도성이 있는 물질을 말합니다. 라디오, 텔레비전, 온도 측정 분야에 광범위하게 적용되기 때문에 반도체 산업은 거대하고 끊임없이 변화하는 발전 잠재력을 가지고 있습니다. 반도체의 제어 가능한 전도성은 기술 및 경제 분야 모두에서 중요한 역할을 합니다.
반도체 산업의 업스트림에는 IC 설계 회사와 실리콘 웨이퍼 제조 회사가 있습니다. IC 설계회사는 고객의 요구에 따라 회로도를 설계하고, 실리콘 웨이퍼 제조회사는 다결정 실리콘을 원료로 실리콘 웨이퍼를 제조합니다. 미드스트림 IC 제조 기업의 주요 업무는 IC 설계 기업이 설계한 회로도를 실리콘 웨이퍼 제조 기업이 제조하는 웨이퍼에 이식하는 것입니다. 완성된 웨이퍼는 패키징 및 테스트를 위해 다운스트림 IC 패키징 및 테스트 공장으로 보내집니다.
자연계의 물질은 전도도에 따라 도체, 절연체, 반도체의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 반도체 소재는 상온에서 전도성 소재와 절연성 소재 사이에 전도성을 갖는 기능성 소재의 일종을 말한다. 전도는 두 가지 유형의 전하 캐리어인 전자와 정공을 사용하여 달성됩니다. 실온에서의 전기 저항률은 일반적으로 10-5~107옴·미터입니다. 일반적으로 저항률은 온도가 증가함에 따라 증가합니다. 활성 불순물이 추가되거나 빛이나 방사선이 조사되면 전기 저항률은 몇 배나 달라질 수 있습니다. 탄화규소 검출기는 1906년에 제조됐다. 1947년 트랜지스터가 발명된 이후 반도체 재료는 재료의 독립분야로서 큰 발전을 이루며 전자산업과 첨단기술 분야에서 없어서는 안 될 재료가 됐다. 반도체 재료의 전도도는 그 특성과 매개변수로 인해 특정 미량 불순물에 매우 민감합니다. 순도가 높은 반도체 재료를 진성 반도체라고 하는데, 이는 상온에서 전기 저항이 높고 전기 전도성이 좋지 않습니다. 고순도 반도체 소재에 적절한 불순물을 첨가하면 불순물 원자에 의한 전도성 캐리어 제공으로 인해 소재의 전기 저항률이 크게 감소합니다. 이러한 유형의 도핑된 반도체를 흔히 불순물 반도체라고 합니다. 전도성을 위해 전도대 전자에 의존하는 불순물 반도체를 N형 반도체라고 하며, 원자가대 정공 전도성에 의존하는 불순물 반도체를 P형 반도체라고 합니다. 서로 다른 종류의 반도체가 접촉(PN 접합 형성)되거나, 반도체가 금속과 접촉하면 전자(또는 정공) 농도의 차이로 인해 확산이 발생하여 접촉점에 장벽이 형성됩니다. 따라서 이러한 유형의 접점은 단일 전도성을 갖습니다. PN 접합의 단방향 전도성을 활용하면 다이오드, 트랜지스터, 사이리스터 등 다양한 기능을 가진 반도체 소자를 만들 수 있습니다. 또한, 반도체 소재의 전도성은 열, 빛, 에너지 등 외부 조건의 변화에 매우 민감합니다. 전기, 자기 등을 기반으로 정보변환을 위한 다양한 민감 부품을 제작할 수 있습니다. 반도체 재료의 특성 매개변수에는 밴드갭 폭, 저항률, 캐리어 이동도, 비평형 캐리어 수명 및 전위 밀도가 포함됩니다. 밴드갭 폭은 반도체의 전자 상태와 원자 구성에 의해 결정되며, 이 물질을 구성하는 원자의 원자가 전자가 결합 상태에서 자유 상태로 여기되는 데 필요한 에너지를 반영합니다. 전기 저항률과 캐리어 이동도는 재료의 전도성을 반영합니다. 비평형 캐리어 수명은 외부 효과(예: 빛 또는 전기장)에 따라 비평형 상태에서 평형 상태로 전환되는 반도체 재료의 내부 캐리어의 완화 특성을 반영합니다. 전위는 결정에서 가장 흔한 유형의 결함입니다. 전위 밀도는 반도체 단결정 재료의 격자 무결성 정도를 측정하는 데 사용되지만 비정질 반도체 재료의 경우 이 매개변수가 존재하지 않습니다. 반도체 재료의 특성 매개변수는 반도체 재료와 기타 비반도체 재료 간의 차이를 반영할 수 있을 뿐만 아니라, 더 중요하게는 다양한 반도체 재료, 심지어 동일한 재료라도 서로 다른 상황에서 특성의 정량적 차이를 반영할 수 있습니다.
