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분야
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다이아몬드는 단결정이다. 돌맹이는? 보통은 다결정이다.
그리고 대부분의 금속은 다결정이다. 이 다결정과 단결정은 경계가 애매하다.
예를 들어보자, 만약에 부분 부분의 결정이 1센티미터 정도되는 결정이 모인 집합은 단결정인가 다결정인가?
그것은 상황에 따라 정의될 수 있을 것이다. 지름이 20센티 되는 8인치 실리콘 웨이퍼 (wafer) 전체의 크기를 생각하면 이것은 물론 다결정이라고 해야 한다.
16메가 디램 (Mega DRAM, 1Mega=100만)은 기억셀의 전체 길이가 2 마이크론 (micrometer=1/1000 미리)이 못된다.
이 트랜지스터 입장에서 보면 1cm의 크기는 단결정으로 보일 것이다.
그러므로 단결정과 다결정은 그것을 사용하는 상황이 어떤가에 따라 단결정, 다결정이 정의 된다.
그러나 여기서 우리가 관심이 있는 것은 반도체 제조공정이므로 이 관점에서는 웨이퍼 전체가 하나의 결정인 단결정인 것만이 단결정으로 본다.
비정질 구조를 가진 것으로 우리 주위에 흔히 볼 수 있는 것은 유리다. 유리는 비정질이기 때문에 갖가지 모양으로 가공하기 쉽다고 한다.
유리가 석영같은 다결정이나 단결정이였으면 유리컵이나 거울을 만들기 훨씬 어려웠을 것이다. 금속을 초고속으로 냉각시켜도 비정질이 된다.
여담이지만 고체물리를 하는 사람은 이 비정질 고체를 액체로 분류하기도 한다.
때로는 액체 중에서도 결정 구조를 가진 경우가 있다. 자연 상태에서 저절로 결정을 이루는 것이 아니라 외부에서 전압을 걸어주었을 때 결정과 같이 규칙적인 배열 구조가 나타나는 것이다. 이것을 액정 (liquid crystal),즉 액체 결정이라 부르며 이것은 LCD (liquid crystal display)에 사용되는데 전자시계, 전자계산기에 쓰여 왔고 앞으로 평면 TV에도 쓰이게 될 물질이다.
반도체에서 대부분의 chip은 단결정 웨이퍼에다 제작을 한다.
그러나 트랜지스터의 게이트는 다결정 실리콘으로 만든다. 그리고 DRAM의 저장용 커패시터는 비정질 실리콘으로 만들고 앞서 말한 LCD를 구동하는 트랜지스터도 보통 비정질 실리콘으로 제작하며 이것을 TFT-LCD라 부른다.
2절. 결정구조
자연 상태에서 결정의 종류는 축의 기울어짐과 축의 길이 차이 등에 따라 14가지 형태로 크게 구분된다.
그중에서 우리가 다루는 반도체물질인 실리콘, 게르마늄, 갈륨비소 등의 결정은 cubic구조 (x,y,z 축이 모두 직각이며 길이가 같은 구조) 이므로 이것만 생각하기로 한다.
Cubic구조는 SC(Simple Cubic), FCC(Face Centered Cubic), BCC(Body Centered
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