What is the Contact resistance 컨택저항이란 무엇인가?

오늘은 반도체를 공부하다보면 진짜 많이 보이는 단어, Contact Resistance에 대해 적어보려고 합니다.

물론 저도 완벽하진 않아 틀릴 수 있으니, 이런 의견도 있구나 라고 받아들여주세요.

주의! 이 문서는 Contact을 접합이라 번역했습니다. 저는 접촉보다 접합이 더 맞는 표현이라 생각합니다.

먼저 접촉 저항은 단어 그대로 두개의 도체가 접합했을 때 생기는 저항입니다.

근데 저는 이런 의문을 품었어요.

접합하면 저항이 생긴다??? 빛의 입사마냥 물질이 달라지면 굴절률이 확 달라져서, 속도가 달라지는건가??

 

그래서 곰곰히 생각한 결과 아래와 같은 생각의 흐름 및 결론을 도출했습니다.

생각의 흐름

A물질은 R1의 저항을 갖고 있고, B물질은 R2의 저항을 갖고있다고 가정합시다. B층 위에 A층을 증착하였습니다.

A물질과 B물질을 증착으로 접합시켰을 때 가운데 층(빨간 동그라미)은 어떻게 생겼을까요???

이 부분이 제일 중요합니다!

나의 과거 생각

이렇게 이상적으로, A물질의 층이다가 갑작스럽게 B물질의 층으로 바뀔까요??

정답은 대부분 이렇지 않습니다. 물질마다 원자의 크기가 다르고, 접촉시 Defect가 형성될 수도 있습니다. 그리고 농도의 차이가 있기에, 확산이 일어나기도 하죠.

 

그래서 중간에 Interface layer라는 층이 생기게 됩니다. A물질도 B물질도 아닌 AB 혼합물질의 층이요.

아마도 실제 모습, Interface layer의 모습

위는 Interface layer를 상상으로나마, 간단히 그려봤습니다. 중간중간 Vacancy도 있고, 확산이 일어나서 A와 B가 뒤섞여 있습니다. 이런 모양으로 생기면, 결합이 충분하게 이뤄지지 않습니다. Dangling Bond가 생길 수 있다는 말이죠.

Dangling Bond는 결합하지 못한 Bonding, 전자들을 말합니다. 이런 Bonding들은 좀만 힘을 줘도 전자들이 쉽게 튀어나옵니다.

 

전자가 쉽게 나온다 -> 쉽게 흐른다 -> 저항이 낮다!

 

또한 Vacancy같은 빈 공간도 전자가 Scattering할 확률을 낮춰줍니다. 전자는 지나가다가 어쩔 수 없이 원자에 부딪히게 되는데 원자가 하나라도 줄어들면 부딪힐 확률이 줄어들겠죠.

 

혹은, 너무 원자들이 엉켜서 전자가 움직이기 힘든 환경일 수도 있죠. 전자가 움직이기 힘들면 저항은 높아집니다.

정말 여러가지의 변수가 있어요.

그리고 Contact region마다 원자 배열의 환경이 다르겠죠?? 그래서 왼쪽 부분과 오른쪽 부분, 중간부분 등 부분부분마다 Contact resistance가 다릅니다. 위 그림도 보시면 Vacancy가 오른쪽에만 있고 왼쪽은 Vacancy가 없습니다.

국소부위의 접합저항을 측정했을 때, 왼쪽과 오른쪽의 저항은 다를 것이라 추측할 수 있죠.

결론

위 내용들을 정리했을 때 저는 한가지 정의를 내렸습니다.

 

Contact Resistance는 접합했을 때 생기는 저항이기도 하지만, Interface Layer의 저항이라 생각해도 되겠구나!

위 그림에서 R1은 A layer의 저항, R2는 B layer의 저항입니다.

그럼 Interface Layer의 저항은?? 바로 Contact Resistance인 것입니다.

 

물질을 접합시키면 무조건 Interface Layer가 생기게 됩니다. 그래서 이의 저항을 표현할 단어로 Contact Resistance를 도입한 것입니다.

 

Contact Resistance에 대한 개념이 와닿으시나요??

도움이 되셨길 바라면서, 포스팅 마치겠습니다. 도움이 되셨거나 질문이 있으시다면 공감 or 댓글 부탁드려요.

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