半导体的欧姆接触

半导体的欧姆接触(2023-03-3015:06:47)转载▼标签：杂谈分类：补充大脑1、欧姆接触载流子浓度发生显著的转变。要形成欧姆接触，对于nWm《Ws，使金属与半导体之间形成np型半导体，应中选择功函数大的金属与半导体形成接触，即满足Wm》Ws，使金属与半导体之间形成p型反阻挡层。但是由于外表态n型半导体而言，即使Wm《Ws，金属与半导体之间还是不能形成性能良好的欧姆接触。2、一些常用物质的的功函数n功函数，满足此条件的金属材料有Ti、Inp型半导体，金属功函数要大于半导体的功Cu、Ag、Pt、Ni2、一些常用物质的的功函数物质 AlTi PtInNiCuAgAu功函数4.33.95 5.353.74.54.44.45.203、举例nGaNTi/Al/Ti三层金属，然后在卤灯/硅片组成的快速退火装置上进展快速退火：先600900摄氏度——形成欧姆接触；p型的CdZnTe——磁控溅射仪上用Cu－3％Ag合金靶材在材料外表溅射一层CuAg合金。欧姆接触[编辑]欧姆接触是半导体设备上具有线性并且对称的电流-电压特性曲线〔I-Vcurve〕的区域。假设电流-电压特性曲线不是线性的，这种接触便叫做肖特基接触。典型的欧姆接触是溅镀或者蒸镀光刻集成电路性能和稳定性的关键因素。它们的制备和描绘是电路制造的主要工作。名目名目[隐蔽]1理论试验特性欧姆接触的制备技术角度上重要的接触类型重要性参考资料7参见理论[编辑]任何两种相接触的固体的费米能级〔Fermilevel，或者严格意义上，化学势〕必需相等。费米能级和真空能级的差值称作功函数功函数和 。当两种材料相接触时，电子将会从低功函〔高Fermilevel〕一边流向另一边直到费米能级相平衡。从而，低功函〔高Fermilevel〕的材料将带有少量正电荷而高功函〔低Fermilevel〕材料则会变得具有少量电负性。最终得到的静电势称内建场记为 。这种接触电势将会在任何两种固体间消灭并且是诸如二极管整流现象和温差电效应等的潜在原能带弯曲们很短的屏蔽长度意味着任何电场只在接触面间无限小距离内存在。欧姆接触或肖特基势垒形成于金属与n型半导体相接触。欧姆接触或肖特基势垒形成于金属与p型半导体相接触。弯曲的导带顶。穿越势垒所需的能量 是内建势及费米能级与导带间偏移的总和。同样对于n型半导体， 当中 是半导体的电子亲合能〔electronaffinity〕，定义为真空能级和导带〔CB〕能级的差。对于p型半导体，其中 是禁带宽度。当穿越势垒的激发是热力学的，这一过程称热放射。真实的接触中一个同等重要的过程既即为量子力学隧穿。WKB近似描述了最简洁的包括势垒穿透几率与势垒高度和厚度的乘积指数相关的隧穿图像。对于电接触的情形，耗尽区宽度打算了厚度，其和内建场穿透入半导体内部长度同量级。耗尽层宽度导体内存在的掺杂来计算:

可以通过解泊松方程以及考虑半MKS单位制是净电荷密度而是介电常数。几何构造是一维的由于界面被假设为平面的。对方程作一次积分，我们得到积分常数 依据耗尽层定义为界面完全被屏蔽的长度。就有其中 被用于调整剩下的积分常数这一 方程描述了插图右手边蓝色的断点曲线。耗尽宽度可以通过设置 来打算，结果为0<x<W，受主净电荷密度

是完全耗尽的半导体中离子化的施主和以及是电荷。和 对于n型半导体取正号而对于p型半导体取负号，n型的正曲率 和p型的负曲率如下图。从这个或许的推导中可留意到势垒高度〔与电子亲和性和内建场相关〕和势垒厚度〔和内建场、半导体绝缘常数和掺杂密度相关〕只能通过转变金属或者转变掺杂密度来转变。总之工程师会选择导电、非反响、热力学稳定、电学性质稳定且低张力的接触金属然后提高接触金属下方区域掺杂密度来减小势垒高度差高掺杂区依据掺杂种类被称为 或者 隧穿中透射系数与粒子质量指数相关有效质量的半导体更简洁被解除。另外，小禁带半导体更简洁形成欧姆接触由于它们的电子亲和度〔从而势垒高度〕更低。上述简洁的理论预言了 ，因此似乎可以天真的认为工函靠近半导体的电子亲和性的金属通常应当简洁形成欧姆接触。事实上，高工函金属可以形成最好的p型半导体接触而低工函金属可以形成最好的面可能会重构成一个的电学态。接触电阻与界面间化学细节的相关性是导致欧姆接触制造工艺可重复性为如此巨大的制造挑战的缘由。.接触电阻的单位因此成为，其中代表电阻单位面可能会重构成一个的电学态。接触电阻与界面间化学细节的相关性是导致欧姆接触制造工艺可重复性为如此巨大的制造挑战的缘由。.接触电阻的单位因此成为，其中代表电阻单位欧姆。试验特性[编辑]特征接触电阻试验上定义为J-V曲线在V=0处的斜率，J是电流密度:接触电阻可以通过比较比较带有欧姆表的四探针测量〔four-probemeasurement〕和简洁的两探针测量结果来粗略估量。在两探针测量中，测量电流导致同时跨越探针和接触的势降，从而这些元件的电阻与真是元间的电阻是串联而不行分别的。在四探针测量中，一对探针用于注入测量电流同时另一对并联的探针用于测量跨越器件的势降。在四探针情形下，没有通过电压测量探针的势降因而接触电阻降并不包括其中。从两极法和四极法推导的电阻差值是对接触电阻合理准确的测量假设探针电阻足够小而无视不计。特性接触电阻可以通过乘以接触面积来得到。随着集成电路制备过程的进展，远更简单的接触电阻测量被使用，最流行的方法即为传输线测量〕〔transmissionlinemeasurement〕。传输线测量的根本思路是描绘类似接触之间同宽不同长度的条状电阻值。电阻率〔resistivity〕的函数而截距即为接触电阻〔resistance〕。欧姆接触的制备[编辑]欧姆接触制备是材料工程里争论很充分而不太有未知剩余的局部。可重复且牢靠的接触制备需要极度干净的半导体外表。例如，由于自然氧化物会快速在硅外表形成，接触的性能会格外敏感地取决于制备预备的细节。接触制备的根底步骤是半导体外表清洁、接触金属沉积、图案制造和退火。外表清洁可以通过溅射蚀刻、化学蚀刻、反响气体蚀刻或者离子研磨。比方说，硅的自然氧化物可以通过蘸氢氟酸〔HF〕来去除，而砷化镓〔GaAs〕则更具代表性的通过蘸溴化甲醇来清洁。清洁过后金属通过溅射、蒸发沉积或者化学气相沉积〔CVD〕沉积下来。溅射是金属沉积中比蒸发沉积更快且更便利方法但是等离子带来的离子轰击可能会削减外表态或者甚至颠倒外表电荷载流子的类型。正由于此更为平和且照旧快速的CVD造是通过标准平版照相术来完成的，比方剥落中接触金属是通过沉积于光刻胶层孔洞之中并稍后取出光刻胶来完成的。沉积后接触的退火能有效去除张力并引发有利的金属和半导体之间的反响。技术角度上重要的接触类型[编辑]现代对硅的欧姆接触比方二硅化钛钨通常是CVD制作的硅化物通常通过沉积过渡金属然后退火形成硅化物来制造且形成的硅化物通常为非化学计算的。硅化物接触也可通过直接溅射复合或者离子移植过渡金属来沉积并退火。铝是另一种可同时用于n型和p型半导体重要的硅接触金属，但并非全部n型硅和铝都可以形成欧姆接触，一般而言，n+型硅和铝较能形成良好的欧姆接触，与n型或n-型硅则形成schottky接触，而一般n1016cm-3左右，先镀Ti接触硅再镀上Ag消耗自然氧化物中的氧〔Al〕局部由于高折射材料不太倾向于集中到不期望的地带，特别是在随后的高温处理过程中。复合半导体接触的形成可以理解比硅接触更为简单。比方说，砷化镓材料接触材料铝〔Al〕，铝-硅，硅化钛〔TiSi〕，氮化钛〔TiN〕，钨，硅化钼〔MoSi〕，硅化铂〔PtSi〕，硅化钴〔CoSi〕，硅〔Si〕硅化钨〔WSi〕锗〔Ge〕铟〔In〕，镓金合金〔AuGa〕，锑金合金〔AuSb〕砷化镓〔GaAs〕锗金合金〔AuGe〕，铅金〔PdGe〕，钛材料接触材料铝〔Al〕，铝-硅，硅化钛〔TiSi〕，氮化钛〔TiN〕，钨，硅化钼〔MoSi〕，硅化铂〔PtSi〕，硅化钴〔CoSi〕，硅〔Si〕硅化钨〔WSi〕锗〔Ge〕铟〔In〕，镓金合金〔AuGa〕，锑金合金〔AuSb〕砷化镓〔GaAs〕锗金合金〔AuGe〕，铅金〔PdGe〕，钛Ti/铂Pt/金Au氮化镓〔GaN〕Ti/Al/Ti/Au、Pd/AuInSbInSbInZnOInSnO、AlCuInGaSe钼〔Mo〕,InSnOHgCdTe铟〔In〕透亮或半透亮接触对于主动矩阵液晶显示器LCD、光电器件诸如激光二极管〔LD〕、发光二极管〔LED〕及