FTF 4 semestr.SOKOLOV / 27

Омический контакт – это контакт металл-полупроводник, в котором не проявляется потенциальный барьер на границе раздела, он является неотъемлемой частью любого полупроводникового прибора. Такие контакты должны обладать практически линейной вольтамперной характеристикой и низким электрическим сопротивлением. Важным требованием, предъявляемым к ним, является отсутствие инжекции, способной существенно ухудшить параметры приборов. Одним из наиболее распространенных способов получения омических контактов является введение в металл примеси, которой легирован полупроводник. Так, в случае германия, легированного сурьмой, в качестве припоя часто используется олово, содержащее сурьму. При приплавлении олова к германию в приконтактной области образуется тонкий рекристаллизационный слой вырожденного полупроводника, сильно обогащенного сурьмой. Этот слой обладает высокой проводимостью и по своим свойствам близок к металлу. Такой n+-n контакт имеет низкое сопротивление и почти всегда линеен. Из-за низкой концентрации дырок в вырожденном слое контакт является практически неннжектирующим.

рис.1

n⁺-n контакт

Другим способом получения омического контакта является осаждение металла на предварительно шлифованную поверхность полупроводника. Шлифование вызывает сильное искажение кристаллической решетки в поверхностном слое полупроводника и появление в запрещенной зоне этого слоя большого числа локальных уровней, увеличивающих проводимость слоя и тем самым уменьшающих контактное сопротивление. Из-за высокой скорости рекомбинации в нарушенном слое носители, генерируемые контактом, практически полностью рекомбенируют в этом слое. Поэтому контакт является почти неинжектирующим.

Наиболее широко при изготовлении приборов и интегральных схем на гетероструктурах используются сплавные омические контакты, которые дают возможность создать высоколегированный слой вблизи поверхности. Наиболее широко для создания сплавных омических контактов, получаемых вакуумным напыление с последующим вплавлением, используется Au-Ge (88% Au, 12% Ge) и Ni. Однако сплавной контакт не позволяет достигать теоретических значений контактного сопротивления. Одним из вариантов уменьшения контактного сопротивления является выращивание гетероструктур. Основная идея метода состоит в уменьшении высоты барьера и, следовательно, контактного сопротивления с помощью введения промежуточного полупроводникового слоя с малой шириной запрещенной зоны между металлом и активным слоем прибора. Методом молекулярно-лучевой эпитаксии формируются гетероструктуры на основе InAs-GaInAs-GaAs. In-As – полупроводниковый слой имеет высокую концентрацию носителей и ширину запрещенной зоны – 0,35 эВ, что обеспечивает получение низкоомных омических контактов с большинством металлов. Промежуточный слой GaInAs имеет переменный состав во избежание разрыва зон, который возникает в случае резкой границы InAs-GaAs и препятствует протеканию тока.

В технологии интегральных схем на арсениде галлия приемлемые значения удельного переходного сопротивления лежат в диапазоне от 10^-6 до 10^-5 Ом•см. Анализ экспериментальных данных показывает, что при этом эффективная длина омического контакта составляет 0.3–3 мкм. Для исследования размерных эффектов были разработаны и изготовлены тестовые элементы с различной длиной омического контакта. Исследовалось влияние длины области омического контакта на его электрофизические характеристики. Результаты измерений удельного погонного сопротивления в зависимости от длины омического контакта представлены на рисунке 2.

рис.2

удельного погонного сопротивления от длины омического контакта

В соответствии с представлениями об однородном удельном переходном сопротивлении омического контакта следовало бы ожидать, что удельное погонное сопротивление контакта не будет зависеть от длины ОК при L > L_eff и будет резко увеличиваться приL <L_eff . На практике наблюдается иной ход зависимости. При больших значениях длины омического контакта удельное погонное сопротивление контакта слабо растет, а при малых значениях длины (L<L_k) – достаточно резко уменьшается.