Напыленные контакты.

На практике большинство контактов получается на­пылением. Большая часть их изготовляется в стандарт­ных вакуумных системах, откачиваемых диффузными паромасляными насосами, обеспечивающими вакуум около 10^-3 Па, часто даже без вымораживающих ло­вушек с жидким азотом. Этот метод нанесения метал­лических пленок подробно обсуждается в книге Холленда. Металлы с невысокой температурой плавле­ния (например, А1 и Аu) обычно могут быть напылены достаточно просто с помощью резистивного нагревате­ля в форме лодочки или нити, тугоплавкие металлы (такие, как Мо и Ti) обычно испаряются с помощью электронного луча. Чаще всего поверхность полупро­водника подвергается химическому травлению, и тогда на ней неизбежно остается тонкий окисный слой тол­щиной 1 ... 2 нм. Конкретно природа и толщина этого слоя зависят от особенностей способа обработки' поверх­ности. Влияние способа обработки поверхности полу­проводника на характеристики барьеров Шоттки на Si рассмотрены Тернером и Родериком. Промежу­точный слой может быть также обусловлен водяными или другими адсорбированными на поверхности полу­проводника парами еще до помещения образца в ва­куумную систему. Обычно такие адсорбированные слои можно удалить перед напылением предварительным прогревом до температур 100 ... 200°С.

Даже если на начальном этапе удалось избежать появления на поверхности полупроводника окисного слоя (например, в случае скалывания кристалла откры­вается совершенно чистая поверхность), то он появился бы при экспозиции этой поверхности на воздухе в тече­ние времени, требуемого для переноса полупро­водника в вакуумную камеру, и в самой камере при откачке до требуемого рабочего давления.

Например, в вакууме 10^-3 Па монослой адсорбиро­ванных молекул газа, падающих на поверхность, мо­жет образоваться в отсутствие десорбции приблизительно за 0.1 с. Если же коэффициент прилипания равен всего 1/1000, что, как полагают, характерно для кислорода на кремнии, то для образования монослоя потребовалось бы значительно больше времени (—100 с). Однако поскольку в процессе откачки по­верхность полупроводника оказывается подверженной воздействию атмосферы при значительно более высоких давлениях в течение нескольких десятков минут, по­этому для образования окисного слоя этого времени вполне достаточно.

Загрязнения поверхности в процессе откачки можно избежать, если эта поверхность получается .скалыва­нием или ионным травлением уже в самой вакуумной камере по достижении требуемого предельного ваку­ума. Однако если в процессе напыления уровень ваку­ума не поддерживается выше 10^-5 Па, то окисный слой может сформироваться даже в течение самого процесса напыления. Для поддержания такого вакуума требуют­ся очень хорошие вакуумные системы, поскольку теп­ло, рассеиваемое при испарении металла, активизирует процессы выделения газа. Промежуточный слой может образоваться также и 'вследствие адсорбции паров мас­ла из диффузионного насоса, но, как показал Коули, этого можно избежать при откачке с помощью ионных насосов. Поэтому уже стала общепринятой практика использования систем с ионной откачкой, обес­печивающих вакуум 10-⁵ ... 10-⁶ Па.

Единственный метод, позволяющий избежать обра­зования какого-либо промежуточного слоя — напыле­ние пленки металла на поверхность полупроводника немедленно после скалывания в условиях сверхвысоко­го вакуума—порядка 10-⁸ Па. Время, необходи­мое для образования монослоя атомов адсорбированных газов при этих давлениях, достаточно велико (10⁷ с), поэтому практически исключается возможность образо­вания промежуточного слоя или загрязнения самой пленки металла. Однако, хотя изготовленный таким об­разом контакт может быть идеальным по химическому составу, он еще не будет таковым с точки зрения фи­зического совершенства вследствие механических нару­шений поверхности полупроводника, появившихся в про­цессе скалывания. Такие диоды обычно имеют ВАХ с коэффициентом идеальности п, значительно превыша­ющим единицу. Этот метод изготовления контактов за 0,1 с.