Московский государственный технический университет
им. Н.Э.Баумана.
Калужский филиал
В.В.Парамонов , А.В.Скипер
Методические указания по выполнению лабораторной работы
« Формирование омических контактов металл-полупроводник методом нагрева в диффузионной печи. ( 4 часа )»
По курсу « Физическая химия материалов и процессов электронной техники»
Калуга , 2008 г.
УДК 621.315.522
Данные методические указания издаются в соответствии с учебным планом специальности 2001.
Указания рассмотрены и одобрены кафедрой «Материаловедение »(ЭИУ4-КФ)
« » 2008 г. протокол №
Зав. кафедрой:
В.Г.Косушкин
Методической комиссией Калужского филиала
«
» 2008 г.
протокол №
Председатель методической комиссии А.В.Максимов
Рецензент
Авторы: к. х. н., доцент Парамонов Виктор Васильевич
старший преподаватель Скипер Андрей Владимирович
Омический контакт - контакт металл-полупроводник, сопротивление которого пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением полупроводника. Омические контакты получаются путем нагревания в инертной среде, при высокой температуре.
* Калужский филиал МГТУ им.Н.Э.Баумана 2008 г.
* Парамонов В.В. , Скипер А.В. 2008 г.
Оглавление.
I. ВИДЫ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ, ИХ РОЛЬ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ 4
Требования к омическим контактам. 5
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ КОНТАКТА 6
III. МАТЕРИАЛЫ И СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ 11
1. Контакты к Арсениду Галлия электронной проводимости 12
Контакты на основе олова. 12
Контакты на основ In, Pb, Bi. 19
Контактные материалы, содержащие в качества компонентов Аu, Aq , Ni. 20
Контакты на основе cплава Au-Ge. 22
2. Контакты к арсениду галлия дырочной проводимости 24
Контакты на основе In и Ga . 24
Контакты на основе сплава Au и Ag. 25
3. КОНТАКТЫ К ФОСФИДУ ГАЛЛИЯ 27
Галлий 29
Олово. 30
4.Контакты на основе золота и серебра, 30
никеля, алюминия. 30
Химический метод изготовления омических контактов. 32
5. Контакты к карбиду кремния 33
Контакты на основе кремния. 34
Контакты на основе золота. 36
Контакты на основе тугоплавких металлов. 39
Список литературы. 42
I. Виды омических контактов, их роль в полупроводниковых приборах
Омические контакты являются связывающим звеном между полупроводниковым кристаллом и внешней электрической схемой. Они могут быть изготовлены испарением, сплавлением, химическим и электрохимическим осаждением металлов и сплавов, эпитаксиальным наращиванием или ионным легированием, а также методом автоэпитаксии и осаждением на полупроводниковый кристалл металлов из расплавов.
Требования, предъявляемые к омическим контактам, зависят от физических принципов работы полупроводникового прибора, величины рабочих токов (уровня инжекции), т.е. от того, какое влияние оказывают омические контакты на характер про хождения тока через полупроводниковое устройство.
Так, например, в высокочастотных и импульсных диодах, у которых отношение ширины базы к диффузионной длине много больше единицы, влияние омического контакта на инжекционные характеристики несущественно. В выпрямительных диодах, p-i-n-переключателях и модуляторах, работающих в режиме высокого уровня инжекции, омический контакт является активной частью прибора.
Под омическим контактом будем подразумевать область, включающую границу раздела между металлом и полупроводником и прилегающую к ней область пространственного заряда. Шири на этой области зависит от высоты и формы потенциального барьера на границе, который, в свою очередь, зависит от разности работ выхода металла и полупроводника, степени заполнения поверхностных состояний, наличия в приконтактной области слоев новой металлургической фазы, в том числе высокоомных слоев. Одним из основных свойств таких контактов является то, что напряжение на контакте в режиме малого уровня инжекции изменяется линейно в зависимости от тока ,т.е. В соответствии о этим указанные контакты принято называть "омическими". Следует отметить, что в режиме высокого уровня инжекции при плотностях тока порядка а/см2 зависимость тока от напряжения может носить нелинейный характер.
Омические контакты можно подразделить на две большие группы: контакты рекомбинационного типа и контакты антизапорного типа.
Рекомбинационные контакты характеризуются высокой скоростью рекомбинации носителей на границе раздела металл-полупроводник. Концентрация носителей на контакте близка к равновесной, а приконтаятная область пространственного заряда отсутствует. Для создания таких контактов проводят специальную обработку поверхности полупроводника (например, шлифовку, пескоструйную обработку), позволяющую резко снизить время жизни неосновных носителей заряда на поверхности. Рекомбинационные контакты можно также изготовить, если вводить любым из способов (диффузия, ионное легирование и т.д.) в приконтактный слой вещества, обладающие большим сечением захвата.
Антиэапорные контакты или переходы характеризуются повышенной концентрацией основных носителей в контактном слое . Такие контакты создают идеальный запорный барьер для неосновных носителей. Слои, содержащие повышенную концентрацию примеси, могут быть получены диффузией, ионным легированием, эпитаксиальным наращиванием. Однако создание контактов с дополнительным слоем повышенной концентрации примеси по сравнению с металлическими контактами непосредственно к полупроводниковому материалу связано не только с усложнением технологии, но и в случае получения п+, р+ - слоя эпитаксиальным наращиванием со внесением дополнительного теплового сопротивления. Встречающиеся в практике омические кон такты являются промежуточными между контактами рекомбинационного и антизапорного типа.