Требования к омическим контактам.

Анализируя различные литературные источники, можно сделать выводы, что требования, предъявляемые к омическим кон тактам, зависят от типа прибора и режима его работы. Эти требования можно систематизировать следующим образом:

а) линейность вольтамперных характеристик в диапазоне рабочих токов;

б) минимальное значение величины контактного сопротив пения;

в) минимальная генерация неосновных носителей;

г) возможность присоединения к контактным площадкам выводов методом термокомпрессии или пайки;

д) контакт должен обладать хорошей адгезией и иметь плоский и однородный фронт вплавления;

е) температурный коэффициент линейного расширения кон тактного материала должен быть возможно более близким к тем пературному коэффициенту линейного расширения полупроводника и не образовывать механических напряжений в контактной обла сти;

я) контакт должен быть устойчивым к коррозии.

В соответствии с названными требованиями омические кон такта можно охарактеризовать:

1) величиной контактного сопротивления (для контакта выбранной конфигурации R_K), ом;

2) величиной удельного контактного сопротивления f_K, . ом-см²;

3) максимальной плотностью тока, до которой сохраняется линейность вольтамперной характеристики, ft,.а/см²;

4) диапазоном рабочих температур контакта, °С;

5) уровнем шумов в режиме рабочих токов 1Г_Ш ;мкв;

6) глубиной проникновения контактного материала в объем полупроводника;

7) прочностью присоединения выводов ё, кг/см . Основным параметром, определяющим качество омического кон -такта, является величина его удельного сопротивления.

Методы исследования сопротивления контакта

Исследование контактного сопротивления осуществляется следующим образом.

I. По измерению разности между полным сопротивлением структуры определенной геометрической формы и рассчитанным сопротивлением объема полупроводника с заданным удельным со противлением определяют контактное сопротивление по формуле (рис.1 )

2. Исследуемые контакты наносят на торцевые грани полу проводникового кристалла, имевшего правильную геометрическую форму. Снимая распределение потенциала вдоль поверхности и экстраполируя его к границе, находят падение напряжения на кон такте и, соответствен но, контактное сопротивлениея(рис. 2 ), 3. Исследуемые материалы наносят на по верхность полупроводниковой пластины в виде площадок малого диаметра, и, пропуская ток между контактами 1,2, снимают падение напряжения на контакте 2

[4](рис.3)

рис. 1

Видоизменением данного метода является

нанесение п-контактных площадок на поверхность полупроводника и по аналогии (см.рис.2 ), пропуская ток между крайними контактами, спи -мают последовательно потенциал между точками 1-2, 1-3, ..., 1-п и, экстраполируя полученную зависимость к контакту 1 определяют

4. Комплексный метод оценки сопротивления контактов включает метод торцевых и поверхностных контактов. Чтобы из бежать возникновения эффекта Пельтье на токоподводящих кон тактах, измерения производят на переменном токе с использо-ванием мостовой схемы (рис. 4 .) .

5. При методе поверхностного потенциала осуществляется

Рис. 2

снятие распределения потенциала на поверхности полупроводниковой пластины при про хождении тока от исследуемого контакта и омическому большой площади. Полученное распределение потенциала отличается от теоретически рассчитанного для данного соотношения диаметра контакта и толщины пластины на величину. Методика расчета рассмотрена в работе , а методика измерения контактного сопротивления в .

6. Измерение контактного сопротивления

с помощью высокочастотного моста основывается на сравнении полного импеданса структуры полупроводника с двумя контактами на низких и высоких частотах. Эквивалентная схема показана на рис.5. Данная методика основывается на предположениях, выдвинутых Хаитером и Ниблером о существовании в граничной области слоя с высокий удельным сопротивлением.

7. Измерение контактного сопротивления на диодных струк­турах заключается в снятии вольтамперной характеристики при высоких уровнях инжекции и измерении в этом диапазоне динамического сопротивления, которое оказывается приблизительно равным падению напряжения на контактах [11].

8. Четырехзондовый метод оценки каче­ства омических контак­тов, разработанный Холлом , позволяет контролировать качество контактных слоев на пластинах в процес­се изготовления контактов.

Линейность вольтамперной характеристи­ки может быть определена с помощью любого из перечисленных мето­дов по наблюдении вольтамперной характеристики исследуемых контактов на характериографе, а также, произведя замер коэффициента нелинейных искажений, по методике, рассмотренной в работе [13].

Для снятия вольтамперной характеристики контактов при больших плотностях тока во избежание перегрева контактов и образцов необходимо измерения проводить в импульсном режиме практически по любой из описанной выше методике .Чаще всего при меняются генераторы с прямоугольной формой импульсов.

Исследование температурных характеристик контактов обычно осуществляется в термокриостатах. Измерения проводят в фиксированных температурах (например, при температуре жидкого гелия, азота, сухого льда и т.д.)

При температурных измерениях необходимо учитывать возможность появления термо - э.д.с. на контактах, резкое возрастание удельного сопротивления ряда полупроводниковых материалов (SiC) при низких температурах, приводящее к снижению чувствительности схемы.

Измерение шумов омических контактов связано с рядом трудностей и, в первую очередь, с низкой чувствительностью измеряемой аппаратуры относительно интегральных шумов кон -тактов, а также рассогласованностью выхода анализаторов спектра шумов, имеющих обычно высокое входное сопротивление, и малой величиной измеряемых сопротивлений контактов. Исследование шумовых характеристик контактов были проведены в работах.