必威体育精装版半导体表面一.ppt

前面曾经认为，在有外加电压的非平衡情况下，势垒两边界处的电子浓度将保持平衡时的值。对于空穴则不然。加正向电压时，空穴将流向半导体内，但它们并不能立即复合，必然要在阻挡层内界形成一定的积累，然后再依靠扩散运动继续进入半导体内部。这说明，加正向电压时，阻挡层内界的空穴浓度将比平衡时有所增加。因为平衡值p0很小，所以相对的增加就很显著。这种积累的效果显然是阻碍空穴的流动。 2）空穴对电流贡献的大小还决定于空穴进入半导体内扩散的效率。扩散的效率越高，少数载流子对电流的贡献越大。 通过分析，在金属和n型半导体的整流接触上加正向电压时，就有空穴从金属流向半导体。这种现象称为少数载流子的注入。空穴从金属注入半导体，实质上是半导体价带顶部附近的电子流向金属，填充金属中(EF)m以下的空能级，而在价带顶附近产生空穴。 加正向电压时，少数载流子电流与总电流之比称为少数载流子注入比，用?表示。对n型阻挡层来说 小注入时，?值很小。 在大电流条件下，注入比?随电流密度增加而增大。 在5.6中对探针接触的分析表明，若接触球面的半径很小，注入少数载流子的扩散效果比平面接触要强得多。因而点接触容易获得高效率的注入，甚至可能绝大部分的电流都是由注入的少数载流子所载荷。在少数载流子的注入及测量实验中，希望得到高效率的注入，因而采用探针接触最理想。而用金属探针与半导体接触以测量半导体的电阻率时，却要避免少数载流子注入的影响，为此所采取的措施是增加表面复合。 二、欧姆接触 金属与半导体接触时还可以形成非整流接触，即欧姆接触：它不产生明显的附加阻抗，而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著的改变。 欧姆接触的实现： 理论上讲，不考虑表面态的影响，若WmWs，金属和n型半导体接触可形成反阻挡层；而WmWs时，金属和p型半导体接触也 能形成反阻挡层。反阻挡层没有整流作用。这样看来，选用适当 的金属材料，就有可能得到欧姆接触。 事实上，不能用选择金属材料的办法来获得欧姆接触。 目前在生产实际中，主要是利用隧道效应的原理在半导体上制造欧姆接触。半导体重掺杂时，它与金属的接触可以形成接近理想的欧姆接触。 金属和半导体接触时，如果半导体掺杂浓度很高，则势垒区宽度变得很薄，电子要通过隧道效应贯穿势垒产生相当大的隧道电流，甚至超过热电子发射电流而成为电流的主要成分。当隧道电流占主导地位时，它的接触电阻可以很小，可以用作欧姆接触。因之，半导体重掺杂时，它与金属的接触可以形成接近理想的欧姆接触。 接触电阻定义为零偏压下的微分电阻，即 下面估算一下以隧道电流为主时的接触电阻。讨论金属和n型半导体接触的势垒贯穿问题。为了得到半导体中导带电子所面临的势垒，现在把导带底选作电势能的零点。因为势垒区中 得到平衡时 电子的势垒为 为了计算方便，作如图所示的坐标变换，则有y=d0-x，电子的势垒可表示为 根据量子力学中的结论，x=d0处导带底电子通过隧道效应贯穿势垒的隧道几率为 有外加电压时，势垒宽度为d，表面势为[(Vs)0+V]，则隧道几率为 从此式可看出： 对于一定的势垒高度，隧道几率强烈的依赖于掺杂浓度，越大，就越大。如果掺杂浓度很高，隧道几率就很大。 一般来说，具有不同能量的电子隧道几率不同，对各种能量电子对隧道电流的贡献积分可得总电流，它与隧道几率成比例，即 可看到掺杂浓度越高，接触电阻Rc越小。因而，半导体材料重掺杂时，可得到欧姆接触。 制作欧姆接触最常用的方法是用重掺杂的半导体与金属接触，常常是在n型或p型半导体上制作一层重掺杂区后再与金属接触，形成金属-n+-n或金属-p+-p结构。由于有n+ 、p+层，金属的选择就比较自由。 形成金属与半导体接触的方法也有多种，例如蒸发、溅射、电镀等等。难熔金属和硅所形成的金属硅化物(Silicide)，既可用作肖特基势垒金属；可用作集成电路中接触互连的材料，例如PtSi，Pd2Si，RhSi，NiSi，MoSi2等十几种金属硅化物目前得到了广泛地研究。 上式乘以接触面积，再利用接触电阻的定义式得到 总 复 习 金属半导体接触及其能带图 金属半导体接触整流理论 少数载流子的注入和欧姆接触 第一次课：绪论 * * Drude模型？ 功函数定义： *