第十一章-2 器件接触和金属化.pdf

第十一章 器件隔离、接触和金属化 • 一、器件隔离 •基本原理 • 隔离的种类 –PN结隔离 –氧化物隔离 LOCOS, STI，SOI • 二、接触和金属化 • 肖特基接触 • 欧姆接触 • 多层金属化 • 先进引线技术 接触与金属化 将晶片上制成的各种元器件用互连薄膜材料（通常为金属） 的线条连接起来构成具有各种功能的集成电路的工艺。 • 为了将半导体器件与外部有效地联系起来，必须首先在半导 体和互连线之间制作接触。 • 金属/半导体的两种接触类型： –欧姆接触：具有线性和对称的V-I特性，且接触电阻很小 –肖特基接触：相当于理想的二极管,正向导通，反向阻断 金属的功函数φ m φm s 半导体的功函数φ s 半导体电子亲和势cs 肖特基接触 • 肖特基势垒高度     ms m s • 耗尽层宽度  V V 1/ 2 W 2  D R  s 0     eND  N 型半导体 V 内建电势，V 外加电压，N 衬底掺杂浓度 D R D • 金属化工艺要求形成低阻欧姆接触 肖特基二极管 • 形成肖特基二极管的条件： 金属的功函数φ m n半导体的功函数φ s ， 金属的功函数φ m p半导体的功函数φ s 。 • 肖特基二极管的电流大小由热电子发射决定，即 是由具有足够能量克服势垒的载流子的数量决定。 qV I I (exp  1) 0 nkT 2 ms I0 RT A exp[ ] kT 电流强烈依赖于势垒高度 对轻掺杂N型硅，常用PtSi来制作肖特基接触（势垒高度0.85V ） 肖特基接触的两种类型 整流接触 隧穿欧姆接 触 • 针对做金属线与器件层的接触来讲，我们 并不需要肖特基接触，而需要欧姆接触！ • 针对利用肖特基二极管的应用来讲，我们 要主动构造肖特基接触。 形成欧姆接触的方法 欧姆接触：金属与半导体的接触，其接触 面的电阻值远小于半导体本身的电阻，电流随电 压线性变化，使得器件工作时，大部分的电压降 在活动区 (Active region)而不在接触面。 重掺杂衬底接触电阻由下式表达 C  R A exp[ 2 ms ] c 0