WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Методи дослідження та технологія створення омічних контактів - Курсова робота

Методи дослідження та технологія створення омічних контактів - Курсова робота

забезпечувати роздільну здатність фотолітографії 500 (і більше) ліній на міліметр.
Невиконання хоча б однієї з цих вимог погіршує характеристики приладу. Таким чином, якщо омічний контакт володіє нелінійною вольт-амперною характеристикою, то спотворюється і вольт-амперна характеристика приладу. Збільшення опору контакту призводить до погіршення випрямляючих і підсилювальних властивостей приладів. Якщо контакт виявиться інжектуючим, це призведе до збільшення зворотного струму приладу.
Слід зазначити також, що створити контакт, що повністю задовольняє всі вищевказані вимоги, практично неможливо.
3.1. Контактні матеріали і види контактних систем
Електричний бар'єр, що виникає при щільному контакті металу з напівпровідником визначається різницею робіт виходу електрона з металу ?м і напівпровідника ?п. Відповідно до моделі Шотткі контакт металу з напівпровідником буде омічним, якщо виконується умова ?м?п (для напівпровідників р-типу). Проте в реальних умовах через вплив енергетичних рівнів на межі розділу метал-напівпровідник омічні контакти в більшості випадків не вдається одержати відповідним підбором цих величин.
Якість контакту поліпшується при створенні сильно легованої білякоконтактної області в напівпровіднику. Така область має той же тип електропровідності, що і напівпровідниковий матеріал, до якого формується контакт, внаслідок чого утворюється структура n+-n- або р+-р-типу.
Рис. 3.2. Енергетична діаграма контакту з сильно легованою областю напівпровідника:
І ? метал; ІІ ? напівпровідник; n+ ? сильнолегована область
Як випливає з енергетичної діаграми (рис. 3.2), між металом і легованою приповерхневою областю напівпровідника існує потенційний бар'єр ??. Внаслідок того, що ця область легована сильно, збіднений шар поблизу бар'єру достатньо тонкий, бар'єр стає як би прозорим і для проходження струму через контакт необхідне дуже малий спад напруги (явище тунелювання). При цьому знижується опір контакту і ослаблюються його інжекційні властивості (високий рівень легування біляконтактної області напівпровідника приводить до зниження часу життя неосновних носіїв заряду, що значно ослаблює вплив інжекції). Більша частина струму Іn через контакт обумовлена рухом електронів, інжекційна складова Іp ? дірок. Відношення цих складових струму має вигляд
де ? ? контактна різниця потенціалів; k ? стала Больцмана; Т ? температура. З приведеного співвідношення слідує, що для поліпшення якості контакту слід знижувати потенціальний бар'єр і збільшувати ?.
Сильно легована область може бути одержана вплавленням, дифузією або іонною імплантацією відповідної домішки. Такі області створюють при формуванні омічних контактів в Ge, Si, GaAs та інших напівпровідниках. Проте в деяких широкозонних напівпровідниках одержати їх важко внаслідок ефекту компенсації домішок власними дефектами протилежного знаку. Інжекційні властивості контакту слабшають при появі рекомбінаційних центрів в області на межі розділу метал-напівпровідник. Такий рекомбінаційний, або порушений, шар можна створити шляхом введення домішок, що є ефективними центрами рекомбінації або за рахунок відповідної обробки поверхні напівпровідника.
Вимоги до физико-хімічних, зокрема металургійних, властивостей контакту, від яких залежить його надійність, суперечливі. Так, матеріал контакту, з одного боку, повинен бути інертним, з іншою ? володіти здатністю відновлювати оксидну плівку напівпровідника (без цього не може бути отриманий задовільний контактний опір). Крім того, контакт не повинен глибоко проникати в напівпровідник, а це знижує його міцність.
Краще за інші метали вимогам, що пред'являються до контактного матеріалу, задовольняє алюміній. Алюміній має високу провідність, він пластичний, володіє хорошою адгезією до кремнію, SiO2 і Si3N4, легко піддається обробці фотолітографії із застосуванням травників, не взаємодіючих з кремнієм і SiO2. Алюміній утворює стабільну металургійну систему з кремнієм. До плівок з алюмінію легко приварювати виходи методом термокомпресії.
До недоліків алюмінію як контактного матеріалу слід віднести: можливість закоророчування р-n-переходу внаслідок активного відновлення ним захисної плівки діоксиду кремнію вже при температурах вище 700 К; ефект електродифузії, який спостерігається при густині струму більше 5·108 А/м2 і температурах вище 420 К і приводить до утворення виступів біля позитивного, а також пустот і розривів плівки ? біля негативного електродів; порушення міцності контакту Al?Si, пов'язане із осадженням кремнію при охолоджуванні по границях зерен алюмінію (це обумовлено високою розчинністю кремнію в алюмінії, що досягає ~1% при 870 К); складність паяння і неможливість електролітичного осадження; утворення стійких інтерметалічних з'єднань в двошаровій контактній структурі золото-алюміній, які поступово руйнують контакт і виводять прилад з ладу (цей ефект відомий в літературі як "пурпурова чума" ? за кольором одного з інтерметалідів); низьку корозійну і механічну міцність.
Ефект електродифузії алюмінію може бути значно зменшений при легуванні його кремнієм до рівня розчинності (~1%), а також введенням добавок перехідних металів Сu, Ti, Mn, Fe, створюючих з кремнієм силіциди.
З урахуванням достоїнств і недоліків алюмінію як контактного матеріалу його можна використовувати при виготовленні малопотужних кремнієвих приладів, що працюють на частотах до 1 ГГц, але не розрахованих на жорсткі вимоги до надійності.
Контакти більш високої якості можуть бути одержані на основі багатошарових систем, коли для формування контактуючого з напівпровідником шару застосовуються метали, що забезпечують малу глибину проникнення контакту в напівпровідник, володіючі здатністю до відновлення оксидних шарів, мають низький перехідний опір, а для формування верхнього шару ? метали з високою провідністю, сумісні з металом контактного шару і металом виводу. Оскільки умова сумісності виявляється у ряді випадків важко здійснимою, можна вводити третій, розділовий (або бар'єрний) шар.
При отриманні контактного шару використовують титан, хром, ванадій, молібден, вольфрам.
Завдяки високій корозійній стійкості і механічній міцності, а також здатності утворювати металургійно стійкі системи з кремнієм титан застосовують при створенні контактних систем на кремнії як нижній, контактуючий з кремнієм шар.
Використовування одношарового титанового контакту неможливе, оскільки титан має високий питомий опір (5,8·10-7 Ом·м) і швидко окислюється. Шар титану, нанесений на поверхню кремнію, забезпечує формування невипрямляючого контакту і є адгезійним для шару металу, що наноситься на нього. Титанові плівки застосовують при формуванні багатошарових омічних контактних систем на кремнії, таких, як Si?Ti?Аu, Si?Ti?Mo?Аu, Si?Ti?Mo?Cr?Аu іін.
Плівка хрому, що використовується як контактний шар, утворює з кремнієм невипрямляючий контакт і забезпечує хорошу адгезію нанесеного на нього наступного шару металу. Недоліком хрому є те, що, як і алюміній, він
Loading...

 
 

Цікаве