金屬與半導(dǎo)體接觸后是如何做到歐姆接觸的?
發(fā)布時(shí)間:2018-09-18 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】隨著社會(huì)不斷進(jìn)步,科技實(shí)力不斷增強(qiáng),集成電路行業(yè)迎來(lái)了大發(fā)展,從原先的SSI到MSI再到LSI發(fā)展到現(xiàn)在的VLSI規(guī)模,集成度不斷提高,門(mén)電路數(shù)超過(guò)萬(wàn)門(mén),集成的元件數(shù)更是可達(dá)到10萬(wàn)個(gè),行業(yè)呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。
如此超大規(guī)模的集成電路其基礎(chǔ)都是由各類元件一部分一部分構(gòu)成,大型IC制作離不開(kāi)半導(dǎo)體,現(xiàn)在的晶圓制造廠可以制造出6英寸,8英寸,12英寸等等的晶圓,其制作都是在半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)道道程序集合各種金屬以制成各種小元器件。那么這就需要金屬材料,進(jìn)過(guò)蒸鍍,濺鍍,電鍍等方法進(jìn)行所需的金屬制備。不可避免的就會(huì)產(chǎn)生半導(dǎo)體金屬接觸的問(wèn)題,大家都知道金半接觸會(huì)產(chǎn)生接觸電阻,對(duì)于IC芯片我們當(dāng)然是希望電壓控制電流產(chǎn)生線性關(guān)系達(dá)到可控的要求,所以歐姆接觸就非常重要了,那么到底金屬與半導(dǎo)體接觸之后到底是什么樣的原理如何做到歐姆接觸呢?這就有必要來(lái)探討下。
這之前我們必須要知道一些概念,首先是逸出功,它是電子克服原子核的束縛,從材料表面逸出所需的最小能量,Wm是金屬的逸出功,Ws是半導(dǎo)體的逸出功。由自由電子形成的能量空間,即固體結(jié)構(gòu)內(nèi)自由電子所具有的能量范圍,對(duì)于金屬,所有價(jià)電子所處的能帶就是導(dǎo)帶,對(duì)于半導(dǎo)體,所有的價(jià)電子所處的能帶是所謂的價(jià)帶,導(dǎo)帶比價(jià)帶的能量要高。如圖1所示Ec稱為導(dǎo)帶底是導(dǎo)帶最低能級(jí),可看成是電子勢(shì)能。Eo是真空中電子能量,又稱為真空能級(jí)X=Eo-Ec表示為電子親合能,即半導(dǎo)體導(dǎo)帶底的電子逸出體外所需的最小能量。Ef是費(fèi)米能級(jí),何謂費(fèi)米能級(jí)呢?我們可以假設(shè)一個(gè)能級(jí)能量為E,如果該能級(jí)被電子占據(jù)的概率符合一個(gè)函數(shù)規(guī)律為f(E),f(E)稱為費(fèi)米函數(shù)。當(dāng)f(E)=1/2時(shí),得出的E的值對(duì)應(yīng)的能級(jí)為費(fèi)米能級(jí)。一般近似的認(rèn)為費(fèi)米能級(jí)以下的能級(jí)都被電子所填充,費(fèi)米能級(jí)處于價(jià)帶與導(dǎo)帶之間能量高于費(fèi)米能級(jí)的在費(fèi)米能級(jí)之上,低的在費(fèi)米能級(jí)下,外層電子排列遵循泡利不相容原則,從低能級(jí)排列到高能級(jí),所以以費(fèi)米能級(jí)為界限,能量高于費(fèi)米能級(jí)的量子態(tài)基本是空的,能量低于費(fèi)米能級(jí)的量子態(tài)基本上全部被電子所占據(jù)。
Wm=Eo-Efm Ws=Eo-Efs
以N型半導(dǎo)體為例,金屬半導(dǎo)體接觸時(shí),由于金屬與半導(dǎo)體中電子能量狀態(tài)不一樣會(huì)發(fā)生載流子運(yùn)動(dòng),使得電子從能量高的半導(dǎo)體到能量低的金屬(即比較逸出功Wm與Ws,逸出功小的越容易逸出)這就導(dǎo)致半導(dǎo)體與金屬接觸表面失去電子從而剩下正的電離施主所以顯正電,而電子到到達(dá)金屬,所以金屬顯負(fù)電,因此在金屬與半導(dǎo)體交界面處形成了相當(dāng)于PN結(jié)耗盡層一樣的叫做肖特基勢(shì)壘的自建電場(chǎng),電場(chǎng)方向從N型半導(dǎo)體到金屬,此自建電場(chǎng)將阻止電子進(jìn)入金屬,如下圖3所示,電子阻擋層就是,肖特基勢(shì)壘,能帶向上彎曲(此能帶即為勢(shì)壘,阻止作用)。當(dāng)勢(shì)壘高度增加到半導(dǎo)體電子進(jìn)入金屬與金屬電子進(jìn)入半導(dǎo)體數(shù)量相等時(shí)達(dá)到平衡,它們的費(fèi)米能級(jí)就會(huì)重合。而由于N型半導(dǎo)體耗盡層處失去電子之后,電子濃度比N型半導(dǎo)體內(nèi)部電子濃度低很多,因此它是一個(gè)高阻的區(qū)域,常稱為阻擋層。
圖2
圖3
當(dāng)Wm
圖4樣的道理,對(duì)于P型半導(dǎo)體,WmWs,勢(shì)壘形成的是高導(dǎo)電區(qū)域,大家可以自己去試試?yán)砬逶?,這里就不多詳細(xì)介紹了。因此為了保證歐姆接觸,對(duì)于N型半導(dǎo)體可以選擇功函數(shù)小的金屬材料,對(duì)于P型半導(dǎo)體可選功函數(shù)大的金屬材料。
推薦閱讀:
特別推薦
- 克服碳化硅制造挑戰(zhàn),助力未來(lái)電力電子應(yīng)用
- 了解交流電壓的產(chǎn)生
- 單結(jié)晶體管符號(hào)和結(jié)構(gòu)
- 英飛凌推出用于汽車(chē)應(yīng)用識(shí)別和認(rèn)證的新型指紋傳感器IC
- Vishay推出負(fù)載電壓達(dá)100 V的業(yè)內(nèi)先進(jìn)的1 Form A固態(tài)繼電器
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車(chē)載PoC電感器LQW32FT_8H系列
技術(shù)文章更多>>
- “扒開(kāi)”超級(jí)電容的“外衣”,看看超級(jí)電容“超級(jí)”在哪兒
- DigiKey 誠(chéng)邀各位參會(huì)者蒞臨SPS 2024?展會(huì)參觀交流,體驗(yàn)最新自動(dòng)化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國(guó)電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動(dòng)器如何選型,一文告訴您
- 貿(mào)澤電子新品推薦:2024年第三季度推出將近7000個(gè)新物料
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
- 車(chē)規(guī)與基于V2X的車(chē)輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車(chē)安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車(chē)模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車(chē)用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門(mén)搜索
音頻IC
音頻SoC
音頻變壓器
引線電感
語(yǔ)音控制
元件符號(hào)
元器件選型
云電視
云計(jì)算
云母電容
真空三極管
振蕩器
振蕩線圈
振動(dòng)器
振動(dòng)設(shè)備
震動(dòng)馬達(dá)
整流變壓器
整流二極管
整流濾波
直流電機(jī)
智能抄表
智能電表
智能電網(wǎng)
智能家居
智能交通
智能手機(jī)
中電華星
中電器材
中功率管
中間繼電器