1、一一半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)二二半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級三三半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計分布半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計分布四四半導(dǎo)體的導(dǎo)電性半導(dǎo)體的導(dǎo)電性五五非平衡載流子非平衡載流子六六pn結(jié)結(jié)七七金屬和半導(dǎo)體的接觸金屬和半導(dǎo)體的接觸八八半導(dǎo)體表面與半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)l制造半導(dǎo)體器件或研究半導(dǎo)體材料的性質(zhì)；總要涉l及到金半接觸如：l1器件內(nèi)引線（集成電路各元件的互連線）l2外引線l3汞探針c-v測載流子濃度；四探針（鎢絲）測電 l 阻率l金屬半導(dǎo)體接觸類型：l1.半導(dǎo)體為輕摻雜（一般 ），金 l 半接觸表現(xiàn)為單向?qū)щ姡ň哂姓髯饔茫@ l 種接觸稱為肖特基接觸（sc

2、hottky-contact） l （整流接觸）l 應(yīng)用：微波開關(guān)二極管；太陽能電池；整流器 （面積大,功率大，作開關(guān)型穩(wěn)壓源）；1735 10/Ncml ；箝位二極管（用于集成電路“IC”，限制深飽和）（肖特基勢壘二極管）l2半導(dǎo)體為重摻雜（ ），金半接 l 觸表現(xiàn)為（正反向偏壓）低阻特性。稱歐姆接觸 l （非整流接觸）V-I特性對稱。l 應(yīng)用：器件引線（外引線及集成電路中的內(nèi)線）l兩種接觸的伏安特性：l l 2035 10/Ncm VIo2：歐姆接觸：歐姆接觸1：整流接觸（肖特基接觸）：整流接觸（肖特基接觸）IVR金屬/半導(dǎo)體接觸和肖特基勢壘lM/S接觸（Contact）為金屬（M）與半導(dǎo)

3、體（S）接觸形成的基本結(jié)構(gòu)，通常形成肖特基勢壘(Shottky Barrier)，其中肖特基勢壘是M/S肖特基接觸的主要特征。在特定的條件下M/S接觸可形成歐姆（Ohmic）型接觸。l影響肖特基勢壘的因素有：金屬和半導(dǎo)體的功函數(shù)、金屬感應(yīng)的鏡像電荷產(chǎn)生的鏡像勢、界面的陷阱態(tài)能級及其密度等l歐姆接觸，可為半導(dǎo)體器件之間的連接提供的低阻互連l肖特基二極管，可作為整流結(jié)（肖特基勢壘）器件使用M/S接觸的形成lM/S結(jié)構(gòu)通常是通過在干凈的半導(dǎo)體表面淀積金屬而形成。利用金屬硅化物（Silicide）技術(shù)可以優(yōu)化和減小接觸電阻，有助于形成低電阻歐姆接觸。 金屬和半導(dǎo)體的功函數(shù)金屬和半導(dǎo)體的功函數(shù)l功函數(shù)功

4、函數(shù): W= EVAC-EF, ( EVAC -真空中靜止電子的能量真空中靜止電子的能量,亦記作亦記作E0 )l功函數(shù)給出了固體中功函數(shù)給出了固體中EF處的電子逃逸到真空所處的電子逃逸到真空所需的最小能量需的最小能量. 金屬功函數(shù)金屬功函數(shù) Zl關(guān)于關(guān)于功函數(shù)的幾點說明功函數(shù)的幾點說明: 對金屬而言對金屬而言, 功函數(shù)功函數(shù)Wm可看作是固定可看作是固定的的. 功函數(shù)功函數(shù)Wm標(biāo)志了電子在金屬中被束標(biāo)志了電子在金屬中被束縛的程度縛的程度. 對半導(dǎo)體而言對半導(dǎo)體而言, 功函數(shù)與摻雜有關(guān)功函數(shù)與摻雜有關(guān) 功函數(shù)與表面有關(guān)功函數(shù)與表面有關(guān). 功函數(shù)是一個統(tǒng)計物理量功函數(shù)是一個統(tǒng)計物理量l對半導(dǎo)體對半導(dǎo)

5、體, ,電子親和能電子親和能是固定的是固定的, ,功函功函數(shù)與摻雜有關(guān)數(shù)與摻雜有關(guān) 圖7-3l表表7-1 半導(dǎo)體功函數(shù)與雜質(zhì)濃度的關(guān)系半導(dǎo)體功函數(shù)與雜質(zhì)濃度的關(guān)系 n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體: WS=+(EC-EF) p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體: WS=+Eg-(EF-EV)熱平衡情形下M/S接觸的能帶圖l假設(shè)金屬與半導(dǎo)體功函數(shù)差為：Wms，且一般情況下不為0。l當(dāng)金屬和半導(dǎo)體形成接觸時，如果二者的功函數(shù)不同（費米能級不等），則會發(fā)生載流子濃度和電勢的再分布，形成肖特基勢壘。通常會出現(xiàn)電子從功函數(shù)?。ㄙM米能級高）的材料流向功函數(shù)大的材料，直到兩材料體內(nèi)各點的費米能級相同（即Ef 常數(shù)）為止。半導(dǎo)體體內(nèi)載流子的

6、再分布會形成載流子耗盡或積累，并在耗盡區(qū)或積累區(qū)發(fā)生能帶彎曲，而在金屬體內(nèi)的載流子濃度和能帶基本沒有變化。一種典型情況一種典型情況: : 討論討論M/nM/n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體, WmWs(, WmWs(阻擋層）阻擋層）接觸電勢差接觸電勢差-為了補償兩者功函數(shù)之差為了補償兩者功函數(shù)之差,金屬與半導(dǎo)體之間產(chǎn)生電勢差金屬與半導(dǎo)體之間產(chǎn)生電勢差: Vms Vms=(Ws Wm)/e=(Ws Wm)/e 當(dāng)當(dāng)WmWs WmWs , VmsVms0 (Ws 能帶上彎能帶上彎-電子勢壘電子勢壘 空間電荷空間電荷電離施主電離施主 WmWs電子勢壘電子勢壘W(wǎng)mWs 能帶上彎能帶上彎-空穴勢阱空穴勢阱 空間電荷空

7、間電荷空穴積累空穴積累 WmWs 能帶下彎能帶下彎-空穴勢壘空穴勢壘 空間電荷空間電荷電離受主電離受主WmWs空穴勢阱空穴勢阱肖特基二極管的偏置及其IV特性）定性圖象定性圖象-阻擋層的整流作用阻擋層的整流作用: ( (仍討論仍討論M/n-SM/n-S 形成電子勢壘形成電子勢壘) ) M/SM/S接觸是多子器件接觸是多子器件. . 對對M/n-SM/n-S 形成的形成的電子勢壘電子勢壘, , 其輸運特性主要由電子決定其輸運特性主要由電子決定. . 正向偏置正向偏置, , 半導(dǎo)體一側(cè)電子勢壘降低半導(dǎo)體一側(cè)電子勢壘降低, , 可可形成較大的正向電流形成較大的正向電流. . 反向偏置反向偏置, , 半

8、導(dǎo)體一側(cè)電子勢壘升高半導(dǎo)體一側(cè)電子勢壘升高, , 反反向電流很小向電流很小. . 當(dāng)反向偏置加大當(dāng)反向偏置加大, ,反向電流可反向電流可趨于飽和趨于飽和. .圖圖7-10l1938年，W. Schottky提出了基于整流二極管的理論，稱為肖特基二極管理論。這一理論以金屬和半導(dǎo)體功函數(shù)差為基礎(chǔ)。l要定量討論要定量討論I-V特性特性,必須討論電子是怎樣必須討論電子是怎樣越過勢壘的越過勢壘的. 兩種近似模型兩種近似模型: 擴散理論擴散理論勢壘區(qū)較厚勢壘區(qū)較厚,制約正向電流制約正向電流的主要是電子在空間電荷區(qū)的擴散過程的主要是電子在空間電荷區(qū)的擴散過程 熱電子發(fā)射理論熱電子發(fā)射理論載流子的遷移率較高載

9、流子的遷移率較高,電子能否通過勢壘區(qū)電子能否通過勢壘區(qū),主要受制于勢壘高主要受制于勢壘高度度.熱電子發(fā)射熱電子發(fā)射 理論的結(jié)果理論的結(jié)果 其中其中 有效里查孫常數(shù)有效里查孫常數(shù) (書上書上,表表7-4)(1)eVkTsTjje2 SBekTsTjA T e234 ek mAhn為理想因子，I0為與不依賴電壓的部分，非理想效應(yīng)用n的取值來反映，n 通常取1.0-1.21）其中I0 通過外推得到。2） 可以從以前的式子得到勢壘高度，在分析中勢壘降低必須考慮。3）n從曲線斜率得到。 肖特基勢壘二極管肖特基勢壘二極管(Schottky Barrier DiodeSBD )lp-n結(jié)二極管結(jié)二極管l肖特

10、基勢壘二極管肖特基勢壘二極管223(1), 4 , SBeVkTsTekTsTjjeek mjA T eAh00(1), eVkTSSnpeDeDJJeJpnLL肖特基勢壘二極管是多子器件肖特基勢壘二極管是多子器件, 有優(yōu)良的有優(yōu)良的高頻特性高頻特性. 一般情況下一般情況下, 不必考慮少子的注入和復(fù)合不必考慮少子的注入和復(fù)合.肖特基勢壘二極管有較低的正向?qū)娦ぬ鼗鶆輭径O管有較低的正向?qū)妷簤? 反向擊穿電壓較低反向擊穿電壓較低,反向漏電較高反向漏電較高.肖特基勢壘二極管具有制備上的優(yōu)勢肖特基勢壘二極管具有制備上的優(yōu)勢. 歐姆接觸歐姆接觸l歐姆接觸歐姆接觸是金屬是金屬- -半導(dǎo)體接觸的另一個重半導(dǎo)體接觸的另一個重要應(yīng)用要應(yīng)用作為器件引線的電極接觸作為器件引線的電極接觸( (非整非整流接觸流接觸). ).l歐姆接觸的歐姆接觸的要求要求: : 接觸電阻應(yīng)小到與半導(dǎo)接觸電