Rodzaje kontaktów do
półprzewodników i metody
ich otrzymywania
Grzegorz Pękala
134564
Rodzaje kontaktów do
półprzewodników i metody
ich otrzymywania
Grzegorz Pękala
134564
Rodzaje kontaktów
• Złącze m-s (omowe, prostujące)
• Struktura MIS
Kontakt m-s
• Złącze metal–półprzewodnik
• Właściwości zależą od prac wyjścia
elektronów z metalu i półprzewodnika
oraz od rodzaju półprzewodnika (w
modelu rzeczywistym ważną rolę
odgrywają również stany
powierzchniowe)
kontakt m-s
• Jako kontakt prostujący
• Jako kontakt omowy
Kontakt prostujący
• Mała pojemność – praca w układach
w.f. (dioda Shottk'ego)
• Charakterystyka nieliniowa i
niesymetryczna (bardzo zbliżona do p-
n)
• Napięcie dyfuzji (bariera potencjału)
3eV
Kontakt omowy
• Używane jako doprowadzenie styków
prądowych do przyrządów
• Charakterystyka liniowa i symetryczna
(nie zniekształca charakterystyk
przyrządów)
• Mała rezystancja szeregowa
Struktura MIS
• Złącze metal-półprzewodnik
oddzielone cienką warstwą dielektryka
• Kndensator o zmiennej pojemności w
funkcji napięcia polaryzacji
• Zastosowanie w tranzystorach MIS i
układach scalonych MIS
Struktura MIS
Podstawowe stany pracy:
a)Akumulacja (Ug<0)
b)Stan neutralny (Ug=0)
c)Zubożenie (Ug>0)
d)Inwersja (Ug>>0)
e)Dodatkowo silna inwersja i silne
zuborzenie
Technologia wytwarzania złączy
• Parowanie próżniowe
• Ostrzowa
• Stopowa
• Oraz technologie które, poprzez
wytwarzanie warstwy n+ lub p+
przygotowują podłoże pod
kontakty(Dyfuzyjna, Implantacja)
Od autora
Na zajęciach Tłaczała powiedział, że
na egzaminie dyplomowym nie trzeba
będzie opisywać tych technologii,
jednak w odpowiedzi na mojego maila
z pytaniem co zamieścić w prezentacji
napisał, iż ważne jest by szczególowo
opisać te metody. Nie wiem którą
wersję przyjmie na egzaminie więc
niżej kilka z nich
Metoda ostrzowa
Złącze ostrzowe
„uformowane
powierzchniowo” powstaje
przez kontakt ostrza
metalowego z
półprzewodnikiem, co z kolei
powoduje powstanie dużej
liczby stanów
powierzchniowych, które
wywołują inwersję typu
przewodnictwa przy
powierzchni półprzewodnika.
W ten sposób pod ostrzem
powstaje złącze p-n
uformowane wskutek zjawisk
powierzchniowych.
Ge
Metoda ostrzowa
Złącze ostrzowe „uformowane
napięciowo” powstaje w wyniku
przepuszczenia impulsu elektrycznego
przez styk złoto-german (około 100s, kilka
amperów ). Wówczas pod ostrzem
wytwarza się wysoka temperatura i do
półprzewodnika dyfundują akceptory z igły
metalowej (często pokrytej warstwą indu
lub aluminium). W ten sposób powstaje
warstewka półsferyczna typu p i mówi się o
złączu p-n „uformowanym elektrycznie”.
Metoda stopowa
Złącze p-n metodą stopową wykonuje się przez umieszczenie
na płytce (np. germanu) niewielkiej ilości domieszki (np. indu).
Całość podgrzewa się do temperatury, w której stopiona
domieszka rozpuszcza znajdujące się w najbliższym sąsiedztwie
podłoże. W czasie odpowiednio wolnego studzenia podłoże
krystalizuje zatrzymując w swojej sieci dużą liczbę atomów
domieszki. Koncentracja domieszkowanych atomów (np.
akceptorów) przewyższa znacznie w rekrystalizowanym
obszarze koncentrację domieszki podłoża (np. donorów) i w ten
sposób omawiany obszar typ zmienia przewodnictwa.
Technologia dyfuzyjna
Złącze dyfuzyjne-
powstaje poprzez
wprowadzenie do
materiału
półprzewodnika atomów
domieszki w drodze
dyfuzji.
Zjawisko dyfuzji polega na przemieszczaniu się atomów z obszaru o
większej koncentracji do obszaru o mniejszej koncentracji wskutek
chaotycznego ruchu cieplnego tych atomów. Dyfuzję atomów domieszki
do wnętrza półprzewodnika przeprowadza się w podwyższonej
temperaturze, w piecu dyfuzyjnym, przy czym materiał domieszki
znajduje się w stanie ciekłym lub gazowym. Przy dyfuzji ze stanu
lotnego płytkę, do której wprowadza się atomy, umieszcza się w
atmosferze składającej się z par domieszki i gazu nośnego (np. N
2
). Przy
dyfuzji ze stanu ciekłego na wybranej powierzchni półprzewodnika jest
umieszczony materiał domieszki w stanie ciekłym. W celu selektywnego
domieszkowania półprzewodnika można stosować maski tlenkowe
zasłaniające miejsca, których nie chcemy domieszkować
.
Technologia implantacji
Umożliwia ona dokładną kontrolę głębokości złącza i
koncentracji domieszki.Metoda ta polega na wstrzeliwaniu
jonów danej domieszki do krzemu przez bombardowanie
jego powierzchni strumieniem jonów (około 10
16
jonów/cm
2
) o dużej energii (5-300keV). Głębokość
wytworzonego złącza zależy od energii jonów. Opisywana
metoda powoduje jednak powstawanie w krzemie dużej
liczby defektów strukturalnych, które można usunąć albo
przez wygrzewanie termiczne, albo też napromieniowanie
wiązką elektronową lub laserową..
Złącze implantowane –
uniwersalną metodą
otrzymywania płytkich złącz
półprzewodnikowych jest
technika implantacji jonów.
Literatura
• A. Świt, J. Pułtorak - “Przyrządy
półprzewodnikowe”
• W. Marciniak - “Przyrządy
półprzewodnikowe”
•
•