Физика полупроводниковых приборов Книга 1 - Зи С.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 36 приведены результаты измерения высоты барьера в диоде Ni-Si с
тонким поверхностным слоем, полученным имплантацией мышьяка 1521. Видно,
что по мере увеличения дозы имплантации эффективная высота барьера в
лиоде с подложкой p-типа увеличивается< а в диоде с подложкой я-типа
уменьшается.
5.6. СТРУКТУРЫ ПРИБОРОВ
Как уже говорилось выше, свойства диода Шоттки во многом сходны со
свойствами резкого несимметричного р-я-перехода. Однако, поскольку
перенос заряда здесь осуществляется основными носителями, быстродействие
диодов Шоттки значительно выше. Отсюда следует, что диоды Шоттки в
принципе могут выполнять почти все функции диодов с р-я-переходами.
Исключение составляют лишь р-я-диоды с накоплением заряда, поскольку в
приборах, работающих на основных носителях, время накопления чрезвычайно
мало. В этом разделе мы рассмотрим различные структуры с барьерами Шоттки
и области их применения.
Первыми диодными структурами были точечно-контактные выпрямители, которые
изготавливались путем контакта к поверхности полупроводника заостренного
металлического проводника. Контакт может быть создан либо механически,
либо с помощью электрического разряда, в результате которого возникает
небольшой сплавной р-я-переход.
Точечно-контактный выпрямитель имеет обычно плохие прямые и обратные
вольт-амперные характеристики по сравнению с планарным диодом Шоттки.
Кроме того, эти характеристики непредсказуемы теоретически, поскольку
трудно учесть и проконтролировать такие параметры, как давление
проводника, площадь контакта, структура кристалла, состояние поверхности,
химический состав проводника, тепловой режим образования контакта.
Преимуществом точечно-контактного выпрямителя является маленькая площадь
и, следовательно, очень маленькая емкость, что весьма желательно при
использовании в СВЧ-технике. К недостаткам такого выпрямителя относятся:
большое сопротивление растекания (Rs = р/2яг0, где га - радиус
полусферического точечного контакта); большой ток утечки, возникающий в
основном вследствие влияния поверхности и приводящий к ухудшению
коэффициента выпрямления; плавные предпробойиые характеристики,
обусловленные концентрацией силовых линий поля под контактом.
В настоящее время большинство диодов Шоттки изготовляется методами
планарной технологии, такими, как термическое испарение, химическое
разложение, электронно-лучевая бомбардировка, распыление, нанесение
металлов анодированием. При этом
Контакты металл - полупроводник
311
поверхность полупроводника предварительно обрабатывается такими методами,
как химическое травление, полировка, скол в вакууме, тепловая обработка,
ионная бомбардировка. Большинство контактов металл-полупроводник
создается в вакуумных системах 153]. Одним из наиболее важных параметров,
характеризующих вакуумное напыление, является давление насыщенных паров,
определяемое как давление, при котором твердое тело или жидкость
находится в равновесии с собственным паром. Зависимость давления
насыщенных паров от температуры [54] для наиболее часто используемых
элементов приведена на рис. 37.
/Диод с малой площадью контакта (рис. 38, а) изготавливают методами
планарной технологии на эпитаксиальном слое /г-типа, образованном на
подложке п+-типа, и обычно используют как СВЧ-детектор [55]. Для
получения диода с хорошими характеристиками нужно минимизировать его
последовательное сопротивление и емкость; }
Сопротивление контакта R, можно получить, используя выражение (53):
Я # = JL = J^L /гц)
1~ д/ qlAj *
где А,- - площадь контакта. Типичная экспериментальная зависимость Rj от
/ для диодов Au-Si и Au-GaAs и соответствующая зависимость для
кремниевого точечно-контактного диода, рассмотренного выше, приведены на
рис. 39. Отметим, что при больших прямых смещениях сопротивление прибора
не уменьшается до нуля, как это следует из выражения (94), а принимает
постоянное значение, которое является последовательным сопротивлением Rs,
определяемым по формуле (рис. 13)
^s 5=1 ~Aj 1 Р 1?" ^с'
Xt
Здесь первое слагаемое является сопротивлением квазинейтраль-ной области,
расположенной между xt (границей обедненного слоя) и (границей между
эпитаксиальным слоем и подложкой). Второе слагаемое есть сопротивление
растекания от круглого контакта радиусом г (А,- = пг2) в подложку с
удельным сопротивлением рв. Последнее слагаемое описывает сопротивление
омических контактов к подложке.
При использовании диодов Шоттки в СВЧ-схемах важной характеристикой
является частота отсечки при прямом смещении /с0, определяемая выражением
(96)
312
Глава 5
Температура, °С 50 0 100 300 600 WOO 2000 4000
200
WO 600 1000 zooo
Температура, К
4000
а
Темпера тура, ° С 50 0 100 300 600 1000 2000
то
т---1-I
%ю
200 400 600 1000 2000
Температура, К
4000
Рис. 37. Зависимость давления насыщенных паров от температуры для жидких
и твердых элементов [541.
Контакты металл - полупроводник
313
_____i
Металл $[0
а
п+ ~"Х п
