【導讀】隨著社會不斷進步，科技實力不斷增強，集成電路行業(yè)迎來了大發(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，門電路數(shù)超過萬門，集成的元件數(shù)更是可達到10萬個，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都是由各類元件一部分一部分構(gòu)成，大型IC制作離不開半導體，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，其制作都是在半導體材料基礎上經(jīng)過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，進過蒸鍍，濺鍍，電鍍等方法進行所需的金屬制備。不可避免的就會產(chǎn)生半導體金屬接觸的問題，大家都知道金半接觸會產(chǎn)生接觸電阻，對于IC芯片我們當然是希望電壓控制電流產(chǎn)生線性關系達到可控的要求，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，對于金屬，所有價電子所處的能帶就是導帶，對于半導體，所有的價電子所處的能帶是所謂的價帶，導帶比價帶的能量要高。如圖1所示Ec稱為導帶底是導帶最低能級，可看成是電子勢能。Eo是真空中電子能量，又稱為真空能級X=Eo-Ec表示為電子親合能，即半導體導帶底的電子逸出體外所需的最小能量。Ef是費米能級，何謂費米能級呢？我們可以假設一個能級能量為E，如果該能級被電子占據(jù)的概率符合一個函數(shù)規(guī)律為f（E），f（E）稱為費米函數(shù)。當f（E）=1/2時，得出的E的值對應的能級為費米能級。一般近似的認為費米能級以下的能級都被電子所填充，費米能級處于價帶與導帶之間能量高于費米能級的在費米能級之上，低的在費米能級下，外層電子排列遵循泡利不相容原則，從低能級排列到高能級，所以以費米能級為界限，能量高于費米能級的量子態(tài)基本是空的，能量低于費米能級的量子態(tài)基本上全部被電子所占據(jù)。
Wm=Eo-Efm Ws=Eo-Efs
以N型半導體為例，金屬半導體接觸時，由于金屬與半導體中電子能量狀態(tài)不一樣會發(fā)生載流子運動，使得電子從能量高的半導體到能量低的金屬（即比較逸出功Wm與Ws,逸出功小的越容易逸出）這就導致半導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，而電子到到達金屬，所以金屬顯負電，因此在金屬與半導體交界面處形成了相當于PN結(jié)耗盡層一樣的叫做肖特基勢壘的自建電場，電場方向從N型半導體到金屬，此自建電場將阻止電子進入金屬，如下圖3所示，電子阻擋層就是，肖特基勢壘，能帶向上彎曲（此能帶即為勢壘，阻止作用）。當勢壘高度增加到半導體電子進入金屬與金屬電子進入半導體數(shù)量相等時達到平衡，它們的費米能級就會重合。而由于N型半導體耗盡層處失去電子之后，電子濃度比N型半導體內(nèi)部電子濃度低很多，因此它是一個高阻的區(qū)域，常稱為阻擋層。
圖2
圖3
當Wm
圖4樣的道理，對于P型半導體，WmWs,勢壘形成的是高導電區(qū)域，大家可以自己去試試理清原理，這里就不多詳細介紹了。因此為了保證歐姆接觸，對于N型半導體可以選擇功函數(shù)小的金屬材料，對于P型半導體可選功函數(shù)大的金屬材料。
推薦閱讀：
