Силициды переходных металлов в формировании барьера Шоттки Факультет радиофизики и электроники Белорусский государственный университет Кафедра физической электроники Студента 3-его курса Конопляника И.В. Руководитель: доктор ф.-м. наук, профессор КОМАРОВ Ф.Ф.

Методы формирования силицидов

Диффузное перемешивание Ионное перемешивание Молекулярно- лучевое осаждение Плёнка металла на кремнии Двухком- понент- ная металл- кремние- вая плёнка Внедр- ение ионов металла Внедре- ние атомов отдачи Распы- ление в атмос- фере силана Моле- куляр- но- лучевая эпитак- сия Пиро- лити- ческое разло- жение В настоящее время благодаря своей простоте и универсальности получил широкое распространение лишь метод диффузного синтеза.

Контакт металл-полупроводник

Различные стадии образования контакта металл-полупровод- ник (кремний n-типа, работа выхода из металла больше чем, из полупроводника).

Плотность заряда выражается формулой: Плотность заряда выражается формулой: При малых изгибах зон справедливо приближение: При малых изгибах зон справедливо приближение: где φ(x) – энергия электрона, отсчитанная от дна зоны проводимости полупроводника; n0 и p0 – равновесные концентрации электронов и дырок в объёме полупроводника. В последнее время стали иногда учитывать вклад заряда основных носителей, который определяется третьим членом в общей плотности заряда.

Свойства перехода металл-полупроводник Энергетические диаграммы перехода металл-полупроводник. а – при нулевом смещении; б – при смещении возникает поток электронов из полупроводника через барьер (VD-Vα); в- при обратном смещении из металла в полупроводник течёт малый ток J0.

Понижение барьера под действием поля и сил изображения

Эффект Шоттки на границе раздела металл-вакуум Барьер на границе металл-вакуум. а – электрон в вакууме и заряд- изображение в металле; б – энергетический барьер для электрона в отсутствии приложенного поля; в – приложенное внешнее поле E уменьшает высоту барьера на величину ΔФ

Согласно закону Кулона сила, притягивающая электрон к металлу: После интегрирования: С учётом электрического поля вблизи границы металл-вакуум: Выражение имеет максимум при: В результате понижение барьера:

Понижение барьера на границе раздела металл- полупроводник На границе раздела металл-полупроводник следует ожидать эффекта понижения барьера Шоттки, сравнимого с описанным выше для случая границы раздела металл-вакуум, поэтому плотность тока J0 можно записать в виде: В полупроводнике поле уменьшается линейно с расстоянием от перехода, но т.к. расстояния, на которых имеет место понижение барьера малы, то этого можно не учитывать.

Диод Шоттки с охранными кольцами из p-n-перехода

Диод Шоттки с охранным кольцом в виде p-n-перехода. а – структура «гибридного» диода; б - «гибридный» диод при обратном смещении; показано смещение обеднённого слоя; в – эквивалентная схема «гибридного» диода; предполагается омический контакт между металлом и диффузионным кольцом. Ожидаемые ВАХ (качественные) такой структуры; г – эквивалентная схема «гибридного» диода, предполагается выпрямляющий контакт между металлом и диффузионным кольцом.

Технологические особенности формирования барьера Шоттки

Выбор металла и способ его нанесения Методы нанесения металла на полупроводник делятся на 2 группы: 1. методы, которые не изменяют свойства поверхности при нанесении металла (механический прижим, напыление в вакууме при низкой температуре полупроводника и низкотемпературное расплавление металла); 2. методы, при использовании которых нанесение металлического контакта совмещено с окончательной обработкой полупроводника (химическое и электрохимическое нанесение, катодное распыление, осаждение металла в результате разложения его газообразного соединения )

Методы конструктивного оформления диода с барьером Шоттки При использовании для образования прижимного контакта металлической проволоки задача сводится главным образом к выбору необходимой твёрдости материала проволоки и метода её заточки. Самый распространённый в нынешнее время метод – это ограничения площади полупроводника с помощью маскирующих диэлектрических слоёв и фотолитографии. Данный метод проиллюстрирован на следующем слайде.

Структуры контактов металл-полупроводник с барьером Шоттки

Современный этап развития диодов с барьером Шоттки

ON Semiconductors. Обратное напряжение 10 … 200 В Обратное напряжение 10 … 200 В Паспортные значения прямого тока 0,5 … 600 А Паспортные значения прямого тока 0,5 … 600 А Освоен выпуск нескольких новых типов диодов Шоттки (преимущественно с обратным напряжением 30 В) Освоен выпуск нескольких новых типов диодов Шоттки (преимущественно с обратным напряжением 30 В) Расширен диапазон технологических возможностей – выпуском 10- вольтовых диодов Шоттки и увеличением разнообразия корпусов (сверхминиатюрные POWERMITE и силовые модули POWERTAPE) Расширен диапазон технологических возможностей – выпуском 10- вольтовых диодов Шоттки и увеличением разнообразия корпусов (сверхминиатюрные POWERMITE и силовые модули POWERTAPE) Модернизирована технология изготовления ряда наиболее популярных диодов Шоттки Модернизирована технология изготовления ряда наиболее популярных диодов Шоттки Температурный диапазон: 100, 125 и 150°C, для нового MBR16100СT - 175°C. Температурный диапазон: 100, 125 и 150°C, для нового MBR16100СT - 175°C.

IXYS Corporation Обратное напряжение 8 … 600 В Обратное напряжение 8 … 600 В Паспортный ток 6 … 400 А Паспортный ток 6 … 400 А Диоды в стандартных пластиковых корпусах ТО-220, ТО-247, а также в оригинальных фирменных корпусах – ISOPLUS220, ISOPLUS247 и ISOPLUSi4-PAC Диоды в стандартных пластиковых корпусах ТО-220, ТО-247, а также в оригинальных фирменных корпусах – ISOPLUS220, ISOPLUS247 и ISOPLUSi4-PAC Диоды с двумя значениями высот барьера: для 45…600 В диодов барьер 860…900 мВ (технологический класс «А»); класс «В» - 15…80 В, 620…660 мВ. Анонсированы кремниевые диоды двух новых классов – «С» и «D», параметры данных диодов пока не известны. Диоды с двумя значениями высот барьера: для 45…600 В диодов барьер 860…900 мВ (технологический класс «А»); класс «В» - 15…80 В, 620…660 мВ. Анонсированы кремниевые диоды двух новых классов – «С» и «D», параметры данных диодов пока не известны.

Благодарю за внимание