金属和半导体形成低阻欧姆接触
硅锗 欧姆接触-概述说明以及解释
硅锗欧姆接触-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硅锗材料是一种重要的半导体材料，近年来在电子器件领域得到广泛应用。
硅锗材料具有独特的电学和光学性质，既具备了硅材料的优势，又兼具了锗材料的特点，因此具有很高的研究和应用价值。
同时，欧姆接触作为电子器件中一种基本的连接方式，对于硅锗材料的电子器件设计和性能表现有着重要的影响。
欧姆接触是指两种不同材料之间形成的低电阻接触，其中电流-电压（I-V）特性呈线性关系。
在硅锗材料中，实现良好的欧姆接触关系对于提高器件的性能至关重要。
因此，研究硅锗的欧姆接触机制和性能优化已成为当前材料科学和器件工程领域的热点话题。
本文旨在探讨硅锗材料的欧姆接触特性及其研究进展。
首先会介绍硅锗材料的基本概况，包括其结构特点、物理性质等。
其次，将详细讲解欧姆接触的基本原理，包括欧姆接触的特征、物理机制等方面的内容。
最后，将重点关注硅锗材料的欧姆接触研究进展，包括不同接触方法、材料改性等方面的最新研究成果。
通过对已有研究的综述和分析，可以为进一步的研究提供一定的指导和思路。
通过本文对硅锗材料的欧姆接触进行深入的研究和理解，可以为硅锗材料在电子器件领域的应用提供重要的理论和实验基础。
同时，对未来硅锗材料的欧姆接触研究方向进行展望，也将为该领域的科学家和工程师提供一些有益的借鉴和启示。
综上所述，本文将以概述硅锗材料以及欧姆接触的研究进展为主线，希望为读者提供全面而系统的关于硅锗材料欧姆接触方面的知识，推动相关领域的研究发展，促进相关技术的应用和推广。
文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：1.2 文章结构本文将围绕硅锗材料和欧姆接触展开讨论。
文章共分为三个部分：引言、正文和结论。
在引言部分，我们首先会对硅锗材料和欧姆接触进行概述，介绍其基本特性和重要性。
接着，我们将阐明文章的结构和目的，为读者提供一个整体的框架。
正文部分将详细介绍硅锗材料的特点和性质，并着重介绍欧姆接触的基本原理。
我们将深入探讨硅锗欧姆接触在材料科学和电子技术领域的研究进展，包括不同实验方法、制备工艺、表征技术以及应用领域等方面的内容。
金属与半导体接触后如何形成欧姆接触__概述说明以及解释
金属与半导体接触后如何形成欧姆接触概述说明以及解释1. 引言1.1 概述金属与半导体接触后形成欧姆接触是实现电子器件正常工作的重要环节。
在现代电子技术中，金属与半导体之间的接触被广泛应用于各种电子器件中，如晶体管、二极管和集成电路等。
欧姆接触具有低接触电阻和稳定的电流传输特性，能够有效地实现金属与半导体之间的正常电荷传输。
因此，深入研究金属与半导体接触后形成欧姆接触的原理以及相关研究进展对于提高器件性能和发展新型器件具有重要意义。
1.2 文章结构本文将依次介绍金属与半导体相互作用原理、能带理论和费米能级对接触性质的影响、杂质浓度与载流子浓度之间的关系等方面内容。
随后，将详细讨论欧姆接触形成过程的研究进展，包括材料表面处理方法对欧姆接触的影响、接触面积和接触压力对欧姆接触性质的影响，以及界面反应动力学和电荷传输机制的研究进展。
接着介绍了欧姆接触测试方法及常用技术手段，并分析讨论了典型金属与半导体材料欧姆接触实验结果。
最后，总结实验结果并解释欧姆接触机制，同时指出目前研究中存在的不足并提出未来研究方向。
1.3 目的本文旨在系统地介绍金属与半导体接触后形成欧姆接触的原理、过程研究进展以及相关实验方法与结果分析。
通过深入探讨金属与半导体之间的相互作用机制、能带理论和费米能级对接触性质的影响以及杂质浓度与载流子浓度之间的关系，有助于提高对欧姆接触形成过程的理解。
此外，通过探索不同材料表面处理方法、接触面积和压力对欧姆接触性质的影响，并结合界面反应动力学和电荷传输机制等研究进展，可以为优化实验参数提供指导，并改善金属与半导体的欧姆接触质量。
最终，通过总结实验结果和展望未来研究方向，加深对欧姆接触机制的认识并进一步推动相关领域的发展。
2. 金属与半导体接触形成欧姆接触的原理2.1 金属与半导体相互作用金属和半导体之间的接触产生的电子传输是形成欧姆接触的基础。
当金属与半导体接触时，其能带结构和载流子浓度会发生变化，从而影响了电子在界面上的传输性质。
半导体物理与器件基础知识
一、肖特基势垒二极管欧姆接触：通过金属-半导体的接触实现的连接。
接触电阻很低。
金属与半导体接触时，在未接触时，半导体的费米能级高于金属的费米能级，接触后，半导体的电子流向金属，使得金属的费米能级上升。
之间形成势垒为肖特基势垒。
在金属与半导体接触处，场强达到最大值，由于金属中场强为零，所以在金属——半导体结的金属区中存在表面负电荷。
影响肖特基势垒高度的非理想因素：肖特基效应的影响，即势垒的镜像力降低效应。
金属中的电子镜像到半导体中的空穴使得半导体的费米能级程下降曲线。
附图：电流——电压关系：金属半导体结中的电流运输机制不同于pn结的少数载流子的扩散运动决定电流，而是取决于多数载流子通过热电子发射跃迁过内建电势差形成。
附肖特基势垒二极管加反偏电压时的I-V曲线：反向电流随反偏电压增大而增大是由于势垒降低的影响。
肖特基势垒二极管与Pn结二极管的比较：1.反向饱和电流密度（同上），有效开启电压低于Pn结二极管的有效开启电压。
2.开关特性肖特基二极管更好。
应为肖特基二极管是一个多子导电器件，加正向偏压时不会产生扩散电容。
从正偏到反偏时也不存在像Pn结器件的少数载流子存储效应。
二、金属-半导体的欧姆接触附金属分别与N型p型半导体接触的能带示意图三、异质结：两种不同的半导体形成一个结小结：1.当在金属与半导体之间加一个正向电压时，半导体与金属之间的势垒高度降低，电子很容易从半导体流向金属，称为热电子发射。
2.肖特基二极管的反向饱和电流比pn结的大，因此达到相同电流时，肖特基二极管所需的反偏电压要低。
10双极型晶体管双极型晶体管有三个掺杂不同的扩散区和两个Pn结，两个结很近所以之间可以互相作用。
之所以成为双极型晶体管，是应为这种器件中包含电子和空穴两种极性不同的载流子运动。
一、工作原理附npn型和pnp型的结构图发射区掺杂浓度最高，集电区掺杂浓度最低附常规npn截面图造成实际结构复杂的原因是：1.各端点引线要做在表面上，为了降低半导体的电阻，必须要有重掺杂的N+型掩埋层。
半导体的欧姆接触
半导体的欧姆接触(2012-03-30 15:06:47)转载▼标签：杂谈分类：补充大脑1、欧姆接触欧姆接触是指这样的接触：一是它不产生明显的附加阻抗；二是不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著的改变。
从理论上说，影响金属与半导体形成欧姆接触的主要因素有两个：金属、半导体的功函数和半导体的表面态密度。
对于给定的半导体，从功函数对金属－半导体之间接触的影响来看，要形成欧姆接触，对于n型半导体，应该选择功函数小的金属，即满足Wm《Ws，使金属与半导体之间形成n型反阻挡层。
而对于p型半导体，应该选择功函数大的金属与半导体形成接触，即满足Wm》Ws，使金属与半导体之间形成p型反阻挡层。
但是由于表面态的影响，功函数对欧姆接触形成的影响减弱，对于n型半导体而言，即使Wm《Ws，金属与半导体之间还是不能形成性能良好的欧姆接触。
目前，在生产实际中，主要是利用隧道效应原理在半导体上制造欧姆接触。
从功函数角度来考虑，金属与半导体要形成欧姆接触时，对于n型半导体，金属功函数要小于半导体的功函数，满足此条件的金属材料有Ti、In。
对于p型半导体，金属功函数要大于半导体的功函数，满足此条件的金属材料有Cu、Ag、Pt、Ni。
2、一些常用物质的的功函数物质Al Ti Pt In Ni Cu Ag Au功函数4.3 3.95 5.35 3.7 4.5 4.4 4.4 5.203、举例n型的GaN——先用磁控溅射在表面溅射上Ti/Al/Ti三层金属，然后在卤灯/硅片组成的快速退火装置上进行快速退火：先600摄氏度—后900摄氏度——形成欧姆接触；p型的CdZnTe——磁控溅射仪上用Cu－3％Ag合金靶材在材料表面溅射一层CuAg合金。
欧姆接触[编辑]欧姆接触是半导体设备上具有线性并且对称的果电流-这些金属片通过光刻制程布局。
低电阻，稳定接触的欧姆接触是影响集成电路性能和稳定性的关键因素。
它们的制备和描绘是电路制造的主要工作。
半导体物理_第七章_金属和半导体接触
2、如何实现欧姆接触？
总结
总结
总结
总结
总结
需修正:①镜像力；②隧道效应
总结
习题
习题
习题
Ehvhc6.62103470301100891.61019 1.78eV Ehvhc6.621034 40301100891.61019 3.10eV
实质上是半导体价带顶部附近的电子流向金属，填充金 属中EF以下的空能级，而在价带顶附近产生空穴。
加正向电压时，少数载流子电流与总电流值比称为少数 载流子的注入比，用 表示。对n型阻挡层而言：
7.3.2 欧姆接触
1、什么是欧姆接触？
欧姆接触应满足以下三点： 1、伏安特性近似为线性，且是对称的； 2、接触引入的电阻很小（不产生明显的附加阻抗）； 3、不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著改变。
空间电荷区 电子从体内到表面，势能增加，表面能带向上弯曲
2、WS >Wm 电子系统在热平衡状态时应有统一的费米能级
电子反阻挡层；低阻 ——欧姆接触
考虑价带的电子转移，留下更多的空穴，形成空间 电荷区。空穴从体内到表面，势能降低，能带向上 弯曲。
7.1.3 表面态对接触势垒的影响
金属和半导体接触前
7.2.2 热电子发射理论
1.热电子发射理论的适用范围：
——适用于薄阻挡层 ——势垒高度 >>k0T ——非简并半导体
lபைடு நூலகம் >> d
2.热电子发射理论的基本思想：
薄阻挡层，势垒高度起主要作用。 能够越过势垒的电子才对电流有贡献 ——计算超越势垒的载流子数目，从而求出电流密度。
金属和半导体接触引言金属与半导体接触类型1整流接触
第七章 金属和半导体接触引言：金属与半导体接触类型：1、 整流接触：金属与轻掺杂半导体形成的接触表现为单向导电性，即具有整流特性，但电流通常由多子所荷载。
由于这种器件主要靠电子导电，消除了非平衡少子的 存储，因而频率特性优于p –n 结；又由于它是在半导体表面上形成的接触，便于散热，所以可以做成大功率的整流器；在集成电路中用作箝位二极管，可以提高集成电路的速度，通常称为肖特基势垒二极管，简称肖特基二极管。
2、 欧姆接触：这种接触正反向偏压均表现为低阻特性，没有整流作用，故也称为非整流接触。
任何半导体器件最后都要用金属与之接触并由导线引出，因此，获得良好的欧姆接触是十分必要的。
§7.1 金属半导体接触及其能带图本节内容：1、 金属和半导体的功函数2、 接触电势差3、 阻挡层与反阻挡层4、 表面态对接触势垒的影响课程重点：金属的功函数：在绝对零度的电子填满了费米能级F E 以下的所有能级，而高于F E 的能级则全部是空着的。
在一定温度下，只有F E 附近的少数电子受到热激发，由低于F E 的能级跃迁到高于F E 的能级上去，但是绝大部分电子仍不能脱离金属而逸出体外，这说明金属中的电子虽然能在金属中自由运动，但绝大多数所处的能级都低于体外能级。
要使电子从金属中逸出，必须由外界给它以足够的能量。
所以，金属内部的电子是在一个势阱中运动。
用0E 表示真空中静止电子的能量，金属功函数的定义是0E 与F E 能量之差，用m W 表示，即m F m E E W )(0-=它表示一个起始能量等于费米能级的电子，由金属内部逸出到真空中所需要的最小能量。
功函数的大小标志着电子在金属中束缚的强弱，m W 越大，电子越不容易离开金属。
半导体的功函数和金属类似：即把真空电子静止能量0E 与半导体费米能级S F E )(之差定义为半导体的函数，即s F s E E W )(0-=。
因为半导体的费米能级随杂质浓度变化，所以半导体的功函数也与杂质浓度有关。
半导体工艺第六章
半导体工艺第六章第六章习题6-1 解释欧姆接触，并说明形成欧姆接触的常用方法。
欧姆接触是指金属与半导体之间的电压与电流的关系具有对称和线性关系，而且接触电阻尽可能低，不产生明显的附加阻抗。
常用方法：扩散法和合金法扩散法：是在半导体中先扩散形成重掺杂区以获得N+N或P+P 的结构，然后使金属与重掺杂的半导体区接触，形成欧姆接触。
合金法：是利用合金工艺对金属互联线进行热处理，使金属与半导体界面形成一层合金层或化合物层，并通过这一层与表面重掺杂的半导体形成良好的欧姆接触。
6-2 列出并描述集成电路制造中对金属薄膜的要求。
要求：（1）具有高的导电率和纯度（2）与下层衬底（通常是二氧化硅或氮化硅）具有良好的粘附性（3）与半导体材料连接时接触电阻低（4）能够淀积出均匀而且没有“空洞”的薄膜，易于填充通孔（5）易于光刻和刻蚀，容易制备出精细图形（6）很好的耐腐蚀性（7）在处理和应用过程中具有长期的稳定性6-3 列出半导体制造中使用的金属种类，并说明每种金属的用途。
种类：铝、铝铜合金、铜、阻挡层金属、硅化物和钨铝：作为金属互连的材料，以薄膜的形式在硅片中连接不同器件。
铝铜合金：有效解决电迁徙问题。
铜：作为互连线。
阻挡层金属：防止上下层材料相互扩散。
硅化物：减小接触电阻。
钨：填充通孔。
6-4 解释铝已被选择作为微芯片互连金属的原因。
（1）较低的电阻率（2）铝价格低廉（3）工艺兼容性（4）铝膜与下层衬底（通常是硅、二氧化硅或氮化硅）具有良好的粘附性6-5 哪种金属已经成为传统互连金属线?什么是它的取代物？铝已经成为传统互连金属线，铝铜合金是它的取代物6-6 描述结尖刺现象，如何解决结尖刺问题？由于硅在铝中的溶解度比较高，形成合金时，硅会从衬底向铝中溶解，这样就在接触区下层的硅中留下空洞，从而有可能发生尖刺效应。
解决方法：在接触区引入阻挡层金属可阻止上下层材料互相混合。
6-7 描述电迁徙现象，如何解决电迁徙现象？电迁徙现象:在大电流密度的情形下，大量电子对金属原子的持续碰撞，会引起原子逐渐而缓慢的移动。
半导体芯片制造工考试试题
半导体芯片制造高级工考试试题•一、填空题• 1.禁带宽度的大小决定着（电子从价带跳到导带）的难易，一般半导体材料的禁带宽度越宽，所制作的半导体器件中的载流子就越不易受到外界因素，如高温和辐射等的干扰而产生变化。
• 2.硅片减薄腐蚀液为氢氟酸和硝酸系腐蚀液。
砷化镓片用( 硫酸)系、氢氧化氨系蚀腐蚀液。
• 3. 铝丝与铝金属化层之间用加热、加压的方法不能获得牢固的焊接，甚至根本无法实现焊接的原因是铝的表面在空气中极易生成一层（氧化物），它们阻挡了铝原子之间的紧密接触，达不到原子之间引力范围的间距。
• 4. 在半导体制造工艺中往往把减薄、划片、分片、装片、内引线键合和管壳封装等一系列工艺称为（组装）。
• 5.钎焊包括合金烧结、共晶焊；聚合物焊又可分为（导电胶粘接）、( 银浆烧结)等。
• 6. 金丝球焊的优点是无方向性，键合强度一般( 大于)同类电极系统的楔刀焊接。
•7. 芯片焊接质量通常进行镜检和( 剪切强度)两项试验。
•8. 如果热压楔形键合小于引线直径1．5倍或大于3．0倍，其长度小于1．5倍或大于6．0倍，判引线键合( 不合格)。
•9. 钎焊密封工艺主要工艺条件有钎焊气氛控制、温度控制和密封腔体内( 湿度)控制。
•10 外壳设计包括电性能设计、热性能设计和结构设计三部分，而( 可靠性)设计也包含在这三部分中间。
•11. 厚膜混合集成电路的基片种类很多，目前常用的有：氧化铝陶瓷，( 氧化铍陶瓷)，氮化铝(A1N)陶瓷。
•12.微波混合集成电路是指工作频率从300 ～100 的混合集成电路，可分为分布参数微波混合集成电路和( 集总参数)微波混合集成电路两类。
•13.外延层的迁移率低的因素有原材料纯度（不够）；反应室漏气；外延层的晶体（质量差）；系统沾污等；载气纯度不够；外延层晶体缺陷多；生长工艺条件不适宜。
•14.离子注入杂质浓度分布中最重要的二个射程参数是（平均投影射程）和（平均投影标准差）。
•15、二氧化硅的制备方法很多，其中最常用的是高温（氧化）、（气相）淀积、淀积。
p 型半导体与金属的欧姆接触
P型半导体与金属的欧姆接触是一种电子器件中的连接方式。
在这种连接中，P型半导体与金属之间形成了良好的电子导通性。
P型半导体是一种半导体材料，其中包含较多的空穴，这些空穴可以自由移动并传递电流。
当P型半导体与金属接触时，金属中的自由电子会向半导体中扩散，与半导体中的空穴形成电荷平衡，从而形成欧姆接触。
欧姆接触是一种理想的接触方式，其中接触电阻非常小，几乎可以忽略不计。
在P型半导体与金属的欧姆接触中，由于金属中的自由电子向半导体中扩散，形成了良好的导电通道，因此接触电阻非常小。
这种连接方式在电子器件中有很多应用，例如在太阳能电池、LED等器件中，P型半导体与金属的欧姆接触是实现高效能量转换和良好器件性能的关键因素之一。
低阻硅和金电极欧姆接触
低阻硅和金电极欧姆接触摘要：1.引言2.低阻硅和金电极欧姆接触的定义和原理3.低阻硅和金电极欧姆接触的应用领域4.低阻硅和金电极欧姆接触的优缺点5.结论正文：【引言】在电子元器件和电子设备中，连接电极和半导体材料的接触电阻对整体性能有着至关重要的影响。
低阻硅和金电极欧姆接触作为一种常见的半导体接触方式，具有较低的接触电阻，可以有效提高电子设备的工作效率和稳定性。
本文将对低阻硅和金电极欧姆接触进行详细介绍。
【低阻硅和金电极欧姆接触的定义和原理】低阻硅和金电极欧姆接触是指在半导体硅片上通过特殊工艺形成一层金薄膜，从而实现硅和金之间的欧姆接触。
具体来说，这种接触方式是在硅片的表面沉积一层金薄膜，然后通过热处理使金薄膜与硅片形成良好的欧姆接触。
这种接触方式具有较低的接触电阻，可以降低电子设备的功耗和提高其工作稳定性。
【低阻硅和金电极欧姆接触的应用领域】低阻硅和金电极欧姆接触广泛应用于各种半导体器件和电子设备中，如二极管、晶体管、场效应管等。
此外，这种接触方式还广泛应用于光电子器件、微波通信器件以及微电子机械系统（MEMS）等领域。
【低阻硅和金电极欧姆接触的优缺点】低阻硅和金电极欧姆接触具有以下优点：1.较低的接触电阻，可以提高电子设备的工作效率和稳定性；2.良好的热稳定性，可以在高温环境下保持良好的接触性能；3.良好的抗氧化性，可以有效抵抗环境中的氧化物质，延长器件使用寿命；4.制造工艺成熟，易于实现大规模生产。
然而，低阻硅和金电极欧姆接触也存在一些缺点：1.成本较高，金材料价格较高，导致制造成本上升；2.硬度较低，容易受到机械损伤。
【结论】低阻硅和金电极欧姆接触作为一种常见的半导体接触方式，具有较低的接触电阻和良好的性能，广泛应用于各种半导体器件和电子设备中。
本征半导体的欧姆接触
本征半导体的欧姆接触
本征半导体的欧姆接触是指将一种金属材料与本征半导体接触，形成低电阻的接触。
本征半导体是指没有掺杂杂质的半导体材料，其导电性能较差，但可以通过与金属接触形成欧姆接触，从而提高导电性能。
欧姆接触的形成主要依赖于金属与半导体之间的化学反应和结
构匹配性。
化学反应会在金属和半导体之间形成一层氧化物或硅化物，这种物质可以提高接触的稳定性和导电性能。
结构匹配性指的是金属和半导体之间的晶格结构相似，这有助于形成更紧密的接触。
欧姆接触在半导体器件中广泛应用，如晶体管、二极管等。
在设计半导体器件时，需要考虑欧姆接触的稳定性和导电性能，以保证器件的可靠性和性能。
- 1 -。
欧姆接触和费米能级
上述简单的理论预言了φB = φM ? χS，因此似乎可以天真的认为工函靠近半导体的电子亲和性的金属通常应该容易形成欧姆接触。事实上，高工函金属可以形成最好的p型半导体接触而低工函金属可以形成最好的n型半导体接触。不幸的是实验表明理论模型的预测能力并不比上述论断前进更远。在真实条件下，接触金属会和半导体表面反应形成具有新电学性质的复合物。界面处一层污染层会非常有效的增加势垒宽度。半导体表面可能会重构成一个新的电学态。接触电阻与界面间化学细节的相关性是导致欧姆接触制造工艺可重复性为如此巨大的制造挑战的原因。
欧姆接触和费米能级
cmos 2009-11-16 17:46:32 阅读319 评论0 字号：大中小 订阅
欧姆接触是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区(Active region)而不在接触面。
欲形成好的欧姆接触，有二个先决条件：
若半导体不是硅晶，而是其它能量间隙(Energy Cap)较大的半导体(如GaAs)，则较难形成欧姆接触 (无适当的金属可用)，必须于半导体表面掺杂高浓度杂质，形成Metal-n＋-n or Metal-p+-p等结构。
任何两种相接触的固体的费米能级（Fermi level）（或者严格意义上，化学势）必须相等。 费米能级和真空能级的差值称作工函。 接触金属和半导体具有不同的工函，分别记为φM和φS。 当两种材料相接触时，电子将会从低工函一边流向另一边直到费米能级相平衡。从而，低工函的材料将带有少量正电荷而高工函材料则会变得具有少量电负性。最终得到的静电势称为内建场记为Vbi。这种接触电势将会在任何两种固体间出现并且是诸如二极管整流现象和温差电效应等的潜在原因。内建场是导致半导体连接处能带弯曲的原因。明显的能带弯曲在金属中不会出现因为他们很短的 屏蔽长度意味着任何电场只在接触面间无限小距离内存在。
(完整word版)半导体物理器件期末考试试题(全)
半导体物理器件原理（期末试题大纲）指导老师：陈建萍一、简答题（共6题，每题4分）。
代表试卷已出的题目1、耗尽区：半导体内部净正电荷与净负电荷区域，因为它不存在任何可动的电荷,为耗尽区（空间电荷区的另一种称呼）。
2、势垒电容：由于耗尽区内的正负电荷在空间上分离而具有的电容充放电效应，即反偏Fpn结的电容。
3、Pn结击穿：在特定的反偏电压下,反偏电流迅速增大的现象。
、欧姆接触：金属半导体接触电阻很低,且在结两边都能形成电流的接触.5、饱和电压：栅结耗尽层在漏端刚好夹断时所加的漏源电压。
、阈值电压：达到阈值反型点所需的栅压。
、基区宽度调制效应：随C-E结电压或C-B结电压的变化，中性基区宽度的变化。
8、截止频率:共发射极电流增益的幅值为1时的频率。
9、厄利效应:基带宽度调制的另一种称呼(晶体管有效基区宽度随集电结偏置电压的变化而变化的一种现象）10、隧道效应：粒子穿透薄层势垒的量子力学现象。
11、爱因斯坦关系：扩散系数和迁移率的关系:12、扩散电容：正偏pn结内由于少子的存储效应而形成的电容.、空间电荷区:冶金结两侧由于n区内施主电离和p区内受主电离而形成的带净正电荷与净负电荷的区域.14、单边突变结:冶金结的一侧的掺杂浓度远大于另一侧的掺杂浓度的pn结。
15、界面态：氧化层—-半导体界面处禁带宽度中允许的电子能态。
16、平带电压:平带条件发生时所加的栅压,此时在氧化层下面的半导体中没有空间电荷区。
17、阈值反型点：反型电荷密度等于掺杂浓度时的情形.18、表面散射:当载流子在源极和源漏极漂移时,氧化层--半导体界面处载流子的电场吸引作用和库伦排斥作用.19、雪崩击穿：由雪崩倍增效应引起的反向电流的急剧增大，称为雪崩击穿.20、内建电场：n区和p区的净正电荷和负电荷在冶金结附近感生出的电场叫内建电场，方向由正电荷区指向负电荷区，就是由n区指向p区。
21、齐纳击穿：在重掺杂pn结内,反偏条件下结两侧的导带与价带离得非常近，以至于电子可以由p区的价带直接隧穿到n区的导带的现象。
金属半导体接触
对实际应用的推动作用
金属半导体接触 在电子器件中的 应用
提高电子设备的 性能和稳定性
在太阳能电池和 LED领域的应用
推动新能源和可 再生能源技术的 发展
THNK YOU
汇报人：
金属半导体接触的能带结构 与界面态
金属半导体接触的可靠性问 题与界面稳定性
金属半导体接触在新型电子 器件中的应用与挑战
未来发展的趋势和挑战
金属半导体接触技术将不断进步提高电子器件的性能和稳定性。
随着人工智能和物联网等技术的快速发展金属半导体接触将面临更高的集 成度和可靠性的挑战。
环保和可持续发展成为未来发展的重要趋势金属半导体接触技术需要更加 注重环保和节能。
金属半导体接触的物理机制
能带理论
金属和半导体的能带结构不同
接触时发生电子转移
形成肖金属和半导体的能带结构
金属的能带结构：金属的价带和导带之间存在较小的间隙使得金属容易导 电。
半导体的能带结构：半导体的价带和导带之间存在较小的间隙使得半导体 具有导电性。
能带结构的差异：金属和半导体的能带结构存在差异导致它们在接触时会 产生不同的物理机制。
金属半导体接触的整流特性
金属半导体接触的整流特性是指金属和半导体之 间形成的接触具有整流作用即只允许电流在一个 方向上流动。
整流特性是由于金属和半导体的功函数差异引起 的这种差异导致在接触处形成空间电荷区从而限 制电流的流动方向。
金属半导体接触的整流特性对于电子器件 的设计和制造具有重要意义例如在制造二 极管和晶体管等电子器件时需要利用这种 特性。
金属半导体接触的特性
金属半导体接触是指金属和半导体 之间的接触这种接触可以形成整流 特性。
欧姆接触
Ti/Al/Ni/Au合金与GaN的欧姆接触
欧姆接触工艺的优势
• 低电阻
• 高稳定性
欧姆接触工艺的优势
• 低电阻
• 欧姆接触的特点是接触点不产 生明显的附加电阻
• 高稳定性
欧姆接触工艺的优势
• 低电阻
• 电阻不随温度、电流等改变而 改变 • 热稳定性高 • 金属电极与半导体电极的粘附 强度高，接触质量好
欧姆接触的实现
• 目标:在接触区域形成高掺杂，形成高的激活率、光滑的 表面以及较少的缺陷
• 传统N极SiC材料的制备
• 掺杂方式：离子注入 • 实现步骤：用高能量的离子打入半导体选择区域达到掺杂、 改性、退火和隔离等工序
欧姆接触的实现
• 剥离1)衬底上外延生长镓极性 是GaN 2. 将镓极性是GaN表面粘合到 Si(100) 3. 再将粘连 Si(100)的镓极性GaN倒 置,采用激光剥离工艺将 Si (111) 衬底剥离
• 高稳定性
欧姆接触的原理
W E0 EF
EF
E0
W
欧姆接触的原理
• 接触前：
E0
EF s EF m
Efm
Ws Wm Efs
欧姆接触的原理
• 接触时： • 半导体电势提高，金属电 势降低，直到二者费米能 级相平 • 其中：
Efm E0 Vms Wm Ws Efs
• Vms称为表面态中的电势 差
MEMS工艺 ——欧姆接触工艺
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欧姆接触的概述 欧姆接触工艺的优势
欧姆接触的原理 欧姆接触的实现
欧姆接触工艺的进展和展望
欧姆接触的概述
• 定义：当金属与半导体接触并具有线性 的I-V特性或其接触电阻相对于半导体主 体可以忽略时称之为欧姆接触 • 肖特基接触：如果电流-电压特性曲线不 是线性的，这种接触便叫做肖特基接触 • 欧姆接触原理：任何相接触的固体的费 米能级必须相等，费米能级和真空能级 的差值称为功函数，因此接触的金属和 半导体具有不同的功函数。
欧姆接触
欧姆接触欧姆接触是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区(Active region)而不在接触面。
欧姆接触在金属处理中应用广泛，实现的主要措施是在半导体表面层进行高掺杂或者引入大量复合中心。
概述简介欧姆接触指的是它不产生明显的附加阻抗，而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著的改变。
条件欲形成好的欧姆接触，有二个先决条件：（1）金属与半导体间有低的势垒高度(Barrier Height)（2）半导体有高浓度的杂质掺入(N ≧10EXP12 cm-3)区别前者可使界面电流中热激发部分(Thermionic Emission)增加;后者则使半导体耗尽区变窄，电子有更多的机会直接穿透(Tunneling)，而同时使Rc阻值降低。
若半导体不是硅晶，而是其它能量间隙(Energy Cap)较大的半导体(如GaAs)，则较难形成欧姆接触 (无适当的金属可用)，必须于半导体表面掺杂高浓度杂质，形成Metal-n＋-n or Metal-p+-p等结构。
理论1任何两种相接触的固体的费米能级（Fermi level）（或者严格意义上，化学势）必须相等。
费米能级和真空能级的差值称作工函。
接触金属和半导体具有不同的工函，分别记为φM和φS。
当两种材料相接触时，电子将会从低工函一边流向另一边直到费米能级相平衡。
从而，低工函的材料将带有少量正电荷而高工函材料则会变得具有少量电负性。
最终得到的静电势称为内建场记为Vbi。
这种接触电势将会在任何两种固体间出现并且是诸如二极管整流现象和温差电效应等的潜在原因。
内建场是导致半导体连接处能带弯曲的原因。
明显的能带弯曲在金属中不会出现因为他们很短的屏蔽长度意味着任何电场只在接触面间无限小距离内存在。
欧姆接触或肖特基势垒形成于金属与n型半导体相接触。
欧姆接触或肖特基势垒形成于金属与p型半导体相接触。
在经典物理图像中，为了克服势垒，半导体载流子必须获得足够的能量才能从费米能级跳到弯曲的导带顶。
半导体芯片制造工：半导体芯片制造高级工考试题模拟考试练习.doc
半导体芯片制造工：半导体芯片制造高级工考试题模拟考试练习 考试时间：120分钟 考试总分：100分遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。
1、问答题 简述在芯片制造中对金属电极材料有什么要求？ 本题答案：1、能很好的阻挡材料扩散； 2、高电导率，低 本题解析：1、能很好的阻挡材料扩散； 2、高电导率，低欧姆接触电阻； 3、在半导体和金属之间有很好的附着能力； 4、抗电迁能力强； 5、在很薄和高温下具有很好的稳定性； 6、抗侵蚀和抗氧化性好。
7、具有高的导电率和纯度。
8、与下层存底（通常是二氧化硅或氮化硅）具有良好的粘附性。
9、与半导体材料连接时接触电阻低。
10、能够淀积出均匀而且没有空洞的薄膜，易于填充通孔。
11、易于光刻和刻蚀，容易制备出精细图形。
12、很好的耐腐蚀性。
13、在处理和应用过程中具有长期的稳定性。
2、问答题 什么叫晶体缺陷？姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线----------------------本题答案：晶体机构中质点排列的某种不规则性或不完善性。
又称晶格缺本题解析：晶体机构中质点排列的某种不规则性或不完善性。
又称晶格缺陷。
3、单项选择题器件的横向尺寸控制几乎全由（）来实现。
A.掩膜版B.扩散C.光刻本题答案：C本题解析：暂无解析4、问答题洁净区工作人员应注意些什么？本题答案：保持部件与工具洁净，保持个人清洁卫生.不能把洁净服提来本题解析：保持部件与工具洁净，保持个人清洁卫生.不能把洁净服提来提去，人员不能触摸或翻动洁净服.禁止吃喝，禁止用手表，首饰，指甲油，吸烟，化妆，工作只能在洁净面上进行。
物理学：半导体材料考试试题
物理学：半导体材料考试试题1、问答题什么是CMOS技术？什么是ASIC？正确答案：CMOS（互补型金属氧化物半导体）技术：将成对的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）集成在一块硅片上。
使集成电路有功耗（江南博哥）低，工作电压范围宽，逻辑摆幅大，使电路抗干扰能力强，隔离栅结构使CMOS器件的输入电阻极大，从而使CMOS期间驱动同类逻辑门的能力比其他系列强得多。
ASIC：（Application Specific Integrated Circuits）专用集成电路，是指应特定用户要求或特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。
优点是：体积小，重量轻，功耗低，可靠性好，易于获得高性能，保密性好，大批量应用时显著降低成本。
2、单选下列不属于工业吸附要求的是（）。
A.具有较大的内表面，吸附容量大B.具有一定的机械强度，耐热冲击，耐腐蚀C.不易得，昂贵D.容易再生正确答案：C3、问答题解释水的去离子化。
在什么电阻率级别下水被认为已经去离子化？正确答案：用以制造去离子水的去离子化过程是指，用特制的离子交换树脂去除电活性盐类的离子。
18MΩ-cm电阻率级别下水被认为已经去离子化。
4、填空题数字探伤仪测距应使被检部位的最远反射波能够显示在屏幕（）之间。
正确答案：6～9格5、问答题给出投影掩模板的定义。
投影掩模板和光掩模板的区别是什么？正确答案：投影掩膜版是一种透明的平板，在它上面有要转印到硅片上光刻胶层的图形。
投影掩膜版只包括硅片上一部分图形，而光掩膜版包含了整个硅片的芯片阵列并且通过单一曝光转印图形。
6、问答题什么是外延层？为什么硅片上要使用外延层？正确答案：外延层是指在硅的外延中以硅基片为籽晶生长一薄膜层，新的外延层会复制硅片的晶体结构，并且结构比原硅片更加规则。
外延为器件设计者在优化器件性能方面提供了很大的灵活性，例如可以控制外延层掺杂厚度、浓度、轮廓，而这些因素与硅片衬底无关的，这种控制可以通过外延生长过程中的掺杂来实现。
形成欧姆接触的方法
形成欧姆接触的方法：
形成欧姆接触的方法有三种。
选择合适电阻,使金属与半导体之间不形成势垒而形成表面积累层。
但由于表面态存在,是半导体表面总有一个耗尽层,且不受金属的影响,所以实质上选用的是低势垒欧姆接触。
选取的原则:从理论上讲,金属的功函数必须小于n型半导体的功函数,或大于p型半导体的功函数。
半导体表面喷砂或粗磨,产生大量的缺陷,形成复合中心,是表面耗尽区的复合成为控制电流的主要机构,接触电阻大大降低,近似称为欧姆接触。
在靠近金属的半导体表面薄层用一定工艺方法形成高掺杂层,使半导体与金属接触时形成的表面耗尽层很薄,以至发生隧道效应。
具有较小的接触电阻,获得接近理想的欧姆电阻。
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铝铜合金
由于铝的低电阻率及其与硅片制造工艺的兼容性，因 此被选择为IC的主要互连材料。然而铝有众所周知的 电迁徒引起的可靠性问题。由于电迁徒，在金属表面 金属原子堆起来形成小丘（如图所示）如果大量的小 丘形成，毗邻的连线或两层之间的连线有可能短接在 一起。
当少量百分比的铜与铝形成合金，铝的电迁移现象会 被显著的改善。
层间介质（ILD:Inner Layer Dielectric ）：是绝缘材
料，它分离了金属之间的电连接。ILD一旦被淀积，便被 光刻刻蚀成图形，以便为各金属层之间形成通路。用金属 （通常是钨 W）填充通孔，形成通孔填充薄膜。
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对IC金属化系统的主要要求
(1) 低阻互连
(2) 金属和半导体•形H成i低gh阻s欧p姆ee接d触 (3) 与下面的氧化•层H或i其gh它r介e质lia层b的il粘it附y性好 (4) 对台阶的覆盖•好High density
1. 电阻率的减小：互连金属线的电阻率减小 可以减少信号的延迟，增加芯片速度。
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3. Al 与二氧化硅的反应
4Al+3SiO22Al2O3+3Si 会使铝穿透下面的SiO2绝缘层，导致电极间 的短路失效。
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合金化
合金化的目的是使接触孔中的金属与硅之间形成低 阻欧姆接触，并增加金属与二氧化硅之间的附着力
在硅片制造业中，常用的各种金属和金属合金
铝 铝铜合金 铜 硅化物 金属填充塞 阻挡层金属
• 后果： 电迁移会使金属离子在阳极端堆积，形成 小丘或晶须，造成电极间短路，在阴极端由于金属空 位的积聚而形成空洞，导致电路开路
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解决方法： 采用Al-Cu或Al-Si-Cu（硅1.2～2％，铜
2～4％）合金。 铜原子在多晶状Al的晶粒边界处分凝，阻止
Al原子沿晶粒边界的运动。 优化版图设计，降低电流密度。
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硅和硅片制造业中所选择的金属 (at 20°C) Nhomakorabea材料
硅 (Si) 掺杂的多晶硅
铝 (Al) 铜 (Cu) 钨 (W) 钛 (Ti) 钽 (Ta) 钼(Mo) 铂 (Pt)
熔点(C)
1412 1412 660 1083 3417 1670 2996 2620 1772
电阻率 (-cm)
109
500 – 525 2.65 1.678 8 60
Metal-4 is preceded by other vias, interlayer dielectric, and metal layers.
14
金属和硅接触的问题---
1.尖峰现象"spiking" problems 硅不均匀溶解到Al中，并向Al中扩散，硅片中留下 空洞 ,Al填充到空洞,引起短路
9
金属层和硅衬底的接触，既可以形成整流接触， 也可以形成欧姆接触，主要取决于半导体的掺杂 浓度及金－半接触的势垒高度
metal
Heavily doped N+ Si
Ohmic Contact
metal N- Si
Schottky Contact
金属/半导体的两种接触类型： 欧姆接触：具有线性和对称的V-I特性，且接
15
解决spiking问题的方法
一种方法是在Al中掺入1-2% Si以满足溶解性 另一种方法是利用扩散阻挡层( Diffusion Barrier )
常用扩散阻挡层：TiN, TiW
较好的方法是采用阻挡层, Ti 或 TiSi2有好的接触和黏附 性,TiN 可作为阻挡层
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2.铝的电迁移
• 当直流电流流过金属薄膜时，导电电子与金属离 子将发生动量交换，使金属离子沿电子流的方向迁移， 这种现象称为金属电迁移
金属化与平坦化
1
概述
金属化将晶片上制成的各种元器件用互连金 属线连接起来构成具有各种功能的集成电路 的工艺。是芯片制造过程中在绝缘介质薄膜 上淀积金属薄膜，通过光刻形成互连金属线 和集成电路的孔填充塞的过程。
2
互连金属
3
4
在集成电路中金属薄膜主要用于 1.欧姆接触（Ohmic Contact） 2.肖特基接触（Schottky Barrier Contact） 3.低阻栅电极（Gate Electrode） 4.器件间互联（interconnect）
(5) 结构稳定，不发生电迁移及腐蚀现象 (6) 易刻蚀 (7) 制备工艺简单
7
为了将半导体器件与外部有效地联系起来， 必须首先在半导体和互连线之间制作接触。
早期结构是简单的AL/Si接触
Early structures were simple Al/Si contacts.
8
金属层和硅衬底形成什么接触？
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金属化的几个术语
接触（contact）：指硅芯片内的器件与第一层金属层之 间在硅表面的连接
互连（interconnect）：由导电材料，(如铝，多晶硅或 铜)制成的连线将电信号传输到芯片的不同部分
通孔（via）：通过各种介质层从某一金属层到相邻的另 一金属层形成电通路的开口
“填充薄膜”：是指用金属薄膜填充通孔，以便在两金属 层之间形成电连接。
触电阻很小；
肖特基接触：相当于理想的二极管；
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形成欧姆接触的方式
低势垒欧姆接触 一般金属Al和/pP-S型0i.势4半e垒V导高度体 的接触势垒较低
高复合欧姆接触半导体表面的晶体缺陷和高复合中心杂质
在半导体表面耗尽区中起复合中心作用
高掺杂欧姆接触
Al/N-Si势垒高度
0.7eV
需高掺杂欧姆接触
Al-Si-Cu (0.5%)合金是最常使用的连线金属
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由于ULSI组件密度的增加，互连电阻和寄生电 容也会随之增加，从而降低了信号的传播速度。
减小互连电阻可通过用铜取代铝作为基本的导 电金属而实现。对于亚微米的线宽，需要低K 值层间介质（ILD）。通过降低介电常数来减 少寄生电容。
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IC互连金属化引入铜的优点
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常用的金属化材料
1.Al 是目前集成电路工艺中最常用的金属互连材料。 电阻率较低（ 20℃时具有2.65µΩ-cm ）；工艺
简单； 易形成低阻欧姆接触。
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铝互连
Via-4
Top Nitride
ILD-6
Metal-4 ILD-5
Metal-3 ILD-4
Bonding pad Metal-5 (Aluminum)