欧姆接触

1.1 金属-半导体接触的基本原理

金属-半导体接触（金半接触）是制作半导体器件中十分重要的问题，接触情况直接影响到器件的性能。从性质上可以将金属-半导体接触分为肖特基接触和欧姆接触。肖特基接触的特点是接触区的电流-电压特性是非线性的，呈现出二极管的特性，因而具有整流效应，所以肖特基接触又叫整流接触。欧姆接触的特点是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产生明显的改变。理想的欧姆接触的接触电阻与半导体器件相比应当很小，当有电流通过时，欧姆接触上的电压降应当远小于半导体器件本身的电压降，因而这种接触不会影响器件的电流-电压特性[1]。下面将从理论上对金属-半导体接触进行简要的分析。

1.2欧姆接触

本章1.1节中提到，当金属-半导体接触的接触区的I-V曲线是线性的，并且接触电阻相对于半导体体电阻可以忽略不计时，则可被定义为欧姆接触（ohmic contact）[1]。良好的欧姆接触并不会降低器件的性能，并且当有电流通过时产生的电压降比器件上的电压降还要小。

1.2.1欧姆接触的评价标准

良好的欧姆接触的评价标准是[4]：

1)接触电阻很低，以至于不会影响器件的欧姆特性，即不会影响器件I-V的线

性关系。对于器件电阻较高的情况下（例如LED器件等），可以允许有较大的接触电阻。但是目前随着器件小型化的发展，要求的接触电阻要更小。2)热稳定性要高，包括在器件加工过程和使用过程中的热稳定性。在热循环的

作用下，欧姆接触应该保持一个比较稳定的状态，即接触电阻的变化要小，尽可能地保持一个稳定的数值。

3)欧姆接触的表面质量要好，且金属电极的黏附强度要高。金属在半导体中的

水平扩散和垂直扩散的深度要尽可能浅，金属表面电阻也要足够低。

1.2.3欧姆接触电极的制作要点

上节指出，制作欧姆接触时，可以提高掺杂浓度或降低势垒高度，或者两者并用。这就为如何制得良好的欧姆接触提供了指导。主要有以下方面：

1)半导体衬底材料的选择

掺杂浓度越高的衬底越容易形成欧姆接触。因此，通常选择重掺杂的衬底来制作欧姆接触。可以通过多种方式来提高掺杂浓度，常用的方法是在半导体生长过程中增加杂质含量，或者通过离子注入等方式来在半导体表面形成重掺杂。

2)金属电极的选择

降低势垒高度也有利于形成良好的欧姆接触。理论上讲，对于n型半导体，如果金属的功函数比半导体的功函数小，即Φm<Φs时，金属和半导体一经接触便能形成欧姆接触。但实际上，我们很难找到功函数比半导体小的金属，金属和半导体接触时总会产生势垒。所以选择电极金属的原则是金属和半导体的功函数的差值尽可能小，尽可能降低势垒高度。

3)合金条件的选择

合金是使电极金属和半导体紧密接触的工艺。具体的说是指在半导体表面蒸镀好金属电极后，在一定的气氛保护下，在某一特定的温度，使蒸镀好电极的半导体材料在其中保温一段时间。合金的温度和时间决定了能否在接触界面形成高掺杂层、能否形成欧姆接触。在保温过程中，金属电极和半导体材料通过发生一系列的物理、化学反应，能够明显的降低金半接触区的势垒高度，使电子比较容易的通过金半接触区，形成比较好的欧姆接触。