Напівпровідникові прилади на основі p-n переходу, страница 9

Для приєднання до напівпровідника металевих електродів використовують омічні контакти, які не повинні мати властивостей напівпровідника, забезпечувати лінійну вольт-амперну характеристику і мати низький опір. Такі властивості забезпечуються введенням в метал домішок того ж типу, як і напівпровідник. Пояснюється це слідуючим.

Рівень Фермі металу W_ФМ розміщується в зоні вільних рівнів. Порівняно з напівпровідником р- типу, є справедливою нерівність:

W_ФМ  > W_Фр ,

а  для напівпровідника n- типу, відповідно:

W_Фn  > W_ФM .

Якщо створюється контакт метал-напівпровідник, наприклад, р- типу, але попередньо в метал добавляються домішки р- типу, то створюється умова, при якій

W_ФМ  < W_Фр .

 В такому випадку електрони напівпровідника будуть переходити в метал, тому приконтактний шар напівпровідника матиме надлишкову кількість дірок і, відповідно, високу провідність. Завдяки цьому приконтактна область не буде, на відміну від р-n структур, впливати на загальний опір. В приконтактній області створюється тонкий шар виродженого напівпровідника, який не приводить до появи переходів. Прикладання прямої чи зворотньої напруги в ньому буде приводити лише до зміни концентрації основних носіїв в приконтактній області, не змінюючи суттєво загального опору напівпровідника.

В структурі напівпровідник n- типу – метал забезпечується збагачення металу донорними домішками. В результаті

W_Фn  <  W_ФM ,

і приконтактний шар напівпровідника збагачуватиметься електронами.

3.4. Коротка характеристика технологій виготовлення

напівпровідникових приладів

Властивості p-n переходу в значній мірі залежать від технології виготовлення напівпровідникових приладів. Розглянемо коротко основні технології, що широко використовуються в практиці виготовлення різноманітних приладів.

Сплавна технологія.­­­­ Цей технологічний процес полягає в тому, що в пластину напівпровідника вплавляють метал або сплав металу, в якому містяться домішки, необхідні для створення ділянки з необхідною провідністю. Сплавні p-n переходи відносяться до ступінчатих (різких). Вони мають високу надійність, витримують високі зворотні напруги, мають малий власний опір напівпровідникових структур, що забезпечує малу величину падіння напруги при прямому протіканні струму. Прилади, що виготовляються по  такій технології, також називаються сплавними.

Електрохімічні технології. Електрохімічні технології використовуються тоді, коли необхідно мати малі відстані між р- і n- областями (одиниці мікронів). Особливість технології полягає в електрохімічному способі осадження металу на поверхню напівпровідника. Внаслідок реакції створюється контакт метал-напівпровідник, властивості якого залежать від фізичних характеристик матеріалів.

Мікросплавна технологія  представляє собою комбінацію сплавної і електрохімічної. Використовується при виготовленні напівпровідникових приладів, в яких забезпечується висока точність технічних характеристик і експлуатаційних параметрів.

Дифузійна технологія. Це процес, з допомогою якого на поверхні або всередині пластини напівпровідника отримують р- і n- області за рахунок дифузії необхідних атомів з парів середовища, що оточує напівпровідник, нагрітий до високої температури. Особливість технології полягає в тому, що робоча температура повинна витримуватись з високою точністю, оскільки навіть незначні її коливання дуже впливають на характеристики напівпровідникового приладу.

Епітаксія.  Цей технологічний процес полягає в вирощуванні одного монокристалу на грані іншого. Напівпровідникові епітаксіальні плівки можуть бути отримані різними шляхами: термічним випарюванням в вакуумі, осадженням з пароподібної фази, розпиленням в газовому проміжку. Змінюючи тип домішок і умови вирощування, можливо в широких межах змінювати електричні властивості епітаксіальної плівки.

Іонне легування. Цей процес полягає в бомбардуванні в вакуумі нагрітої напівпровідникової пластини іонами домішок, що прискорені до заданої швидкості. Така технологія дозволяє отримувати напівпровідники необхідного типу провідності без використання дифузії.