(什么是欧姆接触？怎样实现？)

作者：Xie M. X. (UESTC，成都市)

   （1）基本概念和主要措施：

   作为半导体器件电极的欧姆接触，是一种金属-半导体接触体系。由于金属-半导体接触一般都将形成Schottky势垒的整流接触，所以要获得欧姆接触，还必须采取一些措施，使得Schottky势垒不起作用，这才能实现欧姆接触。

  欧姆接触的基本要求是接触电阻小以及接触的电流-电压有正比关系。

  实现欧姆接触的措施主要有三种：①高掺杂接触：半导体表面高掺杂，使得Schottky势垒变得很薄，以致隧道效应起作用，从而破坏了Schottky势垒的整流作用；②高复合中心接触：在半导体表面引入大量复合中心（杂质或者缺陷），使得反向和正向的复合电流都很大，从而破坏了Schottky势垒的单向导电性；③缓变异质结接触：采用窄带隙半导体来构成缓变异质结，也可以实现对宽带隙半导体的欧姆接触（譬如利用MBE技术制作的n+-InAs/n-GaAs或者n+-Ge/n-GaAs异质结，就是很好的欧姆接触）。

    （2）Al-Si欧姆接触的问题：

在具体制作M-S欧姆接触时，为了使接触良好，以减小接触电阻，往往在金属与半导体接触之后还需要进行退火处理。现在作为欧姆接触的金属电极材料，在分立器件中用得较多的是Al。当把Al-Si接触系统放在N2气中加热到475oC时，几分钟后Al即可穿过其表面上很薄的自然氧化层而到达Si表面，并与Si相互扩散、很好地熔合成一体，能够得到很好的欧姆接触。但是，如果采用Al在浅n+-p结或浅p+-n结上来制作欧姆接触的话，那就容易产生如图2-70所示的弊病——毛刺，这会使p-n结发生穿通或短路（这是由于在接触面上Al、Si原子的不均匀相互扩散所致）；解决此问题的一个办法就是在金属Al中加入少量的Si，以抑制在退火时出现毛刺。

（3）难熔金属硅化物欧姆接触的问题：

 在现代IC工艺中，当欧姆接触形成之后往往还需要施行500oC以上的其它工艺步骤，而Al-Si接触系统承受不了这么高温度的处理，则难以满足热稳定性的要求。所以，在IC中常常采用难熔金属（Mo、Ta、Ti、W）的硅化物来制作欧姆接触，这样可以获得很高的温度稳定性。不仅如此，而且这种硅化物还能够改善欧姆接触的性能。例如，对于使用最为广泛的金属硅化物TiSi2，由于在把Si上的Ti膜经热处理而形成TiSi2的过程中，将要消耗掉半导体表面上的一薄层Si，从而也就相应地去掉了Si片表面上的缺陷和一些沾污，所以能够获得干净、平整、性能良好的欧姆接触。因此，难熔金属的硅化物是一种较好的欧姆接触金属材料。

（4）化合物半导体欧姆接触的问题：

 现在Si和n-GaAs器件及其IC的欧姆接触技术已经比较成熟，但是对于p型Ⅲ-Ⅴ族半导体上的欧姆接触就不太容易做好，因为在退火时或在空气中时，p型Ⅲ-Ⅴ族半导体（如p-AlGaAs）的表面要比n型的表面更容易氧化。

对于许多宽带隙半导体（如CdS、AlN、SiC、GaN）的欧姆接触，在技术上尚很不成熟，其原因是这种半导体的自补偿作用（即大量的晶体本征缺陷对于施主杂质或者对于受主杂质的自发补偿作用）很严重，它们是所谓单极半导体，从外面掺入再多的杂质也难以改变其电阻率，更难以改变其型号，所以想要利用高掺杂来获得欧姆接触是很困难的。这里一种可行的办法就是采用与窄带隙半导体构成缓变异质结来过渡、并加上高掺杂技术，即在宽带隙半导体表面上加一层高掺杂（型号相同）的窄带隙半导体、构成一个异质结来实现欧姆接触。