1、 中国科学技术大学物理系微电子专业第四章： 单极型器件4.1 金半接触4.2 肖特基势垒二极管4.3 欧姆接触4.4 结型场效应晶体管4.5 肖特基栅场效应晶体管4.6 异质结 MESFETDate 1半导体器件物理中国科学技术大学物理系微电子专业简介 单极型器件是指基本上只有一种类型的载流子参与导电过程的半导体器件。 主要讨论以下五种类型的单极型器件： 金属半导体接触 (M/S SBD)； 结型场效应晶体管（ JFET）； 金半 (肖特基栅 )场效应晶体管（ MESFET）； 金属氧化物半导体二极管 (MOS Diode)； 金属氧化物半导体场效应晶体管（ MOSFET） Date 2半导体
2、器件物理中国科学技术大学物理系微电子专业 金半接触：在电学性能上类似于单边突变结，但能作为具有高速响应特性的多数载流子工作器件来用。重掺杂半导体上的金半接触是欧姆接触的最重要形式。 JFET： 基本上是一个由电压控制的电阻。这种器件利用一个反向偏置的 pn结作为栅电极去控制电阻，从而控制两个欧姆结之间的电流。 MESFET：类似 JFET， MESFET用金半整流接触去代替 pn结作栅极。 JFET和 MESFET都可以用具有高电子迁移率的半导体材料制造，对于高速 IC，具有非常好的优点。其次， FET在大电流下具有负温度系数，即电流随温度的增加而减小，这个特点导致更均匀的温度分布，而且即使有
3、源面积很大，或在许多器件并联使用时，其热稳定性也非常好。 Date 3半导体器件物理中国科学技术大学物理系微电子专业4.1 金属 半导体接触 第一个实用的半导体器件是由金属半导体点接触形成的整流器，是一根金属触须压在半导体表面上构成的，这种半导体器件从 1904年开始已经得到很多应用。 金属 半导体接触可形成整流器。 1938年，肖特基提出，半导体内稳定的空间电荷形成的势垒可能有整流作用。由此产生的势垒模型就是所谓肖特基势垒。金属 半导体形成的结称为肖特基结。 金属 半导体接触也可能是非整流性的 , 即不管所加电压极性如何，接触电阻均可忽略，这种金属 半导体接触称为欧姆接触。为实现电子系统中的
4、相互连接，所有半导体器件和集成电路都必须有欧姆接触。 Date 4半导体器件物理M/S接触的形成l M/S结构通常是通过在干净的半导体表面淀积金属而形成。利用金属硅化物（Silicide）技术可以优化和减小接触电阻，有助于形成低电阻欧姆接触。Date 5半导体器件物理中国科学技术大学物理系微电子专业1、能带关系 金属和半导体接触时，由于金属的功函数一般和半导体的功函数不同，而存在接触电势差，结果在接触界面附近形成势垒，通常称为肖特基势垒。 功函数是费米能级和真空能级的能量差（即对于金属为 qm，对于半导体为 qs）。 半导体导带底和真空能级能量差称为电子亲和能 q。 金属半导体的接触势垒是指电
5、子从金属进入半导体必须克服的势垒的高度。 Date 6半导体器件物理 金属和半导体的功函数l 功函数 : W= E VAC-EF, ( EVAC -真空中静止电子的能量 ,亦记作 E0 )l 功函数给出了固体中 EF处的电子逃逸到真空所需的最小能量 .Date 7半导体器件物理金属功函数 ZDate 8半导体器件物理l 关于 功函数的几点说明 : 对金属而言 , 功函数 W m可看作是固定的 . 功函数 W m标志了电子在金属中被束缚的程度 .对半导体而言 , 功函数与掺杂有关 功函数与表面有关 . 功函数是一个统计物理量Date 9半导体器件物理l 对半导体 ,电子亲和能 是 固定的 ,功函数与掺杂有关l半导体功函数与杂质浓度的关系 n型半导体 : W S=+(EC-EF) p型半导体 : W S=+Eg-(EF-EV)Date 10半导体器件物理
