在半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，金屬與半導(dǎo)體的接觸是構(gòu)建各類電子元件的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，而歐姆接觸與肖特基接觸作為其中極為關(guān)鍵且特性迥異的兩種接觸類型，對器件的性能與功能有著決定性的影響。深入剖析二者之差異，對理解和應(yīng)用半導(dǎo)體器件具有重要意義。
一、基本特性
歐姆接觸，是一種理想低阻抗接觸。在歐姆接觸中，金屬和半導(dǎo)體交界面處的電阻值遠(yuǎn)小于半導(dǎo)體自身的電阻，使得在器件運(yùn)作時(shí)，電壓主要降落在活性區(qū)域而非接觸面。其具備線性且對稱的電流 - 電壓（I-V）特性曲線，這意味著電流與電壓呈正比關(guān)系，符合歐姆定律。電子能夠自由地在金屬與半導(dǎo)體之間穿梭，幾無障礙，從而形成優(yōu)異的電流通路，為電極、導(dǎo)線等需要低電阻連接的部位提供了理想選擇。
肖特基接觸則是高阻抗接觸的典型代表。當(dāng)金屬與半導(dǎo)體接觸形成肖特基接觸時(shí)，二者交界面處會出現(xiàn)能帶彎曲現(xiàn)象，進(jìn)而構(gòu)筑起肖特基勢壘。此勢壘宛如一道關(guān)卡，對電子的流動實(shí)施管控，致使接觸電阻增大，電流 - 電壓特性呈現(xiàn)非線性，展現(xiàn)出了明顯的整流效應(yīng)，為器件實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)、低噪聲以及高靈敏度等功能奠定了基礎(chǔ)，被廣泛應(yīng)用于肖特基二極管、場效應(yīng)晶體管等對性能要求苛刻的半導(dǎo)體器件中。
二、形成條件與機(jī)制
欲成就優(yōu)良的歐姆接觸，需滿足雙重先決條件。其一，金屬與半導(dǎo)體之間應(yīng)具備低勢壘高度，以此提升界面電流中的熱激發(fā)部分，增強(qiáng)電子跨越勢壘的能力；其二，半導(dǎo)體需擁有高濃度的雜質(zhì)摻入（N≥10¹² cm?³），這不僅收窄了半導(dǎo)體的耗盡區(qū)，令電子獲得更多的直接隧穿機(jī)遇，同時(shí)達(dá)致降低接觸電阻 Rc 的功效。不過，倘若半導(dǎo)體非硅晶，而是像砷化鎵（GaAs）這類能量間隙較大的半導(dǎo)體材料時(shí)，因缺乏適配的金屬，欲形成歐姆接觸則需在半導(dǎo)體表面施行高濃度雜質(zhì)摻雜，構(gòu)造出 Metal-n?-n 或 Metal-p?-p 等特異結(jié)構(gòu)。
肖特基接觸的形成機(jī)制則與之大相徑庭。當(dāng)金屬與半導(dǎo)體接壤，由于半導(dǎo)體的電子逸出功通常小于金屬，電子便會從半導(dǎo)體向金屬遷移，在半導(dǎo)體表層締造一個(gè)由帶正電且不可移動的雜質(zhì)離子構(gòu)成的空間電荷區(qū)域。此刻，電場矢量自半導(dǎo)體直指金屬，形成阻礙，遏制電子持續(xù)向金屬擴(kuò)散。這一過程促使界面處半導(dǎo)體能帶發(fā)生彎曲，塑造成一個(gè)高勢能區(qū)，即肖特基勢壘。肖特基勢壘的高度，量化為金屬與半導(dǎo)體逸出功的差值，它決定了電子穿越勢壘的難易程度，進(jìn)而支配了肖特基接觸的電學(xué)特性。
三、器件應(yīng)用與結(jié)構(gòu)實(shí)例
歐姆接觸，憑借其低電阻特性，成為眾多半導(dǎo)體器件中實(shí)現(xiàn)高效電流注入與收集的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在各類半導(dǎo)體芯片內(nèi)部，歐姆接觸扮演著連接不同有源區(qū)與無源區(qū)的紐帶角色，確保電流能夠順暢流通，保障器件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。從基礎(chǔ)的分立元件到復(fù)雜的集成電路，歐姆接觸的優(yōu)質(zhì)與否直接影響著器件的性能表現(xiàn)與可靠性水平。
肖特基二極管作為肖特基接觸的經(jīng)典應(yīng)用實(shí)例，其結(jié)構(gòu)精巧而獨(dú)特。它總體上由金屬與 N 型半導(dǎo)體組合而成。
陽極由金、銀、鋁、鉬等金屬材質(zhì)構(gòu)筑，搭配二氧化硅（SiO?）用以消除邊緣區(qū)域的電場效應(yīng)，借此提升二極管的反向耐壓性能；陰極則涵蓋了低摻雜的 N?外延層、摻雜濃度為 N?外延層 100 倍且具備小通態(tài)電阻的 N 型基片、旨在減小陰極接觸電阻的 N?陰極層以及陰極金屬等多重結(jié)構(gòu)。通過精細(xì)調(diào)控結(jié)構(gòu)參數(shù)，能夠在基片與陽極金屬之間締造出恰到好處的肖特基勢壘，賦予肖特基二極管快速恢復(fù)、低正向壓降等卓越特性，使其在高頻、高效電源電路等領(lǐng)域大放異彩。
陽極由金、銀、鋁、鉬等金屬材質(zhì)構(gòu)筑，搭配二氧化硅（SiO?）用以消除邊緣區(qū)域的電場效應(yīng)，借此提升二極管的反向耐壓性能；陰極則涵蓋了低摻雜的 N?外延層、摻雜濃度為 N?外延層 100 倍且具備小通態(tài)電阻的 N 型基片、旨在減小陰極接觸電阻的 N?陰極層以及陰極金屬等多重結(jié)構(gòu)。通過精細(xì)調(diào)控結(jié)構(gòu)參數(shù)，能夠在基片與陽極金屬之間締造出恰到好處的肖特基勢壘，賦予肖特基二極管快速恢復(fù)、低正向壓降等卓越特性，使其在高頻、高效電源電路等領(lǐng)域大放異彩。
在肖特基二極管的構(gòu)造中，肖特基勢壘區(qū)所對應(yīng)的 N 型半導(dǎo)體采用低摻雜濃度，而與陰極金屬接觸的 N 型半導(dǎo)體則呈高摻雜濃度態(tài)勢，這一設(shè)計(jì)精妙地凸顯了肖特基勢壘與歐姆接觸的本質(zhì)差異。低摻雜濃度的 N 型半導(dǎo)體有助于構(gòu)建顯著的肖特基勢壘，實(shí)現(xiàn)有效的電流整流與調(diào)控；而高摻雜濃度的 N 型半導(dǎo)體則致力于打造低電阻的歐姆接觸，保障陰極電流的高效注入與收集，二者協(xié)同作用，方成就了肖特基二極管的卓越性能。這一構(gòu)造布局，恰是半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)中巧妙運(yùn)用不同類型金屬 - 半導(dǎo)體接觸特性，實(shí)現(xiàn)器件功能優(yōu)化的生動例證，為半導(dǎo)體技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與創(chuàng)新應(yīng)用注入了源源動力。
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