Instalatii si tehnotogii de realizare a componentelor efectronice active

Instalatii si tehnotogii de realizare a componentelor efectronice active

Fenomene de contact in structurile semiconductoare si microelectronice

Fenomenele de contact prezinta o deosebita importanta in electronica componentelor semiconductoare si in special in microclectronica. In cazul structurilor electronice se pot intalni contacte ohmice, neliniare si injectoare:

- Contactele ohnice trebuie sa posede o foarte mica rezistenta electrica, sa nu defomeze forma semnalului transmis, sa nu creeze zgomote electronice, s.a.

- Contactele nelineare destinate transformarii neliniare a semnalelor electrice, trebuie sa posede o caracteristica nelineara cat mai abrupta si sa satisfaca cerintele specifice pentru fiecare categorie de aplicatii practice, (detectie, amplificare, modulatie, generare, multiplicare de frecventa, s.a.).

- Contactele injectoare care stau la baza functionarii tranzistoarelor bipolare, trebuie sa permita injectarea purlatorilor minoritari, de neechilibru, numai intr-o singura dirctie, in acest scop respectivul contact trebuie sa fie puternic asimetric. In plus, grosimea bazei tranzistorului trebuie sa fie suficient de mica, iar lunginiea de difuzie a purtatorilor minoritari sa fie destul de mare pentru ca acestia sa nu sufere recombinari in regiunea bazei.

In microclectronica se pot intalni urmatoarele structuri care contin diferite tipuri de contacte (ohmice, neliniare sau injectoare): metal-metal, metal-semiconductor, metal-dielectric, semiconductor-semiconductor (jonctiuni p-n) si semiconductor-dielectric.

Problema contactului electric intre doua metale (diferite) prezinta o importanta speciala, atat in circuitele integrate monolitice, cat si in circuitele reciproc integrate, hibride si cu straturi subtiri in care se intilnesc un mare numar de contacte (metalizari) care unesc intre de diferite elemente ale circuitelor respective. De multe ori in circuitele rnicroclectronice se utilizeaza tensiuni de lucru mici, a caror valoare este apropiata de diferenta de potential care apare la contactul a doua metale diferite. Mai mult, majoritatea contactelor metalice in aceste circuite prezinta de fapt structuri de tipul metal-dielectric-metal (semiconductor), stratul dielectric (oxid) formandu-se ca rezultat al oxidarii stratului metalic depus initial. In structurile de acest fel apar fenomene de tunelare sau alte fenomene similare care schimba caracterul (ohmic) al contactului.

Contactul metal-semiconductor poate fi atat ohmic, cat si redresor, in ultimul caz fiind utilizat la fabricarea diodelor de tip Schottky, s.a, dupa cum se va vedea contactele metal-dielectric sunt folosite la fabricarea structurilor peliculare care lucreaza la curenti limitati de sarcina spatiala, cu efect de camp, s.a.

Functionarea diodelor peliculare cat si a altor componente active (tranzistoare, diode tunel, fotodiode s.a.) este legata de fenomenele fizice si efectele care determina transportul sarcinilor prin straturile subtiri sau prin structurile peliculare. Din categoria acestor fenomene fac parte curentii in straturi dielcctrice sau semiconductoare limitati de sarcina spaliala, emisie Schottky, curenti determinati de transportul electronilor fierbinti in structurile peliculare, tranzitii tunel s.a.

Regiunea de sarcina electrica spatiala corespunde zonei de trecere a planului unei jonctiuni, p-n sau n-p, constituita din doua straturi vecine, ca in figura alaturata

Cu sarcini electrice de semncontrar, in care se evidentiaza formarea regiunii de sarcina spatiala la o jonctiune p-n la echilibru, care va determina aparitia unui camp electric intern U, independent de la regiune de tip-n catre regiunea de tip-p. Acest camp electric, datorita sensului sau are tendinta sa franeze procesul de difuzie a apuratorilor de sarcina majoritari,favorizand in acelasi timp deplasarea purtatorilor de sarcina minoritari (electronii in regiunea de tip-p, respectiv golurile in regiunea de tip-n).

Efectul Schottky consta in emisia termoelectronica, peste bariera de potential, la contactul metal-semiconductor (dielectric) aceasta emisie intensificandu-se odata cu cresterea temperaturii, si cu cat grosimea stratului semiconductor (sau dielectric) este mai mica.