芯耀
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在半導(dǎo)體器件中，金屬與半導(dǎo)體的界面接觸類型直接決定器件的電學行為。歐姆接觸和肖特基接觸因物理機制、特性及應(yīng)用場景的顯著差異，成為半導(dǎo)體領(lǐng)域的核心基礎(chǔ)概念。本文從理論原理、特性對比及實際應(yīng)用三方面解析兩者的本質(zhì)區(qū)別。
一、物理機制：勢壘的有無決定接觸屬性
（一）歐姆接觸：低阻導(dǎo)通的物理基礎(chǔ)
歐姆接觸的核心特征是接觸界面不存在顯著的勢壘阻擋載流子傳輸，其物理本質(zhì)源于金屬與半導(dǎo)體的功函數(shù)匹配或界面態(tài)調(diào)控。具體實現(xiàn)方式包括：函數(shù)匹配：當金屬與半導(dǎo)體功函數(shù)接近時（如 n 型硅與鋁，功函數(shù)分別為 4.25 eV 和 4.28 eV），界面能帶近似平直，載流子可自由擴散。重摻雜誘導(dǎo)隧道效應(yīng)：通過對半導(dǎo)體表面重摻雜（濃度 > 101? cm?3），使空間電荷區(qū)厚度壓縮至納米級，載流子通過量子隧道效應(yīng)穿越極薄勢壘層，接觸電阻由半導(dǎo)體體電阻主導(dǎo)。
（二）肖特基接觸：整流特性的勢壘起源
肖特基接觸的核心是界面形成具有整流作用的肖特基勢壘，由金屬與半導(dǎo)體功函數(shù)差異導(dǎo)致：
n 型半導(dǎo)體場景：
若金屬功函數(shù)高于半導(dǎo)體（如鉑與 n 型硅），電子從半導(dǎo)體向金屬擴散，形成電子耗盡層，能帶向上彎曲。
p 型半導(dǎo)體場景：若金屬功函數(shù)低于半導(dǎo)體（如金與 p 型硅），空穴擴散形成空穴耗盡層，能帶向下彎曲。此勢壘使電流具有單向性：正向偏壓時勢壘降低，電流指數(shù)增長；反向偏壓時勢壘升高，僅存在極小飽和電流。
二、電學特性：從 I-V 曲線到關(guān)鍵參數(shù)對比
關(guān)鍵參數(shù)差異
勢壘高度:
肖特基接觸的核心參數(shù)，直接決定反向耐壓與正向壓降（如 SiC 肖特基二極管勢壘高度 1.2 eV，可承受高壓）；歐姆接觸無此參數(shù)。理想因子:肖特基接觸的理想因子反映界面缺陷影響（理想值 1，實際 1.1-1.5），歐姆接觸無此概念。
三、應(yīng)用場景：功能導(dǎo)向的精準適配
（一）歐姆接觸：低阻互聯(lián)的剛需場景
集成電路互連線
（二）肖特基接觸：整流與檢測的核心應(yīng)用
肖特基二極管（SBD）
- 肖特基結(jié)的光生伏特效應(yīng)用于紫外探測器（如金 - 藍寶石 - SiC 結(jié)），光激發(fā)載流子穿越勢壘產(chǎn)生信號。
四、制備工藝：材料與界面的精準控制
（一）歐姆接觸的關(guān)鍵工藝
重摻雜技術(shù)
-
- 離子注入（如磷離子）結(jié)合高溫退火（>1000℃）激活雜質(zhì)，形成 50-200nm 厚高摻雜層。
金屬選擇
- n 型硅常用鈦 / 鉑 / 金多層結(jié)構(gòu)，鈦與硅反應(yīng)生成低阻硅化物（TiSi?）；p 型硅可采用鋁或硼硅玻璃合金。
（二）肖特基接觸的關(guān)鍵工藝
界面清潔
-
- 氫氟酸刻蝕去除半導(dǎo)體表面氧化層（如 SiO?），避免界面態(tài)密度升高導(dǎo)致勢壘降低（肖特基勢壘降低效應(yīng)）。
低溫沉積
- 金屬（如 GaN 肖特基接觸的鉑 / 鎳）通過濺射或電子束蒸發(fā)沉積，避免高溫退火破壞勢壘，通常退火溫度 < 400℃。
五、總結(jié)：勢壘有無定義器件功能
歐姆接觸與肖特基接觸的本質(zhì)區(qū)別在于界面是否存在整流勢壘：前者通過功函數(shù)匹配或重摻雜實現(xiàn)低阻導(dǎo)通，后者依賴勢壘實現(xiàn)單向?qū)щ姟＿@一差異使其分別成為集成電路互聯(lián)與功率器件、射頻元件的核心技術(shù)。隨著寬禁帶半導(dǎo)體的發(fā)展，通過原子層沉積等技術(shù)精確調(diào)控界面態(tài)，優(yōu)化兩類接觸的性能，將持續(xù)推動半導(dǎo)體器件的進步。
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