La structure Métal-Semiconducteur

Introduction

Effets de surface

Le contact Métal-Semiconducteur

La diode SCHOTTKY

Le contact ohmique

Conclusions Exercices


La structure Métal-Semiconducteur - 5.5 Le contact ohmique.

5.5.1 Résistance de contact.

Tout échantillon ou structure semiconductrice est inévitablement reliée à des lignes  métalliques de transport du courant. Il est indispensable que les contacts entre les lignes de transport et le semiconducteur laissent passer le courant dans les deux sens et présentent des résistances les plus faibles possible.

La résistance d'un contact est définie par :

R = Rc/S ()

Rc = résistance spécifique du contact (. cm2 ) (contact resistance) ; S = surface du contact.

On peut diminuer cette résistance en augmentant la surface du contact, mais cela se fait au détriment de la taille des composants donc à la densité d'intégration.

5.5.2  Contact ohmique.

fig521

Contact ohmique sur semiconducteur N

 

fig 522

Contact ohmique sur semiconducteur P

fig523

Caractéristique I(V) d'un contact ohmique.

Un contact ohmique sur un SC'N' est théoriquement réalisable avec un métal de travail de sortie inférieur à celui du semiconducteur. Malheureusement cette situation idéale est rarement réalisée.

En pratique, on diminue la résistance du contact en surdopant superficiellement la région où l'on veut réaliser le contact : on réalise une couche tampon dégénérée (de 1019 à 1020 cm-3).

La ZCE de la barrière ainsi formée entre la couche tampon et le métal du contact est tellement fine que les porteurs peuvent la traverser par effet tunnel. Le contact n'est plus redresseur et la caractéristique I(V) est symétrique.

5.5.3 Résistance carrée.

On définit la résistivité d'un matériau massif par la relation :

= ( q n µn)-1 pour un SC 'N' et = ( q pµp)-1 pour un semiconducteur 'P'

Pour une épitaxie constituée d'une zone active (semiconducteur dopé d'épaisseur faible e = qq µm) sur un substrat semi-isolant, on définit la résistance carrée ou résistance par carré (sheet resistance):( cm2) par la résistance mesurée entre 2 contacts parfaits larges de 1 cm et distants de 1 cm.

Si la couche est uniformément dopée : = /e

Si la couche n'est pas uniformément dopée  : ND(x)

rel529

5.5.4. Détermination de la résistance de contact.

fig526 Une détermination courante de la résistance de contact est la technique TLM (Transmission Line Method). Elle est fondée sur l'hypothèse que la résistance de contact est déterminée par l'interface métal-SC et que la résistivité sous le contact et uniforme.

La résistance entre 2 contacts distants de L est alors donnée par :

R = L/W + 2 Rc + Rp

  •  W : largeur des contacts.
  • : résistance carrée de la couche active.
  •  Rp : résistance des fils de connexion.
  •  Rc : résistance des contacts.

Rp est facilement déterminée grâce à une connexion sur le même contact.

Principe d'équilibre de Paccaut : Tout système en équilibre stable tend à se casser la gueule.


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Dernière mise à jour : le 30 mars, 2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX