Ohmscher Kontakt

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  • Beschreibungen zu den der Rahmenbedingungen für die Entstehung eines ohmschen Kontakt (Austrittsarbeit der Materialien, ggf. mit Wertebeispielen)
  • Informationen zum Einfluss von Oberflächen-/Grenzflächenladungen
  • ohmsche Kontakte durch eine hochdotierte Halbleiterzwischenschicht

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Unter einem ohmschen Kontakt wird in der Halbleiterelektronik ein Übergang zwischen einem Metall und einen Halbleiter mit niedrigem elektrischen Widerstand verstanden, welcher sich wie ein ohmscher Widerstand verhält und keine gleichrichtende Wirkung, wie der Schottky-Kontakt, aufweist. Er dient dazu elektronische Bauelemente auf Halbleiterbasis zu kontaktieren und elektrisch mit anderen Bauteilen zu verbinden. Anwendungen liegen bei allen Halbleiterbauelementen wie integrierten Schaltungen oder auch diskreten Bauelementen wie Transistoren. Ohne ohmsche Kontakte mit niedrigem Übergangswiderstand und mechanisch stabilen Kontakten könnte man Halbleiterbauelemente nicht verwenden.

Allgemeines[Bearbeiten]

Idealisiertes Energiebanddiagramm für einen ohmschen Kontakt zwischen einem Metall und einem hoch p-dotierten Halbleiter (links) vor dem Kontakt und (rechts) nach dem Kontakt in thermischen Gleichgewicht für den Fall Φm > Φs.
Idealisiertes Energiebanddiagramm für einen ohmschen Kontakt zwischen einem Metall und einem hoch n-dotierten Halbleiter (links) vor dem Kontakt und (rechts) nach dem Kontakt in thermischen Gleichgewicht für den Fall Φm < Φs.

Wie bereits erwähnt, gibt es zwei wesentliche Arten von Metall-Halbleiterübergängen: gleichrichtende Übergänge (Schottky-Kontakt) mit nichtlinearen Eigenschaften, und ohmsche Kontakte, welche auch lineare Übergänge genannt werden.

Durch unterschiedliche Dotierungen und ausgewählte Metalle lassen sich auch lineare, ohmsche Metall-Halbleiterübergänge schaffen, welche elektrisch ein lineares Verhalten wie ein ohmscher Widerstand aufweisen. Dabei wird der Widerstandswert minimiert, um einen möglichst geringen Einfluss auf die restliche elektronische Schaltung zu haben.

Ob sich ein gleichrichtender oder ohmscher Kontakt bildet, hängt von der Bandlücke und den Fermi-Niveau der beiden in Kontakt gebrachten Materialien ab. Die Dicke der Raumladungszone nimmt umgekehrt proportional zur Wurzel aus der Dichte der Dotierungsatome im dotierten Halbleiter ab, womit bei starker Dotierung des Halbleiters die Barriere so schmal wird, dass sie vernachlässigt werden kann und sich der Kontakt wie ein kleiner ohmscher Widerstand verhält. Auch durch Legierungsbildung und die Bildung von Siliciden im Kontaktbereich kann der Schottky-Übergang zu einem ohmschen Kontakt werden.

Materialien[Bearbeiten]

Für verfügbare Halbleiter kommen zur Bildung von ohmschen Kontakten unterschiedliche Kontaktmetalle zur Anwendung. Bei dem heute am meisten verwendeten Halbleiter Silicium wird großteils Aluminium als Kontaktmaterial verwendet. Silicide als ohmscher Kontakt werden, aufgrund der schwieriger zu kontrollierenden Diffusionsprozesse, seltener angewendet. Für III-V- und II-VI-Verbindungshalbleiter stehen deutlich weniger erprobte Materialien für die ohmsche Kontaktierung als bei Silicium zur Verfügung. In der Tabelle sind einige technisch bedeutende Halbleiter und deren Kontaktmaterial zur Bildung von ohmschen Kontakten aufgelistet:[1]

Halbleiter Kontaktmaterial
Si Al, Al-Si, TiSi2, TiN, W, MoSi2, PtSi, CoSi2, WSi2
Ge In, AuGa, AuSb
GaAs AuGe, PdGe, Ti/Pt/Au
GaN Ti/Al/Ti/Au, Pd/Au
InSb In
ZnO InSnO2, Al
CuIn1-xGaxSe2 Mo, InSnO2
HgCdTe In

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1.  Simon M. Sze: Physics of Semiconductor Devices. 2. Auflage. Wiley-Interscience, 1981, ISBN 0-47105661-8, S. 307 (Die Tabelle ist auch online verfügbar unter : Ohmic Contact Technologies. SiliconFarEast. 2004, abgerufen 7. August 2010).

Literatur[Bearbeiten]

  •  Simon M. Sze: Physics of Semiconductor Devices. 2. Auflage. Wiley-Interscience, 1981, ISBN 0-47105661-8.