Contactos semiconductores metálicos

Voy a regresar al CNF ( http://www.cnf.cornell.edu/ ) en breve.
Es una instalación de sala limpia para el usuario para el procesamiento de semiconductores.
Mi objetivo es hacer algunas muestras muy simples, para usar en los laboratorios de enseñanza de los estudiantes.
Tomaré obleas de Ge y Si y pulverizaré o evaporaré metal sobre ellas. La primera tarea es hacer contactos óhmicos para mediciones de transporte. (Efecto Hall y conductividad).
Entonces tuve la idea brillante (o tonta) de hacer también contactos no óhmicos (Schottky) con la muestra. Luego se pueden hacer mediciones de CV y ​​obtener una tercera medida de la densidad de dopaje. Además de tener un diodo incorporado, podría usarse como sensor de temperatura.

Mi primer viaje allí fue un gran éxito.
Pulvericé dos puntos de titanio seguidos de aluminio en las muestras y luego evaporé dos puntos de Al solo.

Table of results:
Sample           Ti/Al             Al only
Si-p           diode w/anneal      ohmic contact
Si-n            ohmic              diode w/anneal
Si-int.         ohmic             (unsure.. I broke it.)
Ge-n            ohmic              ohmic
Ge-int          ohmic              some diode behavior.
                                   Poor adhesion. 

La muestra IV se hizo en Buf. Y luego las muestras se recocieron hasta 300C en una placa caliente. Excepto por el Ge intrínseco, la adhesión al metal fue buena.
(Todos pasaron la prueba de la cinta adhesiva).
Debo decir que el titanio parece ser un buen metal para los contactos.

OK después de esa introducción algunas preguntas.

Siento que estoy reinventando la rueda, he leído mucho en línea y en bibliotecas, pero no hay muchos consejos prácticos para hacer contactos con semiconductores.
(Hay mucha teoría). Sigo preguntándome si hay algún documento técnico antiguo de Bell Labs que pueda ayudarme. Si alguien sabe de algo así, espero que lo comparta.

Todavía me gustaría hacer un diodo con Ge. ¿Alguna idea de un metal para probar?
Al sondear las muestras de Ge con pines pogo de oro, parecía que el oro hizo un contacto rectificador. Pero supongo que el oro no se pegará muy bien. Pensé en probar indio.

El metal Ti/Al sobre Si desarrolló una capa negra alrededor de los bordes.
Supongo que esto es oxidación del Al.
Y voy a probar Gold para la capa superior.

Finalmente, ¿hay otras cosas/experimentos que podría hacer/probar colocando metal sobre semiconductores?
Debo agregar que los diodos mostraron una buena foto-respuesta.

Gracias por leer esta pregunta bastante larga.

Editar: agregando un enlace a las curvas IV (I es el eje vertical (y), canal 2, con ganancia mostrada) . https://www.dropbox.com/sh/v7roajd0dumt1o4/AABU1luSZvJFH2IND6SkRnnWa?dl=0 Ahora tengo saltadores en mi "estación de prueba".

Dado que Si-M tiene una banda prohibida tan baja, ¿realmente se formaría uno con Ge-M?
@IgnacioVazquez-Abrams, lo siento, no entiendo tu pregunta. "En teoría" puedo formar un diodo en Ge. (dado el tipo de dopaje y la función de trabajo del metal). Según mi lectura bastante limitada, Ge tiene muchos estados superficiales que dan lugar a algo llamado fijación del nivel de Fermi, que no forma parte de la teoría de la función de trabajo estándar/nivel de Fermi. También quiero un metal que tenga buena adherencia.
Trata de no preocuparte demasiado por mí; No estoy tan informado sobre los matices de las características físicas a nivel atómico de los semiconductores.
@IgnacioVazquez-Abrams, no, está bien. En un schottky, generalmente pienso en la función de trabajo del metal como si estuviera por encima de la banda de conducción con tipo n, o por debajo de la banda de cenefa con tipo p. Si la función de trabajo del metal está en el espacio. (como creo que estabas preguntando) bueno, no lo sé. Esta es una buena imagen para tipo n en.wikipedia.org/wiki/Schottky_barrier Allí Theta_sub_B es la altura de la barrera, que está relacionada con la función de trabajo. Realmente no sé... hey, este es un buen artículo... ¡gracias! en.wikipedia.org/wiki/Metal%E2%80%93semiconductor_junction

Respuestas (1)

Mi respuesta a estas preguntas siempre es Sze: "física de dispositivos semiconductores". La figura 13 en mi versión muestra las capacidades de dopaje de varios elementos contra Si, Ge y GaAs. Ti en Si está a 0,21 eV del borde de conducción, por ejemplo.

La fijación del nivel de Fermi se refiere a los estados de la superficie que tienen centros de captura que responden de manera más lenta y, por lo tanto, dominan el nivel de Fermi en general.

Lo que es interesante es que el contacto tipo P (o lo tengo al revés, es decir, tipo N) bajo el análisis clásico no puede formar un contacto óhmico. Me tomó un tiempo darme cuenta de que el contacto estaba dominado por efectos QM.

Muchos contactos son en realidad siliciuros, en procesos de 0,5 um (si la memoria no me falla) es NiSi, CoSi es común en la era de 180 -> 90 nm.

El oro en Si tiene dos estados, un donante que está 0,26 eV por encima de la banda de valencia y un aceptor que está 0,54 eV por debajo de la banda de conducción.

Curiosamente, en Ge, la mayoría de los metales tienen múltiples niveles de ionización, pero el cromo tiene dos niveles de donantes muy próximos entre sí que podrían funcionar como un diodo.

Me sorprende que tenga un recocido a 300 C, por lo general toma hasta 900 + C antes de que el Si pueda volver a recocerse por el daño del implante. Eso es lo que hace RTP.

Gracias por la respuesta, sí, he estado en todo Sze. (Mi copia está en el trabajo, pero creo que conozco la figura). Ese es un gráfico "en teoría". Sze también habla de oro dopado con un poco de Ga o As como usado para contactos, pero no tengo acceso a mezclas de tipos exóticos. (El enlace wiki metal-semi-junc. de arriba es bastante bueno, hay algunas referencias que tendré que buscar). Re: recocer esto en su mayoría mejoró los diodos, aunque es un poco difícil saberlo. Tengo dos de los mismos contactos en cada muestra, así que imagine el IV de dos diodos de pies a cabeza. ¿Qué es RTP?
RTP = Procesamiento térmico rápido, fusión flash sfc superior y rebrote posterior. El gráfico Sze al que hago referencia son datos medidos. El libro de Andy Groves, disponible como una reimpresión, también es muy bueno. También es una fuente de "física y tecnología de dispositivos semiconductores". "una serie de 4 partes, pero que está al norte de $ 1000 pero tiene detalles. Si quieres puedo profundizar en mi copia.
OK, agregué un enlace a los datos IV en mi pregunta. Re: Sze, tengo la segunda ed. Recuerdo una figura/tabla con funciones de trabajo en metal enumeradas con/para Si, Ge y GaAs. He pedido una copia de Groves, gracias. Re Wolf, gracias por la oferta, pero no pierdas tu tiempo en mi cuenta. Estoy tratando de hacer esto con un proceso muy simple. Sin fotolito ni dopaje, solo unas pocas máscaras de metal y obleas desnudas. Creo que Si está "en la bolsa" siempre que pueda poner oro sobre Ti y Al. Ge es en realidad más interesante desde el punto de vista de la enseñanza. (intrínseco a una temperatura más baja).