반도체 물성 및 소자 - 10. 금속 - 반도체 Junction

• Schottky contact : 금속 - 반도체 접합의 열평형 상태에서 반도체 >> 금속으로는 built in potential에 의해 캐리어가 넘어가지 못하고, 금속 >> 반도체로는 금속과 반도체의 Ef의 크기가 달라 생기는 장벽에 의해 캐리어가 넘어가지 못하는 경우이다. 이 경우는 역방향 전압을 인가하면 내부전위 장벽이 증가하여 전류가 형성되지 않고, 순방향 전압이 인가되면 내부전위 장벽이 감소해 반도체에서 금속으로 캐리어가 이동 (감소된 내부전위 장벽보다 높은 열에너지를 가지는 캐리어) 하여 전류가 형성된다.  (n - type의 경우 : 금속의 일함수가 전자의 일함수 보다 큰 상황을 말한다.)

 

- 이 contact과 관련된 다양한 parameter들은 p+n 반도체와 같은 경향을 보인다.

 

Reverse bias가 인가된 schottky contact

- 순방향 전류크기는 schottkt diode가 pn diode보다 100배이상 크며 낮은 turn on 전압과 빠른 속도를 가진다.

• Ohmic contact : 금속과 반도체 사이의 양방향 캐리어 이동에 barrier가 없는 contact이다. n - type의 반도체인 경우, 금속의 일함수가 반도체의 일함수보다 작을 때 발생한다. 반도체소자의 특성을 소자에 연결된 금속선을 통해 외부로 뽑아내어 활용해야 할 때 반도체와 금속사이에 형성하는 contact이다. 

n - type

n - type

p -  type

p - type

 

- ohmic contact이 형성된 곳은 drift전류가 주를 이루며, 순방향전압, 역방향전압 상관없이 전류가 잘 흐른다.

 

- 만약 schottky contact이 형성된 MS contact이 있다고 하자. 이때 반도체의 도핑농도를 매우 높여서 depletion region을 아주 얇게 형성하면, 전자가 built in potential을 무시하고 tunneling해 ohmic contact 특성을 가지게 할 수 있다.