半導体デバイスの電極
ー金属／半導体界面ー
小出 康夫
京大院工
2015/9/30
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内
容
１．半導体デバイス電極の基礎
・Schottky障壁の形成機構
・金属／半導体界面の電気伝導機構
・コンタクト抵抗とその測定法
2．化合物半導体のオーム性電極
 従来の材料開発原理
 n-GaAsに対するオーム性電極材料
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3. ワイドギャップ半導体の
オーム性電極材料開発
p型ダイヤモンド
 p型ZnSe
 p型GaN

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化合物半導体デバイス
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ショットキー障壁の形成機構
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Schottky障壁高さ(SBH)
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ショットキー障壁形成の
歴史的モデル
・Schottkyモデル（1940年）
・Bardeenモデル（1947
年）
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Schottkyモデル
F Bn = F m -  S
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Bardeenモデル
・fB は半導体特有の値
・半導体表面の高濃度欠陥に支配
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ショットキー障壁高さ(SBH)と金属仕事関数
df B n
S
df m
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主要なSBH形成モデル
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主要なSBH形成モデルまと
め
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種々半導体のエネルギーギャップと
電荷中性準位(CNL)との関係
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金属／半導体界面の電気伝導機構
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金属／半導体界面の電気伝導機構
Thermionic
Emission (TE)
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Thermionic Field
Emission (TFE)
Field Emission
(TFE)
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Schottky障壁を通したトンネル電流
2
J 3
h

  f E   f E   P E, p , p dp dp dE
S
y
z
y
z

 4 
P  exp
 h
f S E 
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M
x1

x1

 p dx

2
x
トンネル確率
フェルミ・ディラック分布関数
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オーム性のTFE及びFE機構の意
味
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コンタクト抵抗の定義
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コンタクト抵抗率rc
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コンタクト抵抗の測定法
(1) ケルビン法
(2) Transmission line model
(TLM)法
・矩形型
・円形型
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コンタクト抵抗の測定
クロスケルビン法
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コンタクト抵抗の測定
Transmission
Line
Model
(TLM) 法
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Transmission line model (TLM) 法
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TLMのモデル設定
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トランスファー長, LT
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TLMプロットとコンタクト抵抗RＣ
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TLMから求めたコンタクト抵抗の意味
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円形TLM (Circular TLM)法
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円形TLM法のプロッ
ト
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トランスファー長とエピ層シート抵抗の関係
Transfer length, L T [ m]
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Marlow-Das pattern
102
101
rC=10 -2 -cm2
100
10-3
10-4
10-5
10-6
10-7
10-1
10-2
10-3
101
102
103
104
105
106
Sheet resistance of epilayer, RS [/sq]
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Percentage of contact resistance [%]
CTLM法におけるコンタクト抵抗が全抵抗
に占める割合
outer radius =200 m
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d=4 m
rC=10 -2 -cm2
80
10-3
60
40
20
0
101
10-4
10-5
10-6
10-7
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Sheet resistance of epilayer, Rs [/sq]
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第１部 おわ
り
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PowerPoint プレゼンテーション

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