Высокая концентрация носителей в полупроводнике может быть получена во время процесса, предшествующего образова­нию контакта (например, при диффузии Zn, которую можно использовать для получения р — я-перехода). Поверхностная - концентрация Zn после диффузии обычно такая высокая, что для получения контакта может быть использован любой ме­талл, например золото или алюминий; оба эти металла обычно применяются в процессе изготовления кремниевых приборов.

Если уровень легирования полупроводника невысок, его не­обходимо повысить до или во время формирования омического контакта. Для того чтобы снизить число технологических эта­пов, обычно предпочитают последний вариант. Это в свою оче­редь приводит к тому, что для получения омического контакта необходимо использовать сплав, содержащий легирующую при­месь в металлической основе. Нанесение контакта осущест­вляется следующими методами: тепловым испарением в ва­кууме, электронно-лучевым испарением, распылением и галь­ваническим нанесением металла на поверхности, протравленные химическим способом и свободные от окислов. Нанесение про­изводится при повышенных температурах, или после нанесения производится вжигание для введения в полупроводник легирую­щих добавок. Контакт должен не только быть омическим, но удовлетворять следующим требованиям:

1. Металл для контакта должен смачивать полупроводник.

2. Поля механических напряжений на границе раздела и в металле должны быть малыми, чтобы избежать повреждений перехода, лежащего в полупроводнике.

3. На прозрачном полупроводнике, таком, как GaP, контакт должен слабо поглощать свет, поскольку большая часть света испытывает многократное внутреннее отражение, прежде чем свет выходит из полупроводника.

4. Контакт должен быть стабилен и для уменьшения влия­ния механических напряжений совместим с последующими тех­нологическими операциями, такими, как соединение полупровод­ника с проволочным электродом, помещение диода в корпус и старение.

Все эти требования нельзя удовлетворить с помощью одного лишь металла (за исключением сильно вырожденных поверхност­ных слоев); поэтому обычно выбирают комбинацию из двух или трех металлов или полуметаллов. Один из компонентов си­стемы, предназначенной для металлизации, является легирую­щей примесью. Основная часть системы — металл, обеспечи­вающий низкое электрическое сопротивление и механическую прочность, необходимую для присоединения электрода. Третий компонент выполняет специальные функции, такие, как увели­чение смачиваемости, т. е. предотвращает скатывание основного металла в шарики.

Выбирая легирующую примесь, например донор, желательно взять такой элемент, чтобы энергия ионизации его дискретного уровня была малой, поскольку концентрация ионизированных доноров Nd, необходимая для того, чтобы выполнялось условие вырождения, сильно зависит от величины Еа [182]:

ND = 0,68Nc[l + 2 exp (Ed/kBT)], (5.39)

где Nd — концентрация ионизированных доноров, Nc — эффек­тивная плотность состояний в зоне проводимости, Еа—^ энергия ионизации дискретного донорного уровня.

Измеренные значения энергии ионизации различных приме­сей в GaAs [183] и GaP [184] приведены на рис. 5.40. Важными мелкими донорами в GaAs являются Si, Ge, Sn и Те, а в GaP ими могут быть Si, Sn и Те. Отметим, что Ge дает значительно более глубокий уровень в GaP, чем в GaAs, и, следовательно, он является более эффективным донором в GaAs. Мелкими ме­таллическими акцепторами в GaAs и GaP являются Be, Mg, Cd и Zn. Однако не все из этих легирующих примесей могут быть пригодны для получения контактов. Коэффициент диффузии по­следних двух металлов так велик, что с их помощью нельзя получить тонкие сильнолегированные слои.

St ее

Середина запрещенной зоны

0.S3

D

ш

0.24 0.143 0.15

023 0.023

Уровни, расположенные ниже середины запрещенной зоны, измерены относительно по­толка валентной зоны и являются акцепторами, еслн онн только не отмечены буквой D, означающей, что данный уровень является донорным. Уровни, находящиеся выше сере­дины запрещенной зоны, измерены относительно дна зоны проводимости и являются до­норами, еслн онн только не обозначены буквой Aj означающей, что данный уровень яв­ляется акцепторным. Ширина запрещенной зоны прн 300 К равна 1,43 эВ в GaAs и

2,26 =>В в GaP.

Ранние попытки изготовления контактов к GaAs были пред­приняты для физических измерений [185] и получения сплав­ных р — я-переходов из GaAs [186]. За первыми попытками из­готовления омических контактов для определенных устройств на основе GaAs, таких, как генераторы Ганна [187] и транзисторы [188], последовали систематические исследования, направленные на получение контактов к материалу р - и я-типа на серебряной основе [189]. Серебро в качестве основы было выбрано потому, что эвтектика Ag — GaAs образуется при высокой температуре (650 °С) [190]. К сплаву добавлялся индий для того, чтобы уменьшить силы поверхностного натяжения жидкого сплава на поверхности полупроводника и увеличить смачиваемость GaAs. В качестве легирующей примеси p-типа использовался цинк, 3 в качестве примеси я-типа — германий. Были разработан^
различные контакты на золотой основе, такие, как Au — Sn [191]. Тонкий слой никеля, нанесенный электролитически по­верх напыленной пленки эвтектики Au — Ge - [192 193], пре­пятствовал свертыванию эвтектики в шарики во время плав­ления.