金属コンタクト部分の接合リーク電流（半導体デバイス)

質問

半導体デバイスについての質問です。
Pwell基盤に不純物を注入しN型にした後、そこに金属コンタクトを
落とし、コンタクト側にプラスの電圧をかける場合です。注入する不純物が少なくて、Si基盤とコンタクトの接触部分のN型の濃度が薄くなると(極端に言えば何も注入しないと)、基盤に電流が流れやすいと習ったのですが、基礎的なデバイスの教科書を見ても頭の中で説明がうまくつきません。たとえば、横軸に左から金属相、N型相、Pwellをとるなどしてバンド理論などで定性的な説明がつきますでしょうか？　詳しい方いらっしゃいましたら是非ご教授願います。

回答No.1

semikuma

2つの意味があります。
1つは、金属がオーミックコンタクトの場合。
PwellにN型不純物を注入するとPN接合ができるので、N層にプラスの電圧を掛けると、逆バイアスとなって電流が流れません。
しかしN層がないと、バリアがないのでP層に電流が流れます。

もう1つは、ショットキーコンタクトの場合。
金属の電子親和力にもよりますが、下の図のようにバンドの曲がりが加わることにより、ホールに対するバリアはN型の方が高くなります。
つまりN型濃度が薄いと、電流が漏れやすくなります。

P型層の場合
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N型層の場合
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お礼

どうもありがとうございます。
大変参考になりました。
ようするに、電子の境界になるバリアが(1)n型相とpwell相の境界にあるのか(2)金属相とn型相の境界にあるのかということですよね。
(1)の場合ですと、単純にpn接合を考えればいいわけですから、n側にバイアスがかかっているとすると、電流は流れない。
(2)の場合、金属-n型相がオーミックであった場合、電流は双方向に流れるけど、ショットキーの場合ですと、ｎ型相が薄くなると、フェルミ順位が下がって、金属相-n型相間のバンドの曲がりに相当するバリアが下がり、電子が流れやすくなりますね。