Metal-Semiconductor junction (금속-반도체 접합) (2) -Ohmic contact

앞서 살펴본 schottky contact과는 다르게 ohmic contact은 ohm's law를 따르는 경우를 말한다. 이 때문에 foward bias, reverse bias에 상관 없이 linear한 I-V curve의 형태가 나타나게 된다. 

 

Ohmic contact (with n-type semiconductor)

 

Schotty contact과는 다르게 metal의 work function이 semiconductor의 work function 보다 작은 경우가 ohmic contact이 된다.

Ohmic contact (with p-type semiconductor)

 

p-type semiconductor의 경우 metal의 work function이 semiconductor의 work function 보다 큰 경우가 ohmic contact이 된다.

 

semiconductor의 work function은 doping에 의해, metal의 work function은 material의 고유 성질에 따라 결정되게 되는데, 이러한 semiconductor-metal contact에서는 주로 ohmic contact의 성질이 선호된다.

 

그 이유는 pn junction diode를 만들면 다음과 같이 metal과 semiconductor 간의 접합인 Contact 1과 Contact 2가 생기게 되는데, contact 1,2가 rectifying contact라면 pn junction이 3개나 생겨버리는 상황이 발생하여 정상적인 동작이 어렵기 때문이다.

 

하지만 두 contact이 모두 ohmic contact이라면 정상적인 pn junction diode로 사용할 수 있게 된다. 

ohmic contact을 만들어주기 위해서 n-type의 경우엔 semiconductor의 work  function의 크기를 키우기 위해 doping level을 낮게하거나 metal의 경우엔 work function이 작은 metal을 사용해야하지만 work function이 작은 metal을 사용하는데에는 한계가 있으므로 새로운 방법이 필요하다.

그 방법으로는 contact이 일어나는 부분에만 heavy doping을 해주는 방법이다. 이렇게 heavy doping을 해줄 경우 depletion region의 폭이 좁아지게 되므로 schottky barrier가 존재하더라도 tunneling에 의해 metal에서 semiconductor로 넘어갈 수 있게되어 양방향으로 전류가 흐르게 되는 ohmic contact과 같은 성질을 갖게 된다.

MOSFET에서 주로 이러한 방법을 사용하며, 이전에 포스팅했던 Zener breakdown과 매우 흡사한 현상이므로 조금 더 자세한 과정을 알고 싶다면 이전 포스팅을 참고하길 바란다.

https://allgo77.tistory.com/108?category=790724

 

마지막으로 각 경우를 표로 정리하면 다음과 같다. φ는 work function을 의미한다.