Contact Mtal Semiconducteur Diode Schottky 1 Contact MtalSC

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Contact Métal Semi-conducteur Diode Schottky 1

Contact Métal Semi-conducteur Diode Schottky 1

Contact Métal/SC: diode Schottky n Plusieurs applications: n n n Interconnexions Contact Ohmique Diode

Contact Métal/SC: diode Schottky n Plusieurs applications: n n n Interconnexions Contact Ohmique Diode à barrière Schottky Survol des jonctions Isolant/SC État de l’art 2

Les interconnexions n n Actuellement, 6 à 8 niveaux de métal sur les «

Les interconnexions n n Actuellement, 6 à 8 niveaux de métal sur les « puces » (=> 10) Problèmes : n n Retards du signal Échauffement Compatibilité/ diffusion avec le dispositif Utilisation croissante de la technologie « cuivre » . 3

Les interconnexions n Matériau à faible constante diélectrique « low k » n Résistivité

Les interconnexions n Matériau à faible constante diélectrique « low k » n Résistivité les plus faibles possibles : filière Cu 4

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Diode Schottky n Quelques définitions (2!) n Travail de sortie : Le travail de

Diode Schottky n Quelques définitions (2!) n Travail de sortie : Le travail de sortie est l’énergie qu’il faut fournir à un électron dans le métal pour l’extraire du métal. On l’appellera et son unité sera l’électronvolt. Il est définit comme la différence entre le niveau de vide et le niveau de Fermi dans le métal. n Affinité électronique : l’affinité électronique qui est la différence d’énergie entre le niveau de vide et la bande de conduction BC. 6

Diode Schottky n Formation du contact: n n n Ici Apparition d’une barrière énergétique

Diode Schottky n Formation du contact: n n n Ici Apparition d’une barrière énergétique pour les électrons du métal : Apparition d’une barrière énergétique pour les électrons du SC : 7

Contact ohmique ou redresseur ? « ohmique » Semi-conducteur type n « redresseur »

Contact ohmique ou redresseur ? « ohmique » Semi-conducteur type n « redresseur » 8

Contact ohmique ou redresseur ? « ohmique » Semi-conducteur type p « redresseur »

Contact ohmique ou redresseur ? « ohmique » Semi-conducteur type p « redresseur » 9

Contact ohmique ou redresseur ? 10

Contact ohmique ou redresseur ? 10

Contact ohmique ou redresseur ? n Mais présence d’états d’interface qui change le problème

Contact ohmique ou redresseur ? n Mais présence d’états d’interface qui change le problème « simpliste » ci dessus 11

Diode Schottky: états d’interfaces 12

Diode Schottky: états d’interfaces 12

Contacts Ohmiques n n « arrivée » des interconnexions sur le dispositifs. Un contact

Contacts Ohmiques n n « arrivée » des interconnexions sur le dispositifs. Un contact ohmique: n n n Pas de chute de potentiel résistance au courant la plus faible possible Comment ? 13

Contacts Ohmiques n réalisation d’un contact ohmique n n Il faut sur-doper le SC

Contacts Ohmiques n réalisation d’un contact ohmique n n Il faut sur-doper le SC à l’interface Le courant passe essentiellement par effet « tunnel » . 14

Caractéristiques Capacité – Tension C(V). n Résultats identiques à une jonction P+N: 15

Caractéristiques Capacité – Tension C(V). n Résultats identiques à une jonction P+N: 15

Courant dans une diode Schottky : I(V) n Plusieurs mécanismes responsables du courant: n

Courant dans une diode Schottky : I(V) n Plusieurs mécanismes responsables du courant: n n n Courant thermo-ionique Courant tunnel (SC fortement dopé) Différence fondamentale par rapport diode PN: n Courant direct courant de majoritaires !! 16

Courant dans une diode Schottky : I(V) Courant thermoionique: les électrons qui arrivent à

Courant dans une diode Schottky : I(V) Courant thermoionique: les électrons qui arrivent à franchir la barrière e(Vbi-V) forment ce courant: avec Soit encore : 17

Courant dans une diode Schottky : I(V) n n n On peut montrer (Singh)

Courant dans une diode Schottky : I(V) n n n On peut montrer (Singh) que le flux d’électrons franchissant la barrière de potentiel est où est la vitesse moyenne des électrons. Le courant d’électrons du semi-conducteur vers le métal est alors simplement donné par : Si la tension de polarisation est nulle, il y a équilibre entre le courant M -> SC et le courant SC -> M, le courant est nul. 18

Courant dans une diode Schottky : I(V) n Si on polarise le système, IMS

Courant dans une diode Schottky : I(V) n Si on polarise le système, IMS = cte = IS et le courant est donné par: Ce qui se réécrit ( dans la statistique de MB): constante de Richardson 19

Courant dans une diode Schottky : I(V) n L’autre composante majeure du courant: n

Courant dans une diode Schottky : I(V) n L’autre composante majeure du courant: n L’effet tunnel (cas de diode fortement dopée) avec 20

Circuit équivalent en petits signaux n Éléments du circuit équivalent: n Résistance dynamique n

Circuit équivalent en petits signaux n Éléments du circuit équivalent: n Résistance dynamique n Capacité différentielle Cs n Résistance série de la diode n Inductance parasite n Capacité « géométrique » de la diode 21

Comparaison PN vs Schottky Diode p-n Courant inverse fct des majoritaires => forte dépendance

Comparaison PN vs Schottky Diode p-n Courant inverse fct des majoritaires => forte dépendance en température Diode schottky Courant inverse fonction de majoriaires qui « saute » la barrière dépence en température plus faible Courant direct fct des minoritaires injectés depuis les régions n et p Courant direct fct des majoritaires Nécessité de polariser le « dispo » pour mise en . conduction Tension de mise en conduction faible Commutation contrôlée par la recombinaison (disparition) des porteurs minoritaires Commutation contrôlée par Thermalisation des électrons Injectés => qq pico-secondes 22