FETの電極としてアルミが使われることがあるようなのですが、このときシ

質問

FETの電極としてアルミが使われることがあるようなのですが、このときシリコンと接触したアルミが入り込んでｐ型シリコンになったりはしないのでしょうか？

回答No.1

semikuma · ベストアンサー

使われることがあるどころか、少し前まではSi LSIの電極や配線にはアルミを使うのが当たり前でした。
金などの重い金属はSiに対して深い準位を作るので抵抗率が上がりますが、アルミは浅い準位しか作らず、導電率が高く、金などよりも安価だからです。

もちろん、Si内に拡散すればp型となります。
だからプロセス上は、余計な部分にAlが拡散しないよう、ことのほか気を使います。
(基板ばかりでなく装置内にもアルミのイオンや微粒子を付着させない、配線の下は絶縁膜を厚くして、アルミ蒸着後は高温処理をしない、など。)

尚、AlとSiを接触させただけでは、仕事関数の差によりショットキー接合となりますが、逆にオーミック接合としたいときは、熱処理によりAlを拡散させ合金化して、ショットキー障壁を崩します。
p型層に対しては、よりp型ドーパント濃度が高くなるので好都合です。
n型層に対しては、Siの場合どうするか知りませんが、一般にn型層との仕事関数の差は小さいので、障壁を崩すだけで充分です。
場合によっては、n型ドーパントを混ぜた電極材料と合金化するかもしれません。

お礼

回答ありがとうございます。
稚拙な質問文から、まさに望んでいた回答を得られました。

n型層に対して非常に関心があります。
n型層にAlを接触させ、オーミック接合とするための熱処理(400℃程度でしょうか)を施した際にシリコン中に拡散が起これば、本来n型であってほしい領域がp型に変化してしまうのではないか、ということです。
頂いた回答を鑑みると、そのあたりの熱処理は非常にシビアであり、上記のような状況が起こりうると考えてよいのでしょうか。

回答No.2

semikuma

ごめんなさいね。私も古い人間なので。
多くの教科書にも書いてあるように、大昔はSiの電極にも平気で金属を拡散させていたはずですが、近年のナノオーダーの時代に、金属を何ミクロンも拡散させるわけには行きませんね。

例えばGaAsでは、p型/n型に関わらず、Ti(チタン)などの拡散しにくく深い順位を作らないバリア金属を挟んで、電極を形成することがよくありました。
Siでも同様に、タングステン、チタン、コバルト、ニッケルなどが使われているようです。
http://www.toshiba.co.jp/tech/review/2004/08/59_08pdf/a02.pdf

お礼

やはり拡散するので、何らかの対策をとってきたわけですね。
疑問が解決しスッキリです。

お付き合い頂きありがとうございました。