Contact Mtal Semi-conducteurDiode Schottky

Contact Mtal/SC: diode SchottkyPlusieurs applications:InterconnexionsContact OhmiqueDiode barrire SchottkySurvol des jonctions Isolant/SCtat de lart

Les interconnexionsActuellement, 6 8 niveaux de mtal sur les puces (=> 10)Problmes :Retards du signalchauffementCompatibilit/ diffusion avec le dispositif

Utilisation croissante de la technologie cuivre.

Les interconnexionsMatriau faible constante dilectrique low k

Rsistivit les plus faibles possibles : filire Cu

Diode SchottkyQuelques dfinitions (2!)Travail de sortie: Le travail de sortie est lnergie quil faut fournir un lectron dans le mtal pour lextraire du mtal. On lappellera et son unit sera llectronvolt. Il est dfinit comme la diffrence entre le niveau de vide et le niveau de Fermi dans le mtal. Affinit lectronique :laffinit lectronique qui est la diffrence dnergie entre le niveau de vide et la bande de conduction BC.

Diode SchottkyFormation du contact:Ici Apparition dune barrire nergtique pour les lectrons du mtal :

Apparition dune barrire nergtique pour les lectrons du SC :

Contact ohmique ou redresseur ?Semi-conducteur type nohmiqueredresseur

Contact ohmique ou redresseur ?Semi-conducteur type pohmiqueredresseur

Contact ohmique ou redresseur ?

Contact ohmique ou redresseur ?Mais prsence dtats dinterface qui change le problme simpliste ci dessus

Diode Schottky: tats dinterfaces

Contacts Ohmiquesarrive des interconnexions sur le dispositifs.Un contact ohmique:Pas de chute de potentielrsistance au courant la plus faible possible

Comment ?

Contacts Ohmiquesralisation dun contact ohmiqueIl faut sur-doper le SC linterfaceLe courant passe essentiellement par effet tunnel.

Caractristiques Capacit Tension C(V). Rsultats identiques une jonction P+N:

Courant dans une diode Schottky :I(V) Plusieurs mcanismes responsables du courant:Courant thermo-ioniqueCourant tunnel (SC fortement dop)Diffrence fondamentale par rapport diode PN:Courant direct courant de majoritaires !!

Courant dans une diode Schottky :I(V)Courant thermoionique: les lectrons qui arrivent franchir la barrire e(Vbi-V) forment ce courant:Soit encore :

Courant dans une diode Schottky :I(V)On peut montrer (Singh) que le flux dlectrons franchissant la barrire de potentiel est o est la vitesse moyenne des lectrons .Le courant dlectrons du semi-conducteur vers le mtal est alors simplement donn par:

Si la tension de polarisation est nulle, il y a quilibre entre le courant M -> SC et le courant SC -> M, le courant est nul.

Courant dans une diode Schottky :I(V)Si on polarise le systme, IMS = cte = IS et le courant est donn par:

Ce qui se rcrit ( dans la statistique de MB):constante de Richardson

Courant dans une diode Schottky :I(V)Lautre composante majeure du courant:Leffet tunnel (cas de diode fortement dope)avec

Circuit quivalent en petits signauxlments du circuit quivalent:Rsistance dynamique

Capacit diffrentielle

Rsistance srie de la diode

Inductance parasite

Capacit gomtrique de la diode

Comparaison PN vs SchottkyDiode p-nDiode schottkyCourant inverse fct des majoritaires => forte dpendance en tempratureCourant direct fct des minoritaires injects depuis les rgions n et pNcessit de polariser le dispo pour mise en .conductionCommutation contrle par la recombinaison (disparition) des porteurs minoritairesCourant direct fct desmajoritaires Tension de mise en conduction faibleCommutation contrle parThermalisation des lectrons Injects => qq pico-secondesCourant inverse fonction de majoriaires qui saute la barrire dpence en temprature plus faible