欧姆接触与肖特基接触：接触电阻从哪里来？

金属接到半导体上，并不自动得到一段低阻导线：界面既可能像二极管一样整流，也可能近似线性导通。理解这一区别，才能看懂电极为何会限制器件电流。读完本文，你能解释势垒、重掺杂和接触电阻之间的关系。

金属—半导体接触是电极与有源区之间的电流入口。若 I-V 在规定范围内近似直线、正反向都能导通，而且压降足够小，就称为欧姆接触。若电流对极性高度不对称、一向容易导通而反向受抑制，就是肖特基接触。

两者首先是电学行为分类，不能只凭金属名称下结论。真实界面还受掺杂、表面态、原生氧化层、化学反应和费米能级钉扎影响。

图1｜欧姆接触在目标范围内近似线性双向导通；肖特基接触呈正反向不对称的整流特性。曲线仅示意形状，不代表具体器件参数。

以常见的 n 型半导体为例，金属与半导体达到热平衡后，界面附近可能留下缺少自由电子的耗尽区，能带弯曲形成势垒。多数电子必须获得足够热能越过势垒，或者在势垒足够薄时隧穿过去。

对 n 型肖特基接触，金属相对半导体加正电压属于正向偏置。偏压使半导体侧能带弯曲与耗尽区减弱，电子更容易从半导体进入金属；电子运动方向是半导体到金属，常规电流方向相反。金属加负电压时，耗尽区加宽，多数载流子电流受到抑制。

工程上常在接触区形成 n+ 或 p+ 重掺杂层。掺杂提高后，耗尽势垒明显变窄；即使势垒高度没有消失，载流子也能通过场发射或热场发射隧穿，使 I-V 在目标范围内接近线性。

图2｜n型示例：重掺杂不会自动消除势垒，但会显著缩窄耗尽区、增强隧穿，使接触趋向欧姆行为。

器件端测到的接触压降并不只是金属本身的电阻。载流子先在半导体内横向汇集，再从有限面积跨过界面；界面势垒、缺陷或残留氧化物决定垂直输运难度，半导体片电阻决定横向损耗，接触边缘的电流拥挤又使有效导电面积小于几何面积。

界面常用比接触电阻率 ρc 表征，单位为 Ω·cm²；它不是金属电阻率。单个接触电阻 Rc 还会随接触尺寸和电流扩展方式改变。

传输线法 TLM 会制作相同宽度 W、不同间距 L 的一组欧姆接触，在近似线性的小信号区域测量两接触间总电阻：R_total = 2R_c + (R_sh/W)L。R_sh 是两接触之间半导体的片电阻，单位 Ω/□；拟合直线的纵轴截距是两个接触电阻之和，斜率是 R_sh/W。

TLM 要求接触近似欧姆且重复一致，接触间片电阻均匀，几何尺寸清楚，测试电流不引起明显非线性或自热。极低电阻或复杂电流路径还要用 Kelvin 结构交叉检查。

图3｜TLM用不同接触间距分离片电阻与接触电阻。纵轴截距为两个接触电阻之和；图中电流线强调接触边缘拥挤。

常见路线是先清除污染物与不需要的界面氧化层，再建立重掺杂接触区，随后沉积金属并退火形成低阻反应相。硅工艺常用硅化物接触；具体金属、温度和时间必须服从材料、结深与热预算。

金属扩散、界面粗化、空洞、残留氧化物和后续热循环都会让 Rc 漂移。工艺开发要同时考察 ρc、片电阻、接触链良率、热稳定性与可靠性。

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