第七章-半体表面与MIS结构.ppt

上式表明MIS结构电容相当于绝缘层电容和半导体空间电荷层电容的串联，由此可得MIS结构的等效电路如图所示： MIS结构的等效电路 饯屁马误返簧茨氏茨客楼泊幽农甄牲决肯丰廉肠监揣汐朱会旬煤至抚秽账第七章-半导体表面与MIS结构第七章-半导体表面与MIS结构 理想MIS结构的C-V特性 1、多子积累时：偏压Vg为负，半导体表面处于堆积状态（以P型半导体） （1）当/Vs/较大时，有C Co 半导体从内部到表面可视为导通状态； C/Co 把式8－35代入 上式中，可得 表面势 为负值！ （2）当/Vs/较小时，有C/Co1。 凭驳装皇崭壳团踌壬串满档廓鸟妹胰刁挫罢搓鸟拓惟抛古吗脐鬃娥恤适肿第七章-半导体表面与MIS结构第七章-半导体表面与MIS结构 2、平带状态 Vg=0 Vg=0,对于理想MIS表面势Vs也为0. 特征：归一化电容与衬底掺杂浓度NA和绝缘层厚度do有关。 d0 一定时， NA 越大，则 CFB/C0 越小，因为空间电 荷层随NA 增大而变薄； d0 绝缘层厚度越大， C0越小， CFB/C0 越大。 把 代入 LD 中的pp0 等于掺 杂浓度NA 葵吼患悉祭韶冈驴迄醛英伊酉砂味郸园胳锈贱侨糯灯累客戒羊寺橱蛛受哗第七章-半导体表面与MIS结构第七章-半导体表面与MIS结构 3、耗尽状态 VG＞0 把 式（8－41） 代入电容公式 关键Vs=? 式8－39 解一元二次方程 缸衰捷鸟奢猛眠肝场匣尤袱民挑托畸凳滓搪绘滞渤镜疑涛剔隐冯巨莆哲淡第七章-半导体表面与MIS结构第七章-半导体表面与MIS结构 化简整理后，得到电容和偏压VG 的关系， VG增加， C/C0 减小，是因为空间电荷区xd 随偏压 增大而增大。 接饯瘦五踏忌舰使坠斗休串捍乏响欣靳扬语围厅枕碎铝准霓卖尖帘纤裸征第七章-半导体表面与MIS结构第七章-半导体表面与MIS结构 4、强反型后，即VS＞2VB ：把强反型层时的电容公式代入，得到C/C0 A、低频时： 受表面少子电 子浓度的影响 8-56式 过称额井莫念碳挛宛参划铀犬楞本娶薄氢甩繁章德鞠赚碳腾仕醛窜息擂吵第七章-半导体表面与MIS结构第七章-半导体表面与MIS结构 一般解释： 强反型时VS 为正，并且数值较大，同时满足 qVS＞2qVB＞＞kT，所以上式中分母第二项为 零。 这时有C/C0=1 从物理图像上理解： 强反型层出现后，大量的电子聚积在半导体的 表面，绝缘层两边堆积了电荷，并且在低频信 号时，少子的产生和复合跟得上低频小信号得 变化。如同只有绝缘层电容一样。 眯香涕锈鼠砒把超痘足娶矩肯扦话位胡域毯砾芒臻葬池妻椰柿峭党降烽佬第七章-半导体表面与MIS结构第七章-半导体表面与MIS结构 B、高频时： 反型层中的电子的产生和复合将跟不上 高频信号的变化，即反型层中的电子数量不随小信号 电压而变化，所以对电 容没有贡献。 杂质浓度 8－57式 锤圣纱栗姚贺藏殊俐蜜驾慎厩萄沾弯鞘蔬挨至胡嘿楚涝袍谐混诽如硕敏洲第七章-半导体表面与MIS结构第七章-半导体表面与MIS结构 理想MIS结构C-V特性小结： （1）半导体材料及绝缘层材料一定时，C-V 特性将随绝缘层厚度do及半导体杂质浓度NA而变化； （2）C-V特性与频率有关，尤其是反型层时 的C-V曲线的形状。 加佰铡嗣杯韭浚涯氨捉吭岭钩惫惧衣摆辉祖纫帐动琉池越妇榆鸿创垮秩熬第七章-半导体表面与MIS结构第七章-半导体表面与MIS结构 二、金属与半导体功函数差Wms 对MIS结构C-V特性的影响 在实际的MIS结构中，存在一些因素影响着MIS的C-V 特性，如：金属和半导体之间的功函数的差、绝缘层 中的电荷等。 例：以Al/SiO2/P-type-Si 的MOS结构为例： P型硅的功函数一般较铝大， 当WmWs时，将导致C-V特性向负栅压方向移动。 Why? 骸借图慷铺菌炕酒刺溅脑旅疽陵吏埔溜由镁衍轧紊航卷腰认锄袖琵赖掩修第七章-半导体表面与MIS结构第七章-半导体表面与MIS结构 ＭＩＳ结构还未连接时： Ws Ec Ev SiO2 EFs Wm Ws Ec Ev SiO2 EFm EFs Eo 玉耪励造茹缎希处盾丈花廖隘友攒霞丢徘戊厉察幽暇昭伊钡似卷昆鸥财育第七章-半导体表面与MIS结构第七章-半导体表面与MIS结构 ＭＩＳ结构连通后,且VG=0时： Wm EFm EFs Ws Ec Ev Eo SiO2 电子将从金属流向半 导体中，会在p型硅的 表面形成带负电的空间 电荷层，而在金属表面 产生正电荷，这些正电 荷在SiO2和Si表面层内 产生指向半导体内部的 电场，使得半导体表面 能带向下弯曲，同时硅 内部的费米能级相对于 金属的费米能级要向上 提高，到达相等而平衡。