半导体表面特性及电容.pptVIP

表面耗尽 施加一个正电压（V＞0）于金属板上时，表面势为正值，表面处能带向下弯曲，如图（b）所示。 这时越接近表面，价带顶离费米能级越远，价带中空穴浓度随之降低。并且，外加正电压越大，能带向下弯曲越深；越接近表面，空穴浓度比体内低得多，表面层的负电荷基本上等于电离受主杂质浓度，这种情况称表面耗尽。半导体中每单位面积的空间电荷QSC的值为qNAW，其中W为表面耗尽区的宽度。 第三十一张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 第三十二张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 表面反型 施加一个更大正电压时，表面处能带进一步向下弯曲，如图（c）所示。 表面处费米能级位置高于禁带中央能级Ei，也就是说，费米能级离导带底比离价带顶更近一些，这意味着表面处性质发生根本性变化，表面电子浓度超过空穴浓度，表面导电类型由空穴型转变成电子型，这种情况称表面反型。反型层Xi发生在近表面，且厚度很薄，而紧靠其内部还夹着一层耗尽层，厚度比反型层大很多。 第三十三张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 第三十四张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 对于N型半导体，同样可证明： 金属电极加正电压为电子积累； 加小负电压为耗尽状态； 而负电压进一步增大时，表面空穴堆积出现反型层。 第三十五张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 第三十六张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 7.3 MOS结构的电容-电压特性 金属-氧化物-半导体（MOS）结构中，实际氧化物就是绝缘体，它完全类同于MIS电容，是一种特例，称MOS电容。 由于制造MOS器件必然采用这种结构，因而MOS电容成为集成电路中制造电容首选，而其寄生性同样是引起器件性能下降的原因所在。 所以，对这一结构的研究分析，从来就没有停止过。 第三十七张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 理想MOS电容 金属-半导体功函数差为零； 氧化层及界面电荷为零； 界面态为零； 半导体体内电阻为零； 氧化层完全不导电。 能带应是平的； 半导体表面处ΨS=0。 第三十八张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 电压分布 VG一部分降落在氧化层中，另一部分降落在半导体表面（空间电荷区，而体内电压降为零）。 把MOS电容看作为一个平行板电容器，并且由上面电压关系得知，MOS电容实际就是由一个氧化层电容和一个半导体中空间电荷区电容的串联结构组成的。 第三十九张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 氧化层单位面积电容 Xox 氧化层厚度； ε0 真空介电常数； εOX 氧化层相对介电系数。 式（7-2） 第四十张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 半导体微分电容 W 耗尽层宽度； εS 半导体相对介电常数 第四十一张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 理想MOS结构总电容 第四十二张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 （100）硅，掺杂ND=9.1×1014/cm3 Xox=0.119μm， 高频（1MHz）和低频（准静态） 条件下实际测得C-V特性曲线。 分情况讨论略。 理想MOS的C-V特性曲线 第四十三张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 实际MOS的 C-V特性曲线 1）氧化层内正电荷对C-V特性的影响 氧化层内正电荷（QSS）的作用，可以看作在没有外加电压（VG=0）时，相当于施加了一个正电压，如果要消除它的影响，则应当在栅上施加一个负电压（-VFB）来抵消，使弯曲的能带重新变为平带，平带时的电容称平带电容，用CFB表示，如图所示。 图中可见，正电荷总是使C-V曲线产生左移影响。 第四十四张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 正电荷引起C-V曲线移动（左图P型衬底，右图N型衬底） 第四十五张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 半导体器件物理 第七章 半导体表面特性及MOS电容 半导体器件物理 第一张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 ● —— 本章重点 硅-二氧化硅界面中存在的 不利因素和消除措施 MOS结构中C-V曲线揭示了 氧化层等器件质量性能 阈值电压表征半导体表面反型状态， 它是MOS器件的基础 第二张，课件共六十三张，编辑于2022年5月 7.1 半导体表面和界面结构 半导体器件的特性与半导体表面特征性质有特别重要的联系。在超、特大集成电路迅速发展的今天，半导体器件的制造相当多是在很薄的一层表面内完成的（几个微米甚至更小），因而，如何有效控制和完善半导体的表面质量，从而进一