半导体物理第八章.pptVIP

3、金属与半导体功函数差Wms

对MIS结构C-V特性的影响例：当WmWs时，将导致C-V特性向负栅压方向移动。*第61页，共116页，星期日，2025年，2月5日ＭＩＳ结构连通后且VG=0时：WmWsEcEvSiO2EFmEFs*第62页，共116页，星期日，2025年，2月5日ＭＩＳ结构还未连接时：*第63页，共116页，星期日，2025年，2月5日接触电势差qVms：因功函数不同而

产生的电势差。

qVmsqViEFEiEcEvSiO2VG0Wm-Ws=q（Vms+Vi）≒qVms：WmWs的情况。*第64页，共116页，星期日，2025年，2月5日如何恢复平带状况？VG=-Vms加上负栅压*第65页，共116页，星期日，2025年，2月5日使能带恢复平直的栅电压

CFBVFB1平带电压VFB1*第66页，共116页，星期日，2025年，2月5日4、绝缘层电荷对MIS

结构C-V特性的影响第67页，共116页，星期日，2025年，2月5日（1A）假设在SiO2中距离金属-SiO2界面x处有一层正电荷金属SiO2半导体do假定Wm=Ws

讨论：*第68页，共116页，星期日，2025年，2月5日恢复平带的方法：半导体绝缘层金属doVG0使能带恢复平直的栅电压

*第69页，共116页，星期日，2025年，2月5日使能带恢复平直的栅电压

半导体绝缘层金属do*第70页，共116页，星期日，2025年，2月5日（2）一般情况：正电荷在SiO2中有一定的体分布*第71页，共116页，星期日，2025年，2月5日*第72页，共116页，星期日，2025年，2月5日真实的Si-SiO2系统性质Si-SiO2系统硅表面SiO2形成方法：热氧化或化学汽相沉积法表面SiO2结构：薄膜呈无定形玻璃状，近程有序的网络状结构，基本单元是一个由硅氧原子组成的四面体外来杂质主要类型：一是P、B等替位式杂质，它们替代Si位于四面体的中心；另一种是间隙式杂质，它们存在于网络间隙之中，如钠、钾等大离子，易于摄取四面体中的一个桥键氧原子，形成一个金属氧化物键而削弱或破坏网络状结构，导致杂质原子易于迁移或扩散。*第73页，共116页，星期日，2025年，2月5日硅器件真实的表面上，二氧化硅薄膜。存在多种形式的电荷或能量状态*第74页，共116页，星期日，2025年，2月5日二氧化硅中的可动离子杂质在二氧化硅中扩散时的扩散系数具有以下形式：实验显示Na原子的扩散系数最大钠离子的漂移可引起二氧化硅层中电荷分布的变化，从而影响C-V特性关系。将引起MOS结构的C-V特性曲线沿电压轴发生漂移，漂移量的大小和钠离子的数量及其在二氧化硅层中的分布情况有关。*第75页，共116页，星期日，2025年，2月5日温度偏压实验1状态温度偏压实验*第76页，共116页，星期日，2025年，2月5日温度偏压实验温度偏压实验2状态*第77页，共116页，星期日，2025年，2月5日温度偏压实验温度偏压实验3状态*第78页，共116页，星期日，2025年，2月5日温度偏压实验温度偏压实验温度偏压实验QNa＝CoΔVFB钠离子数为：NNa＝QNa/q*第79页，共116页，星期日，2025年，2月5日二氧化硅层中的固定表面电荷作用固定表面电荷特点：这种电荷的面密度是固定的。电荷量不随能带弯曲而变化，既是说这种电荷不能进行充放电。Qfg电荷位于硅—二氧化硅界面的20nm范围以内。Qfg值受氧化层厚度或硅中杂质类型及浓度的影晌不明显.Qfg与氧化和退火条件、以及硅晶体的取向有很显著的关系。一般在硅和二氧化硅界面固定表面电荷为正电荷，过剩硅离子是产生原因。*第80页，共116页，星期日，2025年，2月5日二氧化硅层中的固定表面电荷作用固定表面电荷的存在也引起MOS结构C-V特性曲线发生变化。固定带正电表面电荷引起半导体表面层中能带向下弯曲。要恢复平带情况，需要在金属与半导体间加一负电压，即平带点沿电压轴向负方向移动一个距离。*第81页，共116页，星期日，2025年，2月5日固定表面电荷分布靠近硅—二氧化硅界面，近似地认为这电荷就分布在界面处，故平带电压