半导体表面与结构.ppt

归一化平带电容与氧化层厚度的关系第31页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三3.当VG﹥0时，p型半导体表面耗尽（图CD段）耗尽时正偏，耗尽时，空间电荷区厚度xd和表面势Vs均随VG增大而增加，xd大，Cs减小,C/C0减小。第32页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三P型半导体MIS结构低频C-V曲线第33页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三4.当VG﹥﹥0时，p型半导体表面强反型（图EF段）强反型时1）低频情况强反型时，反型层表面聚集大量电荷，MIS结构相当于绝缘层平板电容，C≈C0。第34页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三P型半导体MIS结构低频C-V曲线第35页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三2）高频情况反型层中电子数量跟不上频率的变化。总电容由耗尽层电荷随VG的变化决定。耗尽层宽度达最大值xdm，Cs，C均最小且不变。则有第36页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三高频时，理想MIS结构归一化极小电容与氧化层厚度的关系第37页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三频率对MIS(P型半导体)结构C-V特性的影响第38页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三N型半导体构成MIS结构的C-V特性第39页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三小结1.半导体材料和绝缘层材料一定，MIS结构C-V特性由半导体半导体掺杂浓度和绝缘层厚度决定。2.由C-V曲线可得到半导体掺杂浓度和绝缘层厚度。第40页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三二.金属与半导体功函数差对MIS结构C-V特性的影响如果WmWs,当VG=0时，表面能带向下弯曲。Vms＝(Ws-Wm)/q第41页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三平带电压：为了恢复半导体表面平带状态，需外加一电压，这个电压叫平带电压——VFB。此处VFB为负。因而，理想MIS结构的平带点由VG=0移到VG=VFB即：C-V特性曲线向负栅压方向平移。第42页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三功函数差对MIS结构C-V特性的影响WmWs第43页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三三.绝缘层中电荷对MIS结构C-V特性的影响如绝缘层有电荷，在金属表面和半导体表面附近感应出符号相反的电荷，空间电荷区产生电场，能带发生弯曲。需外加电压使能带达到平带，这个电压叫平带电压。绝缘层中薄层电荷的影响第44页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三为抵消绝缘层中薄层电荷的影响所需加的平带电压

金属与薄层间电场由高斯定理得到绝缘层中电荷越接近半导体表面，对C-V特性影响越大；在金属/绝缘层界面，对C-V特性无影响。第45页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三绝缘层中正电荷对C-V曲线的影响第46页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三关于半导体表面与结构第1页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三主要内容§8.1表面态与表面电场效应§8.2MIS结构的C-V特性§8.3Si-SiO2系统的性质§8.4表面电导及迁移率重点掌握1）表面电场效应2）理想与非理想MIS结构的C-V特性

第2页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三§8.1表面态与表面电场效应一.表面态：晶体表面出现的局域态。1.产生原因：半导体表面未饱和的键——悬挂键；体缺陷或吸附外来原子。2.作用：表面态改变了晶体的周期性势场。1）可以制成各种MOS，CCD等器件。2）严重影响器件的稳定性。第3页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三二.表面电场效应表面电场产生的原因1）功函数不同的金属和半导体接触；2）半导体具有表面态；3）MIS结构的金属和半导体功函数不同；4）外加电压。第4页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三2.理想的MIS结构1）Wm=Ws2）绝缘层中无电荷且完全不导电3）绝缘层/半导体接触界面间无界面态理想MIS（P型）结构能带图第5页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三3.空间电荷区与表面势1）MIS结构与等效电路在半导体中，电荷分布在一定厚度的表面层内，这个带电的表面层称为空间电荷区。第6页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三2）表面势：空间电荷区两端的电势差Vs常以体内中性区电势作为零点(以p型半导体为例）VG0，表面能带向上