第四章金屬-氧化物-半導所謂“MOS”指的僅是金屬－二氧化這一章里始終討論MOS系統。Metal–Oxide–SemiconductorField-EffectMOSFET的 施加小的正偏柵壓后的MOSp型襯底MOS電容器的能 afpVtln a d d

1/ 如果柵壓大于這個閾值，導帶會輕微地向能級彎曲，荷寬度的改變卻是微弱的 4

0N型半導體襯底，襯 勢 VlnNd4 1/

n n fn

其中 襯 勢=0.347V，N=1016cm-化硅0.9V,Φm’修正的金屬功函數-從金屬向氧化物導帶注入一個電子需要的能量即金屬-二氧化硅界面勢壘高度；’修正的電子親和能 零柵壓時穿過氧化I

Φm’修正的金屬功函數-從金屬向氧化物導帶注入一個電子需把金屬一側的能級與半導體一側的能級相加，可以

e

2

('

OX s E

('

g)] n+多晶硅

'Eg('

)]Eg e fp

['(' )] fp

('

并且在Si－SiO2界面處反應生成SiO2，硅原子也Q’氧化層中的單位面積凈固定電荷，位于氧化層-零柵壓時 VOX0s0GVGVOXs

QQ

0;VO

Q VOQC

Q QC 當平帶時，表面勢為零?S=0，平帶電壓VG

VFBVOX

msms

壓，以VTn溝器件此時?S=2?fpQmT’VGVOXSVTNVOXT2fp

'Qss'

QsD

eN QmT'

1

'

1Q '

' C C

QSDQSD

VS電壓VG降落在半導體表面的部分VFB：平 對于n型襯 1 ' ' CC

QQSD

柵電極柵柵電極柵P型半導強反型時的電荷分QnQB：半導體表面耗盡層中空間電荷QQGQOXQnQB閾值電壓（補理想狀態MOSFET的閾值電1理想狀2.溝道形成時的臨界狀4.出現強反型后 1 20VS

40

lnNAd

q2 1 i1QB

qNAxdmax20qNAVS4.1.5閾值電壓（補

QG

單位

層QGQnQBQOX 剛達到強反型時Q

n

理想下不4.1.5閾值電壓（補柵電極柵柵電極柵氧化層P型半QB空間電荷區寬(強反型時可視為Q空間電荷區寬(強反型時可視為12V

4 NxB s

A q2

1QB2s0qNAVS4.1.5閾值電壓（補柵電極柵氧柵電極柵氧化層P型半QBVV BC2 qN 12CCOXt單位柵電柵氧厚4.1.5閾值電壓（補VGVox 2F

2kTlnNA iT QBT

2F

2qNA2F11

4.1.5閾值電壓（補實際MOS結構的特

0,Vms

4.1.5閾值電壓（補VGVFBVox

QoxQB

FF

QoxqNAxdmax2kTlnNA V

QoxqNDxd

2kTlnND

4.1.5閾值電壓（補

20

1Ad 1A4.1.5閾值電壓（補114.1.5閾值電壓（補1 1Ad A1 1VTn

Qox12qNVV(y)|

1 1

4.1.5 1Q ' '2CC

QSDQSDC

柵電容4.1.5影響閾值電壓的 0 |VT

C

t1 1Q ' '2C C

1Q

' '2

('

('

摻雜濃度影響，濃度升高一個數量級，?ms減小n+多晶硅

P+多晶硅

fp

1

' '2

1CQSDqNAxdmax20qNA2F1C1QSD20qNA2F1

1Q '

' C C

襯底雜質在1014-1017范圍內，與襯 1Q ' '2

QSD QSD C-++P---柵氧化層界面處的反型層電子濃度（p型襯底）為閾值反型點的表面勢為φs>2φfp=0.695V。柵氧化層界面處 CC'(acc)CoxMOS電容電壓的微小變化導致反型數。得更負。由于它不是柵壓的函數，因此C-V特性平移