半导体物理分章答案第8章-课件.ppt

1、沈阳工业大学电子科学与技术系沈阳工业大学电子科学与技术系=0 1 1、理想理想MISMIS系统定性分析系统定性分析 （以（以P P类型为例）类型为例）-静电平衡、堆积、耗尽、反型静电平衡、堆积、耗尽、反型VBVB为费米电势，决定半导体的类型及程度对于理想MIS结构ECEVEiEFsVG0 xxdqVGkTEEnpFsiiexpAAisppnnpiE在表面处 低于半导体内部值因此，表面电子浓度EFmQnQm特征特征ECEVEiEFsVG0 xxdm在强反型条件下在强反型条件下rsxdxxVd022)()(TkxqVnkTEExqVnkTExEnxnpFsiiFsii00)(exp)()()()(

2、000000)(exp)()(exp)()()()(ppADppADpnpnTkxqVpxpTkxqVnxnxnxppnqxkTEEnnFsiip)(exp0关于表面处的电子浓度和空穴浓度1)exp(1)exp(0000022TkqVnTkqVpqdxVdpprsdVTkqVnTkqVpqdxdVddxdVVpprsdxdV00000001)exp(1)exp()(dxdVE|1)exp(1)exp(2)2(0000000002202TkqVTkqVpnTkqVTkqVTkpqqTkEpprsp2/102002/100000000021exp1exp,prsDppnppqTkLTkqVTkqV

3、pnTkqVTkqVpnTkqVF0000,2npsDspnTkqVFqLTkE),(20000ppDpnTkqVFqLTkE000000,2npsDrsssrsspnTkqVFqLTkQEQ00000000,1exp1expnpssppsDrssssspnTkqVFTkqVpnTkqVLCVQC2/102002/100000000021exp1exp,prsDppnppqTkLTkqVTkqVpnTkqVTkqVpnTkqVF0000,2npsDspnTkqVFqLTkE),(20000ppDpnTkqVFqLTkETkqVLCTkqVqLTkQTkqVqLTkETkqVpnTkqVFsDr

4、sssDrsssDssnps000000000002exp2exp22exp22exp,2/10000000001exp1exp,TkqVTkqVpnTkqVTkqVpnTkqVFppnp01exp1exp,2/1000000000TkqVTkqVpnTkqVTkqVpnTkqVFppnp0sE0sQFBSDrsppsppsDrssCLpnTkqVpnTkqVLC02/1000000021212121平带电容2/102/1002/12/1002/12/102/1000021)(2)(2,srsAssDrsssDrsssDssnpsVqNCTkqVLCVqTkLQVqTkLETkqVpnTkqV

5、F表面势费米势表面势费米势dddrAxxxExxxxqNxE0)(0)()(0ddddrAxxxVxxxxxxqNxV0)(0)2(2)(220AsrdqNVx020rssdCx 202AdsrsqN xV 2/102/10002/1002/10000)2(22,sArssDrsssDssnpsVqNTkqVqLTkQTkqVqLTkETkqVpnTkqVF2/1002/100002/10002/100002/10002/100002/100000exp)2(2exp222exp22exp,psDrssppDrsssrssppDrssrsssppDssppnpspnLTkqVpnLCnTkTk

6、qVpnqLTkQTknTkqVpnqLTkETkqVpnpnTkqVF p类型MIS结构总结 VG 0 :多数载流子堆积状态,s 0 能带上弯 VG=0 :平带,s=0 能带不弯曲0 VG s 0 能带下弯0 VG VT :弱反型,F s VT :强反型,s 2F 能带下弯2102AsrsdqNVx21200ln4iAArsdmnNNqTkxdmrsssxCC0min沈阳工业大学电子科学与技术系沈阳工业大学电子科学与技术系sssrssGdVdQCdCCCCVVV000000111sCCCC0011TkqVLCCCsrsD00002exp11202000011dNqTkCCArsrsrFB2/

7、100000211qpVdCCpsrsrsr1exp11|2/1000000sVspprsDrTkqVpndLCCiAArsrsrrsdmrdmrsssnNNTkdqdxCCCCxCCln211110000000min00minqWWVVqWWVWWqVsmmsFBmsmsmsms()Qxx0FBrsOOXxQQxVCd 00)(CddxxxdVFB0000)(1dFBdxdxxCVNaoFBQCVNaNaQNq)()(00000000msFBrfcfcmsFBrfcfcmsFBfcFBVVqdqQNVVdQCQVVCQV00000000)()()(ddmmNasITfcmsFBdxxddxx

8、xrCrQCVQCQVV )(#snsspsnpq)()0()(#snsspssnpqV00000 1)exp()(dxTkqVpdxpppppps|EdVdx0000000),(1)exp(2sVppDPsdVpnTkqVFTkqVTkLqpp0000000),(1)exp(2sVppDPsdVpnTkqVFTkqVTkLqpn（8-29）（8-30）VD为p-n结内建电势当 Vs2VB(VG=VT)时，若忽略x方向电势降qVs2qVBVDVG=0P-n反偏下，结两端电势差VD+VI更不利于p区表面反型层电子的生成，需加大VG电压VT=2VB+VRVD+VR当栅极电压使衬底表面反型时，将存在

9、一个和冶金结并联的场感应结对于理想MIS结构，只考虑VG电压带来的影响VRVGVG导致的寄生场感应结n+p+，其I-V特性受VG影响显著,容易产生齐纳击穿对于实际情况，除了栅极电压形成表面电场以外，存在8.4中介绍的（1）半导体与二氧化硅界面吸附的各种带电粒子（2）半导体表面氧化层中的可动离子（3）半导体表面氧化层中的固定电荷（4）半导体表面氧化层中的陷阱电荷都对半导体个表面特性产生重大影响。若氧化层中电荷过大，导致p-n结击穿特性不好而出现低击穿为了提高器件性能，除去不稳定性，发明种种技术来稳定表面性质，这一过程称为表面钝化（1）在SiO2薄膜上再淀积一层对钠离子有阻挡作用的钝化膜，例如磷硅

10、玻璃、氧化铝、氮化硅薄膜等。（2）在热氧化时通入氯化氢惑三氯乙烯等。1100度时通入氯化氢气体可使可动钠离子数量最低。（3）在某些气体中退火以降低固定电荷或界面态密度。0BEffpqRH1由此可得：由此可得：zxHyBJRE 显然，对于显然，对于p型半导体：型半导体：zxzxyBpqJBvE对于对于p型半导体：型半导体：nqRH10)()(ynypJJzxpypypzxpypypypypypBqEpqEpJBqvpqEpJJJJ2)()()()()(磁场力电场力zxnynynBqEnqEnJ2)(zxHzxnpnpzxnpnpyBJRBJnpnpqBEnpnpE22222)(122222vvvpppH11zHBtg22222vvvnnnH,blfdBIRVzxHH