Свойства идеальной МДП-структуры

Для исследования поверхностных явлений используют структуры металл — диэлектрик — полупроводник (МДП). Они являются составной частью МДП транзисторов, являющихся основой современных интегральных схем большой и сверхбольшой степени интеграции. Проводящий инверсионный канал МДП транзистора имеет толщину в несколько десятков нанометров и практически представляет собой двумерную электронную систему.

В качестве слоя полупроводника чаще всего используют кремний. Если диэлектриком является слой SiO2, то структуры называют МОП-структурами.

В современных сверхбольших интегральных схемах толщина подзатворного диэлектрика в МДП транзисторах может быть менее 5 нанометров при длине канала 130 мкм.

Структуру МДП можно рассматривать как емкость С, зависящая от внешнего напряжения V. Расчет зависимости C(V) для идеальной МДП-структуры и сравнение ее с экспериментальной CVхарактеристикой позволяют определить следующие параметры структуры:

   эффективную плотность заряда в диэлектрике Qef=eNef;

   плотность и энергетическое распределение поверхностных состояний NSS и NSS(E);

   уровень (или профиль) легирования полупроводника N или N(x);

   толщину диэлектрика di;

   время жизни носителей в полупроводнике τg.

Свойства идеальной МДП-структуры

Зонная диаграмма идеальной МДП-структуры в равновесном состоянии представлена на рис.5.2.

Идеальной называют структуру МДП, для которой выполняются следующие условия.

1)                       разность работ выхода из полупроводника Фsи металла Фmравна нулю: Фs=Фm. При отсутствие внешнего напряжения (V=0) поверхностный потенциал φs равен нулю — зоны плоские (рис.5.2).

,             (5.1)

где χs — сродство к электрону полупроводника; Eg— ширина запрещенной зоны; φB — потенциал объема; Fs — уровень Ферми в полупроводнике;

2)                       диэлектрик имеет бесконечно большое сопротивление, встроенного заряда в нем нет;

3)                       на границе Д-П нет поверхностных состояний (ПС). Заряд ПС Qss и плотность ПС Nss равны нулю: Qss=eNss=0.

4)                       Суммарное сопротивление подложки и омического контакта RS=0.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector