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SiOz-SiMoS二极管

对所有的MOS二极管而言(yan)(yan)，金(jin)属—Si02 -Si为最(zui)受广(guang)泛研究(jiu)．Si0—Si系统的电(dian)特性近似于(yu)理(li)想的MOS二(er)极管，然而，对(dui)于(yu)广(guang)泛使用的金(jin)属电(dian)极而言(yan)(yan)，其功(gong)函(han)数差qm。一(yi)般不(bu)(bu)为零，而且(qie)在氧化(hua)层内部或SQ-Si界面(mian)处存在的不(bu)(bu)同(tong)电(dian)荷，将以各(ge)种方(fang)式影响理(li)想MOS的特性。

一、功函数差

半导体的功(gong)(gong)函(han)数坤；为费米能(neng)(neng)级(ji)至真空之间(jian)的能(neng)(neng)量差（图6，2），随掺(chan)(chan)(chan)杂(za)浓度(du)(du)而(er)有所变化，对于(yu)一(yi)(yi)有固(gu)定(ding)功(gong)(gong)函(han)数qm的特(te)定(ding)金(jin)属而(er)言(yan)，我们(men)预期其功(gong)(gong)函(han)数差为qms-q（m一(yi)(yi)s），因此(ci)将会随着(zhe)半导体的掺(chan)(chan)(chan)杂(za)浓度(du)(du)而(er)改变．铝为最(zui)常用的金(jin)属之一(yi)(yi)，其qm=4.leV．另一(yi)(yi)种广(guang)泛使(shi)用的材(cai)料为高掺(chan)(chan)(chan)杂(za)的多晶(jing)硅(gui)n-与p+多晶(jing)硅(gui)的功(gong)(gong)函(han)数分别为4. 05eV与5.05 eV．图6.8表示(shi)在浓度(du)(du)变化下(xia)，铝、n+多晶(jing)硅(gui)、p+多晶(jing)硅(gui)等与硅(gui)间(jian)的功(gong)(gong)函(han)数差，值得(de)注意的是，随着(zhe)电极材(cai)料与硅(gui)衬底掺(chan)(chan)(chan)杂(za)浓度(du)(du)的不(bu)同，ms可能(neng)(neng)会有超过2V的变化。

欲建构MOS二极管(guan)的能(neng)带图(tu)，我(wo)们由夹在(zai)独立(li)(li)金(jin)属(shu)(shu)(shu)与(yu)独立(li)(li)半导体(ti)间的氧化层夹心结(jie)构开始[图(tu)6.9(a)]．在(zai)此(ci)独立(li)(li)的状(zhuang)(zhuang)态(tai)下(xia)，所有的能(neng)带均保(bao)持水平(ping)，此(ci)为(wei)平(ping)带状(zhuang)(zhuang)况．在(zai)热(re)(re)平(ping)衡(heng)状(zhuang)(zhuang)态(tai)下(xia)，费(fei)米(mi)能(neng)级(ji)必为(wei)定值，且真(zhen)空能(neng)级(ji)必为(wei)连(lian)续(xu)，为(wei)调节功函数差，半导体(ti)能(neng)带需向下(xia)弯曲，如图(tu)6.9(b)所示．因此(ci)在(zai)热(re)(re)平(ping)衡(heng)状(zhuang)(zhuang)态(tai)下(xia)，金(jin)属(shu)(shu)(shu)含(han)正电(dian)荷(he)，而(er)(er)半导体(ti)表(biao)面则为(wei)负电(dian)荷(he)．为(wei)达到如图(tu)6.2中的理想(xiang)平(ping)带状(zhuang)(zhuang)况，需外加一相当(dang)于功函数差qms电(dian)压(ya)(ya)，此(ci)对(dui)应至(zhi)图(tu)6.9(a)的状(zhuang)(zhuang)况，在(zai)此(ci)需在(zai)金(jin)属(shu)(shu)(shu)外加一负电(dian)压(ya)(ya)VFB(VFB=ms)，而(er)(er)此(ci)电(dian)压(ya)(ya)称(cheng)为(wei)平(ping)带电(dian)压(ya)(ya).

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