МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ПІВДЕННИЙ федеральний університет
ФГАОУ ВПО «ПІВДЕННИЙ федеральний університет»
У м. Таганрозі
КАФЕДРА ФІЗИКИ
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до індивідуальним завданням
з дисципліни «Фізичні основи мікроелектроніки»
Тема завдання
«Структура метал-діелектрик-напівпровідник»
Варіант № 6.2
Виконав: студент гр. Е - 60
Ростов А.В. Перевірив
Професор Захаров А.Г
Таганрог 2012р.
Введення
У МДП-транзисторі з полікремнієвих затвором n-типу потрібно розрахувати граничне напруження і побудувати діаграму залежності порогового
Напруги від концентрації домішкових атомів акцепторного типу провідності, побудувати енергетичну діаграму МДП-структури із заданою концентрацією домішок в кремнії в режимі сильної інверсії. Розрахувати диференціальної ємності МДН-структури в режимах сильної інверсії і збагачення. Вихідні дані: Діелектрик - SiO2, Тип затвора: вироджений полікремній n, товщина оксиду 90 нм., T - 290, діапазон концентрацій прімісі Nd, (10 ^ 13-10 ^ 17) см ^ - 3, концентрація примісей в кремнії NDi,= 210 ^ 16 см ^ - 3.
1. Аналіз фізичних процесів в заданій напівпровідникової структурі
МДП-СТРУКТУРА (метал - діелектрик - напівпровідник) - структура, утворена 'пластиною напівпровідника П, шаром діелектрика Д на одній з її поверхонь і металевим електродом. При подачі на МДП-с. напруги V в напівпровіднику поблизу кордону з діелектриком виникає електричних поле. Воно перерозподіляє заряди в напівпровіднику, змінюючи концентрацію носіїв заряду поблизу поверхні, і, отже, змінює електропровідність приповерхневого шару напівпровідникової пластини.
Рис. 1. Енергетична діаграма МДП-структури на основі напівпровідника р-типу при відсутності напруги V на затворі. Заштриховані стану, займані електронами при T=0 K; F - робота входу металу;- Енергія електрона в вакуумі;- Стеля валентної зони;- Дно зони провідності;- Рівень Фермі;- Ширина забороненої зони напівпровідника
Енергетична діаграма МДП-структури зображена на рис. 2 з напівпровідником n-типу. При зони не вигнуті. Якщо, то виникає вигин зон; тут можливі три випадки. Якщо те вигин зон «вгору» (Рис. 3, я) призводить до збільшення числа дірок у поверхні напівпровідника, т. к. їх концентрація (T - температура). Поблизу поверхні напівпровідника формується шар, збагачений основних носіями. При зони згинаються «вниз» (Рис. 3, б) і в приповерхневої області зменшується число основних носіїв (збіднений шар). При подальшому збільшенні покладе, напруги зони згинаються настільки сильно, що середина забороненої зони поблизу поверхні опускається нижче (рис. 3, в). З цього моменту концентрація електронів перевищує концентрацію дірок
Рис. 3. Енергетична діаграма МДП-структури на основі напівпровідника р-типу при V < 0 (а), V...
