Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 2" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 1" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 12" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 11" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 10" (Журналы)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Промышленные производства -> Анохин В.3. -> "Практикум по химии и технологии полупроводников" -> 56

Практикум по химии и технологии полупроводников - Анохин В.3.

Анохин В.3., Гончаров Е. Г., Кострюкова Е. П., Маршакова Т. А. Практикум по химии и технологии полупроводников: учебное пособие — M.: «Высшая школа», 1978. — 191 c.
Скачать (прямая ссылка): poluprovodniki.djvu
Предыдущая << 1 .. 50 51 52 53 54 55 < 56 > 57 58 59 60 61 62 .. 81 >> Следующая

ь Инверсия


Рис. 71. Структура зон у поверхности кремния .п-типа:

а — граница раздела кремний—вакуум при условии плоских зон (поверхностные состояния отсутствуют); б—нзгиб зои при обогащении поверхностного слоя кремния основными носителями; в — изгиб зон при обеднении поверхности кремния основными носителями

Рис. 72. Изгиб- зон на границе окисла с крем-; нием л-тяпа (о), н р-тн-па (б) '

определенном расстоянии d от поверхности уровень Ферми проходи1 посредине запрещенной зоны, что характерно для собственного пол)" проводника. На расстоянии d концентрации электронов и дырок pa6' ны, и эта граница представляет собой физический р—n-переход, K0' торый изчезает при снятии поля. Таким образом, -поверхность пр# обретает проводимость р-типа (за счет обеднения электронами), в ^ время как объем сохраняет проводимость п-типа. Это явление нязі» вается инверсией проводимости, а слой d — инверсионным или обр8' щенным слоем.

124 , -

Рассмотрим изменение зарядового состояния поверхности кремния й.типа, покрытого слоем термически выращенного SiO2. Окисел, признающий к границе раздела Si-SiO2, сильно дефектен по кислороду, причем концентрация кислородных вакансий достаточно резко убывает к поверхности окисла.. Поскольку с кислородными вакансиями ассоциирован положительный заряд, максимальный у границы раздела, то наблюдается обогащение электронами приповерхностного слоя кремния. Это обогащение приводит к изгибу энергетических зон вниз фис. 72, а) даже при отсутствии внешнего поля. Поскольку пространственный заряд сконцентрирован в очень небольшом слое вблизи границы Si — SiO2, то возникающее при этом собственное электрическое поле весьма значительно, что и приводит к сильному'искривлению зон в приповерхностном слое полупроводника. Обычно до п-вырождения дело не доходит, но при наличии в окисле значительного количества положительных ионов примеси (особенно щелочных металлов) искривление зон настолько велико, что иногда может наблюдаться металлизация поверхности. Это, в частности, является причиной тан-генциальных (поверхностных) утечек в полупроводниковых приборах.

Для полупроводника р-типа, покрытого слоем термического окисла, энергетические зоны также изгибаются вниз вследствие обеднения поверхности дырками (что эквивалентно обогащению поверхности электронами), и в приповерхностном слое может возникнуть инвер: сионный слой n-типа (рис. 72, б). Изучение изгиба энергетических зон и области пространственного заряда удобно проводить на МОП-структурах (металл—оксид—полупроводник), представляющих собой конденсатор, одной из обкладок которого служит металлический электрод, напыленный на поверхность окисла, другой — полупроводниковая подложка, а слой SiO2 служит диэлектриком.. Емкость МОП-конденсатора зависит от полярности и величины приложенного внешнего напряжения, поскольку первоначально существующий в системе изгиб зон может при этом увеличиваться или уменьшаться.

Рассмотрим три основных состояния МОП-структуры под действием внешнего поля: обогащение поверхностного слоя, обеднение ?ro и инверсию знака носителей. Проследим изменение емкости МОП-конденсатора для этих состояний в функции приложенного напряжения. Такая зависимость называется динамической вольт-емкостной характеристикой (С — !/-кривая).

Для кремния я-типа (рис. 73, а) положительное смещение на металлическом электроде приводит к возникновению тонкого обогащенного электронами (вплоть до вырождения) приповерхностного слоя в кремнии. Область пространственного заряда в полупроводнике °Чень узка, емкость МОП-конденсатора максимальна и практически j!e -зависит от величины положительного потенциала (область I).

Условиях обогащения, таким образом,

С = 0, = «ао./4аЬь, <13-9>

Где 6SiO2 —¦ диэлектрическая проницаемость; dsio8— толщина оксидного

12&

слоя. Обе обкладки конденсатора можно рассматривать как металлические.

С приложением небольшого отрицательного смещения на металлическом электроде наступает обеднение приповерхностного слоя носителями за счет отталкивания электронов в глубь полупровод, ника, область пространственного заряда расширяется, и емкость МОП-конденсатора пада. ет (область II). В этом случае структуру можно рассматривать как два последовательно соединенных конденсатора. Емкость первого из них определяется слоем диэлектрика и постоянна (C0 = eSi02/dsi02), а емкость второго все время уменьшается и зависит от диэлектрической проницаемости кремния eSi и изменяющейся толщины области пространственного заряда d в нем:

Рис. 73. Вольт-емкостная характеристика МОП-структуры при отсутствии поверхностных состояний (теоретическая кривая):

ц — для кремния л-тнпа; б — для кремния р-типа; / — обогащение; // — обеднение; /// — инверсия

Общая емкость при этом равна

C0C8J

C0+ С

или

•Si

с

(13.10)

(13.11)

При увеличении отрицательного смещения область объемного заряда, расширяясь, достигает максимальной толщины, возникает инверсионный слой, обогащенный дырками (неосновными носителями). Толщина этого слоя практически не зависит от величины приложенного отрицательного смещения, поэтому емкость МОП-конденсатора в области инверсии также постоянна, как ив области обогащения, но имеет меньшую величину, так как расстояние между обкладками конденсатора равно сумме толщины окисла dao2 и максимальной толщины области пространственного заряда dmax (область III).
Предыдущая << 1 .. 50 51 52 53 54 55 < 56 > 57 58 59 60 61 62 .. 81 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама