当采用高介电常数介质等非二氧化硅材料时，通 常采用等效氧化层厚度E0T表示栅介质层厚度tox CET对应于MOSFET反型时的等效电容厚度， 有 CETiny=EOT+tgm+tap Tace对应于MOSFET积累时的等效电容厚度， 有 CETac=EOT+tam
• 当采用高介电常数介质等非二氧化硅材料时，通 常采用等效氧化层厚度EOT表示栅介质层厚度t ox • CETinv对应于MOSFET反型时的等效电容厚度， 有 CETinv =EOT+tqm +tdp • CETacc对应于MOSFET积累时的等效电容厚度， 有 CETacc =EOT+tqm
平带电压 。1、功函数一费米能级的电子逸出体外所需的能量。 2、电子亲和能一半导体中导带底的电子逸出体外 所需的能量。 3、接触电势差一金属费米能级与半导体费米能级 的差。 对MIS结构，其金属和半导体之间的功函数差仅由 金属和半导体决定。由于通常金属和半导体的功 函数不同，而在平衡系统中费米能级必须保持平 直，因此必将引起能带的弯曲。 弯曲的大小由栅电极和半导体间的功函数差决定
• 1、功函数—费米能级的电子逸出体外所需的能量。 • 2、电子亲和能—半导体中导带底的电子逸出体外 所需的能量。 • 3、接触电势差—金属费米能级与半导体费米能级 的差。 • 对MIS结构，其金属和半导体之间的功函数差仅由 金属和半导体决定。由于通常金属和半导体的功 函数不同，而在平衡系统中费米能级必须保持平 直，因此必将引起能带的弯曲。 • 弯曲的大小由栅电极和半导体间的功函数差决定
常见金属的功函数（单位：电子伏特，eV) ⅡA ⅢB IVB VB VIB WB [B UB ⅢA IVA VA A H Li Be B N 0 2.9 4.98 4.4 S Na Mg Al Si P s 2.75 3.66 4.28 4.85 Ca S Ti Mn 5 Ni Cu Zn Ga As Se 2. 2.87 3.5 4.33 4.3 1 5 5.15 4.65 4.33 2 5 3.75 5.9 h Sr Y Zr Nh Mo Te Ru Rh Pd Ag cd n Sn Sh Te 2.16 2.59 4.05 4.3 4.6 4.71 4.98 5.12 4.26 4.22 4.12 4.42 4.55 4.95 Cs Ba Lu Hf Ta W Re Os r Pt Au g T1 Bi Po 2.14 2.7 3 3.9 4.25 4.55 4.96 4.83 5.27 5.65 5.1 4. 3.84 4.25 4.22 Ce P Nd Sm Eu Gd Ho 5 Dy E Tm h 2.9 3.2 2.7 3.1 3 Ac Th Pa U Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No 3.4 3.63
金属与半导体功函数差引入的能带弯曲分别为： (p型半导体) (n型半导体) =n- EF 2q 中m是栅电极的功函数，x是半导体的亲和能，E为半导体 材料的禁带宽度。半导体衬底的费米势为 KT In q ni Vacuum level Vacuum level 90 99 E/2 E/2 Ec Ec 4鸡 E:77/ E:77 -.E EFs -d- Metal p-type Metal n-type Oxide semiconductor Oxide semiconductor
• 金属与半导体功函数差引入的能带弯曲分别为： （p型半导体） （n型半导体） m是栅电极的功函数，χ是半导体的亲和能，Eg为半导体 材料的禁带宽度。半导体衬底的费米势为 ln sub F kT N q ni F g ms m q E 2 F g ms m q E 2
N+多晶硅栅NMOSFET的能带图，硅的电子亲和能 4.15eV,功函数4.96eV,二氧化硅功函数0.95eV,二 氧化硅和硅禁带宽度分别8eV和1.1eV。 qPox =0.95eV 0.81-xeV Ec q④M=4.15eV q④si= qΦs= 4.15eV 4.96eV 3.20eV 3.20eW Ec Ern Ec XeV Ec Eg ~8eV Ec EEP Ev Ev Ev n+多晶硅 p衬底 3.70eV n+多晶硅 p衬底 Ev SiO2
• N+多晶硅栅NMOSFET的能带图, 硅的电子亲和能 4.15eV，功函数4.96eV，二氧化硅功函数0.95eV,二 氧化硅和硅禁带宽度分别8eV和1.1eV