| http://dbpedia.org/ontology/abstract
|
МДП-конденсатор (МДП-диод, [двухэлектродна … МДП-конденсатор (МДП-диод, [двухэлектродная] МДП-структура; англ. MIS capacitor) — структура «металл (М) - диэлектрик (Д) - полупроводник (П)», одна из важнейших в полупроводниковой электронике (является секцией полевого транзистора с изолированным затвором MISFET). В качестве полупроводника чаще всего используется кремний (Si), в роли диэлектрика выступает диоксид кремния (SiO2; в таком случае «МДП» заменяют на «МОП», О = оксид), а к популярным металлам относятся золото (Au) и алюминий (Al). Вместо металла нередко применяется сильно легированный поликристаллический кремний (poly-Si), при этом аббревиатура не меняется. В зависимости от внешнего напряжения, приложенного между металлом и полупроводниковой подложкой, МДП-конденсатор за счёт эффекта поля находится в одном из трёх зарядовых состояний —
* обогащения,
* обеднения,
* инверсии. Для полевых транзисторов наиболее значим последний режим. Инверсный, обеднённый, обогащённый «слои» не являются встроенными (и существуют только пока держится соответствующее напряжение). Зарядовое состояние диктуется сравнением типов проводимости в толще полупроводника и у границы с диэлектриком. Если к полупроводнику p-типа приложено большое положительное напряжение относительно металла, то у границы с окислом концентрация основных носителей (дырок) станет выше, чем в толще, — это обогащение (не показано на рис.). Если приложено небольшое отрицательное напряжение, то концентрация дырок у границы будет меньше, чем в толще, и они не смогут компенсировать отрицательный заряд ионов примеси — имеем обеднение (см. рис.). Наконец, когда на полупроводник подано большое отрицательное напряжение (или на металл большое положительное, см. рис.),наличествуют не только область заряженных ионов, но и слой заряда электронов, являющихся неосновными носителями, — это инверсия. Обычно подразумевается, что МДП-конденсатор не проводит ток. Но в случае сверхтонкого диэлектрика перенос заряда возможен, причём не вследствие повреждения или паразитных утечек, а за счёт туннелирования. Назначение МДП-конденсаторов:
* непосредственное применение в микросхемах в функции ёмкости (максимальная ёмкость составляет примерно , где - абсолютная диэлектрическая проницаемость, - площадь, - толщина диэлектрика);
* использование как тестовой системы (проще, чем MISFET) при работе с новыми материалами: оптимизации их технологии, испытаниях стойкости, измерении утечек, оценке поверхностной плотности дефектов и т.п.;
* использование в учебных целях для представления зарядовых состояний (выше) и ряда квантовых эффектов (туннелирование, поверхностное квантование);
* использование в качестве фотодетектора или солнечного элемента;
* [при наличии переноса заряда через диэлектрик] задействование как высокочастотных МДП-диодов (точнее, туннельных МДП-диодов). Чаще всего МДП-конденсаторы не изготавливаются как самостоятельные приборы, а появляются как составная часть MISFET'ов (их сечение затвор-подложка). А МДП-структуры с туннельным переносом заряда появляются как составная часть ряда твердотельных элементов памяти, таких как EEPROM. С учётом потребности полупроводниковой промышленности,наибольший интерес сейчас представляет диапазон толщин диэлектрика от единиц до десятков нанометров. Постепенно SiO2 вытесняется так называемыми high-k-диэлектриками с большей, чем у SiO2, диэлектрической проницаемостью.ем у SiO2, диэлектрической проницаемостью.
, Der MIS-Kondensator ist in der Elektrotech … Der MIS-Kondensator ist in der Elektrotechnik ein spezieller Kondensator, welcher in Form der namensgebenden Metall-Isolator-Halbleiter-Struktur aufgebaut ist. Wie beim MOS-Feldeffekttransistor wird dieser Schichtaufbau aus historischen Gründen auch häufig als MOS-Kondensator bezeichnet. Dabei wird speziell ein Oxid als Isolatormaterial (Dielektrikum) vorausgesetzt. Die maximale Kapazität CMIS(max) berechnet sich analog zum Plattenkondensator. mit:
* εr … relative (materialspezifische) Permittivität des Isolators
* ε0 … Permittivität des Vakuum
* A … Fläche
* d … Dicke des Isolators Die Herstellung erfolgt je nach Materialsystem (es sind auch Polymere als Isolator denkbar) auf unterschiedliche Weise. Als Beispiel soll an dieser Stelle ein MOS-Kondensator auf Basis von Silizium und Siliziumdioxid dienen. Dabei wird auf das Halbleitersubstrat (Substrat) eine dünne Schicht Oxid (Siliziumdioxid) aufgebracht (z. B. thermische Oxidation oder TEOS-CVD) und anschließend mit einem Metall bedampft. Die Struktur und somit der Kondensator kommt in jedem MIS-Feldeffekttransistor vor. Für die in der Mikroelektronik stetige Verkleinerung der Strukturen ergibt sich folgender Sachverhalt. Aus der Formel oben folgt, dass sich mit immer dünneren Isolatorschichten die Kapazität erhöht. Diese für alle MIS-Bauelemente wichtige Isolierschicht sollte jedoch eine Schichtdicke von 10 nm nicht unterschreiten. Darunter treten mit abnehmender Schichtdicke verstärkt Tunnelströme durch das Isolatormaterial auf. Diese Leckströme verschlechtern unter anderem die elektrischen Eigenschaften von MIS-Kondensatoren als auch von MIS-Feldeffekttransistoren. Die fortwährende Skalierung der Bauelemente in der Mikroelektronik führte dazu, dass in den handelsüblichen integrierten Schaltkreisen der 2000er Jahre die Isolationsschicht aus Siliziumdioxid nur noch 1–2 nm betrug und Verluste durch Tunnelströme zu hoch wurden. Aus diesem Grund stiegen einige führende Hersteller Mitte und Ende der 2000er auf sogenannten High-k-Materialien als Isolatormaterial um.igh-k-Materialien als Isolatormaterial um.
, A MIS capacitor is a capacitor formed from … A MIS capacitor is a capacitor formed from a layer of metal, a layer of insulating material and a layer of semiconductor material. It gets its name from the initials of the metal-insulator-semiconductor (MIS) structure. As with the MOS field-effect transistor structure, for historical reasons, this layer is also often referred to as a MOS capacitor, but this specifically refers to an oxide insulator material. The maximum capacitance, CMIS(max) is calculated analogously to the plate capacitor: where :
* εr is the insulator's relative permittivity
* ε0 is the permittivity of the vacuum
* A is the area
* d is the insulator thickness The production method depends on materials used (it is even possible that polymers can be used as both the insulator or the semiconductor layers). We will consider an example of an inorganic MOS capacitor based on silicon and silicon dioxide. On the semiconductor substrate, a thin layer of oxide (silicon dioxide) is applied (by, for example, thermal oxidation, or chemical vapour deposition) and then coated with a metal. This structure and thus a capacitor of this type is present in every MIS field-effect transistor, such as MOSFETs. For the steady reduction of the size of structures in microelectronics, the ever thinner insulation layers are required (to keep the same capacitance for smaller area). However when the oxide thickness falls below ~ 5 nm there arise parasitic leakages due to the tunneling effect. From this reason, the use of so-called high-κ dielectrics as the insulator material is being investigated. In the MOSFET R&D, the MIS capacitors are extensively used as a relatively simple testing bench, e.g. to examine fabrication process and properties of the novel insulator materials, to measure leakage currents and charge-to-breakdown, to get the trap density value, to verify different models for carrier transport. Furthermore the capacitors are often included in tutorial courses, particularly to discuss their charge states (inversion, depletion, accumulation) which also occur in the more complex transistor systems.ur in the more complex transistor systems.
|
| rdfs:comment |
МДП-конденсатор (МДП-диод, [двухэлектродна … МДП-конденсатор (МДП-диод, [двухэлектродная] МДП-структура; англ. MIS capacitor) — структура «металл (М) - диэлектрик (Д) - полупроводник (П)», одна из важнейших в полупроводниковой электронике (является секцией полевого транзистора с изолированным затвором MISFET). В качестве полупроводника чаще всего используется кремний (Si), в роли диэлектрика выступает диоксид кремния (SiO2; в таком случае «МДП» заменяют на «МОП», О = оксид), а к популярным металлам относятся золото (Au) и алюминий (Al). Вместо металла нередко применяется сильно легированный поликристаллический кремний (poly-Si), при этом аббревиатура не меняется.ly-Si), при этом аббревиатура не меняется.
, Der MIS-Kondensator ist in der Elektrotech … Der MIS-Kondensator ist in der Elektrotechnik ein spezieller Kondensator, welcher in Form der namensgebenden Metall-Isolator-Halbleiter-Struktur aufgebaut ist. Wie beim MOS-Feldeffekttransistor wird dieser Schichtaufbau aus historischen Gründen auch häufig als MOS-Kondensator bezeichnet. Dabei wird speziell ein Oxid als Isolatormaterial (Dielektrikum) vorausgesetzt. Die maximale Kapazität CMIS(max) berechnet sich analog zum Plattenkondensator. mit:
* εr … relative (materialspezifische) Permittivität des Isolators
* ε0 … Permittivität des Vakuum
* A … Fläche
* d … Dicke des Isolatorsm
* A … Fläche
* d … Dicke des Isolators
, A MIS capacitor is a capacitor formed from … A MIS capacitor is a capacitor formed from a layer of metal, a layer of insulating material and a layer of semiconductor material. It gets its name from the initials of the metal-insulator-semiconductor (MIS) structure. As with the MOS field-effect transistor structure, for historical reasons, this layer is also often referred to as a MOS capacitor, but this specifically refers to an oxide insulator material. The maximum capacitance, CMIS(max) is calculated analogously to the plate capacitor: where :nalogously to the plate capacitor: where :
|
