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目录1

第一章 导言1

第二章 半导体表面的场效应6

2.1半导体表面附近的空间电荷区，可动载流子浓度和电场强度6

2.2固定正值氧化物电荷、绝缘物厚度、衬底电阻率和栅电极功函数对MOS晶体管阈电压的影响16

2.2.1n沟道MOS器件的阈电压16

2.2.2p沟道金属—氧化物—硅器件的阈电压24

2.2.3栅极绝缘物内的离子电荷对MOS晶体管阈电压的影响27

2.3在外加衬一源偏压下，MOS晶体管阈电压的变化30

第三章 MOS结构电容与电压和频率的关系44

3.1MOS电容器功能的定性描述44

3.1.1累积45

3.1.2耗尽45

3.1.3反型47

3.2MOS电容器理论49

3.2.1固定正值界面电荷密度和金属—半导体功函数差对MOS电容器特性的影响49

3.2.2栅—衬电容对栅极电压的依赖关系50

3.2.3作为频率函数的栅—衬电容的变化52

3.2.4在低频时的栅—衬电容53

3.2.5在高频时的栅—衬电容59

3.2.6深耗尽条件下的栅—衬电容61

3.3理论和实验MOS电容—电压特性的相互关系63

第四章 MOS场效应晶体管的三端特性69

4.1漏—源电压增加时漏极电流的特性69

4.2外加漏极电压低于饱和条件时MOS晶体管的工作状况69

4.2.1漏极电压很低时的漏—源电导72

4.2.2略低于饱和情况的漏—源电导74

4.3饱和漏电流区的电导77

4.3.1作为栅压函数的饱和漏电流79

4.3.2不完全饱和电流：在夹断点以上随外加漏—源电压而变的电导82

4.3.3由扩展漏耗尽区来调制有效沟道长度83

4.3.4漏区电场对沟道区的静电反馈86

4.3.5漏极耗尽区发生穿通效应后，由漏区到源区的空间电荷限制电流89

4.4饱和以后的电导：在外加漏极电压值很大时，漏二极管的雪崩击穿102

4.4.1一维突变p-n结的雪崩击穿102

4.4.2p-n结曲率对击穿电压的影响104

4.4.3扩散p-n结邻近导电电极对结的雪崩击穿电压特性的影响108

4.4.4外加栅压对漏二极管击穿电压的影响110

第五章 温度变化对MOS场效应晶体管电特性的影响118

第六章 硅一二氧化硅系统129

6.1表面态及其对MOS场效应器件电特性的影响129

6.1.1快表面态130

6.1.2固定正界面电荷密度Q？？133

6.1.3高温负偏压不稳定性136

6.2热氧化过程中硅内杂质再分布136

6.3辐射感应氧化物电荷和表面态对MOS晶体管特性的影响140

6.4栅极绝缘物内的离子电导142

6.5MOS场效应晶体管沟道内氧化物—硅界面对实测载流子迁移率的影响148

6.5.1表面迁移率随外加栅极电压的变化149

6.5.2载流子迁移率随外加栅极电压的变化对MOS场效应晶体管电特性的影响151

6.5.3表面迁移率随外加漏极电压的变化156

第七章 高频MOS场效应器件163

7.1普通MOS场效应晶体管和集成电路的速度限制163

7.2MOS场效应晶体管的等效电路164

7.3渡越时间的考虑171

7.4高频绝缘栅场效应晶体管的结构172

7.5.1n沟道硅MOS场效应晶体管和集成电路173

7.5用高迁移率材料制作MOS场效应晶体管173

7.5.2采用其它高迁移率半导体衬底的绝缘栅场效应晶体管结构177

7.6减小绝缘栅场效应晶体管结构寄生极间电容179

7.6.1偏置栅极耗尽型MOS场效应晶体管179

7.6.2双栅极MOS四极管181

7.6.3自对准栅极MOS场效应晶体管和集成电路182

7.6.4钼栅自对准MOS场效应晶体管182

7.6.5自对准硅栅MOS场效应晶体管和MOS集成电路184

7.6.6利用离子注入技术制作自对准栅极MOS场效应晶体管和集成电路200

7.7应用离子注入技术改变MOS场效应器件的观测阈电压204

7.8硅—蓝宝石MOS场效应器件212

7.8.1p+p-p+深耗尽型硅—蓝宝石MOS场效应晶体管213

7.8.2互补硅—蓝宝石MOS场效应晶体管215

7.8.3用其它绝缘衬底制作的硅MOS场效应器件218

7.9沟道长度很小的MOS场效应器件219

7.9.1在饱和载流子速度条件下工作的MOS场效应器件的电特性220

7.9.2微米沟道长度的自对准离子注入MOS场效应晶体管中载流子速度饱和的影响223

7.9.3制作微米沟道长度MOS场效应晶体管的扩散—自对准技术224

符号表235