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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