什麼是有效質量

將晶體中的電子或電洞視為對外力自由的粒子時所使用的表觀質量。由能帶的彎曲程度決定，越小，遷移率越容易變高。

日文名稱: 有効質量

「有效質量」出現在1領域的2道練習題中（先進電晶體（FinFET與GAA）等）。

這個名詞所屬的領域: 半導體物性

練習有效質量的題目

對電晶體通道施加應變（應力）之技術的主要目的為何？

  1. A使臨界電壓成為 0 V
  2. B提高載子的遷移率，增加驅動電流
  3. C縮小閘極電容
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正確答案：B. 提高載子的遷移率，增加驅動電流

對矽晶體施加應變會改變能帶結構，使載子的有效質量與散射減少，遷移率因而提升。對 nMOS 而言，沿電流方向的拉伸應變有效，對 pMOS 則是壓縮應變有效；pMOS 採用在源極、汲極嵌入 SiGe 的方法，nMOS 則採用以具拉伸應力的氮化膜覆蓋等方法。自 90 nm 世代（約 2003 年）起導入，與微縮並列為提升性能的支柱。

作為 pMOS 的通道材料，SiGe 或鍺被研究、採用以取代矽，其原因為何？

  1. A因為電洞的遷移率高
  2. B因為電子的遷移率非常低
  3. C因為材料價格便宜
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正確答案：A. 因為電洞的遷移率高

鍺與 SiGe 的電洞有效質量小，電洞遷移率比矽高，因此能增大 pMOS 的驅動電流。SiGe 的性質接近矽，容易整合到既有製程，而且因能帶位置偏移，也有助於搭配金屬閘極調整臨界電壓，所以在先進製程中被採用為 pMOS 的通道。Ge 100% 的通道也在研究中。

解析中的「有效質量」

出現「有效質量」的題目（2題）

  1. 對電晶體通道施加應變（應力）之技術的主要目的為何？
  2. 作為 pMOS 的通道材料，SiGe 或鍺被研究、採用以取代矽，其原因為何？

相關名詞

遷移率 SiGe(矽鍺) 臨界電壓 功函數 本質載子濃度 受體 施體 能隙 費米能階 間接能隙

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