什麼是平帶電壓

MOS 結構中，半導體表面的能帶不彎曲而變平時的閘極電壓。由閘極與基板的功函數差，以及氧化膜中的電荷決定，是構成臨界電壓的要素之一。

日文名稱: フラットバンド電圧

「平帶電壓」出現在2領域的2道練習題中（先進電晶體（FinFET與GAA）, 氧化與擴散等）。

這個名詞所屬的領域: MOSFET

練習平帶電壓的題目

在 High-k/金屬閘極電晶體中，調整臨界電壓的主要手段之一為何？

  1. A選擇用於閘極電極之金屬材料的功函數
  2. B改變晶圓的直徑
  3. C改變封裝的材料
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正確答案：A. 選擇用於閘極電極之金屬材料的功函數

在金屬閘極中，閘極電極金屬的功函數會改變平帶電壓，進而決定臨界電壓。nMOS 適合接近導帶的功函數（約 4.1 eV，如 TiAl 等），pMOS 適合接近價帶的功函數（約 5.1 eV，如 TiN 等）。藉由改變數 nm 級薄金屬層的組合與厚度，可分別製作高速用、低漏電用等多種臨界電壓。

MOS 結構的氧化層及其介面中的電荷種類，一般的分類組合為何？

  1. A固定電荷、可動離子電荷、氧化層陷阱電荷、介面陷阱電荷
  2. B直流電荷、交流電荷、靜電荷
  3. C電洞電荷、電子電荷、中性電荷
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正確答案：A. 固定電荷、可動離子電荷、氧化層陷阱電荷、介面陷阱電荷

氧化層周圍的電荷分為 4 類：位於緊鄰介面之氧化層中的固定電荷（Qf，正）、鈉等的可動離子電荷（Qm）、被膜中缺陷捕捉的氧化層陷阱電荷（Qot），以及由介面能態造成的介面陷阱電荷（Qit）。這些都會使平帶電壓與臨界電壓偏移，其中 Qit 還會使次臨界特性變差。可藉由 C-V 量測依種類加以評估。

解析中的「平帶電壓」

出現「平帶電壓」的題目（2題）

  1. 在 High-k/金屬閘極電晶體中，調整臨界電壓的主要手段之一為何？
  2. MOS 結構的氧化層及其介面中的電荷種類，一般的分類組合為何？

相關名詞

臨界電壓 功函數 可動離子 反轉層 次臨界擺幅 基板偏壓效應 貫穿(Punch-through) 貫穿電流 通道長度調變 速度飽和

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