什麼是功函數

從真空能階到費米能階的能量差，是將電子從物質中取出所需的最小能量。左右金屬閘極的臨界電壓與蕭特基位障的高度。

日文名稱: 仕事関数

「功函數」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

練習功函數的題目

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。

下列關於閘極後製（置換金屬閘極，Replacement Metal Gate）製程的說明，何者正確？

  1. A先製作金屬閘極，之後再進行所有高溫製程
  2. B先以虛設閘極形成電晶體，高溫製程之後再移除虛設閘極，置換為金屬閘極
  3. C製作不使用閘極的電晶體
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正確答案：B. 先以虛設閘極形成電晶體，高溫製程之後再移除虛設閘極，置換為金屬閘極

源極、汲極的活化退火（1000 ℃ 左右）等高溫製程，有可能改變 High-k 膜或金屬閘極的功函數。在閘極後製中，先以多晶矽虛設閘極完成高溫製程，將層間膜研磨平坦使虛設閘極露出後再移除，於形成的溝槽中填入 High-k 膜與金屬閘極。Intel 於 45 nm 世代採用，是目前的主流。

解析中的「功函數」

出現「功函數」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. 下列關於閘極後製（置換金屬閘極，Replacement Metal Gate）製程的說明，何者正確？

相關名詞

臨界電壓 平帶電壓 退火 本質載子濃度 有效質量 受體 施體 能隙 費米能階 間接能隙

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