MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) Capacitor

1. MOS Capacitor를 공부하는 이유

① Field Effect의 Physics를 포함함

② Si 특성이 사용됨

③ Si-SiO2의 특성 및 Oxide Charging이 사용됨

③ uP, DRAM, FLASH, CCD등에서 중요한 구성요소임

 

2. MOS Capcitor 구조

MOS 구조라 함은 금속(Metal), 산화물로 이루어진 부도체(Oxide), active layer로 사용할 반도체(semiconductor)의 적층 구조로 이루어져 있습니다.

 

3.  MOS Band Diagram

Ideal MOS Capacitor의 Band Diagram

실제 MOS Band Diagram

 

실제 소자에서는 metal과 semiconductor의 Fermi energy에 차이가 있다면 이것이 oxide와의 표면에 전하가 쌓이면서 band bending이라는 것이 일어납니다.

에너지 밴드의 가로축은 실제 길이의 차원을 갖고, 세로축은 V, 즉 potential energy의 차원을 갖습니다. 즉, 가운데 껴 있는 insulator인 oxide의 band를 보시면 기울어져 있는 것을 알 수 있습니다.
이는 oxide가 metal과 닿아있는 부분과 semiconductor 와 닿아 있는 부분의 전압의 차이가 생기게 되고 이에 의해서 기울기가 발생, 즉 전기장이 생겼다는 말이 됩니다. 그 이유가 바로 표면에 쌓이는 전하들 때문입니다.

"실제 소자에서 metal과 semiconductor의 work function, 즉 Fermi level에 차이가 있다면 oxide와의 표면에 전하가 쌓이면서 쌓인 전하들이 만들어낸 전기장에 의해 전압차가 생긴다."