Condensador MIS

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Condensador MIS ( diodo MIS , [dos electrodos] estructura MIS ; condensador MIS en inglés  ) - estructura "metal (M) - dieléctrico (D) - semiconductor (P)", uno de los más importantes en la electrónica de semiconductores (es una sección de una puerta aislada de transistor de efecto de campo MISFET ). El silicio (Si) se usa con mayor frecuencia como semiconductor, el dióxido de silicio (SiO 2 ) actúa como dieléctrico ; en este caso, "MIS" se reemplaza por "MOS", O \u003d óxido), y los metales populares incluyen oro (Au ) y aluminio (Al). En lugar de metal, a menudo se usa silicio policristalino fuertemente dopado (poli-Si) , mientras que la abreviatura no cambia.

Dependiendo del voltaje externo aplicado entre el metal y el sustrato semiconductor, el capacitor MOS se encuentra en uno de los tres estados de carga debido al efecto de campo :

Para los transistores de efecto de campo, el último modo es el más significativo. Las "capas" invertidas, empobrecidas y ricas no están integradas (y solo existen mientras se mantenga el voltaje correspondiente).

El estado de carga se determina comparando los tipos de conducción en la mayor parte del semiconductor y en la interfaz con el dieléctrico. Si se aplica un voltaje positivo grande en relación con el metal a un semiconductor de tipo p, entonces la concentración de portadores mayoritarios (agujeros) en el límite con el óxido será mayor que en el espesor; esto es enriquecimiento (no se muestra en la figura ). Si se aplica un voltaje negativo pequeño, la concentración de agujeros cerca del límite será menor que en el espesor y no podrán compensar la carga negativa de los iones de impureza; tenemos agotamiento (ver Fig.). Finalmente, cuando se aplica un voltaje negativo grande a un semiconductor (o se aplica un voltaje positivo grande a un metal, vea la figura), no solo hay una región de iones cargados, sino también una capa de carga de electrones que son minoritarios. Portadores: esto es inversión .

Por lo general, se supone que el capacitor MIS no conduce corriente. Pero en el caso de un dieléctrico ultrafino, la transferencia de carga es posible, y no debido a daños o fugas parásitas, sino debido a la formación de túneles .

Propósito de los condensadores MIS:

La mayoría de las veces, los condensadores MOS no se fabrican como dispositivos independientes, sino que aparecen como parte integral de los MISFET (su sección transversal de puerta-sustrato). Y las estructuras MIS con tunelización de carga aparecen como parte integral de una serie de elementos de memoria de estado sólido, como EEPROM .

Teniendo en cuenta las necesidades de la industria de semiconductores, el rango de espesor dieléctrico de unidades a decenas de nanómetros es de gran interés ahora . Gradualmente, el SiO 2 está siendo reemplazado por los llamados dieléctricos de alta k con una permitividad más alta que el SiO 2 .

Literatura