труктуры металл-диэлектрик-полупроводник, или сокращенно МДП структуры, широким интересом к изучению их физических свойств обязаны появлению планарной технологии и развитию нового класса полупроводниковых приборов, работающих на основе эффекта поля таких как приборы с зарядовой связью, полевые транзисторы с изолированным затвором, репрограммируемые элементы памяти с плавающим затвором и т.п. МДП структуры позволяют анализировать основные процессы, протекающие в такого рода приборах, и являются чрезвычайно удобными объектами исследования. Устройство МДП структуры следует из ее названия.
МДП структура представляет собой монокристаллическую пластину полупроводника, называемую подложкой, закрытую с планарной стороны диэлектриком. Металлический электрод, нанесенный на диэлектрик, носит название затвора, а сам диэлектрик называется подзатворным. На обратную непланарную сторону полупроводниковой пластины наносится металлический электрод, называющийся омическим контактом. Довольно часто в качестве диэлектрика в МДП структурах используют окислы, поэтому вместо МДП употребляется название МОП структура.
Итак МДП структура, приведенная на рисунке, состоит из затвора, подзатворного диэлектрика, полупроводниковой подложки и омического контакта. Рассмотрим зонную энергетическую диаграмму МДП структуры при равновесных условиях. Согласно правилу построения зонных диаграмм необходимо, чтобы в системе при отсутствии приложенного напряжения
а) уровень вакуума был непрерывен;
б) электронное сродство диэлектрика и полупроводника в каждой точке было постоянно;
в) уровень Ферми был одинаков.
Под идеальной МДП структурой понимают такую систему металл-диэлектрик-полупроводник, когда:
- отсутствуют поверхностные состояния на границе раздела полупроводник-диэлектрик,
- термодинамическая работа выхода металла затвора и полупроводника подложки равны между собой,
- отсутствуют заряженные центры в объеме подзатворного диэлектика,
- сопротивление подзатворного диэлектрика бесконечно велико, так что сквозной ток через него отсутствует при любых напряжениях на затворе.
МДП структуры, близкие к идеальным, получают используя "хлорную" технологию термического выращивания двуокиси кремния на кремнии, причем для n-Si в качестве материала затвора используется алюминий, а для p-Si используется золото.
МДП структуры, в которых нарушается одно из вышеперечисленных требований получили название реальных МДП структур, рассмотрение свойств которых далее и приводится.
