半導體高介電薄膜感測元件之製程開發

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Title:	半導體高介電薄膜感測元件之製程開發
Authors:	李明玲
Contributors:	半導體與光電科技系
Keywords:	半導體高介電薄膜、半導體鍍膜製程、半導體元件熱處理優化、半導體生醫感測元件
Date:	2022-10
Issue Date:	2022-11-24 16:45:55 (UTC+8)
Abstract:	近年來5G技術成熟發展，也帶動5G高靈敏高可靠度感測元件技術的開發，例如記憶體元件、遠距醫療需用之生醫感測元件等。以記憶體元件為例，隨著電子元件尺寸持續微小化（包含通道長度與氧化層厚度）以及元件集積度要求越來越高，閘極氧化層隨之越來越薄。因此半導體產業對於高介電常數(High-k）材料的研究受到重視，希望藉由這些高介電常數材料來提升金氧半（MOS）電容器的電容值，如此可增加介電質氧化層的厚度，也能保持低的等效厚度（EOT），使其漏電流降低。另外，高介電材料也被廣泛研究應用於感測元件，尤其是生醫感測元件。本計畫預期建立高介電材料薄膜製程，並偕同利用週邊相關資源製作記憶體元件、感測元件，以提升本校半導體材料製程的研發能量。我們使用高介電材料二氧化鋯(ZrO2)應用於具有電解質-絕緣體-半導體離結構之感測元件。首先將感測元件以濺鍍製程形成於矽晶圓上，其後經不同溫度下快速熱退火(RTA)，並在RTA製程中改變氮氣(N2)與氧氣(O2)之氣體流量比例，使得感測薄膜緻密化得以製作出不同的感測膜，得以獲得特性良好的感測元件。在酸鹼溶液中測量其感測度與線性度，將來可應用於癌症生物標記、葡萄糖、尿素與不同離子相關生醫感測研究上，用來了解其結構對於不同離子的選擇比，致力於發展出具有高感測度與高線性度之感測薄膜。
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半導體高介電薄膜感測元件之製程開發計畫成果報告_Final (李明玲)(3).pdf		1594Kb	Adobe PDF	0	View/Open

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