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    題名: 開發分析高介電材料與金屬閘極用於奈米級金氧半場效電
    作者: 陳啟文
    貢獻者: 電子工程系
    關鍵詞: 高介電常數、電荷汲引技衛、金屬閘極金氣半場效電晶體、多晶矽閘極
    日期: 2010-12
    上傳時間: 2011-06-21 13:14:52 (UTC+8)
    摘要: 隨著為電子工程技術不斷的發展，金氧半場效電晶體的特徵尺寸微縮至 32
    奈米以下，為了增進元件的特性及降低短通道效應，傳統的二氣化矽問極氣化層
    的厚度必須降低至 20A 以下，然而過薄的二氧化矽將會於電子電洞穿隧電流的
    增加，而引發高的漏電流，因而增加能量的消耗以及影響電路的運作。閘極氧化
    層（二氧化矽）村料以不能滿足技術發展的需求。因此必須尋求一種新型的高介
    質材料來取代二氧化矽。傳統的 P 型多品矽閘極電極也隨著尺寸的降低而有空乏
    效應以及硼穿透的現象發生，因而降低了整體電容值以及氧化層的可靠度。為了
    克服超薄氧化層及多晶矽閘極帶來的問題，必須使用高介電常數材料及金屬閘極
    材料來延續縮小元件尺寸的趨勢。在我們的研究計畫裡，主要可分為下列這些主
    題：
    （一）使用電荷汲引量測系統（Charge pumping measurement system）搭配改變其
    工作頻率，籍由我們所發展的一套量測方法，來對 High-k 元件做全面的缺陷密度
    之分析與萃取(例如，Gate-electrode/High-k interface、High-k layer 以及High-k/
    Interfacial layer interace)
    （二）對 High-k MOSFET 做長時間可靠度的分析，例如， Hot-Carrier Effect、
    NBTI(PBTI）等，可讓我們了解 High-k MOSFET 在實際操作時其缺陷的行為以
    及相關元件物理機制，並於以建立完整的元件物理模型
    因為，元件中的缺陷密度對於低功率、低消耗、高待機時間之數位／邏輯電
    路 (Digital/Logic Circuit）影響甚大；再者，對類比／射頻電路（Analog/RF
    Circuit)元件之低頻雜訊為其一重要參數，而元件中缺陷密度正是影響元件低頻雜
    訊之因素，因此，研究元件中缺陷密度的物理性質正是本計劃之重要目的。經由
    本計盡之研究，設計一系列相關實驗、電性量測、可靠性分析以及元件模擬，將
    有助於評估何種High-k 與 Metal-Gate 材料最適合用在奈米級 CMOSFET 以及
    High-k Metal Gate CMOSFET在VLSI製程與元件設計上可能遇到的問題。若村料
    有良好的匹配，元件中之缺陷密度就會減少。
    因此，藉由本項研究，未來期以提供學/業界在 45 奈米以下 High-k 與Metal-
    Gate CMOSFET 元件參考。本計畫將商請國內積體電路廠商支援部份晶片製程協
    助（無經費補助），製作各類奈米級 High-K/Metal Gate 之元件，並進行各項相關
    元件模擬、電性量測與可靠性的評估量測，期以正確評估新技術對奈米級之元件
    結構的可行性。
    顯示於類別:[電子工程系] 校內專題研究計畫

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