金氧半電晶體在超薄閘極層(30-100A°)下之特性分析

Abstract

在本文中，吾人提出一個新的M SFET結構；在傳統的金氧半場效應電晶體閘極的中央 重新成長超薄氧化層，其厚度範圍從３０埃至１００埃不等。靠近汲極與源極為較厚 之氧化層，中間為超薄氧化層；以此高低不同之凹型閘極結構，對於金氧半場效應晶 體在超薄閘極層下之特性，作詳細之研究與探討。 實驗結果顯示，各種電源--電壓特性在氧化閘層厚度為６０埃時，有最大值，厚度由 １００埃漸漸降低，特性上升至飽和值，隨厚度繼續降低有下降之趨勢。由傳輸特性 可得知，若氧化層厚度低於６０埃時，半導體表層進入反轉狀態沒有預期的容易。且 起始電壓在閘層厚度低於６０埃時，有明顯偏移的現象，吾人引用一個〝φ〞參數， 此參數與少數載子在半導體表面累積之程度有關，藉以對此現象作一探討。當氧化閘 極層厚度大於６０埃時，可視為金氧半元件，少數載子在表層之準費米電位偏差量為 零。當氧化閘極層厚度小於６０埃時，可視為金絕半元件，少數載子在表層之準費米 電位有一偏差量，而此偏差量造成起始電壓之偏移現象。文中使用程式模擬的方式， 其結果證明在接近起始電壓時，由於少數載子的匱乏，使閘極--通道電容遠低於理論 之電容值（εi╱di）。