渠溝隔離金氧半電晶體的糢擬與模式

Abstract

在本研究中, 我們針對渠溝隔離金氧半(TIMOS) 元件的電流- 電壓特性發展一套簡易 的解析模式。TIMOS 技術可以提高晶片的包裝密度。所以, 我們可以預期TIMOS 將成 為VISI技術的主流。我們首先推導出這類元件的臨界電壓的公式, 此一公式不僅簡單 容易運用而且是首次被提出。其推演重點在於分析求出有效的閘極電容, 以及在不同 的基片偏壓下通道內的空乏電荷。有效的閘極電容包含了薄閘極氧化層電容和隔離氧 化層側面的電容。隔離氧化層側面電容的計算是使用復變映射法, 至於空乏電荷的計 算則是運用箱形近似法來表示二次布植通道內的雜質分布, 再根據Poisson 方程式求 出空乏區域的寬度以及空乏電荷的數值。如此, 我們可以建立一個適用於具有雙重電 子布植TIMOS 元件的臨界電壓的解析模式。 此外, 本研究發展出一個二維模擬程式, 程式模擬的數據則用以驗證模式的正確性。 經過證實, 模式與模擬的結果比較甚為吻合。我們亦運用此模擬程式以探討TIMOS 元 件電流- 電壓特性。我們證明先前提出的LOCOS MOS 元件的完整電流- 電壓模式亦適 用於TIMOS 元件。但在次臨界區域操作時會觀察到突出(hump)效應。突出效應會使TI MOS 元件的電流- 電壓特性不易分析而且會有較大的漏電流。經由對通道內電位分布 的分析可知, 突出效應是由隔離氧化層側面的電容所引起的。由模擬結果顯示, 加上 側面離子布植可以抑制突出效應, 并減少漏電流。突出效應的抑制相信是未來COMS V LSI 或ULSI技術的關鍵。