次微米 LDD金氧半電晶體製程及元件的設計

Abstract

本論文完成一套可供次微米 n型通道汲極微量摻雜金氧半場效電晶體最佳化設計的整 合技術電腦輔助模擬系統，本系統含有二維製程模擬器 (SUPREM IV)，修正版的元件 模擬器(MINIMOS 4.1) 和新版電路模擬器 (C-SPICE)，它係建立在工業技術研究院電 子工業研究現有的0.8μm CMOS 製程上並經過實驗值校正，確立各個模擬器的參數， 以確保接續研究的可信賴度，尤其是製程模擬器修改了二維格子點劃分，電子移動率 模式和初始估計值設定以提高模擬數值的準確度和模擬由線的平滑度，並且發展出其 和製程模擬器的連結介面，把整個系統有效地整合起來。 我們以所構建的模擬系統探討汲極微量摻雜金氧半場效電晶體元件結構及製程參數和 元件性能之關係。設計的準則包括汲極微量摻雜區的離子佈值濃度、二氧化矽隔離區 的寬度及閘極和汲極重詁長度等參數，這些參數的選擇決定於電流區動能力、源極和 汲極的串聯電阻、基片電源值和重詁電容值等元件性能，其中基片電流可視為熱載子 效應的指標，作為評估元件生命期的依據；在設計時，儘量將元件的最大電場保持在 閘極底下，並且距離閘極邊緣儘可能的遠，以減低二氧化矽隔離區所導致的元件性能 衰退。 完成對閘極完全覆蓋汲極微量摻雜區結構，閘極部份覆蓋汲極微量摻雜區結構和閘極 完全不覆蓋汲極微量摻雜區結構的探討和比較後，我們發現部份覆蓋結構具有較中庸 的元件特性，因此決定採用這種結構來作有效通道長度0.5μm金氧半場效電晶體的最 佳化設計，經由一連串的模擬和結果分析，我們歸納出一組具有良好性能的0.5μm汲 極微量摻雜金氧半場效電晶體最佳元件結構和製程，這套模擬系統可更有效的進一步 深入分析尺寸更小的次微米元件。