利用單電荷釋放現象研究P型氧化層場效電晶體之加溫加壓回復效應與機制

Abstract

本篇論文提供以一種新的量測技巧來進行Negative Bias and Temperature Instability (NBTI) 的研究。並且提出一種合理的機制－單電荷的捕捉和釋放現象－來解釋Ｐ型氧化層場效電晶體小面積元件下的NBTI效應；以此為基礎，可以求得閘極氧化層的缺陷密度，並解釋大面積元件下的NBTI暫態電流的回復現象。此外，我們也研究了單電荷在不同通道長度下的影響力，指出其對未來元件的重大衝擊。 在第二章中，我們比較了舊型和新型的量測系統，並指出造成舊型量測系統時間延遲的來源，說明了舊型量測技巧會造成大量的誤差。在第三章中，我們首先回顧了NBTI的歷史以及現有的理論架構。藉由對不同大小面積元件進行NBTI-Stress，我們發現了截然不同的現象，以及對閘極電壓、溫度的實驗，我們提出了我們的模型。以此模型，我們可以求得閘其氧化層的缺陷密度，並能還不錯得模擬大面積元件下NBTI的暫態回復電流。在第四章中，我們研究了在不同通道長度下單電荷所造成的電流差值，並配合Random Telegraph Signal (RTS)的實驗，指出其對次世代元件的重大影響。