隨機摻雜在次20奈米矽場效應電晶體特性擾動之研究

Abstract

超大型積體電路元件已進入次45 奈米生產技術，除了傳統製程變異效應，電晶體正面 臨嚴重的隨機摻雜問題。本計畫結合理論與實驗之方法研究隨機摻雜在次20 奈米矽場 效應電晶體電特性的影響。為探討隨機摻雜原子數目與位置對元件性能之衝擊，研究 上將發展微擾理論暨大刻度統計模擬方法，數值求解三維度量子傳輸方程式，來分析 元件重要特性，例如：導通電流、截止電流、臨界電壓、次臨界擺動、以及汲極導致 位障降低等。同時進一步配合元件量測的實驗數據，進行模擬的準確度驗證；探討隨 機摻雜數目與隨機摻雜位置對上述電特性影響之物理機制。研究上亦將推導隨機摻雜 導致的電特性變異數的解析公式(也就是擾動公式)，並藉由量測實驗數據的比對，實際 萃取出相對應的等校參數。最後，運用發展的方法量化分析隨機摻雜在次20 奈米低功 率與高速積體電路元件特性與穩定度的影響。同時提出降低隨機摻雜效應在次20 奈米 矽場效應電晶體電特性影響之技術方案。