高性能多閘極奈米元件技術

Abstract

此三年期計畫將整合過去「金屬閘極金氧半場效電晶體關鍵技術」以及「新型絕緣 層上覆晶奈米元件」兩個三年期計畫成果，開發具單一金屬矽化物、單一金屬閘極、高 介電常數介電質、調變蕭基位障接面、低溫製程(<600°C)等特徵的多閘極元件及相關製 程、測試、分析技術。 由於採用多閘極元件結構，屬於全空乏型元件，可以避免通道區的濃度變異對元件 特性的影響。全空乏型元件對閘極功函數的需求只需要比能隙中間值高低0.2-0.3eV，故 可以採用全金屬矽化閘極加上離子植入調變達成。源極/汲極採調變蕭基位障接面，故 N-型電晶體以及P-型電晶體可以和閘極使用同一種金屬矽化物，利用同一次金屬矽化製 程完成金屬矽化物成長，再利用同一次離子植入，達成接面製作以及閘極功函數調變的 目的。因為離子植入並未損傷矽晶區域，退火溫度可望控制在600°C 左右，抒解金屬閘 極/高介電常數介電質/矽基板間的熱穩定性問題。金屬閘極可以減少聲子散射，降低高 介電常數介電質對通道載子移動率的影響，多閘極元件的(110)側面通道也有提高電洞移 動率的作用。我們相信這樣的元件技術，是最符合45 奈米製程點之後的奈米元件。 第一年度進行金屬矽化物奈米線的製程研究、建立金屬閘極/高介電常數介電質/矽 基板介面分析技術、多閘極元件製作。第二年度將以第一年度建立之IETS 技術探討製 程條件對介面的鍵結狀態的影響，瞭解側面通道表面形貌與載子移動率的關係，探討奈 米金屬矽化物線的製程限制以及接面性質，並以數值模擬分析元件結構。第三年度將根 據第二年度分析結果，整合最適當的製程條件，製作高性能之多閘極奈米元件，並分析 元件射頻特性以及可靠度。