於矽基板製作鍺與III-V化合物異質通道之超高速場效電晶體(I)

Abstract

今日的電子產品不僅要追求高速、高效能、高裝構密度之外，還要具備低耗 電與低成本。為了符合市場需求，將元件尺寸持續的縮小在過去二十年一直是努 力的方向；到目前為止，傳統矽金氧半場效電晶體已逼近到物理極限的尺寸，單 純地縮減通道長度或將介電層厚度持續降低已無法得到良好的電流開關比、高電 流驅動力、低漏電和極佳的可靠度的需求;為了繼續改善元件特性，我們必需尋 求新穎的元件結構或材料。 本研究計畫整合了兩項先進元件技術：高介電薄膜及高載子遷移率磊晶材料 (IV 族的鍺及III-V 族化合物，如InSb、GaAs 等)於低成本矽基板上。使用這些 磊晶材料當做載子通道將可同時提供較低的等效電子及電洞質量，相較以傳統矽 為通道的元件，大大提升驅動電流。搭配高介電薄膜當閘極介電層的優點是，不 僅能微縮到超薄等效的氧化層厚度及符合製程要求的閘極穿隧電流，同時可以維 持良好的可靠度及高水準的電晶體特性。因此整合高載子遷移率通道及高介電閘 極絕緣層於傳統矽基板，將可實現高性能低成本之互補式金氧半導體前瞻性技術 ，我們將有系統地建立元件製程技術並深入探討元件的電特性及可靠度的分析。