奈米CMOS通道背向散射實驗及其潛在性應用之研究(I)

Abstract

本計劃為期三年，進行通道背向散射實驗並找到在奈米場效電晶體上的應用。第一年 建立通道背向散射實驗之核心： (1) 一維解薛丁格-浦以松方程式量子力學模擬器以從電容電 壓數據粹取製程參數， 藉由此得到在開始的KBT 層中的平均熱入射速度, 等效閘電容和近似 於平衡臨界電壓; (2) 次臨界 DIBL 量測以有效計入二維效應的影響; (3) 利用比例與位移方法 估計源極/集極的串聯電阻和通道或閘極的長度; (4) 利用近似於平衡的遷移率量測， 去量化橫 跨KBT 層的背向散射自由平均路徑; (5) 利用電流電壓擬似法決定KBT 層的寬度; 最後， (6) 利用機率和統計知識、微觀傳輸物理、解浦以松方程式和蒙地卡羅模擬，有系統的去處理與證 明所粹取出來的KBT 層寬度和他們的物理意義及製程關鍵指引。 據此實驗核心， 我們進行： (1) 通道背向散射實驗應用於Bulk 奈米場效電晶體測試晶片; (2) Bulk 奈米場效電晶體雜訊實 驗並與通道背向散射數據相關性探討; 以及(3) Bulk 奈米場效電晶體介觀物理理解、特性分析 （經由機率和統計處理）、簡潔元件模型、元件製造關鍵和設計規範之建立。 第二年繼續前一 年的研究， 同時進行的新增項目為：(1) 一維解薛丁格-浦以松方程式量子力學模擬器的矽變 形場效電晶體版本; (2) 通道背向散射實驗應用於矽變形場效電晶體測試晶片; (3) 介觀物理理 解、特性分析、簡潔元件模型、元件製造關鍵和設計規範 (考慮自我熱效應的現象)之建立; 以 及 (4) 矽變形場效電晶體通道背向散射實驗數據與雜訊實驗數據相關性探討。 第三年繼續前 兩年的研究，同時進行的新增項目為： (1) 雙倍式閘極場效電晶體通道背向散射實驗之二維非 平衡Green 函數模擬; (2) 一維解薛丁格-浦以松方程式量子力學模擬器鍺版本的撰寫; (3) 雙倍 式閘極場效電晶體及鍺通道奈米場效電晶體的測試晶片通道背向散射實驗; (4) 雙倍式閘極場 效電晶體及鍺通道奈米場效電晶體介觀物理理解、特性分析、簡潔元件模型、元件製造關鍵和 設計規範之建立; 以及 (5) 雙倍式閘極場效電晶體及鍺通道奈米場效電晶體通道背向散射實 驗數據與雜訊實驗數據相關性探討。