具有金屬閘極與高介電係數閘極介電層之奈米元件之製作與特性探討

Abstract

在本計畫中，我們將研製發展金屬閘/高介電閘極介電層的奈米CMOS 元件技 術。計劃中預定使用完全(或部份)金屬矽化閘極和其他不同金屬閘極，沉積於一具有 高介電係數閘極介電層之上，該高介電係數閘極介電層則以ALCVD 或MOCVD 來 製備。元件的分析透過pulsed IV(單一脈衝 IdVg)量測技術，可以量測到使用傳統量 測方法所無法分析的快速缺陷特性，藉此我們可以研究在高介電係數閘極介電層 (HfO2、HfON、HfSiO、HfSiON…等)中快速暫態捕捉與釋放電荷的特性。此外，我 們也將探討使用多晶矽於高介電係數介電層所遭遇到的最大問題，即費米能階鎖 住，同時探討此效應於使用不同金屬閘極時，對金屬功函數改變的影響，以及對元 件可靠度上電壓溫度不穩定性(NBTI 與PBTI)之影響。透過實驗結果的特性與分析， 預期能夠建立一套理論模型來預測元件的生命週期與可能改善之道，同時，可以從 本次計畫中獲得的知識，提供下一世代先端奈米元件的設計參考。