計畫名稱：環繞閘極金氧半場效電晶體含氧化層之界面缺陷電荷次臨界行為模型
執行起迄：2011/08/01~2012/07/31
總核定金額：452,000元
中文摘要：依據ITRS2009(International Technology of Roadmap for Semiconductor)報告，傳統平面電晶體由於欠缺完好之短通道之控制特性，已無法因應未來高堆疊密度電路所需微小元件之要求，取而代之具良好短通道之控制行為(Well-controlled Short-channel Effects)之立體元件如雙閘極電晶體(Double-gate MOSFET)、三閘極電晶體(Tru-gate MOSFET)、四閘極電晶體(Four-gate MOSFET)與環繞閘極電晶體(Surrounding-gate MOSFET)。 又依據ITRS2009報告，未來之記憶體元件可以利用植入帶電電荷改變電特性(Charge Trapped or Injection)、壓電特性(Ferroelectric Polarization)、電遷移特性(Mott Transition)等作為訊號存取之依據，環繞閘極電晶體因具有高堆疊密度與通道完整之包覆性，已有相關之研究研擬將環繞閘極電晶體作為記憶體電路之構築方塊(Building Block)。過去數十年來，雖然有相關之研究關於平面單閘極電晶體與雙閘極電晶體含介面電荷之臨界電壓行為，但截至目前為止，沒有相關之研究有關環繞閘極電晶體含有氧化層缺陷介面電荷次臨界電特性(The Subthreshold Behavior for the Surrounding-gate MOSFET with the Interface Trapped Charges)，而針對植入帶電電荷改變電特性之記憶體元件(Charge Trapped or Injection Memory Device)應用而言，實有必要研究其次臨界行為特性與表面缺陷電荷之關係，並推導出可用之元件模型，以期該元件將來被有效應用於記憶體電路。本研究計劃主要推導『環繞金氧半場效應電晶體(Surrounding-Gate MOSFETs)含有氧化層介面缺陷電荷』之次臨界行為(Subthreshold Behavior)之解析模型； 藉由微縮方程式(Scaling Equation)與等效介面缺陷電荷(Equivalent Ｏxide Charges)對平帶電壓(Flat-band Voltage)之影響，推導出有關『『環繞閘極金氧半場效應電晶體含有氧化層介面缺陷電荷』之次臨界行為 (Subthreshold behavior)的精簡解析式(Compact Analytical Model)。捨棄複雜之富立葉級數(Fourier Series)之解，吾人之次臨界行為解析式可以有效預測有關『環繞閘極金氧半場效應電晶體含有介面缺陷電荷』之短通道臨界電壓衰減特性(Short-channel Threshold Voltage roll-off)、次臨界斜率衰減(Subthreshold Swing degradation)與次臨界電流(Subthreshold Current) 等行為，並且無須任何經驗參數(Fitting Parameter)之修正結果。此計畫之研究成果可以提供未來『環繞閘極金氧半場效應電晶體含有氧化層介面缺陷電荷』當其應用於記憶體電路有效之評估公式。