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1、奈米級先進金屬氧化半導體（MOS）元件的有效通道導電性 1奈米級先進金屬氧化半導體(MOS)元件的有效通道導電性TheEffectiveChannelConductanceofNanoMOSDevices黃恆盛*黃啟聰陳信男Heng-ShengHuang*Chi-TsungHuangHsin-NanChen國立臺北科技大學機電整合研究所摘要在本文中，我們將以修正式的電容-電壓量測方法，考量源極∕汲極延伸側邊接面效應來探討有效通道氧化層厚度模型。通道氧化層厚度，dox,eff(Leff)=εox/Co
2、x,eff(Leff)，將變成有效通道長度(Leff)的函數且不再是與元件尺寸無關。此外，我們也將在這篇文章中，詳細的探討Cox,eff或是dox,eff稍微受偏向電壓(VgsorVds)的影響。而在halo製程下(一種在源/汲極延伸區的下方，形成一和基底中摻雜類型相同但濃度較高的區域)，元件有效遷移率的降低，µhalo(Leff)，也將被討論。同時，我們也將首次提出在ELJ效應下的有效通道導電性單位因子，G(Leff)=µhalo(Leff)Cox,eff(Leff)的關係。最後，在0.13µm製程
3、技術下元件N/PMOS的G(Leff)之間差異也一併加以說明，以利未來奈米級元件開發之參考。關鍵詞：通道氧化層、通道導電性、ELJmodel、C-R方法、有效通道長度(Leff)、短通道效應。投稿受理時間：90年10月17日審查通過時間：91年1月4日ABSTRACTInthispaper,theeffectivechanneloxidethicknessmodel,consideringthesource/drainextensionlateraljunctioneffect(ELJeffect),
4、isproposedandverifiedusingamodifiedC-Vmethod(C-Rmethod).Thechanneloxidethickness,dox,eff(Leff)=εox/Cox,eff(Leff),becomesafunctionofeffectivechannellength(Leff)andnolongerindependentofdevicesize.Cox,effordox,effisalsoslightlydependentonthebiasvoltage(Vgs
5、orVds),whichisdiscussedindetailsinthispaper.Theeffectivemobilitydegradationofdevicesusingthehaloprocess,µhalo(Leff)isalsodiscussed.TheeffectivechannelconductanceunitfactorG(Leff)=µhalo(Leff)Cox,eff(Leff),whichconsiderstheELJeffectisproposed.Thedifferenc
6、ebetweentheG(Leff)ofN/PMOSdevices,whichisprocessed7奈米級先進金屬氧化半導體（MOS）元件的有效通道導電性 using0.13µmtechnology,isalsodiscussed.2Keywords:Channeloxide,channelconductance,ELJmodel,C-Rmethod,effectivechannellength(Leff),shortchanneleffect.7奈米級先進金屬氧化半導體（MOS）元件的有效通道導
7、電性 壹、簡介當元件尺寸愈做愈小時，短通道特性行為（theshortchannelbehaviors,或2-D效應）將伴隨發生。例如，在1974年被提出的電荷共享模式（thecharge-sharingmodel）[1]，便是著名的2-D理論探討。這個電荷共享模式（thecharge-sharingmodel），即是說明了為何在短通道元件時，Vt(Leff)會下滑（rolling-off）的原因。然而，我們相信2-D的效應不僅影響Vt的參數，而且也會影響其他的參數。例如，當我們使用shiftandr
8、atio方法去萃取Leff(=Lmask–ΔL)的參數時，產生一個‘Vtshift’補償值，ΔL的值仍是與Leff極為相關（dependent）且不一致的[2][3][4]。從圖一中，我們可以看出這種不一致的現象，而這個結果是由於在MOS區域內的有效閘極氧化層厚度（theeffectivegateoxidethickness）和遷移率（mobility）二者都被當成常數。所以，有效通道導電性單位因子（theeffectivechannelconducta
