Transcript 場效電晶體之製作與量測

金屬氧化物半導體場效電晶體之製作
Fabrication and characterization of Schottky MOSFETs
Two mask process
The goal of this class is to make a Schottky MOSFETs
Gate
Source
Drain
Source
SiO2 Metal
Cross section
Top view
Gate
Metal
SiO2
Si
Drain
Metal SiO2
1. 清洗樣品
BHF
acetone
methanol
1. 將 sample 放入裝有丙酮的燒杯裡，使用超音波震洗機 震洗 3 min。
2. 使用 甲醇 洗去sample 的丙酮 ,將樣品放入裝有甲醇的燒杯裡，使用
超音波震洗機 震洗 3 min。
3. 使用 DI water (去離子水) , 沖洗 sample 1min。
4. 使用 BHF 蝕刻 native oxide
5. 使用 氮氣槍 仔細吹乾 sample 表面。
光阻
2. 定義S/D圖形
目的： 利用曝光顯影的技術，將需要鍍S/D金屬的區域定義出來。
1. 塗佈光阻
(A) 將 sample 放置於 塗佈機上， 旋轉測試
1000 轉 10 sec，4000 轉 40 sec。
(B) 測試完畢後，sample 滴滿光阻，啟動。
(C) 拿取 sample。
2. 曝前烘烤 (軟烤)
放加熱板(hot plate)上95oC，2 min。
3. 曝光
(A) 放置光罩 (鍍金屬的面朝sample)
(B) 放置 sample ， 曝光 18 sec。
4. 烘烤+曝光 (正光阻轉換成負光阻)
將 sample放加熱板(hot plate)上115oC，2min。
曝光 50 sec
5. 顯影
將 sample 置入顯影液，顯影 30 sec，過DI 15sec。
6. 硬烤
放加熱板(hot plate)上 110oC， 3 min。
3.鍍S/D金屬
1. 鍍金屬，參考實驗二
2. Lift off：將光阻及光阻上之金屬去除，留下S/D金屬。
(A) 將sample 放入裝有丙酮的燒杯裡，使用超音波震洗機 震洗 1 min。
(B) 使用甲醇洗去sample的丙酮 ,將樣品放入裝有甲醇的燒杯裡，
超音波震洗機 震洗 1 min。
(C) 使用 DI water (去氧離子水)，沖洗 sample 1min。
(D) 使用 氮氣槍 仔細吹乾 sample 表面的水。
4. 沉積閘極氧化層
使用PECVD沉積SiO2當閘極氧化層
5. 定義閘極圖形
目的： 利用曝光顯影的技術 ， 將需要鍍閘極金屬的區域定義出來。
參考步驟二、定義S/D圖形
6. 鍍閘極金屬
參考步驟三、鍍S/D金屬
7. 蝕刻S/D上之SiO2
利用RIE或BHF蝕刻SiO2
8. 鍍背電極
結報問題
10-3
VD=-0.05V
10-6
ID
3
10-7
10-8
10-9
Ion/off=1x10
SS-0.3~-0.5=120mV/dec
IS
DIBL=136mV/V
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
Gate Voltage (V)
Current density (A/cm2)
10
Vg from 0 to -1.5V
5.0x10-4
Drain current (A/m)
Curent density (A/m)
10-4
10-5
6.0x10-4
VD=-1V
step -0.3
4.0x10-4
3.0x10-4
2.0x10-4
1.0x10-4
0.0
-1.5
-1.2
-0.9
-0.6
-0.3
Drain Voltage (V)
-1
10-2
Ion/off=3x103
10-3
n=1.35 @V=0.1V
1. Id-Vg & Id-Vd
2. Vt、on/off、SS、DIBL
3. What is GIDL
(Gate Induced Drain Leakage)
10-4
10-5
10-6
10-7
-2
0
Voltage (V)
2
0.0