胡振國Jenn-Gwo Hwu

國立臺灣大學電子工程學研究所教授
國立臺灣大學電機工程學系教授

鑽研矽基超薄氧化層技術 挖掘耦合效應機制特徵

個人研究矽基超薄氧化層技術多年，在超薄氧化層金氧半穿隧二極體 ( MIS TD ) 耦合效應機制與元件應用探索，發現有多項特徵為前所未見，重要指標已達世界紀錄，因元件結構與現今CMOS 製程相容，具前瞻性與應用性，以專利申請與論文發表展現半導體元件創新研究能量。


研究發現對中央MIS ( p ) 固定偏壓VD，因穿隧大缺少數載子進而使電流趨飽和，外環MIS ( p ) 給予負VG，少數載子能量提升但數量減少，經耦合使中央MIS ( p ) 電流減少呈現電晶體特徵。給予PVS ( positive voltage stress )，氧化層達局部薄化，元件電流呈現提早飽和，稱為OLT ( oxide local thinning )，使得中央MIS ( p ) 可工作於小偏壓而電流提升。經Drain OLT 後，ON 電流提升，再經 Gate OLT，可使SSmin 有效減少至小9.7 mV/dec，為矽基元件紀錄。


另一發現為中央MIS ( p ) 電容值於反轉區受外環MIS ( p ) 閘極之電位影響甚鉅，於閘極開路時 ( Iouter = 0 A ) 反轉電容值大，於閘極短路時 ( Vouter = 0 V )，電容值降低，因中央MIS ( p ) 於反轉區之偏壓固定，故少數載子數量固定，電容值差異明顯受外環Vouter 影響，為前所未見。因閘電極操作於 0 A 與0 V 時均屬無額外功率消耗，電路整合容易，電容雙態可做記憶體應用。給 Iouter = 0 A 得到 Chigh，切換至Vouter = 0 V 得到Clow，可重複多次操作雙態電容穩定。


此外，在耦合結構中基板偏壓改變，內外電極間之耦合條件會隨之改變，使得負轉導特徵為可調整，對於電路設計相當有用，為前所未見。經由適當的offset voltage △ V ( = VIB ) 選取，當內外電極間電壓VIR 變化時，負轉導會受△ V 影響，呈現不同之負轉導出現區，相當靈敏。所得到之最大 Peak to Valley Current Ratio ( PVCR ) 達103 以上，為矽基元件紀錄。

得獎感言

我很感謝臺大提供的優質研究環境、研究生們持續的努力與配合、加上國家給予充分的研究計畫經費，使得整個研究可以在合宜氛圍下腦力激盪，對於所觀察到的實際元件量測現象進行深入的探索分析，提出合理解釋及可能的應用。


值得一提的是，在科技部產學大聯盟制度下，與業界台積電有更進一步的研究交流，可將智財予以適當保護在先，順利發表於後，研究成果可提供給世人參考，研究生可以獲得實質研究訓練及發表論文的學習，這是學術界相當有意義的工作，也是本次可以獲得肯定的最主要原因，我再次感謝科技部與台積電持續的支持與投入。

個人勵志銘

尋找合宜的題目做喜歡的研究，持續深入探索，日以繼夜必有所成，到某地步將會發現驚奇，也就會開花結果。