臺灣博碩士論文加值系統

本篇論文主要在探討氧化鋁(Al2O3)－p型砷化銦鎵(In0.2Ga0.8As)－p型砷化鎵(GaAs)異質結構金氧半電容(MOS capacitor)元件穿隧電流的低頻雜訊，而此低頻雜訊和頻率成反比，即為常見的1/fγ雜訊 (γ～1)。實驗數據顯示穿隧電流1/fγ雜訊的量測對於MOS元件品質的檢測比I-V量測靈敏，而經過歸一化(Normalized)的雜訊功率和偏壓(Bias voltage)沒有明顯的關係。其物理起源目前有兩種說法，一種是慢陷阱(slow trap)協助的穿隧過程(Trap-assisted tunneling)，另一種則是慢陷阱造成氧化層－半導體介面位障高度(Barrier height)的擾動。而此穿隧電流雜訊有些微的非高斯行為，意即氧化層中不同地方產生雜訊的事件有輕微的關連性(correlation)，並非完全隨機的行為。

第一章 介紹 1
第二章 金氧半場效電晶體和雜訊 5
2.1 金氧半場效電晶體 5
2.1.1 矽基－金氧半場效電晶體(Si-based MOSFET) 5
2.1.2 閘極漏電流(Gate leakage current) 5
2.1.3 高介電常數材料和III-V族半導體 8
2.1.3-1 高介電常數材料 8
2.1.3-2 III-V族半導體 9
2.1.3-3 砷化鎵MOS元件 10
2.2 雜訊 11
2.2.1 功率頻譜密度(Power spectral density)-PSD 11
2.2.2 電子元件常見雜訊 11
2.2.2-1 熱雜訊 12
2.2.2-2 散彈雜訊 13
2.2.2-3 閃爍雜訊(Flicker noise) 14
2.2.3 金氧半場效電晶體的1/f 雜訊 15
2.2.3-1 汲源極電流1/f雜訊 16
2.2.3-2 閘極漏電流1/f雜訊 16
2.3 實驗動機 17
第三章 實驗方法 18
3.1 III-V MOS電容元件製備 18
3.2 樣品保護 19
3.3 電容量測設備 20
3.4 漏電流和雜訊量測設備 21
3.4.1 自製電壓供應器 22
3.4.2 自製接線盒 22
3.4.3 自製低雜訊電流─電壓轉換器 22
3.4.4 自製切換開關 23
3.5 安捷倫35670A動態訊號分析儀 23
3.6 系統背景雜訊 24
第四章 實驗結果 26
4.1 樣品電容－電壓曲線 (C-Vb curve) 26
4.2 樣品穿隧電流－電壓曲線 (IG-Vb curve) 27
4.3 樣品的1/fγ 雜訊 30
4.3.1 樣品1/fγ雜訊特性 31
4.3.2 不同條件樣品的1/f雜訊 31
4.3.3 非一般樣品的1/f雜訊 34
第五章 1/f雜訊起源討論 37
5.1 FN穿隧電流的擾動 37
5.2 樣品1/f雜訊的高斯性 39
第六章 結論 42
附錄A : 量測穿隧電流雜訊的運算放大器OPA選擇 43
附錄B：安捷倫35670A 動態訊號分析儀 48
參考文獻 49

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