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研究生:吳承諺
論文名稱:矽基半導體的電容量測特性之研究
論文名稱(外文):The Properties of Capacitance Measurement in the Silicon-based Semiconductors
指導教授:范榮權
口試委員:范榮權宋皇輝林春榮
口試日期:2018-01-29
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2018
畢業學年度:106
語文別:中文
論文頁數:63
中文關鍵詞:氧化層金氧半場效電晶體電容
外文關鍵詞:oxide layerMetal- oxide semiconductorcapacitance
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本論文是為了探討氧化層厚度和溫度對矽基半導體電容特性
的影響,矽基半導體結構為金屬氧化物場效電晶體,結構包含矽基
板基座與二氧化矽絕緣層,以及利用鋁作為導體。二氧化矽厚度會
隨著矽基板熱氧化時間增加而變厚,因此在固定溫度 900 度下,分
別熱氧化 3 小時、6 小時與 12 小時,藉以比較氧化層厚度對矽基
半導體的影響。
量測儀器是利用 Hewlett Packard 4285A 精密 LCR 測試儀進行
不同溫度下的電容性能量測,量測溫度包含攝氏 25、50、75、100與 150 的溫度,藉以比較不同試驗溫度對矽基半導體的影響。
研究發矽基半導體在氧化 3 小時後的二氧化矽厚度下,在溫度
150 度時 VGS偏壓在-7 到 0 伏特量測到較穩定的電容變化。
The purpose of this paper is investigating the properties of
capacitance measurement in the silicon-based semiconductors with
oxide layer thickness and temperature effect. Silicon-based
semiconductors is based on Metal Oxide Field Effect Transistor
structure, including silicon substrate base 、 silica insulation and
aluminum-semiconductor. The thickness of SiO2 increases as thermal
oxidation timeincreases on the silicon substrate. Therefore, the
thickness of oxide layer is decided in the thermal oxidation for different
time (3hr, 6hr and 12hr) at 900 Celsius temperature.
The Hewlett Packard 4285A Precision LCR is used for
capacitance measurement analysis at different temperature (25 Celsius、
50 Celsius、75 Celsius、100 Celsius、150 Celsius).
The result shows that the capacitance value is stable with the
3-hour oxidation SiO2 thickness at -7 V ~ 0 V(VGS) in 150 0C
temperature.

封面內頁
簽名頁
中文摘要........................iii
英文摘要........................iv
誌謝 ..........................v
目錄..........................vi
圖目錄........................vi i i
表目錄 ........................xii

第一章 緒論

1.1 前言...................1

第二章 理論

2.1 基礎概論 ..................3
2.1.1 電晶體基本介紹.............3
2.1.2 電容..................4
2.1.3 穿隧效應................5
2.1.4 閥值電壓................6
2.1.5 閘極氧化層的漏電流增加.........6
2.1.6 基板效應................7
2.2 MOSFET 原理................7
2.2.1 金氧半場效電容結構...........8
2.2.2 金氧半場效電容結構之 C-V 特性曲線 ...9

vii

2.3 製程原理...................12
2.3.1 氧化層的應用與製程 ...........12
2.3.2 蒸鍍系統原理 ..............14
第三章 實驗步驟
3.1 樣品清洗 ...................15
3.2 薄膜製成 ...................16
3.2.1 高溫製程.................16
3.2.2 蒸鍍系統.................17
3.3 樣品完成 ...................19
第四章 實驗量測與數據分析
4.1 氧化層與熱氧化時間關係 ............24
4.2 量測儀器介紹與步驟 ..............25
4.3 C-V(GS)特性曲線圖...............28
第五章 結論 ......................62
參考文獻........................63
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