Research Topics

鐵電負電容電晶體(NCFET)與記憶體(FeRAM)元件製程技術開發 

在鐵電元件技術上，我們已成功開發了氧化鉿(HfO2-based)鐵電材料，透過適量摻雜或金屬閘極應力的工程調變，近期實驗結果已證明可穩定鐵電結晶相，有效增加記憶體殘留極化(2Pr, Memory Window)。此鐵電記憶體，除了操作電壓較一般快閃記憶體低外，其寫入/抹除速度可達奈米秒等級，且操作耐久性比快閃記憶體高數個數量級以上。此外，我們亦極力開發可低功耗操作的鐵電負電容電晶體(Ferroelectric Negative Capacitance Transistor)，以及可應用於類神經網路運算(Neuromorphic Computing)之儲存級鐵電記憶體元件技術。     

三維奈米電晶體電性可靠性

此研究主題是奈米電晶體元件可靠度，主要研究內容是探討10奈米以下高介電質鰭狀電晶體微縮後，介面缺陷電荷分佈不 均、熱載子效應(Hot    Carrier Effect)、自發熱現象(Self-Heating Effect)等不理想效應，對奈米電晶體元件可靠度的影響。透過TDDB量測、韋伯分佈分析、隨機電信雜訊(Random Telegraph Noise, RTN)等方法，來評估進行介電質中電荷傳輸行為，進而模擬建構出位於閘極氧化層或介面層內部的缺陷電荷分佈，以及此電荷分佈在不同操作偏壓條件下，對元件可靠度影響。我們已於2015年IEEE國際可靠度物理研討會(IRPS)上，提出新的FinFET TDDB model，此方法可簡化10奈米以下FinFET元件介電質缺陷物理特性的觀察，深具實用價值。

儲存級電阻式記憶體(RRAM)元件與材料製程技術開發

實驗室另一個研究主題為電阻式記憶體(RRAM)技術開發。在RRAM元件技術方面，我們使用雙層介電材料來調變電阻切換型態，改善RESET電流過高，以及高低阻態切換分佈不均等問題。此堆疊式氧化鈦電阻記憶體，經實驗和模擬結果驗證，其優異的元件切換特性與電極能障調變和空乏效應有關。

金屬氧化物半導體材料及其薄膜電晶體技術開發

本研究主題是研發IGZO金屬氧化物半導體薄膜電晶體，未來有機會應用於顯示器技術或軟性電子產品。目前，我們已經成功研出發高性能IGZO薄膜電晶體，其操作電壓小於3V，且平均載子遷移率大於40 cm2/V-s。此外我們也成功開發出IGZO:Ti/IGZO雙d通道結構薄膜電晶體，藉由摻雜強吸氧性的鈦金屬到IGZO通道，可更有效改善通道調控性能。此結果已由第一原理計算方法(First-Principle Calculations)模擬得到佐證。近期，我們也成功開發高性能p-type SnO薄膜電晶體，開關電流比可達106以上。此p-type氧化錫電晶體與高性能n-型IGZO薄膜電晶體整合，將有助實現TFT-based CMOS電路。