Abstract
在最近十幾年中，矽/ 矽鍺技術受到廣泛的討論。矽/ 矽鍺技術提供了與 III-V 族相同的能隙工程能力。因此，製造出來的元件能有較高頻與高速 的操作。在矽/ 矽鍺技術發展初期，異質接面雙載子電晶體的發展較受人 矚目，也較為迅速。其截止頻率比起對應的雙載子電晶體要高出很多；同 時在其它效能方面，也有非常顯著的改善。但在現今超大型積體電路中， 金氧半場效應電晶體仍是市場的主流。因此，如何將矽/ 矽鍺技術應用在 場效應電晶體中，成為矽/ 矽鍺技術發展的重要課題。從過去的文獻得知 ，在P 型場效應電晶體中，矽/ 矽鍺P 型調變摻雜場效應電晶體擁有較佳 的特性，同時與現有製程也較為匹配。在文獻中，大部分P 型場效應電晶 體的設計多著重在各層之間的安排，與厚度的選擇；少有對在通道中的鍺 元素結構做最佳化的設計討論。在本論文中，我們利用2 維元件模擬軟體 對P 型調變摻雜場效應電晶體進行模擬，主要探討的主題是鍺元素結構的 最佳化設計。我們提出了7種在製程上可行的結構，進行直流與交流分析 ，電導與截止頻率是元件能的重要指標，也是我們觀察的重點。本論文共 分六章：第一章為前言; 第二章回顧前人相關的著作; 第三章則歸納元件 設計的概要; 第四章討論元件的直流分析結果; 第五章處理元件的交流分 析結果，與高頻小訊號電路模型; 第六章則歸結出一個最佳化的鍺元素結 構設計，作為結論。 In the past ten years, rapid progress of SiGe technology has been proceeded. Success of applying SiGe in HBT design has pushed Si device to operate at even high frequency range. SiGe technology is also applicable to CMOS device. Incoperating SiGe material into CMOS design will provide a leverage to device designer to achieve both low power and high speed. However, there are still many problems in the device design as well as process integration. This thesis emphasizes on device design of SiGe p-MODFET. The optimal design of Ge profile in the buried channel of p-MODFET is studied in this work. The arrangement of chapters proceeds as follows : A detailed overview of SiGe technology applied in FET design in the past ten years is presented in Chapter 2. Chapter 3 discusses the design guidelines of a SiGe p-MODFET. According to the design guidelines, the device simulation about DC characteristics is discussed in Chapter 4. Chapter 5 emphasizes on the AC characteristics of SiGe p-MODFET. A high-frequency small- signal circuit model is also applied to compare with the simulation data. Finally, the conclusion of optimal Ge profile design is demonstrated in Chapter 6.