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研究生： 葉宗容
Tsung-Jung Yeh
論文名稱： 矽化鎢應用於閘極金屬對元件熱穩定度以及微波射頻開關之製作與研究
The thermal stability of WSi/Ti/Au gate and RF switch
指導教授： 詹益仁
Yi-Jen Chan
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 資訊電機學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
畢業學年度： 91
語文別： 中文
論文頁數： 65
中文關鍵詞： 矽化鎢 、電晶體 、熱穩定度 、可靠度
外文關鍵詞： WSi, Transistor, thermal stability, reliability
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    • 摘要
    本論文首先分析Ti/Au閘極金屬的DCFET在經過高溫製程後在直流、高頻與功率方面的特性改變，更提出閘極的金屬擴散模型，以解釋元件特性的改變。接著藉由WSix作為閘極的擴散阻隔層(diffusion barrier layer)，我們去分析它及時升溫的直流、高頻、小訊號參數、功率以及延遲時間的特性，最後再輔以可靠度的分析，來比較以WSix為閘極擴散阻隔層的元件與以Ti/Au為閘極金屬的元件之熱穩定度。
    在微波射頻開關上，我們首先介紹所選擇的串並接單埠單通(SPST)射頻開關，以及其工作原理。藉由高低三分貝頻的分析，我們更可以決定微波射頻開關元件的尺寸大小，爲開關的阻隔特性作一最佳的匹配，將來以應用在微波射頻收發模組上。

    In this paper we first analyze the DC, RF and power characteristics vibration of DCFET after high temperature process, and demostrate the gate metal diffusion model to explain the changing performance.Then we use WSi for diffusion barrier of gate metal and analyze thier performances at different temperature.Finally, we compare the thermal stability of Ti/Au and WSi/Ti/Au gate.
    At the part of RF switch, first we introduce the application of RF switch and thier operation theorem. We can optimize the characteristic of isolation by choosing the dimension of switch devices for RF Tx/Rx module.

    目錄 第一章 緒論 §1.1 研究動機…………………………………………………………...1 §1.2 論文架構…………………………………………………………...2 第二章 通道摻雜場效應電晶體之製作與高溫製程之影響 §2.1 簡介………………………………………………………………...4 §2.2 通道摻雜場效應電晶體工作原理………………………………...4 §2.3 通道摻雜場效應電晶體製作流程………………………………...7 §2.3.1 歐姆接觸………………………………………………………7 §2.3.2 元件隔離蝕刻…………………………………………………9 §2.3.3 元件金屬連接線……………………………………………..10 §2.3.4 閘極掘入以及蕭基接觸……………………………………..11 §2.3.5 BCB 鈍化層………………………………………………….11 §2.4元件量測結果與高溫製程對其之影響…………………………..14 §2.4.1直流及高頻量測結果………………………………………...14 §2.4.2功率量測結果………………………………………………...18 §2.4.3 閘極金屬滲入模型…………………………………………..20 §2.5 總結……………………………………………………………….21 第三章 矽化鎢(WSix)應用於閘極金屬對元件熱穩定度之研究 §3.1 簡介……………………………………………………………….23 §3.2 矽化鎢(WSix)之製作流程與分析………………………………..23 §3.3 變溫直流高頻以及功率量測結果與分析……………………….25 §3.3.1 變溫直流量測結果與分析…………………………………..25 §3.3.2 小訊號參數萃取與分析……………………………………..28 §3.3.2.1 源極電阻的萃取………………………………………...30 §3.3.2.2 Cold FET量測萃取外部元件參數………………………31 §3.3.2.3 內部本質元件的決定…………………………………...35 §3.3.3 延遲時間之分析……………………………………………..40 §3.3.4 變溫功率之分析……………………………………………..45 §3.3 可靠度之量測與分析…………………………………………….47 §3.4 總結……………………………………………………………….49 第四章 微波射頻開關 §4.1 簡介……………………………………………………………….50 §4.2 微波射頻開關之工作原理……………………………………….51 §4.3 微波射頻開關之製作流程……………………………………….54 §4.3.1 T型閘極……………………………………………54 §4.3.2 金屬接橋……………………………………………………..55 §4.4 微波射頻開關設計之流程與量測結果與分析………………….56 §4.4.1 微波射頻開關規格之決定…………………………………..56 §4.4.2 SPST微波射頻開關量測結果……………………………….60 §4.4 總結……………………………………………………………….62 第五章 結論……………………………………………………………63 參考文獻………………………………………………………………..64

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