研發高介電奈米結晶材料與元件

本計畫提出以創新之鈦和鉭奈米點製程為出發點，藉由射頻濺射的製程技術來製作出良好鈦和鉭奈米量子點元件，其原理是利用快速加熱的高溫使鈦和鉭薄膜析出，形成鈦和鉭奈米量子點。同時我們在奈米量子點的製程研發上，使用不同的高介電材料（GdTi、HfTi）和金屬材料(Ta、Sm)，來形成良好的奈米量子點；而穿隧氧化層和控制氧化層材料方面，我們也使用Al2O3、HfO2、Gd2O3和TiO2 來取代SiO2，使電子更容易穿隧過穿隧氧化層來加快寫入和抹除速度，同時有效防止儲存電荷流失，使元件有更好的記憶保留能力和耐久性。此外，我們也使用電漿氮化法來氮化以上所研製的奈米量子點，以改善缺陷捕捉速率、崩潰電場、電荷之累積崩潰電荷和表面特性。最後，運用以上的新奈米量子點材料製作出新型結構SONOS 多層級(Multi-layer)結構的記憶體元件。此外，我們使用不同電壓與時間條件，來測量所製作奈米元件的寫入與消除速度。同時藉由多次的讀寫操作，觀察其電荷漏失的狀況，作為製程上的改進與調整。最後並著重於所謂持久穩定性的分析(Endurance Cycling)，以觀察具量子點元件經長時間之記憶體操作視窗的範圍大小。希望所開發出來的新穎高介電材料量子點元件能實際應用在非揮發性記憶體上。

系統編號:PB9807-2072
原計畫編號:NSC98-2221-E182-017