การศึกษากระบวนการผลิตตัวเก็บประจุมอสและทรานซิสเตอร์แบบมอส

Abstract

โครงการวิจัยนี้เป็นการศึกษากระบวนการผลิตตัวเก็บประจุมอสและทรานซิสเตอร์แบบมอส โดยอาศัยเทคโนโลยีที่มีในห้องปฏิบัติการวิจัยสิ่งประดิษฐ์สารกึ่งตัวนำ เพื่อเป็นพื้นฐานในการผลิตวงจรรวมขึ้น ในห้องปฏิบัติการวิจัยสิ่งประดิษฐ์สารกึ่งตัวนำต่อไป ในการวิจัยได้ผลิตตัวเก็บประจุมอสและทรานซิสเตอร์แบบมอสขึ้นบนแว่นผลึกเดียวกัน แว่นผลึกที่ใช้เป็นแว่นผลึกชนิดพี ขัดมันด้านเดียว มีค่าความต้านทานจำเพาะระหว่าง 18-24 โอห์ม-เซนติเมตร โดยศึกษาถึงเงื่อนไขในการผลิตตัวเก็บประจุมอสเพื่อให้ได้ตัวเก็บประจุมอสที่มีเกตออกไซด์คุณภาพดี ศึกษาเงื่อนไขในการแพร่ซึมเพื่อให้ได้ชั้นแพร่ซึมที่มีคุณภาพตามต้องการ และศึกษาลักษณะสมบัติทางไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์แบบมอสที่มีโครงสร้างต่าง ๆ กัน โดยใช้เงื่อนไขในการผลิตที่ได้ศึกษามาแล้ว ผลการวิจัยได้แสดงให้เห็นว่า การผลิตตัวเก็บประจุมอสให้มีเกตออกไซด์คุณภาพดีนั้น ต้องอาศัยความประณีตในการผลิต และมีการดำเนินการผลิตอย่างต่อเนื่องตลอดกระบวนการ นอกจากนี้แล้วการทำให้แว่นผลึกเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วโดยการดึงแว่นผลึกออกจากเตาอ๊อกซิเดชันหลังจากทำเกตออกไซด์อย่างรวดเร็ว จะทำให้อัตราการพบตัวเก็บประจุมอสที่มีเกตออกไซด์คุณภาพดีเพิ่มขึ้นอย่างมาก การแพร่ซึมเพื่อสร้างเดรนและวอร์สของทราสซิสเตอร์แบบมอสจะทำโดยการแพร่ซึมฝาก (Predeposition) ของสารเจือปนฟอสฟอรัส โดยที่ความลึกของหัวต่อของเดรนและฟอร์สจะขึ้นอยู่กับเวลาที่ใช้ในการแพร่ซึม ทรานซิสเตอร์แบบมอสที่ผลิตขึ้นมีลักษณะสมบัติทางไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงตามลักษณะโครงสร้างโดยมีค่าแรงดันขีดเริ่มเปลี่ยน (Threshold voltage) เป็น -1.81 V และอัตราการพบทรานซิสเตอร์ที่มีลักษณะสมบัติทางไฟฟ้าดี (ซึ่งได้จากการวัดทรานซิสเตอร์มอส 33 ตัว) เป็น 82%