研究成果

研究方向主要分為三部分:非揮發性記憶體(Non-volatile Memory)相關研究、 積體電路元件特性及可靠度模型化(ULSI Device Characteristics and Reliability Modeling)相關研究、互補式金氧半影像感測器(CMOS Imager Sensor)相關研究。

自1995年至2020年,發表之相關著作:國際期刊論文148篇,國際研討會論文115篇,相關專利:共計82項。

1. 非揮發性記憶體(Non-volatile Memory)相關研究

非揮發性記憶體(Non-volatile memory)積體電路,包含了ROM、EPROM、快閃式記憶體與其他各式元件,性能範圍從不可重新配置的ROM,到靈活性和RAM相當而能變換儲存資料的快閃式記憶體。其中快閃式記憶體技術進步的程度在目前所有積體電路產品中是最快的。快閃記憶體是利用將電子注入或拉出懸浮閘以進行資料儲存的非揮發性半導體記憶元件,目前廣泛地被應用在個人電腦,行動電話,數位相機等相關產品上。用於大量資料儲存的資料型快閃式記憶體現今已佔有整個快閃式記憶體需求的兩成。另一需求快速成長的領域則為整合型快閃式記憶體,此一課題亦為本實驗室之研究重點。研究目的為開發新型的高密度、低耗電快閃式記憶體的研發。針對記憶元結構、記憶體陣列、讀寫操作設計三方面的創新,研發出具有競爭力的非揮發性記憶體。

2. 積體電路元件特性及可靠度模型化(ULSI Device Characteristics and Reliability Modeling)相關研究

對於超薄氧化層金氧半電晶體的可工作長度之預測,隨著閘極氧化層厚度不斷變薄,造成元件無法正常工作的機制,會跟著氧化層厚度的下降而有所變化。而這些造成元件失敗的機制對於金氧半電晶體之有效操作的影響,在超薄氧化層元件中,相關的研究則有待更進一步的發展。對於金氧半電晶體之可工作長度之測試,則須建立多參數的量測之方式。在比較各個參數變化的速度後,才能決定元件失敗條件的主導機制,再一步建立元件可靠度的理論模型。為瞭解超薄氧化層元件之漏電產生機制,改進其操作特性,並評估元件縮小化的影響。同時,本研究單位提出功能性元件可靠度的模型,以提供整合晶片的設計層級可靠度之評估。研究目的為開發正確有效的奈米級金氧半元件及記憶體操作的模型,以配合系統性整合型晶片的設計及開發。

3. 互補式金氧半影像感測器(CMOS Image Sensor)相關研究

好的影像感測器要具備有高動態範圍、低暗電流、低功率消耗及快速的讀取速度。互補式金氧半影像感測器,近年來在低價位的許多影像感測應用上已經成為電荷耦合元件的替代品。它具有高量子效率、低功率消耗、低成本以及隨機存取等優點。由於互補式金氧半影像感測器與現今最成熟的互補式金氧半技術製程相容,隨著互補式金氧半製程技術演進將,不僅可以降低影像感測器的製作成本、像素尺寸及消耗功率降低,並且藉由系統整合達到單一整合晶片的理想。然而在互補式金氧半製程技術演進的同時,影像感測器的一些其他特性反而急劇的降低,特別是暗電流、雜訊的上升、靈敏度的降低、動態範圍的縮小。改善互補式金氧半影像感測器以上的缺點將是目前最迫切的要解決的問題。本研究專題主要是利用標準互補式金氧半製程,針對主動式光二極體的影像感測器進行新式結構及操作的開發。研究目的為利用現有的金氧半電晶體製程技術,在不改變製程技術及程序下,針對互補式金氧半影像感測器的弱點來進行改良。一方面藉由對於感光二極體之漏電流及其界面的研究,設計新的界面結構以降低元件的暗電流。並開發新的感測結構及電路操作以提高感測器的靈敏度;另一方面則是要利用新的主動式金氧半影像感測元電路的方式來提高元件的動態範圍,以提升互補式金氧半影像感測器的特性。