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5F 半導體元件模擬與量測發展研究室Semiconductor Devices Simulation and Measurement R&D Laboratory

5F 半導體元件模擬與量測發展研究室管理者 ->->->許重傑老師

研究室網址：http://www.en.ctu.edu.tw/elec/Cht/envi_apparatus/Dev_Lab.php?DLNo=18

■研究室簡介

一、背景及現況
 
台灣的半導體產業鏈從IC設計、製造到應用擁有非常完整的分工體系。其中IC設計產業之產值已躍居全球第二。但台灣廠商在IC設計工具，也就是電子設計自動化（Electronic Design Automation, EDA）軟體的產業中所佔的比重卻極低。
EDA軟體是IC設計不可或缺的工具，其功能是使電子產品的設計過程自動化。隨著IC設計與製程技術不斷演進，尤其在系統單晶片（System-On-a-Chip, SOC）的趨勢下，IC設計與製造的技術愈趨複雜，對EDA軟體的依賴程度也日益提高。EDA軟體產業的定位為整個半導體專業分工體系中的最上游，屬於技術密集產業。台灣面臨半導體代工製造外移、產業轉型，以及知識經濟的趨勢下，是否能在全球EDA產業中佔有一席之地，進而使台灣的半導體產業鏈更趨完整，是一個值得研究的重要課題。
本研究室於是從薄膜電晶體(TFT)和金氧半場效機電晶體(MOSFET)模擬與量測著手，培養上述光電半導體業所需的專業人才。本研究室係根據教育部所規劃之技職院校教育特色，產業需求以及本校現有設備及師資等綜合提出。
 
 
二、成立目的
 
1.
促進發展研究室成員老師間的合作研究，以帶動研究風氣。
2.
指導學生作論文與專題研究，以提升建國科技大學的研究水準。
3.
藉由EDA (Electronic Design Automation)軟體實現於半導體技術應用研究並透過產學合作以協助企業提昇技術水準。
 
 
三、發展目標：
 
1. 薄膜電晶體(TFT)：元件特性模型建立、EDA軟體模擬、量測。
2. 金氧半場效電晶體(MOSFET)：元件特性模型建立、EDA軟體模擬、量測。
3. 其他矽基元件之模型建立、EDA軟體模擬、量測。
 
　　充實本發展研究室之實驗設備，並且將其效益轉移至訓練學生專業實作能力以及加強學生半導體元件設計能力，將是本研究室努力的方向。本發展研究室初期將以老師研究為主，著重於半導體物理與元件、元件物理及模擬、積體電路製程技術、及半導體電性量測分析等方面之研究；中期則以導引學生建立EDA軟體模擬能力、建立正確半導體之相關觀念；長期則以培育積體電路設計以及半導體製程人才為重點，建立一理論與實務並重的良好研究環境。
四、發展重點特色及項目：
 
根據教育部所訂定之超大型積體電路與系統設計教育改進計劃中提及技職體系方面以授課及實驗並行之課程方式進行，以及根據本校辦學理念：配合國家產業發展，落實技職教育、因應就業市場需求及發展趨勢調整教育結構、配合社會變遷及區域特性培育人才、配合學生個人生涯規劃及發展。本發展研究室注重於教學課程的編撰及實驗環境的建立。在執行的項目上可概分為兩大類：(1) 元件特性模型建立、EDA軟體模擬及 (2) 元件特性量測。
因應就業市場之需求，一般技職體系的學生在畢業後投入積體電路公司，絕大部份都是第一線的技術人員，如果在學校沒有基礎的認知以及線上操作的經驗，不論對學生或者是我們的半導體公司都將是資源的浪費。因此本發展研究室將根據現有資源，提出運用學校的師資及以往所開授之課程，在學科方面如：電子學、電子電路學、計算機概論、數位邏輯學，半導體元件物理，光電概論、光電子學、發光二極體、平面顯示器概論、超大型積體電路技術，數位積體電路設計，高速半導體元件，半導體構裝技術等等。在實驗課程方面：電子電路實驗、光電實驗、超大型積體電路實習以及 IC 佈局設計實驗等等。
　　本發展研究室預計將成立一適合於從事半導體元件特性分析、IC設計與液晶顯示器驅動元件性能提升的教學及研究實驗環境，以課程教學為主軸，配合產業界熟悉之EDA工具的實習內容之規劃，使學生在校即能熟悉相關知識及技術，畢業後亦能與產業技術發展接軌，如此不僅培養優秀的IC設計人才，亦可開創新的產業契機和國際競爭優勢。
本發展研究室所使用之EDA 工具如下：
[1].Synopsys TCAD Sentaurus ：是一套半導體元件電性及製程整合的模擬軟體，可以用來預測半導體元件電性，比較不同結構的半導體元件優劣，以及分析了解各個半導體製程對元件特性的影響。包括半導體元件的模擬平台(Sentaurus Workbench SWB)，擁有使用軟體設計半導體元件的能力(Sentaurus Structure Editor SDE)，以及能夠模擬分析所設計的半導體元件的電性特性(Sentaurus Device SDevice)。可用於在Silicon CMOS電性模擬、設計2D以及3D的Silicon CMOS元件，最後將所設計的CMOS元件輸入軟體中做電性模擬以及解讀模擬的結果。適合從事Silicon CMOS元件研究開發。
  

                                       

Doping distribution in strained-silicon 3D NMOS transistor.
( http://www.synopsys.com/Tools/TCAD/Pages/Three-dimensional-Simulations.aspx)
[2].Silvaco TCAD：Silvaco自1984年在美國矽谷創立以來，致力於TCAD及EDA軟體的創新與研發，目前無論是在傳統Si/SiGe半導體、TFT/OLED面板、太陽能電池、先進材料的製程與元件模擬，和在類比、數位、混合信號、RFIC電路設計的SPICE演算及各種材料元件模型參數的萃取等，均有非常精確與完整的軟體可供使用。Silvaco是少數擁有完整IC設計流程的EDA軟體公司，在美國、英國都設有研發中心，擁有百餘名研發人員，持續開發更準確的物理模型以及更快速的演算法。Silvaco已於臺灣成立臺灣思發科技，希望打造本土的EDA公司，提供廣大的在地客戶群即時的服務。
 
3D stress contour profiles under tensile stress from nitride capping layer in FinFET device along (100) channel.
( http://www.silvaco.com/services/tcadServices/tcad_services_datasheet.html)

 

■教授研究群

◎ 管理老師
 
助理教授 ─ 許重傑

 

■研究室成員

◎碩士生：
 
 
 
◎『大學部專題生』：
97甲：陳建達，趙柏堯，吳翰洲
97乙：黃龍德
97甲(進修部)：黃凱亮，李坤鴻，鄭皓源
98丙：彭聖芫，林佳暉，蘇立智

 

■研究方向及成果

 ► 研究方向
★矽基元件的研發與應用
★液晶顯示器薄膜電晶體的研發與應用
★元件特性量測、液晶顯示器光學特性量測
 
 
 ► 成果
 

 

■設備財產

半導體元件模擬與量測發展研究室現有設備
 
本系於最近幾年，深感光電半導體相關課程及實驗設備的需求孔急，也一直致力於擴充設備，於民國九十九年成立半導體元件模擬與量測發展研究室，實驗室現有設備如下表所示：
 
 1.  硬體：
(1)
色彩分析儀TOPCON BM-7A
 
(2)
工作站HP Z400
 
(3)
個人電腦
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 2.  軟體：
(1)
Synopsys TCAD Sentaurus
(向國家高速網路與計算中心申請中)
 
(2)
Cadence (CIC)
 
(3)
Mentor (CIC)
 
(4)
Laker (CIC)
 
(5)
Synopsys (CIC)
 
(6)
Silvaco TCAD (本系購置軟體) 
 
 
 
至於其他所需之實驗設備，將等到申請到研究計畫後再進行添購。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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