Negative Capacitance FET With 1.8-nm-Thick Zr-Doped HfO2 Oxide
Negative Capacitance FET With 1.8-nm-Thick Zr-Doped HfO2 Oxide
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DOI：
10.1109/led.2019.2912413
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发表时间：
2019-06-01
影响因子：
4.9
通讯作者：
Salahuddin, Sayeef
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kwon, Daewoong;Cheema, Suraj;Salahuddin, Sayeef
我们报告了在 FDSOI 晶圆上制造的具有 1.8 nm 厚 Zr 掺杂 HfO2 栅极氧化层的负电容 FET (NCFET)。证明了无滞后操作。与使用相同厚度的 HfO2 栅极氧化物的基线相比，在 I-ON 恒定的情况下，在 30 nm 沟道长度下观察到亚阈值摆幅 (SS) 陡峭超过 20 mV/十倍频程，并且关断电流 (I-OFF) 减少超过 10 倍。另一方面，在匹配 I-OFF 时，NCFET 在恒定 V-DD 下提供更大的导通电流。我们的结果表明，NCFET 提供的有益特性可以在缩放沟道长度时获得，同时使用厚度与超缩放节点中使用的高 K 氧化层相当的氧化层。
We report on negative capacitance FETs (NCFETs) with a 1.8-nm-thickZr-doped HfO2 gate oxide layer fabricated on an FDSOI wafer. Hysteresis-free operation is demonstrated. When compared to a baseline that uses HfO2 gate oxide with the same thickness, a subthreshold swing (SS) steeper by more than 20 mV/decade and larger than 10X reduction in the OFF current (I-OFF) is observed at 30-nm channel length at constant I-ON. On the other hand, at matched I-OFF, the NCFET provides a larger ON current at constant V-DD. Our results indicate that the beneficial characteristic offered by the NCFETs can be obtained at scaled channel lengths, while using oxide layers whose thickness is comparable to the high-K oxide layer used in ultra-scaled nodes.