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強誘電体ゲートトランジスタの高信頼性化に関する研究

高可靠性铁电栅晶体管的研究

基本信息

批准号：
06F06135
负责人：
石原宏
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

強誘電体ゲート・トランジスタでは、ゲート強誘電体膜とSi基板との反応を防止するために、両者の間に高誘電率絶縁膜(バッファ層)を挿入する。本研究では、バッファ層材料として、HfTaO,HfSiONなどのHf系非晶質材料と、単結晶SrTiO_3(STO)薄膜とを用いて、MFISダイオードを作製した。また、ゲート電極に印加する電圧を有効に強誘電体膜に配分するためには、強誘電体膜の比誘電率が低いことが望ましい。そのため、強誘電体材料としては、ゾルゲル法で形成したSrBi_2Ta_2O_9(SBT)にZrSiO_4を添加することを試みた。結果として、2nmの厚さのHfSiONをバッファ層に、300nmの厚さのSBTを強誘電体膜に用いたMFISダイオードにおいて、±6Vの書き込み電圧により0.86Vのメモリウインドウ幅を実現することができた。また、容量-電圧ヒステリシスの中央の電圧にバイアスした場合の、高容量、低容量は24時間経過後にも明瞭に分離されており、データ保持特性は良好であった。一方、SBTにZrSiO_4を添加する実験では、仮焼成温度が750℃(1分間)と高い場合にはSBT膜の比誘電率が200程度あるのに対し、仮焼成温度が400℃(10分間)の場合には比誘電率が130程度にまで低下すること、この膜にZrSiO_4を10%程度添加すると、比誘電率を100程度にまで低下できることを明らかにした。

Strong electricity body ゲ lure ート · トランジスタでは, ゲート strong electricity body membrane lure と Si substrate との anti 応を prevent するために, struck between のに high electricity rate never try lure membrane (バッファ layer) を scions into する. This study では, バッファ material として, HfTaO HfSiON などの Hf と, 単 crystallization of amorphous materials SrTiO_3 (STO) thin film とを with いて, MFIS ダイオードを cropping した. また, ゲート electrode に Inca する electric 圧を have sharper に strong electricity body membrane lure に partition するためには, strong electricity body membrane lure の lower than the rate of induced electric がいことが hope ましい. そのため, strong electric material lure としては, ゾルゲル method で form した SrBi_2Ta_2O_9 (SBT) に ZrSiO_4 を add することを try みた. Results として, 2 nm thick のさの HfSiON をバッファに, 300 nm thick のさの SBT を strong electricity body membrane に with いた MFIS ダイオードにおいて, plus or minus 6 V の book き込み electric 圧により 0.86 V のメモリウインドウを picture be presently することができた. また, capacity, electrical 圧ヒステリシスの central の electric 圧にバイアスしのた occasions, high capacity, low capacity after 24 time 経はにも clear に separation されており, データ characteristics は a good であった. Party, SBT に ZrSiO_4 を add する be 験では, 仮焼が temperature 750 ℃ (1) high とい occasions には SBT membrane の than induced electric rate が 200 degree あるのにし, seaborne 仮焼が temperature 400 ℃ (10 points) の occasions には than induced electric rate が 130 degree にま low ですること, この membrane に ZrSiO_4 を degree of 10% add すると, 100 degree than the rate of induced electric をにまで low できることを Ming らかにした.