高性能氧化物薄膜晶体管与原子层沉积成长的HfO2/BeO异电介电晶体管
Sein Lee1,2, Yoonseo Jang1, Wooho Ham1,2
1School of Integrated Technology, Yonsei University, Seoul 03722, Republic of Korea.
Nano letters
|April 21, 2025
概括
在印锡氧化物 (ITZO) 薄膜晶体管中,将二氧化 (HfO2) 添加到白氧化物 (BeO) 介电材料中,显著提高了移动性和可靠性. 这种HfO2/BeO异构电方法提高了高级3D内存应用的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
- 半导体设备物理 半导体设备物理
背景情况:
- 氧化 (BeO) 由于其有利的特性,被探索为一种高性能介电体,用于降低电子设备的功耗.
- 氧化 (ITZO) 薄膜晶体管 (TFT) 是现代电子产品中至关重要的组件.
- 研究新型介电材料和结构对于推进半导体技术至关重要.
研究的目的:
- 评估BeO介电材料对ITZO TFT性能的影响.
- 探索结合二氧化海 (HfO2) 层来增强基于BeO的介电材料的潜力.
- 评估具有BeO和HfO2/BeO异构电层的ITZO TFT的可靠性和电气特性.
主要方法:
- 使用原子层沉积 (ALD) 使用单个BeO和HfO2/BeO异构电层制造ITZO TFT.
- 设备电性能的表征,包括移动性和在偏移应力下的值电压变化.
- 使用飞行时间二次离子质谱法 (ToF-SIMS) 和X射线光电谱法 (XPS) 进行材料分析,以了解材料的行为和迁移.
主要成果:
- 单个BeO介电ITZO TFT显示出低流动性 (27.6 cm2/V·s),归因于 (Be) 迁移和偏向应力可靠性差.
- 具有20nmHfO2/BeO异构电层的ITZO TFT显示出显著改善的移动性 (76.6 cm2/V·s).
- 在偏向应力下,HfO2/BeO异构电结构表现出增强的稳定性和改进的值电压特性.
结论:
- 在单个BeO介电材料中的迁移会对ITZO TFT的性能和可靠性产生负面影响.
- 一个HfO2中间层的整合有效地抑制了Be迁移,从而产生了优越的电气性能.
- 高性能HfO2/BeO异构电ITZO TFT对单体3D内存技术的后端应用具有前景.
