強誘電体ゲートFET型不揮発メモリ素子の高品質化とその回路応用

提高铁电栅FET型非易失性存储器件及其电路应用的质量

基本信息

批准号：
04J02588
负责人：
高橋光恵
金额：
$ 0.77万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)バッファ絶縁体層の組成の最適化Pt/SrBi_2Ta_2O_9(SBT)/(HfO_2)、(Al_2O_3)_<1-x>(HfAlO)/Si構造を持つMFIS FETは良いデータ保持特性を示すことが既に報告されている[S.Sakai and R.Ilangovan, IEEE Electron Device Lett.,25(1997),369.]。MFIS FETにおいては、バッファ層の比誘電率が高いほど強誘電体層により多くのゲート電圧が分配されるためにMFIS FETのメモリウィンドウを拡げる効果が期待でき、また、バッファ層のゲートリーク電流が低いほど強誘電体-絶縁体界面への半導体層側からの電荷注入を抑制できるためにMHSFETのデータ保持特性を良くすると考えられる。本研究では、HfAlOの組成比xの異なるPt/HfAlO/Si金属-絶縁体-半導体(MIS)構造を持つMIS FETを多数作製してそれらの諸特性を評価し、比誘電率が高くかつゲートリーク電流を減少させるのに最も効果的な絶縁体層の組成比を電気的特性の測定結果、X線回折像、透過電子顕微鏡像を解析することにより調べた。その結果、x=0.75近傍のHfAlOがMHS FETのバツファ絶縁体として最も適していることが分かった。(2)自己整合ゲート技術を用いたMFIS FETにおける良好なデータ保持特性の実現MFIS FET研究では従来、データ保持時間が短い等、材料の選択を含めた作製プロセス上の難しさに起因する課題の解決を優先する初期段階にあったため、ゲート積層構造のエッチングやイオン注入によるダメージがゲート直下の積層構造に与える影響を少なく出来る非自己整合ゲート方式を採用するのが一般的であった。しかし非自己整合ゲート方式のままでは素子微細化に限界があるため、将来、MFIS FETを半導体集積回路に応用するためには自己整合ゲート方式を採用することが必須である。本研究では、Pt/SBT/(HfO_2)_<0.75>(Al_2O_3)_<0.25>/SiMFISゲート積層構造形成後に自己整合ゲート方式でイオン注入を行うことによりMFIS FETを作製し、データ書き込み後10日間経過しても10^5以上の大きなON/OFFドレイン電流比を保持できることを確認した。

（1）优化缓冲液绝缘子层组成的据报道，具有PT/SRBI_2TA_2O_9（SBT）/（HFO_2），（Al_2O_3）_ <1x>（HFALO）/SI结构的MFIS FET（srbi_2ta_2o_9（sbt）/（HFO_2）/SI结构表现出良好的数据保留属性[S. S. Sakai和R. Ilangovan，IEEE电子设备Lett。，25（1997），369。]。 In MFIS FETs, the higher the dielectric constant of the buffer layer, the more gate voltage is distributed to the ferroelectric layer, so the effect of expanding the memory window of the MFIS FET can be expected, and the lower the gate leakage current of the buffer layer, the lower the gate leakage current, so that charge injection from the semiconductor layer side to the ferroelectric-insulator interface can be suppressed, which is thought to improve the MHSFET的数据保留特征。 In this study, we fabricated a large number of MIS FETs with Pt/HfAlO/Si metal-insulator-semiconductor (MIS) structures with different composition ratios of HfAlO x to evaluate their various characteristics, and investigated the composition ratio of the insulator layer with a high dielectric constant and the most effective in reducing gate leakage current by analyzing electrical properties, X-ray diffraction images, and transmission electron microscope图像。结果表明，接近x = 0.75的HFalo是MHS FET的最合适的缓冲液绝缘子。（2）在MFIS FET的研究中，使用自我对准的门技术在MFIS FET中实施良好的数据保留特性，优先确定了由制造过程中的困难（包括材料选择）（例如短数据保留时间）引起的解决问题的优先级，从而导致了对损害或造成损害的影响，从而导致了对损害或造成损害的影响的普遍采用。但是，由于设备的小型化仍然存在于非自动一致的栅极系统中，因此将来必须采用自我对准的栅极系统将MFIS FET应用于半导体集成电路。在这项研究中，在形成pt/sbt/（hfo_2）_ <0.75>（al_2o_3）_ <0.25>/simfis栅极堆叠结构后，使用自我对准的栅极进行离子植入来制造MFIS FET，并证实了很大的On of drain/simfis栅极堆叠结构，并确认了较大的耗水量的撰写。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Pt/SrBi_2Ta_2O_9/Hf-Al-O/Si field-effect-transistor with long retention using unsaturated ferroelectric polarization switching

使用不饱和铁电极化开关实现长保持力的 Pt/SrBi_2Ta_2O_9/Hf-Al-O/Si 场效应晶体管

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics vol.43,No.11B
影响因子：
0
作者：
Shigeki Sakai;Rajangam Ilangovan;Mitsue Takahashi
通讯作者：
Mitsue Takahashi

Long-Retention Ferroelectric-Gate FET with a (HfO_2)_x(Al_2O_3)_<1-x> Buffer-Insulating Layer for 1T FeRAM

用于 1T FeRAM 的具有 (HfO_2)_x(Al_2O_3)_<1-x> 缓冲绝缘层的长保持铁电栅极 FET

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
IEEE International Electron Devices Meeting Technical Digest 50^<th>,2004
影响因子：
0
作者：
Shigeki Sakai;Mitsue_Takahashi;Rajangam Ilangovan
通讯作者：
Rajangam Ilangovan

Ferroelectric FET with a Pt/SrBi_2Ta_2O_9/HfAlO/Si gate stack for 1T FeRAM

用于 1T FeRAM 的具有 Pt/SrBi_2Ta_2O_9/HfAlO/Si 栅极堆叠的铁电 FET

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Proceedings of The 2004 International Electron Devices and Materials Symposia 2004
影响因子：
0
作者：
Shigeki Sakai;Mitsue Takahashi
通讯作者：
Mitsue Takahashi

Ferroelectric Memory PET with Pt/SrBi_2Ta_2O_9/Hf-Al-O/Si Gate Structure

具有Pt/SrBi_2Ta_2O_9/Hf-Al-O/Si栅极结构的铁电记忆PET