Тихоненко Ф.В. Антонов В.А. Калугин А.П. Попов В.П. Тысченко И.Е. Мяконьких А.В. Руденко К.В. Тихоненко Ф.В.
Стабильность сегнетоэлектрических свойств нанослоев оксидов гафния-циркония с алюминием в МОП транзисторах
Докладчик: Тихоненко Ф.В.
Сегнетоэлектрические (F) изоляторы и металлы (М) используются в энергонезависи-мой памяти и других приложениях, основанных на способности сегнетоэлектриков переключать свою электрическую поляризацию в ответ на приложенные электрические по-ля. Большинство полупроводниковых приборов на кремнии (S) производятся при высоких температурах~900оС. Но свойства сегнетоэлектрических пленок меняются из-за структурных переходов при отжиге [1, 2]. Целью данной работы являлось изучение зависимость сегнетоэлектрических свойств MFS структур от температуры отжига. Объектами исследований являлись тестовые МОП транзисторы с затвором в виде многослойных стеков металл-сегнетоэлектрик на кремниевой подложке, состоящие из 10-15 нм слоев нитрида титана (TIN), high-k оксидов HfO2:AL2O3 (HAO) 10:1 или HfO2ZrO2:AL2O3 (HZAO) 5:5:1 и (001) подложки кремния с p-карманами, на которую были нанесены омические контактные площадки истока и стока, состоящие из слоя нитрида титана .
Исследование сегнетоэлектрических свойств образцов HAO и HZAO проводилось после быстрых отжигов до 900оС 30 с по сток-затворным характеристикам МОПТ на установке Agilent 1500, а также на Keithley 4200 методом positive-up-negative-down (PUND) при различных режимах подачи импульсного сигнала к образцу. Характерный временной масштаб подаваемых импульсов порядка 10-6-10-4с.
Из проведенных измерений следует, что при повышении температуры отжига при формировании р-карманов значение поляризации сегнетоэлектрика сначала увеличивается до 10 мкКл/см2, но существует температура отжига разная для HAO и HZAO, подзатворных изоляторов, после которой значение поляризации сегнетоэлектрика уменьшается. В работе проводится обсуждение полученных данных на основе модели фазовых превращений. Рост порогового напряжения НПТ для дырок связан с положительным зарядом, захваченным на их поверхности после химического доокисления стеков затвора. Работа выполнена в рамках программ № FWGW-2021-0003 и № FFNN-2022-0019 Минобрнауки РФ.
Литература
1. В.П. Попов*, В.А. Антонов, Ф.В. Тихоненко, А.В. Мяконьких, К.В. Руденко. Термостабильность сегнетоэлектрических пленок на основе диоксидов гафния-циркония на кремнии, Известия РАН, серия физическая, 2023, том 87, № 6, с. 867–872. https://sciencejournals.ru/view-article/?j=izvfiz&y=2023&v=87&n=6&a=IzvFiz2370150Popov
2. V.A. Antonov, F.V. Tikhonenko, V.P. Popov, A.V. Miakonkikh, K.V. Rudenko, V.A. Sverdlov. SOS Pseudo-FeFETs after Furnace or Rapid Annealings and Thining by Thermal Oxida-tion. Solid-State Electronics 213 (2024) 108821 https://doi.org/10.1016/j.sse.2023.108821
К списку докладов