記念講演Si/HZO強誘電体FETの動作機構: MOS（MFIS）界面で起こる現象

摘要

本講演はSi/HfO_2系強誘電体FETのメモリ特性を決定するMFIS界面での現象について解説する。HfO_2系強誘電体とSiチャネルの間に界面層が存在し、その近傍にトラップされた電荷によって分極反転およびデバイス動作が決まる。特に正電圧印加下において、電子のトラップによってアシストされた分極反転という現象が、nチャネル強誘電体FETのメモリ特性の根源であることが分かった。一方負電圧印加下では正孔のトラップが同様な振る舞いを示さず、pチャネルの劣ったメモリ特性につながる。さらに、MFIS界面準位密度もメモリ特性に大きく影響し、作製プロセスで界面準位密度の抑制が重要である。Si上にあるHf_(0.5)Zr_(0.5)O_2の強誘電相の結晶化アニール過程で、温度を結晶化の下限温度にまで下げることで界面準位密度を低減できた成果を紹介する。