逻辑兼容的高性能铁电场效应晶体管存储器
介观与纳米尺度物理
2022-03-09 v1 材料科学
摘要
在铁电栅叠层与硅沟道之间具有低k界面层（IL）的硅铁电场效应晶体管（FeFET）由于界面层早期击穿以及界面处的电荷俘获与去俘获，存在写入电压高、写入耐久性差和读后写延迟大的问题。我们展示了一种无界面层、后段制程（BEOL）兼容的 FeFET，可实现低电压、高速且高写入耐久性的存储操作。我们通过将5nm厚的 Hf0.5Zr0.5O2 栅叠层与非晶氧化铟钨（IWO）半导体沟道集成，在热预算 <400C 下制备了沟道长28nm、宽126nm的无界面层 FeFET。我们报道了1.2V的存储窗口和编程/擦除 10^5 的读电流窗口、使用 +/-2V 写入脉冲时20ns的写入延迟、<200ns的读后写延迟、超过 5x10^10 次的写入耐久周期以及每单元2比特编程能力。阵列级分析表明，无界面层 BEOL FeFET 是逻辑兼容高性能片上缓冲存储器及存内计算加速器的多比特权重单元的 promising 候选。
引用
@article{arxiv.2105.11078,
title = {Logic Compatible High-Performance Ferroelectric Transistor Memory},
author = {Sourav Dutta and Huacheng Ye and Abhishek Khanna and Yuan-Chun Luo and Lillian Pentecost and Akif A. Khandker and Wriddhi Chakraborty and Gu-Yeon Wei and David Brooks and Michael Niemier and Xiaobo Sharon Hu and Shimeng Yu and Kai Ni and Suman Datta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.11078},
year = {2022}
}