Integration eines ferroelektrischen Speichermoduls in das BEoL der XFAB XT018 Technologiezur Realisierung von 1T1C-FeFETs

Abstract:
In jüngster Zeit haben ferroelektrische (FE) Speicher auf der Basis von Hafniumoxid (HfO2) wegen ihrer guten Skalierbarkeit, ihrer hohen Arbeitsgeschwindigkeit und ihres geringen Stromverbrauchs große Aufmerksamkeit erregt. Im Gegensatz zum FE Random Access Memory (FeRAM) ermöglicht der FE-Feldeffekttransistor(FeFET) ein zerstörungsfreies Auslesen. Die Integration des FeFET in eine etablierte CMOS-Technologie bringt jedoch einige Herausforderungen mit sich. In dieser Arbeit wird ein 1T1C-FeFET mit einem separaten Transistor (1T) und einem in die Verdrahtungsebene eingebetteten FE-Kondensator (1C) beschrieben und demonstriert. Dieser alternative Ansatz kann ohne wesentliche Änderungen in der Transistor-Ebene in Standard-Prozesstechnologien integriert werden. Von der Integration des Metall-Ferroelektrikum-Metall-Modulsin die Verdrahtungsebene über die Herstellung und Charakterisierung einzelner 1T1CSpeicherzellen mit unterschiedlichen Kondensatorflächenverhältnissen zur Bit-Zell-Optimierung bis hin zur ersten Demonstrationeines 8-Kbit-Speichertestchips werden alle wichtigen Schritte abgedeckt.