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基于Atlas的MFIS結(jié)構(gòu)器件電學(xué)性能模擬

作者: 時(shí)間:2011-07-13 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


3.3 絕緣層材料對(duì)的影響
由式(1)可以看出,具有高介電常數(shù)εi的絕緣層,能夠使分配在鐵電層上的有效電場(chǎng)增加,從而使鐵電層趨于飽和,產(chǎn)生一個(gè)較大的記憶窗口。為研究不同絕緣層材料對(duì)相關(guān)的影響,利用Arias軟件對(duì)采用SiO2、Si3N4、Y2O3、HfO2及CeO2作為絕緣層的的C—V特性及記憶窗口進(jìn)行了和分析。
圖4給出了在5 V的應(yīng)用電壓下,分別采用不同絕緣層材料時(shí)MFIS器件的C—V特性及記憶窗口。從圖中可以看出,MFIS器件的C—V曲線隨絕緣層介電常數(shù)的增加逐漸變寬,其記憶窗口從0.36 V增大到1.09 V,并逐漸趨于飽和。

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圖5為不同絕緣層材料時(shí)MFIS器件的記憶窗口隨應(yīng)用電壓的變化。從圖中可以看出,高介電常數(shù)為絕緣層jf,MFIS器件的記憶窗口在7 V時(shí)達(dá)到飽和,而低介電常數(shù)為絕緣層時(shí),記憶窗口在15 V時(shí)仍未達(dá)到飽和。這意味著在一定厚度下,高介電常數(shù)的絕緣層能夠使MFIS器件的記憶窗口在一個(gè)較低的應(yīng)用電壓下達(dá)到飽和,從而減小工作電壓,使得其與現(xiàn)代集成電路設(shè)計(jì)工藝相兼容。

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4 結(jié)束語
利用器件軟件Arias,結(jié)合飽和狀態(tài)及非飽和狀態(tài)下的鐵電極化模型,研究了應(yīng)用電壓、絕緣層厚度及材料對(duì)MFIS器件的C—V特性及記憶窗口的影響。仿真結(jié)果表明,增加應(yīng)用電壓、減小絕緣層厚度及采用高介電常數(shù)材料,可以使器件的C—V曲線逐漸變寬,記憶窗口逐漸增大。但是考慮到MFIS器件與現(xiàn)代集成電路的工作電壓的兼容性,以及過薄的絕緣層可能會(huì)引起的漏電流,使得采用高介電常數(shù)的絕緣材料作為MFIS器件的絕緣層成為一個(gè)提高M(jìn)FIS器件的有效途徑。


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