Impact of dopant species on the interfacial trap density and mobility in amorphous In-X-Zn-O solution-processed thin-film transistors

Alloying of In/Zn oxides with various X atoms stabilizes the IXZO structures but generates electron traps in the compounds, degrading the electron mobility. To assess whether the latter is linked to the oxygen affinity or the ionic radius, of the X element, several IXZO samples are synthesized by the sol-gel process, with a large number (14) of X elements. The IXZOs are characterized by XPS, SIMS, DRX, and UV-spectroscopy and used for fabricating thin film transistors. Channel mobility and the interface defect density NST, extracted from the TFT electrical characteristics and low frequency noise, followed an increasing trend and the values of mobility and NST are linked by an exponential relation. The highest mobility (8.5 cm2/Vs) is obtained in In-Ga-Zn-O, and slightly lower value for Sb and Sn-doped IXZOs, with NST is about 2E12 cm2/eV, close to that of the In-Zn-O reference TFT. This is explained by a higher electronegativity of Ga, Sb, and Sn than Zn and In, their ionic radius values being close to that of In and Zn. Consequently, Ga, Sb, and Sn induce weaker perturbations of In-O and Zn-O sequences in the sol-gel process, than the X elements having lower electronegativity and different ionic radius. The TFTs with X = Ca, Al, Ni and Cu exhibited the lowest mobility and NST > 1E13 cm2/eV, most likely because of metallic or oxide clusters formation

Model and fitting results for the filamentary conduction in MIM resistive switching devices

Experimental results for the resistive switching effect occurring in Pt/HfO2/Pt devices are analyzed within the framework of the two-terminal Landauer theory for mesoscopic conducting systems. It is shown that the magnitude of the current and the voltage dependence of the switching conduction characteristic are mainly dictated by the size of the filamentary path generated after electroforming. The temperature dependence of the high resistance conduction characteristics is also modeled in a consistent manner with the proposed picture.Fil: Palumbo, Félix Roberto Mario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Miranda, Enrique. Universitat Autònoma de Barcelona; EspañaFil: Ghibaudo, Gerard. Université Savoie Mont Blanc; FranciaFil: Jousseaume, V.. Université Savoie Mont Blanc; Franci

IMPACT DES DIELECTRIQUES A FORTE PERMITTIVITE SUR LES PERFORMANCES DES TRANSISTORS MOS 0.13M AVANCES

LE COURANT TUNNEL DES OXYDES HYPERFINS EST UN DES PROBLEMES LES PLUS PREOCCUPANTS POUR LA MICROELECTRONIQUE D'AUJOURD'HUI CAR IL LIMITE FONDAMENTALEMENT LA REDUCTION DES DIMENSIONS DU TRANSISTOR, AUX FRONTIERES DES GENERATIONS 0.1M. UNE RUPTURE TECHNOLOGIQUE ET L'ADOPTION D'UN DIELECTRIQUE ALTERNATIF A FORTE PERMITTIVITE COMME LE TA 2O 5 SEMBLENT DONC NECESSAIRE. CEPENDANT, LES SPECIFICATIONS DES FILIERES CMOS POUR UNE TELLE INTEGRATION SONT SEVERES (DENSITE D'ETATS D'INTERFACE, MOBILITE INTERFACIALE, NIVEAU DE COURANT DE FUITE, ETC.). DANS CE MEMOIRE, NOUS NOUS SOMMES ATTACHES A ETUDIER LE TA 2O 5, DEJA BIEN CONNU POUR SES APPLICATIONS DRAM. LA DENSIFICATION DU MATERIAU, POUR LIMITER LE NIVEAU DE FUITE, ET LA NITRURATION AVANT DEPOT, NECESSAIRE AU CONTROLE DE LA CROISSANCE DE L'OXYDE INTERFACIAL, SONT LES DEUX ETAPES CLES DE L'OPTIMISATION DES CARACTERISTIQUES DU DIELECTRIQUE. CETTE OPTIMISATION EST SPECIFIQUE DE L'APPLICATION EN QUESTION. UNE AUTRE CARACTERISTIQUE ESSENTIELLE DU TA 2O 5 EST QU'IL REQUIERE UNE GRILLE METALLIQUE, CE QUI EST BENEFIQUE VIS-A-VIS DE LA DEPLETION DE GRILLE, MAIS NECESSITE UNE ARCHITECTURE DE CANAL ENTERRE. GRACE A UNE GRILLE TIN/POLY, NOUS AVONS PU PRODUIRE, AVEC RELATIVEMENT PEU DE CHANGEMENT PAR RAPPORT A UNE FILIERE CMOS STANDARD, DES TRANSISTORS 0.1M ET DES CIRCUITS ENTIEREMENT FONCTIONNELS. NOUS AVONS EU POUR CELA RECOURS A DES ARTIFICES COMME L'ENCAPSULATION DE LA GRILLE, MAIS DES PROCEDES COMME CELUI DE LA GRILLE SACRIFICIELLE SONT EGALEMENT DISCUTES. UNE ETUDE DES PROPRIETES DE TRANSPORT DANS LE DIELECTRIQUE EST PRESENTEE, ABOUTISSANT A UN MODELE PERMETTANT DE COMPRENDRE LA CONDUCTION DANS UN BICOUCHE. LA FIABILITE ET LES AUTRES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES DU MATERIAU SONT RELATIVEMENT PROMETTEUSES. ENFIN, UN MECANISME DE REDUCTION DE LA MOBILITE DE TYPE COLLISION COULOMBIENNE LIE AU DEPOT PECVD DU TIN A ETE MIS EN EVIDENCE. LE CHOIX D'UNE AUTRE ELECTRODE DE GRILLE DEVRAIT PERMETTRE DE REVENIR A UN NIVEAU DE MOBILITE ACCEPTABLE.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Intrinsic Mechanism of Mobility Collapse in Short MOSFETs

International audienc

ETUDE DES MECANISMES DE DEGRADATION ET DE DEFAILLANCE DES OXYDES ULTRA-MINCES - APPLICATION A LA FIABILITE DES TECHNOLOGIES CMOS SUB-0.25 M

LES REDUCTIONS SPECTACULAIRES DES DIMENSIONS CRITIQUES DES DISPOSITIFS SONT A L'ORIGINE D'UN INTERET CROISSANT DE L'INDUSTRIE DES SEMICONDUCTEURS POUR LES QUESTIONS DE FIABILITE DES OXYDES ULTRA-MINCES. DANS CE CONTEXTE, L'OBJET DE CE MEMOIRE EST L'ETUDE DES MECANISMES DE DEGRADATION ET DE DEFAILLANCE DES OXYDES ULTRA-MINCES APPLIQUEE AUX TECHNOLOGIES CMOS. APRES DES RAPPELS GENERAUX SUR LE SYSTEME SI/SIO 2 ET SUR LA FIABILITE, NOUS DEVELOPPONS LES METHODES DE CARACTERISATION DES OXYDES ULTRA-MINCES NECESSAIRES A LA REALISATION D'UNE TELLE ETUDE. EN PARTICULIER, NOUS PROPOSONS UNE METHODE ORIGINALE D'EXTRACTION DE L'EPAISSEUR BASEE SUR UNE STATISTIQUE EFFECTIVE DE DISTRIBUTION DES PORTEURS. A LA LUMIERE DE NOS RESULTATS, NOUS FAISONS ENSUITE UN LARGE TOUR D'HORIZON DES PRINCIPAUX RESULTATS DE LA LITTERATURE RELATIFS AUX COURANTS DE FUITE GENERES PAR UNE CONTRAINTE ELECTRIQUE, COMMUNEMENT APPELES SILC (STRESS INDUCED LEAKAGE CURRENT). NOUS SOULIGNONS LE ROLE PREPONDERANT DES TROUS DANS SA GENERATION ET MONTRONS QUE LE SILC ET LE CLAQUAGE NE SONT PAS DIRECTEMENT CORRELES. PAR LA SUITE, NOUS NOUS INTERESSONS AU QUASI-CLAQUAGE, QUI SE CARACTERISE PAR UN IMPORTANT COURANT DE FUITE APPARAISSANT SUBITEMENT AU COURS DE LA CONTRAINTE. IL CORRESPOND A UN SITE LOCALISE DE DEFAILLANCE DE FORMATION PLUS OU MOINS PROGRESSIVE DONT LA CONDUCTION SEMBLE BEAUCOUP PLUS CONTROLEE PAR SES ELECTRODES QUE PAR L'OXYDE. NOUS MONTRONS QUE SES CARACTERISTIQUES EN FONT UN MECANISME CRITIQUE POUR LA FIABILITE DES DISPOSITIFS. NOUS DEVELOPPONS DONC ENSUITE UNE METHODOLOGIE D'ANALYSE STATISTIQUE AFIN DE PRENDRE EN COMPTE A LA FOIS LE CLAQUAGE ET LE QUASI-CLAQUAGE DE FACON RIGOUREUSE, EN LES CONSIDERANT COMME DEUX MECANISMES EN COMPETITION. A L'AIDE DE CETTE APPROCHE, NOUS DEMONTRONS QUE LE CLAQUAGE ET LE QUASI-CLAQUAGE ONT DES ORIGINES DISTINCTES ET SOULIGNONS DE PLUS L'IMPORTANCE DE LA DECONVOLUTION DE CES DEUX MECANISMES POUR UNE PREDICTION FIABLE ET REALISTE DE LA DUREE DE VIE DE L'OXYDE.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

A Method for Series-Resistance-Immune Extraction of Low-Frequency Noise Parameters in Nanoscale MOSFETs

International audienceThis article presents a new methodology for the extraction of low-frequency noise (LFN) or random telegraph noise (RTN) parameters, such as the gate oxide interface trap density, N t , and the mobility fluctuations factor, Ω, without the influence of the source/drain series resistance, R sd . The method utilizes the Y-function - which is immune to any first-order degradation, including the series resistance-as well as the intrinsic mobility degradation factors θ 1,0 and θ 2 . The proposed extraction technique is first demonstrated through numerical calculations and then applied on experimental results of n-channel short length FinFETs. It is shown that if the R sd impact is not accounted for, the extracted LFN parameters through the classic carrier number fluctuations (CNF) with correlated mobility fluctuations (CMF) model can lead to significant extraction errors. This mainly concerns the correlated mobility factor Ω, which may be strongly underestimated, but also the extraction of the trap density N t

New Characterization Methodology of Borderless Silicon Nitride Charge Kinetic using C(V) Hysteresis Loops

Abstract not Available.</jats:p