[논문]Enabling large ferroelectricity and excellent reliability for ultra-thin hafnia-based ferroelectrics with a W bottom electrode by inserting a metal-nitride diffusion barrier

Kim, Minki; Goh, Youngin; Hwang, Junghyeon; Jeon, Sanghun

doi:10.1063/5.0072692

[해외논문] Enabling large ferroelectricity and excellent reliability for ultra-thin hafnia-based ferroelectrics with a W bottom electrode by inserting a metal-nitride diffusion barrier

Applied physics letters, v.119 no.26, 2021년, pp.262905 -

Kim, Minki (School of Electrical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology , 291 Daehakro, Yuseong-gu, Daejeon 34141, South Korea) , Goh, Youngin (School of Electrical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology , 291 Daehakro, Yuseong-gu, Daejeon 34141, South Korea) , Hwang, Junghyeon (School of Electrical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology , 291 Daehakro, Yuseong-gu, Daejeon 34141, South Korea) , Jeon, Sanghun (School of Electrical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology , 291 Daehakro, Yuseong-gu, Daejeon 34141, South Korea)

Abstract ▼ AI-Helper

Metal-nitride layers were used as tungsten (W)-diffusion barriers for ultra-thin (<5 nm) Hf0.5Zr0.5O2 (HZO)-based ferroelectric capacitors with W as the bottom electrode. The influence of various metal nitrides (e.g., TiN, HfN, and ZrN) on the leakage properties, ferroelectricity, and reliability of the HZO capacitors was systematically investigated to identify appropriate materials for use as diffusion barriers in TiN/HZO/W stack capacitors. All the metal-nitrides were observed to significantly suppress W diffusion, resulting in a reduced leakage current. A comparative study between diffusion barriers revealed that the TiN/HZO/W stack capacitor with a ZrN layer exhibited the largest remanent polarization (2Pr) of 23 μC/cm2, as well as the highest reliability. This was attributed to the ZrN forming a ZrO2 interfacial layer, which could contribute to polarization switching and improve reliability. We quantitatively calculated the interfacial capacitance by performing the pulse switching measurement. In addition, crystal structures and diffusion properties with various metal nitrides are evaluated by analyzing grazing-angle incidence x-ray diffraction and x-ray photoelectron spectroscopy. These results provide a guideline for the fabrication of ultrathin HZO-based capacitors with stable ferroelectricity, reduced leakage, and excellent reliability.

참고문헌 (50)

Nat. Commun. 11 1 1439 2020 10.1038/s41467-020-15249-1

상세보기
J. Appl. Phys. 117 13 134109 2015 10.1063/1.4916707

상세보기
J. Appl. Phys. 119 22 224104 2016 10.1063/1.4953642

상세보기
Nat. Mater. 11 10 860 2012 10.1038/nmat3415

상세보기
IEEE Electron Device Lett. 41 8 1193 2020 10.1109/LED.2020.3001639

상세보기
ACS Appl. Mater. Interfaces 7 40 22348 2015 10.1021/acsami.5b06117

상세보기
Nat. Mater. 12 7 617 2013 10.1038/nmat3649

상세보기
Phys. Rev. Lett. 94 24 246802 2005 10.1103/PhysRevLett.94.246802

상세보기
Science 313 5784 181 2016
Nano Convergence 7 1 35 2020 10.1186/s40580-020-00246-3

상세보기
Nano Convergence 7 1 32 2020 10.1186/s40580-020-00242-7

상세보기
2014
Nano Convergence 5 1 2 2018 10.1186/s40580-018-0135-4

상세보기
2014
Nano Convergence 7 19 2020 10.1186/s40580-020-00230-x

상세보기
2017
Nano Convergence 5 1 30 2018 10.1186/s40580-018-0163-0

상세보기
ECS J. Solid State Sci. Technol. 4 5 N30 2015 10.1149/2.0081505jss

상세보기
Nanotechnology 29 33 335201 2018 10.1088/1361-6528/aac6b3

상세보기
Nano Convergence 8 1 11 2021 10.1186/s40580-021-00262-x

상세보기
Nano Convergence 7 1 31 2020 10.1186/s40580-020-00240-9

상세보기
Appl. Phys. Lett. 117 24 242901 2020 10.1063/5.0029516

상세보기
IEEE Electron Device Lett. 42 9 1299 2021 10.1109/LED.2021.3102604

상세보기
2019
AIP Adv. 10 1 015104 2020 10.1063/1.5121454

상세보기
Appl. Phys. Lett. 102 24 242905 2013 10.1063/1.4811483

상세보기
IEEE Trans. Electron Devices 65 5 1771 2018 10.1109/TED.2018.2816968

상세보기
J. Appl. Phys. 118 7 072006 2015 10.1063/1.4927805

상세보기
Appl. Phys. Lett. 104 7 072901 2014 10.1063/1.4866008

상세보기
Appl. Phys. Lett. 108 26 262904 2016 10.1063/1.4954942

상세보기
Nanoscale 12 16 9024 2020 10.1039/D0NR00933D

상세보기
Nanotechnology 30 50 505204 2019 10.1088/1361-6528/ab3c8f

상세보기
Jom 71 1 246 2019 10.1007/s11837-018-3140-5

상세보기
IEEE Trans. Electron Devices 68 2 523 2021 10.1109/TED.2020.3046173

상세보기
Microelectron. Eng. 178 250 2017 10.1016/j.mee.2017.05.028

상세보기
2016
ACS Appl. Mater. Interfaces 8 11 7232 2016 10.1021/acsami.5b11653

상세보기
Nat. Commun. 5 1 4289 2014 10.1038/ncomms5289

상세보기
Appl. Phys. Lett. 111 24 242901 2017 10.1063/1.4995619

상세보기
IEEE Electron Device Lett. 39 8 1207 2018 10.1109/LED.2018.2846570

상세보기
J. Appl. Phys. 115 1 013501 2014 10.1063/1.4859455

상세보기
1998
J. Nucl. Mater. 471 208 2016 10.1016/j.jnucmat.2015.10.048

상세보기
IEEE J. Electron Devices Soc. 6 1019 2018 10.1109/JEDS.2018.2825360

상세보기
IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 62 3 596 2015 10.1109/TUFFC.2014.006774

상세보기
Appl. Phys. Lett. 86 14 142907 2005 10.1063/1.1897425

상세보기
Appl. Phys. Express 10 8 081501 2017 10.7567/APEX.10.081501

상세보기
IEEE Electron Device Lett. 40 5 714 2019 10.1109/LED.2019.2903641

상세보기
Nanoscale Res. Lett. 14 1 254 2019 10.1186/s11671-019-3063-2

상세보기
MRS Commun. 8 3 795 2018 10.1557/mrc.2018.175

상세보기

LOADING...

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

원문 URL 링크

DOI : 10.1063/5.0072692
EBSCOhost-Academic Search Premier : 저널
American Institute of Physics : 저널> 권호 > 논문
EBSCOHost-Academic Search Elite : 저널

*원문 PDF 파일 및 링크정보가 존재하지 않을 경우 KISTI DDS 시스템에서 제공하는 원문복사서비스를 사용할 수 있습니다.

저작권 관리 안내

내보내기 메뉴

내보내기 구분

파일저장
인쇄
메일전송

구성항목

기본정보
상세정보

관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관

저장형식

Text(ASCII format)
Excel format
RefWorks Direct Export
RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley

메일정보

받는사람 (필수): @
보내는사람 (선택): @
제목
내용: KISTI 검색결과 이메일 서비스

안내

총 건의 자료가 검색되었습니다.

다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000)

검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다.

데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요)

다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다.
파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오.

Text(ASCII format)
Excel format

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

AI-Helper ※ AI-Helper는 을 사용합니다.

AI-Helper

안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

연합인증