Fe-FET - Fe FET
Ein ferroelektrischer Feldeffekttransistor ( FeFET ) ist ein Feldeffekttransistor , der ein ferroelektrisches Material umfasst, das zwischen der Gate-Elektrode und dem Source-Drain-Leitbereich der Vorrichtung (dem Kanal ) eingeschlossen ist. Die permanente Polarisation des elektrischen Feldes im Ferroelektrikum bewirkt, dass diese Art von Vorrichtung den Zustand des Transistors (ein oder aus) in Abwesenheit jeglicher elektrischer Vorspannung beibehält.
FeFET-basierte Bauelemente werden in FeFET-Speichern verwendet – einer Art nichtflüchtiger Einzeltransistorspeicher .
Beschreibung
Die Verwendung eines Ferroelektrikums ( Triglycinsulfat ) in einem Festkörperspeicher wurde 1963 von Moll und Tarui unter Verwendung eines Dünnschichttransistors vorgeschlagen . Weitere Forschungen fanden in den 1960er Jahren statt, aber die Retentionseigenschaften der auf Dünnfilm basierenden Vorrichtungen waren unbefriedigend. Frühe Feldeffekttransistor - basierte Geräte verwendet Wismuttitanat (Bi 4 Ti 3 O 12 ) , ferroelektrischen oder Pb 1-x Ln x TiO 3 ( PLT ) und die dazugehörige Misch zironconate / Titanate ( PLZT ). Ende 1980 wurde ein ferroelektrischer RAM entwickelt, der einen ferroelektrischen Dünnfilm als Kondensator verwendet, der mit einem Adressierungs-FET verbunden ist.
Auf FeFET basierende Speicherbauelemente werden unter Verwendung von Spannungen unterhalb der Koerzitivspannung für die Ferroelektrik gelesen.
Zu den Problemen, die bei der Realisierung einer praktischen FeFET-Speichervorrichtung involviert sind, gehören (ab 2006): Wahl einer hochpermittierenden, hochisolierenden Schicht zwischen Ferroelektrikum und Gate; Probleme mit hoher remanenter Polarisation von Ferroelektrik; begrenzte Aufbewahrungszeit (ca. wenige Tage, vgl. erforderliche 10 Jahre).
Vorausgesetzt, die ferroelektrische Schicht kann entsprechend skaliert werden, wird erwartet, dass sowohl FeFET-basierte Speichervorrichtungen als auch MOSFET-Vorrichtungen skalieren (schrumpfen); jedoch kann seitlich eine Grenze von ~20 nm existieren (die superparaelektrische Grenze , auch bekannt als ferroelektrische Grenze). Andere Herausforderungen bei der Merkmalsschrumpfung umfassen: verringerte Filmdicke, die zusätzliche (unerwünschte) Polarisationseffekte verursacht; Ladungsinjektion; und Leckströme.
Forschung und Entwicklung
2017 FeFET basierte nichtflüchtigen Speicher wurde als mit auf gebaut wurde berichtet , 22 - nm - Knoten unter Verwendung von FDSOI CMOS (fully depleted silicon on insulator ) mit Hafniumdioxid (HfO 2 ) , da die ferroelectric- der kleinsten Größe FeFET Zelle berichtet wurde 0,025 & mgr; m 2 , das Die Geräte wurden als 32-Mbit-Arrays mit Set/Reset-Impulsen von ~10 ns Dauer bei 4,2 V gebaut - die Geräte zeigten eine Lebensdauer von 10 5 Zyklen und eine Datenspeicherung bis zu 300 °C .
Ab 2017 versucht das Startup 'Ferroelectrc Memory Company', FeFET-Speicher zu einem kommerziellen Gerät auf Basis von Hafniumdioxid zu entwickeln. Die Technologie des Unternehmens soll sich auf moderne Prozessknotengrößen skalieren lassen und sich in moderne Produktionsprozesse, dh HKMG , integrieren lassen und ist leicht in konventionelle CMOS-Prozesse integrierbar, wobei nur zwei zusätzliche Masken erforderlich sind.
Siehe auch
- Ferroelektrischer RAM - RAM, das ein ferroelektrisches Material im Kondensator einer herkömmlichen DRAM-Struktur verwendet
Verweise
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Weiterlesen
- Ishiwara, Hiroshi (2012), "FeFET und ferroelektrische Direktzugriffsspeicher", Multifunctional Oxide Heterostructures , doi : 10.1093/acprof:oso/9780199584123.003.0012