Published January 1, 2021
| Version v1
Publication
Open
Investigation of Time Dependent Dielectric Breakdown (TDDB) of Hf<sub>0.5</sub>Zr<sub>0.5</sub>O<sub>2</sub>-Based Ferroelectrics Under Both Forward and Reverse Stress Conditions
Creators
- 1. Shanghai Jiao Tong University
- 2. Peking University
- 3. Huazhong University of Science and Technology
- 4. Institute of Microelectronics
Description
Increasing demands for mass storage and new paradigm computing ask for non-volatile memories that can meet reliability requirements. Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 -based (HZO) memory has attracted growing attention due to its excellent CMOS compatibility. This letter investigated the time dependent dielectric breakdown (TDDB) of HZO ferroelectric under both forward and reverse stress conditions, which is relevant to the memory's practical operation. The key similarities and the differences for both breakdown conditions have been identified and the underlying mechanism is explored. It is found that the pre-existing oxygen vacancies near the bottom electrode play the key role and all the observed phenomenon can be explained. Therefore, the precise control of these pre-existing oxygen vacancies can be critical for future TDDB improvement.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تتطلب الطلبات المتزايدة على التخزين الضخم والحوسبة النموذجية الجديدة ذكريات غير متطايرة يمكنها تلبية متطلبات الموثوقية. جذبت الذاكرة Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 - based (HZO) اهتمامًا متزايدًا بسبب توافقها الممتاز مع CMOS. بحثت هذه الرسالة في الانهيار العازل المعتمد على الوقت (TDDB) لـ HZO ferroelectric في ظل ظروف الإجهاد الأمامية والعكسية، وهو أمر ذو صلة بالتشغيل العملي للذاكرة. تم تحديد أوجه التشابه والاختلاف الرئيسية لكل من ظروف الانهيار واستكشاف الآلية الأساسية. وجد أن شواغر الأكسجين الموجودة مسبقًا بالقرب من القطب السفلي تلعب الدور الرئيسي ويمكن تفسير جميع الظاهرة المرصودة. لذلك، يمكن أن يكون التحكم الدقيق في هذه الشواغر الموجودة مسبقًا في الأكسجين أمرًا بالغ الأهمية لتحسين TDDB في المستقبل.Translated Description (French)
Les demandes croissantes de stockage de masse et de nouveaux paradigmes informatiques exigent des mémoires non volatiles capables de répondre aux exigences de fiabilité. La mémoire à base de Hf 0,5 Zr 0,5 O 2 (HZO) a attiré une attention croissante en raison de son excellente compatibilité CMOS. Cette lettre a étudié le claquage diélectrique dépendant du temps (TDDB) du ferroélectrique HZO dans des conditions de contrainte directe et inverse, ce qui est pertinent pour le fonctionnement pratique de la mémoire. Les principales similitudes et les différences pour les deux conditions de panne ont été identifiées et le mécanisme sous-jacent est exploré. On constate que les lacunes d'oxygène préexistantes près de l'électrode inférieure jouent le rôle clé et tout le phénomène observé peut être expliqué. Par conséquent, le contrôle précis de ces lacunes d'oxygène préexistantes peut être essentiel pour l'amélioration future de la TDDB.Translated Description (Spanish)
Las crecientes demandas de almacenamiento masivo y el nuevo paradigma informático exigen memorias no volátiles que puedan cumplir con los requisitos de confiabilidad. La memoria basada en Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 (HZO) ha atraído una atención creciente debido a su excelente compatibilidad con CMOS. Esta carta investigó la ruptura dieléctrica dependiente del tiempo (TDDB) del ferroeléctrico HZO en condiciones de tensión directa e inversa, que es relevante para el funcionamiento práctico de la memoria. Se han identificado las similitudes clave y las diferencias para ambas condiciones de ruptura y se explora el mecanismo subyacente. Se encuentra que las vacantes de oxígeno preexistentes cerca del electrodo inferior juegan un papel clave y se puede explicar todo el fenómeno observado. Por lo tanto, el control preciso de estas vacantes de oxígeno preexistentes puede ser fundamental para la mejora futura de la TDDB.Files
09509278.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c881ea5723c928e769dcbb694ca2c33d
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحقيق في انهيار العزل الكهربائي المعتمد على الوقت (TDDB) من Hf<sub>0.5</sub>Zr<sub>0.5</sub>O<sub>2</sub>- Ferroelectrics القائم على كل من ظروف الإجهاد الأمامية والعكسية
- Translated title (French)
- Étude de la rupture diélectrique dépendante du temps (TDDB) des ferroélectriques à base de Hf<sub>0,5</sub>Zr<sub>0,5</sub>O<sub>2</sub> dans des conditions de contrainte directe et inverse
- Translated title (Spanish)
- Investigación de la ruptura dieléctrica dependiente del tiempo (TDDB) de ferroeléctricos basados en Hf<sub>0.5</sub>Zr<sub>0.5</sub>O<sub>2</sub>en condiciones de estrés directo e inverso
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3192939849
- DOI
- 10.1109/jeds.2021.3103182
References
- https://openalex.org/W1879684899
- https://openalex.org/W2018452678
- https://openalex.org/W2036357065
- https://openalex.org/W2060406785
- https://openalex.org/W2069948346
- https://openalex.org/W2087757714
- https://openalex.org/W2158012362
- https://openalex.org/W2203421927
- https://openalex.org/W2290702954
- https://openalex.org/W2789248677
- https://openalex.org/W2790044624
- https://openalex.org/W2805009678
- https://openalex.org/W2903402517
- https://openalex.org/W2921585007
- https://openalex.org/W2981743243
- https://openalex.org/W3005860055
- https://openalex.org/W3009598260
- https://openalex.org/W3042621001
- https://openalex.org/W3090685315
- https://openalex.org/W3109129214
- https://openalex.org/W3173240349