Oxidos delgados para micro y nanoelectrónica : degradación, ruptura y aplicaciones tecnológicas
El trabajo desarrollado en esta Tesis se focaliza en el estudio de mecanismos de transporteeléctrico involucrados en la degradación y eventual ruptura de películas dieléctricas (óxidosdelgados). Éstos forman parte de una infinidad de dispositivos que son fabricados en vistas deposibles aplicaciones...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis Doctoral |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2016
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5923_Quinteros |
| Aporte de: |
| Sumario: | El trabajo desarrollado en esta Tesis se focaliza en el estudio de mecanismos de transporteeléctrico involucrados en la degradación y eventual ruptura de películas dieléctricas (óxidosdelgados). Éstos forman parte de una infinidad de dispositivos que son fabricados en vistas deposibles aplicaciones tecnológicas. El estudio de la degradación adquiere relevancia debido a quees preciso saber cómo se degrada cada componente y cómo ello incide en el comportamientoeléctrico general del dispositivo. Las estructuras estudiadas consisten en apilamientos metal/ óxido/ semiconductor (del inglés MIS) que pueden ser pensados como capacitores y que, en particular, constituyen la estructurabásica para la construcción de transistores de efecto campo (MOSFET, según su sigla eninglés). A su vez, la misma estructura se encuentra presente en otro tipo de dispositivo conque se trabajó: las NROM (Nitride Read-Only Memories); que constituyen un tipo particularde las ampliamente difundidas memorias FLASH. Se trata de apilamientos fabricados a nivelcomercial que se emplean actualmente como memorias no volátiles. Además, en la misma líneade analizar propiedades eléctricas de óxidos bajo distinto tipo de estímulos, se incursionó enel estudio de estructuras metal/ aislante/ metal (del inglés MIM). En ellas, la conmutaciónresistiva se muestra como una de las posibles aplicaciones de algunos de los mismos óxidosmencionados con anterioridad. Complementariamente, se analiza la factibilidad de su uso comomecanismo de memoria, en comparación con los mencionados NROM. El trabajo consistió enla caracterización eléctrica, comprensión de los mecanismos de conducción y/o conmutación asícomo el estudio bajo condiciones de degradación tales como radiación (de fotones , de iones pesados, protones y rayos X) y operación prolongada (procesos de estrés eléctrico). Si bien lasdistintas estructuras provienen de diversas colaboraciones con otros grupos de investigación,también se efectuaron algunas incursiones en los procesos de fabricación. Este trabajo comienza con la descripción de los efectos producidos por la incidencia de distintostipos de radiación en estructuras MIS (metal/ aislante/ semiconductor), a partir de un análisiscomparativo. Complementariamente, en los mismos apilamientos, se estudió la degradacióndebida a la aplicación prolongada de un voltaje. Luego se presenta un estudio orientado a comprendersi la descarga producida por rayos X incidiendo en estructuras MOSFET condicionala persistencia de las cargas atrapadas en las cercanías del dato perdido. A continuación, laincursión en estructuras de tipo MIM dio lugar a una serie de indagaciones vinculadas con eltópico de la conmutación resistiva. Se verá que muchas de las técnicas y aprendizajes adquiridos,durante los estudios precedentes, resultaron ventajosos al momento de encarar esta línea. Se puso de manifiesto la conmutación resistiva en muestras basadas en MgO y HfO2. En el primercaso, una conmutación entre estados muy disímiles (en orden de magnitud de la corriente)sugirió la propuesta de alternativas de fabricación. En el segundo, una amplia variedad de experimentosfueron empleados con la finalidad de comprender el comportamiento evidenciado pordicho material, que resultó destacarse por la particularidad de sus propiedades (autolimitaciónde corriente, ausencia de electroformado, resistencia al estrés eléctrico, etc.). |
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