Projekt-Mitglieder: Robert Eilhardt (Doktorand), Leopoldo Molina-Luna (PI)

Beschreibung:

Resistive Random-Access-Memory-Bauelemente (RRAM) auf Hafnia-Basis sind vielversprechende Kandidaten für nichtflüchtige Speicher der nächsten Generation und sind aufgrund ihrer Kompatibilität mit Back-End-of-Line-Prozessen im derzeitigen Halbleiterherstellungsprozess sehr attraktiv. Daher ist die Verbesserung der Zuverlässigkeit der Bauelemente von entscheidender Bedeutung für ihre Verwendung in künftigen Speicheranwendungen. Das Verständnis des Einflusses der Mikrostruktur und der beteiligten atomistischen Prozesse wird dazu beitragen, die Leistung der Bauelemente zu verbessern. In-situ-Experimente, die sowohl eine Erwärmung als auch eine Vorspannung beinhalten, werden derzeit an Bauelementen durchgeführt, die auf MEMS-basierten Chips mittels FIB-in-situ-Lift-out-Techniken montiert sind, und sind der Schlüssel zu einem bauteilspezifischen Verständnis der beteiligten physikalischen/chemischen Mechanismen. Darüber hinaus haben wir eine temperaturabhängige Studie durchgeführt, um die Entwicklung der Mikrostruktur der Hafnia-Schicht direkt im Mikroskop zu beobachten, was einen einzigartigen Einblick in den Wachstumsmechanismus und die Bildung von Korngrenzen ermöglicht. Die Umwandlung von einem amorphen/nanokristallinen in einen polykristallinen Zustand senkte die Formationsspannungen und die Variabilität der Speicherbausteine von Baustein zu Baustein und diente als Grundlage für eine direkte Struktur-Eigenschafts-Korrelation. Zur weiteren Analyse der komplexen Mechanismen des Texturtransfers werden 4D-STEM-Experimente zur Phasenbestimmung durchgeführt, um die HfO2-Kornorientierungen lokal mit der darunter liegenden TiN-Elektrode zu korrelieren.