Бельгийская компания Imec, производящая научные и исследовательские разработки для всех крупных производителей DRAM, показала направление дальнейшего развития для масштабирования конденсаторов в DRAM памяти.
Специалисты Imec обнаружили, что эффективное туннелирование массы электрона в диэлектрической пленке металл-диэлектрик-металл (MIM) конденсатора DRAM является решающим параметром для дальнейшего масштабирования DRAM. Обнаруженное стало результатом исследований влияния эффективной туннельной массы на внутреннюю утечку тока в MIM структурах. Значения эффективных туннельных масс были рассчитаны для двух видов диэлектрической пленки: оксида титана (TiO) и титаната стронция (STO).
Постоянное уменьшение размера MIM конденсатора ячейки DRAM, одного из трех основных компонентов ячейки DRAM памяти, достигалось использованием диэлектрики с все возрастающей диэлектрической проницаемостью. Таким образом количество накопленного заряда на конденсаторе может быть выше, а токи утечки ниже указанного предела. Будущее вертикальных интегральных схем может столкнуться с еще одной проблемой, развитием конденсаторов с максимальным значением физической толщины, что вступает в прямой конфликт с поддержанием токов утечки.
Исследования Imec показали, что когда толщина изолятора ограничена, масштабирование DRAM может быть не ограничено возможностью достижения высокой диэлектрической проницаемости, при использовании диэлектрического материала с достаточно высокой эффективной туннельной массой.
Было установлено, что конечная утечка ограничивается внутренним прямым туннельным механизмом, который зависит от толщины слоя диэлектрика в барьере металл-диэлектрик и эффективной туннельной массы. В частности ученые исследовали влияние эффективной туннельной массы на внутренние утечки и определили, какие именно свойства диэлектрических материалов влияют на эффективную туннельную массу.
Расчет эффективных туннельных масс был произведен для двух диэлектрических пленок: TiO и СТО. Диэлектрические пленки обладали физической толщиной были около12nm и 9nm, и относительной диэлектрической проницаемостью около 80 и 90 для TiO и СТО, соответственно. Эффективная туннельная масса была получена за счет использования неидеальных свойств пленок, а именно способствующих утечке ловушек.
Модули энергонезависимой памяти SATA DOM объемом от 128Mb для пользовательских компьютеров и промышленным встраиваемых систем доступны со склада. Только качественные комплектующие от надежных производителей.
Исследования доказывают, что эффективная туннельная масса является критическим параметром для дальнейшего масштабирования MIM конденсаторов DRAM. Например, моделирование показало, что с ростом эффективной туннельной массы, тонкие пленки диэлектрика являются достаточными для достижения указанной утечки.