Degradación y conducción multifilamentaria en estructuras MIS/MIM basadas en HfO2
En aquesta tesi doctoral es realitza una extensa investigació sobre el fenomen de la ruptura dielèctrica en dispositius metall-aïllant-semiconductor (MIS) i metall-aïllant-metall (MIM) basats en HfO2. Més específicament, s'han estudiat dispositius MIS/MIM amb HfO2 com a dielèctric i dispositius...
| Author: | |
|---|---|
| Format: | doctoral thesis |
| Publication Date: | 2021 |
| Country: | España |
| Institution: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repository: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Language: | Spanish |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:243453 |
| Online Access: | https://ddd.uab.cat/record/243453 |
| Access Level: | Open access |
| Keyword: | Ruptura dielèctrica Fiabilitat Hfo2 Ruptura dieléctrica Dielectric breakdown Fiabilidad Reliability Tecnologies 621.3 |
| Summary: | En aquesta tesi doctoral es realitza una extensa investigació sobre el fenomen de la ruptura dielèctrica en dispositius metall-aïllant-semiconductor (MIS) i metall-aïllant-metall (MIM) basats en HfO2. Més específicament, s'han estudiat dispositius MIS/MIM amb HfO2 com a dielèctric i dispositius MIS dielèctric dels quals es un penta-nanolaminat composat per capes interposades de HfO2 i de Al2O3. Al llarg dels quatre extensos capítols que formen aquesta tesi, més un últim capítol conclusiu, s'ha realitzat un exhaustiu estudi de la ruptura dielèctrica des de punts de vista completament diferents. Iniciant per un capítol introductori al fenomen de la ruptura dielèctrica, en el que s'exposa els aspectes generals a tenir en compte, cadascun dels tres capítols experimentals posteriors giren al voltant d'un efecte particular d'aquest fenomen. A la vegada, només s'avalua un tipo de dispositiu en cada capítol. Inicialment, utilitzant les estructures MIS basades en HfO2, es realitza un anàlisis en profunditat dels canvis estructurals induïts en la intercara metall-aïllant dels dispositius degut a la ruptura dielèctrica. Per a fer-ho, en aquest capítol es recorren a poderoses tècniques de caracterització física como el microscopi electrònic de rastreig, el microscopi de forces atòmiques o la espectrometria de dispersió de energia de raigs X. A la vegada, es realitza un estudi sobre els efectes de la commutació resistiva en els canvis induïts en els dispositius. En el següent capítol, utilitzant les estructures MIS basades en HfO2/Al2O3, es realitza un anàlisis de la estadística de la ruptura dielèctrica dependent del temps, així com dels esdeveniments de ruptura successius. Utilitzant un gran arsenal de models i tècniques estadístiques, s'aconsegueix reproduir les tendències experimentals el quals no son reproduïbles amb el model de Weibull, indicació d'una ruptura dielèctrica no homogènia. A la vegada, es proporciona una hipòtesis que permet explicar el comportament observat. Seguidament, en l'últim capítol experimental, es realitza un anàlisis exhaustiu i extens de la estadística espacial dels esdeveniments de ruptura mitjançant els dispositius MIM basats en HfO2. Utilitzant aquestes tècniques, s'aconsegueix avaluar la correlació entre els esdeveniments de ruptura, així com la que existeix entre la localització i la mida dels esdeveniments. Finalment, en el capítol conclusiu es presenten tant les conclusions més rellevants de la investigació realitzada com una valoració dels possibles nous estudis que s'originen d'aquest treball. |
|---|