铁电测试仪在铁电hhfalox薄膜表征中的应用

由于在氧化铪薄膜(HfO₂)中发现了铁电性，基于HfO₂的铁电存储器和晶体管被认为是取代传统钙钛矿结构(如PbZrTiO₃和BaTiO₃)有希望的候选者。这些新型铁电材料具有开关速度快、数据保持时间长、程序/擦除耐久性高、功耗低、可扩展性强和高CMOS集成兼容性等特点。如此众多的优点显示了非易失性和易失性存储器应用的巨大潜力。近年来，使用50% Zr掺杂的氧化铪锆(HfZrOx)的新型铁电存储器因其优异的滞后极化效应和广泛的掺杂浓度可安排性而被报道和深入研究。然而，先前的研究表明，HfZrOx内部热稳定性差的ZrO₂会在界面中引发严重的热反应，从而产生过多的缺陷，并在高温退火过程中诱发额外的泄漏路径。这是由于形成了富含缺陷的界面层，如氧化锆化合物。在高温活化过程中，不期望的反应会使HfZrOx的铁电性急剧下降。为了避免这个问题，我们采用了热稳定的hhfalox膜，轻铝掺杂代替HfZrOx。近年来，hhfalox薄膜的铁电行为和反铁电行为与金属栅应力的关系得到了揭示。此外，铁电HfAlOx器件的存储特性和可靠性也得到了广泛的研究

Chang等人^[1]不仅利用铁电测试仪证实了铁电hhfalox薄膜比HfZrOx薄膜具有更好的热稳定性和良好的厚度缩放性，而且还证明了hhfalox存储器的坚固耐用特性与强Hf-Al-O键合有关。实验结果表明，具有高温稳定性的铁电HfZrOx在厚度缩放方面具有优势，并且比铁电HfZrOx更适合与现代栅极优先金属栅极/双高k CMOS工艺集成。

[1] Chang T J, Liu C, Fan C C, et al. Investigation on polarization characteristics of ferroelectric memories with thermally stable hafnium aluminum oxides[J]. Vacuum, 2019, 166.

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