Variability and reliability at the nanoscale of gate dielectrics of MOS devices and graphene based structures

Resumen

En el primer capítulo de ésta tesis, se les dará un resumen del transistor MOSFET y de las consecuencias del escalado de dispositivos electrónicos. También se explican las alternativas posibles para permitir mantener dicha tendencia, como la introducción de dieléctricos high-k y el potencial del grafeno para aplicaciones en nanoelectrónica. El segundo capítulo se dedica a describir con más detalle el AFM (Atomic Force Microscope), que se ha utilizado para investigar las propiedades eléctricas de los diferentes materiales en la nanoescala. En el tercer capítulo, diferentes condiciones de fabricación de dispositivos basados en capas de HfO2, tales como la temperatura de recocido (y polycrystallization), el espesor y el precursor con el que se crece dichas capas, serán investigadas en la nanoescala. La influencia de una tensión eléctrica a nivel del dispositivo también se estudió. En el capítulo 4, el impacto de las diferentes estreses eléctricos en las propiedades eléctricas de los MOSFETs basados en capas de SiON ultrafinas se investigó a escala manométrica. El uso de un CAFM, el óxido de puerta ha sido analizada después de una NBTI (Bias Temperature Instability) y CHC estrés (Canal portadores calientes). Puesto que con la punta CAFM áreas muy pequeñas pueden ser estudiados, se analizó la degradación inducida a diferentes regiones del óxido de puerta a lo largo del canal. Capítulo 5 describe la invención de un enfoque completamente nuevo para mejorar significativamente las propiedades mecánicas y eléctricas intrínsecas de puntas CAFM disponibles en el mercado por recubrimiento de las mismas con grafeno. Por último, en el capítulo 6, el uso de grafeno para aplicaciones en nanoelectrónica será investigado en la nanoescala. Un aspecto que se analizará es la presencia de ondulaciones, las arrugas y los límites de grano, que se muestran para aumentar la variabilidad de dispositivo a dispositivo. También se estudió el impacto del sustrato sobre el que se transfiere a grafeno. Dado que el grafeno se ha empezado a ser utilizado como electrodo superior en los dispositivos de memoria, en la segunda parte de este capítulo, la variabilidad y la fiabilidad de grafeno-aislante-semiconductor estructuras (GIS) basado en HfO2 serán previamente investigados.