Hafnium oxidpulver cas 12055-23-1

In traditional microelectronic devices, silicon dioxide has been used as the gate insulating layer material. However, with the continuous development of semiconductor technology, the size of transistors is constantly shrinking, and the thickness of the silicon dioxide gate insulation layer is gradually approaching its physical limit. When the thickness of the silicon dioxide gate dielectric minskar i viss utsträckning, grindläckage -situationen kommer att öka avsevärt, vilket leder till en minskning av transistorprestanda och en ökning av kraftförbrukningen . Dessutom fortsätter att använda kiseldioxid eftersom grindisoleringsskiktet kommer att vara svårt att möta efterfrågan på högre prestanda och mindre storlek i nästa generation av mikroelektroniska enheter {}}}}}}}}}}}}}}}

Uppkomsten avhafniumoxidpulverprovides an effective way to solve the above problems. Compared to silicon dioxide, hafnium dioxide has a higher dielectric constant and can provide the same capacitance at a thinner thickness, effectively reducing the size of transistors. Meanwhile, hafnium dioxide has extremely high compatibility with integrated circuit processes and can be easily integrated into existing Mikroelektroniska tillverkningsprocesser . Dessutom ger de ferroelektriska egenskaperna hos Hafnium-dioxid nya möjligheter för dess tillämpning i icke-flyktigt minne och andra fält .}

(1) Förbättra transistorprestanda
Hafnium dioxide is widely used in semiconductor devices to manufacture high-k dielectric layers, replacing traditional SiO ₂ gate insulation layers. The high-k dielectric layer can effectively reduce gate leakage, improve the driving current and switching speed of the transistor, and significantly enhance the performance of the transistor. For example, when Intel introduced the 65 Tillverkningsprocess för nanometer, även om den hade gjort allt för att minska tjockleken på kiseldioxidgrindens dielektriska till 1 . 2 nanometrar, svårigheten med kraftförbrukning och värmeavbrott ökade när transistorn reducerades till atomstorlek, vilket resulterade i aktuella avfall och onödiga värmeenergi och värme -situationen. Intel använde tjockare hög-K-material (Hafnium-baserade material) som grinddielektrik istället för kiseldioxid, vilket framgångsrikt minskade läckage med mer än tio gånger.

(2) Minska enhetsstorleken
Med det kontinuerliga utvecklingen av avancerade processnoder har mikroelektroniska enheter allt högre krav för storlek . Den höga dielektriska konstanten för Hafnium -dioxid gör det möjligt att tillhandahålla tillräcklig kapacitans vid tunnare tjocklekar, och därmed möta efterfrågan på kontinuerligt krympande anordningar {}) Hafniumdioxid när grinden dielektriska ökar transistortätheten med nästan 2 gånger, vilket möjliggör en ökning av det totala antalet transistorer eller en minskning av processorstorleken .

(3) Minska strömförbrukningen
Användningen av hafniumdioxid hög-k dielektriskt skikt kan också effektivt minska strömförbrukningen hos mikroelektroniska enheter. Genom att minska gateläckage och öka omkopplingshastigheten för transistorer kan hafniumdioxid minska energiförlusten under enhetens drift, förlänga batteriets livslängd och förbättra utrustningens energieffektivitet{2}.

(1) Upptäckt och tillämpningsutsikter för ferroelektricitet
2011 förberedde FoU -teamet av Namlab Electronic Materials Startup grundad av Qimonda Semiconductor Company och Dresden University of Technology i Tyskland Hfo ₂ tunna filmer dopade med kiseldioxid med en tjocklek av mindre än 10 nm genom atomlager depositionsteknologi och observerade den unika hysteresen Upptäckten lägger grunden för tillämpning av Hafnium-dioxid inom området ferroelektriskt minne . ferroelektriskt minne har fördelarna med icke-flyktig, höghastighetsläsning och skrivning och låg effektförbrukning och anses vara en viktig utvecklingsriktning för nästa generation av minne .}}

(2) Arbetsprincip för ferroelektriskt minne
Ferroelectric memory utilizes the ferroelectricity of ferroelectric materials to store and read data{{0}} Ferroelectric materials have spontaneous polarization characteristics, and the polarization direction can be reversed under the action of an external electric field. In ferroelectric memory, the polarization direction of ferroelectric materials is changed by applying different electric fields to Representera olika datatillstånd (såsom "0" och "1") . På grund av det stabila polarisationstillståndet för ferroelektriska material även efter avlägsnande av ett externt elektriskt fält har ferroelektriskt minne icke-flyktiga egenskaper .

(3) Fördelar med hafniumdioxid ferroelektriskt minne
Jämfört med traditionella ferroelektriska material har Hafnium dioxid ferroelektriskt minne följande fördelar:

Bra kompatibilitet med CMOS -teknik: HAFNIUM -dioxid kan enkelt integreras i befintliga CMOS -tillverkningsprocesser, minska tillverkningskostnaderna och processens svårigheter .
Liten storlek: Hafniumdioxid kan uppnå ferroelektricitet vid tunnare tjocklekar, vilket är fördelaktigt för att minska minnesstorleken och förbättra integrationen .
Stabil prestanda: Hafniumdioxid har god kemisk och termisk stabilitet, som kan bibehålla stabil prestanda i hårda miljöer och förbättra tillförlitligheten för minnet .

(4) Forskningens framsteg och ansökningsstatus
Under de senaste åren har betydande framsteg gjorts i studiet av ferroelektriciteten av hafniumdioxid. Det finns redan företag utomlands som har producerat prototyper för HfO ₂ - baserat ferroelektriskt minne, och flera företag lägger fram utvecklingen av tredimensionella integrerade logiska kretsar. Inom området för grundvetenskaplig forskning finns det en ökande mängd arbete med ferroelektricitet av HfO ₂, och ursprunget, den strukturella fasövergången, enhetstillverkningen och energitillämpningarna av dess ferroelektricitet är de viktigaste forskningsinriktningarna. Men för närvarande är hafniumdioxidferroelektriskt minne fortfarande i forsknings- och experimentstadiet, och det finns fortfarande en viss väg att gå innan storskaliga kommersiella tillämpningar.

(1) Dielektrisk keramik
Den kan också användas för att tillverka dielektriska keramer, som spelar en roll som isolering, filtrering och andra roller i mikroelektroniska enheter{0}. Dess höga dielektriska konstant och utmärkta isolationsprestanda gör det möjligt för dielektriska keramer att upprätthålla god prestanda i tuffa miljöer som höga frekvenser och höga temperaturer, vilket förbättrar tillförlitligheten och stabiliteten hos mikroelektroniska enheter{1}.

(2) Mikrokapacitorer
In microelectronic circuits, capacitors are an important component. Hafnium dioxide can be used to manufacture micro capacitors, providing stable capacitance values ​​for circuits. Compared with traditional capacitor materials, hafnium dioxide micro capacitors have advantages such as small volume, large capacitance value, and stable performance, which are beneficial for Förbättra integration och prestanda för kretsar .
(3) Beläggningsmaterial
Det har god slitstyrka och korrosionsbeständighet och kan användas som beläggningsmaterial för tillverkning av mikroelektroniska enheter. Till exempel kan beläggning av ett lager av hafniumdioxid på ytan av ett halvledarchip skydda chipet från yttre miljöerosion, förbättra tillförlitligheten och livslängden för chipet.