Performance Analysis of a-ITZO Based 2T0C DRAM

Abstract

Amorphous oxide semiconductors, with their advantages of high mobility, low leakage current, uniformity, and low manufacturing cost, are considered a promising alternative material in the memory industry. However, stress-induced instability can lead to a degradation of the electrical performance of amorphous oxide semiconductor field effect transistors, including the threshold voltage, the mobility, and the sub-threshold swing. The objective of this study was to create a bias-stable FET by minimizing defect formation in oxide semiconductors and adjusting the defect state through various approaches, including optimizing the fabrication process (O2 plasma treatment) and S/D electrode materials (W, Mo, and Ni). The a-ITZO FET, which was optimized through this study, was also utilized as a high-performance write/read transistor in a 2T0C DRAM cell to achieve a robust 2T0C DRAM.|비정질 산화물 반도체는 높은 이동성, 낮은 누설 전류, 균일성, 낮은 제조 비용 등의 장점을 가지어 메모리 산업에서 유망한 대체 소재로 꼽힙니다. 그러나 스트레스로 인한 불안정성은 비정질 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터의 문턱 전압, 이동도, 문턱전압 이하 스윙 등 전기적 성능 저하로 이어질 수 있습니다. 이 연구의 목적은 산화물 반도체의 결함 형성을 최소화하고, 제조 공정 (O2 플라즈마 처리 공정) 및 소스/드레인 전극 재료 (W, Mo, Ni) 최적화 등 다양한 접근을 통해 결함 상태를 조절하여 바이어스 안정성이 확보된 FET를 제작하는 것이었습니다. 이 연구를 통해 최적화한 a-ITZO FET는 2T0C DRAM 셀의 고성능 쓰기/읽기 트랜지스터로도 활용되어 견고한 2T0C DRAM을 구현했습니다.