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LINUX Cluster Project

Virtueller Webserver, Mail-Nutzung


Institution

  • Name: Lehrstuhl für Nanoelektronik
  • Address: Arcisstraße 21, 80333 München
  • Project Proposal Date: 2018-07-10 17:29:10

Abstract:

Der harte Wettbewerb im Markt für Arbeitsspeicher zwingt die Hersteller der DRAM-Chips zu einer fortwährenden Reduzierung der Chipflächen von Generation zu Generation. Um jedoch eine gleichbleibende Menge an Information, in Form elektrischer Ladungen, auf einer immer kleiner werdenden Fläche unterzubringen, ist man gezwungen, die Kapazitätsdichte des Speicherkondensators der DRAM-Zelle immer weiter zu erhöhen. Hierzu werden MIM-Strukturen mit sowohl sehr dünnen als auch hochpermittiven (high-k) isolierenden Filmen hergestellt. Fortwährend fließende Verlustströme zwischen den beiden Metallkontakten führen letztlich zum Verlust der gespeicherten Information. Diese muss folglich regelmäßig wieder aufgefrischt werden (daher DynamicRAM). Nun gilt es, gleichzeitig die sich hieraus ergebenden, äußerst strengen, Maximalwerte für die erlaubte Leckstromdichte im Speicherkondensator einzuhalten sowie die Struktur zu optimieren. Dies erfordert ein detailiertes Verständis des Leckstroms. Hierzu soll nun mittels eines selbstentwickelten Monte-Carlo-Transport-Simulators das Leckstromverhalten von MIM-Strukturen mit hochpermittivem Dielektrikum qualitativ und quantitativ untersucht werden. Den Schwerpunkt der Untersuchungen wird das Materialsystem aus TiN (Elektrode) und ZrO2 (Dielektrikum), welches im Speicherkondensator der neuesten DRAM-Chipgenerationen zum Einsatz kommt, bilden. Hierbei sollen insbesondere high-k- sowie dünnschichtspezifische Belange wie zum Beispiel rauhe Grenzflächen, extrem hohe Defektdichten und "dead-layers" berücksichtigt werden. Des weiteren hat sich experimentell gezeigt, dass die Zuverlässigkeit des Kondensators eng mit dessen Leckstromeigenschaften zusammenhängt. Der Grund hierfür ist bisher unbekannt, da kein molekulares Modell für den Durchbruch im ZrO2 existiert. Ein solches Modell existiert ansatzweise für SiO2. Es soll nun versucht werden, dieses Modell mit ab initio Rechnungen zu untermauern, um anschließend die Überlegungen auf ZrO2 zu transferieren und dessen Degradationsverhalten physikalisch nachzuempfinden.