昇温・降温時の異種材料間にかかる応力分布を定量化できます
概要
HfxZr1-xO2(HZO)を用いたFeFET(強誘電体トランジスタ)は高速動作、低消費電力により次世代トランジスタの候補として期待されていますが、分極が小さいという欠点があります。FeFET特性改善のために、HZOの強誘電性を高めることが有効であり、HZO層へ応力を加え、強誘電性を示す結晶相を増やす方法が提案されています。本事例は有限要素法を用いて、TiN、W、Pt、HZOなどの線膨張係数が異なる材料から構成される積層構造において、降温時に各層に生じる応力を評価しました。
データ
計算モデル
3種のMIM（metal−insulator−metal）構造をモデルし、有限要素法により応力を評価
※有限要素法：構造物を微少要素に分割し、構造変化、応力などを評価する数値計算手法
計算結果（500℃→30℃へ降温時の面内応力評価）
O相化への駆動力が応力であるとき、線膨張係数の小さなWにより、降温時にHZO層の面内に強い応力がかかり、分極を増加させることができます。
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