Hafníumoxíðduft CAS 12055-23-1

Í hefðbundnum örrafrænum tækjum hefur kísildíoxíð verið notað sem hlið einangrunarlagsefni. Hins vegar, með stöðugri þróun hálfleiðaratækni, minnkar stærð smára stöðugt og þykkt einangrunarlags kísildíoxíðhliðsins nálgast smám saman líkamleg mörk sín. Þegar þykkt kísildíoxíðhliðsins lækkar að vissu marki mun lekastaðan aukast verulega, sem leiðir til lækkunar á frammistöðu smára og aukningar á orkunotkun.

Tilkomahafníum oxíð duftveitir árangursríka leið til að leysa ofangreind vandamál. Í samanburði við kísildíoxíð hefur hafníumdíoxíð hærri rafstuðul og getur veitt sömu rýmd í þynnri þykkt, sem í raun minnkar stærð smára. Á sama tíma hefur hafníumdíoxíð mjög mikla samhæfni við samþætt hringrásarferli og auðvelt er að samþætta það inn í núverandi örrafræna framleiðsluferli. Að auki veita járnrafmagnseiginleikar hafníumdíoxíðs nýja möguleika fyrir notkun þess í ó-rokgjarnt minni og á öðrum sviðum.

(1) Bættu frammistöðu smára
Hafníumdíoxíð er mikið notað í hálfleiðaratækjum til að framleiða há-k rafstraumslög, sem kemur í stað hefðbundinna SiO ₂ hlið einangrunarlaga. Hátt-k raforkulagið getur í raun dregið úr hliðarleka, bætt akstursstraum og skiptihraða smárasins og aukið verulega afköst smárasins. Til dæmis þegar Intel kynnti 65 nanómetra framleiðsluferlið.

Þrátt fyrir að það hafi lagt allt kapp á að minnka þykkt kísildíoxíð hliðar rafefnisins í 1,2 nanómetra, jukust erfiðleikar við orkunotkun og hitaleiðni þegar smári var minnkaður í atómstærð, sem leiddi til straumsóunar og óþarfa hitaorku, og lekaástandið jókst verulega. Til að leysa þetta vandamál notaði Intel þykkari há-K efni (hafníum byggt efni) sem hliðarrafmagn í stað kísildíoxíðs, sem tókst að draga úr leka um meira en 10 sinnum.

(2) Minnka stærð tækisins
Með stöðugri framþróun háþróaðra vinnsluhnúta, hafa öreindatæki sífellt meiri kröfur um stærð. Hár rafstuðull hafníumdíoxíðs gerir honum kleift að veita nægilega rýmd við þynnri þykkt og mætir þannig eftirspurninni eftir sífellt minnkandi tækjastærðum. Samanborið við fyrri kynslóð 65 nanómetra tækni, eykur 45 nanómetra ferlið með því að nota hafníumdíoxíð sem hlið rafmagnið þéttleika smára um næstum 2 sinnum, sem gerir ráð fyrir aukningu á heildarfjölda smára eða minnkun á stærð örgjörva.

(3) Draga úr orkunotkun
Notkun hafníumdíoxíðs með há-k rafeindalagi getur einnig á áhrifaríkan hátt dregið úr orkunotkun ör rafeindatækja. Með því að draga úr hliðarleka og auka skiptihraða smára getur hafníumdíoxíð dregið úr orkutapi við notkun tækis, lengt endingu rafhlöðunnar og bætt orkunýtni búnaðar.

(1) Uppgötvunar- og notkunarhorfur á járnafmagni
Árið 2011 útbjó R&D teymi NaMLab rafrænna efna gangsetningarinnar sem var stofnað af Qimonda Semiconductor Company og Dresden Tækniháskólanum í Þýskalandi HfO ₂ þunnar filmur dopaðar með kísildíoxíði með þykkt minni en 10 nm í gegnum frumeindalagsútfellingartækni og horfði á einstaka hysteresis efnislykkju í ferroelectric lykkju í fyrsta skipti. Þessi uppgötvun lagði grunninn að notkun hafníumdíoxíðs á sviði rafminnis. Rafmagnsminni hefur þá kosti að vera ó-rokgjarnt, -háhraða lestur og ritun og litla orkunotkun og er talið mikilvæg þróunarstefna fyrir næstu kynslóð minni.

(2) Vinnulag járnminni
Rafmagnsminni nýtir járnafmagn járnafmagns til að geyma og lesa gögn. Ferrolectric efni hafa sjálfkrafa skautunareiginleika og skautunarstefnunni er hægt að snúa við undir virkni ytra rafsviðs. Í járnminni er skautunarstefnu járnaflsefna breytt með því að beita mismunandi rafsviðum til að tákna mismunandi gagnaástand (eins og "0" og "1"). Vegna stöðugs skautunarástands járnafmagns efna, jafnvel eftir að ytra rafsvið hefur verið fjarlægt, hefur járnminni ó-rokgjarna eiginleika.

(3) Kostir hafníumdíoxíðs járnminni
Í samanburði við hefðbundin járnrafmagnsefni hefur hafníumdíoxíð járnrafminni eftirfarandi kosti:

Góð samhæfni við CMOS tækni: Hafníumdíoxíð er auðvelt að samþætta í núverandi CMOS framleiðsluferli, sem dregur úr framleiðslukostnaði og vinnsluerfiðleikum.
Lítil stærð: Hafníumdíoxíð getur náð járnafmagni í þynnri þykkt, sem er gagnlegt til að minnka minni og bæta samþættingu.

Stöðugur árangur: Hafníumdíoxíð hefur góðan efna- og hitastöðugleika, sem getur viðhaldið stöðugri frammistöðu í erfiðu umhverfi og bætt áreiðanleika minni.

(4) Rannsóknarframvinda og umsóknarstaða
Á undanförnum árum hefur orðið verulegur árangur í rannsóknum á járnafmagni hafníumdíoxíðs. Það eru nú þegar fyrirtæki erlendis sem hafa framleitt frumgerð tæki fyrir HfO2 - byggt járnminni.

Og nokkur fyrirtæki eru að leggja fram þróun á þrívíddar samþættum rökrásum.-

Á sviði grunnvísindarannsókna er aukin vinna við járnafmagn HfO2 og uppruna, byggingarfasaskipti, tækjaframleiðsla og orkunotkun járnafmagns þess eru helstu rannsóknarstefnurnar. Hins vegar er hafníumdíoxíð járnrafmagnsminni enn á rannsóknar- og tilraunastigi og það er enn ákveðin fjarlægð fyrir stóra-viðskiptanotkun.

(1) Rafmagns keramik
Það er einnig hægt að nota til að framleiða dielectric keramik, sem gegnir einangrun, síun og öðrum hlutverkum í örrafrænum tækjum. Hár rafstuðull og framúrskarandi einangrunarafköst gera rafeindakeramik kleift að viðhalda góðri afköstum í erfiðu umhverfi eins og hátíðni og háum hita, sem bætir áreiðanleika og stöðugleika örrafeindatækja.

(2) Örþéttar
Í örrafrænum hringrásum eru þéttar mikilvægur hluti. Hafníumdíoxíð er hægt að nota til að framleiða örþétta, sem gefur stöðug rýmd fyrir rafrásir. Í samanburði við hefðbundin þéttaefni hafa hafníumdíoxíð örþéttar kostir eins og lítið rúmmál, mikið rýmdgildi og stöðug frammistöðu, sem eru gagnleg til að bæta samþættingu og afköst hringrása.

(3) Húðunarefni
Það hefur góða slitþol og tæringarþol og er hægt að nota sem húðunarefni til að framleiða örrafræn tæki. Til dæmis, húðun lag af hafníumdíoxíði á yfirborði hálfleiðara flís getur verndað flísina gegn ytri umhverfisrofi, bætt áreiðanleika og endingartíma flísarinnar.