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도쿄대학(東京大學) 생산기술연구소 연구팀이 과학기술진흥기구(JST) 전략적창조연구추진사업을 통해 8nm의 금속 산화물 반도체 IGZO를 채널로 하는 트랜지스터형 강유전체 메모리(FeFET)를 개발하는 데 성공함. 본 기술을 통해 ‘서브 스레숄드 계수’는 이상적인 60mV/dec, 메모리 창은 0.5V 이상의 높은 이동성을 확보했으며, 저전압 동작이 가능한 뛰어난 메모리 특성을 실현함. 강유전체 이산화하프늄(HfO2)을 게이트 절연막으로 한 FeFET는 저전력 대용량 메모리 장치로 주목을 받고 있지만, 실리콘을 채널로 하는 디바이스 구조의 경우 유전율이 낮은 계면층이 형성되어 계면층에 전압 강하와 전하 트랩이 일어나기 때문에 저전압 동작과 고신뢰성 동작을 동시에 실현하는 것이 어려웠음.

연구팀은 계면층의 형성과 전하 트랩의 영향을 억제하고, 3차원 적층 구조에서도 높은 판독 전류를 얻기 위해 금속 산화물 반도체 IGZO를 채널로 하는 강유전체 HfO2 게이트 절연막 FeFET를 제안함. 본 디바이스 구조를 이용해, IGZO와 강유전체 HfO2 사이에 유전율이 낮은 계면 층의 형성을 억제할 수 있었음. 본 성과는 저전력·대용량·고속메모리 장치의 새로운 가능성을 개척하고, 향후 IoT 디바이스의 에너지 효율 향상, 고급 IoT 네트워크 구축, 빅데이터 기반의 사회 서비스를 실현할 것으로 기대됨. 본 연구 성과는 ‘VLSI Technology Symposium 2019’에서 발표됨