(MOCVD) oxidischer Dönnschich ten aus dem Materialsystem Barium

16 2 Grundlagen
Bariumatom heterovalent ersetzt, wird zur Umsetzung einer p-Typ-Dotierung z. B.
Eisen (Fe) oder Mangan (Mn) auf dem Ti-Platz eingebracht. Beide Dotierverfahren
zeigen für BST eine Verbesserung des Degradationsverhaltens, wobei die n-Typ-
Variante eine Erhöhung des Leckstromes in sich bergen kann. Mit relativ geringen
Konzentrationen an Eisen und Mangan konnte auch das wesentlich verbessert werden.
Zusätzlich bewirkte eine Zugabe an Mn von 0,5 mol% eine Absenkung des
Relaxationsstromes um zwei Größenordnungen [65]. Eine weitere Variante ist die
Technik der gradierten Schichten (‚graded doped technique’) [66] [68]. Im Gegensatz
zu gradierten Filmen mit stetig veränderter Filmkomposition (Ba:Sr-Verhältnis) wird
das Materialverhalten hier über stetige Veränderung der Dotierung beeinflusst.
Zur Verdeutlichung des Anwendungspotenzials dielektrischer Dünnschichten wird hier
kurz auf das DRAM-Konzept eingegangen. Diesem wird ein anderes wichtiges
Applikationsgebiet – integrierte Schaltungen für MHz- und GHz-Anwendungen, wie
z. B. Phasenschieber für Radarantennen – gegenübergestellt. Eine klassische DRAM-
Zelle hat zwei Grundelemente: einen Zugriffstransistor, dessen Gateelektrode mit der
Word-Line verbunden ist und das Ladungsspeicherelement, den Zellkondensator, der
mit einer Elektrode an die Bitleitung gekoppelt ist. Die Operationsspannung auf der
Wordleitung schaltet den Transistor durch und über die Bitleitung lässt sich der lesende
oder schreibende Zugriff auf den Zellkondensator realisieren („1“ bzw. „0“). Das
‚1T-1C’–Gesamtkonzept stellt eine effiziente Realisierung des Speicherdesigns dar.
Lesende Zugriffe sind grundsätzlich destruktiv, d. h. die Ladung des Zellkondensators
wird durch Stromfluss ‚verbraucht’ und muss anschließend wieder in den Kondensator
geladen werden. Zusätzlich sind dynamische Refresh-Zyklen notwendig, um den
Leckströmen des Kondensators entgegenzuwirken und die Ladung auf dem logisch
auswertbaren Level zu halten.
Bild 2.4: Schema des 1T-1C-Konzeptes für
DRAM-Zellen
Aus diesem Grund ist die Langzeitstabilität ebenfalls ein herausragendes Kriterium zur
Bewertung von hoch-�-Materialien für zukünftige RAM-Dielektrika. Da die
Auswertung der logischen Information durch Ausleseverstärker nach unten begrenzt ist
(20 – 30 fF/Zelle) ist die Aufrechterhaltung einer konstanten detektierbaren
Speicherladung eine technologische Herausforderung. Das Problem besitzt einen
zweifachen Lösungsansatz: Zunächst muss man alle Möglichkeiten einer geschickten
geometrischen Anordnung ausnutzen, was zu Gräben (trenches, Firma Toshiba) und