IEEE 超大规模集成电路国际研讨会（VLSI）和国际电子器件会议（IEDM）是世界学术界和企业界公认的半导体器件/工艺领域最高级别会议，在国际半导体技术界享有很高的学术地位和广泛的影响力。

　　2024年6月16至20日，第44届超大规模集成电路国际研讨会（IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits）在美国夏威夷召开。华东师大成岩教授研究团队的最新研究成果以"Polar axis orientation control of hafnium-based ferroelectric capacitors with in-situ AC electric bias during rapid thermal annealing"为题在 VLSI 2024上发表并作会议报告。华东师大博士后高兆猛和博士生辛天骄为论文的共同第一作者，华东师大成岩教授和中国科学院微电子研究所吕杭炳研究员为论文的共同通讯作者。截至目前，极化材料与器件教育部重点实验室成岩教授研究团队已有5篇文章发表于集成电路领域顶会 VLSI 和 IEDM，包括2021年华东师大首篇VLSI和2021年华东师大首篇 IEDM。

华东师大成岩教授研究团队的最新研究成果在VLSI 2024上发表并作会议报告

　　氧化铪基铁电随机存取存储器（FeRAM）具有非易失、速度快、功耗低的优点，在存储和计算领域中有着极大的应用潜力，全球各大半导体企业和科研机构均积极布局研发。随着先进制造技术的不断发展和器件单元尺寸的持续微缩，原子层沉积技术（ALD）制备的关键存储介质，即氧化铪铁电薄膜具有随机取向的多晶形态，将带来严重的器件间特性不一致性问题，阻碍铪基器件的实用化。

　　针对上述制约铪基器件实用化的关键问题，团队聚焦铪基铁电电容单元（Fe-CAP），深入研究了器件中关键存储介质的微观结构，揭示了铁电相极轴形成源自快速热退火工艺（RTA）降温阶段的四方→正交相变。基于上述理论，团队创新性地在铪基 Fe-CAP 的 RTA 工艺中叠加原位交变电场，达到了控制铁电相极轴取向、并使其趋于一致的目的，获得了铪基 Fe-CAP 剩余极化~121.6%的巨大提升。进一步，团队结合旋进电子衍射（PED）技术，统计性地从相结构、极轴取向、晶粒分布等方面，证实了 RTA 工艺原位叠加交变电场的方法能够有效控制铁电相极轴与电场方向趋于一致，是器件极化性能提升的主要原因。上述基于高空间分辨率下的原位外场器件表征技术，从微观薄膜结构出发揭示宏观器件电学机理，为优化器件结构和提升极化性能提供一种有效途径，为未来铪基器件的尺寸微缩提供一种解决方案。

原位交变电场叠加热工艺实现微观极轴调控并获得宏观器件极化的极大提升（~121.6%）

　　VLSI 是超大规模集成电路和半导体器件领域最顶尖的国际会议之一，会议研讨议题涉及半导体技术和电路，汇集了世界各行业和学术界的技术专家和科学家，讨论超大规模集成技术和电路领域的进展与挑战。每年 Intel、Samsung、IBM、TSMC、Micron、SK hynix 等知名半导体公司都在会上发布最新研究进展，会议自1980年创办至今，44年间在中国大陆地区共收录论文112篇。

　　附：会议链接：https://www.vlsisymposium.org/

来源｜物理与电子科学学院、科技处　编辑｜邓安之　编审｜郭文君