Dalam dunia teknologi semikonduktor, pengembangan material dielektrik yang efisien dan efektif sangat penting untuk meningkatkan kinerja perangkat. Peneltiian ini merupakan kolaborasi dengan peneliti di Universiti Malaya. Penelitian ini mengeksplorasi penggunaan pintu bilayer dielektrik yang terdiri dari ZrO2 dan Ho2O3 yang diaplikasikan pada substrat 4H-SiC.
Proses pembuatan dielektrik ini melibatkan beberapa langkah penting, termasuk deposisi lapisan tipis, sputtering, serta oksidasi dan nitridasi menggunakan gas O2 dan N2O. Karakterisasi dielektrik dilakukan untuk mengevaluasi kinerja elektrik dan strukturalnya dengan menggunakan instrumen X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), dan high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Hasil dari karakterisasi ini menunjukkan bahwa material yang terbentuk memiliki ikatan Zr揙, Ho揙, Zr揙揝i, dan Ho揙揝i, yang merupakan indikator penting dari interaksi antara lapisan dielektrik dan substrat.
Salah satu temuan signifikan dari penelitian ini adalah ketebalan fisik oksida dari lapisan tipis bilayer yang terukur berkisar antara 4.64 hingga 7.04 nm. Ketebalan ini merupakan faktor kunci yang mempengaruhi kinerja elektrik dielektrik. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa rasio optimal gas yang digunakan dalam proses oksidasi adalah 70% O2 dan 30% N2O.
Temuan ini menegaskan pentingnya pengaturan konsentrasi gas dalam proses pembuatan dielektrik untuk mencapai kinerja optimal. Kehadiran atom nitrogen dalam proses nitridasi juga berkontribusi positif terhadap pergerakan muatan dalam dielektrik. Dengan meningkatnya jumlah atom nitrogen, kinerja elektrik secara keseluruhan meningkat, yang menunjukkan bahwa nitrogen dapat berfungsi sebagai dopan yang memperbaiki sifat elektrik material. Secara keseluruhan, penelitian ini memberikan wawasan baru tentang potensi penggunaan pintu bilayer dielektrik ZrO2 dan Ho2O3 dalam teknologi semikonduktor.
Dengan kombinasi struktur yang tepat dan pengaturan konsentrasi gas yang optimal, dielektrik ini tidak hanya menunjukkan kinerja elektrik yang unggul tetapi juga membuka jalan bagi inovasi lebih lanjut dalam pengembangan perangkat MOS. Penemuan ini diharapkan dapat mendorong penelitian lebih lanjut dan pengembangan material baru yang akan meningkatkan efisiensi dan kinerja perangkat elektronik masa depan.
Penulis : Prastika Krisma Jiwanti, S.Si., M.Sc.Eng., Ph.D.
Baca lebih lanjut . (pkj)
