BEoL Varactors Based on HfO2/ZrO2Superlattice for mmWave Applications

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Beitragende

  • Sukhrob Abdulazhanov - , Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (Autor:in)
  • Quang Huy Le - , Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (Autor:in)
  • David Lehninger - , Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (Autor:in)
  • Ayse Sunbul - , Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (Autor:in)
  • Thomas Kampfe - , Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (Autor:in)
  • Gerald Gerlach - , Seniorprofessor für Festkörperelektronik, Professur für Festkörperelektronik (Autor:in)

Abstract

In this study, we demonstrate for the first time the mmWave performance of a thin-film metal-ferroelectric-metal (MFM) varactor utilizing (HfO2/ZrO2)4 superlattice (SL), integrated into the Back-End-of-Line (BEoL) of 180 nm HV SOI technology. At low frequencies, the varactor exhibits tunability of 28.9% and 24% before and after wake-up cycling, respectively, using voltage sweeps ranging from -2.4 V to 1 V. During mmWave characterization spanning from 1 GHz to 60 GHz, the device demonstrates consistent tunability of 19.6%-18.8% and 17% - 15.7% before and after wake-up, respectively. Moreover, comparison with a standard Hf0.5 Z r0.5O2 (HZO) varactor, integrated within a similar technology, reveals the superior performance of superlattice-based varactor, highlighting its immense potential for mmWave applications.

Details

OriginalspracheEnglisch
TitelESSERC 2024 - Proceedings
Herausgeber (Verlag)IEEE Computer Society
Seiten245-248
Seitenumfang4
ISBN (elektronisch)9798350388138
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2024
Peer-Review-StatusJa

Publikationsreihe

ReiheEuropean Conference on Solid-State Circuits (ESSCIRC)

Konferenz

Titel50th IEEE European Solid-State Electronics Research Conference
UntertitelThe Next Circuits for a Better Life
KurztitelESSERC 2024
Veranstaltungsnummer50
Dauer9 - 12 September 2024
Webseite
OrtBruges Meeting & Convention Centre (BMCC)
StadtBruges
LandBelgien

Externe IDs

ORCID /0000-0002-7062-9598/work/174430525

Schlagworte

Schlagwörter

  • Back-End-of-Line, ferroelectric, loss tangent, MFM varactor, Q-factor, superlattice, tunability