基于A(yíng)l互連的電阻型存儲(chǔ)器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、以Flash為代表的經(jīng)典浮柵型非揮發(fā)存儲(chǔ)器已經(jīng)取得了巨大成功，但隨著工藝尺寸的不斷縮小，尤其是到22nm技術(shù)帶以下，F(xiàn)lash將到達(dá)其物理極限。為發(fā)展下一代能夠接替Flash的非揮發(fā)存儲(chǔ)器，一些新型存儲(chǔ)技術(shù)如雨后春筍般涌現(xiàn)。其中，成長(zhǎng)最為迅速的阻變存儲(chǔ)器(RRAM)備受存儲(chǔ)業(yè)界關(guān)注。
　　目前很多材料都發(fā)現(xiàn)具有電阻轉(zhuǎn)變特性，包括過(guò)渡族金屬氧化物，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的三元或四元含氧化合物，以及有機(jī)薄膜材料。在選擇哪種材料作為功能材料時(shí)，與標(biāo)

2、準(zhǔn)CMOS邏輯工藝相兼容是一個(gè)重要的考慮因素。當(dāng)前，阻變存儲(chǔ)器面臨的主要瓶頸是功耗大，其中擦寫(xiě)電流在毫安量級(jí)，低阻值在1kohm以下，以及擦寫(xiě)電壓3伏以上，器件的電學(xué)參數(shù)均勻性差，以及可靠性等問(wèn)題。針對(duì)RRAM發(fā)展過(guò)程中遇到的問(wèn)題，我們基于A(yíng)l互連體系提出了一套解決方案。
　　首先我們基于A(yíng)l互連后端工藝，研究了TiOx基RRAM器件的阻變特性，并研究了不同的電極和氧化時(shí)間對(duì)器件性能的影響，最終發(fā)現(xiàn)功函數(shù)較高的電極可以獲得較穩(wěn)定的

3、阻變性能，氧化時(shí)間的增加有助于降低器件的功耗;其次提出了N摻雜的AlOx基RRAM存儲(chǔ)器，發(fā)現(xiàn)其操作電壓極低，在0.5V以下，endurance1000次以上，具有低功耗的優(yōu)勢(shì)，并研究了不同的N含量對(duì)器件性能的影響。接著，針對(duì)AlON器件，我們研究了電流set過(guò)程對(duì)reset電流的影響，發(fā)現(xiàn)通過(guò)電流set可以明顯降低reset電流到50uA以下，并分析了其內(nèi)在原因。然后我們通過(guò)恒流操作表征了其數(shù)據(jù)保持能力，并采用阻抗分析的方式研究了其導(dǎo)