阻变存储器可靠性的研究

发布时间：2021-01-26 13:42

　　随着现代集成电路制造工艺的发展,基于浮栅结构的FLASH存储器正逐渐走向其物理尺寸极限,新型储存器的开发成为现在研究机构及各大半导体厂商的研究热点。其中阻变存储器（RRAM）以其在低功耗,高速度,结构简单易于3D集成和与传统CMOS工艺的完美兼容等方面的优势受到了广泛的关注。然而,由于RRAM的存储机理目前还不是很明确,而且可靠性方面也无法满足市场的要求,因此,对其的研究还主要是在实验室中进行。本文主要是研究基于1T1R机构的RRAM器件在可靠性方面的问题,并且提出了一些改进器件一致性的方法。1T1R结构中的T采用的是0.13 um标准工艺,由公司生产,在此基础上长不同材料的RRAM器件,以实现不同的性能。本论文的实验主要是在Cu/Hf Ox/Pt结构的RRAM器件上进行的,其中Cu电极是晶体管的漏端经CMP工艺后形成的,决定了器件的面积,而功能层Hf Ox和上电极Pt则根据不同需求采用不同的工艺实现。在文章中,首先分析了1T1R结构中引发RRAM可靠性问题的原因。RRAM器件是通过高低阻态实现信息的存储,当高低阻态比较接近的时候,便有可能造成读取错误;另一方面,同一器件或不同器件之间... 

【文章来源】：天津理工大学天津市

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 传统非挥发性存储器
    1.2 新型非挥发性存储器
        1.2.1 分立电荷存储器
        1.2.2 相变存储器（PCM）
        1.2.3 铁电存储器（Fe RAM）
        1.2.4 磁阻存储器（MRAM）
        1.2.5 阻变存储器（RRAM）
    1.3 选题动机及研究内容
        1.3.1 选题动机
        1.3.2 研究内容
第二章 阻变存储器简述
    2.1 RRAM材料体系简述
        2.1.1 功能层材料简介
        2.1.2 电极材料简介
    2.2 阻变存储器的转变机理简介
        2.2.1 离子迁移转变机理
        2.2.2 电荷捕获和释放机制
        2.2.3 热化学反应机制
    2.3 阻变存储器的性能指标
        2.3.1 开关速度
        2.3.2 保持特性
        2.3.3 器件的疲劳特性
        2.3.4 均一性
        2.3.5 器件尺寸可缩小性
    2.4 本章小结
第三章 常规测试下器件可靠性的研究
    3.1 器件的工艺制备
    3.2 器件测试环境的搭建
        3.2.1 单器件测试环境的搭建
        3.2.2 阵列测试平台搭建
        3.2.3 脉冲测试平台搭建
    3.3 栅极编程提高器件一致性的研究
        3.3.1 实验方案设计
        3.3.2 实验结果及其分析
    3.4 脉冲编程对器件可靠性的研究
        3.4.1 器件制备及其实验方案制定
        3.4.2 实验结果及其分析
    3.5 本章小结
第四章 阻变存储器RTN的研究
    4.1 RTN简介
    4.2 RTN测试系统搭建
        4.2.1 RTN硬件测试系统搭建
        4.2.2 RTN软件测试系统搭建
    4.3 RTN在RRAM器件中的测试结果分析
        4.3.1 实验方案设计
        4.3.2 实验结果分析
    4.4 本章小结
第五章 全文总结
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢



本文编号：3001214