超大窗口高可靠性阻变器件的高密度制造与集成技术的研究

发布时间：2023-04-04 03:09

　　阻变随机存储器被认为是下一代最具有潜力的非易失性存储器。与其他的非易失性存储器如磁阻随机存储器、铁电随机存储器、相变存储器相比较,其简单的金属-氧化物-金属结构,低成本并且与主流半导体工艺兼容,超快的读写速度(ns),较低的工作电压(3 V),可高密度集成,使得阻变随机存储器成为当前存储器领域研究的热门话题。阻变随机存储器在可编程门阵列(FPGA)中有着很好的应用潜力,传统的FPGA电路中存储器大多是静态随机存储器和闪存,占据了芯片的大部分面积。特别是在可重构的可编程阵列(rFPGA)中,例如4*4的rFPGA中的一个SRAM加一个晶体管组成的连接单元结构共需要112个晶体管,阻变存储器只需要8-16个晶体管就能实现相同的功能,并且能获得更加快速低功耗的操作。特别是应用超大存储窗口的阻变随机存储器时,超大的开关态比值更易于外围电路读取。另外在FPGA电路中,超大存储窗口阻变随机存储器可以驱动更多的单元。阻变随机存储器在其研究与发展工程中仍然面临器件机制不清楚、性能待提高、系统集成应用等问题。本论文基于氧空位的产生复合引起导电通道通断的物理机制,首次提出A1203/Hf02/Ni0x结构...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 存储器简介
        1.1.1 易失性存储器
        1.1.2 非易失性存储器
    1.2 阻变随机存储器简介及工作原理
        1.2.1 阻变随机存储器简介
        1.2.2 阻变随机存储器的工作原理
    1.3 阻变随机存储器制备
    1.4 阻变随机存储器的应用与面临的挑战
    1.5 本论文的工作意义、目的和内容
第二章 阻变随机存储器的制备工艺和性能表征
    2.1 阻变随机存储器的制备工艺
        2.1.1 光刻工艺
        2.1.2 等离子刻蚀工艺
        2.1.3 真空蒸镀
        2.1.4 原子层沉积
        2.1.5 化学气相沉积
        2.1.6 硅片清洗工艺
    2.2 薄膜材料表征
        2.2.1 椭圆偏振光测量
        2.2.2 X射线光电子能谱
    2.3 阻变随机存储器的性能表征
        2.3.1 存储窗口
        2.3.2 操作电压电流
        2.3.3 耐久特性
        2.3.4 保持特性
        2.3.5 擦写速度
    2.4 工艺的优化
    2.5 本章小结
第三章 超大窗口阻变随机存储器的制备与结果分析
    3.1 实验方案
    3.2 超大窗口阻变随机存储器工艺制备
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 样品的材料表征
        3.3.2 电学特性结果讨论
    3.4 器件特性机理分析
    3.5 本章小结
第四章 超大存储窗口阻变随机存储器的集成与应用技术探讨
    4.1 阻变随机存储器模型
    4.2 阻变随机存储器件的有源集成
    4.3 阻变随机存储器件的布尔运算
    4.4 阻变存储器在rFPGA电路中应用
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间主要的研究成果
致谢



本文编号：3781669