本文關(guān)鍵詞：氧化鉿無(wú)源高密度阻變存儲(chǔ)器特性研究

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【摘要】：隨著集成電路工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)的不斷微細(xì)化,基于電荷存儲(chǔ)機(jī)制的Fl ASH非揮發(fā)性存儲(chǔ)器在高密度、高速度等方面優(yōu)勢(shì)不再明顯。阻變存儲(chǔ)器(RRAM)則由于具有操作電壓低、讀寫速度快、重復(fù)操作耐受性強(qiáng)、存儲(chǔ)密度高、數(shù)據(jù)保持時(shí)間長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn),被譽(yù)為下一代非揮發(fā)性存儲(chǔ)器最有力的競(jìng)爭(zhēng)者。阻變存儲(chǔ)器雖然具有高密度存儲(chǔ)的潛能,但是當(dāng)前的研究也存在著諸多的問(wèn)題,如無(wú)源阻變的串?dāng)_問(wèn)題、不易3D集成、不易多值存儲(chǔ)等。此外,氧化鉿基阻變存儲(chǔ)器是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),但關(guān)于高密度存儲(chǔ)方面的研究則相對(duì)較少。基于以上考慮,本論文開(kāi)展了基于氧化鉿的無(wú)源高密度阻變存儲(chǔ)和多值存儲(chǔ)特性的研究。具體內(nèi)容如下:(1)制備了W/VOx/Pt選擇性器件與Ti/Hf Ox/Pt雙極型阻變器件,分別研究了單個(gè)器件相變開(kāi)關(guān)特性及阻變特性,之后研究了上述兩種器件串聯(lián)起來(lái)形成1S1R器件的電學(xué)特性。結(jié)果表明占用更小單元面積的1S1R器件可以用于交叉陣列中一定程度上解決串?dāng)_問(wèn)題,提高器件的讀寬裕度,進(jìn)而擴(kuò)大交叉陣列的尺寸,此外還具有3D集成的可能;(2)分析了基于通孔結(jié)構(gòu)Ti/Hf Ox/Pt雙極型阻變器件的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)(CRS)阻變特性的原理,根據(jù)單個(gè)阻變器件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果模擬了互補(bǔ)結(jié)構(gòu)的Forming過(guò)程、互補(bǔ)I-V特性、分立器件的I-V特性、讀操作、脈沖測(cè)試等電學(xué)特性,模擬計(jì)算了基于上述互補(bǔ)結(jié)構(gòu)模型形成交叉陣列時(shí)單個(gè)器件的Set電壓與Reset電壓需要滿足的關(guān)系;(3)構(gòu)建了Cu/Hf Ox/Ti N雙極型阻變器件,通過(guò)調(diào)節(jié)Set過(guò)程中的限制電流或Reset過(guò)程中的截止電壓分別研究了Cu/Hf Ox/Ti N的多值存儲(chǔ)存儲(chǔ)特性,研究表明Set過(guò)程中采用不同限制電流產(chǎn)生不同的強(qiáng)度的Cu導(dǎo)電細(xì)絲,而Reset過(guò)程中采用不同的截止電壓會(huì)調(diào)制肖特基勢(shì)壘高度。
【關(guān)鍵詞】：阻變存儲(chǔ)器 高密度 無(wú)源 多值存儲(chǔ) 氧化鉿
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• 英文摘要6-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 引言9-10
• 1.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類10-13
• 1.3 阻變存儲(chǔ)器13-18
• 1.3.1 阻變存儲(chǔ)器研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 無(wú)源阻變存儲(chǔ)器的集成15-18
• 1.4 選題意義與主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第二章 薄膜器件的制備與表征20-26
• 2.1 器件結(jié)構(gòu)與基本工藝流程20-21
• 2.2 薄膜器件的制備設(shè)備21-23
• 2.2.1 磁控濺射21-22
• 2.2.2 電子束蒸發(fā)22
• 2.2.3 光刻與刻蝕22-23
• 2.3 薄膜器件的表征23-26
• 2.3.1 原子力顯微鏡（AFM）23-24
• 2.3.2 X射線衍射（XRD）24
• 2.3.3 掃描電子顯微鏡（SEM）24-25
• 2.3.4 半導(dǎo)體參數(shù)分析儀及示波器25-26
• 第三章 1S1R無(wú)源阻變器件26-41
• 3.1 通孔結(jié)構(gòu)器件的制作26-28
• 3.2 W/VO_x/Pt薄膜及器件的表征28-32
• 3.2.1 氧化釩AFM表征28-29
• 3.2.2 XRD表征29-30
• 3.2.3 W/VO_x/Pt電學(xué)開(kāi)關(guān)特性30-32
• 3.3 Ti/HfO_x/Pt雙極型阻變特性32-34
• 3.4 1S1R器件電學(xué)特性34-39
• 3.4.1 1S1R的I-V特性分析34-35
• 3.4.2 開(kāi)關(guān)器件動(dòng)態(tài)響應(yīng)35-36
• 3.4.3 1S1R器件讀寬裕度的模擬36-39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第四章 Ti/HfO_x/Pt互補(bǔ)結(jié)構(gòu)阻變器件（CRS）41-50
• 4.1 CRS器件的基本原理41-42
• 4.2 Ti/HfO_x/Pt CRS器件的模擬42-48
• 4.2.1 Forming過(guò)程42-44
• 4.2.2 CRS特性44-46
• 4.2.3 分立器件的I-V特性46-47
• 4.2.4 脈沖測(cè)試的CRS特性47-48
• 4.3 CRS器件交叉陣列操作電壓要求48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第五章 Cu/HfO_x/TiN阻變器件多值存儲(chǔ)特性50-58
• 5.1 Cu/HfO_x/TiN阻變器件的制作50-51
• 5.2 Cu/HfO_x/TiN薄膜的基本表征51-52
• 5.3 兩種方式引起的多值存儲(chǔ)特性52-54
• 5.4 不同阻態(tài)導(dǎo)電機(jī)制的研究54-56
• 5.5 本章小結(jié)56-58
• 第六章 全文總結(jié)58-59
• 參考文獻(xiàn)59-64
• 發(fā)表論文和科研情況說(shuō)明64-66
• 致謝66-67

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 ;Infrared transition properties of vanadium dioxide thin films across semiconductor-metal transition[J];Rare Metals;2011年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 趙鴻濱;新型二元氧化物阻變薄膜與器件研究[D];北京有色金屬研究總院;2014年

2 陳琳;原子層淀積金屬氧化物阻變存儲(chǔ)器件研究[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：994146