本文關鍵詞：氧化鉿無源高密度阻變存儲器特性研究

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【摘要】：隨著集成電路工藝技術節(jié)點的不斷微細化,基于電荷存儲機制的Fl ASH非揮發(fā)性存儲器在高密度、高速度等方面優(yōu)勢不再明顯。阻變存儲器(RRAM)則由于具有操作電壓低、讀寫速度快、重復操作耐受性強、存儲密度高、數據保持時間長等諸多優(yōu)點,被譽為下一代非揮發(fā)性存儲器最有力的競爭者。阻變存儲器雖然具有高密度存儲的潛能,但是當前的研究也存在著諸多的問題,如無源阻變的串擾問題、不易3D集成、不易多值存儲等。此外,氧化鉿基阻變存儲器是半導體存儲器領域的研究熱點,但關于高密度存儲方面的研究則相對較少�；谝陨峡紤],本論文開展了基于氧化鉿的無源高密度阻變存儲和多值存儲特性的研究。具體內容如下:(1)制備了W/VOx/Pt選擇性器件與Ti/Hf Ox/Pt雙極型阻變器件,分別研究了單個器件相變開關特性及阻變特性,之后研究了上述兩種器件串聯(lián)起來形成1S1R器件的電學特性。結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擾問題,提高器件的讀寬裕度,進而擴大交叉陣列的尺寸,此外還具有3D集成的可能;(2)分析了基于通孔結構Ti/Hf Ox/Pt雙極型阻變器件的互補結構(CRS)阻變特性的原理,根據單個阻變器件的實驗結果模擬了互補結構的Forming過程、互補I-V特性、分立器件的I-V特性、讀操作、脈沖測試等電學特性,模擬計算了基于上述互補結構模型形成交叉陣列時單個器件的Set電壓與Reset電壓需要滿足的關系;(3)構建了Cu/Hf Ox/Ti N雙極型阻變器件,通過調節(jié)Set過程中的限制電流或Reset過程中的截止電壓分別研究了Cu/Hf Ox/Ti N的多值存儲存儲特性,研究表明Set過程中采用不同限制電流產生不同的強度的Cu導電細絲,而Reset過程中采用不同的截止電壓會調制肖特基勢壘高度。
【關鍵詞】：阻變存儲器 高密度 無源 多值存儲 氧化鉿
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 半導體存儲器的分類10-13
• 1.3 阻變存儲器13-18
• 1.3.1 阻變存儲器研究現狀13-15
• 1.3.2 無源阻變存儲器的集成15-18
• 1.4 選題意義與主要研究內容18-20
• 第二章 薄膜器件的制備與表征20-26
• 2.1 器件結構與基本工藝流程20-21
• 2.2 薄膜器件的制備設備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 半導體參數分析儀及示波器25-26
• 第三章 1S1R無源阻變器件26-41
• 3.1 通孔結構器件的制作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電學開關特性30-32
• 3.3 Ti/HfO_x/Pt雙極型阻變特性32-34
• 3.4 1S1R器件電學特性34-39
• 3.4.1 1S1R的I-V特性分析34-35
• 3.4.2 開關器件動態(tài)響應35-36
• 3.4.3 1S1R器件讀寬裕度的模擬36-39
• 3.5 本章小結39-41
• 第四章 Ti/HfO_x/Pt互補結構阻變器件（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49-50
• 第五章 Cu/HfO_x/TiN阻變器件多值存儲特性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特性52-54
• 5.4 不同阻態(tài)導電機制的研究54-56
• 5.5 本章小結56-58
• 第六章 全文總結58-59
• 參考文獻59-64
• 發(fā)表論文和科研情況說明64-66
• 致謝66-67

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

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

中國博士學位論文全文數據庫 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器件研究[D];復旦大學;2012年

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本文編號：994146