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随着半导体工艺技术的迅猛发展,器件特征尺寸不断缩小。当集成电路工艺技术节点达到32nm时,目前主流的基于电荷存储机制的存储器Flash的存储机理逐渐接近物理极限。主要原因是隧穿氧化层厚度越来越薄,漏电流越来越大,导致隧穿氧化层无法有效存储电荷。近年来,新型非挥发性存储器RRAM凭借其器件结构简单、集成度高、存储密度高、低功耗、器件尺寸可收缩性好、读写速度快和与传统的CMOS工艺兼容等优点最有希望取代Flash,在下一代新型非挥发性存储器领域处于领先地位。本文首先对Cu/ZrO2/Pt器件进行了研究,测试数据表明Cu/ZrO2/Pt器件具有较好的双极性阻变特性,同时分析了Cu/ZrO2/Pt器件的阻变机理。通过分析Cu/ZrO2/Pt器件的I-V特性曲线,我们可以经常观察到在SET和RESET过程中电流出现多次台阶式突变,由此可以推断Cu/ZrO2/Pt器件具有实现多值存储的潜能。测试过程中,我们通过设置不同幅值的限制电流得到了不同电阻值的低阻态,只要不同低阻态的电阻值比大于10,就可以实现多值存储。通过查阅文献,我们了解到在下电极表面生长纳米晶结构可以局部增强阻变层薄膜中的电场强度,这样导电细丝就会优先沿着纳米晶位置处生长,使得导电细丝的动态生长过程变得可控,进而可以改善器件性能。同时我们使用COMSOL软件对含有纳米晶结构的RRAM器件进行了电场仿真,定性地证明了这个方法确实可行。通过对Cu/ZrO2/Pt器件进行测试,我们推测阻变层中存在两个导电细丝,并使用COMSOL对导电细丝的生长过程进行了仿真,详细介绍了导电细丝的生长过程。另外我们制备了Au/TiO2/Au器件,并使用SRIM软件仿真了质子对Au/TiO2/Au器件造成的辐照损伤过程,SRIM软件可以定量地模拟出不同能量的带电粒子在RRAM功能层的不同深度处辐射造成的位错损伤和产生的空位数量。当确定具体的粒子注量时,粒子注量乘以空位数量或者位错数量就可以得到产生的空位密度或者位错密度,这对研究辐射对RRAM器件特性造成影响的机理很有帮助。为以后研究阻变存储器的抗辐照特性打好基础。