隨著便攜式消費(fèi)類電子產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展,人們對(duì)非揮發(fā)存儲(chǔ)器的容量和集成密度提出了越來(lái)越高的要求。為了提高存儲(chǔ)器的集成密度,器件尺寸不斷縮小,多值存儲(chǔ)技術(shù)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,3D堆疊技術(shù)也逐漸成為研究熱點(diǎn)。然而,器件尺寸的縮小終將走向物理極限,多值存儲(chǔ)技術(shù)的可靠性及其它各項(xiàng)性能也都存在很多問(wèn)題,而3D技術(shù)則因面臨材料選擇、器件結(jié)構(gòu)、工藝實(shí)現(xiàn)難度等諸多艱巨的挑戰(zhàn)也暫時(shí)不會(huì)迅速推廣,因此,為了實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度、更小的單位比特成本,急需一種新型的與CMOS工藝高度兼容的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。阻變存儲(chǔ)器（RRAM）及其三維集成的新型存儲(chǔ)器由于簡(jiǎn)單的器件結(jié)構(gòu)、緊湊的存儲(chǔ)陣列、優(yōu)良的存儲(chǔ)性能和與現(xiàn)有CMOS工藝的高兼容度,成為最具潛力的解決方案之一。本文針對(duì)現(xiàn)有高密度非揮發(fā)存儲(chǔ)技術(shù)中尚未解決的問(wèn)題,開展了阻變介質(zhì)的材料篩選、器件結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)性能、多值特性和三維集成等多方面的研究工作。為了遴選出適用于高密度阻變存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)介質(zhì)薄膜材料,研究中制備了基于高k材料、碳基材料、有機(jī)高分子材料等的RRAM器件,分析其阻變存儲(chǔ)特性、物理機(jī)制和可靠性等,并綜合比較優(yōu)選出以HfO2為基礎(chǔ)的阻變材料體系。在RRAM器件輻照... 

【文章來(lái)源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：144 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 非揮發(fā)存儲(chǔ)器概述
    1.2 平面型非揮發(fā)存儲(chǔ)器
        1.2.1 平面器件的尺寸縮小困難
        1.2.2 各種新興非揮發(fā)存儲(chǔ)器
    1.3 多值存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用及其可靠性
        1.3.1 浮柵器件的MLC技術(shù)
        1.3.2 分離電荷俘獲型器件的多位存儲(chǔ)技術(shù)
        1.3.3 RRAM器件的多值存儲(chǔ)
    1.4 三維集成的高密度非揮發(fā)存儲(chǔ)技術(shù)
        1.4.1 三維快閃型存儲(chǔ)器（ 3D NAND Flash）
        1.4.2 三維阻變存儲(chǔ)器（3D RRAM）
        1.4.3 三維RRAM技術(shù)的難點(diǎn)和挑戰(zhàn)
    1.5 選題意義與研究?jī)?nèi)容
    1.6 論文章節(jié)安排
第2章 適用于高密度RRAM的存儲(chǔ)介質(zhì)研究
    2.1 存儲(chǔ)介質(zhì)與電極材料的薄膜沉積工藝
        2.1.1 原子層沉積（ ALD）技術(shù)
        2.1.2 磁控反應(yīng)濺射（ Sputtering）
        2.1.3 旋涂法（ Spin coating）
    2.2 存儲(chǔ)介質(zhì)的電學(xué)測(cè)試方法
    2.3 基本存儲(chǔ)性能及物理機(jī)制
        2.3.1 金屬氧化物材料
        2.3.2 氧化石墨烯材料
        2.3.3 有機(jī)高分子材料
    2.4 存儲(chǔ)介質(zhì)的可靠性分析與研究
        2.4.1 可擦寫次數(shù)
        2.4.2 數(shù)據(jù)保持能力
        2.4.3 柔性器件的抗彎折能力
        2.4.4 抗輻照能力評(píng)估
    2.5 本章小結(jié)
第3章 多值存儲(chǔ)性能的研究與優(yōu)化
    3.1 單層介質(zhì)器件的多值存儲(chǔ)性能
        3.1.1 電流調(diào)制的多值存儲(chǔ)模式
        3.1.2 電壓調(diào)制的多值存儲(chǔ)模式
        3.1.3 操作方法的優(yōu)化研究
    3.2 雙層介質(zhì)器件的多值存儲(chǔ)性能
        3.2.1 器件制備和性能對(duì)比
        3.2.2 臺(tái)階狀reset現(xiàn)象的研究
    3.3 多層介質(zhì)器件的多值存儲(chǔ)性能
    3.4 多值存儲(chǔ)的物理機(jī)制和模型分析
        3.4.1 等效物理模型和變量定義
        3.4.2 求解過(guò)程和邊界條件
        3.4.3 模型驗(yàn)證與分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 新型三維高密度存儲(chǔ)器的陣列設(shè)計(jì)
    4.1 1S1R型的三維阻變存儲(chǔ)器
        4.1.1 柵控PNPN選擇管器件
        4.1.2 存儲(chǔ)陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
        4.1.3 工藝制作流程
        4.1.4 存儲(chǔ)操作方法
    4.2 垂直溝道環(huán)柵型三維快閃存儲(chǔ)器
        4.2.1 位線復(fù)用結(jié)構(gòu)
        4.2.2 雙位存儲(chǔ)及操作方法
        4.2.3 單側(cè)編程的仿真驗(yàn)證
    4.3 本章小結(jié)
第5章 基于環(huán)柵器件的三維阻變存儲(chǔ)器
    5.1 整體架構(gòu)
        5.1.1 環(huán)柵存儲(chǔ)單元
        5.1.2 陣列結(jié)構(gòu)
        5.1.3 等效電路
    5.2 雙層環(huán)柵器件的存儲(chǔ)性能
        5.2.1 工藝流程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.2.2 存儲(chǔ)性能
    5.3 抑制串?dāng)_的操作方案
        5.3.1 初始化（ forming）操作與擦除（ reset）操作
        5.3.2 編程（ set）操作
        5.3.3 讀取操作
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
    6.1 論文的主要工作與研究成果
    6.2 論文的創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]阻變存儲(chǔ)器及其集成技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 左青云,劉明,龍世兵,王琴,胡媛,劉琦,張森,王艷,李穎弢.  微電子學(xué). 2009(04)



本文編號(hào)：3077958