阻變存儲(chǔ)器溫度特性研究與建模.pdf

1、隨著便攜式電子產(chǎn)品的普及,非揮發(fā)存儲(chǔ)器取得了巨大的成功,但當(dāng)前主流非揮發(fā)存儲(chǔ)器——Flash,即將因器件尺寸等比縮小而達(dá)到物理極限。阻變存儲(chǔ)器(RRAM)有望取而代之,而氧化銅體系的MIM結(jié)構(gòu)的RRAM在眾多材料體系中,因易集成、低成本、無污染、高速度等各方面優(yōu)異性能而備受關(guān)注。
　　本文在系統(tǒng)回顧了RRAM基本特性與當(dāng)前國際上的主要研究進(jìn)展后,總結(jié)了其從實(shí)驗(yàn)室研究走向量產(chǎn)的過程中面臨的技術(shù)問題,本文重點(diǎn)針對(duì)溫度穩(wěn)定性、大量樣本測(cè)

2、試算法與統(tǒng)計(jì)研究的挑戰(zhàn)、與客戶應(yīng)用的銜接等重要問題,對(duì)1Mbit的CuxSiyORRAM展開研究,具體研究內(nèi)容如下:
　　發(fā)展了一套針對(duì)大存儲(chǔ)陣列、基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的研究阻變存儲(chǔ)器溫度可靠性的測(cè)試與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法;研究了溫度對(duì)Forming軟擊穿過程、Forming電壓、Set/Reset過程的功耗等的影響,總結(jié)出其受溫度影響的規(guī)律;通過變溫測(cè)試研究高阻態(tài)和低阻態(tài)隨溫度變化的穩(wěn)定性與可操作窗口的變化;基于1Mbit陣列統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)確定

3、新型CuxSiyORRAM在溫度穩(wěn)定性方面大大優(yōu)于傳統(tǒng)CuxORRAM,并從激活能角度給予解釋;設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究了Forming算法對(duì)RRAM低阻態(tài)穩(wěn)定性的影響;在實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上建立了一個(gè)熱學(xué)與電學(xué)結(jié)合的微觀模型,按溫度區(qū)間分別解釋了其轉(zhuǎn)換和導(dǎo)電機(jī)制,分析了熱學(xué)和電學(xué)各自所起的作用。最后,在面向應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)中,建立了一個(gè)初步的SPICEModel,并在仿真設(shè)計(jì)環(huán)境中得到驗(yàn)證。
　　通過本文對(duì)1MBitCuxSiyORRAM性能隨溫度