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Ti/HfO basado en RRAM con una estabilidad térmica superior basado en TiO auto-limitado

Autores: He, Huikai; Tan, Yixin; Lee, Choonghyun; Zhao, Yi

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Ti/HfO basado en RRAM con una estabilidad térmica superior basado en TiO auto-limitado


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Memoria de acceso aleatorio resistiva
Capa amortiguadora de Ti
Propiedades de conmutación resistiva
Recocido post-metalización
Distribución de vacantes de oxígeno
Degradación térmica.

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 31

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La memoria de acceso aleatorio resistiva (RRAM) basada en HfO con una capa de amortiguación de Ti ha sido ampliamente estudiada como candidata emergente de memoria no volátil (eNVM) debido a sus excelentes propiedades de conmutación resistiva (RS) y compatibilidad con el proceso CMOS. Sin embargo, aún es necesario incluir una comprensión detallada de la naturaleza de la RS dependiente del grosor de Ti y una investigación sistemática de degradación térmica sobre el efecto del tiempo de recocido posterior a la metalización (PMA) en la distribución de vacantes de oxígeno y el rendimiento de RS. Aquí se aborda por primera vez el impacto del grosor de la capa de amortiguación de Ti en el rendimiento de RS de los dispositivos Al/Ti/HfO/TiN. En consecuencia, hemos propuesto una estrategia simple para regular la corriente de fuga, el voltaje de formación, la ventana de memoria y la uniformidad variando el grosor de la capa de Ti. Además, se encontró que el dispositivo con 15 nm de Ti muestra la mínima variabilidad ciclo a ciclo (CCV) y variabilidad dispositivo a dispositivo (DDV), buena retención (10 s a 85 grados Celsius) y resistencia superior (10). Además, se lleva a cabo la degradación térmica de los dispositivos Al/Ti(15 nm)/HfO/TiN bajo diferentes tiempos de PMA a 400 grados Celsius. Se encontró que la corriente de fuga aumenta y el voltaje de formación y la ventana de memoria disminuyen con el aumento del tiempo de PMA debido a la oxidación térmicamente activada del Ti. Sin embargo, cuando el tiempo de PMA aumenta a 30 min, el Ti ya no puede capturar oxígeno de HfO debido a la formación de TiO auto limitado. Por lo tanto, el dispositivo muestra una estabilidad térmica superior con un tiempo de PMA de 90 min a 400 grados Celsius y sin degradación de la ventana de memoria, uniformidad, resistencia o retención. Este trabajo demuestra que la RRAM basada en Ti/HfO muestra una compatibilidad superior con la línea posterior de alta temperatura con alta estabilidad térmica de hasta 400 grados Celsius durante más de una hora.

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