氧化钽基RRAM的循环耐受特性优化研究

刘　佩，林殷茵

(复旦大学 专用集成电路与系统国家重点实验室，上海 201203)



氧化钽基RRAM的循环耐受特性优化研究

刘佩，林殷茵

(复旦大学 专用集成电路与系统国家重点实验室，上海 201203)

阻变存储器(RRAM)因其性能优异、可高密度集成以及与CMOS工艺兼容成本较低等众多优点而被广泛研究.用于制备阻变型存储器的关键材料有很多种，其中氧化钽材料由于与标准CMOS工艺兼容而被各大研究机构广泛关注，但TaOx基RRAM存储阵列的可靠性仍存在很大问题，尤其是循环耐受特性.本文制备了4种具有优秀阻变性能的双层Ta2O5/TaOxRRAM器件，Ta2O5层厚度分别为5nm和3nm，TaOx层的x值分别为1.0和0.7.比较了这4种拥有不同器件参数的氧化钽基RRAM器件的循环耐受性能，给出了TaOx基RRAM的循环耐受性能优化方法，发现双层TaOxRRAM的富氧Ta2O5层的厚度越薄且缺氧TaOx层的缺氧程度越大，其循环耐受性能越好.

氧化钽； Ta2O5/TaOx； 循环耐受特性； 阻变存储器

传统非挥发存储技术随着半导体工艺进一步微缩化遇到了其物理极限的瓶颈，各种新型非挥发存储器的研究受到广泛关注，其中最有潜力在未来进一步工艺微缩化进程中替代NOR型和NAND型闪存的新型存储器并实现大规模商业化量产的存储器就是阻变存储器(Resistive switching Random Access Memory，RRAM)[1].RRAM是否与标准CMOS工艺兼容及RRAM存储阵列的可靠性问题是RRAM大规模商业化的最大挑战.氧化钽(TaOx)基材料由于其与标准CMOS工艺兼容、制备成本低而受到广泛关注.

TaOx基RRAM的研究最先始于2008年，日本松下公司发现TaOx基RRAM表现出了阻变特性，但其各项……