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1、第39卷第4期微电子学Vol39,No.42009年8月MicroelectronicsAug.2009动态综述阻变存储器及其集成技术研究进展左青云,刘明,龙世兵,王琴,胡媛,刘琦,张森,王艳,李颖弢(中国科学院微电子研究所纳米加工与新器件集成技术实验室,北京100029)摘要:在各种新型非挥发性存储器中,阻变存储器(RRAM)具有成为下一代存储器的潜力。介绍了RRAM器件的基本结构,分类总结了常用的材料以及制备工艺,对RRAM阵列的集成方案进行了比较,并讨论了目前存在的问题;最后,对RRAM的研究趋势进行了展望。关键词:非挥发性存储器;阻变存储器;电
2、阻转变中图分类号:TP333.5文献标识码:A文章编号:1004-3365(2009)04-0546-06ProgressinDevelopmentofResistiveRAMandItsIntegrationTechnologyZUOQingyun,LIUMing,LONGShibing,WANGQin,HUYuan,LIUQi,ZHANGSen,WANGYan,LIYingtao(KeyLaboratoryofNano-fabricationandNovelDevicesIntegratedTechnology,InstituteofMicroelectronics,Th
3、eChineseAcademyofSciences,Beijing100029,P.R.China)Abstract:Resistiverandomaccessmemory(RRAM)isoneofthemostpromisingcandidatesfornextgenerationofnon-volatilememory.ThebasicstructureofRRAMwasdescribed.ResistiveswitchingmaterialsandelectrodesforRRAMweresummarized,andtheirfabricationtechnologi
4、eswerereviewed.DifferenttechniquesforintegrationofRRAMarraywerediscussedandexistingproblemswereanalyzed.Andfinally,theresearchtrendofRRAMwasdiscussed.Keywords:Non-volatilememory;Resistiverandomaccessmemory(RRAM);ResistiveswitchingEEACC:1265D持时间长、与CMOS工艺兼容等。在这些新型存储1引言器中,阻变存储器(RRAM)以其优越的性能
5、受到越来越多的关注,被认为是极有可能替代SRAM、随着集成电路工艺32nm技术节点的来临,传DRAM、Flash、HDD,成为下一代通用存储器的统的Flash非挥发性存储器遇到了一系列的问题。强有力候选者之一。其中,一个最主要的问题是:随着隧穿氧化层厚度越早在1967年,Simmons和Verderber就研究了[1]来越小,电荷的泄漏变得越来越严重,直接影响Au/SiO/Al结构的电阻转变行为。由于受实验手Flash存储器的数据保持性能。近年来,各种新型段和需求的影响,直到2000年,美国休斯顿大学非挥发性存储器得到了迅速发展,如铁电存储器(UniversityofHo
6、uston)的Ignatiev研究小组报道了(FRAM)、磁存储器(MRAM)、相变存储器PrxCa1-xMnO3(PCMO)氧化物薄膜电阻转换特性[2](PRAM)和阻变存储器(RRAM)。下一代存储器后,人们才开始投入大量的精力和财力对RRAM的候选者必须具有以下特征:可缩小性好、存储密度进行研究。报道的具有电阻转变效应的材料种类繁高、功耗低、读写速度快、反复操作耐受力强、数据保多,到底采用哪种工艺制备的何种材料能够得到实际收稿日期:2008-11-19;定稿日期:2009-02-23基金项目:国家高技术研究发展(863)计划基金资助项目(2008AA031403);国家
7、重点基础研究发展(973)计划基金资助项目(2006CB302706);国家自然科学基金资助项目(60825403,90607022,60506005)第4期左青云等:阻变存储器及其集成技术研究进展547[15]应用还没有定论;现阶段的研究主要集中在电阻转变表1部分用于制备RRAM器件的阻变层材料[15]机制的探讨和单管性能的提升上。到目前为止,除Table1SomeresistivematerialsforRRAMSpansion公司在2005年的IEDM上公开发布的64体系材料kb测试芯片外,还
