過渡金屬氧化物阻變存儲器動態(tài)特性的蒙特卡洛仿真.pdf

1、隨著集成電路工藝技術(shù)的發(fā)展，以FLASH存儲器為代表的傳統(tǒng)非易失性存儲器在集成電路特征尺寸不斷減小的情況下遇到越來越多的問題。新型非易失性阻變存儲器(RRAM)因其表現(xiàn)出的特征尺寸可縮小性良好、存儲單元結(jié)構(gòu)簡單、與現(xiàn)代半導(dǎo)體工藝相兼容等特點，引起國內(nèi)外業(yè)界與學(xué)術(shù)界的廣泛研究。RRAM器件工作過程中功能層的微觀效應(yīng)和阻變機理尚未完全明確，影響了RRAM器件的進一步研發(fā)與應(yīng)用。
　　 本文中采用動力學(xué)MonteCarlo方法，首先對

2、基于電化學(xué)原理的雙極型RRAM的阻值變化過程進行了仿真，并根據(jù)功能層厚度等因素對RRAM器件的電特性進行了模擬和分析，從而完善了已有的雙極型RRAM模型。
　　 在準(zhǔn)確模擬阻變功能層轉(zhuǎn)變過程的基礎(chǔ)上，以RRAM器件二維尺寸變化為評價標(biāo)準(zhǔn)，分別從電學(xué)性質(zhì)變化、參數(shù)均勻性變化和局域熱效應(yīng)的角度，對雙極RRAM的工作性能變化進行了分析。從模擬結(jié)果可以看出，通過調(diào)整優(yōu)化RRAM器件的二維尺寸，可以得到較為理想的器件性能，從而應(yīng)用于未來的

3、存儲器生產(chǎn)中。
　　 其次，通過對一維氧空位模型電子占有率的計算，確定了基于VCM原理的RRAM器件中氧空位產(chǎn)生和復(fù)合發(fā)生的幾率。運算所得到的氧空位電子占有率在代入二維動力學(xué)MonteCarlo模型后，對VCM原理的RRAM器件進行了電學(xué)轉(zhuǎn)變過程的仿真。
　　 最后，為了同仿真結(jié)果進行對比討論，驗證建模仿真工作的準(zhǔn)確性，制備了W/VOx/Cu阻變存儲單元結(jié)構(gòu)，從而以實驗與建模仿真結(jié)合的方式對阻變存儲器存儲機理進行了探索。