- 學位論文
三維雙位元通孔電阻式隨機存取記憶體研究
A study of 3D Twin-bit Via RRAM by 28nm Cu Backend Process
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摘要
近幾年，智慧型手機、平板電腦等可攜式電子產品快速發展普及，3C對小體積大容量的儲存裝置需求日漸增加。快閃記憶體(Flash Memory)是目前市場中眾多非揮發性記憶體的主流，然而隨著製程微縮，Flash memory即將面臨到其物理極限，這也加速了許多新型記憶體的研究，其中最被看好的下一世代記憶體為電阻式隨機存取記憶體。 本篇論文提出一種新型雙位元通孔電阻式隨機存取記憶體(Twin-bit Via Resistive Random Access Memory, Twin-bit Via RRAM)，此記憶體通孔兩邊皆有氧化物薄膜，因此單一元件即擁有雙位元儲存。此論文中的研究元件是製作於銅製程雙鑲嵌結構，採用28奈米High-k metal gate互補式金氧半導體邏輯製程，此元件優點為低阻態擁有自我整流特性、極大的高低阻態比、轉換速度快、完全相容於互補式金氧半導體邏輯製程以及優異之可靠度特性。 由於三維快閃記憶體陣列的成功，為了與之競爭，電阻式記憶體勢必也要能堆疊成三維陣列。因為雙位元通孔電阻式記憶體的自我整流特性，在堆疊三維陣列時無需加入額外的整流器；在設計的操作電壓下，此元件陣列通過了10k次設置/重置干擾；此陣列是完全建構在後端製程，周邊電路可以放在陣列的正下方，進一步節省面積。本篇論文提出的雙位元通孔電阻式記憶體及其陣列，有機會成為下一世代記憶體陣列的解決方案之一。
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