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瑞萨开发出可在200℃高温下稳定工作的ReRAM技术 |
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| http://cn.newmaker.com
6/17/2011 8:53:00 AM
日经BP社
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瑞萨电子在“2011 Symposium on VLSI Technology”上发布了高温下具有出色工作稳定性的ReRAM技术（论文编号：3B-4）。据瑞萨电子介绍，该项技术有望用于汽车MCU等。实验中采用了1kbit阵列。
瑞萨电子此前开发了上部电极和下部电极采用钌（Ru）、可变电阻膜采用Ta2O5/TiO2积层膜的ReRAM。据瑞萨电子介绍，该项技术中存在四大课题。（1）不清楚能微细化到何种程度。（2）成型（Forming）时的电压以及开关断开（Off Switch）时的电流较大。（3）汽车应用中比较重要的高温稳定性尚未明确。（4）开关断开电压较低，因此读取时存在开关断开的危险（读取干扰）。
为了验证（1）微细化的可行性，瑞萨电子此次试制出了直径分别为40nm、120nm和500nm的可变电阻式元件（MIM膜），并分别比较了初期状态（成型前的状态）、断开状态以及导通状态下的电阻值。另外，形成MIM膜时采用了PVD，成膜温度在350℃以下。
实验结果表明，初期状态的电阻值呈现出随着微细化而增加的趋势，但断开状态及导通状态下的电阻值，相对于元件直径来说几乎没有变化。估计是因为此次的可变电阻式元件是通过成型来形成微细丝的部件。直径为40nm的元件，相当于28nm工艺第一层金属布线的尺寸，因此可配备在28nm工艺之前的元件中。
不过，此次试制的直径为40nm的元件，将上部电极与下部电极相对配置时的直径为40nm，而实际尺寸要比这个大。据瑞萨电子介绍，该构造只是实验性的，旨在排除可变电阻式元件的侧壁部分的蚀刻损伤（Etching Damage）层所造成的影响，在实际的量产中并不适用。
（2）成型电压呈现出Ta2O5膜越厚电压就越高的趋势。因此，此次将Ta2O5膜的厚度降至11.5nm，从而使成型电压降至3V以下。另外还存在一种趋势：导通状态的电阻值越高，开关断开电流就越低。为此，瑞萨电子改变了成型时以及开关导通时的条件、将导通状态的电阻值提高至10kΩ，从而将开关断开电流降至25μA。
（3）瑞萨电子对高温下的开关特性进行评测后发现，最高可在200℃的温度下稳定工作。由于通过了250℃数据保存试验，可用于汽车MCU的混载存储器等用途。据瑞萨电子介绍，高温稳定性较高是因为在此次采用的Ta2O5/TiO2积层膜中，通过成型形成的细丝在高温下也较为稳定。
（4）瑞萨电子将下部电极的材料由钌改为钨（W），同时还采用了适当加载偏置电压的读取方式，由此明显改善了读取干扰。（记者：木村 雅秀）
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