成果展示
微電子所在阻變存儲器研究領(lǐng)域取得新突破
日前，微電子所微電子器件與集成技術(shù)重點實驗室劉明院士團隊在阻變存儲器（RRAM）三維垂直交叉陣列研究領(lǐng)域取得了突破性進展，提出了自對準高性能自選通阻變存儲器結(jié)構(gòu)，為高密度、低成本三維垂直交叉陣列的制備提供了解決方案，以題為“Fully CMOS compatible 3D vertical RRAM with self-aligned self-selective cellenabling sub-5nm scaling”（通訊作者：呂杭炳、劉明）的論文被2016 Symposia on VLSI Technology and Circuits（簡稱VLSI國際研討會）接收，第一作者許曉欣在會上進行了口頭報告。這是中國科學(xué)院首次作為第一作者單位在該國際會議上發(fā)表論文。
在實現(xiàn)阻變存儲器高密度應(yīng)用方面，垂直結(jié)構(gòu)的交叉陣列具有制備工藝簡單，成本低廉等優(yōu)點。自選通阻變器件是該陣列架構(gòu)的核心，一般由選通層和阻變層組成。當垂直交叉陣列極限微縮時，層間的漏電會將成為重要的問題。針對這一問題，劉明課題組在國際上首次提出了采用自對準技術(shù)構(gòu)建自選通阻變器陣列架構(gòu)的方法，有效消除了陣列中的層間漏電流，使垂直阻變存儲陣列的微縮能力達到5nm以下。研制成功的自對準自選通阻變器件同時也表現(xiàn)出優(yōu)良的阻變性能：漏電流<0.1pA，非線性比>1000，操作電流<1uA以及很好的保持特性和耐久性。
VLSI國際研討會成立于1987年，是全球先進半導(dǎo)體與系統(tǒng)芯片學(xué)術(shù)發(fā)表盛會，是國際微電子領(lǐng)域的頂級會議，與IEDM和ISSCC并稱微電子技術(shù)領(lǐng)域的“奧林匹克盛會”。VLSI國際研討會只接收極具應(yīng)用前景的創(chuàng)新性研究成果，Intel、IBM等公司的許多核心技術(shù)都是在VLSI國際研討會上首次披露的。
（1）四層3D VRRAM陣列的TEM 圖以及4層 8×32 1Kbit陣列光學(xué)示意圖。垂直阻變器件基于TiN/TiOx/HfOx/Ru結(jié)構(gòu)，具有自對準的選擇層。（2）自對準的自選擇器件的典型I-V 特性曲線。