運(yùn)用于電阻式存儲單元陣列的形成控制方法與流程

運(yùn)用于電阻式存儲單元陣列的形成控制方法與流程1.引言電阻式存儲單元（ResistiveRandom-AccessMemory,ReRAM）是一種新型的非揮發(fā)性存儲器技術(shù)，具有低功耗、高密度和快速寫入速度等優(yōu)點(diǎn)。在ReRAM中，存儲信息的基本單元是由一對電極夾持的金屬氧化物薄膜，其電阻狀態(tài)可以通過施加不同電壓進(jìn)行改變。為了實(shí)現(xiàn)高性能的ReRAM陣列，需要合理的形成控制方法和流程。2.形成控制方法與流程概述形成控制方法和流程是指在ReRAM制造過程中，控制電阻狀態(tài)形成的步驟和策略。通常包括預(yù)處理、形成脈沖、形成判定等幾個關(guān)鍵步驟。2.1預(yù)處理預(yù)處理是為了優(yōu)化ReRAM的性能和穩(wěn)定性而進(jìn)行的一系列處理步驟。其目的是去除氧化膜中的雜質(zhì)和缺陷，并使氧化膜與電極之間形成良好的界面。常見的預(yù)處理方法包括熱處理和電場處理。2.1.1熱處理熱處理是通過加熱氧化膜和電極來改善它們之間的界面性質(zhì)。具體步驟如下：-清洗：將ReRAM樣品置于特定溶液中，去除表面的污染物和雜質(zhì)。-烘烤：將樣品放入高溫爐中，在一定溫度下保持一段時間，以去除殘留的有機(jī)物和水分。-暴露：將樣品暴露在大氣中，使其與氧氣發(fā)生反應(yīng)，形成氧化層。2.1.2電場處理電場處理是通過施加外加電場來改變氧化膜的電阻狀態(tài)。具體步驟如下：-施加電場：將電壓引導(dǎo)到待處理的ReRAM結(jié)構(gòu)上，使其處于特定電場的作用下。-保持電場：在一定時間內(nèi)保持電場不變，使氧化膜在電場的作用下發(fā)生離子遷移。-釋放電場：斷開外加電場，使氧化膜保持在所需的電阻狀態(tài)。2.2形成脈沖形成脈沖是指在形成階段對ReRAM施加的電壓脈沖，用于改變氧化膜的電阻狀態(tài)。形成脈沖的參數(shù)和策略對ReRAM的性能和可靠性具有重要影響。2.2.1脈沖幅值形成脈沖的幅值決定了氧化膜中離子遷移的速度和程度。通常通過調(diào)節(jié)脈沖幅值來控制電阻狀態(tài)的形成。2.2.2脈沖寬度形成脈沖的寬度決定了形成過程中離子遷移的時間。較長的脈沖寬度可以使離子遷移更充分，但也可能導(dǎo)致氧化膜中的電子和離子產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。2.2.3脈沖次數(shù)形成脈沖的次數(shù)決定了形成的效果和可靠性。通常需要通過優(yōu)化脈沖次數(shù)來平衡形成速度和穩(wěn)定性之間的關(guān)系。2.3形成判定形成判定是判斷ReRAM是否形成所需的電阻狀態(tài)的過程。通過測量ReRAM的電阻，并與預(yù)定的電阻范圍進(jìn)行比較，來判斷是否需要重新進(jìn)行形成控制。2.3.1電阻測量通過測量ReRAM的電阻來確定其電阻狀態(tài)。常用的電阻測量方法包括四引線測量法和二引線測量法。2.3.2形成判定條件根據(jù)設(shè)計要求和實(shí)際制造情況，設(shè)定形成判定的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)可以基于電阻值的范圍或其他特定要求。3.實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用形成控制方法和流程的具體實(shí)現(xiàn)可以通過實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用來驗(yàn)證。3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計設(shè)計一系列實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證形成控制方法和流程的有效性。實(shí)驗(yàn)應(yīng)包含不同形成參數(shù)的組合，以及不同形成判定條件下的性能評估。3.2應(yīng)用案例將形成控制方法和流程應(yīng)用于實(shí)際制造中的ReRAM陣列。通過實(shí)際應(yīng)用案例來評估方法和流程的性能和可靠性。4.結(jié)論通過合理的形成控制方法和流程，可以實(shí)現(xiàn)高性能的電阻式存儲單元陣列。預(yù)處理、形成脈沖和形成判定是實(shí)現(xiàn)形成控制的關(guān)鍵步驟，其