Combinatoriële studie van nieuwe geheugenmaterialen voor de nano-elektronica

Groep: CoCooN

Promotor: Christophe Detavernier

Begeleiding: Tareq Ahmad, Wouter Devulder

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contact-gegevens opvragen door op de naam te klikken)

Vandaag vormt Si-gebaseerd “FLASH” geheugen het niet-vluchtige geheugen bij uitstek door zijn lage productiekost en hoge densiteit, en is alom aanwezig in pc’s (solid state drives), smartphones, USB sticks, tablets,… De verdere schaling naar steeds hogere densiteiten en de vraag naar meer performante en snellere geheugens drijft het onderzoek naar nieuwe types van niet-vluchtige geheugens.

Een veelbelovend geheugenconcept is “Resistive Random Access Memory”, kortweg RRAM. Een dergelijke geheugencel bestaat typisch uit een metaal-isolator-metaal (MIM) structuur, en kan tussen een hoog en laag resistieve toestand geschakeld worden door een spanning aan te leggen over de elektrodes, waarbij op een gecontroleerde manier een geleidend nanofilament gevormd/verbroken kan worden in de isolator laag. Binnen de onderzoeksgroep wordt hoofdzakelijk onderzoek verricht naar materialen voor CBRAM (“Conductive Bridge Random Access Memory”). Hierbij fungeert één van de elektrodes als een “bronlaag” van Cu of Ag en schakelt de cel tussen een laag en hoog resistieve toestand door het groeien/verbreken van een Cu of Ag nanofilament in de isolatorlaag.

In deze thesis is het de bedoeling om de invloed te onderzoeken van de samenstelling van de CBRAM “bronlaag” op het schakelgedrag van de geheugencel (invloed op de stabiliteit van het gevormde nanofilament, invloed op het maximum aantal schakelingen, etc.). Om op een snelle manier verschillende samenstellingen te kunnen screenen gaan we op een “combinatoriële” manier te werk. Het elektrodemateriaal wordt gedeponeerd d.m.v. sputterdepositie. Door het plaatsen van geschikte maskers tussen de sputtertargets en het substraat wordt een gradiënt in de compositie gecreëerd op een 150mm wafer. Naargelang de positie op de wafer wordt op die manier een materiaal met een andere samenstelling gedeponeerd, waarvan de fysische en elektrische eigenschappen dan lokaal gekarakteriseerd kunnen worden d.m.v. x-stralen diffractie, x-stralen fluorescentie, elektronen microscopie en elektrische metingen.

Thesis 2015-2016 cocoon10