Caratterizzazione di dispositivi di memoria e selezione basati sull'ossido di silicio

With the diffusion of portable electronics devices, such as smartphones and tablets, the need for a high capacity, high performance non volatile memory is growing every day faster. RRAM are one of the most promising emerging memory technologies due to the easy fabrication process, high speed, and low power operation. The fabrication process is BEOL compatible, thus it is possible to arrange this device in 3D crossbar arrays. The use of a selector device is mandatory for the operation of the crossbar, in order to avoid sneak paths and excessive leakage current. This Master’s Thesis investigates innovative Si-based memory and selector devices for high density and high performance crossbar arrays. The final goal is the optimization of the resistance window and the selectivity of the memory and the selector respectively, and the study of the main dependences from applied currents and voltages.

Negli ultimi anni si è assistito ad un'estesa diffusione di dispositivi elettronici portatili come smartphones e tablets, i quali richiedono una sempre maggiore capacità in termini di memoria. Le RRAM sono una tra le più promettenti tecnologie non volatili, grazie alla bassa dissipazione di potenza, alle alte velocità di scrittura, e alle ottime prospettive di scaling. La compatibilità con il BEOL garantisce la possibilità di implementazioni in array crossbar 3D. L'utilizzo di un dispositivo di selezione è di fondamentale importanza per il corretto funzionamento del crossbar, per ridurre le correnti di perdita ed evitare i problemi dovuti a cammini percolativi. La tesi si occupa della caratterizzazione elettrica di memorie RRAM e selettori a ponte conduttivo basati sull'ossido di silicio per architetture crossbar ad alta densità d'integrazione. Particolare attenzione è posta nei confronti della finestra resistiva della memoria, e della selettività del dispositivo selezionante, e sono studiate le principali dipendenze dalle correnti e tensioni applicate.