Conception de cellules bipolaires commutables pour la technologie « Resistive Random Access Memory »

Abstract

Avec le développement des technologies portables, les mémoires de type flash sont de plus en plus utilisées. Les compétences requises pour répondre au marché florissant augmentent chaque année. Cependant, les technologies actuelles sont basées sur l’intégration de transistors. Leurs performances impliquent un long temps d’écriture et des tensions d’opérations importantes.

La technologie Resistive Random Access Memory (RRAM) permet de répondre aux problématiques liées aux mémoires de type flash. La simplicité de fabrication de ces mémoires permet une forte densité d’intégration à faible coût. Également, les performances attendues par cette technologie dépassent les performances actuelles de Dynamic Random Access Memory (DRAM).

Les études réalisées actuellement au sein de la communauté scientifique permettent de déterminer les meilleures performances selon le choix des matériaux. Les premières études se concentraient sur l’oxyde de titane TiO2 en tant qu’isolant, puis avec l’augmentation de l’intérêt envers cette technologie le nombre d’oxydes étudiés s’est élargi. Les dispositifs conventionnels utilisent une couche d’oxyde comprise entre deux électrodes métalliques. En augmentant la densité de dispositifs dans des circuits en matrices croisées, l’isolation entre les points mémoires n’est pas garantie et les courants de fuites deviennent un facteur limitant. Pour éviter ces problèmes, le contrôle de chaque cellule est réalisé par un transistor, on parle d’architecture 1T1R avec n transistors nécessaires pour n points mémoires.

En 2008 Dubuc[1] propose un nouveau procédé de fabrication: le procédé nanodamascène. En adaptant ce procédé, et en disposant deux cellules dos à dos, nous créons un composant qui ne nécessite plus de transistor de contrôle [2]. Cela permet, en outre, de réduire les courants de fuite et simplifie l’adressage de chaque cellule. Les dispositifs sont incorporés dans une couche offrant une surface planaire. Il n’y a pas de limite technique à la superposition des couches, ce qui permet une haute densité d’intégration dans le Back-end-of-line du CMOS (Complementary Metal Oxyde Semiconductor), offrant de nouveaux horizons à la technologie RRAM.

Suivant les éléments précédents, mon projet de maîtrise a pour objectif de démontrer la possibilité de fabriquer des cellules RRAM en utilisant le procédé nanodamascène. Ce développement implique la fabrication, pour la première fois, de dispositifs micrométriques de type croisés et planaires en utilisant des architectures dont la fabrication est maîtrisée au sein du laboratoire. Cela permettra de mettre au point les différentes procédés de fabrication pour les deux types de dispositifs, de se familiariser avec les techniques de caractérisation électrique, d’acquérir des connaissances sur les matériaux actifs, et proposer des premiers dispositifs RRAM.