Новый подход к построению резистивной памяти

Исследователи из Финляндии и России использовали технику осаждения атомных слоев (Atomic Layer Deposition, ALD) для создания надежных устройств резистивной памяти с низким потреблением энергии для высокоскоростных приложений.

Финский поставщик систем тонкопленочных покрытий на основе ALD компания Picosun сотрудничала с МФТИ для создания энергонезависимых запоминающих устройств ReRAM (Resistance Switching Random Access Memory). Они используются в приложениях хранения данных, где требуется сочетание очень большой емкости и чрезвычайно быстрой рабочей скорости для унифицированных архитектур памяти. ReRAM также может использоваться для приложений с малой потребляемой мощностью.

ReRAM – быстрая, структурно простая и занимающая малый объем при высокой емкости память, которая работают при низком напряжении. Это помогает уменьшить размер устройства, энергопотребление и время отклика и позволяет встраивать блоки ReRAM в портативные, носимые и мобильные устройства, дистанционные зонды и приложения IoT.

Однако одной из основных проблем была структура функциональных слоев в ячейке памяти ReRAM, и Picosun смогла точно контролировать рост оксидов с дефицитом кислорода, которые необходимы.

«Благодаря системе Picosun ALD мы можем точно распределять критические слои материала нашей структуры ReRAM, что позволяет контролировать их химический состав на атомном масштабе, - сказал д-р Андрей Маркеев, главный научный сотрудник Центра нанотехнологий МФТИ. - Плазменный инструмент Picosun позволил нам достичь надежного процесса ALD для осаждения кислородно-дефицитной пленки TaOx на основе активированного плазмой водорода в качестве реагента и алкоксидного соединения Ta (OC2H5)5 в качестве предшественника Ta, который уже имеет в нем связь Ta-O. В этом подходе основная идея состоит в том, чтобы удалить группы C2H5 путем образования летучих молекул C2H6 или C2H5 (OH) посредством реакции с активированным плазмой водородом».

Другой ключевой фактор заключался в том, что ALD уже является проверенной производством, зрелой технологией в полупроводниковой промышленности и просто интегрируется в существующие потоки процессов.

«Мы работаем с МФТИ в течение долгого времени, поэтому мы очень рады, что наша система позволила получить самые передовые результаты в технологии ReRAM, - сказал Юхана Костамо (Juhana Kostamo), управляющий директор Picosun. - Наши промышленные клиенты включают несколько ведущих производителей памяти, и увлекательно участвовать в разработке еще более продвинутых решений для хранения данных, что позволит целому новому семейству микроэлектронных продуктов улучшить повседневную жизнь, безопасность и способы общения». Технология ReRAM используется Western Digital и американским стартапом Crossbar для высокоскоростной памяти и внутренних соединений.