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Development of minimal configuration resistive switching memory using silicide filament method

Research Project

Project/Area Number 19K04475
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

Hotta Yasushi  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (30418652)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords抵抗変化現象 / 二元系酸化物 / 三元系反応 / シリコンエレクトロニクス / 不揮発性メモリ / 薄膜・表面・界面 / 電気特性 / 光電子分光 / 抵抗変化型メモリ / シリコン / シリケイト / 酸化ハフニウム / ハフニウムシリケイト / ハフニウムシリサイド / フォーミングフリー / Si界面 / シリサイド
Outline of Research at the Start

金属-シリコン-酸素(M-Si-O)の三元相反応においてシリサイド相 と金属酸化物相のエネルギー差が小さい材料では、電界で誘起される酸化・還元反応によってこれらの相をスイッチすることが可能である。本研究では、固体中でM-Si-O三元相が実現できる二元系金属酸化物/Si界面にシリサイドシードを形成し、その成長を電界で制御するシリサイドフィラメント方式のコンダクションブリッジ抵抗変化型メモリ(CBRAM)の開発を行う。

Outline of Final Research Achievements

Recently, resistive-switching random access memory (ReRAM) has been attracting attention as a candidate for low-cost, large-capacity non-volatile memory. Since the existing ReRAM has a three-layer structure of metal / insulator / metal, it must be fabricated at a layer level different from that of the switching transistor layer at the circuit integration. This study demonstrated that ReRAM cells can be fabricated directly on a silicon substrate by using hafnium oxide grown under special conditions where oxidation and reduction are well-controlled. It was found that this ReRAM eliminates the pretreatment called forming required for the existing ReRAM and can be used with low-cost Al electrodes. By using the ReRAM structure, it is expected that a larger capacity memory will be realized at a lower manufacturing cost.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、低コスト、大容量のReRAMを実現する上で、一つの方向性を与えるものである。学術的な観点からは、シリコン基板上に直接作製したReRAM素子について、その抵抗変化現象のメカニズム、フォーミング工程が省略できる理由、アルミ電極の働きをそれぞれ解明した。このように、現象を発見するだけではなく、そのメカニズムも明らかにすることで、この方式のメモリに更なる改良を加える際において、その指針を与えることができると考えている。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2020 2019

All Presentation (3 results)

  • [Presentation] Al/金属酸化物/HfO2/Si構造の金属酸化物が抵抗スイッチングに与える影響2020

    • Author(s)
      寺垣亮太、吉田晴彦、新船幸二、神吉輝夫、堀田育志
    • Organizer
      応用物理学界
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Al/HfO2/n-Si(100)構造の抵抗変化現象の素子サイズ依存性2019

    • Author(s)
      小林 滉平,寺垣 亮太,吉田 晴彦,新船 幸二,堀田 育志
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 寺垣 亮太,小林 滉平,吉田 晴彦,新船 幸二, 神吉輝夫,堀田 育志2019

    • Author(s)
      Al/金属酸化物/Si構造における抵抗スイッチング現象
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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