Development of minimal configuration resistive switching memory using silicide filament method

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04475
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: University 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
• 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

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.

Free Research Field

材料科学、個体物理学、半導体工学、薄膜工学、表面・界面物性

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。