莫斯科物理技术学院(MIPT)宣称成功为ReRAM开发出新的制程，可望为其实现适于3D堆叠的薄膜技术…

　　可变电阻式随机存取记忆体(ReRAM)是一种可望取代其他各种储存类型的「通用」记忆体，不仅提供了随机存取记忆体(RAM)的速度，又兼具快闪记忆体( flash)的密度与非挥发性。然而，目前，flash由于抢先进入3D时代而较ReRAM更胜一筹。

　　如今，莫斯科物理技术学院(Moscow Institute of Physics and Technology；MIPT)的研究人员已成功为ReRAM开发出新的制程，可望为其实现适于3D堆叠的薄膜技术。

　　ReRAM的研发一般采用忆阻器进行，其中，在介电层中迁移的氧空缺(oxygen vacancy)，将电介质的电阻改变为’1’与’0’。除了MIPT，还有来自4DS Memory Ltd.、Crossbar Inc.、HP Inc.、Knowm Inc.以及美国德州莱斯大学(Rice University)的研究人员们也为ReRAM创造了原型。

　　针对3D ReRAM，MIPT科学家Konstantin Egorov表示，「我们不仅需要在介电层中形成氧空缺，还必须为其进行检测」。为此，MIPT的研究人员们采用的方法是，在出现氧空缺的介电层中，观察其能隙中的电子状态

　　Egorov说：「为了研究在氧化钽薄膜生长过程中形成的氧空缺，我们使用了一种整合生长PEALD[电浆辅助原子层沉积]和分析XPS(X射线光电子能谱仪)腔室(以真空管相互连接)的实验丛集。该丛集让我们能生长和研究沉积层，而不至于破坏真空状态。」

　　他强调，「这一点非常重要，因为一旦从真空中取出实验样本，介电质的奈米层就会在其表面上氧化，导致氧空缺的消失。」

　　用于生长和研究薄膜的实验丛集，可在真空状态下实现3D堆叠（来源：MIPT）

　　任何开云棋牌官网在线客服研究实验室都可以建构这种独特的原子层沉积(ALD)丛集，其方式是连接PEALD和XPS腔室，然后再添加自动操纵器，在腔室之间传输晶圆。除了样本测试晶圆以外，在大量生产时并不需要这种丛集。然而，必须建立一条的的组装线，以补偿ALD薄膜缓慢的生长速度。

　　如果这些研究取得成功，MIPT声称所产生的ReRAM就可以垂直堆叠，成就一种可克服3D flash限制的通用记忆体；目前，3D flash仅限于64层。

　　与沉积氧空缺氧化钽薄膜有关的化学反应阶段(左)，以及透过X射线光电子能谱仪进行分析的结果(右)。（来源：MIPT）

　　虽然ALD的生长缓慢，但它能实现3D结构的共形涂层，取代MIPT和其他研究实验室迄今所使用的奈米薄膜沉积技术。其关键的区别在于ALD依次将基底暴露于前体材料和反应物材料，并且取决于二者之间的化学反应以产生主动层。

　　MIPT的技术还使用连接至金属前体的化学分子配体，以便加速化学反应，但在用于元件的主动层之前必须先移除这种配体。

　　MIPT首席研究员Andrey Markeev说：「沉积缺氧薄膜需要找到正确的反应物，才能移除金属前体中所含的配体，并且控制涂层的氧含量。因此，在经过多次实验后，我们成功地使用含氧的钽前体，以及电浆激发的氢反应物。」

　　MIPT研究人员Dmitry Kuzmichev、Konstantin Egorov、Andrey Markeev和Yury Lebedinskiy，及其背后的原子层沉积机器。（来源：MIPT）

　　接下来，研究人员打算为这一流程进行最佳化，并提高ALD的速度，从而为3D ReRAM实现大量生产。

　　MIPT的研究资金是由俄罗斯科学基金会(RSF)和MIPT共同提供。这项研究细节已发表于《ACS应用材料和介面》(ACS Applied Materials & Interfaces)期刊的「以电浆辅助原子层沉积控制TaOx薄膜的氧空缺，实现可变电阻式切换的记忆体应用」一文中。