Oberflächensensitive Schichtabscheidung für integrierte resistive Speicher

Nichtflüchtige resistive Speicher (ReRAMs) werden intensiv erforscht, da sie im Vergleich zu aktuellen Technologien energieeffizienter sind und das Potenzial für den Einsatz in neuartigen Rechnerarchitekturen, sogenannten neuromorphen Computern, haben. Die einzelne ReRAM-Zelle, die zum Beispiel aus einem Schichtstapel von 20 nm TiN / 3 nm HfO2 / 10 nm Hf / 20 nm TiN bestehen kann, findet Platz auf einer Fläche von 100 nm2. Die Widerstandsänderung, die auf lokalen Redoxvorgängen beruht, wird durch ein elektrisches Signal stimuliert. Passive dreidimensionale Speichermatrizen, in denen die einzelne Speicherzelle als Zweitor-Element realisiert ist, ermöglichen die höchste Integrationsdichte. Eine entscheidende Herausforderung für die Fertigung hochdichter ReRAM Speicher stellt die Abscheidung und Strukturierung der Schichten dar. Unerwünschte Schädigungen des schaltenden Oxids durch Ätzprozesse bei der Strukturierung können die Lebensdauer der Bauteile stark beeinträchtigen. Eine interessante Alternative stellt die selektive Abscheidung des gewünschten Materials an den Kreuzungspunkten der Leiterbahnen dar. Die Atomlagenabscheidung (ALD – atomic layer deposition), die auf Chemisorption beruht, zeigt für ultradünne Schichten einen Einfluss des Substrat-materials auf die Nukleations- und Wachstumsrate. Dieser Effekt wird bei der selektiven Abscheidung gezielt ausgenutzt. Im Rahmen der Masterarbeit sollen auf speziellen Substraten die Atomlagenabscheidung dünnster Schichten systematisch eingestellt und untersucht werden. Die Arbeit soll zeigen, inwieweit die selektive Abscheidung (ASD – area selective deposition) für die Herstellung zukünftiger ReRAM-Zellen interessant ist.

Das Masterprojekt beinhaltet folgende Aufgaben:

• Optimierung der Prozessparameter für ausgewählte Atomlagenabscheidungen zur Einstellung größtmöglicher Oberflächensensitivität
• Atomlagenabscheidung nanometer-dünner Oxid- oder Nitrid-schichten auf gezielt vorbehandelten Substraten
• Nachweis selektiven Schichtwachstums durch eine Kombination unterschiedlicher Analysen
• Optional (je nach Studienrichtung): Herstellung und Charakterisierung von ReRAM-Zellen aus den selektiv gewachsenen Schichten.

Weitere Informationen

Unternehmen

Helmholtz Gemeinschaft

Bereich/Abteilung

Elektronische Materialien

Abschlussart

Masterarbeit / Diplomarbeit

Ansprechpartner/in

Dr. Susanne Hoffmann-Eifert | Tel. 02461-616505 | e-mail: su.hoffmann@fz-juelich.de

Branche

Forschung und Entwicklung

Anforderungen

• Gute Kenntnisse in Halbleitertechnologie, Physik und Chemie
• Spaß an interdisziplinärer Arbeit im Team
• Experimentelles Geschick

Zusatzinformationen

Kennziffer: D048/2016