Entwicklung einer Nanotechnologie-Plattform für die ... - JuSER

6 INTEGRATION VON METHYL-SILSESQUIOXAN
Um eventuell auftretende Einflüsse auf Nachbarzellen überprüfen zu können, mussten
alternierende Bit-Muster, hier „10101010“ und „01010101“, in das Register geschrieben
werden. Zwischen der Programmierung mit diesen Mustern wurde das Wort erneut
vollständig gelöscht („00000000“). Abbildung 6.16 zeigt neben der ganzheitlichen
Programmierung der Register das erfolgreiche Schreiben von alternierenden Wörtern.
Somit war demonstriert, dass kein direkter Einfluss der geschalteten Zelle auf die
benachbarten auftrat, da deren Zustand erhalten blieb. Der metallische Pfad des ON-
Zustandes einer einzelnen Zelle wächst demzufolge nicht ungünstig (z.B. schräg zur
Seite), wodurch Nachbarzellen unbeeinflusst bleiben.
Die Schlussfolgerung des Experiments ist, dass mit den vorgestellten Technologien und
Materialien die Möglichkeit besteht, Speicherzellen kleiner Fläche und hoher
Integrationsdichte (Half-Pitch = 100 nm) zu realisieren.
6.6 Crossbar-Arrays
Bei der Programmierung von Crossbar-Arrays traten im Gegensatz zu den Wort-
Strukturen Einflüsse parasitärer Pfade auf. Es konnten zwar einzelne Zellen formiert
werden, doch bei dem Versuch weitere, benachbarte Zellen zu formieren, wurde die
bereits formierte Zelle stets mitgeschaltet.
Das Problem lag hier bei der höheren Formierungsspannung der Pt/MSQ/Ag-Zellen im
Gegensatz zu U SET und an der Streuung der Spannungswerte. (vgl. Kapitel 6.1,
Abbildung 6.5: 0,4 V < U FORM < 2 V, 0,2 V < U SET < 0,75 V) Eine vereinfachte
Darstellung der Problematik parasitärer Pfade zeigt Abbildung 6.17 anhand eines 4-bit-
Arrays. Die Top-Elektroden seien hierin horizontal und die Bottom-Elektroden vertikal
angeordnet.
Alle vier Zellen des Arrays seien im OFF-Zustand und nur Zelle a sei bereits formiert.
Wird nun eine Formierungsspannung über c angelegt, so entsteht ein parasitärer
Spannungspfad über d-b-a, da alle Zellen im Array physikalisch miteinander verknüpft
sind. In diesem Pfad teilt sich U FORM auf die drei Zellen auf, sodass je 1/3 · U FORM über
d, b und a abfällt. Diese Teilspannung kann jedoch bereits ausreichen, um die formierte
Zelle a zu schalten, da U SET < U FORM (im Mittel).
Die Problematik der Spannungswertstreuung wird an einem ähnlichen Beispiel deutlich.
Es seien nun alle vier Zellen im OFF-Zustand und formiert. Wird nun die Zelle c mit
U SET zum Schalten gebracht, so ergibt sich der gleiche parasitäre Pfad über d-b-a und es
fällt über jede der Zellen 1/3 · U SET ab. Nach der Spannungsverteilung
(0,2 V < U SET < 0,75 V) muss U SET an c mindestens 0,75 V betragen, um c statistisch zu
100 % zu schalten. Dies bedeutet gleichzeitig, dass mit 1/3 · U SET jeweils 0,25 V über
die Zellen d, b und a abfällt. Da 0,25 V jedoch innerhalb der Spannungsverteilung liegt,
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