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

7 DIE MEHRLAGEN-ARCHITEKTUR
Substrat freigelegt wurden. Am Rand des Grabens, welcher bis in das Substrat reicht,
erscheint die Elektrodenkonfiguration in vertikaler Ausrichtung (gekennzeichneter
Bereich Abbildung 7.1 c). Hieraus wird eine mögliche, vertikale Anordnung der
Speicherzellen deutlich, die übereinander gestapelt sind.
Gestapelte Speicherzellen sind mit der konventionellen CMOS-Technologie (z.B.
Flash) nicht realisierbar. Dies untermauert den Vorteil der Crossbar-Architektur für die
Anwendung hochintegrierter Speicherzellen.
Einen Nachteil enthält jedoch auch das vorgestellte Mehrlagenkonzept in Bezug auf die
Materialauswahl der Nanoelektroden. Es kann hierbei beispielsweise kein Ag verwendet
werden, da durch die Planarisierung Temperaturprozesse notwendig sind, um das MSQ
zu härten (vgl. Kapitel 5.1). Diese Temperaturprozesse führen zur Zerstörung von Ag-
Elektroden. Somit müssen für Speicherkonzepte, bei denen derartige Materialien
Anwendung finden, alternative Lösungen, beispielsweise durch Silberdotierung,
entwickelt werden [132].
7.2 Ag-Dotieren der MSQ-Zellen
Das Dotieren der Glasmatrix bei resistiv schaltenden Systemen, welche ein leicht
oxidierbares Top-Material beinhalten, ist aus der Literatur bekannt [68, 70]. Es wurden
thermisch oder UV-Licht induzierte Diffusionen der Top-Elektroden-Metalle in die
funktionale Schicht verwendet, um das Schalten derartiger Systeme stabiler zu
gestalten.
Die Möglichkeit der Dotierung von SiO 2 -basierten Schichten durch kontrollierte
thermisch aktivierte Diffusion umfasst gleichermaßen jedoch auch die begrenzte
Stabilität derartiger resistiver Speicherzellen bei thermischer Belastung. Wird
beispielsweise eine Pt/MSQ/Ag-Zelle einer Temperatur von 400°C ausgesetzt, so
diffundiert die Ag-Top-Elektrode in die darunter liegende MSQ Schicht. Dies führt zur
Zerstörung jener Leiterbahnen, wie in Abbildung 7.2 anhand einer REM-Aufnahme zu
erkennen ist.
Demnach bleibt eine Temperaturbehandlung der Pt/MSQ/Ag-Zellen, wie sie z.B. in
Back-End-Of-Line (BEOL) - Prozessen der CMOS-Linie vorkommen kann, nicht ohne
Konsequenzen. In Folge dessen sollte die Diffusion des Ag in die MSQ-Schicht
kontrolliert ausgenutzt werden, um die Zerstörung der Top-Elektrode durch thermische
Belastung zu vermeiden. Dies war bei der Weiterverarbeitung hergestellter
Speicherzellen, entweder in BEOL-Prozessen (z.B. SiN-Passivierung) oder der
Stapelung mehrerer Crossbar-Elemente übereinander (siehe Kapitel 7.1), von großer
Wichtigkeit. Es wurden dazu zwei Experimente durchgeführt, um den Einfluss der Ag-
Diffusion in Pt/MSQ/Ag-Systemen zu Untersuchen.
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