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Université de Sherbrooke

1. Labalette, Marina. Intégration 3D de mémoires résistives complémentaires dans le back-end-of-line du CMOS .

Degree: 2018, Université de Sherbrooke

Les dispositifs mémoires résistives, notamment ceux à base d’oxyde de commutation OxRRAM, se placent parmi les dispositifs mémoires émergentes les plus attractifs pour remplacer les technologies dynamic random acces memory (DRAM) et Flash grâce à leur faible coût de fabrication, les faibles tensions et courants nécessaires à leur fonctionnement, ainsi que leur fort potentiel d’intégration dans le back end of line (BEOL) de la technologie complementary metal oxyde semiconductor (CMOS). Ce dernier avantage réside dans le fait qu’il s’agit de dispositifs à deux terminaux facilement agençables en matrices crossbar. Cependant de gros problèmes de courant de fuite et de courants parasites entravent l’utilisation de ces matrices crossbar, et différentes options sont alors possibles dont le remplacement des dispositifs mémoires unitaires par des dispositifs mémoires résistives complémentaires (CRS). Les CRS ne sont autres que deux dispositifs oxide random access memory (OxRRAM) mis dos à dos et possèdent dans leur caractéristique électrique globale une non-linéarité intrinsèque pour les deux états de stockage ‘0’ et ‘1’ ainsi qu’un comportement auto-redresseur leur permettant de combiner à la fois les avantages d’un sélecteur et d’un transistor associé au point mémoire. Cette thèse porte alors sur les travaux de fabrication et caractérisations électriques de dispositifs OxRRAM et CRS sur substrats silicium (Si) et puces CMOS provenant de la technologie C040 de STMicroelectronics. Le procédé nanodamascène employé pour fabriquer les dispositifs offre deux avantages majeurs : il ne nécessite aucune étape supplémentaire dans la fabrication de CRS par rapport aux dispositifs OxRRAM et il permet d’envisager une intégration 3D monolithique agressive. Tout d’abord des caractérisations morphologiques de haute résolution ont permis de valider l’intégrité des dispositifs fabriqués. Ensuite, une étude étendue des caractérisations électriques en mode quasi-statique (QS) et configuration 1R des dispositifs OxRRAM a permis d’appréhender leur fonctionnement et d’étudier les mécanismes de conduction des différents états : Pristine, low resistance state (LRS) et high resistance state (HRS). Puis, la réalisation et la caractérisation en mode QS et pulsé de configurations 1T1R a permis de démontrer l’avantage du transistor de contrôle pour limiter le courant dans la cellule lors des opérations de FORMAGE et de SET, ce qui augmente considérablement le nombre de cycles tout en vérifiant la compatibilité BEOL du procédé. Enfin, la preuve de concept du fonctionnement de dispositifs CRS fabriqués en utilisant le procédé nanodamascène a été validée, et le potentiel d’intégration de tels dispositifs dans des matrices crossbar hautes densités pour de l’intégration 3D monolithique a été discuté. Les résultats de cette thèse ont permis d’apporter une preuve de concept de la fabrication de dispositifs CRS en utilisant le procédé nanodamascène, d’étudier en détails les caractéristiques des OxRRAM les constituant, et ainsi de pouvoir discuter et… Advisors/Committee Members: Drouin, Dominique (advisor), Souifi, Abdelkader (advisor), Ecoffey, Serge (advisor).

Subjects/Keywords: Filière CMOS; Mémoires résistives OxRRAM; Dispositifs CRS; Intégration monolithique BEOL; Caractérisations en mode QS et pulsé; Architecture mémoire haute densité; Configuration 1T1R; Oxide based resistive memories OxRRAM; CRS dispositive; CMOS BEOL; 3D monolithic integration; DC and pulsed electrical characterization; High density of integration; 1T1R configuration

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APA (6th Edition):

Labalette, M. (2018). Intégration 3D de mémoires résistives complémentaires dans le back-end-of-line du CMOS . (Doctoral Dissertation). Université de Sherbrooke. Retrieved from http://hdl.handle.net/11143/12267

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Labalette, Marina. “Intégration 3D de mémoires résistives complémentaires dans le back-end-of-line du CMOS .” 2018. Doctoral Dissertation, Université de Sherbrooke. Accessed January 23, 2020. http://hdl.handle.net/11143/12267.

MLA Handbook (7th Edition):

Labalette, Marina. “Intégration 3D de mémoires résistives complémentaires dans le back-end-of-line du CMOS .” 2018. Web. 23 Jan 2020.

Vancouver:

Labalette M. Intégration 3D de mémoires résistives complémentaires dans le back-end-of-line du CMOS . [Internet] [Doctoral dissertation]. Université de Sherbrooke; 2018. [cited 2020 Jan 23]. Available from: http://hdl.handle.net/11143/12267.

Council of Science Editors:

Labalette M. Intégration 3D de mémoires résistives complémentaires dans le back-end-of-line du CMOS . [Doctoral Dissertation]. Université de Sherbrooke; 2018. Available from: http://hdl.handle.net/11143/12267

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