Entwicklung einer Nanotechnologie-Plattform für die ... - JuSER
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7 Die Mehrlagen-Architektur<br />
Werden Crossbar-Arrays übereinander gestapelt, so erhöht sich <strong>die</strong> Integrationsdichte.<br />
Einzelne Speicherzellen benötigen in Mehrlagen-Architekturen lediglich eine<br />
Minimalfläche von 4/n · F 2 , wobei n <strong>die</strong> Anzahl der übereinander liegenden Zellen und<br />
F <strong>die</strong> kleinstmögliche Strukturauflösung darstellen. Dieser bedeutende Vorteil motiviert<br />
unter anderem das in <strong>die</strong>sem Kapitel vorgestellte Konzept.<br />
Es wird im Folgenden zunächst <strong>die</strong> Erweiterung der Crossbar-Herstellung <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Realisierung von Mehrlagen-Crossbar-Arrays beschrieben. Anschließend wird ein 3-D-<br />
Speicherkonzept vorgestellt, welches auf Ag-dotiertem MSQ basiert.<br />
7.1 Herstellung von Multilagen-Crossbars<br />
Wächst <strong>die</strong> laterale Dimension von Crossbar-Arrays, sodass große Array-Flächen und<br />
damit sehr lange Elektrodenleitungen entstehen, resultieren hohe Leitungswiderstände.<br />
Diese können zum einen <strong>die</strong> Detektion der Speicherzustände einzelner Speicherzellen<br />
an den Kreuzungspunkten der Arrays erschweren. Zum anderen würde der<br />
Spannungsabfall über <strong>die</strong> Leiterbahn zum Teil zu groß sein, um Zellen im Array-<br />
Zentrum schreiben zu können. Dadurch wird <strong>die</strong> Möglichkeit lateraler Dimensionen der<br />
Arrays limitiert [79].<br />
Um den Vorteil der hohen Integrationsdichte von Crossbar-Arrays dennoch zu<br />
bewahren, können Multilagen-Konzepte entworfen werden, bei denen mehrere Arrays<br />
in einem vertikalen Stapel übereinander liegen [132, 133]. Darin ist vor allem <strong>die</strong><br />
Planarisierung jeder einzelnen Metallisierungslage mittels Spin-On Gläsern <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Realisierung mehrerer Schichtstapel von großem Vorteil.<br />
Eine hergestellte Mehrlagen-Crossbar-Architketur ist in Abbildung 7.1 dargestellt.<br />
Darin zeigt Abbildung 7.1 a) eine defektfreie 3 x 16 x 16 bit Array-Architektur mit<br />
Linienweiten von 200 nm. Die Elektroden bestanden aus 30 nm hohen Pt-Leiterbahnen.<br />
Deutlich sind <strong>die</strong> vier Metalllagen zu erkennen, zwischen denen sich Spin-On Glas<br />
(MSQ) befindet (Abbildung 7.1 b). Jede einzelne Metalllage besteht aufgrund des<br />
Planarisierungsschrittes aus ebenen Leiterbahnen, welche keine Artefakte aufweisen,<br />
<strong>die</strong> aus einem unebenen Substrat resultieren könnten (vgl. Kapitel 5.5). Die Herstellung<br />
der Elektroden wurde, wie in Kapitel 5.1 beschrieben, unter Verwendung der<br />
Nanoimprint-Lithographie durchgeführt.<br />
Die technologische Herausforderung des Mehrlagen-Konzepts lag im Wesentlichen in<br />
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