Etude et développement de points mémoires résistifs polymères pour les architectures Cross-Bar

par Micaël Charbonneau

Thèse de doctorat en Nanoélectronique et nanotechnologie

Sous la direction de Gérard Ghibaudo.

Soutenue le 19-01-2012

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Observatoire des micro et nanotechnologies (Grenoble) (laboratoire) .

Le président du jury était Jea-Gun Park.

Le jury était composé de Gian Franco Cerofolini, Julien Buckley, Raluca Tiron, Barbara De Salvo.

Les rapporteurs étaient George Malliaras, Dominique Vuillaume.

mots clés

• Microélectronique
• Mémoires Non-Volatiles
• Mémoire Résistive
• Electronique organique
• Architecture Crossbar
• PMMA
• Fullerène
• Nano-composites
• Caractérisation physico-chimique des composites organiques
• Fabrication de dispositifs
• Intégration CMOS
• MIS
• MIM
• Caractérisation électrique
• Analyse de performances Mémoire
• Mémoires non-volatiles à accès sélectif
• Systèmes microélectromécaniques

Résumé

Ces dix dernières années, les technologies de stockage non-volatile Flash ont joué un rôle majeur dans le développement des appareils électroniques mobiles et multimedia (MP3, Smartphone, clés USB, ordinateurs ultraportables…). Afin d’améliorer davantage les performances, augmenter les capacités et diminuer les coûts de fabrication, de nouvelles solutions technologiques sont aujourd’hui étudiées pour pouvoir compléter ou remplacer la technologie Flash. Citées par l’ITRS, les mémoires résistives polymères présentent des caractéristiques très prometteuses : procédés de fabrication à faible coût et possibilité d’intégration haute densité au dessus des niveaux d’interconnexions CMOS ou sur substrat souple. Ce travail de thèse a été consacré au développement et à l'étude des mémoires résistifs organiques à base de polymère de poly-méthyl-méthacrylate (PMMA) et de molécules de fullerènes (C60). Trois axes de recherche ont été menés en parallèle: le développement et la caractérisation physico-chimique de matériaux composites, l’intégration du matériau organique dans des structures de test spécifiques et la caractérisation détaillée du fonctionnement électrique des dispositifs et des performances mémoires.

mots clés

• Microelectronic
• Non-volatile Memories
• Resistive Memory
• Organic electronic
• Crossbar architecture
• PMMA
• Fullerene
• Nano-composite
• Physical and chemical characterization of organic composite
• Device fabrication
• CMOS Integration
• MIS
• MIM
• Electrical Characterization
• Memory Performance Analysis

Titre traduit

Development and Study of Organic Polymer Resistive Memories For Crossbar Architectures

Résumé

Over the past decade, non-volatile Flash storage technologies have played a major role in the development of mobile electronics and multimedia (MP3, Smartphone, USB, ultraportable computers ...). To further enhance performances, increase the capacity and reduce manufacturing costs, new technological solutions are now studied to provide complementary solutions or replace Flash technology. Cited by ITRS, the polymer resistive memories present very promising characteristics: low cost processing and ability for integration at high densities above CMOS interconnections or on flexible substrate. This PhD specifically focused on the development and study of composite material made of Poly-Methyl-Methacrylate (PMMA) polymer resist doped with C60 fullerene molecules. Studies were carried out on three different axes in parallel: Composite materials development & characterization, integration of the organic material in specific test structure and advanced devices and finally detailed electrical characterization of memory cells and performances analysis.