Investigation of hybrid CBRAM/OXRAM non-volatile memories for low consumption and high reliability

À mesure que les technologies de l'information (IT) continuent de croître, les dispositifs mémoires doivent évoluer pour répondre aux exigences du marché informatique. De nos jours, de nouvelles technologies émergent et entrent sur le marché. La mémoire Resistive Random Access Memory (RRAM) fait partie de ces dispositifs émergents et offre de grands avantages en termes de consommation d'énergie, de performances, de densité et la possibilité d'être intégrés en back-end. Cependant, pour être compétitif, certains problèmes doivent encore être surmontés en particulier en ce qui concerne la variabilité, la fiabilité et la stabilité thermique de la technologie. Leur place sur le marché des mémoires est encore indéfinie. En outre, comme le principe de fonctionnement des RRAM dépend des matériaux utilisés et doit être observé à la résolution nanométrique, la compréhension du mécanisme de commutation est encore difficile. Cette thèse propose une analyse du principe de fonctionnement microscopique des CBRAM à base d'oxyde basé sur des résultats de caractérisation électrique et de simulation atomistique. Une interdépendance entre les performances électriques des RRAM et certains paramètres matériaux est étudiée, indiquant de nouveaux paramètres à prendre en compte pour atteindre les spécifications d'une application donnée.As Information Technologies (IT) are still growing, memory devices need to evolve to answer IT market demands. Nowadays, new technologies are emerging and are entering the market. Resistive Random Access Memory (RRAM) are part of these emerging devices and offer great advantages in terms of power consumption, performances, density and the possibility to be integrated in the back end of line. However, to be competitive, some roadblocks still have to be overcome especially regarding technology variability, reliability and thermal stability. Their place on memory market is then still undefined. Moreover, as RRAM working principle depends on stack materials and has to be observed at nanometer resolution, switching mechanism understanding is still challenging. This thesis proposes an analysis of oxide-based CBRAM microscopic working principle based on electrical characterization results and atomistic simulation. Then, an interdependence between RRAM electrical performances as well as material parameters is studied to point out new parameters that can be taken into account to target specific memory applications