Резистивное переключение в структурах металл-изолятор на основе оксида гафния и оксида тантала, формируемых атомно-слоевым осаждением тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.04, кандидат наук Егоров Константин Викторович

• Егоров Константин Викторович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Егоров Константин Викторович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. РЕЗИСТИВНОЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ В МИМ-СТРУКТУРАХ НА ОСНОВЕ

ОКСИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ /ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ/

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ReRAM СТРУКТУР

2.1 Создание резистивных структур металл-изолятор-металл с помощью метода атомно-слоевого осаждения

2.2 Исследование резистивно-переключаемых структур на основе оксида гафния и оксида тантала

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. РЕЗИСТИВНОЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ В СИММЕТРИЧНЫХ МИМ

СТРУКТУРАХ TiN/HfÜ2/TiN и TiN/Ta2Ü5/ TiN

3.1 Химическое состояние границ раздела структуры TiN/HfO2/TiN исследованной с помощью in situ РФЭС

3.2 Резистивное переключение в симметричных МИМ структурах TiN/HfO2/TiN

3.3 Химическое состояние границ раздела структуры TiN/Ta2O5/TiN исследованной с помощью in situ РФЭС

3.4 Резистивное переключение в симметричных МИМ структурах TiN/Ta2O5/TiN

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. РЕЗИСТИВНОЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ В АСИММЕТРИЧНЫХ МИМ-СТРУКТУРАХ С ДИЭЛЕКТРИКАМИ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ТАНТАЛА И ОКСИДА

ГАФНИЯ

4.1 Резистивное переключение в асимметричных МИМ-структурах использованием дополнительного диэлектрического слоя Al2O3 (TiN/Ta2O5/Al2O3/TiN)

4.2 Резистивное переключение в асимметричных МИМ-структурах с управляемым профилем кислородных вакансий, полученном за счёт использования АСО субстехиометричного TaOx (TiN/TaOx/Ta^/Al^/Pt)

4.3 Атомно-слоевое осаждение градиентно-легированных диэлектрических слоёв HfxAl1-xOy для резистивно-переключаемых асимметричных МИМ-структур Pt/HfxAl1-xOy/TiN

4.4 Резистивное переключение в МИМ структурах Pt/HfxAl1-xOy/TiN с градиентно-легированным диэлектриком

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 5 . АТОМНО-СЛОЕВОЕ ОСАЖДЕНИЕ РУТЕНИЕВЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

СЛОЁВ ДЛЯ БЕСПЛАТИНОВЫХ РЕЗИСТИВНО-ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ МИМ-

СТРУКТУР Ru/HfÜ2/TiN

5.1 Особенности атомно-слоевого осаждения Ru изученные с помощью in situ РФЭС диагностики

5.2 Резистивное переключение в МИМ-структурах Ru/HfO2/TiN 121 ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 5 124 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125 БЛАГОДАРНОСТЬ 131 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Резистивное переключение в структурах металл-изолятор на основе оксида гафния и оксида тантала, формируемых атомно-слоевым осаждением»

Актуальность темы

Системы записи и хранения информации (устройства памяти) являются ключевым и очень динамично развивающимся компонентом современной микро-и наноэлектроники. Среди развивающихся видов памяти память на основе резистивного переключения в оксидах переходных металлов (ReRAM) обладает рядом преимуществ: высокой скоростью перезаписи (~нс), сроком хранения информации > 10 лет, низким энергопотреблением (~10 пДж). Благодаря таким выдающимся характеристикам и энергонезависимости ReRAM может рассматриваться как кандидат на роль storage class memory - промежуточную роль между медленной и дешёвой флеш-памятью и дорогой, но быстрой DRAM.

Стоимость бита памяти зависит в числе прочего и от плотности размещения ячеек памяти на кристалле. Несмотря на небольшой размер ячейки (4F2, где F- тех процесс), на текущий момент ReRAM не может конкурировать по плотности ячеек с флеш-памятью 3D V-NAND, которая имеет 96 слоёв ячеек памяти, и в дополнение хранит до 4 бит информации в одной ячейке [1,2]. Чтобы повысить конкурентоспособность ReRAM, разработчики вынуждены искать технологическую возможность интеграции ячеек в 3D-структуры. Методы физического распыления, которые используются для создания и металлических и диэлектрических функциональных слоёв ячеек ReRAM, не позволяют использовать 3D-интеграцию ячеек в экономически обоснованной архитектуре 3D Vertical ReRAM, аналогичной 3D V-NAND, где ячейки расположены на боковых поверхностях глубоких колодцев.

Метод атомно-слоевого осаждения (АСО), основанный на самонасыщаемых реакциях газообразных реагентов с поверхностными активными центрами, позволяет с атомной степенью контролируемости получать функциональные слои на подложках с высоким аспектным соотношением. Актуальной задачей является исследование подходов по применению АСО в качестве метода формирования функциональных слоёв ReRAM (диэлектриков и электродов), а также изучение свойств резистивного переключения в полученных структурах. Так как

резистивное переключение происходит на границе металл-диэлектрик [3-6], в данной работе большое внимание уделялось характеризации границ раздела с помощью in situ рентгеновской фотоэлектроннй спектроскопии (РФЭС) и определению влияния химического состояния границ раздела на рабочие характеристики ReRAM ячеек.

Учитывая последние тенденции энергонезависимой памяти к мультибитному хранению информации, стоит отметить, что в некоторых МИМ-труктурах ReRAM была продемонстрирована возможность получить промежуточные состояния сопротивления между LRS и HRS. Управляя уровнем протекающего тока в ячейке, можно добиться любого состояния сопротивления между LRS и HRS, ограничивая максимальный ток, проходящий через ячейку. Предполагается, что такие ячейки ReRAM могут найти применение не только в качестве ячеек мультибитной памяти, но и искусственного синапса в аналоговых нейронных сетях [7]. Таким образом, актуальным является исследование возможности получения промежуточных состояний сопротивления ячейки, в том числе с помощью управления напряжением включения и без использования внешних ограничителей тока. Наряду с этим, в диссертации рассматриается подход по замене нетехнологичного платинового электрода, применение которого даже на плоскости вызывает затруднение, на более технологичную альтернативу - рутений, выращенный АСО.

Резистивное переключение впервые было обнаружено в конце 60-х годов прошлого века. С тех пор резистивное переключение наблюдалось в целом ряде материалов: NiO, CuO [8], SrTiO3 [9], PCMO [10]. Из всего множества материалов наиболее перспективными для создания устройств памяти оказались оксиды переходных металлов, такие, как HfO2 и Ta2O5. Выбор данных оксидов обусловлен в основном двумя факторами. Во-первых, данные материалы продемонстрировали наилучшие показатели резистивного переключения: масштабируемость до 10 нм [11], низкое энергопотребление [12], скорость переключения ~ 5 нс[13]. Во-вторых, данные материалы привлекают к себе большое внимание исследователей потому, что уже используются в

микроэлектронном производстве. Так, HfO2 был использован в качестве подзатворного диэлектрика в КМОП-транзисторах логических устройств (технология 45 нм и ниже) [14], а Ta2O5 используется в качестве диэлектрика для конденсаторов DRAM-памяти.

Степень разработанности темы исследования

Долгое время в литературе по резистивному переключению симметричным МИМ-структурам (одинаковые электроды и однородный по составу диэлектрик) уделялось мало внимания. Однако после того как в работах [15-18] было продемонстрировано комплементарное резистивное переключение в структурах типа TiN/HfO2/TiN, исследователи стали проявлять больший интерес к симметричным структурам. Комплементарность резистивного переключения чрезвычайно важна для практического применения, так как она позволяет в принципе реализовать концепцию самоселектирующихся элементов памяти [19]. Важно отметить, что самоселектируемость является одним из важнейших требований при создании в целом памяти высокой плотности записи, особенно при создании 3D Vertical ReRAM. Ключом к комплементарному переключению является химическая симметрия обеих границ раздела электрод-диэлектрик. Однако такую химическую симметрию, как правило, только декларируют, основываясь на общих принципах, и не приводят экспериментальных результатов, подтверждающих одинаковое химическое состояние верхней и нижней границ раздела. Между тем, на границах раздела TiN/HfO2 или TiN/Ta2O5 могут происходить реакции окисления-восстановления. Более того нитрид титана имеет свойство окисляться даже в технологическом вакууме, что будет вносить различие между верхней и нижней границами раздела TiN с диэлектриком. В свою очередь химическое состояние границ раздела будет оказывать влияние на электрофизические свойства МИМ-структур.

Комплементарное переключение было продемонстрировано в симметричных структурах, полученных ионным распылением [15-18], что сильно ограничивает область их применения, так как такие процессы невозможно будет

использовать при создании 3D V-ReRAM. Поэтому важно получить данные по МИМ-структурам, полностью выращенных АСО. Исследование границ раздела МИМ-структур становится актуальным ещё и по причине относительно высоких

о

температур роста АСО 200-400 С, которые могут усиливать протекание химических реакций.

Асиметричные структуры (разные электроды и/или разные по составу диэлектрики) представляют особый интерес в силу того, что асимметрия двух границ раздела позволяет обеспечить стабильное биполярное переключение [20], вносит асимметрию в ВАХ [21] и помогает управлять уровнем тока через МИМ-структуру [22, 23]. В литературе мало внимания уделяется применимости разрабатываемых МИМ-структур для 3D ReRAM. Как было показано, экономически перспективной концепцией трёхмерного интегрирования является V-ReRAM, где слои функционального диэлектрика должны быть нанесены методом, позволяющим покрывать структуры с большим аспектным отношением, например, АСО или ХОГФ. Чтобы создать необходимый профиль кислородных вакансий в диэлектрике, исследователи прибегают к применению электродов из химически активных металлов (Zr, Hf, Ta, Ti), способных экстрагировать кислород из диэлектрика [5, 21-24]. Однако данные металлы требуемой чистоты получают методами физического распыления, конформность нанесения которого совершенно недостаточна для осаждения на высокоаспектные структуры 3D Vertical ReRAM. В последнее время было сделано несколько попыток получить кислородные вакансии непосредственно в процессе АСО [25, 26], однако убедительных данных о наличии в диэлектрике кислородных вакансий не было получено.

На текущий момент в литературе описаны исследования свойств резистивного переключения в МИМ-структурах, где диэлектрический слой состоит из смешанных оксидов HfxAl1-xOy [27] или же представляет собой двухслойную структуру HfOx/AlOx [7], [28]. Авторами данных исследований было экспериментально обнаружено уменьшение статистического разброса

низкоомного (Лоп) и высокоомного (Л^) состояний сопротивления за счёт легирования алюминием оксида гафния. Для достижения многоуровневости сопротивления в таких структурах приходилось внешними средствами ограничивать максимальный протекающий ток через структуру при каждом переключении, что потребует дополнительного устройства для ограничения тока для реальных ячеек памяти. Однако никто не исследовал структуру с градиентным легированием, в котором градиент концентрации А1 будет определять встроенный градиент подвижности кислородных вакансий и градиент энергии образования кислородных вакансий. В таких структурах, наряду с меньшим разбросом параметров переключения (Л^, Лоп), можно ожидать и контролируемого процесса переключения посредством управления амплитудой переключающего напряжения.

Зачастую в КеЯАМ-ячейках используется один или два платиновых электрода, что вызывает технологические сложности при формировании ЯеЯАМ-ячеек, так как платина практически не имеет летучих плазменно-химических продуктов реакций. Рутений может служить заменой нетехнологичному платиновому электроду, так как существует возможность сухого плазменного травления, однако информации об исследовании резистивного переключения в МИМ-структурах с рутениевым электродом крайне мало. Несмотря на то, что рост плёнок рутения с помощью АСО даёт преимущество при интеграции ЯеЯАМ-структур, работ по применению АСО для получения Яи электродов для ЯеЯАМ-элементов памяти практически нет. Возможно, это связано со сложностями АСО рутения: длительный инкубационный период приводит к ярко выраженному островковому росту, поздней сплошности и, как следствие, к развитой шероховатости плёнок. Множество источников сообщает об исследовании сплошности покрытия рутения на начальных циклах АСО с помощью ПЭМ [29-32]. Однако данный метод основывается только лишь на контрасте изображения, которое определяется не только кластерами рутения на подложке, но и артефактами, затрудняющими анализ. Напротив, рентгеновская

фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) с угловым разрешением позволяет с высокой чувствительностью оценить степень покрытия подложки рутением, дать оценку толщины островков и определить химическое состояние поверхности.

Целью работы являлось создание МИМ-структур с резистивным переключением, в которых металлические и/или диэлектрические слои получены атомно-слоевым осаждением, а также изучение влияния химического состояния диэлектрических слоёв и границ раздела металл-диэлектрик на характеристики резистивного переключения.

Для достижения цели автором были поставлены и решены следующие основные научно-технические задачи:

1. Изучение корреляции между параметрами резистивного переключения и химическим состоянием границ раздела металл-диэлектрик в симметричных МИМ структурах TiN/HfO2/TiN и TiN/Ta2O5/TiN, выращенных методом АСО;

2. Изучение резистивного переключения в асимметричной МИМ-структуре с управляемым профилем кислородных вакансий, полученном за счёт комбинирования диэлектриков с различными диэлектрическими свойствами: TaOx, Ta2O5, Л^;

3. Изучение резистивного переключения в асимметричной МИМ-структуре с управляемым профилем кислородных вакансий, полученного с помощью АСО градиентного легирования алюминием диэлектрического слоя HfO2 в структуре Pt/HfxAll-xOy/TiN;

4. Изучение начальных и стационарных стадий АСО рутения для формирования МИМ-структур с технологически перспективными рутениевыми электродами и изучение резистивного переключения в МИМ-структуре Ru/HfO2/TiN.

Объекты и методы исследования

Объектами исследования являются диэлектрические и металлические слои, сформированные методом АСО, границы раздела металл-диэлектрик и МИМ-структуры на их основе:

1. Диэлектрические слои HfO2, Ta2O5, сформированные методом АСО. Границы раздела металл-диэлектрик TiN/HfO2 , TiN/Ta2O5. Симметричные МИМ-структуры ™ШЮ2/™ и Ta2O5/TiN;

2. Диэлектрические слои TaOx с дефицитом кислорода, выращенные методом АСО, а так же МИМ-структуры TiN/TaOx/Ta2O5/Al2O3/Pt, TiN/TaOx/Ta2O5/Al2Oз/Pt и TiN/Ta2O5/Al2Oз/ TiN;

3. Диэлектрические слои HfxAl1-xOy c градиентной концентрацией Al по толщине диэлектрика, границы раздела Pt/HfxAl1-xOy, TiN/HfxAl1-xOy и МИМ-структуры Pt/HfxAll-xOy /TiN;

4. Металлические плёнки Ru, выращенные методом АСО. МИМ-структуры Ru/HfO2/TiN.

В диссертационной работе применялись следующие методы исследования:

1. РФЭС для химического и элементного анализа слоёв и состояния границ раздела, а также взаимного расположения зон;

2. Лазерная эллипсометрия для оценки толщины слоёв оксидов металлов, полученных АСО;

3. Обратное резерфордовское рассеяние (ОРР) для оценки толщины слоёв рутения;

4. Атомно-силовая микроскопия для оценки морфологии плёнок рутения, полученных АСО;

5. Метод вольт-амперных характеристик для измерения токов утечек и оценки сопротивлений при резистивном переключении.

6. Импульсные и квазистатические методы измерения переключения сопротивления МИМ-структур;

Научная новизна:

1. Впервые продемонстрировано комплементарное резистивное переключение с плавным изменением сопротивления в химически симметричной структуре Т1К/НГО2/Т1К, полностью выращенной АСО;

2. Впервые получено многоуровневое резистивное переключение в структуре Р1:/Н1:'ХА11-ХОу/Т1К с градиентом концентрации алюминия вдоль слоя диэлектрика;

3. Впервые с помощью метода РФЭС продемонстрировано распределение электрического потенциала вдоль слоя Н£ХА11-ХОу с градиентом концентрации алюминия в структуре Р/Н£ХА11-ХОу/Т1К;

4. Впервые с помощью РФЭС были изучены начальные стадии АСО рутения на НГО2;

5. С помощью РФЭС впервые было установлено проникновение кислорода в слой рутения на этапе подачи кислорода в реактор, который затем полностью расходуется на химическую реакцию окисления углеродсодержащих лигандов при подаче рутениевого прекурсора Ки(Б1:Ср)2;

6. Впервые на примере МИМ-структуры Кл/НГО2/Т1К показана перспективность применения в оксидной резистивной памяти рутениевого электрода, полученного методом АСО.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Установленная корреляция между химическим состоянием границ раздела металл-диэлектрик и режимами резистивного переключения в симметричных МИМ-структурах, проявляющаяся в регистрации комбинации комплементарного и биполярного режимов переключения в TiN/HfO2/TiN структуре и только биполярного режима в TiN/Ta2O5/TiN структуре;

2. Установленное влияние тонкого (2 нм) слоя Al2O3 на параметры резистивного переключения диэлектрика на основе оксида тантала, заключающееся в увеличении количества циклов переключения в 10 раз,

увеличении отношения сопротивлений выключенного к включённому состоянию^К^/К^) и в уменьшении времени переключения;

3. Градиентно-легированный алюминием диэлектрик Н^Л^^^ демонстрирующий в структуре Pt/HfxAl1-xOy/TiN многоуровневое (>9 состояний) переключение сопротивления при изменении величины приложенного напряжения;

4. Установленный и продемонстрированный режим подготовки поверхности HfO2, позволяющий при АСО на ней рутения снизить инкубационный период, число реакционных циклов до наступления сплошности и шероховатость получаемого слоя, что может быть использовано при разработке АСО-процесса для КМОП-совместимого металла платиновой группы;

5. Установленный с помощью метода РФЭС механизм стационарной стадии АСО рутения, заключающийся в том, что на первом полуцикле кислород хемосорбируется в приповерхностных слоях рутения, а затем на втором полуцикле полностью расходуется на химическую реакцию окисления углеродсодержащих лигандов рутениевого прекурсора.

Научная и практическая значимость

В данной работе разработаны подходы формирования МИМ-структур с резистивным переключением, полностью выращенные АСО. Продемонстрирована связь между химическим состоянием границ раздела металл-диэлектрик и режимов резистивного переключения. Результаты исследований могут быть применены для создания горизонтальных или вертикальных ячеек памяти, в том числе и в колодцах 3D памяти.

С помощью in situ РФЭС установлен механизм роста плёнок рутения из Ru(EtCp)2 и кислорода. В процессе роста молекулы прекурсора Ru(EtCp)2 взаимодействуют с кислородом, находящимся в слое рутения, который туда попал при напуске кислорода в реакционную камеру. Данная информация помогает понять, почему рутений обладает столь длительным инкубационным циклом.

Также данные исследования могут помочь исследователям в работе над получением оксида рутения.

В данной работе впервые был продемонстрирован метод оценки сплошности покрытия подложки рутением. Такой неразрушающий метод может быть полезен исследователям, изучающим островковый рост слоёв и из других материалов.

Достоверность результатов

Достоверность полученных результатов обусловлена использованием современных методов диагностики материалов и структур, проведением взаимодополняющих экспериментов, комплексным анализом полученных данных, повторяемостью результатов при большой выборке исследуемых образцов.

Апробация результатов работы

Основные результаты работы докладывались и получили одобрение на следующих конференциях:

1. 56-я Всероссийская научная конференция МФТИ «Актуальные проблемы фундаментальных и прикладных наук в современном информационном обществе», Россия, Долгопрудный, 2013;

2. European Materials Research Society (E-MRS 2013) Spring Meeting, France, Strasbourg 2013;

3. 18th Conference of "Insulating Films on Semiconductors" Poland, Cracow

2013;

4. 6th Forum on New Materials on International Conference on Modern Materials and Technologies (CIMTEC-2014), Italy, Montecatiny Terme, 2014;

5. European Materials Research Society (E-MRS 2014) Spring Meeting, France, Lille 2014;

6. International Workshop «Atomic Layer Deposition Russia» (ALD Russia 2015), Russia, Dolgoprudny, 2015;

7. European Materials Research Society (E-MRS 2015) Spring Meeting, France, Lille 2015;

8. 16th International Conference on Atomic Layer Deposition, Ireland, Dublin,

2016;

9. 14th International Baltic Conference on Atomic Layer Deposition, Russia, St. Petersburg. 2016;

10. 17th International Conference on Atomic Layer Deposition, USA, Denver,

2017;

11. Nano and Giga Challenges in Electronics, Photonics and Renewable Energy, Russia, Tomsk, 2017;

Публикации

В основе диссертации лежат результаты, опубликованные в 8 печатных работах. В том числе в 8 статьях, опубликованных в журналах, индексируемых

базами данных Web of Science и/или Scopus и входящих в перечень ведущих периодических изданий ВАК: [33-40].

Личный вклад автора

Автор лично проводил экспериментальные работы по формированию структур металл-диэлектрик-металл с функциональными диэлектрическими слоями HfxAl1-xOy, Ta2O5, TaOx, Al2O3 HfO2 и металлическими электродами TiN, Ru, Pt методами атомно-слоевого осаждения другими методами. Автор самостоятельно проводил формирование электрофизических тестовых структур, в том числе с помощью фотолитографии и жидкостного травления. Автор самостоятельно проводил анализ раздела границ и определение сплошности тонких плёнок, используя метод РФЭС. Автор лично проводил все электрофизические исследования. Автор активно участвовал в обработке и интерпретации всех экспериментальных данных, полученных другими методами (АСМ, ПЭМ), в обсуждении и обобщении полученных результатов. Участие коллег автора в приведённых исследованиях отражено в виде их соавторства в опубликованных работах. Результаты, выносимые на защиту и составляющие научную новизну работы, были получены автором диссертации лично.

Структура и объем диссертации

Работа состоит из пяти глав, введения, заключения, списка сокращений и обозначений и списка литературы; изложена на 154 листах машинописного текста, содержит 81 рисунок и 2 таблицы; список литературы включает 171 наименование.

ГЛАВА 1. РЕЗИСТИВНОЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ В МИМ-СТРУКТУРАХ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ /ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ/

1.1 Общие сведения об оксидной памяти на основе резистивного переключения

Резистивная память на металлических оксидах (Valency Change ReRAM) привлекает особое внимание исследователей благодаря следующим свойствам:

- простота конструкции резистивно-переключаемой МИМ-структуры обуславливает относительную лёгкость масштабирования и 3-D интеграции ReRAM памяти [6];

- большое число циклов перезаписи (~1010) [11], [20] и высокая надежность ReRAM памяти по сравнению с PCM, которая чувствительна к температуре ~1500C из-за возможности кристаллизации функционального слоя;

- из всех предложенных концепций памяти на новых принципах только ReRAM демонстрирует наносекундное быстродействие [12] и уровень токов на уровне ~ 20 мкА[13];

- применение в качестве активного слоя таких оксидов переходных металлов, как HfO2, Ta2O5, Al2O3, ZrO2, TiO2, освоенных современной кремниевой технологией, обуславливает хорошую совместимость данного вида памяти с существующим промышленным производством.

Как было отмечено ранее, функциональный элемент ReRAM памяти представляет собой МИМ-структуру, где два электрода разделены слоем диэлектрика (Рисунок 1). В начальном состоянии элемент ReRAM обычно имеет очень высокое сопротивление, и для того чтобы наблюдать явление резистивного переключения, требуется провести подготовительный шаг, называемый электроформовкой или формовкой. Формовка - это контролируемый обратимый пробой диэлектрического слоя, в результате которого формируется проводящий канал (филамент) и МИМ-структура переходит в состояние LRS (Рисунок 2а). При формовке зачастую требуется в несколько раз большее напряжение, чем при последующих переключениях. Контроль пробоя сводится к ограничению

максимального тока, текущего через структуру (/compl) [41], [42], для того чтобы не прожечь диэлектрический слой необратимым образом. Типичная I-V кривая формовки с ограничением максимального тока представлена на рисунке 2б.

Рисунок 1 Схематическое изображение МИМ структуры резистивной памяти на металлических оксидах При приложении напряжения обратной полярности положительно заряженные кислородные вакансии движутся в обратном направлении, происходит разрыв филамента, и ячейка переходит в состояние HRS (Рисунок 3 а). Считается, что в таком процессе благодаря движению ионов кислорода в диэлектрике происходит окисление некоторой части кислородных вакансий [43]. Типичная I-V кривая выключения (RESET) представлена на рисунке 3б.

fa^ • Кислородная ff^ log (О

Напряжение, В

Рисунок 2 Схематическое изображение проводящего канала в момент формовки в МИМ-структуре (б) и кривая формовки

Проводящий канал, образованный во время формовки, в процессе RESET не исчезает полностью. Поэтому в процессе переключения не требуется высокого напряжения, как при формовке. Последующие SET и RESET операции могут быть выполнены путём приложения прямого и обратного напряжения к ячейке VCM (Рисунок 4).

Рисунок 3 (а) Схематическое изображение проводящего канала в Н^ в МИМ структуре (б) 1-У кривая выключения

Рисунок 4 (a) I-V кривая SET и RESET (б) соответствующее схематическое изображение состояния проводящего канала в VCM МИМ-структуре

В работах [44], [45] рассматривался вопрос о физических основах резистивного переключения. На основе ab initio расчётов с помощью теории функционала плотности была оценена когезионная энергия филамента из кислородных вакансий в TiO2, HfO2 и Al2O3. Наблюдалась сильная зависимость когезионной энергии от заряда кислородной вакансии. Так, при заряде Vo 0 или 1+ когезионная энергия филамента меньше когезионной энергии изолированных вакансий, то есть кислородным вакансиям энергетически более выгодно образовывать филамент. При заряде вакансий 2+ когезионная энергия у изолированных кислородных вакансий меньше, чем у вакансий в филаменте, то есть кислородным вакансиям энергетически выгодно быть изолированными (Рисунок 5).

m

«

К и Си

<и К

сп «

03

К К О

к

(Г) О

(-,

¡2

1.5 *

0.5 "

-0.5

-1.5 J

изолированные вакансии энергетически выгодны

а=0 а=+1 а=+2

филамент энергетически выгоден

*тю2 ■ ню2

А12о3

Рисунок 5 Когезионная энергия филамента по отношению к когезионной энергии изолированных кислородных вакансий для различных состояний заряда кислородных вакансий [45]

Таким образом, при приложении напряжения кислородные вакансии приобретают заряд 0 или 1+, вследствие чего они движутся в электрическом поле к противоположному электроду и им энергетически выгодно образовывать филамент. При приложении обратного напряжения 2+ положительно заряженные кислородные вакансии движутся в обратном направлении, притом им энергетически выгодно быть изолированными друг от друга. Филамент

разрушается, и МИМ-структура переходит в непроводящее состояние (Рисунок 6).

Рисунок 6 Схематическое изображение фазовых переходов, вызванных движением кислородных вакансий под воздействием инжекции носителей заряда [45]

В данном примере МИМ-структура может иметь только два состояния сопротивления без возможности получить промежуточные состояния. Такой характер резистивного переключения наблюдается в подавляющем большинстве резистивно-переключающихся структур. Однако были продемонстрированы МИМ-структуры, в которых сопротивление может варьироваться в интервале от ЬЯБ до ШЗ: ™/ИГОх/ЛЮх/Р1 [7], 1№/ТЮу/ТЮ2-х/Лт [46], Р1/ТЮх/Р [47]. Управление сопротивлением достигается с помощью длительности и величины приложенного импульса напряжения. Такие структуры интересны с точки зрения создания мультибитной памяти. Кроме того, большое внимание исследователей привлекает возможность использования МИМ-структур с резистивным переключением в решении задачи создания нейроморфных вычислительных систем, то есть вычислительных систем, построенных по принципу организации и функционирования сетей нервных клеток живого организма.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Егоров Константин Викторович, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Intel. Технология Intel® 3D NAND.

https: //www. intel. ru/content/www/ru/ru/architecture-and-technology/3 d-nand-technology.html [Электронный ресурс]

2. Samsung Semiconductor. Samsung Electronics Brings Next Wave of HighPerformance Storage with Mass Production of Fifth-generation V-NAND. https://news.samsung.com/global/samsung-electronics-brings-next-wave-of-high-performance-storage-with-mass-production-of-fifth-generation-v-nand [Электронный ресурс]

3. Yu S., Guan X., Wong H.-S. P. Conduction mechanism of TiN/HfOx/Pt resistive switching memory: A trap-assisted-tunneling model // Applied Physics Letters. - 2011. - V. 99. - P. 063507.

4. Lee M.J., Lee C.B., Lee D., Lee S.R., Chang M., Hur J.H., Kim Y.B., Kim C.J., Seo D.H., Seo S., Chung U.I., Yoo I.K, Kim K. A fast, high-endurance and scalable non-volatile memory device made from asymmetric Ta2O5-x/TaO2-x bilayer structures // Nature Materials. - 2011. - V. 10. - P. 625-630.

5. Goux L., Fantini A., Redolfi A., Chen C.Y., Shi F.F., Degraeve R., Chen Y.Y, Witters T., Groeseneken G., Jurczak M. Role of the Ta scavenger electrode in the excellent switching control and reliability of a scalable low-current operated TiN\Ta2O5\Ta RRAM device // Symposium on VLSI Technology (VLSI-Technology). Honolulu. - 2014. - P. T162-T163.

6. Li C., Gao B., Yao Y., Guan X., Shen X., Wang Y., Huang P., Liu L., Liu X., Li J., Gu C., Kang J., Yu R. Direct Observations of Nanofilament Evolution in Switching Processes in HfO2 Based Resistive Random Access Memory by In Situ TEM Studies // Advanced Materials. - 2017. - V. 29. - N. 10. - P. 1602976.

7. Yu S., Wu Y., Jeyasingh R., Kuzum D., Wong H.-S. P. An electronic synapse device based on metal oxide resistive switching memory for neuromorphic

computation // IEEE Transactions on Electron Devices. - 2011. - V. 58. - P. 27292737.

8. Park K., Lee J.-S. Flexible resistive switching memory with a Ni/CuOx /Ni structure using an electrochemical deposition process // Nanotechnology. - 2016. - V. 27. - P. 125203.

9. Sun X., Li G., Zhang X., Ding L., Zhang W. Coexistence of the bipolar and unipolar resistive switching behaviours in Au/StTiO3/Pt cells // Journal of Physics D. -2011. - V. 44. - P. 125404.

10. Asamitsu A., Tomioka Y., Kuwahara H., Tokura Y. Current switching of resistive states in magnetoresistive manganites // Nature. - 1997. - V. 388. -P. 50-52.

11. Govoreanu B., Kar G. S., Chen Y. Y., Paraschiv V., Kubicek S., Fantini A., Radu I.P., Goux L., Clima S., Degraeve R., Jossart N., Richard O., Vandeweyer T., Seo K.,Hendrickx P., Pourtois G., Bender H., Altimime L., Wouters D.J., Kittl J.A., Jurczak M. 10 x 10 nm Hf/HfOx cross-bar resistive RAM with excellent performance, reliability and low-energy operation // Proceedings of 2011 IEEE International Electron Devices Meeting. Washington. - 2011. - P. 729-732.

12. Wu M. C., Lin Y. W., Tseng T. Y. Low-power and highly reliable multilevel operation in ZrO2 1T1R RRAM // IEEE Eectron Device Letters. - 2011. - V. 32. - P. 1026-1028.

13. Lee H. Y., Chen P. S., Wu T. Y., Chen Y. S., Wang C. C., Tzeng P. J., Lin C. H., Chen F., Lien C. H., Tsai M.-J. Low power and high speed bipolar switching with a thin reactive Ti buffer layer in robust HfO2-based RRAM // Proceedings of 2008 IEEE International Electron Devices Meeting. San Francisco. - 2008. - P. 297-300.

14. Mistry K., Allen C., Auth C., Beattie B., Bergstrom D., Bost M., Brazier M., Buehler M.,Cappellani A., Chau R., Choi C.-H., Ding G., Fischer K., Ghani T., Grover R., Han W., Hanken D.,Hattendorf M., He J., Hicks J., Heussner R., Ingerly D., Jain P., James. R., Jong L., Joshi S., Kenyon C., Kuhn K., Lee K., Liu H., Maiz J.,

McIntyre B., Moon P., Neirynck J. A 45nm Logic Technology with High-k+Metal Gate Transistors, Strained Silicon, 9 Cu Interconnect Layers, 193 nm Dry Patterning, and 100% Pb-free Packaging // Electron Devices Meeting (IEDM 2007). Washington. -2007.

15. Balatti S., Larentis S., Gilmer D.C., Ielmini D. Multiple memory states in resistive switching devices through controlled size and orientation of the conductive filament // Advanced Materials. - 2013. - V. 25. - N. 10. - P. 1474-1478.

16. Schmelzer S., Linn E., Bottger U., Waser R. Uniform Complementary Resistive Switching in Tantalum Oxide Using Current Sweeps // IEEE Electron Device Letters. - 2013. - V. 34. -N. 1. -P. 114-116.

17. Zhang H. Z., Ang D. S., Yew K. S., Wang X. P. Enhanced stability of complementary resistance switching in the TiN/HfOx/TiN resistive random access memory device via interface engineering // Applied Physics Letters. - 2016. - V. 108. -P. 083505.

18. Yang Y., Sheridan P., Lu W. Complementary resistive switching in tantalum oxide-based resistive memory devices // Applied Physics Letters. - 2012. - V. 100. -P. 203112.

19. Linn E., Rosezin R., Kugeler C., Waser R. Complementary resistive switches for passive nanocrossbar memories // Nature Materials. - 2010. - V. 9. - P. 403-406.

20. Yang J.J., Zhang M.-X., Strachan J. P., Miao F., Pickett M.D., Kelley R. D., Medeiros-Ribeiro G., Williams R. S. High switching endurance in TaOx memristive devices // Applied Physics Letters. - 2010. - V. 97. - P. 232102.

21. Lee J., Shin J., Lee D., Lee W., Jung S., Jo M., Park J., K. P. Biju P., Kim S., Park S., Hwang H. Diode-less nano-scale ZrOx/HfOx RRAM device with excellent switching uniformity and reliability for high-density cross-point memory applications //

Electron Devices Meeting (IEDM), 2010 IEEE International. San Francisco. - 2010. -P. 19.5.1-19.5.4.

22. Chen C.Y., Goux L., Fantini A., Degraeve R., Redolfi A., Groeseneken G., Jurczak M. Stack optimization of oxide-based RRAM for fast write speed (1 ps) at low operating current (10 pA) // Solid State Electronics. - 2016. - V. 125. - P. 198-203.

23. Goux L., Fantini A., Degraeve R., Raghavan N, Nigon R., Strangio S., Kar G., Wouters D.G., Chen Y.Y., Komura M., De Stefano F., Afanas'ev V.V., Jurczak M. Understanding of the intrinsic characteristics and memory trade-offs of sub-pA filamentary RRAM operation // Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers. Kyoto. - 2013. - P. T162-T163.

24. Chen Y.Y., Goux L., Clima S., Govoreanu B., Degraeve R., Kar G.S., Fantini A., Groeseneken G., Wouters D.J., Jurczak M. Endurance/retention trade-off on HfO2 metal cap 1T1R bipolar RRAM // IEEE Transactions on Electron Devices. -2013. - V. 60. - 2013. - P. 1114-1121.

25. Park S.J., Lee J.P., Jang J.S., Rhu H., Yu H., You B.Y., Kim C. S., Kim K. J., Cho Y. J., Baik S., Lee W. In Situ Control of Oxygen Vacancies in TiO2 by Atomic Layer Deposition for Resistive Switching Devices // Nanotechnology. - 2013. - V. 24. - 2013. - P. 295202.

26. Diokh T., Le-Roux E., Jeannot S., Cagli C., Jousseaume V., Nodin J.-F., Gros-Jean M., Gaumer C., Mellier M., Cluzel J., Carabasse C., Candelier P., De Salvo B. Study of Resistive Random Access Memory Based on TiN/TaOx/TiN Integrated Into a 65 nm Advanced Complementary Metal Oxide Semiconductor Technology // Thin Solid Films. - 2013. - V. 533. - P. 24-28.

27. Yu S., Gao B., Dai H. B., Sun B., Liu L. F., Liu X. Y., Han R. Q., Kang J. F., Yu B. Improved uniformity of resistive switching behaviors in HfO2 thin films with embedded Al layers // Electrochemical Solid State Letters. - 2010. - V. 13. - N. 2. - P. H36-H38.

28. Yu S., Wu Y., Chai Y., Provine J., Wong H.-S.P. Characterization of switching parameters and multilevel capability in HfOx/AlOx bi-layer RRAM devices // International Symposium on VLSI Technology, Systems and Applications. Hsinchu. -2011. - P. 106-107.

29. Choi S.-H., Cheon T., Kim S.-H., Kang D.-H., Park G.-S., Kim S. Thermal atomic layer deposition (ALD) of Ru films for Cu direct plating // Journal of The Electrochemical Society. - 2011. - V. 158. - P. D351-D356.

30. Eom T.-K., Sari W., Choi K.-J., Shin W.-C., Kim J.H., Lee D.-J., Kim K.B., Sohn H., Kim S.-H. Low temperature atomic layer deposition of ruthenium thin films using isopropylmethylbenzene-cyclohexadiene-ruthenium and O2 // Electrochemical and Solid-State Letters. - 2009. - V. 12. - P. D85-D88.

31. Cheon T., Choi S.-H., Kim S.-H., Kang D.-H. Atomic layer deposition of RuAlO thin films as a diffusion barrier for seedless Cu interconnects // Electrochemical and Solid-State Letters. - 2011. - V. 14. - P. D57-D61.

32. Yim S.-S., Lee D.-J., Kim K.-S., Kim S.-H., Yoon T.-S., Kim K.-B. Nucleation kinetics of Ru on silicon oxide and silicon nitride surfaces deposited by atomic layer deposition // Journal of Applied Physics. - 2008. - V. 103. -P. 113509.

33. Markeev A., Chouprik A., Egorov K., Lebedinskii Y., Zenkevich A., Orlov O. Multilevel resistive switching in ternary HfxAl1-xOy oxide with graded Al depth profile // Microelectronic Engineering. - 2013. - V. 109. - P. 342-345.

34. Орлов О. М., Чуприк А. А., Батурин А. С., Горнев Е. С., Булах К. В., Егоров К. В., Кузин А. А., Негров Д. В., Зайцев С. А., Маркеев А. М., Лебединский Ю. Ю., Заблоцкий А. В. Ячейка энергонезависимой памяти на эфекте резистивного переключения в оксидных плёнках HfxAl1-xOy // Микроэлектроника. - 2014. - Т. 43. - N. 4. - С. 239-245.

35. Egorov K.V., Lebedinskii Y.Y., Markeev A.M., Orlov O.M. Full ALD Ta2O5-based stacks for resistive random access memory grown with in vacuo XPS monitoring // Applied Surface Science. - 2015. - V. 356. - P. 454-459.

36. Egorov K.V., Kirtaev R.V., Lebedinskii Y.Y., Markeev A.M., Matveyev Y.A., Orlov O.M., Zablotskiy A.V., Zenkevich A.V. Complementary and bipolar regimes of resistive switching in TiN/HfO2/TiN stacks grown by atomic-layer deposition // Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science. - 2015. - V. 212. - N. 4. - P. 809-816.

37. Egorov K.V., Lebedinskii Y.Y., Soloviev A.A., Chouprik A.A., Azarov A.Y., Markeev A.M. Initial and steady-state Ru growth by atomic layer deposition studied by in situ Angle Resolved X-ray Photoelectron Spectroscopy // Applied Surface Science. -2017. - V. 419. -P. 107-113.

38. Egorov K.V., Kuzmichev D.S., Chizhov P.S., Lebedinskii Y.Y., Hwang C.S., Markeev A.M. In Situ Control of Oxygen Vacancies in TaOx Thin Films via Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition for Resistive Switching Memory Applications // ACS Applied Materials and Interfaces. - 2017. - V. 9. - N. 15. - P. 13286-13292.

39. Matveyev YuA., Markeev A.M., Lebedinskii Yu.Yu., Chouprik AA., Egorov K.V., Drube W., Zenkevich A.V. Resistive switching effect in HfxAl1-xOy with a graded Al depth profile studied by hard X-ray photoelectron spectroscopy // Thin Solid Films. - 2014. - V. 563. - P. 20-23.

40. Егоров К. В., Кузьмичёв Д. С., Лебединский Ю. Ю., Маркеев А. М. Атомно-слоевое осаждение оксида тантала с управляемым дефицитом кислорода для создания структур резистивной памяти // Журнал прикладной химии. - 2016. - Т. 89. - N.11. - С. 1459-1464.

41. Joshua Yang J., Miao F., Pickett M.D., Ohlberg D.A., Stewart D.R., Lau C.N., Williams R.S. The mechanism of electroforming of metal oxide memristive switches // Nanotechnology. - 2009. - V. 20(21). - P. 215201.

42. Bersuker G., Gilmer D. C., Veksler D., Kirschl P., Vandelli L., Padovani A., Larcher L., McKenna K., Shluger A., Iglesias V., Porti M., Nafria M. Metal oxide resistive memory switching mechanism based on conductive filament properties // Journal of Applied Physics. - 2011. - V. 110. - P. 124518.

43. Park G.-S., Kim Y. B., Park S.Y., Li X. S., Heo S., Lee M.-J., Chang M., Kwon J. H., Kim M., Chung U.-I., Dittmann R., Waser R., Kim K. In situ observation of filamentary conducting channels in an asymmetric Ta2O5-x/TaO2-x bilayer structure // Nature Communications. - 2013. - N. 4. - P. 2382.

44. Kamiya K., Yang M. Y.,Magyari-Kope B., Niwa M., Nishi Y., Shiraishi K. Physics in designing desirable ReRAM stack structure — Atomistic recipes based on oxygen chemical potential control and charge injection/removal // Electron Devices Meeting (IEDM), 2012. San Francisco. - 2012. - P. 20.2.1- 20.2.4.

45. Kamiya K., Yang M. Y., Magyari-Köpe B., Niwa M., Nishi Y., Shiraishi K. Vacancy Cohesion-Isolation Phase Transition Upon Charge Injection and Removal in Binary Oxide-Based RRAM Filamentary-Type Switching // IEEE Transactions on Electron Devices. - 2013. - V. 60. - N. 10. - P. 3400 - 3406.

46. Seo K., Kim I., Jung S., Jo M., Park S., Park J., Shin J., Biju K.P., Kong J., Lee K., Lee B., Hwang H. Analog memory and spike-timing-dependent plasticity characteristics of a nanoscale titanium oxide bilayer resistive switching device // Nanotechnology. - 2011. - V. 22. - P. 254023.

47. Xia Q., Robinett W., Cumbie M. W., Banerjee N., Cardinali T. J., Yang J.J., Wu W., Li X., Tong W. M., Strukov D. B., Snider G. S., Medeiros-Ribeiro G., Williams R. S. Memristor-CMOS hybrid integrated circuits for reconfigurable logic // Nano Letters. - 2009. - V. 9. - P. 3640-3645.

48. Preissl R., Wong T. M., Datta P., Flickner M., Singh R., Esser S. K., Risk W.P., Simon H.D., Modha D. S. ACM/IConference High Performance Networking Computing, EEE, Storage and Analysis // Compass: a scalable simulator for an architecture for cognitive computing. Salt Lake City. - 2012.

49. Kandel E. R., Schwartz J. H., Jessell, T. M. Principles of Neural Science. 4th ed. New York: McGraw-Hill. - 2000.

50. Yu S., Gao B., Fang Z., Yu H., Kang J., Wong H.-S. Stochastic learning in oxide binary synaptic device for neuromorphic computing // Frontiers in Neuroscience. - 2013. - V. 7. - P. 1-9.

51. Merolla P., Arthur J., Akopyan F., Imam N., Manohar R., Modha D. S. IEEE Custom Integrated Circuits Conference // A digital neurosynaptic core using embedded crossbar memory with 45pJ per spike in 45nm. San Jose. - 2011.

52. Samsung Semiconductor. Samsung Starts Mass Producing Industry's First 3D Vertical NAND Flash. http://www.samsung.com/ semiconductor/about-us/news/12990 [Электронный ресурс]

53. Meyer R., Schloss L., Brewer J., Lambertson R., Kinney W., Sanchez J., Rinerson D. Oxide dual-layer memory element for scalable non-volatile cross-point memory technology // Non-Volatile Memory Technology Symposium. Pacific Grove. -2008.

54. Baek I. G., Park C. J., Ju H., Seong D. J., Ahn H. S., Kim J. H., Yang M. K., Song S. H., Kim E. M., Park S. O. Park C. H., Song C. W., Jeong G. T., Choi S., Kang H. K., Chung C. Realization of vertical resistive memory (VRRAM) using cost effective 3D process // Electron Devices Meeting (IEDM). Washington. - 2011.

55. Xu C., Niu D., Yu S., Xie Y. Modeling and design analysis of 3D vertical resistive memory — A low cost cross-point architecture // 19th Asia and South Pacific Design Automation Conference. Singapore. - 2014.

56. Park S.-G., Yang M. K., Ju H., Seong D.-J., Lee J. M., Kim E., Jung S., Zhang L., Shin Y.C., Baek I.-G., Choi J., Kang H.-K., Chung C. A Non-Linear ReRAM Cell with sub-1pA Ultralow Operating Current for High Density Vertical Resistive Memory (VRRAM) // Electron Devices Meeting (IEDM), 2012 IEEE International. San Francisco. -2012. - P. 20.8.1-20.8.4.

57. Kwon S.-H., Kwon O.-K., Min J.-S., Kang S.-W. Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition of Ru-TiN Thin Films for Copper Diffusion Barrier Metals // Journal of The Electrochemical Society. - 2006. - V. 153. - P. G578-G581.

58. Xie Q., Jiang Y.-L., Musschoot J., Deduytsche D., Detavernier C., Van Meirhaeghe R. L., Van den Berghe S., Ru G.-P., Li B.-Z., Qu X.-P. Ru thin film grown on TaN by plasma enhanced atomic layer deposition // Thin Solid Films. - 2009. - V. 517. - N. 16. - P. 4689-4693.

59. Hsu C. C., Coburn J. W., Gravesa D. B. Etching of ruthenium coatings in O2- and Cl2-containing plasmas // Journal of Vacuum Science & Technology A, -2006. -V. 24. - N. 1. - P. 123.

60. Saito S., Kuramasu K. Plasma Etching of RuO2 Thin Films // Japanese Journal of Applied Physics. - 1992. - P. 135-138.

61. Aaltonen T., Alen P., Ritala M., Leskela M. Ruthenium Thin Films Grown by Atomic Layer Deposition // Chemical Vapor Deposition. - 2003. - V. 9. - P. 45-49.

62. Kwon S.-H., Kwon O.-K., Kim J.-H., Oh H.-R., Kim K.-H., Kang S.-W. Initial stages of ruthenium film growth in plasma-enhanced atomic layer deposition // Journal of The Electrochemical Society. - 2008. - V. 155. - P. H296-H300.

63. Kwon O.K., Kim J.H., Park H.S., Kang S.W. Atomic layer deposition of ruthenium thin films for copper glue layer // Journal of The Electrochemical Society. -2004. - V. 151. - P. G109-G112.

64. Lee D.-J., Yim S.-S., Kim K.-S., Kim S.-H., Kim K.-B. Formation of Ru nanotubes by atomic layer deposition onto an anodized aluminum oxide template // Electrochemical and Solid-State Letters. - 2008. - V. 11. - P. K61-K63.

65. Kim J.-Y., Kil D.-S., Kim J.-H., Kwon S.-H., Ahn J.-H., Roh J.-S., Park S.K. Ru films from bis(ethylcyclopentadienyl)ruthenium using ozone as a reactant by atomic layer deposition for capacitor electrodes // Journal of Electrochemical Society. -2012. - V. 159. - P. H560-H566.

66. Hamalainen J., Ritala M., Leskela M. Atomic layer deposition of noble metals and their oxide // Chemistry of Materials. - 2014. - V. 26. - P. 786-801.

67. Kim S.K., Han J.H., Kim G.H., Hwang C.S. Investigation on the growth initiation of Ru thin films by atomic layer deposition // Chemistry of Materials. - 2010. - V. 22. - P. 2850-2856.

68. Hwang C.S., Kim S.K., Lee S.K. Mass-Production Memories (DRAM and Flash) In: Atomic Layer Deposition for Semiconductors. Springer US. - 2014. - P. 73122.

69. Tougaard S. Energy loss in XPS: Fundamental processes and applications for non-destructive depth profiling and 3D imaging // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. - 2010. - V. 178. - P. 128-153.

70. Cant D.J.H., Wang Y.-C., Castner D.G., Shard A.G. A technique for calculation of shell thicknesses for core-shell-shell nanoparticles from XPS data // Surface and Interface Analysis. - 2016. - V. 48. - P. 274-282.

71. Mack P., White R.G., Wolstenholme J., Conard T. The use of angle resolved XPS to measure the fractional coverage of high-k dielectric materials on silicon and silicon dioxide surfaces // Applied Surface Science. - 2006. - V. 252. - No. 23. - P. 8270-8276.

72. Nardi F., Balatti S., Larentis S., Gilmer D. C., Ielmini D. Complementary Switching in Oxide-Based Bipolar Resistive-Switching Random Memory // IEEE Transactions on Electron Devices. - 2013. - V. 60. - N. 1. - P. 70 - 77.

73. Chen H.-Y., Brivio S., Chang C.-C., Frascaroli J., Hou T.-H., Hudec B., Liu M., Lv H., Molas G., Sohn J., Spiga S., Teja V. M., Vianello E., Wong H.-S. P. Resistive random access memory (RRAM) technology: From material, device, selector, 3D integration to bottom-up fabrication // Journal of Electroceramics. - 2017. - V. 39. -N. 1-4. - P. 21-38.

74. Fantini A., Goux L., Degraeve R., Wouters D.J., Raghavan N., Kar G., Belmonte A., Chen Y.-Y., Govoreanu B., Jurczak M. Intrinsic Switching Variability in HfO2 RRAM // 5th IEEE International Memory Workshop (IMW). Monterey. - 2013.

75. Ambrogio S., Balatti S., Cubeta A., Calderoni A., Ramaswamy N., Ielmini D. Statistical Fluctuations in HfOx Resistive-Switching Memory: Part I - Set/Reset Variability // IEEE Transactions on Electron Devices. - 2014. - V. 61. - P. 2912-2919.

76. Perez E., Grossi A., Zambelli C., Olivo P., Roelofs R., Wenger C. Reduction of the Cell-to Cell Variability in Hf1-xAlxOy Based RRAM Arrays by Using Program Algorithms // IEEE Electron Device Letters. - 2017. - V. 38. - N. 2. - P. 175 -178.

77. Prakash A., Deleruyelle D., Song J., Bocquet M., Hwang H. Resistance controllability and variability improvement in a TaOx-based resistive memory for multilevel storage application // Applied Physics Letters. - 2015. - V. 106. -P. 233104.

78. La Torre C., Fleck K., Starschich S., Linn E., Waser R., Menzel S. Dependence of the SET switching variability on the initial state in HfOx-based ReRAM // Physica Status Solidi A. - 2016. - V. 213. - P. 316-319.

79. Raghavan N., Degraeve R., Fantini A., Goux L., Wouters D. J., Groeseneken G., Jurczak M. Stochastic variability of vacancy filament configuration in ultra-thin dielectric RRAM and its impact on OFF-state reliability // IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM). - 2013. - P. 21.1.1-21.1.4.

80. Zhang H., Gao B., Yu S., Lai L., Zeng L., Sun B., Liu L., Liu X., Lu J., Han R., Kang J. Effects of Ionic Doping on the Behaviors of Oxygen Vacancies in HfO2 and ZrO2: A First Principles Study // International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices. San Diego. - 2009.

81. Zhang H., Gao B., Sun B., Chen G., Zeng L., Liu L., Liu X., Lu J., Han R., Kang J., Yu B. Ionic doping effect in ZrO2 resistive switching memory // Applied Physics Letters. - 2010. - V. 96. - P. 123502.

82. Ohta A., Goto Y., Wei G., Murakami H., Higashi S., Miyazaki S. Evaluation of Chemical Structure and Resistance Switching Characteristics of Undoped Titanium Oxide and Titanium--Yttrium Mixed Oxide // Japanese Journal of Applied Physics. - 2011. - V. 50. - P. 10PH02.

83. Hausmann D.M., de Rouffignac P., Smith A., Gordon R., Monsma D. Highly conformal atomic layer deposition of tantalum oxide using alkylamide precursors // Thin Solid Films. - 2003. - V. 443. - P. 1-4.

84. Puurunen R. Surface chemistry of atomic layer deposition: A case study for the trimethylaluminum/water process // Journal of Applied Physics. - 2005. - V. 97. -N. 12. - P. 121301.

85. Soulet A., Duquesne L., Jursich G., Inman R., Misra A., Blasco N., Lachaud C., Marot Y., Prunier R., Vautier M., Anderson S., Clancy P., Havlicek M. Optimizing the selection and supply of Hf precursor candidates for gate oxide // Semiconductor Fabtech. - 2005. - V. 27. - P. 74-81.

86. Zaera F. The surface chemistry of thin film atomic layer deposition (ALD) processes for electronic device manufacturing // Journal of Materials Chemistry. - 2008. - V. 18. - N. 30. - P. 3521-3526.

87. Deshpande A., Inman R., Jursich G., Takoudis C. Characterization of hafnium oxide grown on silicon by atomic layer deposition: Interface structure. // Microelectronic Engineering. - 2006. - V. 83. - N. 3. - P. 547-552.

88. Hackley J. C., Demaree J. D., Gougousi T. Interface of atomic layer deposited HfO2 films on GaAs (100) surfaces // Applied Physics Letters. - 2008. - V. 92. -P. 162902.

89. Ho M.-T., Wang Y., Brewer R. T., Wielunski L. S., Chabal Y. J. In situ infrared spectroscopy of hafnium oxide growth on hydrogen-terminated silicon surfaces by atomic layer deposition // Applied Physics Letters. - 2005. - V. 87. - P. 133103.

90. Chiou Y.-K., Chang C.-H., Wu T.-B. Characteristics of hafnium oxide grown on silicon by atomic-layer deposition using tetrakis(ethylmethylamino)hafnium and water vapor as precursors // Journal of Materials Research. - 2007. - V. 22. - N. 7.

- P. 1899-1906.

91. Kukli K., Ritala M., Lu J., Haarsta A., Leskela M. Properties of HfO2 Thin Films Grown by ALD from Hafnium tetrakis(ethylmethylamide) and Water // Journal of Electrochemical Society. - 2004. - V. 151. - No. 8. - P. F189-F193.

92. Nyns L., Delabie A., Swerts J., Van Elshocht S., De Gendt S. ALD and Parasitic Growth Characteristics of the Tetrakisethylmethylamino

Hafnium (TEMAH)/H2O Process // Journal of Electrochemical Society. - 2010. - V. 157. - N. 11. - P. G225-G229.

93. Lee Y.-H., Kwak J.-C., Gang B.-S., Kim H.-C., Choi B.-H., Jeong B.-K., Park S.-H., Lee K.-H. Photo-Induced Atomic Layer Deposition of Tantalum Oxide Thin Films from Ta(OC2H5)5 and O2 // Journal of Electrochemical Society. - 2004. - V. 151.

- P. C52-C55.

94. Niskanen A., Kreissig U., Leskela M., Ritala M. Radical Enhanced Atomic Layer Deposition of Tantalum Oxide // Chemistry of Materials. - 2007. - V. 19. - N. 9.

- P. 2316-2320.

95. Kukli K., Ritala M., Leskela M. Atomic Layer Epitaxy Growth of Tantalum Oxide Thin Films from Ta(OC2H5)5 and H2O // Journal of Electrochemical Society. - 1995. - V. 142. - N. 5., -P. 1670-1675.

96. Kim J., Hong H., Oh K., Lee C. Properties including step coverage of TiN thin films prepared by atomic layer deposition // Applied Surface Science. - 2003. - V. 210. - P. 231-239.

97. Jeon H., Lee J.-W., Kim Y.-D., Kim D.-S., Yi K.S. Study on the characteristics of TiN thin film deposited by the atomic layer chemical vapor deposition method // Journal of Vacuum Science & Technology A. - 2000. - V. 18. - P. 1595.

98. Choi K., Lysaght P., Alshareef H., Huffman C., Wen H.-C., Harris R., Luan H., Hung P.-Y., Sparks C., Cruz M., Matthews K., Majhi P., Lee B. H. Growth mechanism of TiN film on dielectric films and the effects on the work function // Thin Solid Films. - 2005. - V. 486. - N.1-2. - P. 141-144.

99. Van Bui H., Greenland A.W., Aarnink A.A.I., Wolters R.A.M., Schmitz J., Kovalgin A.Y. Growth Kinetics and Oxidation Mechanism of ALD TiN Thin Films Monitored by In Situ Spectroscopic Ellipsometry // Journal of Electrochemical Socienty. - 2011. - V. 158. - N.3. - P. H214-H220.

100. Chernikova A. G., Markeev A. M., Lebedinskii Yu. Yu., Kozodaev M. G., Zablotskiy A. V. Structural, chemical and electrical properties of ALD-grown HfxAl1-xOy thin films for MIM capacitors // Physica Status Solidi B. - 2015. - V. 252. - N. 4. -P. 701-708.

101. http://www.virginia.edu/ep/SurfaceScience/electron_interactions.htm [Электронный ресурс]

102. Seah M.P., Dench W.A. Quantitative electron spectroscopy of surfaces: A standard data base for electron inelastic mean free paths in solids // Surface and Interface Analysis. - 1979. - V. 1. - N. 1. - P. 2-11.

103. Livesey A.K., Smith G.C. The determination of depth profiles from angle-dependent XPS using maximum entropy data analysis // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. - 1994. - V. 67. - P. 439-461.

104. http://www.thermofisher.com [Электронный ресурс]

105. B1500a semiconductor device parameter analyzer. http://www.keysight.com [Электронный ресурс]

106. Chang W.-Y., Lai Y.-C., Wu T.-B., Wang S.-F., Chen F., Tsai M.-J. Unipolar resistive switching characteristics of ZnO thin films for nonvolatile // Applied Physics Letters. - 2008. - V. 92. - N. 2. - P. 022110.

107. Kim Y.-M., Lee J.-S. Reproducible resistance switching characteristics of hafnium oxide-based nonvolatile memory devices // Journal of Applied Physics. - 2008. - V. 104. - N. 11. - P. 114115.

108. Lin C.-Y., Wang S.-Y., Lee D.-Y., Tseng T.-Y. Electrical properties and fatigue behaviors of ZrO2 resistive switching thin films // Electrochemical Society. -2008. - V. 155. - N. 8. - P. H615.

109. Liu Q., Guan W., Long S., Jia R., Liu M., Chen J. Resistive switching memory effect of ZrO2 films with Zr+ implanted // Applied Physics Letters. - 2008. -V. 92. - N. 1. -P. 012117.

110. Lee H. Y., Chen P., Wu T., Chen Y. S., Chen F., Wang C., Tzeng P., Lin C. H., Tsai M., Lien C. HfOx bipolar resistive memory with robust endurance using AlCu as buffer electrode // IEEE Electron Device Letters. - 2009. - V. 30. - N. 7. - P. 703-705.

111. Chiu F. C., Lai C. M. Optical and electrical characterizations of cerium oxide thin films // Journal of Physics D. - 2010. - V. 43. - N. 7. - P. 075104.

112. Chiu F. C., Shih W. C., Feng J. J. Conduction mechanism of resistive switching films in MgO memory devices // Journal of Applied Physics. - 2012. - V. 111. - N. 9. - P. 094104.

113. Lim E., Ismail R. Conduction Mechanism of Valence Change Resistive Switching Memory: A Survey // Electronics. - 2015. - V. 4. - P. 586-613.

114. Borman V. D., Gubanov S. V., Lebedinskii Yu. Yu., Pustovoit Y. M., Stoliarov V. L., Troyan V. I., Caloi R. M., Conte A. Nonequilibrium processes on TiV surface induced by activation and absorption of gases // Vacuum. - 1999. - V. 55. - N. 2. - P. 115-119.

115. Chen Y. Y., Gaox L., Swerta J., Toeller M., Adelmann C., Kittl J., Jurezak M., Groeseneken G., Wouters D. J. Hydrogen-Induced Resistive Switching in TiN/ALD

HfO2/PEALD TiN RRAM Device // IEEE Electron Device Letters. - 2012. - V. 33. -N. 4. - P. 483 - 485.

116. Gilmer D. C., Bersuker G., Park H.-Y., Park C., Butcher B., Wang W., Kirsch P. D., Jammy R. Effects of RRAM stack configuration on forming voltage and current overshoot // IEEE International Memory Workshop (IMW). Monterey. - 2011. - P. 123-126.

117. Nardi F., Balatti S., Larentis S., Ielmini D. Complementary switching in metal oxides: Toward diode-less crossbar RRAMs // IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM). - 2011. - P. 31.1.1- 31.1.4.

118. Wu Y., Yu S., Wong H. S. P., Chen Y. S., Lee H. Y., Wang S. M., Gu P. Y., Chen F., Tsai M. J. AlOx-Based Resistive Switching Device with Gradual Resistance Modulation for Neuromorphic Device Application // Memory 4th IEEE International Workshop (IMW). Milan. - 2012.

119. Zaima S., Furuta T., Koide Y., Yasuda Y., Iida M. Conduction Mechanism of Leakage Current in Ta2O5 Films on Si Prepared by LPCVD // Electrochemical Society. - 1990. - V. 137. - No. 9. - P. 2876-2879.

120. Chiu F.C. A Review on Conduction Mechanisms in Dielectric Films // Advances in Materials Science and Engineering, - 2014. - P. 578168.

121. Zamarreno-Ramos C., Camuñas-Mesa L. A., Pérez-Carrasco J. A., Masquelier T., Serrano-Gotarredona T., Linares-Barranco B. On spike-timing-dependent-plasticity, memristive devices, and building a self-learning visual cortex // Frontiers in Neuroscience. - 2011. - V. 5. - P. 26.

122. Govoreanu B., Redolfi A., Zhang L., Adelmann C., Popovici M., Clima S., Hody H., Paraschiv V., Radu I.P., Franquet A., Liu J.-C., Swerts J., Richard O., Bender H., Altimime L., Jurczak M. Vacancy-modulated conductive oxide resistive RAM (VMCO-RRAM): An area-scalable switching current, self-compliant, highly nonlinear

and wide on/off-window resistive switching cell // IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM). Washington. - 2013.

123. Saha N.C., Tompkins H.G. Titanium nitride oxidation chemistry: An x-ray photoelectron spectroscopy study // Journal of Applied Physics. - 1992. - V. 72. -P. 3072.

124. Moo J.G.S., Awaludin Z., Okajima T., Ohsaka T. An XPS depth-profile study onelectrochemically deposited TaOx // Journal of Solid State Electrochemistry. -2013. - V. 17. - P. 3115-3123.

125. Ivanov M.V., Perevalov T.V., Aliev V.S., Gritsenko V.A., Kaichev V.V. Electronic structure of -Ta2O5 with oxygen vacancy: ab initio calculations and comparison with experiment // Journal of Applied Physics. - 2011. - V. 110. - P. 024115.

126. Chen Y., Liang S., Wen L., Wu W., Yuan R., Wang X., Wu L. A TaON nano-photocatalyst with low surface reduction defects for effective mineralization of chlorophenols under visible light irradiation // Physical Chemistry Chemical Physiscs. -2013. - V.15. - P. 12742-12747.

127. Takayama M., Noya A., Sase T., Ohta A., Sasaki K. Properties of TaNx films asdiffusion barriers in the thermally stable Cu/Si contact systems // Journal of Vacuum Science and Technology B. - 1996. - V. 14. - P. 674-678.

128. Shin J., Kim I., Biju K.P., Jo M., Park J., Lee J., Jung S., Lee W., Kim S., Park S., Hwang H. TiO2-based metal-insulator-metal selection device for bipolar resistive random access memory cross-point application // Journal of Applied Physics. -2011. - V. 109. - P. 033712.

129. Jeon H., Park J., Jang W., Kim H., Kang C., Song H., Seo H., Jeon H. Resistive switching of a TaOx/TaON double layer via ionic control of carrier tunneling // Applied Physics Letters. - 2014. - V. 104. - P. 151603.

130. Ninomiya T., Wei Z., Muraoka S., Yasuhara R., Katayama K., Takagi T. Conductive filament scaling of TaOx bipolar ReRAM for improving data retention under low operation current // IEEE Transactions on Electron Devices. - 2013. - V. 60. - N. 4. - P. 1384-1389.

131. Matsunaga K., Tanaka T., Yamamoto T., Ikuhara Y. First-principles calculations of intrinsic defects in Al2O3 // Physical Review B. - 2003. - V. 68. -P. 085110.

132. Tanaka I., Tatsumi K., Nakano M., Adachi H., Oba F. First- Principles Calculations of Anion Vacancies in Oxides and Nitrides // Journal of the American Ceramic Society. - 2002. - V. 85. - N. 1. - P. 68-74.

133. Xu Y. N., Gu Z. Q., Zhong X. F., Ching W. Y. Ab initio calculations for the neutral and charged O vacancy in sapphire // Physical Review B. - 1997. - V. 56. -P. 7277.

134. Carrasco J., Lopez N., Illas F. First Principles Analysis of the Stability and Diffusion of Oxygen Vacancies in Metal Oxides // Physical Review Letters. - 2004. -V. 93. - P. 225502.

135. Janetzko F., Evarestov R. A., Bredow T., Jug K. First- principles periodic and semiempirical cyclic cluster calculations for single oxygen vacancies in crystalline Al2O3 // Physica Status Solidi B. - 2004. - V. 241. - P. 1032-1040.

136. Guo Y. R.J. Comparison of oxygen vacancy defects in crystalline and amorphous Ta2O5 // Microelectronic Engineering. - 2015. - V. 147. - N. 1. - P. 254259.

137. Tanaka I., Oba F., Tatsumi K., Kunisu M., Nakano M., Adachi H. Theoretical Formation Energy of Oxygen-Vacancies in Oxides // Materials Transactions. - 2002. - V. 43. - N. 7. - P. 1426-1429.

138. Aschauer U., Bowen P., Parker S.C. Oxygen vacancy diffusion in alumina: New atomistic simulation methods applied to an old problem // Acta Materialia. - 2009. - V. 57. - P. 4765-4772.

139. Groner M.D., Elam J.W., Fabreguette F.H., George S.M. Electrical characterization of thin Al2O3 films grown by atomic layer deposition on silicon and various metal substrates // Thin Solid Films. - 2002. - V. 413. - N. 1-2. - P. 186-197.

140. Kim Y.S., Park S.H.K., Yun S.J., Kang J.S. Effect of rapid thermal annealing on the structure and the electrical properties of atomic-layer-deposited Ta2O5 films // Journal of Korean Physical Society. - 2000. - V. 37. - P. 975-979.

141. Maeng W.-J., Lee J.-W., Myoung J.-M., Kim H. Comparative Studies of Atomic Layer Deposition and Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition Ta2O5 and the Effects on Electrical Properties of In situ Nitridation // Japanese Journal of Applied Physics. - 2007. - V. 46. - N. 5B. - P. 3224-3228.

142. Park T. H., Song S. J., Kim H. J., Kim S. G., Chung S., Kim B. Y., Lee K. J., K. M. Kim, B. J. Choi, C. S. Hwang. Thickness-dependent electroforming behavior of ultra-thin Ta2O5 resistance switching layer // Physica Status Solidi RRL. - 2015. - V. 9. - N. 6. - P. 362-365.

143. Chiu F.-C. A Review on Conduction Mechanisms in Dielectric Films // Advances in Materials Science and Engineering. - 2014. - V.2014. -

P. 578168.

144. Lebedinskii Yu. Yu., Chernikova A. G., Markeev A. M., Kuzmichev D. S. Effect of Dielectric Stoichiometry and Interface Chemical State on Band Alignment Between Tantalum Oxide and Platinum // Applied Physics Letters. - 2015. - V. 107. -P. 142904.

145. Brumbach M. T., Mickel, P. R., Lohn A. J., Mirabal A. J., Kalan, M. A., Stevens J. E., Marinella M. J. Evaluating Tantalum Oxide Stoichiometry and Oxidation

States for Optimal Memristor Performance // Journal of Vacuum Science and Technology A. - 2014. - V. 32. - P. 051403.

146. Cococcioni M., de Gironcoli S. Linear Response Approach to the Calculation of the Effective Interaction Parameters in the LDA+U Method // Physical Review B. - V. 71. - P. 035105.

147. Shvets V.A., Aliev V.S., Gritsenko D.V., Shaimeev S.S., Fedosenko E.V., Rykhlitski S.V., Atuchin V.V., Gritsenko V.A., Tapilin V.M., Wong H. Electronic structure and charge transport properties of amorphous Ta2O5 films // Journal of Non Crystalline Solids. - 2008. - V. 354. - P. 3025-3033.

148. Choi H., Yi J., Hwang S., Lee S., Song S., Lee S., Lee J., Son D., Park J., Kim S.-J., Kim J.-Y., Lee S., Moon J., Kim C., Park J., Joo M., Roh J.-S., Park S., Chung S.-W., Rhee J., Hong S.J. The effect of tunnel barrier at resistive switching device for low power memory applications // IEEE International Memory Workshop (IMW). Monterey. - 2011.

149. Ylivaara O., Liu X., Kilpi L., Lyytinen J., Schneider D., Laitinen M., Julin J., Ali S., Sintonen S., Berdova M., Haimi E., Sajavaara T., Ronkainen H., Lipsanen H., Koskinen J., Hannula S.-P., Puurunen, R. Aluminum oxide from trimethylaluminum and water by atomic layer deposition: The temperature dependence of residual stress, elastic modulus, hardness and adhesion // Thin Solid Films. - 2014. - V. 52. - P. 124 -135.

150. Hackley J.C., Demaree J.D., Gougousia T. Growth and interface of HfO2 films on H-terminated Si from a TDMAH and H2O atomic layer deposition process // Journal of Vacuum Science & Technology A. - 2008. - V. 26. - N. 5. - P. 1235-1240.

151. Lebedinskii Y., Zenkevich A., Gusev E.P. Measurements of metal gate effective work function by x-ray photoelectron spectroscopy // Journal of Applied Physics. - 2007. - V. 101. - P. 074504.

152. Michaelson H.B. The work function of the elements and its periodicity // Journal of Applied Physics. -1977. - V. 48. - P. 4729.

153. Goux L., Chen Y.-Y., Pantisano L., Wang X.-P., Groeseneken G., Jurczaka M., Wouters D.J. On the Gradual Unipolar and Bipolar Resistive Switching of TiN\ HfO2\Pt Memory Systems // Electrochemical and Solid-State Letters. - 2010. - V. 13. -N. 6. - P. G54-G56.

154. Ielmini D., Spiga S., Nardi F., Cagli C., Lamperti A., Cianci E., Fanciulli M. Scaling analysis of submicrometer nickel-oxide-based resistive switching memory devices // Journal of Applied Physics. - 2011. - V. 109. - N. 3. - P. 034506.

155. Yu S., Chen H.Y., Gao B., Kang J., Wong H.-S.P. HfOx-based vertical resistive switching random access memory suitable for bit-cost-effective three-dimensional cross-point architecture // ACS Nano. - 2013. - V. 7. - P. 2320-2325.

156. Boescke T.S., Mueller J., Brauhaus D., et al. Ferroelectricity in hafnium oxide thin films // Applied Physics Letters. - 2011. - V. 99. - P. 102903.

157. Chernikova A.G., Kuzmichev D.S., Negrov D.V., Kozodaev M.G., Polyakov S.N., Markeev A.M. Ferroelectric properties of full plasma-enhanced ALD TiN/La:HfO2/TiN stacks // Applied Physics Letters. - 2016. - V. 168. - P. 242905.

158. Barreca D., Milanov A., Fischer R.A., Devi A., Tondello E. Hafnium oxide thin film grown by ALD: An XPS study // Surface Science Spectra. -2007. - V. 14. - P. 34-40.

159. Maeng W.J., Gu G.H., Park C.G., Lee K., Lee T., Kim H. HfO2/HfOxNy/HfO2 gate dielectric fabricated by In situ oxidation of plasma-Enhanced atomic layer deposition HfN middle layer // Journal of The Electrochemical Society. -2009. - V. 156. - P. G109-G113.

160. Herrera-Gomez A., Aguirre-Tostado F.S., Quevedo-Lopez M.A., Kirsch P.D., Kim M.J., Wallace R. Thermal stability of nitrogen in nitrided

HfSiO2/SiO2/Si(001)ultrathin films // Journal of Applied Physics. - 2008. - V. 104. - P. 103520.

161. Galtayries A., Laksono E., Siffre J.-M., Argile C., Marcus P. XPS study of the adsorption of NH3 on nickel oxide on Ni(111) // Surface and Interface Analysis. -2000. - V. 30. - P. 140-144.

162. Cumpson P.J., Seah M.J. Elastic scattering corrections in AES and XPS. II. Estimating attenuation lengths and conditions required for their valid use in overlayer/substrate experiments // Surface and Interface Analysis. - 1997. - V. 25. -P. 430.

163. Seah M.P., Spencer S.J. Ultrathin SiO2 on Si IV. Intensity measurement in XPS and deduced thickness linearity // Surface and Interface Analysis. - 2003. - V. 35. - P. 515-524.

164. Brundle C.R., Conti G., Mack P. XPS and angle resolved XPS in the semiconductor industry: characterization and metrology control of ultra-thin films // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. - 2010. - V. 178-179. - P. 433-448.

165. Morgan D.J. Resolving ruthenium: XPS studies of common ruthenium materials // Surface and Interface Analysis. - 2015. - V. 47. - P. 1072-1079.

166. Kaga Y., Abe Y., Yanagisawa H., Kawamura M., Sasaki K. Ru and RuO2 thin films by XPS // Surface Science Spectra. - 1999. - V. 6. - P. 68-74.

167. Reuter K., Ganduglia-Pirovano M.V., Stampfl C., Scheffler M. Metastable precursors during the oxidation of the Ru(0001) surface // Physical Review B. - 2002. -V. 65. - P. 165403.

168. Feldman L.C., Mayer J.W. Fundamentals of Surface and Thin Film Analysis. New York: North-Holland, - 1986.

169. Aaltonen T., Alen P., Ritala M., Leskela M. Reaction mechanism studies on atomic layer deposition of ruthenium and platinum // Electrochemical and SolidState Letters. - 2003. - V. 6. - P. C130-C133.

170. Böttcher A., Niehus H. Formation of subsurface oxygen at Ru(0001) // The Journal of Chemical Physics. - 1999. - V. 110. - P. 3186.

171. Kim W.-H., Park S.-J., Kim D.Y., Kim H. Atomic layer deposition of ruthenium and ruthenium-oxide thin films by using a Ru(EtCp)2 precursor and oxygen gas // Journal of the Korean Physical Society. - 2009. -V. 55. - P. 32-37.