KR20090014603A - Memory device comprising resistive material layer and methods of operating and manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자와 그 동작 및 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 저항물질층을 포함하는 메모리 소자와 그 동작 및 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
메모리 소자는 크게 전원이 차단되면서 기록된 데이터가 지워지는 휘발성 메모리 소자와 그렇지 않은 비휘발성 메모리 소자로 나눌 수 있다. 최근 인터넷 기술의 성장과 이동 통신기기의 보급률이 증가하면서 비휘발성 메모리 소자에 대한 관심이 높아지고 있다. 비휘발성 메모리 소자는 현재 널리 사용되고 있는 플래시 메모리 소자가 대표적이지만, 강유전체 램(FeRAM), 자기 램(MRAM), 소노스(SONOS) 메모리 소자를 비롯해서 저항체 메모리 소자인 RRAM(resistive random access memory)이나 PRAM(phase change random access memory) 등과 같은 차세대 소자들이 속속 소개되고 있고, 그 중 일부는 제한적이나마 제품화되고 있다. The memory device may be classified into a volatile memory device in which written data is erased while the power is largely cut off, and a nonvolatile memory device that is not. Recently, with the growth of Internet technology and the increase in the penetration rate of mobile communication devices, interest in nonvolatile memory devices is increasing. Non-volatile memory devices are currently widely used flash memory devices, but ferroelectric RAM (FeRAM), magnetic RAM (MRAM), Sonos (SONOS) memory devices, resistive memory devices such as RRAM (resistive random access memory) or PRAM Next-generation devices, such as phase change random access memory, are being introduced one after another, and some of them are in limited production.
RRAM이나 PRAM 등은 스토리지 노드에 저항체를 포함한다는 점에서 다른 비휘 발성 메모리 소자와 구별된다. PRAM은 스토리지 노드에 주어진 조건에 따라 비정질에서 결정질로 혹은 그 반대로 상(phase)이 바뀌는 상변화층이 포함되어 있다. 결정질의 상변화층을 용융 온도(melting temperature)보다 높은 온도에서 짧은 시간(이하, 제1 시간) 동안 가열한 후 빠른 속도로 냉각시키면 비정질 상태로 변한다. 비정질의 상변화층을 용융 온도보다 낮고 결정화 온도(crystallization temperature)보다 높은 온도에서 상기 제1 시간보다 긴 시간 동안 가열한 후 냉각시키면 결정질 상태로 변한다. 상기 상변화층의 저항은 비정질일 때 높고, 결정질일 때 낮은데, PRAM은 상변화층의 이러한 저항 특성을 이용하여 비트 데이트를 기록하고 읽는다. RRAM and PRAM are distinguished from other nonvolatile memory devices in that they include a resistor in the storage node. The PRAM contains a phase change layer that changes from amorphous to crystalline or vice versa depending on the conditions given to the storage node. The crystalline phase change layer is heated to a temperature higher than the melting temperature (melting temperature) for a short time (hereinafter referred to as a first time) and then cooled at a high rate to change to an amorphous state. The amorphous phase change layer is heated to a temperature lower than the melting temperature and above the crystallization temperature for a longer time than the first time and then cooled to a crystalline state. The resistance of the phase change layer is high when it is amorphous and low when it is crystalline. The PRAM uses this resistance characteristic of the phase change layer to write and read bit data.
일반적인 PRAM의 스토리지 노드는 도 1에 도시한 바와 같이 하부전극(10), 하부전극 콘택층(11), 상변화층(12) 및 상부전극(13)으로 구성된다. 하부전극(10) 상에 하부전극(10)과 수직한 하부전극 콘택층(11)이 구비되고, 하부전극 콘택층(11) 상에 상변화층(12) 및 상부전극(13)이 차례로 구비된다. 이러한 스토리지 노드에서, 하부전극(10)과 상부전극(13) 사이에 소정의 전류를 흘려주면, 하부전극 콘택층(11)과 상변화층(12)의 접촉면(A1)을 통해 흐르는 전류에 의해 주울(Joule) 열이 발생하고, 하부전극 콘택층(11)과 접촉된 상변화층(12)의 일부분의 상(phase)이 변화된다. 접촉면(A1)의 크기가 작을수록 상변화층(12)의 상(phase)을 변화시키기 위해 필요한 전류는 작아진다. 따라서 PRAM의 동작 전류를 낮추기 위해서는 접촉면(A1)의 크기는 가능한 작아야 한다. As shown in FIG. 1, a storage node of a general PRAM includes a
그러나 리소그라피(lithography) 공정의 한계로 인해 하부전극 콘택층(11)의 지름을 임계 수치 이하로 줄이는 것은 용이하지 않다. 따라서 종래의 기술로는 동작 전류가 낮은 메모리 소자를 구현하기 어렵다. However, due to the limitation of the lithography process, it is not easy to reduce the diameter of the lower
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 동작 전류를 줄일 수 있는 저항체 메모리 소자를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to improve the above-described problems of the related art, and to provide a resistor memory device capable of reducing an operating current.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 저항체 메모리 소자의 동작 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of operating the resistor memory device.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 저항체 메모리 소자의 제조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the resistor memory device.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 스토리지 노드; 및 상기 스토리지 노드와 연결된 스위칭 소자;를 포함하되, 상기 스토리지 노드는, 기판 상에 상기 기판과 평행하게 놓여진 도전성 나노와이어; 상기 나노와이어의 일부 상에 형성된 저항물질층; 및 상기 저항물질층 상에 형성된 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 소자를 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a storage node; And a switching device connected to the storage node, wherein the storage node comprises: conductive nanowires disposed parallel to the substrate on a substrate; A resistive material layer formed on a portion of the nanowire; And an electrode formed on the resistive material layer.
상기 스위칭 소자는 상기 전극 상에 구비된 다이오드일 수 있다. 이때, 상기 다이오드와 연결되고 상기 나노와이어와 교차하는 비트라인이 더 구비될 수 있다. The switching element may be a diode provided on the electrode. In this case, a bit line connected to the diode and crossing the nanowire may be further provided.
상기 스위칭 소자는 상기 나노와이어의 다른 일부와 콘택된 다이오드일 수 있다. 이때, 상기 전극과 연결되고 상기 나노와이어와 교차하는 비트라인이 더 구비될 수 있다. The switching element may be a diode in contact with another portion of the nanowire. In this case, a bit line connected to the electrode and intersecting the nanowire may be further provided.
상기 나노와이어 상에 복수의 상기 저항물질층이 구비되고, 각각의 상기 저항물질층 상에 상기 전극이 구비될 수 있다. A plurality of resistive material layers may be provided on the nanowires, and the electrode may be provided on each of the resistive material layers.
상기 기판 상에 복수의 상기 나노와이어가 배열될 수 있다. A plurality of the nanowires may be arranged on the substrate.
상기 복수의 나노와이어는 서로 평행할 수 있다. The plurality of nanowires may be parallel to each other.
상기 나노와이어는 반도체, 금속 및 금속산화물 중 어느 하나일 수 있다. The nanowires may be any one of a semiconductor, a metal, and a metal oxide.
상기 저항물질층은 상변화층 또는 상변화 특성이 없는 저항변화층일 수 있다.The resistance material layer may be a phase change layer or a resistance change layer having no phase change characteristic.
상기 저항물질층은 상기 기판 상에 상기 나노와이어의 측면을 감싸도록 구비될 수 있다. The resistive material layer may be provided to surround side surfaces of the nanowires on the substrate.
상기 나노와이어 둘레의 상기 기판 상에 절연층이 더 구비될 수 있다. An insulating layer may be further provided on the substrate around the nanowires.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 스토리지 노드 및 상기 스토리지 노드와 연결된 스위칭 소자를 포함하되, 상기 스토리지 노드는, 기판 상에 상기 기판과 평행하게 놓여진 도전성 나노와이어, 상기 나노와이어의 일부 상에 형성된 저항물질층 및 상기 저항물질층 상에 형성된 전극을 구비하는 메모리 소자의 동작 방법에 있어서, 상기 스위칭 소자를 온(ON) 상태로 유지하는 단계; 및 상기 나노와이어와 상기 전극 사이에 전압을 인가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 소자의 동작 방법을 제공한다. In order to achieve the above another technical problem, the present invention includes a storage node and a switching element connected to the storage node, the storage node, a conductive nanowire placed on the substrate in parallel with the substrate, a portion of the nanowire A method of operating a memory device having a resistive material layer formed on the resistive material layer and an electrode formed on the resistive material layer, the method comprising: maintaining the switching element in an on state; And applying a voltage between the nanowires and the electrode.
상기 전압은 상기 나노와이어 및 상기 전극 사이에 리세트 전류를 흐르게 하기 위한 쓰기 전압일 수 있다. The voltage may be a write voltage for flowing a reset current between the nanowires and the electrode.
상기 전압은 상기 나노와이어 및 상기 전극 사이에 세트 전류를 흐르게 하기 위한 소거 전압일 수 있다. The voltage may be an erase voltage for flowing a set current between the nanowires and the electrode.
상기 전압은 상기 스토리지 노드의 저항을 측정하여 상기 스토리지 노드에 기록된 데이터를 읽기 위해 인가하는 읽기 전압일 수 있다. The voltage may be a read voltage applied to read data written to the storage node by measuring a resistance of the storage node.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 스토리지 노드 및 상기 스토리지 노드와 연결된 스위칭 소자를 포함하는 메모리 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 스토리지 노드를 형성하는 단계는, 기판 상에 상기 기판과 평행한 도전성 나노와이어를 준비하는 단계; 상기 나노와이어의 일부 상에 저항물질층을 형성하는 단계; 및 상기 저항물질층 상에 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 소자의 제조 방법을 제공한다. In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a memory device including a storage node and a switching element connected to the storage node, wherein the forming of the storage node is parallel to the substrate on a substrate. Preparing one conductive nanowire; Forming a resistive material layer on a portion of the nanowire; And forming an electrode on the resistive material layer.
상기 전극 상에 상기 스위칭 소자로서 다이오드를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 다이오드와 연결되고 상기 나노와이어와 교차하는 비트라인을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may include forming a diode as the switching element on the electrode. In this case, the method may further include forming a bit line connected to the diode and crossing the nanowire.
상기 나노와이어의 다른 일부 상에 상기 스위칭 소자로서 다이오드를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 전극과 연결되고 상기 나노와이어와 교차하는 비트라인을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. And forming a diode as the switching element on another portion of the nanowire. In this case, the method may further include forming a bit line connected to the electrode and crossing the nanowire.
상기 나노와이어는 반도체, 금속 및 금속산화물 중 어느 하나로 형성할 수 있다. The nanowires may be formed of any one of a semiconductor, a metal, and a metal oxide.
상기 저항물질층은 상변화층 또는 상변화 특성이 없는 저항변화층일 수 있다. The resistance material layer may be a phase change layer or a resistance change layer having no phase change characteristic.
상기 저항물질층은 상기 기판 상에 상기 나노와이어의 측면을 감싸도록 형성 할 수 있다. The resistive material layer may be formed to surround a side of the nanowire on the substrate.
상기 나노와이어를 준비하는 단계와 상기 저항물질층을 형성하는 단계 사이에, 상기 나노와이어 둘레의 상기 기판 상에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include forming an insulating layer on the substrate around the nanowires between preparing the nanowires and forming the resistive material layer.
본 발명은 미세한 나노와이어를 하부전극으로 사용하여, 하부전극과 저항물질층 간의 콘택 면적을 줄일 수 있기 때문에, 저항체 메모리 소자의 동작 전류를 감소시킬 수 있다. According to the present invention, since the contact area between the lower electrode and the resistive material layer can be reduced by using fine nanowires as the lower electrode, the operating current of the resistive memory device can be reduced.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항물질층을 포함하는 메모리 소자와 그 동작 및 제조 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, a memory device including a resistive material layer according to a preferred embodiment of the present invention, an operation thereof, and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the layers or regions illustrated in the drawings are somewhat exaggerated for clarity. Like numbers refer to like elements throughout.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 소자를 보여준다. 2 illustrates a memory device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 기판(200) 상에 도전성 나노와이어(210)가 눕혀져 있다. 나노와이어(210)는 반도체, 금속 및 금속산화물 중 어느 하나로 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 나노와이어(210)는 탄소나노튜브(carbon nanotube)(CNT)이거나, Si, Ge 및 Au 중 어느 하나로 이루어진 나노와이어일 수 있다. 이러한 나노와이어(210)의 지름은 수 내지 수십㎚ 정도일 수 있다. 나노와이어(210)의 일부 상에 저항물질층(220)이 구비된다. 저항물질층(220)은 켈코게나이드(chalcogenide)층과 같은 상변화층일 수 있지만, 상변화 특성이 없는 저항변화층, 예컨대, 전이금속 산화물층일 수 있다. 저항물질층(220)은 기판(200) 상에 나노와이어(210)의 측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 저항물질층(220) 상에 전극(230)이 구비되어 있다. 나노와이어(210), 저항물질층(220) 및 전극(230)은 스토리지 노드(S1)를 구성한다. Referring to FIG. 2,
스토리지 노드(S1)와 연결된 스위칭 소자(300)가 존재한다. 스위칭 소자(300)는 전극(230) 상에 구비된 다이오드(diode)일 수 있다. 스위칭 소자(300) 상에 나노와이어(210)와 교차하는 비트라인(240)이 구비될 수 있다. 비트라인(240)과 스위칭 소자(300) 사이에는 그들을 연결하는 제1 도전성 플러그(235)가 구비될 수 있지만, 제1 도전성 플러그(235) 없이 비트라인(240)이 스위칭 소자(300) 상에 직접 형성될 수도 있다. There is a
기판(200) 상에 나노와이어(210)의 다른 일부, 예컨대, 일단과 접하는 제1 콘택층(250a)이 구비될 수 있다. 제1 콘택층(250a) 상부에 제2 콘택층(250b)이 더 구비될 수 있고, 제1 및 제2 콘택층(250a, 250b)은 제2 도전성 플러그(245)에 의해 연결될 수 있다. 제1 콘택층(250a)은 선택적인 요소이다. 즉, 제1 콘택층(250a) 없이 제2 도전성 플러그(245)가 직접 나노와이어(210)와 콘택될 수 있다. 제2 콘택층(250b)은 비트라인(240)과 동일한 높이로 형성될 수 있다. 제2 콘택층(250b)은 패드 형태 또는 라인 형태일 수 있다. The
스위칭 소자(300)의 형성 위치는 달라질 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 콘택층(250a)과 나노와이어(210) 사이에 스위칭 소자(300)가 위치할 수 있다. 이 경우, 전극(230) 상에 제1 도전성 플러그(235)가 형성된다. 도 2에서와 마찬가지로, 도 3에서도 제1 콘택층(250a)은 선택적 요소이다. 도시하지는 않았지만, 도 3에서 스위칭 소자(300)와 나노와이어(210) 사이에 다른 콘택층이 더 구비될 수도 있다. The formation position of the
도 2 및 도 3에서 저항물질층(220)의 형태는 달라질 수 있다. 예컨대, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 육면체의 저항물질층(220a)이 나노와이어(210)의 상부면의 일부와 접해 있을 수 있다. 이때, 나노와이어(210) 둘레의 기판(200) 상에는 절연층(미도시)이 구비될 수 있다. 즉, 나노와이어(210)의 상부면의 일부를 제외한 나머지는 상기 절연층 내에 묻혀있고, 저항물질층(220a)은 나노와이어(210) 및 그 주위의 상기 절연층 상에 형성될 수 있다. 2 and 3, the shape of the
도 2 내지 도 5의 메모리 소자에서 나노와이어(210) 상에 복수의 저항물질층(220, 220a)이 구비될 수 있고, 기판(200) 상에 복수의 나노와이어(210)가 평행하게 배열될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메모리 소자는 도 6 또는 도 7과 같은 구조를 가질 수 있다. 도 6을 참조하면, 다수의 나노와이어(210)가 균일한 간격을 갖고 기판(200) 상에 평행하게 배열되어 있고, 나노와이어(210) 위쪽으로 소정 간격 이격하여 나노와이어(210)와 교차하는 다수의 비트라인(240)이 존재한다. 나노와이어(210)와 비트라인(240)의 교차점에 저항물질층(220), 전극(230) 및 스위칭 소자(300)가 차례로 적층되어 있다. 도 7의 구조에서는 스위칭 소자(300)가 제1 콘택층(250a)과 나노와이어(210) 사이에 위치하고, 비트라인(240)이 전극(230) 상에 구비되어 있다. In the memory device of FIGS. 2 to 5, a plurality of resistive material layers 220 and 220a may be provided on the
도 2 내지 도 7과 같은 본 발명의 실시예들에 따른 메모리 소자의 동작 방법을 간략히 설명하면 다음과 같다. A brief description of the operating method of the memory device according to the embodiments of the present invention as shown in FIG.
소정의 비트라인(240)과 소정의 제2 콘택층(250b) 사이에 소정의 전압을 인가하면, 그들 사이의 스위칭 소자(300)를 턴-온(turn-on)시킬 수 있고, 상기 턴-온(turn-on)된 스위칭 소자(300)와 연결된 저항물질층(상변화층으로 가정함)(220, 220a)의 상(phase)을 비정질에서 결정질로 혹은 그 반대로 변화시킬 수 있다. 이것은 데이터 쓰기 또는 소거 동작이다. 보다 자세히 설명하면, 나노와이어(210)와 전극(230) 사이에 소정의 전류를 흘려주면, 나노와이어(210)와 저항물질층(220, 220a)의 접촉면을 통해 흐르는 전류에 의해 주울(Joule) 열이 발생하고, 상기 열에 의해 나노와이어(210)와 접촉된 저항물질층(220, 220a)의 일부분의 상(phase)이 변화될 수 있다. 상기 소정의 전압이 나노와이어(210) 및 전극(230) 사이에 리세트 전류(reset current)를 흐르게 하기 위한 쓰기 전압인 경우, 저항물질층(220, 220a)의 상(phase)은 결정질에서 비정질로 변화된다. 상기 소정의 전압이 나노와이어(210) 및 전극(230) 사이에 세트 전류(set current)를 흐르게 하기 위한 소거 전압인 경우, 저항물질층(220, 220a)의 상(phase)은 비정질에서 결정질로 변화된다. 한편, 소정의 비트라인(240)과 소정의 제2 콘택층(250b) 사이에 읽기 전압을 인가하여, 그들 사이에 존재하는 스토리지 노드의 전기 저항을 측정함으로써, 상기 스토리지 노드에 기록된 데이터를 판별할 수 있다. 본 동작 방법은 저항물질층(220, 220a)이 상변화층인 경우의 동작 방법이지만, 저항물질층(220, 220a)이 상변화 특성이 없는 저항변화층인 경우에도 유사하게 적용될 수 있다. When a predetermined voltage is applied between the
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 PPAM 샘플의 일부를 보여준다. 도 8의 구조는 도 2의 구조와 유사하다. 도 8을 참조하면, 미세한 나노와이어(210)의 일부 상에 저항물질층(220)이 구비되어 있고, 나노와이어(210)의 다른 일부는 제1 콘택층(250a)과 접해 있다. 8 shows a portion of a PPAM sample prepared according to an embodiment of the present invention. The structure of FIG. 8 is similar to that of FIG. Referring to FIG. 8, a
본 발명의 실시예들에 따른 메모리 소자들에서는, 나노와이어(210)의 지름이 수 내지 수십㎚에 불과하므로, 나노와이어(210)와 저항물질층(220, 220a)간의 접촉 면적이 매우 작다. 그러므로 본 발명을 이용하면, 저항체를 사용하는 메모리 소자의 동작 전류를 용이하게 감소시킬 수 있다. In the memory devices according to example embodiments, the diameter of the
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 PRAM 샘플의 전압-저항 특성을 보여준다. 도 9에서 전압(V)은 비트라인(240)과 제2 콘택층(250b) 사이에 인가되는 펄스 전압이고, 저항(Ω)은 비트라인(240)과 제2 콘택층(250b) 사이의 저항이다. 9 shows the voltage-resistance characteristics of a PRAM sample prepared according to an embodiment of the present invention. In FIG. 9, the voltage V is a pulse voltage applied between the
도 9를 참조하면, 소정의 전압(V)에서 저항(Ω)이 급격히 변화된다. 이는 저항물질층(220, 220a)의 상(phase)이 상기 소정의 전압(V)에서 변화되어, 그의 저항이 변화되었음을 의미한다. 또한 도 9로부터 본 발명의 실시예에 따른 상기 PPAM 샘플의 동작 전류는 80㎂ 정도인 것을 알 수 있는데, 이는 도 1과 같은 스토리지 노드를 갖는 종래의 PRAM의 동작 전류(0.5∼1㎃)와 비교하여 현저히 작다. Referring to FIG. 9, at a predetermined voltage V, the resistance Ω is rapidly changed. This means that the phases of the resistive material layers 220 and 220a are changed at the predetermined voltage V, so that the resistance thereof is changed. In addition, it can be seen from FIG. 9 that the operating current of the PPAM sample according to the embodiment of the present invention is about 80 mA, compared with the operating current (0.5 to 1 mA) of a conventional PRAM having a storage node as shown in FIG. Significantly smaller.
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 소자의 제조 방법을 보여준다. 10A to 10E illustrate a method of manufacturing a memory device according to an embodiment of the present invention.
도 10a를 참조하면, 기판(200) 상에 기판(200)과 평행한 도전성 나노와이어(210)를 준비한다. 나노와이어(210)는 다른 기판에서 에피택셜(epitaxial) 성장 법 또는 식각법으로 형성된 후, 메모리 소자의 제조를 위한 기판(200)으로 옮겨진 것일 수 있다. 나노와이어(210)는 반도체, 금속 및 금속산화물 중 어느 하나, 예컨대, 탄소나노튜브(CNT), Si, Ge, 및 Au 중 어느 하나로 형성할 수 있고, 그 지름은 수 내지 수십㎚ 정도일 수 있다. Referring to FIG. 10A, a
도 10b를 참조하면, 기판(200) 상에 나노와이어(210)의 일부를 덮는 적층 구조물을 형성한다. 상기 적층 구조물은 차례로 적층된 저항물질층(220), 전극(230) 및 스위칭 소자(300)를 포함할 수 있다. 스위칭 소자(300)는 다이오드일 수 있다. 나노와이어(210), 저항물질층(220) 및 전극(230)은 스토리지 노드(S1)를 구성한다. 그 다음, 나노와이어(210)의 다른 일부, 예컨대, 나노와이어(210)의 일단 및 그 주위의 기판(200) 상에 제1 콘택층(250a)을 형성한다. 제1 콘택층(250a)의 형성은 선택적(optional)이다. Referring to FIG. 10B, a laminate structure covering a portion of the
도 10c를 참조하면, 기판(200) 상에 나노와이어(210), 저항물질층(220), 전극(230), 스위칭 소자(300) 및 제1 콘택층(250a)을 덮는 절연층(400)을 형성한다. Referring to FIG. 10C, an insulating
도 10d를 참조하면, 절연층(400)을 식각하여 제1 및 제2 콘택홀(H1, H2)을 형성한다. 제1 콘택홀(H1)은 스위칭 소자(300)를 노출시키고, 제2 콘택홀(H2)은 제1 콘택층(250)을 노출시킨다. 도 10b의 단계에서 제1 콘택층(250a)을 형성하지 않은 경우, 제2 콘택홀(H2)은 나노와이어(210)의 상기 일단 및 그 주위의 기판(200)을 노출시킬 수 있다. Referring to FIG. 10D, the insulating
도 10e를 참조하면, 제1 및 제2 콘택홀(H1, H2) 내에 각각 제1 및 제2 도전성 플러그(235, 245)를 형성한다. 그런 다음, 절연층(400) 상에 제1 도전성 플러 그(235)와 접하는 비트라인(240)과, 제2 도전성 플러그(245)와 접하는 제2 콘택층(250b)을 형성한다. Referring to FIG. 10E, first and second
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 소자의 제조 방법을 보여준다. 11A to 11D illustrate a method of manufacturing a memory device according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 11a를 참조하면, 기판(200) 상에 나노와이어(210)를 준비한 후, 나노와이어(210)의 일부를 덮는 다른 적층 구조물을 형성한다. 상기 다른 적층 구조물은 차례로 적층된 저항물질층(220) 및 전극(230)을 포함할 수 있다. 그런 후, 나노와이어(210)의 다른 일부, 예컨대, 나노와이어(210)의 일단 및 그 주위의 기판(200) 상에 스위칭 소자(300) 및 제1 콘택층(250a)을 형성한다. 스위칭 소자(300)는 다이오드일 수 있다. 제1 콘택층(250a)의 형성은 선택적이고, 나노와이어(210)와 스위칭 소자(300) 사이 상에 다른 콘택층(미도시)을 더 형성할 수 있다. Referring to FIG. 11A, after preparing the
도 11b를 참조하면, 기판(200) 상에 나노와이어(210), 저항물질층(220), 전극(230), 스위칭 소자(300) 및 제1 콘택층(250a)을 덮는 절연층(400)을 형성한다. Referring to FIG. 11B, an insulating
도 11c를 참조하면, 절연층(400)을 식각하여 제1 및 제2 콘택홀(H1', H2')을 형성한다. 제1 콘택홀(H1')은 전극(230)을 노출시키고, 제2 콘택홀(H2')은 제1 콘택층(250a)을을 노출시킨다. Referring to FIG. 11C, the insulating
도 11d를 참조하면, 제1 및 제2 콘택홀(H1', H2') 내에 각각 제1 및 제2 도전성 플러그(235, 245)를 형성한다. 그런 다음, 절연층(400) 상에 제1 도전성 플러그(235)와 접하는 비트라인(240)과, 제2 도전성 플러그(245)와 접하는 제2 콘택층(250b)을 형성한다. Referring to FIG. 11D, first and second
도 10a 내지 도 10e 및 도 11a 내지 도 11d를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예들은 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 도 10a 및 도 11a에서 기판(200) 상에 나노와이어(210)를 준비한 후, 나노와이어(210) 둘레의 기판(200) 상에 절연층을 형성한 다음, 후속 공정을 진행하면, 도 4 및 도 5와 같은 메모리 소자를 제조할 수 있다. 또한, 도 10a 내지 도 10e 및 도 11a 내지 도 11d를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예들을 이용해서, 도 6 및 도 7과 같은 메모리 소자를 제조할 수 있다. Embodiments of the present invention described with reference to FIGS. 10A through 10E and 11A through 11D may be variously changed. For example, after preparing the
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 2 내지 도 7의 메모리 소자의 구조 및 구성 요소는 변경 및 다양화될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.While many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. For example, those skilled in the art will appreciate that the structure and components of the memory device of FIGS. 2 to 7 may be changed and varied. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.
도 1은 종래 기술에 따른 상변화 메모리 소자(PRAM)의 스토리지 노드를 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a storage node of a phase change memory device (PRAM) according to the prior art.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 메모리 소자를 보여주는 사시도이다. 2 to 7 are perspective views illustrating a memory device according to example embodiments.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 PPAM의 일부를 보여주는 SEM(scann ing electron microscope) 평면사진이다.8 is a scanning electron microscope (SEM) top view showing a portion of the PPAM prepared according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 PRAM의 전압-저항 특성을 보여주는 그래프이다. 9 is a graph showing voltage-resistance characteristics of a PRAM manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 소자의 제조 방법을 보여주는 사시도이다. 10A to 10E are perspective views illustrating a method of manufacturing a memory device according to an embodiment of the present invention.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 소자의 제조 방법을 보여주는 사시도이다. 11A to 11D are perspective views illustrating a method of manufacturing a memory device according to another exemplary embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
200 : 기판 210 : 나노와이어200: substrate 210: nanowire
220, 220a : 저항물질층 230 : 전극220, 220a: resistive material layer 230: electrode
235, 245 : 도전성 플러그 240 : 비트라인235, 245
250a : 제1 콘택층 250b : 제2 콘택층250a:
300 : 스위칭 소자 H1, H1' : 제1 콘택홀300: switching element H1, H1 ': first contact hole
H2, H2' : 제2 콘택홀 S1 : 스토리지 노드H2, H2 ': second contact hole S1: storage node
Claims (25)
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KR1020070078670A KR20090014603A (en) | 2007-08-06 | 2007-08-06 | Memory device comprising resistive material layer and methods of operating and manufacturing the same |
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KR1020070078670A KR20090014603A (en) | 2007-08-06 | 2007-08-06 | Memory device comprising resistive material layer and methods of operating and manufacturing the same |
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- 2007-08-06 KR KR1020070078670A patent/KR20090014603A/en not_active Application Discontinuation
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