KR101646017B1 - Memory device with crossbar array structure and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 메모리 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 크로스 바 구조의 메모리 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a memory device, and more particularly to a crossbar-structured memory device.
최근 비휘발성 메모리는 고집적도, 낮은 전력 소모, 빠른 동작속도의 요구에 맞고 기존 flash 메모리와 같은 소자의 scale 한계를 극복하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, Resistance Random Access Memory(ReRAM) 소자는 간단한 소자 구조와 훌륭한 확장성과 같은 장점을 가지고 있어 차세대 비휘발성 메모리 소자로 각광받고 있는 추세이다. ReRAM은 저항변화물질이 전압의 조건에 따라 저항 값이 달라지는 특성을 이용한 메모리 소자로써, 다른 차세대 비휘발성 메모리 소자들과는 달리, 금속-저항 변화층-금속의 간단한 구조만으로도 메모리 동작이 가능하기 때문에 집적도 면에서 매우 유리하며 공정과정이 간단하므로, 그에 따른 공정비용이 저렴하다는 장점이 있다.Recently, nonvolatile memory has been studied to meet the requirements of high integration, low power consumption, fast operation speed and to overcome the scale limit of devices such as conventional flash memory. In particular, Resistance Random Access Memory (ReRAM) devices have advantages such as simple device structure and excellent scalability, and are becoming popular as next generation nonvolatile memory devices. ReRAM is a memory device that uses a characteristic that a resistance change material changes its resistance value according to a voltage condition. Unlike other next generation nonvolatile memory devices, since a memory structure can be operated by a simple structure of a metal-resistance change layer-metal, The process is simple and the process cost is low.
도 1a는 기존의 ReRAM의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 1a를 참조하면, 기존의 ReRAM은 하부전극(110), 저항 변화층(120) 및 상부전극(130)으로 구성된다. 일반적으로, 하부전극(110) 및 상부전극(130)는 전도성 물질로 이루어져 있으며, 저항 변화층(120)은 저항변화특성을 나타내는 물질로 이루어져 있다. 전도성 물질로는 주로 금속 물질을 사용하며 저항 변화층으로는 금속 산화물이나 페로브스카이트(SrTiO3) 등이 이용된다. 적절한 조건의 전압을 상부전극(130)과 하부전극(110) 사이에 인가하면 저항 변화층(120)은 서로 다른 저항 값, 즉 저항 값이 작은 상태(Low Resistance State: LRS) 와 저항 값이 큰 상태(High Resistance State: HRS)인 두 가지 상태(state)를 갖게 되고, 이 두 가지 상태(state)를 구별함으로써 메모리 소자로써 동작하게 된다.1A is a cross-sectional view showing the structure of a conventional ReRAM. Referring to FIG. 1A, the conventional ReRAM includes a
이러한 ReRAM을 어레이로 구현할 경우, 집적도를 높이기 위해 도 1b에 도시된 바와 같은 크로스바(crossbar) 형태의 어레이 구조를 이용한다. 크로스바 어레이는 서로 직교하는 복수의 상부전극(130)과 복수의 하부전극(110) 사이에 복수의 저항 변화층(120)을 삽입한 구조로서, 구조가 매우 간단하고 여러 층으로 쌓기에도 용이하기 때문에 집적도면에서 매우 유리한 구조이며, 이러한 구조에 가장 적합한 메모리 소자로 여겨지는 것이 ReRAM이다.When the ReRAM is implemented as an array, a crossbar-type array structure as shown in FIG. 1B is used to increase the degree of integration. The crossbar array has a structure in which a plurality of resistance-
ReRAM의 크로스바 어레이 구성에 있어서, 읽기 원하는 메모리 셀에 저장된 데이터의 저항이 큰 상태 또는 저항이 작은 상태를 구별하기 위해 도 1b에 도시된 바와 같이, 저항 변화층(120)을 사이에 두고 서로 직교하는 상부전극(130)과 하부전극(110)에 읽기 전압(Vread)을 가해주어 전류가 잘 흐를 때와 흐르지 않을 때를 구별하는 것으로써, 저장된 데이터를 확인해야 한다. In the crossbar array configuration of ReRAM, as shown in Fig. 1B, in order to distinguish a state in which the resistance of data stored in the memory cell to be read is large or a state in which the resistance is small, A read voltage Vread is applied to the
그러나 ReRAM의 크로스바 어레이의 경우, 도 1b에 도시된 바와 같이, 읽기 원하는 셀(선택 메모리 셀)(selected cell)의 데이터가 저항이 큰 상태(High Resistance State: HRS)이면 전류가 잘 흐르지 않아야 하지만 인접한 셀들을 통한 전류가 흐를 수 있는 경로가 형성되어 전류가 흐르게 되고 이에 따라, 저장된 데이터를 정확하게 읽지 못하는 문제가 발생한다. However, in the case of the crossbar array of ReRAM, as shown in FIG. 1B, if the data of the selected cell (selected memory cell) to be read has a high resistance state (HRS), the current should not flow well, A path through which the current flows through the cells is formed to flow a current, thereby causing a problem that the stored data can not be read correctly.
이렇듯 선택되지 않은 메모리 셀들을 통해서 기생 누설 전류(Sneak-Pass Current)가 발생함으로 인해서, 메모리 장치 전체적인 측면에서는 왜곡된 신호들이 발생하게 되고, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 다른 종래 기술들은 메모리 셀 내부에 단방향 정류소자인 다이오드를 삽입하여 문제를 해결하고자 하였으나, 이 방법 역시 누설 전류를 감소시킬 수는 있으나, 완전히 제거하지는 못하는 단점이 있다.
Since the sine-pass current is generated through the unselected memory cells, distorted signals are generated in the memory device as a whole. In order to solve such a problem, However, this method can also reduce the leakage current, but it can not completely remove the diode.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치에서 선택된 메모리 셀 이외의 메모리 셀들에서 발생하는 누설 전류를 최소화할 수 있는 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a memory device of a crossbar array structure capable of minimizing a leakage current generated in memory cells other than a memory cell selected in a memory device of a crossbar array structure and a method of manufacturing the same.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치는, 기판위에 형성되는 제 1 전극과 상기 제 1 전극과 교차하는 제 2 전극 사이에 형성되어 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가되는 전압에 따라서 저항이 변화되는 메모리부, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되어 전류의 흐름을 제어하는 다이오드를 포함하는 복수의 저항 변화 메모리셀을 복수로 포함하되, 상기 다이오드의 순방향은 인접한 저항 변화 메모리셀들의 다이오드의 순방향과 서로 반대로 배치된 것을 특징으로 한다.A memory device of a crossbar array structure according to a preferred embodiment of the present invention for solving the above problems is provided with a first electrode formed on a substrate and a second electrode crossing the first electrode, A plurality of resistance change memory cells each including a memory portion having a resistance varying in accordance with a voltage applied between two electrodes and a diode arranged between the first electrode and the second electrode and controlling a current flow Wherein the forward direction of the diode is arranged opposite to the forward direction of the diodes of the adjacent resistance change memory cells.
또한, 상기 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치에서, 인접한 복수의 저항 변화 메모리셀들 중 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 공유하는 저항 변화 메모리셀들의 다이오드의 순방향은 서로 반대인 것이 바람직하다.Further, in the memory device of the crossbar array structure, the forward direction of the diodes of the resistance change memory cells sharing the first electrode and the second electrode among the plurality of adjacent resistance change memory cells is preferably opposite to each other.
또한, 상기 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치에서, 인접한 복수의 저항 변화 메모리셀들 중 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 공유하지 않는 대각선 방향의 저항 변화 메모리셀들의 다이오드의 순방향은 서로 동일한 것이 바람직하다.In the memory device of the crossbar array structure, the forward direction of the diodes of the resistance-change memory cells that do not share the first electrode and the second electrode among the plurality of adjacent resistance-change memory cells is preferably equal to each other .
또한, 상기 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치에서, 상기 다이오드는, 상기 메모리부에 일면(제 1 접촉면)이 접촉하는 p-타입 반도체층 및 상기 제 1 접촉면의 반대측 면에 접촉하는 n-타입 반도체층을 포함하는 것이 바람직하다.In the memory device of the crossbar array structure, the diode may include a p-type semiconductor layer having one surface (first contact surface) in contact with the memory portion and an n-type semiconductor layer in contact with the opposite surface of the first contact surface .
또한, 상기 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치에서, 상기 제 1 전극은 복수개가 서로 평행하게 기판위에 형성되고, 상기 저항 변화 메모리셀은 복수개가 상기 제 1 전극 위에 서로 이격되어 형성되며, 상기 제 2 전극은 상기 제 1 전극과 교차하는 방향으로 상기 저항 변화 메모리셀과 접촉하도록 형성되고, 상기 복수의 저항 변화 메모리셀은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 따라서 상기 메모리부와 상기 n-타입 반도체층이 교대로 상기 제 1 전극 및 제 2 전극에 접촉하도록 형성되는 것이 바람직하다.In the memory device of the crossbar array structure, a plurality of the first electrodes are formed on the substrate in parallel to each other, a plurality of the resistance-change memory cells are formed on the first electrode so as to be spaced from each other, Type semiconductor layer is formed in contact with the resistance-change memory cell in a direction crossing the first electrode, and the plurality of resistance-change memory cells are arranged in the memory cell region along the first electrode and the second electrode, And the first electrode and the second electrode are alternately formed in contact with the first electrode and the second electrode.
또한, 상기 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치는, 선택된 저항 변화 메모리셀에 포함된 다이오드의 순방향에 따라서 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극으로 프로그램 전압 및 판독 전압을 인가하는 드라이브 회로를 더 포함하는 것이 바람직하다.The memory device of the crossbar array structure may further include a drive circuit for applying the program voltage and the read voltage to the first electrode or the second electrode in accordance with the forward direction of the diode included in the selected resistance change memory cell .
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치는, 복수의 열로 구성되는 제 1 전극과 상기 제 1 전극과 교차하도록 복수의 열로 구성되는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 형성되어 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가되는 전압에 따라서 저항이 변화되는 메모리부, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되어 전류의 흐름을 제어하는 다이오드를 포함하는 복수의 저항 변화 메모리셀을 포함하되, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 각 저항 변화 메모리셀마다 서로 교번적으로 기판 및 메모리셀 위에 형성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a memory device of a crossbar array structure, including a first electrode formed of a plurality of columns, a second electrode formed of a plurality of columns so as to intersect the first electrode, ; And a memory unit formed between the first electrode and the second electrode and having a resistance varied according to a voltage applied between the first electrode and the second electrode, and a memory unit disposed between the first electrode and the second electrode, And a plurality of resistance change memory cells including a diode for controlling the flow of current, wherein the first electrode and the second electrode are alternately formed on the substrate and the memory cell for each resistance change memory cell .
또한, 상기 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치는, 각 저항 변화 메모리셀에 포함된 다이오드들은 모두, 기판을 향하는 방향이 순방향 또는 역방향이 되도록 동일하게 형성될 수 있다.In the memory device of the crossbar array structure, all of the diodes included in each resistance-change memory cell may be formed in the same manner so that the direction toward the substrate is the forward direction or the reverse direction.
또한, 상기 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치는, 인접한 복수의 저항 변화 메모리셀들 중 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 공유하는 저항 변화 메모리셀들의 다이오드들의 순방향은 제 1 전극에서 제 2 전극을 향하는 방향을 기준으로 서로 반대인 것이 바람직하다.Further, the memory device of the crossbar array structure is characterized in that the forward direction of the diodes of the resistance-change memory cells sharing the first electrode and the second electrode among the plurality of adjacent ones of the resistance-change memory cells is a direction from the first electrode to the second electrode Direction are preferably opposite to each other.
또한, 상기 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치는, 인접한 복수의 저항 변화 메모리셀들 중 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 공유하지 않는 대각선 방향의 저항 변화 메모리셀들의 다이오드의 순방향은 제 1 전극에서 제 2 전극을 향하는 방향을 기준으로 서로 동일한 것이 바람직하다.In the memory device of the crossbar array structure, the forward direction of the diodes of the resistance-change memory cells in the diagonal direction, which do not share the first electrode and the second electrode among the plurality of adjacent resistance-change memory cells, It is preferable that they are equal to each other with respect to the direction toward the two electrodes.
또한, 상기 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치는, 선택된 저항 변화 메모리셀에 포함된 다이오드의 순방향에 따라서 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극으로 프로그램 전압 및 판독 전압을 인가하는 드라이브 회로를 더 포함하는 것이 바람직하다.The memory device of the crossbar array structure may further include a drive circuit for applying the program voltage and the read voltage to the first electrode or the second electrode in accordance with the forward direction of the diode included in the selected resistance change memory cell .
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치 형성 방법은, (a) 기판 위에 복수의 평행한 열로 제 1 전극을 형성하는 단계; (b) 상기 복수의 제 1 전극 열들 위에, 메모리부 및 다이오드를 포함하는 저항 변화 메모리 셀을 형성하되, 대각선에 위치하는 저항 변화 메모리셀들끼리 동일한 구조를 갖도록 저항 변화 메모리 셀을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 저항 변화 메모리 셀들 위에 상기 제 1 전극과 교차하는 방향으로, 복수의 평행한 열로 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a memory device of a crossbar array structure, including: (a) forming a first electrode on a substrate in a plurality of parallel rows; (b) forming a resistance change memory cell including a memory unit and a diode on the plurality of first electrode columns, wherein the resistance change memory cell is formed so as to have the same structure as the resistance change memory cells located on the diagonal line; And (c) forming a second electrode in a plurality of parallel rows in a direction crossing the first electrode on the resistance-change memory cells.
또한, 상술한 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치 형성 방법의 상기 (b) 단계는, 대각선에 위치하는 저항 변화 메모리 셀에 포함된 다이오드의 순방향은 서로 동일하고, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 공유하는 인접한 저항 변화 메모리 셀에 포함된 다이오드의 순방향은 서로 반대가 되도록 상기 저항 변화 메모리 셀을 형성할 수 있다.In the step (b) of the method for forming a memory device of the crossbar array structure, the forward direction of the diodes included in the resistance-change memory cells located on the diagonal line are the same, and the first electrode and the second electrode are shared And the forward direction of the diodes included in the adjacent resistance change memory cells may be opposite to each other.
또한, 상술한 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치 형성 방법의 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 복수의 제 1 전극 열들 중 홀수번째(또는 짝수번째) 열들의 홀수번째(또는 짝수번째) 저항 변화 메모리 셀 및 짝수번째(또는 홀수번째) 열들의 짝수번째(또는 홀수번째) 저항 변화 메모리 셀을 형성하되, 다이오드의 순방향이 동일하게 형성하는 단계; 및 (b2) 상기 복수의 제 1 전극 열들 중 홀수번째(또는 짝수번째) 열들의 짝수번째(또는 홀수번째) 저항 변화 메모리 셀 및 짝수번째(또는 홀수번째) 열들의 홀수번째(또는 짝수번째) 저항 변화 메모리 셀을 형성하되, 다이오드의 순방향이 상기 (b1) 단계에서 형성된 저항 변화 메모리 셀들에 포함된 다이오드의 순방향과 반대가 되도록 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The step (b) of the method for forming a memory device of the crossbar array structure may further include the steps of: (b1) forming odd-numbered (or even-numbered) Forming an even-numbered (or odd-numbered) resistance-change memory cell of a cell and an even-numbered (or odd-numbered) column with the same forward direction of the diode; And (b2) an odd-numbered (or even-numbered) resistance of the odd-numbered (or odd-numbered) Forming the change memory cell so that the forward direction of the diode is opposite to the forward direction of the diode included in the resistance change memory cells formed in the step (b1).
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치 형성 방법은, (a) 절연 기판을 식각하여, 서로 평행한 복수의 열로 구성되는 제 1 전극이 형성될 영역 및 상기 제 1 전극과 교차하는 방향으로 서로 평행한 복수의 열로 구성되는 제 2 전극이 형성될 영역을 기판 내부에 형성하는 단계; (b) 상기 기판 위에 전극 형성 물질을 증착하여, 기판 내부에 형성된 영역들에 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성하는 단계; (c) 상기 기판 내부에 형성된 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 위에 저항 변화 메모리 셀을 동일한 구조로 형성하는 단계; 및 (d) 상기 저항 변화 메모리 셀 위에 전극 형성 물질을 증착하여, 상기 저항 변화 메모리 셀 위에 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성하되, 상기 저항 변화 메모리 셀 위에 형성된 제 1 전극과 상기 기판 내부에 형성된 제 1 전극을 연결시키고, 상기 저항 변화 메모리 셀 위에 형성된 제 2 전극과 상기 기판 내부에 형성된 제 2 전극을 연결시키는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a memory device of a crossbar array structure, comprising: (a) etching an insulating substrate to form a first electrode composed of a plurality of rows parallel to each other; Forming an area in the substrate where a second electrode, which is composed of a plurality of rows parallel to each other in a direction intersecting with the first electrode, is to be formed; (b) depositing an electrode forming material on the substrate to form a first electrode and a second electrode in regions formed in the substrate; (c) forming a resistance change memory cell on the first electrode and the second electrode in the same structure; And (d) depositing an electrode forming material on the resistance change memory cell to form a first electrode and a second electrode on the resistance change memory cell, wherein the first electrode and the second electrode are formed on the resistance change memory cell, And connecting a first electrode and connecting a second electrode formed on the resistance-change memory cell and a second electrode formed inside the substrate.
또한, 상술한 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치 형성 방법의 상기 (c) 단계는, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 위에, 저항 변화 물질로 형성되는 메모리부 및 다이오드를 형성하되, 상기 기판을 기준으로 다이오드의 순방향이 모두 동일하도록 형성할 수 있다.In addition, in the step (c) of the method for forming a memory device of the crossbar array structure, a memory portion and a diode formed of a resistance change material are formed on the first electrode and the second electrode, The forward direction of the diodes may be the same.
또한, 상술한 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치 형성 방법의 상기 (d) 단계는, 저항 변화 메모리 셀 위에 형성된 제 1 전극은 인접한 저항 변화 메모리 셀아래의 기판에 형성된 제 1 전극과 연결되고, 저항 변화 메모리 셀 위에 형성된 제 2 전극은 인접한 저항 변화 메모리 셀아래의 기판에 형성된 제 2 전극과 연결되도록 상기 전극 형성 물질을 증착할 수 있다.
In the step (d) of the method for forming a memory device of the crossbar array structure, the first electrode formed on the resistance change memory cell is connected to the first electrode formed on the substrate below the adjacent resistance change memory cell, The electrode forming material may be deposited such that the second electrode formed on the cell is connected to the second electrode formed on the substrate under the adjacent resistance change memory cell.
본 발명은 크로스바 어레이 구조에 포함되는 복수의 저항 변화 메모리 셀들 내부에 다이오드가 포함되도록 구성하되, 전극을 공유하는 메모리 셀들에 포함된 다이오드의 순방향이 서로 교번적으로 반대로 설정되도록 하여, 각 메모리 셀의 다이오드의 순방향이 전극을 공유하는 인접한 메모리 셀들의 다이오드의 순방향과는 서로 반대이고, 전극을 공유하지 않는 대각선 방향의 인접 메모리 셀들의 다이오드의 순방향과는 서로 동일하도록 형성함으로써, 누설 전류를 크게 감소시켰다.The present invention is configured such that a diode is included in a plurality of resistance change memory cells included in a crossbar array structure, and the forward direction of diodes included in the memory cells sharing the electrodes are alternately set to be opposite to each other, The leakage current is greatly reduced by forming the forward direction of the diode to be opposite to the forward direction of the diodes of adjacent memory cells sharing the electrode and equal to the forward direction of the diodes of adjacent memory cells in the diagonal direction that do not share the electrode .
또한, 이렇게 누설 전류를 크게 감소시킴으로 인해서, 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치의 판독 마진(Read Margin)을 증가시킴으로써 단위 면적당 더 많은 메모리 셀을 포함시킬 수 있어 집적도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, by greatly reducing the leakage current, it is possible to include more memory cells per unit area by increasing the read margin of the memory device of the crossbar array structure, thereby improving the integration degree.
도 1a는 종래 기술에 따른 저항 변화 메모리 구조를 설명하는 도면이다.
도 1b는 종래 기술에 따른 크로스바 어레이 메모리 장치의 구조 및 문제점을 설명하는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 저항 변화 메모리 셀을 포함하는 크로스 바 구조의 메모리 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명과 종래기술에 따른 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치의 등가회로를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d 는 제 1 실시예에 따른 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 저항 변화 메모리 셀을 포함하는 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치와 종래 기술에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치의 누설 전류 경로를 등가 회로로 표현하여 비교하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6d 는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치를 형성하는 공정을 도시하는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치의 전체 구조를 도시한 도면이고, 도 7b는 도 7a에 도시된 일부 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치를 제조하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치를 제조 과정을 도시한 평면도이다.1A is a diagram illustrating a resistance change memory structure according to the prior art.
1B is a view for explaining a structure and a problem of a conventional crossbar array memory device.
FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining a configuration of a crossbar-structured memory device including a resistance-change memory cell according to a first preferred embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a diagram showing an overall configuration of a memory device of a crossbar array structure according to a first preferred embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing an equivalent circuit of a memory device of a crossbar array structure according to the present invention and a conventional technique.
FIGS. 5A to 5D are diagrams for explaining a leakage of a memory device of a crossbar array structure including a resistance change memory cell according to a first preferred embodiment of the present invention and a memory device of a crossbar array structure according to the related art The current path is represented by an equivalent circuit and compared.
6A to 6D are diagrams showing a process of forming a memory device of a crossbar array structure according to a first preferred embodiment of the present invention.
FIG. 7A is a diagram showing the entire structure of a memory device of a crossbar array structure according to a second preferred embodiment of the present invention, and FIG. 7B is an enlarged view of a partial area shown in FIG. 7A.
8A and 8B are views for explaining a method of manufacturing a memory device of a crossbar array structure according to a second preferred embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view showing a manufacturing process of a memory device of a crossbar array structure according to a second preferred embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 저항 변화 메모리 셀을 포함하는 크로스 바 구조의 메모리 장치의 구성을 설명하는 도면으로서, 도 2a는 크로스 바 어레이의 구조를 도시한 도면이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 일 부분의 확대도이다.2A and 2B are diagrams for explaining a configuration of a memory device of a crossbar structure including a resistance change memory cell according to a first preferred embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a diagram showing the structure of a crossbar array , And Fig. 2B is an enlarged view of a portion shown in Fig. 2A.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 크로스 바 구조의 메모리 장치는, 기판위에 복수의 열로 형성된 제 1 전극(210-1~210-n), 제 1 전극(210-1~210-n) 위에 일정한 간격으로 서로 이격되어 형성된 복수의 저항 변화 메모리셀(230), 제 1 전극(210-1~210-n)과 교차하는 방향으로 복수의 저항 변화 메모리 셀(230) 위에 형성되는 제 2 전극(220-1~220-n)을 포함하여 구성된다.2A and 2B, a memory device of a crossbar structure according to a first preferred embodiment of the present invention includes a plurality of first electrodes 210-1 to 210-n formed on a substrate, A plurality of resistance
제 1 전극(210-1~210-n)은 Pt와 같은 일반적으로 전극 형성에 이용되는 물질로서 기판위에 형성되고, 일정한 간격을 가지고 서로 서로 평행하게 배열된 복수의 열들로 구성된다. The first electrodes 210-1 to 210-n are formed of a plurality of columns formed on the substrate, which are generally used for forming electrodes, such as Pt, and are arranged parallel to each other at regular intervals.
또한, 제 2 전극(220-1~220-n)은 제 1 전극(210-1~210-n)과 동일한 재질 또는 다른 일반적으로 전극에 형성에 이용되는 물질로 형성되고, 제 1 전극(210-1~210-n)과 교차하는 방향으로 복수의 열이 서로 평행하게 배열되도록 구성되며, 제 1 전극(210-1~210-n) 위에 형성된 저항 변화 메모리 셀들(230)의 상부와 접촉하도록 형성된다. The second electrodes 220-1 to 220-n may be formed of the same material as that of the first electrodes 210-1 to 210-n or other materials generally used for forming the electrodes, A plurality of columns are arranged in parallel to each other in a direction crossing the resistance
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 전극(210-1~210-n)과 제 2 전극(220-1~220-n)의 구성은 종래의 크로스바 어레이 구조와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
In the preferred embodiment of the present invention, the structures of the first electrodes 210-1 to 210-n and the second electrodes 220-1 to 220-n are the same as those of the conventional crossbar array structure, and thus a detailed description thereof will be omitted.
한편, 제 1 전극(210-1~210-n) 위에 형성되어 상부가 제 2 전극(220-1~220-n)과 접촉하는 복수의 저항 변화 메모리 셀(230)은 제 1 전극(210-1~210-n)과 제 2 전극(220-1~220-n) 사이에 인가되는 전압에 따라서 저항이 변화되는 메모리부(231), 및 제 1 전극(210-1~210-n)과 제 2 전극(220-1~220-n) 사이에 배치되어 전류의 흐름을 제어하는 다이오드(232)를 포함하여 구성된다. The plurality of resistance-
이 때, 인접한 복수의 저항 변화 메모리셀들(230) 중 제 1 전극(210-1~210-n) 및 제 2 전극(220-1~220-n)을 공유하는 저항 변화 메모리셀들(230)의 다이오드(232)들의 순방향은 서로 반대가 되고, 인접한 복수의 저항 변화 메모리셀들(230) 중 제 1 전극(210-1, 210-2~210-n) 및 제 2 전극(220-1~220-n)을 공유하지 않는 대각선 방향의 저항 변화 메모리셀들(230)의 다이오드(232)들의 순방향은 서로 동일하도록 형성된다.At this time, the resistance change memory cells 230 (n) sharing the first electrodes 210-1 to 210-n and the second electrodes 220-1 to 220-n among the plurality of adjacent resistance
참고로, 본 발명에서 "인접한 메모리 셀"의 의미는 특정 메모리 셀(230)을 기준으로 4방향 및 대각선 방향에 위치한 8개의 메모리 셀(230)을 의미한다.
For reference, the meaning of "adjacent memory cells" in the present invention means eight
도 2b를 참조하면, 설명의 편의를 위해서, 복수의 저항 변화 메모리 셀들(230) 중에서 4개의 메모리 셀(R1~R4)을 도시하였다.Referring to FIG. 2B, for convenience of description, four memory cells R 1 to
기판위에 복수의 제 1 전극들(210-1,210-2...210-n)이 서로 평행하게 형성되어 있고, 제 1 전극들(210-1,210-2...210-n)과 교차하는 제 2 전극들(220-1, 220-2...220-n)이 서로 평행하게 형성되어 있으며, 제 1 전극들(210-1~210-n) 및 제 2 전극들(220-1~220-n) 사이에 저항 변화 메모리 셀들(230)이 형성되어 있으며, 각 저항 변화 메모리 셀(230)은 메모리부(231) 및 다이오드(232)로 구성된다.A plurality of first electrodes 210-1, 210-2 ... 210-n are formed on the substrate in parallel with each other, and a plurality of first electrodes 210-1, 210-2 ... 210- The two electrodes 220-1, 220-2 ... 220-n are formed in parallel with each other. The first electrodes 210-1 to 210-n and the second electrodes 220-1 to 220-n and each resistance
저항 변화 메모리 셀 R4 를 기준으로 설명하면, 저항 변화 메모리 셀 R4 는 제 1 전극(210-1) 위에 p-n 접합 다이오드(232)가 형성되어 있고, 그 위에 저항 변화 물질로 형성된 메모리부(231)가 형성되어 있으며, 메모리부(231)의 상면은 제 2 전극(220-1)과 접촉하고 있다. 또한, p-n 접합 다이오드(232)는 p 타입 반도체층(232-1)과 n 타입 반도체층(232-2)으로 형성되는데, 제 1 전극(210-1) 위에 n 타입 반도체층(232-2)이 형성되고, 그 위에 p 타입 반도체층(232-1)이 형성되며, p 타입 반도체층(232-2) 위에 메모리부(231)가 형성된 구조를 갖는다. 따라서, R4에 포함된 다이오드(232)의 순방향은 기판을 향하는 방향, 즉, 제 2 전극(220-1)에서 제 1 전극(210-1)을 향하는 방향이 된다.Referring to the resistance change memory cell R4, the resistance change memory cell R4 has a
한편, R4와 제 2 전극(220-1)을 공유하는 저항 변화 메모리 셀 R1을 살펴보면, R1은 제 1 전극(210-2)위에 메모리부(231)가 형성되고, 그 위에 p-n 접합 다이오드(232)가 형성되어 있다. 이 때, p 타입 반도체층(232-1)이 메모리부(231) 위에 형성되고, 그 위에 n 타입 반도체층(232-2)이 형성되어 제 2 전극(220-1)과 접촉하게 된다. 따라서, R1의 다이오드(232)의 순방향은 기판으로부터 상방향, 즉, 제 1 전극(210-2)으로부터 제 2 전극(220-1)을 향하는 방향이 되어, 인접하는 R4 에 포함된 다이오드(232)의 순방향과 서로 반대 방향으로 다이오드(232)의 순방향이 설정된다.Meanwhile, in the resistance change
마찬가지로, R4와 제 1 전극(210-1)을 공유하는 저항 변화 메모리 셀 R3을 살펴보면, R3은 제 1 전극(210-1)위에 메모리부(231)가 형성되고, 그 위에 p-n 접합 다이오드(232)가 형성되어 있다. 이 때, p 타입 반도체층(232-1)이 메모리부(231) 위에 형성되고, 그 위에 n 타입 반도체층(232-2)이 형성되어 제 2 전극(220-2)과 접촉하게 되므로, R1과 동일한 구조로 형성됨을 알 수 있다. 따라서, R3의 다이오드(232)의 순방향은 기판으로부터 상방향, 즉, 제 1 전극(210-1)으로부터 제 2 전극(220-2)을 향하는 방향이 되어, 인접하는 R4 에 포함된 다이오드(232)의 순방향과 서로 반대 방향으로 다이오드(232)의 순방향이 설정되고, 대각선 방향으로 인접한 R1과는 동일한 방향으로 다이오드(232)의 순방향이 설정됨을 알 수 있다.Similarly, in the resistance change
한편, R4와 제 1 전극(210-1) 및 제 2 전극(220-1)을 공유하지 않는, 대각선으로 인접한 저항 변화 메모리 셀 R2를 살펴보면, R2 는 제 1 전극(210-2) 위에 p-n 접합 다이오드(232)가 형성되어 있고, 그 위에 저항 변화 물질로 형성된 메모리부(231)가 형성되어 있으며, 메모리부(231)의 상면은 제 2 전극(220-2)과 접촉하고 있다. 또한, p-n 접합 다이오드(232)는 p 타입 반도체층(232-1)과 n 타입 반도체층(232-2)으로 형성되는데, 제 1 전극(210-2) 위에 n 타입 반도체층(232-2)이 형성되고, 그 위에 p 타입 반도체층(232-1)이 형성되며, p 타입 반도체층(232-2) 위에 메모리부(231)가 형성된 구조를 갖는다. 따라서, R2는 R4와 동일한 구조를 갖으며, R2에 포함된 다이오드(232)의 순방향은 R4에 포함된 다이오드의 순방향과 동일한 방향을 갖는다.On the other hand, if the resistance change memory cell R2 adjacent to the diagonally opposite R4 not sharing the first electrode 210-1 and the second electrode 220-1 is referred to as R2, the pn junction is formed on the first electrode 210-2. And a
정리하면, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 저항 변화 메모리 셀을 포함하는 크로스 바 구조의 메모리 장치는 제 1 전극 및 제 2 전극을 공유하는 인접한 저항 변화 메모리 셀들 간에는 다이오드의 순방향이 서로 반대로 설정되고, 제 1 전극 및 제 2 전극을 공유하지 않는 대각선으로 인접한 저항 변화 메모리 셀들 간에는 다이오드의 순방향이 동일한 방향으로 설정된다. In summary, the memory device of the crossbar structure including the resistance change memory cell according to the first preferred embodiment of the present invention has a structure in which the forward direction of the diodes is set opposite to each other between the adjacent resistance change memory cells sharing the first electrode and the second electrode And the forward direction of the diodes is set in the same direction between the diagonally adjacent resistance change memory cells that do not share the first and second electrodes.
환언하면, 동일한 제 1 전극(210-1, 210-2~210-n) 위에 형성된 저항 변화 메모리 셀들(230)은 교번적으로 다이오드(232)의 순방향이 서로 반대로 형성되고, 동일한 제 2 전극(220-1, 220-2,,, 220-n)과 접촉하는 저항 변화 메모리 셀들(230) 역시 교번적으로 다이오드(232)의 순방향이 서로 반대로 형성된다. 결과적으로, 서로 대각선 방향에 있는 저항 변화 메모리 셀들(230)의 다이오드(232)의 순방향은 서로 동일하게 형성된다.
In other words, the resistance
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다. FIG. 3 is a diagram showing the overall configuration of a memory device of a crossbar array structure according to a first preferred embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치는 도 2a 및 도 2b를 참조하여 상술한 저항 변화 메모리 셀(230)을 포함하는 크로스 바 어레이 구조와 각각의 저항 변화 메모리 셀(230)을 구동하는 드라이버 회로(300)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, the memory device of the crossbar array structure according to the first preferred embodiment of the present invention includes a crossbar array structure including the resistance
상술한 바와 같이, 본 발명의 저항 변화 메모리 셀(230)에 포함된 다이오드(232)는 그 순방향이 동일하지 않으므로, 드라이버 회로(300)는 각 메모리 셀(230)에 포함된 다이오드(232)의 순방향에 따라서 제 1 전극(210-1, 210-2~210-n) 또는 제 2 전극(220-1, 220-2,,, 220-n)에 프로그램 전압 또는 판독 전압을 인가해야 한다. As described above, since the
예컨대, 저항 변화 메모리셀 R1 및 R3 은 다이오드(232)의 순방향이 제 1 전극(210-2, 210-1)으로부터 제 2 전극(220-1, 220-2)을 향하는 방향이 되므로 드라이버 회로(300)는 프로그램 전압 또는 판독 전압을 제 1 전극(210-1, 210-2)을 통해서 인가하게 된다.For example, since the forward direction of the
이에 반해, 저항 변화 메모리셀 R2 및 R4 는 다이오드(232)의 순방향이 제 2 전극(220-2, 220-1)으로부터 제 1 전극(210-2, 210-1)을 향하는 방향이 되므로 드라이버 회로(300)는 프로그램 전압 또는 판독 전압을 제 2 전극(220-2, 220-1)을 통해서 인가하게 된다.
On the other hand, since the resistance change memory cells R2 and R4 have the forward direction of the
도 4는 본 발명과 종래기술에 따른 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치의 등가회로를 도시한 도면이다.4 is a diagram showing an equivalent circuit of a memory device of a crossbar array structure according to the present invention and a conventional technique.
종래 기술에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치는 각 저항 변화 메모리 셀(230)에 포함된 모든 다이오드(232)는 동일한 순방향을 갖도록 형성된다. A memory device of a crossbar array structure according to the related art is formed such that all the
따라서, 도 1b에 도시된 바와 같은 경로로 누설 전류가 발생한다고 가정하면, 종래 기술의 경우, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 누설 전류는 2개의 순방향 다이오드와 1개의 역방향 다이오드를 통해서 흐르게 된다. Therefore, assuming that a leakage current occurs in a path as shown in FIG. 1B, in the prior art, as shown in FIG. 4A, the leakage current flows through two forward diodes and one reverse diode Flow.
이에 반해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치에서, 도 1b와 동일한 경로로 누설 전류가 흐르는 경우에는, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 3개의 역방향 다이오드를 통과하여 누설 전류가 흐르게 되므로, 누설 전류의 양이 종래 기술에 비하여 현저하게 감소됨을 알 수 있다.
On the other hand, in the memory device of the crossbar array structure according to the first embodiment of the present invention, when a leakage current flows in the same path as in Fig. 1B, as shown in Fig. 4B, And the amount of the leakage current is remarkably reduced as compared with the prior art.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치는 종래 기술의 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치에 비하여 보다 큰 판독 마진(Read Margin)을 확보가 가능하여, 단위 면적당 집적도를 높일 수 있다.Meanwhile, the memory device of the crossbar array structure according to the preferred embodiment of the present invention can secure a larger read margin as compared with the memory device of the crossbar array structure of the related art, and can increase the integration density per unit area have.
도 5a 내지 도 5d 는 제 1 실시예에 따른 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 저항 변화 메모리 셀을 포함하는 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치와 종래 기술에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치의 누설 전류 경로를 등가 회로로 표현하여 비교하는 도면이다.FIGS. 5A to 5D are diagrams for explaining a leakage of a memory device of a crossbar array structure including a resistance change memory cell according to a first preferred embodiment of the present invention and a memory device of a crossbar array structure according to the related art The current path is represented by an equivalent circuit and compared.
종래의 연구들(① A. Flocke and T. G. Noll, "Fundamental analysis of resistive nanocrossbars for the use in hybrid nano/CMOS-memory," in Proc. 33rd ESSCIRC, 2007, pp. 328-331. ②Zi-Jheng Liu, Jon-Yiew Gan, and Tri-Rung Yew, "ZnO-based one diode-one resistor device structure for crossbar memory applications," APPLIED PHYSICS LETTERS 100, 153503 (2012))을 통해서 저항 변화 메모리 셀을 포함하는 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치의 등가회로는 도 5a 및 도 5b와 같이 표현될 수 있음은 잘 알려진 사실이다.(1) A. Flocke and TG Noll, "Fundamental analysis of resistive nanocrossbars for the use in hybrid nano / CMOS-memory," Proc. 33rd ESSCIRC , 2007, pp. 328-331. (2) Zi-Jheng Liu, A crossbar array including a resistance change memory cell through a ZnO-based one diode-one resistor device structure for crossbar memory applications, APPLIED PHYSICS LETTERS 100, 153503 (2012), Jon-Yiew Gan and Tri-Rung Yew It is a well-known fact that the equivalent circuit of the memory device of the structure can be expressed as shown in Figs. 5A and 5B.
도 5a 및 도 5b에 도시된 것과 동일한 방식으로, 모든 메모리 셀의 다이오드가 동일한 순방향을 갖는 종래 기술의 크로스바 어레이 중에서 도 2b에 도시된 영역에 대응되는 영역의 등가회로를 도 5c에 도시하고, 도 2b에 도시된 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치의 등가회로를 도 5d에 도시하였다.In the same manner as shown in Figs. 5A and 5B, an equivalent circuit of a region corresponding to the region shown in Fig. 2B among the prior art crossbar arrays in which the diodes of all the memory cells have the same forward direction is shown in Fig. An equivalent circuit of the memory device of the crossbar array structure according to the first preferred embodiment of the present invention shown in Fig. 2B is shown in Fig. 5D.
일반적으로 판독 마진(Read Margin)은 아래의 수학식 1로 정의된다.In general, the read margin is defined by the following equation (1).
상기 수학식 1에서 Vout(LRS) 및 Vout(HRS) 는 직렬 저항의 전압(Vpu) 분배와 동일하므로, 아래의 수학식 2와 같이 정리될 수 있다. (단, R1, R2, R3 를 Rsneak 라 정의한다)In Equation 1 V out (LRS) and V out (HRS) is the same as the voltage (V pu) distribution of the series resistance, it may be summarized as shown in
상기 수학식 2를 도 5c에 도시된 종래 기술에 대입하면, 다이오드(232)의 방향이 순방향인 R1 및 R3의 저항값은 다이오드(232)의 방향이 역방향인 R2 에 비하여 현저하게 작으므로 무시할 수 있고, 따라서 아래의 수학식 3과 같이 정리될 수 있다.5C, the resistance value of R1 and R3 whose direction of the
한편, 상기 수학식 2를 도 5d 에 도시된 본 발명에 대입하면, 본 발명의 R1, R2, R3의 경우 모두 다이오드(232)의 방향이 역방향이므로 저항값이 모두 커서 무시할 수 없으므로, 상기 수학식 2와 동일하게 계산된다.5D, since the direction of the
판독 마진을 계산할 때, 일반적으로 Rpu 는 RLRS 값으로 설정하고, 아래의 예시 수치값을 상기 수학식 2와 수학식 3에 대입하여 컴퓨터 시뮬레이션으로 계산하면, 본 발명의 판독 마진(proposed CBA)이 종래 기술의 판독 마진(conventional CBA)보다 더 크다는 것을 알 수 있고, 이를 그래프로 도시하면 도 5e 도시된 바와 같은 결과를 얻을 수 있다.Generally, when calculating the read margin, R pu is set to an R LRS value, and the following exemplary numerical values are substituted into
[예시 수치값][Example numerical value]
CurrentHRS@Vread : 10-7 ACurrent HRS @Vread: 10 -7 A
CurrentLRS@Vread : 10-5 ACurrent LRS @Vread: 10 -5 A
Current@-Vread : 10-8 ACurrent @ -Vread: 10 -8 A
Read Voltage : 0.1 VRead Voltage: 0.1 V
도 5e 에 도시된 바와 같이, 판독 마진 10%를 기준으로 할 때, 본 발명은 종래기술에 비해서 훨씬 높은 집적도를 달성할 수 있음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 5E, it can be seen that the present invention achieves a much higher degree of integration than the prior art, based on a read margin of 10%.
지금까지 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치에 대해서 설명하였다.
The memory device of the crossbar array structure according to the first preferred embodiment of the present invention has been described.
도 6a 내지 도 6d 는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치를 형성하는 공정을 도시하는 도면으로서, 도 6a 내지 도 6c 의 (a) 는 도 2a의 a-a 단면도이고, (b)는 b-b의 단면도이다.6A to 6D are views showing a process of forming a memory device of a crossbar array structure according to a first preferred embodiment of the present invention, wherein FIGS. 6A to 6C are sectional views taken along the line aa in FIG. 2A, (b) is a cross-sectional view of bb.
도 6a 내지 도 6d를 참조하여 설명하면, 먼저 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치를 형성할 기판(600)을 준비한다(도 6a의 ①). 이 때, 기판은 SiO2와 같은 일반적 절연 기판을 이용한다.Referring to FIGS. 6A to 6D, a
다음으로, 절연 기판(600) 위에 제 1 전극(210)을 형성할 영역을 제외한 나머지 영역에 포토레지스트 패턴(PR)(610)을 형성하고(도 6a의 ②), 건식 식각을 수행하여 제 1 전극(210)을 형성할 영역을 확보한다(도 6a의 ③).Next, a photoresist pattern (PR) 610 is formed on the insulating
그 후, 기판 위에 메탈을 증착하여 제 1 전극(210)을 형성하고(도 6a의 ④), 기존에 형성된 PR 패턴(610)을 제거한다(도 6a의 ⑤). 이 때, 제 1 전극(210)은 복수의 열들이 서로 평행하게 기판위에 형성된다. 도 6a의 ⑤ 단계가 수행된 후의 기판의 평면도는 도 6d 의 (a)에 도시된 바와 같다.
Thereafter, a metal is deposited on the substrate to form the first electrode 210 (Fig. 6A), and the
다음으로, 제 1 전극(210) 위에 홀수번째(또는 짝수번째) 저항 변화 메모리 셀(230)을 형성할 영역을 제외한 나머지 영역에 포토레지스트 패턴(PR)(620)을 형성하고(도 6b의 ⑥), PR 패턴(620) 위에 메모리부(231) 및 다이오드(232)(p타입 반도체층(232-1) 및 n타입 반도체층(232-2)을 포함함)를 증착하여 형성한 후, PR 패턴(620)과 PR 패턴 위에 형성된 메모리 셀 구조물들을 제거한다(도 6b의 ⑦). 이 때 형성되는 메모리 셀들(230)은 동일한 구성을 가지므로 다이오드(232)들의 순방향은 동일하게 형성된다.Next, a photoresist pattern (PR) 620 is formed on the
여기서, 특정한 제 1 전극(210) 위에 홀수번째 저항 변화 메모리셀이 형성되었다면, 인접한 열의 제 1 전극(210)(즉, 특정한 제 1 전극의 양 옆에 형성된 제 1 전극)에는 짝수번째 저항 변화 메모리셀이 형성되었음을 주의해야 한다. 즉, 서로 대각선 방향에 인접한 저항 변화 메모리셀들은 모두 한 번에 형성된다. 도 6b의 ⑦ 단계가 수행된 후의 기판의 평면도는 도 6d 의 (b)에 도시된 바와 같다.(도 6b의 ⑦ 단계에서 형성된 메모리 셀은 "F"로 표시하였음)If an odd-numbered resistance-change memory cell is formed on a specific
다시 도 6b를 참조하면, 홀수번째(또는 짝수번째) 저항 변화 메모리 셀들(230)이 형성된 후, 짝수번째(또는 홀수번째) 저항 변화 메모리 셀들(230)을 형성할 영역을 제외하고, 포토레지스트 패턴(630)을 형성한다(도 6b의 ⑧).Referring again to FIG. 6B, after the odd-numbered (or even-numbered) resistance-
그 후, 홀수번째(또는 짝수번째) 메모리 셀(230)의 구조와 반대되는 구조로 저항 변화 메모리 셀(230)이 형성되도록 메모리부(231)와 다이오드(232)를 증착 형성하여 짝수번째(또는 홀수번째) 메모리 셀(230)을 형성하고 PR 패턴(630)을 제거한다(도 6b의 ⑨). 따라서, 짝수번째(또는 홀수번째) 메모리 셀(230)에 포함된 다이오드(232)의 순방향은 도 6b의 ⑦ 단계에서 형성된 다이오드(232)의 순방향과 반대로 형성된다. 이 때, 인접한 제 1 전극(210) 열들의 홀수번째(또는 짝수번째) 저항 변화 메모리 셀들도 함께 형성된다. 도 6b의 ⑨ 단계가 수행된 후의 기판의 평면도는 도 6d 의 (c)에 도시된 바와 같다.(도 6b의 ⑨ 단계에서 형성된 메모리 셀은 "R"로 표시하였음).Thereafter, the
그 후, 제 2 전극(220)을 형성하기 위해서, 제 2 전극(220)이 형성될 메모리 셀(230)의 상부 영역을 제외한 나머지 영역에 포토레지스트 패턴(PR 패턴)(640)을 형성하고(도 6c의 ⑩), 그 위에 금속을 증착하여 제 2 전극(220)을 형성한 후 PR 패턴(640)을 제거함으로 크로스 바 어레이 구조를 완성한다(도 6c의 ⑪). 도 6b의 ⑪ 단계가 수행된 후의 기판의 평면도는 도 6d 의 (d)에 도시된 바와 같다.Then, a photoresist pattern (PR pattern) 640 is formed in the remaining region except the upper region of the
지금까지 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치 및 이의 제조 방법을 설명하였다.
The memory device of the crossbar array structure according to the first preferred embodiment of the present invention and the manufacturing method thereof have been described.
이하에서는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치 및 이의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a memory device of a crossbar array structure according to a second preferred embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described.
도 7a는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치의 전체 구조를 도시한 도면이고, 도 7b는 도 7a에 도시된 일부 영역을 확대하여 도시한 도면이다.FIG. 7A is a diagram showing the entire structure of a memory device of a crossbar array structure according to a second preferred embodiment of the present invention, and FIG. 7B is an enlarged view of a partial area shown in FIG. 7A.
제 1 실시예와 제 2 실시예를 비교하면, 제 1 실시예의 경우에는 제 1 전극(210)이 기판위에 형성되고, 제 2 전극(220)이 메모리 셀(230) 위에 접촉하도록 형성되었으나, 제 2 실시예는 제 1 전극(710-1~710-n) 및 제 2 전극(720-1~720-n) 모두 교번적으로 어느 한 메모리 셀에서는 기판에 접촉하도록 형성되었다가, 다음번 셀에서는 메모리 셀 위에 형성되고, 또 그 다음번에는 기판에 형성되고, 또 그 다음번에는 메모리 셀 위에 형성된다. In the first embodiment, the
도 7b를 참조하여 구체적으로 설명하면, 저항 변화 메모리 셀(730) R4 의 경우, 제 1 전극(710-1)이 기판위에 형성되고, 제 1 전극(710-1) 위에 저항 변화 메모리 셀(730)이 형성되며, 메모리 셀(730) 위에 제 2 전극(720-1)이 형성된다. 7B, in the case of the resistance
아울러, R4와 제 1 전극(710-1) 및 제 2 전극(720-1)을 공유하는 저항 변화 메모리 셀 R1 및 R3 는 제 2 전극(720-1, 720-2)이 기판위에 형성되고, 제 2 전극(720-1, 720-2)위에 저항 변화 메모리 셀(730)이 형성되며, 메모리 셀(730) 위에 제 1 전극(710-2, 710-1)이 형성되는 구조를 갖는다. In addition, the resistance change memory cells R1 and R3 sharing the first electrode 710-1 and the second electrode 720-1 with the fourth electrode are formed on the substrate with the second electrodes 720-1 and 720-2, The resistance
또한, R4와 대각선으로 인접한 저항 변화 메모리셀 R2 의 경우에는 R4와 마찬가지로 제 1 전극(710-2)이 기판위에 형성되고, 제 1 전극(710-2) 위에 메모리 셀(730)이 형성되며, 메모리 셀(730) 위에 제 2 전극(720-2)이 형성되는 구조를 갖는다.In the case of the resistance-change memory cell R2 diagonally adjacent to the memory cell R4, the first electrode 710-2 is formed on the substrate, the
한편, 도 7a 및 도 7b에 도시된 저항 변화 메모리셀(730)의 경우, 기판 위에 형성된 제 1 전극(710-1, 710-2~710-n) 또는 제 2 전극(720-1, 720-2,,, 720-n) 위에 저항 변화층으로 형성되는 메모리부(731)가 형성되고, 그 위에 다이오드(732)가 형성되어 구성된다. 이 때, 다이오드(732)의 순방향은 모든 셀(730)이 동일하므로 임의의 방향으로 형성하여도 무방하다.In the case of the resistance
상술한 바와 같이, 제 2 실시예의 경우, 제 1 전극(710-1, 710-2~710-n) 및 제 2 전극(720-1, 720-2,,, 720-n)의 위치가 교번적으로 변경되고, 메모리 셀(730)의 구조, 즉 메모리부(731)와 다이오드(732)의 적층 구조는 모든 메모리 셀(730)이 동일하다. 이는 결과적으로, 제 1 전극(710-1, 710-2~710-n)과 제 2 전극(720-1, 720-2,,, 720-n)을 기준으로 다이오드(732)의 순방향을 살펴보면, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 전극(710-1, 710-2~710-n) 및 제 2 전극(720-1, 720-2,,, 720-n)을 공유하는 인접한 메모리 셀들(730)의 순방향은 서로 반대이고, 대각선 방향의 인접한 메모리 셀들(730)의 순방향은 서로 동일하다.As described above, in the case of the second embodiment, the positions of the first electrodes 710-1, 710-2 to 710-n and the second electrodes 720-1, 720-2, And the structure of the
따라서, 제 1 전극(710-1, 710-2~710-n)과 제 2 전극(720-1, 720-2,,, 720-n)의 위치가 각 메모리 셀(730)마다 교번적으로 변경된다는 점을 제외하면, 도 3 내지 도 5e를 참조하여 설명한 내용은 제 2 실시예에도 동일하게 적용됨을 알 수 있다. 따라서, 제 2 실시예의 경우에도 메모리 셀(730)에 따라서 제 1 전극(710-1, 710-2~710-n) 또는 제 2 전극(720-1, 720-2,,, 720-n)으로 선택적으로 프로그램 전압 및 판독 전압을 인가하는 드라이버 회로(300)를 포함한다.
Accordingly, the positions of the first electrodes 710-1 and 710-2 to 710-n and the second electrodes 720-1, 720-2, and 720-n are alternately set for each
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 크로스 바 어레이 구조의 메모리 장치를 제조하는 방법을 설명하는 도면이다.8A and 8B are views for explaining a method of manufacturing a memory device of a crossbar array structure according to a second preferred embodiment of the present invention.
제 2 실시예의 경우, 제 1 전극(710-1, 710-2~710-n)과 평행한 방향으로 절단한 단면 구조와 제 2 전극(720-1, 720-2,,, 720-n)과 평행한 방향으로 절단한 단면 구조가 동일하므로, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 제 1 전극(710-1, 710-2~710-n)의 단면을 절단한 예를 기준으로 설명한다.The second electrodes 720-1, 720-2, ..., 720-n may have a cross-sectional structure cut in a direction parallel to the first electrodes 710-1, 710-2 ~ 710-n, Sectional views of the first electrodes 710-1 and 710-2 to 710-n are cut with reference to FIGS. 8A and 8B. FIG.
먼저 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치를 형성할 기판(800)을 준비한다(도 8a의 ①). 이 때, 기판은 SiO2와 같은 일반적 절연 기판을 이용한다.First, a
다음으로, 전극이 기판(800) 위에 형성되는 공간을 제외하고 PR 패턴(810)을 형성한 후(도 8a의 ②), 절연 기판(800)을 건식 식각하여 전극을 형성할 공간을 형성한다(도 8a의 ③). 이 때, 해당 전극의 길이 방향으로 기판 위에 전극이 형성될 영역(본 예시에서 제 1 전극 영역(820))은 영역의 길이가 길게, 해당 전극의 길이 방향과 교차하는 방향으로 기판위에 전극이 형성될 영역(본 예시에서 제 2 전극 영역(830))은 영역의 폭이 짧게 공간을 형성한다.Next, a space for forming electrodes is formed by dry etching the insulating
그 후, 금속을 증착하여 기판위에 형성되는 제 1 전극(710) 및 제 2 전극(720)을 형성하고(도 8a의 ④), PR 패턴(810)과 그 위에 있던 금속층을 제거한다(도 8a의 ⑤). 도 8a의 ⑤ 단계가 완료된 기판의 평면도는 도 9의 (a)에 도시된 바와 같다.8A). Then, the
다음으로, 메모리 셀(730)이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역에 PR 패턴(840)을 형성한 후(도 8b의 ⑥), 그 위에 저항 변화 물질로 메모리부(731)를 형성하고, 그 위에 다이오드(732)를 순차적으로 적층하여 형성하며, PR 패턴(840)을 제거함으로써 저항 변화 메모리 셀(730)을 형성한다(도 8b의 ⑦). 이 때, 메모리부(731)과 다이오드(732)의 형성 순서는 서로 바뀌어도 무방하다. 도 8b의 ⑦ 단계가 완료된 기판의 평면도는 도 9의 (b)에 도시된 바와 같다.Next, a
그 후, 기판 위에 형성된 전극 중 길이 방향으로 길게 형성된 제 1 전극(710) 위에 형성된 메모리 셀(730) 주변에는 PR 패턴(850)을 형성하고(도 8b의 ⑧), 그 위에 금속을 증착시켜 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치의 상부에 길이 방향으로 형성되는 전극(본 예시에서는 제 1 전극(710)) 및 교차하는 전극(본 예시에서는 제 2 전극(720))을 완성한 후, PR 패턴(850)을 제거한다(도 8b의 ⑨). 최종적으로 형성된 크로스바 어레이 구조의 평면도는 도 9의 (c)에 도시되었다.
Then, a
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
210, 210-1, 210-2, 210-n, 710, 710-1, 710-2, 710-n, : 제 1 전극
220, 220-1, 220-2, 220-n, 720, 720-1, 720-2, 720-n : 제 2 전극
230, 730 : 저항 변화 메모리 셀
231, 731 : 메모리부
232, 732 : 다이오드
232-1 : p 타입 반도체층
232-2 : n 타입 반도체층
300 : 드라이버 회로210, 210-1, 210-2, 210-n, 710, 710-1, 710-2, 710-
220, 220-1, 220-2, 220-n, 720, 720-1, 720-2, 720-
230, and 730: resistance change memory cell
231, 731:
232, 732: Diode
232-1: p-type semiconductor layer
232-2: n-type semiconductor layer
300: Driver circuit
Claims (17)
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되어 전류의 흐름을 제어하는 다이오드를 포함하는 복수의 저항 변화 메모리셀을 포함하되,
상기 각 저항 변화 메모리셀에 포함되는 다이오드의 순방향은 인접한 저항 변화 메모리셀들에 포함되는 다이오드들 중, 일부 다이오드들의 순방향과는 서로 반대이고, 다른 일부 다이오드들의 순방향과는 동일한 것을 특징으로 하는 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치.A memory device comprising: a memory unit formed between a first electrode formed of a plurality of columns on a substrate and a second electrode formed of a plurality of columns intersecting the first electrode, the resistance of which changes according to a voltage applied between the first electrode and the second electrode; , And
And a plurality of resistance change memory cells disposed between the first electrode and the second electrode and including a diode for controlling the flow of current,
Wherein the forward direction of the diodes included in each of the resistance change memory cells is opposite to the forward direction of some of the diodes included in the adjacent resistance change memory cells and is equal to the forward direction of the other diodes. Structure memory device.
인접한 복수의 저항 변화 메모리셀들 중 상기 제 1 전극을 공유하는 저항 변화 메모리셀들 및 상기 제 2 전극을 공유하는 저항 변화 메모리셀들의 다이오드의 순방향은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치. The method according to claim 1,
Wherein the forward direction of the resistive memory cells sharing the first electrode and the diodes of the resistance-change memory cells sharing the second electrode among the plurality of adjacent resistance-change memory cells are opposite to each other, Device.
인접한 복수의 저항 변화 메모리셀들 중 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 공유하지 않는 대각선 방향의 저항 변화 메모리셀들의 다이오드의 순방향은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치. The method according to claim 1,
Wherein the forward direction of the diodes of the resistance change memory cells in the diagonal direction which do not share the first electrode and the second electrode among the plurality of adjacent resistance change memory cells are equal to each other.
상기 메모리부에 일면(제 1 접촉면)이 접촉하는 p-타입 반도체층 및 상기 제 1 접촉면의 반대측 면에 접촉하는 n-타입 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치.2. The device of claim 1,
Type semiconductor layer in contact with one surface (first contact surface) of the memory section and an n-type semiconductor layer in contact with the opposite surface of the first contact surface.
상기 제 1 전극은 복수개가 서로 평행하게 기판위에 형성되고,
상기 저항 변화 메모리셀은 복수개가 상기 제 1 전극 위에 서로 이격되어 형성되며,
상기 제 2 전극은 상기 제 1 전극과 교차하는 방향으로 상기 저항 변화 메모리셀과 접촉하도록 형성되고,
상기 복수의 저항 변화 메모리셀은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 따라서 상기 메모리부와 상기 n-타입 반도체층이 교대로 상기 제 1 전극 및 제 2 전극에 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치.5. The method of claim 4,
Wherein a plurality of the first electrodes are formed on the substrate in parallel with each other,
A plurality of resistance change memory cells are formed on the first electrode so as to be spaced apart from each other,
The second electrode is formed in contact with the resistance change memory cell in a direction crossing the first electrode,
Wherein the plurality of resistance change memory cells are formed so that the memory portion and the n-type semiconductor layer alternately contact the first electrode and the second electrode along the first electrode and the second electrode. Memory device in an array structure.
선택된 저항 변화 메모리셀에 포함된 다이오드의 순방향에 따라서 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극으로 프로그램 전압 및 판독 전압을 인가하는 드라이브 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
And a drive circuit for applying a program voltage and a read voltage to the first electrode or the second electrode in accordance with the forward direction of the diode included in the selected resistance change memory cell.
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 형성되어 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가되는 전압에 따라서 저항이 변화되는 메모리부, 및
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되어 전류의 흐름을 제어하는 다이오드를 포함하는 복수의 저항 변화 메모리셀을 포함하되,
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 각 저항 변화 메모리셀마다 서로 교번적으로 기판 및 메모리셀 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치.A first electrode formed of a plurality of columns and a second electrode formed of a plurality of columns so as to intersect the first electrode; And
A memory unit formed between the first electrode and the second electrode and having a resistance changed according to a voltage applied between the first electrode and the second electrode,
And a plurality of resistance change memory cells disposed between the first electrode and the second electrode and including a diode for controlling the flow of current,
Wherein the first electrode and the second electrode are alternately formed on the substrate and the memory cell for each resistance-change memory cell.
각 저항 변화 메모리셀에 포함된 다이오드들은 모두, 기판을 향하는 방향이 순방향 또는 역방향이 되도록 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치. 8. The method of claim 7,
Wherein all of the diodes included in each resistance-change memory cell are formed identically so that a direction toward the substrate is a forward direction or a reverse direction.
인접한 복수의 저항 변화 메모리셀들 중 상기 제 1 전극을 공유하는 저항 변화 메모리셀들 및 상기 제 2 전극을 공유하는 저항 변화 메모리셀들의 다이오드들의 순방향은 제 1 전극에서 제 2 전극을 향하는 방향을 기준으로 서로 반대인 것을 특징으로 하는 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치. 8. The method of claim 7,
The forward direction of the resistive memory cells sharing the first electrode and the diodes of the resistance-change memory cells sharing the second electrode among a plurality of adjacent ones of the plurality of resistance- Are opposite to each other in the crossbar array structure.
인접한 복수의 저항 변화 메모리셀들 중 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 공유하지 않는 대각선 방향의 저항 변화 메모리셀들의 다이오드의 순방향은 제 1 전극에서 제 2 전극을 향하는 방향을 기준으로 서로 동일한 것을 특징으로 하는 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치. 8. The method of claim 7,
The forward direction of the diodes of the resistance change memory cells in the diagonal direction which do not share the first electrode and the second electrode among the plurality of adjacent resistance change memory cells are the same with respect to the direction from the first electrode to the second electrode A memory device having a crossbar array structure.
선택된 저항 변화 메모리셀에 포함된 다이오드의 상기 제 1 전극에서 상기 제 2 전극을 향하는 방향을 기준으로 하는 순방향에 따라서 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극으로 프로그램 전압 및 판독 전압을 인가하는 드라이브 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스바 어레이 구조의 메모리 장치.
11. The method according to any one of claims 7 to 10,
And a drive circuit for applying a program voltage and a read voltage to the first electrode or the second electrode in accordance with a forward direction based on a direction from the first electrode to the second electrode of the diode included in the selected resistance change memory cell The memory device comprising: a crossbar array;
(a) 기판 위에 복수의 평행한 열로 제 1 전극을 형성하는 단계;
(b) 상기 복수의 제 1 전극 열들 위에, 메모리부 및 다이오드를 포함하는 저항 변화 메모리 셀을 형성하되, 대각선에 위치하는 저항 변화 메모리셀들끼리 동일한 구조를 갖도록 저항 변화 메모리 셀을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 저항 변화 메모리 셀들 위에 상기 제 1 전극과 교차하는 방향으로, 복수의 평행한 열로 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계는
대각선에 위치하는 저항 변화 메모리 셀에 포함된 다이오드의 순방향은 서로 동일하고, 상기 제 1 전극을 공유하는 인접한 저항 변화 메모리셀들 및 상기 제 2 전극을 공유하는 인접한 저항 변화 메모리 셀에 포함된 다이오드의 순방향은 서로 반대가 되도록 상기 저항 변화 메모리 셀을 형성하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치 형성 방법.A method of forming a memory device of a crossbar array structure,
(a) forming a first electrode in a plurality of parallel rows on a substrate;
(b) forming a resistance change memory cell including a memory unit and a diode on the plurality of first electrode columns, wherein the resistance change memory cell is formed so as to have the same structure as the resistance change memory cells located on the diagonal line; And
(c) forming a second electrode in a plurality of parallel rows in a direction crossing the first electrode on the resistance-change memory cells,
The step (b)
The forward direction of the diodes included in the diagonal resistance-change memory cells are equal to each other. The diodes included in the adjacent resistance-change memory cells sharing the first electrode and the diodes included in the adjacent resistance- And forming the resistance change memory cells such that the forward directions are opposite to each other.
(b1) 상기 복수의 제 1 전극 열들 중 홀수번째(또는 짝수번째) 열들의 홀수번째(또는 짝수번째) 저항 변화 메모리 셀 및 짝수번째(또는 홀수번째) 열들의 짝수번째(또는 홀수번째) 저항 변화 메모리 셀을 형성하되, 다이오드의 순방향이 동일하게 형성하는 단계; 및
(b2) 상기 복수의 제 1 전극 열들 중 홀수번째(또는 짝수번째) 열들의 짝수번째(또는 홀수번째) 저항 변화 메모리 셀 및 짝수번째(또는 홀수번째) 열들의 홀수번째(또는 짝수번째) 저항 변화 메모리 셀을 형성하되, 다이오드의 순방향이 상기 (b1) 단계에서 형성된 저항 변화 메모리 셀들에 포함된 다이오드의 순방향과 반대가 되도록 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치 형성 방법.
14. The method of claim 13, wherein step (b)
(or odd-numbered) resistance change memory cells of odd-numbered (or even-numbered) resistance-change memory cells and odd-numbered (or odd-numbered) Forming memory cells with the same forward direction of the diodes; And
(or an odd-numbered) resistance change memory cell of odd-numbered (or odd-numbered) resistance change memory cells of odd-numbered (or even-numbered) Forming a memory cell such that the forward direction of the diode is opposite to the forward direction of the diode included in the resistance change memory cells formed in the step (b1).
(a) 절연 기판을 식각하여, 서로 평행한 복수의 열로 구성되는 제 1 전극이 형성될 영역 및 상기 제 1 전극과 교차하는 방향으로 서로 평행한 복수의 열로 구성되는 제 2 전극이 형성될 영역을 기판 내부에 형성하는 단계;
(b) 상기 기판 위에 전극 형성 물질을 증착하여, 기판 내부에 형성된 영역들에 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성하는 단계;
(c) 상기 기판 내부에 형성된 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 위에 저항 변화 메모리 셀을 동일한 구조로 형성하는 단계; 및
(d) 상기 저항 변화 메모리 셀 위에 전극 형성 물질을 증착하여, 상기 저항 변화 메모리 셀 위에 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성하되, 상기 저항 변화 메모리 셀 위에 형성된 제 1 전극과 상기 기판 내부에 형성된 제 1 전극을 연결시키고, 상기 저항 변화 메모리 셀 위에 형성된 제 2 전극과 상기 기판 내부에 형성된 제 2 전극을 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치 형성 방법.A method of forming a memory device of a crossbar array structure,
(a) etching an insulating substrate to form a region in which a first electrode composed of a plurality of rows parallel to each other is to be formed and a region in which a second electrode composed of a plurality of rows parallel to each other in a direction intersecting with the first electrode is to be formed Forming a substrate;
(b) depositing an electrode forming material on the substrate to form a first electrode and a second electrode in regions formed in the substrate;
(c) forming a resistance change memory cell on the first electrode and the second electrode in the same structure; And
(d) depositing an electrode forming material on the resistance change memory cell to form a first electrode and a second electrode on the resistance change memory cell, wherein the first electrode and the second electrode are formed on the resistance change memory cell, And connecting a second electrode formed on the resistance change memory cell and a second electrode formed inside the substrate.
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 위에, 저항 변화 물질로 형성되는 메모리부 및 다이오드를 형성하되, 상기 기판을 기준으로 다이오드의 순방향이 모두 동일하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치 형성 방법.16. The method of claim 15, wherein step (c)
Wherein a memory portion and a diode are formed on the first electrode and the second electrode, the diode portion being formed of a resistance change material, and the diode is formed to have the same forward direction with respect to the substrate.
저항 변화 메모리 셀 위에 형성된 제 1 전극은 인접한 저항 변화 메모리 셀아래의 기판에 형성된 제 1 전극과 연결되고,
저항 변화 메모리 셀 위에 형성된 제 2 전극은 인접한 저항 변화 메모리 셀아래의 기판에 형성된 제 2 전극과 연결되도록 상기 전극 형성 물질을 증착하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치 형성 방법.16. The method of claim 15, wherein step (d)
The first electrode formed on the resistance change memory cell is connected to the first electrode formed on the substrate under the adjacent resistance change memory cell,
And depositing the electrode forming material such that the second electrode formed on the resistance change memory cell is connected to the second electrode formed on the substrate below the adjacent resistance change memory cell.
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