JP2011114344A - 可変抵抗メモリ装置の製造方法及び可変抵抗メモリ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】相変化物質膜を有する可変抵抗メモリ装置の加熱電極の形成方法とこれを利用する可変抵抗メモリ装置を提供する。
【解決手段】可変抵抗メモリ装置の製造方法は、加熱電極を形成し、加熱電極上に可変抵抗の物質膜を形成し、そして、可変抵抗の物質膜上に上部電極を形成する。加熱電極はチタニウムより原子の半径が大きい金属窒化物を含み、プラズマを利用しない熱化学蒸着(thermal CVD)法で形成される。
【選択図】図6
【解決手段】可変抵抗メモリ装置の製造方法は、加熱電極を形成し、加熱電極上に可変抵抗の物質膜を形成し、そして、可変抵抗の物質膜上に上部電極を形成する。加熱電極はチタニウムより原子の半径が大きい金属窒化物を含み、プラズマを利用しない熱化学蒸着(thermal CVD)法で形成される。
【選択図】図6
Description
本発明は、相変化物質膜を有する可変抵抗メモリ装置の電極形成方法と、該方法を適用して製造される可変抵抗半導体メモリ装置に関する。
半導体メモリ装置は揮発性(volatile)メモリ装置と、不揮発性(nonvolatile)メモリ装置に分けられる。不揮発性メモリ装置は電源の供給が断たれても貯蔵されたデータが消去されないメモリ装置、例えば、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、EEPROM(Electrically EPROM)、及びフラッシュメモリ装置(Flash Memory Device)を含む。繰り返して読み出し及び書き込みが可能である不揮発性メモリ装置に対する要求が増え続けている。
不揮発性メモリ装置は、可変抵抗メモリ装置、例えば、RERAM(Resistive Random Access Memory)及びPRAM(Phase−change Random Access Memory)等が開発されている。このような可変抵抗メモリ装置を構成する物質は、電流又は電圧によってその抵抗値が異なり、電流又は電圧の供給が断たれても抵抗値をそのまま維持する特性がある。
PRAMはカルコゲナイド(chalcogenide)物質のような相変化物質(Phase Change Material)を用いる。相変化物質は温度の変化によって結晶状態(crystalline state)と非晶質状態(amorphous state)を有する。非晶質状態の相変化物質膜を結晶化温度と溶融点との間の温度に一定時間加熱した後冷却させると、相変化物質膜は非晶質状態から結晶状態に変化する(セットプログラミング)。一方、相変化物質膜を溶融点以上の温度に加熱した後、急に冷却させると、相変化物質膜は結晶状態から非晶質状態に変化する(リセットプログラミング)。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、安定的なデータ状態を有する可変抵抗メモリ装置及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明の一特徴による可変抵抗メモリ装置の製造方法は、加熱電極を形成する段階と、前記加熱電極上に可変抵抗の物質膜を形成する段階と、前記可変抵抗の物質膜上に上部電極を形成するする段階と、を有し、前記加熱電極はチタニウム(Ti)より原子の半径が大きい金属窒化物を含み、プラズマ(plasma)を利用しない熱化学蒸着(thermal CVD)法を利用して形成する。
ここで、前記加熱電極に含まれる前記金属のイオンの半径は68pm〜108pmにし、前記金属窒化物はタンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)、ジスプロシウム(Dy)、ニオビウム(Nb)、及びバナジウム(V)等を用いる。前記金属窒化物は炭素を更に含む。前記加熱電極は5000μΩ・cm以上の比抵抗を有するように形成する。前記金属窒化物はタンタル炭素窒化物(TaCN)であり、タンタルハロゲン化物誘導体(tantalum halide derivatives)又はタンタルアミン誘導体(tantalum amine derivatives)物質を含む反応ガスを利用する。また、前記加熱電極の形成は、H2、NH3、SiH4、Si2H6の群から選択される物質を含むガスを利用して行なわれる。前記熱化学蒸着法は100〜550℃の温度範囲内で前記第1反応ガスと前記第2ガスが反応するようにする。前記可変抵抗の物質膜はカルコゲナイド(Chalcogenide)系列の相変化物質を含み、水素又はハロゲン元素で熱処理又はプラズマ処理される。
ここで、前記加熱電極に含まれる前記金属のイオンの半径は68pm〜108pmにし、前記金属窒化物はタンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)、ジスプロシウム(Dy)、ニオビウム(Nb)、及びバナジウム(V)等を用いる。前記金属窒化物は炭素を更に含む。前記加熱電極は5000μΩ・cm以上の比抵抗を有するように形成する。前記金属窒化物はタンタル炭素窒化物(TaCN)であり、タンタルハロゲン化物誘導体(tantalum halide derivatives)又はタンタルアミン誘導体(tantalum amine derivatives)物質を含む反応ガスを利用する。また、前記加熱電極の形成は、H2、NH3、SiH4、Si2H6の群から選択される物質を含むガスを利用して行なわれる。前記熱化学蒸着法は100〜550℃の温度範囲内で前記第1反応ガスと前記第2ガスが反応するようにする。前記可変抵抗の物質膜はカルコゲナイド(Chalcogenide)系列の相変化物質を含み、水素又はハロゲン元素で熱処理又はプラズマ処理される。
上記目的を達成するためになされた本発明の一特徴による可変抵抗メモリ装置は、加熱電極と、前記加熱電極上に形成された可変抵抗の物質膜と、前記可変抵抗の物質膜上に形成された上部電極と、を備え、前記加熱電極は、チタニウム(Ti)より原子の半径が大きい金属窒化物を含み、5000μΩ・cm以上の比抵抗を有する。
前記可変抵抗の物質膜は単位セルに対して2ビット以上の抵抗状態の保持が可能であるものにする。この際、前記可変抵抗の物質膜は、非晶質状態で抵抗値が異なる2つ以上の相変化物質層を含み、前記2つ以上の相変化物質層は体積が異なるよう構成される。ここで、前記2つ以上の相変化物質層の中の1つの相変化物質層は前記加熱電極に接触し、前記加熱電極に接触する1つの相変化物質層は前記可変抵抗の物質膜内の他の相変化物質層より非晶質状態で抵抗値が小さい。
前記可変抵抗の物質膜は単位セルに対して2ビット以上の抵抗状態の保持が可能であるものにする。この際、前記可変抵抗の物質膜は、非晶質状態で抵抗値が異なる2つ以上の相変化物質層を含み、前記2つ以上の相変化物質層は体積が異なるよう構成される。ここで、前記2つ以上の相変化物質層の中の1つの相変化物質層は前記加熱電極に接触し、前記加熱電極に接触する1つの相変化物質層は前記可変抵抗の物質膜内の他の相変化物質層より非晶質状態で抵抗値が小さい。
本発明によれば、加熱電極と可変抵抗の物質膜との間の界面特性が向上し、高温工程からのストレスによる電気的/物理的な特性の劣化を減らすことができる。可変抵抗の物質膜として相変化層を用いる場合に、相変化層の抵抗ドリフト現象を抑制できる。また、可変抵抗メモリ装置に貯蔵されたデータが安定的に維持され、読み出しエラーが減る。
以下、本発明の可変抵抗メモリ装置及びその製造方法を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、本発明は、ここに説明する実施形態に限定されず異なる形態で具現できる。ここに開示する実施形態は本発明の内容が完全になるように、そして、当業者に本発明の思想が十分に伝えられるようにするものである。
本明細書において、ある構成要素が異なる構成要素上にあると言及する場合、それは異なる構成要素上に直接形成されたり、又はそれらの間に第3の構成要素が介在したりすることを意味する。また、図面において、構成要素の厚さは技術の効果的な説明のために誇張した。
本明細書に記述する実施形態は、本発明の理想的な例示図、即ち断面図及び/又は平面図等を参照して説明する。図面において、膜及び領域等の厚さは技術の効果的な説明のために誇張した。従って、製造技術及び/又は誤差等によって例示図の形態を変形できる。また、本発明の実施形態は図示した特定の形態に限定されず、製造工程に応じて生成される形態の変化も含む。例えば、直角で示したエッチング領域はラウンドされたり、所定の曲率を有したりする形態も含む。従って、図面に例示した領域等の形態は素子の領域の特定形態を例示するためであり、発明の範囲を限定するものではない。本明細書の実施形態において、第1、第2、第3等の用語が様々な構成要素を説明するために言及するが、これらの構成要素がこのような用語によって限定されてはならない。このような用語は、単にある構成要素を異なる構成要素と区別するために使用するだけである。ここに例示する実施形態はその相補的な実施形態も含む。
本明細書で言及する用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限するものではない。本明細書において、単数形は文言で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で言及する‘含む(comprises、comprising)’は1つ以上の異なる構成要素の存在又は追加を排除しない。
先ず、図1及び図2を参照して、可変抵抗メモリ装置、例えば、相変化メモリ装置の抵抗ドリフト(resistance drift)現象を説明する。
非晶質状態を有する相変化物質の抵抗は様々な原因及び時間の経過によって増加する。非晶質状態を有する相変化物質の抵抗ドリフトは相変化物質の抵抗値が高いほど更に顕著になる。図1を参照すると、抵抗ドリフト現象はR=Rini×tαの数式で表現される。Riniは非晶質状態(RESET状態)でプログラムされたときの初期抵抗値である。αは変動指数である。Toffは非晶質状態に切り替えて電流をターンオフした後の時間である。
相変化層はそれぞれ異なる抵抗率を有する複数の状態に変化する。メモリ容量を増加させるためにマルチレベル技術を相変化メモリ装置に適用する。マルチレベル技術において、相変化層は2ビット以上の状態を有する。以下、このようなメモリ装置をマルチレベルの相変化メモリ装置と称する。1つのメモリセルに2ビットのデータが貯蔵されるものと仮定する。例えば、図2に示したように、2ビットのデータは4個の状態‘00’、‘01’、‘10’、‘11’の中の何れか1つを有する。‘00’状態に対応する分布101は結晶状態を有するメモリセルを含む。残りの状態‘01’、‘10’、‘11’に対応する分布102、103、104は非晶質状態を有するメモリセルを含む。‘01’状態に対応する分布102に含まれるメモリセルの抵抗値は‘10’状態に対応する分布103に含まれるメモリセルの抵抗値より小さい。‘10’状態に対応する分布103に含まれるメモリセルの抵抗値は‘11’状態に対応する分布104に含まれるメモリセルの抵抗値より小さい。
実線で示した分布101、102、103、104はメモリセルをカルコゲン物質の一部を非晶質化してプログラムした直後の分布曲線である。抵抗ドリフト現象によって、プログラムされた分布101、102、103、104がドリフトする。点線で示した分布101’、102’、103’、104’は、抵抗ドリフトによって、プログラム後、所定時間が経過した後の分布曲線である。抵抗ドリフトによって、相変化メモリ装置のデータが不安定になって読み出しエラーを誘発する。
図3〜5は、本発明の一実施形態による可変抵抗メモリ装置の形成方法を説明するための斜視図である。
図3を参照すると、準備した半導体基板100上に加熱電極110を形成する。半導体基板100は導電パターン及び/又はスイッチング素子(例えば、トランジスタ又はダイオード)を含む。半導体pnダイオード上に加熱電極110が形成される。図面には示していないが、加熱電極110とpnダイオードとの間にはシリサイド膜のような抵抗層が形成される。
加熱電極110は後工程から形成される可変抵抗の物質膜120を加熱できる比抵抗を有するよう形成される。加熱電極の比抵抗は、好ましくは5000μΩ・cm以上である。本発明の加熱電極は一般の半導体素子の導電体としての機能に加えて、その上部に位置する可変抵抗の物質膜を加熱する機能もあるので、一般の金属の導電体より高い抵抗値が要求される。但し、加熱電極の比抵抗が100000μΩ・cm以上であると、プログラムに必要な動作電圧が高くなる。従って、低電圧の動作が必要な素子においては加熱電極の比抵抗を100000μΩ・cm以下にしなければならない。
加熱電極110は、チタニウム(Ti)より原子の半径が大きい金属窒化物、例えば、イオンの半径が68pm〜108pmである金属窒化物で形成される。このような条件を満足する金属元素としては、タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)、ジスプロシウム(Dy)、ニオビウム(Nb)、及びバナジウム(V)等がある。加熱特性の向上のために金属窒化物は炭素を更に含む。
タンタルの場合、イオンの半径が約78pmであり、相変化メモリ装置の加熱電極に幅広く使用される物質であるチタニウム窒化物(TiN)のチタニウムのイオンの半径(約60pm)に比べて大きい。このように、金属イオンの半径が大きければ遮蔽効果(shielding effect)により最外殻電子が離脱しやすく、相変化物質層と加熱電極との間の界面で結合しやすくなるので界面が安定化される。
また、チタニウム窒化物(TiN)の場合、熱膨張係数が8.2×10−6mm/℃である。チタニウム窒化物を加熱電極として用いる場合、加熱電極の上部に位置する相変化物質(例えば、GST等)の圧縮応力(compressive stress)を増加させ、これによってエネルギーバンドギャップ(Eg)が増加して抵抗増加の現象が生じる。従って、相変化メモリ装置において、相変化物質を結晶質状態から非晶質状態に相変化させてデータを貯蔵した場合、時間の経過によって抵抗値が増加する抵抗ドリフト現象が生じる。本発明の一実施形態において、加熱電極としてタンタル炭素窒化物(TaCN)を用いる場合、熱膨張係数が3.6×10−6mm/℃で小さいので圧縮応力を減らすことができ、これによって抵抗ドリフト現象も減少する。
初期抵抗200kΩで、チタニウム窒化物電極を用いた場合に抵抗ドリフトの係数α値が約0.08であるものと比べて、タンタル炭素窒化物電極を用いた場合にα値は約0.03であった。
このような加熱電極110を形成する方法は、物理蒸着法(PVD)、化学蒸着法(CVD)、プラズマ化学蒸着法(PECVD)、原子層蒸着法(ALD)、ラジカル補助原子層蒸着法(RAALD)等が適用できる。熱化学蒸着法(thermal CVD)を用いる場合は加熱電極の抵抗を高くする効果がある。本発明において、熱化学蒸着法は、プラズマ化学蒸着法に対応する用語として、プラズマを利用せずに相対的に高温から熱エネルギーを利用する化学反応の蒸着方法を意味する。
図6は、本発明の一実施形態による金属窒化膜の形成方法を説明するための順序図である。
段階S10で、本実施形態によるタンタル窒化物を形成するための熱化学蒸着法は、先ず、反応器内の温度を100〜550℃に上昇させる。これは、プラズマを利用せずに反応物質等間の反応が起こるように熱エネルギーを供給するための温度である。
段階S20で、第1反応物質を含むガスと第2物質を含むガスを反応させて金属窒化物を形成する。100〜550℃の反応器の温度範囲で、圧力は10Torr以下の低圧、反応物質の流量は約10〜1000sccmの範囲内で行なわれる。
第1反応物質はタンタル等の金属成分を含んでいるソース物質、例えば、タンタルハロゲン化物誘導体(tantalum halide derivatives)又はタンタルアミン誘導体(tantalum amine derivatives)物質を含む反応ガスを利用できる。タンタルハロゲン化物誘導体は、TaF5又はTaI5、TaCl5、TaBr5等があり、タンタルアミン誘導体は、Ta(NEt2)5、Ta(NMe2)5 等がある。
第2物質は第1反応物質と反応して金属窒化物の成分だけ基板に蒸着させる機能をする。例えば、H2、NH3、SiH4、Si2H6等を含むガスを利用して、化学的に吸着された反応物質に含まれるリガンド結合を有する元素を反応物質から除去して、TaNを含む固体物質層を形成する。
また、加熱電極の熱的安定性及び効率の増大のために炭素(C)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)等の14族元素を追加する。
例えば、炭素を更に追加する場合、S30段階が追加されて、金属窒化物に炭素元素を更に含む膜が形成される。有機金属のソースを利用したMOCVD法によって化学蒸着が進められる場合には、別の炭素供給源の反応ガスがない状態で、第1反応物質の供給のためのソースに含まれている炭素成分が金属窒化物と共に蒸着される。有機金属のソースを適用しない場合、C2H2等のソースを供給して炭素元素を追加しても良い。その他に、シリコン元素の追加のためにはBis(tertiary−butylamino)Silane(BTBAS)、SiH4等のソースを供給し、ゲルマニウム元素の追加のためにはGeMO、GeH4等のソースを供給する。
図面ではS30段階がS20段階の後に進められるようなっているが、これに限定されず、S20段階とS30段階が交互又は同時に進められるようにしても良い。
14族元素を追加せず、金属窒化物だけで加熱電極を形成する場合には、S30段階を省略して次の段階であるS40段階を進める。S40段階は熱化学蒸着法の仕上げ段階として、ファジーガスを供給して反応終了後の残りのガスを除去する段階である。
このように形成された加熱電極110は5000μΩ・cm以上の比抵抗を有するので、効率良い加熱電極になる。
なお、本明細書には図示していないが、加熱電極110は酸化膜或いは窒化膜のような絶縁膜からなるモールド層のホール(hole)内に形成される。即ち、モールド層にホールを形成した後、加熱電極110を形成するための工程を進める。
加熱電極110の形状は、水平断面の形状がバー(bar)形態、或いは、円盤形態、ドーナツ形態、弧(arc)形態からなる。
図4を参照すると、加熱電極110上に可変抵抗の物質膜120を形成する。図面には示していないが、加熱電極110と可変抵抗の物質膜120との間に界面特性の向上のための緩衝層を先に形成する。
可変抵抗の物質膜120の例としては、加熱後に冷却速度によって結晶質と非晶質に相(phase)が変化する相変化物質がある。相変化物質は、カルコゲナイド(chalcogenide)系列の元素であるTe、Seの中の少なくとも1つと、Ge、Sb、Bi、Pb、Sn、Ag、As、S、Si、P、O、及びNの中から選択される少なくとも1つを含む化合物からなる。更に詳しくは、相変化物質は、Ge−Sb−Te、As−Sb−Te、As−Ge−Sb−Te、Sn−Sb−Te、Ag−In−Sb−Te、In−Sb−Te、5A族元素−Sb−Te、6A族元素−Sb−Te、5A族元素−Sb−Se、又は6A族元素−Sb−Se等を含む。可変抵抗の物質膜120は、炭素、窒素、シリコン、又は酸素がドープされた相変化物質を含む。可変抵抗の物質膜120は物理蒸着法(Physical Vapor Deposition)又は化学蒸着法(Chemical Vapor Deposition)で蒸着される。
可変抵抗の物質膜120は1つの層又は異なる電気特性を有する2つ以上の層から構成される。また、可変抵抗の物質膜120は一部又は全部が加熱電極110と同じホールのパターン内に形成されたり、モールド膜内に形成された加熱電極110上に形成された後にパターニングされたりする。
続いて、図5に示したように、可変抵抗の物質膜120上に上部電極130が形成される。可変抵抗の物質膜120と上部電極130との間に物質の拡散を防止するためのバリア膜(図示せず)が追加で形成される。上部電極130を形成するための金属の導電膜は、Ti、TiSix、TiN、TiON、TiW、TiAlN、TiAlON、TiSiN、TiBN、W、WSix、WN、WON、WSiN、WBN、WCN、Ta、TaSix、TaN、TaON、TaAlN、TaSiN、TaCN、Mo、MoN、MoSiN、MoAlN、NbN、ZrSiN、ZrAlN、Ru、CoSi、NiSi、導電性炭素(conductive carbon)、Cu、及びこれらの群から選択される少なくとも1つを含む。バリア膜は、TiN、TiW、TiCN、TiAlN、TiSiC、TaN、TaSiN、WN、MoN、及びCNの中の少なくとも1つを含む。上部電極130はライン形態であり、ライン形態の上部電極130はビットラインに利用される。
図7は、本発明の他の実施形態による可変抵抗メモリ装置を説明するための斜視図である。
可変抵抗の物質膜121の抵抗ドリフトの現象を更に改善するために、可変抵抗の物質膜を蒸着した直後に、又は上部電極130をその上に形成した後に、水素又はハロゲン元素を表面処理して水素又はハロゲン元素を可変抵抗の物質膜121内に注入する。水素又はハロゲン元素を利用した表面処理は熱処理又はプラズマ処理方法で行い、この処理方法については大韓民国特許出願10−2008−0085402号(米国特許出願12/487、292号)に詳細に記載されている。
本実施形態等により形成された加熱電極及び水素又はハロゲン表面処理された可変抵抗の物質膜を可変抵抗メモリ素子に適用する場合、抵抗ドリフトの現象を改善することができるので、マルチレベルの抵抗状態を貯蔵する際、信頼性が確保できる。
図8は、本発明の一実施形態によるマルチビットの可変抵抗メモリ装置を説明するための斜視図である。
ダイオードを含む半導体基板100上に加熱電極110が位置する。加熱電極110は図3〜図5で説明した加熱電極の形成方法によって形成される。即ち、チタニウム(Ti)より原子の半径が大きい金属窒化物を含み、5000μΩ・cm以上の比抵抗を有するように形成される。
加熱電極110上には第1相変化物質層120aが位置する。第1相変化物質層120aは、非晶質状態で抵抗値が比較的低い物質、例えば、SbTeで形成される。図示したように、第1相変化物質層120aはその下部の加熱電極110と同じ水平断面を有するよう形成される。例えば、モールド膜(図示せず)に開口部を形成し、該開口部内に加熱電極110と第1相変化物質層120aを形成する。
第1相変化物質層120aの上部には第2相変化物質層120bが位置する。第2相変化物質層120bは、第1相変化物質層120aに比べて、非晶質状態で抵抗値が高い物質、例えば、炭素がドープされたGeSbTeから構成される。図示したように、第2相変化物質層120bは第1相変化物質層120aより大きい体積を有するよう構成される。
第2相変化物質層120b上には上部電極130が構成され、上述の実施形態のようにバリア膜(図示せず)が第2相変化物質層120bと上部電極130との間に形成される。
図8の可変抵抗メモリ装置は、単位セルの00、01、10、及び11データの貯蔵において、互いに大きさ及び構成物質が異なる第1相変化物質層120aと第2相変化物質層120bを含むことによって、単位セルに各状態をプログラムする場合に、順方向に互いに異なる大きさのパルスを印加して00、01、10、及び11データをプログラムできる。このプログラム技術は大韓民国特許出願10−2009−0073390号に詳しく記載されている。
図9を参照して、本発明の一実施形態による可変抵抗メモリ装置を含むメモリカードシステム200を説明する。メモリカードシステム200は、コントローラ210、メモリ220、及びインタフェース230を含む。コントローラ210は、例えば、1つ以上のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ等を含む。メモリ220は、例えば、コントローラ210によって遂行される命令語(command)、及び/又は使用者データ(data)を貯蔵することに利用される。メモリ220は本発明の実施形態で説明した可変抵抗メモリ装置と、ランダムにアクセスが可能な揮発性メモリ、及び/又は様々な種類のメモリ装置等を含む。コントローラ210とメモリ220は命令語及び/又はデータをやりとりするように構成される。インタフェース230は外部とのデータの入出力を行なう。メモリカードシステム200は、マルチメディアカード(multimedia card:MMC)、セキュアデジタルカード(secure digital card:SD)、或いは携帯用データ貯蔵装置である。
図10を参照して、本発明の一実施形態による可変抵抗メモリ装置を含む電子装置300を説明する。電子装置300は、プロセッサ310、メモリ320、及び入出力装置(I/O)330を含む。プロセッサ310、メモリ320、及び入出力装置330はバス340を通じて連結される。メモリ320は、プロセッサ310から、RAS*、WE*、CAS*等の制御信号を受ける。メモリ320はバス340を通じてアクセスされるデータ及び/又はコントローラ310によって遂行される命令語(command)を貯蔵することに利用される。メモリ320は本発明の実施形態で説明した可変抵抗メモリ装置等を含む。電子装置300は、コンピュータシステム、無線通信装置、例えばPDA、ラップトップ(laptop)コンピュータ、携帯用コンピュータ、ウェブタブレット(web tablet)、無線電話、携帯電話、デジタル音楽再生機(digital music player)、MP3プレーヤー、ナビゲーション、ソリッドステートディスク(solid state disk:SSD)、家電製品(household appliance)、或いは情報を無線環境から送受信できる全ての素子に利用できる。
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
100 半導体基板
110 加熱電極
120、121 可変抵抗の物質膜
120a 第1相変化物質層
120b 第2相変化物質層
130 上部電極
200 メモリカードシステム
210 コントローラ
220、320 メモリ
230 インタフェース
300 電子装置
310 プロセッサ
330 入出力装置(I/O)
340 バス
110 加熱電極
120、121 可変抵抗の物質膜
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120b 第2相変化物質層
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330 入出力装置(I/O)
340 バス
Claims (10)
- 加熱電極を形成する段階と、
前記加熱電極上に可変抵抗の物質膜を形成する段階と、
前記可変抵抗の物質膜上に上部電極を形成する段階と、を有し、
前記加熱電極はチタニウムより原子の半径が大きい金属窒化物を含み、プラズマを利用しない熱化学蒸着法を利用して形成することを特徴とする可変抵抗メモリ装置の製造方法。 - 前記加熱電極に含まれる前記金属のイオンの半径は68pm〜108pmであることを特徴とする請求項1に記載の可変抵抗メモリ装置の製造方法。
- 前記金属窒化物はタンタル、ジルコニウム、ジスプロシウム、ニオビウム、バナジウムの中から選択される何れかの金属窒化物であることを特徴とする請求項1に記載の可変抵抗メモリ装置の製造方法。
- 前記金属窒化物は炭素を更に含むことを特徴とする請求項3に記載の可変抵抗メモリ装置の製造方法。
- 前記金属窒化物はタンタル炭素窒化物であることを特徴とする請求項4に記載の可変抵抗メモリ装置の製造方法。
- 前記加熱電極は5000μΩ・cm以上の比抵抗を有するように形成されることを特徴とする請求項1に記載の可変抵抗メモリ装置の製造方法。
- 加熱電極と、
前記加熱電極上に形成された可変抵抗の物質膜と、
前記可変抵抗の物質膜上に形成された上部電極と、を備え、
前記加熱電極はチタニウムより原子の半径が大きい金属窒化物を含み、5000μΩ・cm以上の比抵抗を有することを特徴とする可変抵抗メモリ装置。 - 前記可変抵抗の物質膜は単位セルに対して2ビット以上の抵抗状態の保持が可能であることを特徴とする請求項7に記載の可変抵抗メモリ装置。
- 前記可変抵抗の物質膜は、非晶質状態で抵抗値が異なる2つ以上の相変化物質層を含むことを特徴とする請求項8に記載の可変抵抗メモリ装置。
- 前記2つ以上の相変化物質層は体積が異なり、
前記2つ以上の相変化物質層の中の1つの相変化物質層は前記加熱電極に接触し、
前記加熱電極に接触する1つの相変化物質層は前記可変抵抗の物質膜内の他の相変化物質層より非晶質状態で抵抗値が小さいことを特徴とする請求項9に記載の可変抵抗メモリ装置。
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