KR100473662B1 - 가변 레지스턴스 장치의 제조방법, 비휘발성 가변레지스턴스 메모리 장치의 제조방법, 및 비휘발성 가변레지스턴스 메모리 장치 - Google Patents
가변 레지스턴스 장치의 제조방법, 비휘발성 가변레지스턴스 메모리 장치의 제조방법, 및 비휘발성 가변레지스턴스 메모리 장치 Download PDFInfo
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Abstract
가변 레지스턴스 장치의 제조방법은 실리콘 기판을 준비하는 단계; 기판상에 실리콘 산화물 층을 형성하는 단계; 플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 1 금속층을 실리콘 산화물 층상에 증착하는 단계; 제 1 금속층상에 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 형성하는 단계; 플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 2 금속층을 페로브스카이트 금속 산화물 박막상에 증착하는 단계; 약 5분 내지 3시간 동안 약 400℃ 내지 700℃ 사이의 온도에서 제 2 금속층을 증착하는 단계에 의해 획득되는 구조물을 어닐링하는 단계; 및 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은, 전기 펄스를 인가함으로써 가역 (reversible) 레지스턴스 변화를 발생하는 방법을 이용하여 레지스턴스 변화의 특성, 즉 증가 또는 감소가 펄스 지속 시간에 의해 결정되는 가변 레지스턴스 장치를 제조하는 방법 및 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법, 및 본 발명의 방법에 의해 제조되는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치에 관한 것이다.
전기 펄스가 인가될 때, Pr0.3Ca0.7MnO3(PCMO) 와 같은 페로브스카이트 (perovskite) 금속 산화물 박막들은 가역 레지스턴스 변화를 나타낸다. PCMO 박막은 펄스형 레이저 마모 (PLA) 기술, Liu등의 resistance change effect in magnetoresistive films, Applied Phisics Letters, 76, 2749, 2000; 및 박막 레지스터에 이용되는, 페로브스카이트 재료들의 특성들의 변환 방법에 대해 2001년 3월 20일에 특허된 Liu등의 미국 특허 제 6,204,139 호를 통해 에피텍셜 (epitaxial) YBa2Cu3O7 (YBCO) 및 부분적인 에피텍셜 Pt 기판들상에서 성장한다. PCMO 박막들의 에피텍셜 특성은 X-레이 회절 (XRD) 극성 표시를 통해 확인된다.
미국특허 제 6,204,139 호는 전자 펄스들이 실온에서 PCMO 박막들에 인가될 때 발생하는 레지스턴스 변화를 기술한다. 펄스형 레이저 증착법 (PLD) 에 의해 에피텍셜 YBa2Cu3O7 (YBCO) 및 부분적인 에피텍셜 Pt 기판들상에 PCMO 박막들을 증착한다. 레지스턴스의 변화, 즉 증가 또는 감소는 전자 펄스의 극성에 의해 결정된다.
실온에서 조작가능한, 전기적으로 프로그램 가능한 레지스턴스, 비휘발성 메모리 장치는, LaAlO3상의 YBCO상에서 에피텍셜적으로 성장되는, Liu 등에 의해 공개된 PCMO로 제조된다. 이러한 유형의 메모리 장치는 역전된 짧은 전기적 펄스를 인가함으로써 가역적으로 프로그램될 수 있다. 메모리 셀은 단일 비트 또는 다수 비트의 정보를 발생할 수 있다.
그러나, PCMO는 결정 구조이어야하기 때문에, YBCO와 같은 특정 재료로 제조된 특정 하부 전극상에서 성장되어야 하는 것이 요구되므로, 현재의 기술 수준의 실리콘 집적회로 기술과 양립되지 않는다, 성장 또는 결정화 온도는, 예를 들어 700℃를 초과하는 온도로 상대적으로 높은데, 이는 현재의 기술 수준의 집적회로로 장치를 집적하는 것을 아주 복잡하게 한다. 또한, 전체 회로 영역을 단일의 PCMO 입자로 커버하는 것은 불가능하다. 입자 경계 영역을 커버하는, 단일의 입자 PCMO 결정상에서 제조되는 메모리 셀의 특성과, 복수의 PCMO 결정상에서 제조되는 메모리 셀의 특성이 동일하지 않기 때문에, 회로 수율 및 메모리 성능 문제가 발생한다.
본 발명의 일 목적은, 단일 극성 펄스를 갖는 비휘발성 메모리 장치인 R-RAM 장치에 있어서 레지스턴스를 변화시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 레지스턴스 변화 발생 펄스의 길이를 변화시킴으로써 비휘발성 장치인 R-RAM 장치에 있어서 레지스턴스를 변화시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비휘발성 메모리 장치이고 금속상에 PCMO층을 제조하는 단계를 포함하는 R-RAM 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가변 레지스턴스 장치를 제조하는 방법은 실리콘 기판을 준비하는 단계, 기판상에 실리콘 산화물 층을 형성하는 단계, 플래티늄 및 이리듐으로 이루어지는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 1 금속층을 실리콘 기판상에 증착하는 단계, 제 1 금속층상에 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 형성하는 단계, 플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 2 금속층상에 페로브스카이트 산화 박막을 증착하는 단계, 약 400℃와 700℃ 사이의 온도에서 약 5분 내지 약 3시간 동안 제 2 금속층을 증착하는 단계에 의해 획득된 구조물을 어닐링하는 단계, 및 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 페로브스카이트 금속 산화물을 증착하는 단계는 페로브스카이트 금속 산화물의 다중층을 약 100nm와 300nm 사이의 두께로 증착하는 단계, 주위의 분위기에서 온도가 약 100℃ 내지 약 250℃의 온도에서 페로브스카이트 금속 산화물층을 각각 증착하는 단계에 의해 획득된 구조물을 베이킹 (baking) 단계, 및 약 5분 내지 약 20분 동안 산소 분위기에서 약 400℃과 약 700℃ 사이의 온도에서 상기 구조물을 어닐링 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 방법은 100℃에서 250℃로 온도를 점진적으로 상승시키는 단계들을 포함하며, 이는 구조물을 약 120℃까지 1분 동안 조기에 가열하는 단계, 이 후 구조물을 약 180℃까지 1분 동안 가열하는 단계, 및 이 후 구조물을 약 240℃까지 1분 동안 가열하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 형성하는 단계는 Mx'M"(1-x)MyOz의 일반식을 갖는 박막을 증착하는 단계를 포함하되,
M' : La, Ce, Bi, Pr, Nd, Pm, Sm, Y, Sc, Yb, Lu, Gd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
M" : Mg, Ca, Sr, Ba, Pb, Zn, Cd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
M : Mn, Ce, V, Fe, Co, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zr, Hf, Ni로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
x : 0과 1 사이의 범위를 갖는 M'의 몰비;
y : 0과 2 사이의 범위를 갖는 M의 몰비; 및
z : 1과 7 사이의 범위를 갖는 O의 몰비이다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 레지스턴스 변화 발생 펄스의 길이를 변화시킴으로써 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 레지스턴스 변화 발생 펄스가 인가된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 약 1 내지 3 볼트의 전압을 700nsec 보다 큰 시간동안 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 인가함으로써 레지스턴스가 감소된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 약 2 내지 5 볼트의 전압을 1000nsec 보다 작은 시간동안 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 인가함으로써 레지스턴스가 증가된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속을 실리콘 산화물층상에 증착하는 단계 및 제 2 금속층을 페로브스카이트 금속 산화물상에 증착하는 단계는 각각 약 100nm 내지 200nm의 두께를 갖는 층들을 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 증착하는 단계는 비정질 페로브스카이트 금속 산화물 박막의 층을 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법은 실리콘 산화물층을 표면상에 갖는 실리콘 기판을 준비하는 단계, 플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 1 금속층을 실리콘 산화물층상에 증착하는 단계, 페로브스카이트 금속 산화물층을 약 100nm 내지 300nm의 두께로 증착하는 단계를 포함하는 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 제 1 금속층상에 형성하는 단계, 및 약 100℃와 250℃ 사이의 온도에서 각각의 페로브스카이트 금속 산화물층 증착하는 단계에 의해 획득된 구조물을 베이킹하고 약 5 내지 20분 동안 산소 분위기에서 약 400℃과 700℃ 사이의 온도에서 어닐링하는 단계, 플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 2 금속층을 페로브스카이트 금속 산화물 박막상에 증착하는 단계, 산소 분위기에서 약 5분 내지 3시간 동안 약 400℃ 내지 700℃ 사이의 온도에서 제 2 금속층을 증착하는 단계에 의해 획득되는 구조물을 어닐링하는 단계, 및 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 방법은 구조물을 약 120℃로 1분동안 조기에 가열하는 단계를 포함하며, 이는 온도를 약 100℃로부터 약 250℃로 점진적으로 상승시키는 단계, 이 후 약 1분동안 약 180℃로 구조물을 가열하는 단계, 및 이 후 약 1분동안 약 240℃로 구조물을 가열하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 증착하는 단계는 일반적인 공식을 갖는 박막을 증착하는 단계를 포함하되,
M' : La, Ce, Bi, Pr, Nd, Pm, Sm, Y, Sc, Yb, Lu, Gd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
M" : Mg, Ca, Sr, Ba, Pb, Zn, Cd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
M : Mn, Ce, V, Fe, Co, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zr, Hf, Ni로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
x : 0과 1 사이의 범위를 갖는 M'의 몰비;
y : 0과 2 사이의 범위를 갖는 M의 몰비; 및
z : 1과 7 사이의 범위를 갖는 O의 몰비이다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 레지스턴스 변화 발생 펄스가 레지스턴스 변화 발생 펄스의 길이를 변화시킴으로써 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 인가된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 레지스턴스는 약 1 내지 3 볼트의 전압을 700nsec 보다 더 큰 시간동안 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 인가함으로써 감소된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 레지스턴스는 약 2 내지 5 볼트의 전압을 1000nsec 보다 작은 시간동안 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 인가함으로써 증가된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속을 실리콘 산화물층상에 증착하는 단계 및 제 2 금속층을 페로브스카이트 금속 산화물 박막상에 증착하는 단계는 각각 약 100nm 내지 200nm의 두께를 갖는 층들을 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 증착하는 단계는 비정질 페로브스카이트 금속 산화물 박막의 층을 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법은 실리콘 산화물층을 표면상에 갖는 실리콘 기판을 준비하는 단계, 플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 1 금속층을 실리콘 산화물층상에 증착하는 단계, 페로브스카이트 금속 산화물의 다중층을 약 100nm 내지 300nm의 두께로 증착하는 단계를 포함하는 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 제 1 금속층상에 형성하는 단계, 플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 2 금속층을 실리콘 산화물상에 증착하는 단계, 산소 분위기에서 약 5분 내지 3시간 동안 약 400℃ 내지 700℃ 사이의 온도에서 제 2 금속층을 증착하는 단계에 의해 획득되는 구조물을 어닐링하는 단계, 및 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계를 포함한다. 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 형성하는 단계는 1분 동안 약 120℃로 구조물을 조기에 가열하는 단계, 이 후 구조물을 약 1분 동안 약 180℃로 가열하는 단계, 및 이 후 구조물을 약 1분 동안 240℃로 가열하는 단계를 포함하는 약 100℃로부터 약 250℃로 온도를 점진적으로 상승시키는 단계를 포함하는, 주위 분위기에서 약 100℃와 250℃ 사이의 온도에서 각각의 층들을 증착하는 단계에 의해 획득된 구조물을 베이킹하는 단계, 및 산소 분위기에서 약 400℃과 700℃ 사이의 온도에서 어닐링하고 5 내지 20분 동안 베이킹하고 어닐링하는 단계가 계속되는 단계를 포함한다. 페로브스카이트 금속 산화물 박막증착하는 단계는 비정질 페로브스카이트 금속 산화물 박막의 층을 증착하는 단계를 포함하고. 여기서, 베이킹하는 단계는 비정질 페로브스카이트 금속 산화물 박막의 부분을 결정질층으로 변화시킨다.
본 발명의 일 실시예에서, 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 증착하는 단계는 Mx'M"(1-x)MyOz의 일반식을 갖는 박막을 증착하는 단계를 포함하되,
M' : La, Ce, Bi, Pr, Nd, Pm, Sm, Y, Sc, Yb, Lu, Gd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
M" : Mg, Ca, Sr, Ba, Pb, Zn, Cd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
M : Mn, Ce, V, Fe, Co, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zr, Hf, Ni로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
x : 0과 1 사이의 범위를 갖는 M'의 몰비;
y : 0과 2 사이의 범위를 갖는 M의 몰비; 및
z : 1과 7 사이의 범위를 갖는 O의 몰비이다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 레지스턴스 변화 발생 펄스의 길이를 변화시킴으로써 레지스턴스 변화 발생 펄스가 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 인가된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 장치의 레지스턴스가 약 1 내지 3 볼트의 전압을 700nsec 보다 더 큰 시간동안 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 인가함으로써 감소되거나, 장치의 레지스턴스가 약 2 내지 5 볼트의 전압을 1000nsec 보다 작은 시간동안 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 인가함으로써 증가된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속을 실리콘 산화물층상에 증착하는 단계 및 제 2 금속층을 페로브스카이트 금속 산화물 박막상에 증착하는 단계는 각각 약 100nm 내지 200nm의 두께를 갖는 층들을 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 비휘발성 레지스턴스 메모리 장치는 실리콘 산화물층을 갖는 실리콘 기판, 플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 되고 실리콘 산화물층상에 형성되는 제 1 금속층, 제 1 금속층상에 형성되는 페로브스카이트 금속 산화물 박막, 플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 되고 페로브스카이트 금속 산화물 박막상에 형성되는 제 2 금속층, 및 제 2 금속층에 접속되는 금속 소자들을 구비한다.
본 발명의 일 실시예에서, 페로브스카이트 금속 산화물 박막은 Mx'M"(1-x)My
Oz의 일반식을 갖고, 여기서,
M' : La, Ce, Bi, Pr, Nd, Pm, Sm, Y, Sc, Yb, Lu, Gd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
M" : Mg, Ca, Sr, Ba, Pb, Zn, Cd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
M : Mn, Ce, V, Fe, Co, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zr, Hf, Ni로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
x : 0과 1 사이의 범위를 갖는 M'의 몰비;
y : 0과 2 사이의 범위를 갖는 M의 몰비; 및
z : 1과 7 사이의 범위를 갖는 O의 몰비이다.
본 발명의 일 실시예에서, 레지스턴스 변화 발생 펄스의 길이를 변화시키는 동안, 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스가 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 레지스턴스 변화 발생 펄스를 인가함으로써 변한다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스는 700nsec 보다 큰 시간동안 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 약 1 내지 3볼트의 전압을 인가함으로써 감소된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이의 레지스턴스는 1000nsec 보다 작은 시간동안 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 약 2 내지 5볼트의 전압을 인가함으로써 증가된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 금속층 및 제 2 금속층은 100nm과 200nm 사이의 두께를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 페로브스카이트 금속 산화물 박막은 비정질 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 구비한다.
본 발명의 일 목적은, 단일 극성 펄스를 갖는 비휘발성 메모리 장치인 R-RAM 장치에 있어서 레지스턴스를 변화시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 레지스턴스 변화 발생 펄스의 길이를 변화시킴으로써 비휘발성 장치인 R-RAM 장치에 있어서 레지스턴스를 변화시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비휘발성 메모리 장치이고 금속 산화물상에 PCMO층을 제조하는 것을 포함하는 R-RAM 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 특성을 신속하게 이해할 수 있도록 하기위해, 본 발명에 관한 이러한 요약 및 목적들이 설명되었다. 도면과 함께 이하의 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 상세한 상세한 설명을 참조함으로써 본 발명을 더 완전하게 이해하게 될 것이다.
당업자들은 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명을 해석하고 이해할 때, 본 발명에 관한 이상의 이점들 및 다른 이점들을 명백하게 이해할 것이다.
본 발명에 따른 가변 레지스턴스 장치를 제조하는 방법은 스핀코팅 spin coating) 에 의해 기판상에 PCMO 금속 산화물 박막을 형성하는 단계를 포함한다. PCMO 박막들은 다결정이고, 전기 펄스가 인가될 때 큰 가역 레지스턴스 변화들을 나타낸다.
본 발명의 방법에 관한 PCMO 박막은, 이 후 스핀코팅 공정에 의해 실리콘 기판상에 증착되는 플래티늄 또는 이리듐층상에 증착된다. 낮은 온도의 어닐링 공정은 PCMO 박막을 기본 비정질 또는 다결정 구조로 만든다. 레지스턴스 변화는 전기 펄스를 인가함으로써 달성되고, 레지스턴스 변화의 특성, 즉 증가 또는 감소는 전기 펄스의 지속 시간에 의존한다. 레지스턴스 변화의 범위가 낮게는 400Ω로부터 높게는 250k까지의 범위로 매우 크다.
본 발명에 따른 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법은 메모리 장치를 비정질 PCMO 박막상에 또는 아주 작은 입자 PCMO 박막상에 메모리 장치를 제조하는 단계를 포함한다. PCMO 박막은 비정질형이기 때문에, 고온 처리가 필요하지는 않고, 현재의 실리콘 집적 회로 공정들에 이용되는 가변 레지스턴스 장치하의 하부 전극 (bottom electrode) 상에서 형성될 수 있다. 또한, 비정질 PCMO 재료는 전체 실리콘 웨이퍼 위에 또는 나노 범위의 패터닝된 영역에 균일하게 증착될 수 있다. 이 특성들은, 대규모 메모리 칩 및 삽입된 메모리 집적 응용들에 유용한, 본 발명에 따른 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법에 필수적이다.
도 1 은 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치에 이용하기 위한 바람직한 메모리 셀 (10) 을 나타내는 단면도이다. 본 발명의 메모리 셀 (10) 은 실리콘 기판 (12) 을 포함하는데, 실리콘 기판은 벌크 실리콘 (bulk silicon) 또는 SIMOX 기판일 수 있으며 상부 표면상에 산화층을 갖는다. 플래티늄 층 (14)은 실리콘 기판 (12) 상에 증착되고, 바람직한 실시예에서는 업패터닝 (uppatterning) 된다. 플래티늄층 (14) 은 전자빔 증착법 또는 다른 적합한 증착 기술들에 의해 약 100nm 내지 200nm의 두게로 증착된다. 플래티늄층 (14) 은 하부 전극으로 기능한다.
PCMO의 다중층은 바람직한 두께로 플래티늄층 (14) 상에 스핀코팅 (spin coating) 되어, 바람직한 실시예에서는 약 100nm와 300nm 사이인 PCMO층 (16) 을 형성한다. PCMO층 (16) 을 구성하는 PCMO막의 각각의 층이 스핀코팅된 후, 에피텍셜 구조물이 다음 PCMO층의 코팅 공정전 약 5분 내지 20분 동안 베이킹되고 어닐링된다. 베이킹 공정 동안, 주위 분위기에서, 온도는 100℃로부터 250℃로 점진적으로 상승한다. 예를 들면, 에피텍셜 구조물은 1분 동안 120℃로 조기에 가열된 후, 약 1분 동안 180℃로 가열되고, 이 후 약 1분 동안 240℃로 가열된다. 이 후, 에피텍셜 구조물은 나머지 시간 동안 약 400℃ 내지 700℃의 온도에서 산소 분위기에서 어닐링된다. 이 후, 에피텍셜 구조물은 냉각되고, PCMO막의 다음 층이 스핀코팅에 의해 형성된다. 통상, 바람직한 두께는 2개 내지 5개의 층들을 필요로 하지만, PCMO의 3개의 층들이 증착된다. 마지막 층이 코팅되고 베이킹된 후, PCMO 층들의 발생되는 에피텍셜 구조물은 산소 분위기에서 약 5분 내지 3시간 동안의 약 400℃ 내지 700℃의 낮은 온도에서 어닐링된다.
낮은 온도의 프로세싱 단계들 후, PCMO 막은 더 이상 단결정형이 아니다. 프로세싱된 PCMO층 (16) 은 상부에 비정질층 (16b) 을 포함하고, 도 1 에 도시된 하부층 (16a) 에 나노미터 사이즈의 결정들을 포함할 수 있다. 상부 전극 (18) 이 플래티늄으로 장치의 상부 표면상에 플래트늄 버튼 (button) 들을 발생시키는 얕은 마스크 (shallow mask) 를 통해 제조된다. 상부 전극층이 전자빔 증착법 또는 다른 적합한 증착 기술들에 의해 약 100nm 내지 200nm의 두께로 증착된다. 플래티늄 도트 (dot) 들에 의해 형성된 상부 전극 (18), PCMO층 (16) 및 하부 플레티늄 층 (14) 는 PCMO 가변 레지스턴스 장치를 형성한다. 비휘발성 가변 레지스턴스 장치인 본 발명의 R-RAM 장치는 집적 회로들의 다양한 형태로 이용되고 다른 장치들에 포함될 수 있다. 기판은 통상의 절연 및 금속화 단계들에 의해 완성될 수 있다.
많은 금속 산화물 조성물들이 본 발명의 방법에 따른 본 발명의 메모리 장치를 제조하는데 이용될 수 있다. 금속 산화물 조성물 (R-RAM 장치) 는 Mx'M"(1-x)MyOz의 일반식을 갖고, 여기서,
M' : La, Ce, Bi, Pr, Nd, Pm, Sm, Y, Sc, Yb, Lu, Gd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
M" : Mg, Ca, Sr, Ba, Pb, Zn, Cd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
M : Mn, Ce, V, Fe, Co, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zr, Hf, Ni로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;
x : 0과 1 사이의 범위를 갖는 M'의 몰비;
y : 0과 2 사이의 범위를 갖는 M의 몰비; 및
z : 1과 7 사이의 범위를 갖는 O의 몰비이다.
금속 산화물 박막은 스핀코팅이 바람직한 기술이기는 하지만 금속 산화물 스퍼터링, 스핀코팅, 및 MOCVD를 포함하는 임의의 몇몇 종래 기술들을 이용하여 제조될 수 있다. 0.1V의 전압이 전류 및 레지스턴스를 측정하기 위해 상부 플래티늄 전극 (18) 과 하부 플래티늄 전극 (14) 사이에 인가된다. 레지스턴스 (R) 는 전류 (I) 에 대한 전압 (V) 의 비 (R=V/I) 로 정의된다.
도 2 및 3 에 도시된 데이타는 본 발명의 방법에 따라 제조되는 R-RAM 장치로부터 획득되고, 특히 PCMO 박막은 스핀코팅 공정에 의해 비분할 플래티늄층 (non-partitioned platinum layer; 14) 을 갖는 실리콘 기판상에 증착된다. PCMO 박막의 두께는 SEM에 의해 확인되는 바와 같이 약 250nm이다. PCMO 박막 조성물은 Pr0.7Ca0.3MnO3이다. 상부 플래티늄 전극 (18) 에 대한 배선과 같은 금속 소자가 R-RAM 장치에 제공된다. 레지스턴스가 HP4145B 반도체 분석기 상에서 측정되고, 전기 펄스가 펄스 발생기로부터 발생된다.
도 2 및 3 에 도시된 바와 같이, 전압이 약 2 내지 5볼트, 바람직하게는 3볼트이고, 예를 들어 15nsec 내지 1000nsec인 짧은 지속 시간을 갖는 전기 펄스가 레지스턴스를 증가시키는 한편, 전압이 1 내지 3볼트, 바람직하게는 2볼트이고, 예를 들어 700nsec 내지 1000sec인 보다 긴 지속시간을 갖는 전기 펄스가 레지스턴스를 감소시킨다. 펄스 길이 및 전압은 PCMO 박막의 두께에 의존한다. 가장 낮은 측정 레지스턴스는 약 400이고, 가장 높은 측정 레지스턴스는 약 250㏀이다. 펄스 지속 시간이 약 3nsec 내지 700nsec의 범위에 있을 때 레지스턴스가 증가하는 한편, 펄스 지속 시간이 약 700nsec 내지 1sec의 범위에 있을 때 레지스턴스는 감소한다.
도 4 는 각각의 펄스가 인가된 후의 도 1 의 메모리 레지스터의 레지스턴스를 도시한다. y축은 메모리 셀 레지스턴스이고, x축은 측정치의 수이다. 펄스의 크기가 도 4 에 나타난다. 우선, 펄스폭 10msec의 넓은 펄스가 인가된다. 가변 레지스턴스 장치의 레지스턴스는 약 200Ω이다. 다음, 좁은, 예를 들어 5nsec 내지 20nsec인 일련의 펄스들이 인가된다. 가변 레지스턴스 장치의 레지스턴스가 측정되고, 각각의 일련의 펄스들후에 기록된다. 가변 레지스턴스 장치의 레지스턴스는 좁은 펄스들의 수가 증가함에 따라 증가한다. 마지막으로, 가변 레지스턴스 장치의 레지스턴스는 약 200㏀에서 포화된다. 더 긴 펄스가 인가될 때, 가변 레지스턴스 장치의 레지스턴스는 약 200㏀까지 떨어진다. 가변 레지스턴스 장치의 레지스턴스는 추가의 짧은 펄스들이 인가될 때 다시 증가한다. 따라서, 가변 레지스턴스 장치는 짧은 지속시간의 전자 펄스들을 이용하여 프로그램될 수 있다. 동일한 진폭의 넓은 폭 펄스가 메모리 장치를 재설정하는데 이용될 수 있다. 좁은 펄스들의 수는 메모리 셀의 가변 레지스턴스 장치를 컨트롤할 수 있다. 또한, 메모리 셀이 멀티 비트 메모리 셀로서 이용될 수 있다.
특히, 다음 넓은 펄스들 뿐만 아니라 다음 좁은 펄스들도 레지스턴스가 증가한다는 것이 흥미있다. 펄스 인가에 의해 증가되는 레지스턴스는 펄스의 극성과는 무관하다. 즉, 양의 극성의 좁은 펄스가 인가되는 지 또는 음의 극성의 좁은 펄스가 인가되는 지에 관계없이, 메모리 장치내의 가변 레지스턴스 장치의 레지스턴스는 가변 레지스턴스 장치가 높은 레지스턴스 상태에 도달할 때까지 인가된 펄스들의 수에 따라 증가한다. 펄스폭 재설정 공정에 대해서도 이러한 것이 성립한다. 양의 넓은 펄스 또는 음의 넓은 펄스가 메모리 장치내의 가변 레지스턴스 장치를 낮은 레지스턴스 상태로 재설정하는데 이용될 수 있다. 이 특징은 메모리 장치가 단일 극성의 펄스들을 이용하여 재설정되고 프로그램되는 것을 가능하게 한다. 어떤 양극성 전원장치도 필요하지 않다.
따라서, 비정질 PCMO로 제조된 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치가 설명되었다. 비정질 PCMO는 낮은 온도에서 증착될 수 있다. 비정질 PCMO의 열적 계획은 전극 재료가 또한 통상 현재의 공정에 이용되는 현재의 ULSI 집적회로 공정들과 조화된다. 본 발명의 메모리 장치는 메모리 셀 프로그래밍 및 재설정에 동일한 극성의 전기 펄스를 이용하며, 펄스 지속시간 및 펄스들의 수만을 변경한다. 따라서, 본 발명에 따른 비정질 PCMO를 포함하는 메모리 장치는 아주 큰 규모의 메모리 칩 제조 뿐만 아니라 삽입된 메모리 장치들에 이용가능하다. 본 발명의 방법 및 본 발명의 장치는 또한 거대한 마그네토레지스터 (CMR) 및 고온 초전도체 (HTSC) 재료에 이용가능하다.
따라서, 전기 펄스들에 의해 유도된 가변 레지스턴스를 변화시키는 방법 및 본 발명의 방법을 포함하는 메모리 장치가 개시되었다. 첨부된 청구의 범위에서 정해지는 본 발명의 범위 내에서 또 다른 변형 및 변경이 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 전기 펄스를 인가함으로써 가역 (reversible) 레지스턴스 변화를 발생하는 방법을 이용하여 가변 레지스턴스 장치 및 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치를 제조할 수 있다.
도 1 은 메모리 장치를 나타내는 단면도.
도 2 는 5nsec 펄스에 대한 R v. 펄스 지속시간을 나타내는 그래프.
도 3 은 20nsec 펄스에 대한 R v. 펄스 지속시간을 나타내는 그래프.
도 4 는 펄스 측정치들의 R v. 수를 나타내는 그래프.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 메모리 셀
12 : 실리콘 기판
14 : 플래티늄 층
16 : PCMO층
Claims (29)
- 가변 레지스턴스 장치의 제조방법으로서,실리콘 기판을 준비하는 단계;상기 기판상에 실리콘 산화물 층을 형성하는 단계;플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 1 금속층을 상기 실리콘 산화물 층상에 증착하는 단계;상기 제 1 금속층상에 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 형성하는 단계;플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 2 금속층을 상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막상에 증착하는 단계;약 5분 내지 3시간 동안 약 400℃ 내지 700℃ 사이의 온도에서 상기 제 2 금속층을 증착하는 단계에 의해 획득되는 구조물을 어닐링하는 단계; 및상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 증착하는 단계는,페로브스카이트 금속 산화물의 다중의 층들을 약 100nm 내지 300nm 의 두께로 증착하는 단계;주위 분위기에서 약 100℃ 내지 약 250℃의 온도에서 각각의 페로브스카이트 금속 산화물층을 증착하는 단계에 의해 획득되는 구조물을 베이킹 (baking) 하는 단계; 및약 5분 내지 20분 동안 산소 분위기에서 약 400℃ 내지 700℃의 온도에서 상기 구조물을 어닐링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 장치의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,약 1분 동안 약 120℃로 상기 구조물을 조기에 가열하는 단계;이 후 약 1분 동안 약 180℃로 상기 구조물을 가열하는 단계; 및이 후 약 1분 동안 약 240℃로 상기 구조물을 가열하는 단계를 포함하는,약 100℃로부터 약 250℃로 점진적으로 온도를 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 형성하는 단계는 Mx'M"(1-x)My Oz의 일반식을 갖는 박막을 증착하는 단계를 포함하되,여기서,M' : La, Ce, Bi, Pr, Nd, Pm, Sm, Y, Sc, Yb, Lu, Gd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;M" : Mg, Ca, Sr, Ba, Pb, Zn, Cd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;M : Mn, Ce, V, Fe, Co, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zr, Hf, Ni로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;x : 0과 1 사이의 범위를 갖는 M'의 몰비;y : 0과 2 사이의 범위를 갖는 M의 몰비; 및z : 1과 7 사이의 범위를 갖는 O의 몰비인 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 레지스턴스 변화 생성 펄스의 길이를 변화시킴으로써 상기 레지스턴스 변화 생성 펄스가 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 인가되는 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 장치의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 상기 레지스턴스는 700nsec 보다 큰 시간동안 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이에 약 1 내지 3볼트의 전압을 인가함으로써 감소되는 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 장치의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 상기 레지스턴스는 1000nsec 보다 작은 시간 동안 상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층 사이에 약 2 내지 5볼트의 전압을 인가함으로써 증가되는 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 금속층을 상기 실리콘 산화물층상에 증착하는 단계, 및 상기 제 2 금속층을 상기 페로브스카이트 금속 산화물상에 증착하는 단계는, 각각 약 100nm과 200nm 사이의 두께를 갖는 층들을 갖는 층들을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 증착하는 단계는 비정질 (amorphous) 페로브스카이트 금속 산화물 박막의 층을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 장치의 제조방법.
- 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법으로서,표면상에 실리콘 산화물층을 갖는 실리콘 기판을 준비하는 단계;플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 1 금속층을 상기 실리콘 산화물 층상에 증착하는 단계;약 100nm 내지 300nm 사이의 두께로 페로브스카이트 금속 산화물의 다중층들을 증착하는 단계, 및 주위 분위기에서 약 100℃ 내지 250℃ 에서 각각의 페로브스카이트 금속 산화물층을 증착하고 약 5분 내지 20분 동안 산소 분위기에서 약 400℃ 내지 700℃의 온도에서 상기 구조물을 어닐링함으로써 획득되는 상기 구조물을 베이킹하는 단계를 포함하는 상기 제 1 금속층상에 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 증착하는 단계;플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 2 금속층을 상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막상에 증착하는 단계;산소 분위기에서 약 5분 내지 3시간 동안 약 400℃ 내지 700℃의 온도에서 상기 제 2 금속층을 증착하는 단계에 의해 획득되는 상기 구조물을 어닐링하는 단계; 및상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,1분 동안 약 120℃로 상기 구조물을 조기에 가열하는 단계;이 후 약 1분 동안 약 180℃로 상기 구조물을 가열하는 단계; 및이 후 약 1분 동안 약 240℃로 상기 구조물을 가열하는 단계를 포함하는,약 100℃ 로부터 약 250℃로 점진적으로 온도를 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 증착하는 단계는 Mx'M"(1-x)My Oz의 일반식을 갖는 박막을 증착하는 단계를 포함하되,M' : La, Ce, Bi, Pr, Nd, Pm, Sm, Y, Sc, Yb, Lu, Gd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;M" : Mg, Ca, Sr, Ba, Pb, Zn, Cd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;M : Mn, Ce, V, Fe, Co, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zr, Hf, Ni로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;x : 0과 1 사이의 범위를 갖는 M'의 몰비;y : 0과 2 사이의 범위를 갖는 M의 몰비; 및z : 1과 7 사이의 범위를 갖는 O의 몰비인 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 레지스턴스 변화 생성 펄스의 길이를 변화시킴으로써 상기 레지스턴스 변화 생성 펄스가 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 인가되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 700nsec 보다 큰 시간동안 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이에 약 1 내지 3볼트의 전압을 인가함으로써 감소되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 상기 레지스턴스는 1000nsec 보다 작은 시간 동안 상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층 사이에 약 2 내지 5볼트의 전압을 인가함으로써 증가되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 제 1 금속층을 상기 실리콘 산화물층상에 증착하는 단계, 및 상기 제 2 금속층을 페로브스카이트 금속 산화물 박막상에 증착하는 단계는 각각 약 100nm 내지 200nm 사이의 두께를 갖는 층들을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 증착하는 단계는 비정질 페로브스카이트 금속 산화물 박막의 층을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법.
- 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법으로서,표면상에 실리콘 산화물층을 갖는 실리콘 기판을 준비하는 단계;플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 1 금속층을 상기 실리콘 산화물 층상에 증착하는 단계;약 100nm 내지 300nm 사이의 두께로 페로브스카이트 금속 산화물의 다중층들을 증착하는 단계를 포함하는, 상기 제 1 금속층상에 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 형성하는 단계;플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 2 금속층을 상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막상에 증착하는 단계;산소 분위기에서 약 5분 내지 3시간 동안 약 400℃ 내지 700℃의 온도에서 상기 제 2 금속층을 증착하는 단계에 의해 획득되는 상기 구조물을 어닐링하는 단계; 및상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계를 포함하되,약 1분 동안 약 120℃로 상기 구조물을 조기에 가열하는 단계, 이 후 약 1분 동안 약 180℃로 상기 구조물을 가열하는 단계, 이 후 약 1분 동안 약 240℃로 상기 구조물을 가열하는 단계를 포함하는, 약 100℃로부터 약 250℃로 점진적으로 온도를 상승시키는 단계를 포함하는 상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 형성하는 단계는 주위 분위기에서 약 100℃ 내지 250℃ 사이의 온도에서 각각의 층을 증착하는 단계에 의해 획득되는 상기 구조물을 베이킹하는 단계 및 및 이 후 산소 분위기에서 약 400℃ 내지 700℃의 온도에서 상기 구조물을 어닐링하는 단계를 포함하고,상기 베이킹하는 단계 및 어닐링하는 단계는 약 5분 내지 20분 동안 계속되며,상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 비정질 페로브스카이트 금속 산화물 박막의 층을증착하는 단계는 비정질 금속 산화물 박막의 층을 증착하는 단계를 포함하고,상기 베이킹하는 단계는 상기 비정질 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 결정층으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막을 증착하는 단계는 Mx'M"(1-x)My Oz의 일반식을 갖는 박막을 증착하는 단계를 포함하되,M' : La, Ce, Bi, Pr, Nd, Pm, Sm, Y, Sc, Yb, Lu, Gd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;M" : Mg, Ca, Sr, Ba, Pb, Zn, Cd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;M : Mn, Ce, V, Fe, Co, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zr, Hf, Ni로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;x : 0과 1 사이의 범위를 갖는 M'의 몰비;y : 0과 2 사이의 범위를 갖는 M의 몰비; 및z : 1과 7 사이의 범위를 갖는 O의 몰비인 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 레지스턴스 변화 생성 펄스의 길이를 변화시킴으로써 상기 레지스턴스 변화 생성 펄스가 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 인가되는 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스를 변화시키는 단계에서, 상기 장치의 상기 레지스턴스는 700nsec 보다 큰 시간동안 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이에 약 1 내지 3볼트의 전압을 인가함으로써 감소되거나, 상기 장치의 상기 레지스턴스는 1000nsec 보다 작은 시간 동안 상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층 사이에 약 2 내지 5볼트의 전압을 인가함으로써 증가되는 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 제 1 금속층을 상기 실리콘 산화물층상에 증착하는 단계, 및 상기 제 2 금속층을 상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막상에 증착하는 단계는, 각각 약 100nm과 200nm 사이의 두께를 갖는 층들을 갖는 층들을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 레지스턴스 메모리 장치의 제조방법.
- 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치로서,실리콘 산화물을 갖는 실리콘 기판;상기 실리콘 산화층상에 형성되는, 플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 1 금속층;상기 제 1 금속층상에 형성되는 페로브스카이트 금속 산화물 박막;상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막상에 형성되는, 플래티늄 및 이리듐으로 구성되는 금속들의 그룹으로부터 선택되는 금속으로 된 제 2 금속층;상기 제 2 금속층에 접속되는 금속화 소자들을 구비하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치.
- 제 23 항에 있어서,상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막은 Mx'M"(1-x)MyOz의 일반식을 갖는 박막을 증착하는 단계를 포함하되,M' : La, Ce, Bi, Pr, Nd, Pm, Sm, Y, Sc, Yb, Lu, Gd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;M" : Mg, Ca, Sr, Ba, Pb, Zn, Cd로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;M : Mn, Ce, V, Fe, Co, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zr, Hf, Ni로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속;x : 0과 1 사이의 범위를 갖는 M'의 몰비;y : 0과 2 사이의 범위를 갖는 M의 몰비; 및z : 1과 7 사이의 범위를 갖는 O의 몰비인 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치.
- 제 23 항에 있어서,상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스는, 상기 레지스턴스 변화 생성 펄스의 길이를 변화시키는 동안 제 1 금속층과 제 2 금속층 사이에 레지스턴스 변화 생성 펄스를 인가함으로써 변화되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치.
- 제 25 항에 있어서,상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스는, 700nsec 보다 큰 시간동안 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이에 약 1 내지 3볼트의 전압을 인가함으로써 감소되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치.
- 제 25 항에 있어서,상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층 사이의 레지스턴스는, 1000nsec 보다 작은 시간 동안 상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층 사이에 약 2 내지 5볼트의 전압을 인가함으로써 증가되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치.
- 제 23 항에 있어서,상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층은 약 100nm 내지 200nm 사이의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치.
- 제 23 항에 있어서,상기 페로브스카이트 금속 산화물 박막은 비정질 페로브스카이트 금속 산화물 박막의 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 가변 레지스턴스 메모리 장치.
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