KR100487301B1 - Ferroelectric Optical Memory Device Manufacturing Method - Google Patents
Ferroelectric Optical Memory Device Manufacturing Method Download PDFInfo
- Publication number
- KR100487301B1 KR100487301B1 KR1019980028206A KR19980028206A KR100487301B1 KR 100487301 B1 KR100487301 B1 KR 100487301B1 KR 1019980028206 A KR1019980028206 A KR 1019980028206A KR 19980028206 A KR19980028206 A KR 19980028206A KR 100487301 B1 KR100487301 B1 KR 100487301B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode
- ferroelectric
- cells
- forming
- memory device
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B53/00—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
강유전체 광메모리 소자 제조방법에 관한 것으로, 기판 위에 제 1 전극, 강유전체층, 투명 물질로 이루어진 제 2 전극을 순차적으로 형성하고, 제 2 전극 및 그 하부에 있는 강유전체층을 소정 형태로 패터닝하여 다수개의 셀들을 형성한 다음, 제 1 전극을 소정 형태로 패터닝하여 각 셀들의 제 1 전극을 연결시킨다. 그리고, 각 셀들을 포함한 전면에 절연층을 형성하고 패터닝하여 각 셀의 제 2 전극이 노출되도록 콘택홀을 형성한 후, 노출된 제 2 전극에 연결되도록 콘택홀에 금속 물질을 형성함으로써, 높은 밀도의 비휘발성 메모리를 구현할 수 있다.A method of manufacturing a ferroelectric optical memory device, comprising: sequentially forming a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode made of a transparent material on a substrate, and patterning the second electrode and the ferroelectric layer under the predetermined shape to form a plurality of After forming the cells, the first electrode is patterned into a predetermined shape to connect the first electrodes of the respective cells. In addition, by forming and patterning an insulating layer on the front surface of each cell, the contact hole is formed to expose the second electrode of each cell, and then a metal material is formed in the contact hole so as to be connected to the exposed second electrode. Can implement nonvolatile memory.
Description
본 발명은 메모리 소자에 관한 것으로, 특히 강유전체 광메모리 소자 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to memory devices, and more particularly to a method for manufacturing a ferroelectric optical memory device.
일반적으로 종래의 강유전체 메모리는 금속/강유전체/금속으로 이루어지는 커패시터를 기본으로 이를 스위칭하여 데이터를 읽고 쓰는 방식이다.In general, the conventional ferroelectric memory is a method of reading and writing data by switching it based on a capacitor made of a metal / ferroelectric / metal.
도 1은 일반적인 강유전체 커패시터를 보여주는 도면으로, 도 1에 도시된 바와 같이 하부 전극(1)은 백금(Pt)과 같은 내화성 금속(refractory metal)이 사용되고, 강유전체(2)는 PbZr1-XTiXO3(PZT)나 또는 SrBi2Ta2O9(SBT)와 같은 산화물이 주로 사용되며, 상부 전극(3) 역시 백금과 같은 재료를 사용하고 있다.FIG. 1 is a view showing a typical ferroelectric capacitor. As shown in FIG. 1, a refractory metal such as platinum (Pt) is used as the lower electrode 1, and the ferroelectric 2 is PbZr 1-X Ti X. Oxides such as O 3 (PZT) or SrBi 2 Ta 2 O 9 (SBT) are mainly used, and the upper electrode 3 also uses a material such as platinum.
여기서, 강유전체 중 PZT는 스위칭을 할수록 피로현상(fatigue)에 의해 소자 특성이 나빠지는 것으로 알려져 있으며, SBT는 이런 현상이 적다고 알려져 있다.Here, the PZT in the ferroelectric is known to deteriorate device characteristics due to fatigue as switching, and SBT is known to have less such a phenomenon.
이러한 강유전체 메모리의 구동 방식은 전기적으로 읽고 쓰는 방식으로 많은 회로 기술들을 통하여 꾸준히 발전되고 있는 추세이다.The driving method of the ferroelectric memory has been steadily developed through many circuit technologies as an electrically read and write method.
최근에는 강유전체 물질이 독특한 비선형 광학(nonlinear optical properties)적인 성질이 있음을 착안하여 광학적인 방법으로 읽으면 비파괴적인 구동 방식이라 피로(fatigue) 등의 문제를 극복할 수 있어 전기적으로 쓰고 광학적으로 읽는 새로운 구동 모드가 제안되었다.Recently, considering that ferroelectric materials have unique nonlinear optical properties, it is a non-destructive driving method that can be read optically, which overcomes problems such as fatigue. The mode has been proposed.
이는 강유전체가 자발 분극이 형성되면 외부에서 전기장을 제거하더라도 분극의 크기와 방향이 유지된다는 유전 특성을 이용하여 기억 소자로 응용한 것이다.The ferroelectric is applied as a memory device by using dielectric properties that the size and direction of the polarization are maintained even when the electric field is removed from the outside when spontaneous polarization is formed.
즉, 이 방식은 강유전체가 분극 방향에 따라 굴절률의 이방성이 생기고 이에 따른 강유전체 박막의 상태를 빛으로 검출해 내는 것이다.That is, in this method, the ferroelectric has anisotropy of refractive index along the polarization direction, and thus detects the state of the ferroelectric thin film with light.
이 방식의 원리를 살펴보면, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 강유전체의 분극 방향에 따라 그 강유전체를 통과한 빛의 편광은 다르게 나타난다.Looking at the principle of this method, as shown in Figs. 2a and 2b, the polarization of light passing through the ferroelectric is different depending on the polarization direction of the ferroelectric.
그러므로, 이 빛의 편광을 통해 강유전체의 분극 상태를 알 수 있는 것이다.Therefore, the polarization state of the ferroelectric can be known through the polarization of this light.
종래에는 하부 전극은 백금 등과 같은 불투명 전극을 사용하고, 상부 전극은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 사용하였으며, 강유전체로는 PZT를 사용하였다.Conventionally, an opaque electrode such as platinum is used as the lower electrode, a transparent electrode such as indium tin oxide (ITO) is used as the upper electrode, and PZT is used as the ferroelectric.
그 동작을 살펴보면, 먼저 상부 전극과 하부 전극에 전압을 걸어주어 강유전체의 분극 방향을 결정한다.Looking at the operation, first, the polarization direction of the ferroelectric is determined by applying a voltage to the upper electrode and the lower electrode.
이때, 각 전극에 걸어주는 전압의 방향에 따라 강유전체의 분극 방향이 윗쪽를 향할 수도 있고 아랫쪽을 향할 수도 있다.At this time, depending on the direction of the voltage applied to each electrode, the polarization direction of the ferroelectric may be directed upward or downward.
이어, 빛을 입사하면 이 분극과 입사광이 상호 작용을 일으켜서 빛을 편광시킨다.Subsequently, when light is incident, this polarization and incident light interact to polarize the light.
그리고, 검출부에서 그 빛을 검출하여 그 데이터를 판별하는 것이다.The detection unit detects the light and discriminates the data.
본 발명은 강유전체 광메모리 소자를 집적화하여 높은 밀도를 갖는 강유전체 광메모리 소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ferroelectric optical memory device having a high density by integrating a ferroelectric optical memory device.
본 발명에 따른 강유전체 광메모리 소자 제조방법의 특징은 기판 위에 제 1 전극, 강유전체층, 투명 물질로 이루어진 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 제 1 스텝과, 제 2 전극 및 그 하부에 있는 강유전체층을 소정 형태로 패터닝하여 다수개의 셀들을 형성하는 제 2 스텝과, 제 1 전극을 소정 형태로 패터닝하여 각 셀들의 제 1 전극을 연결시키는 제 3 스텝과, 각 셀들을 포함한 전면에 절연층을 형성하고 패터닝하여 각 셀의 제 2 전극이 노출되도록 콘택홀을 형성하는 제 4 스텝과, 노출된 제 2 전극에 연결되도록 콘택홀에 금속 물질을 형성하는 제 5 스텝으로 이루어지는데 있다.A method of manufacturing a ferroelectric optical memory device according to the present invention includes a first step of sequentially forming a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode made of a transparent material on a substrate, and a second electrode and a ferroelectric layer below the second electrode. A second step of forming a plurality of cells by patterning a predetermined shape, a third step of connecting the first electrode of each cell by patterning the first electrode in a predetermined shape, and forming an insulating layer on the front surface of each cell, And a fourth step of forming a contact hole so as to expose the second electrode of each cell by patterning, and a fifth step of forming a metal material in the contact hole so as to be connected to the exposed second electrode.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 강유전체 광메모리 소자 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a method of manufacturing a ferroelectric optical memory device according to the present invention having the above characteristics is as follows.
본 발명의 개념은 강유전체 광메모리 소자를 여러개로 묶어 집적화함으로써 고밀도 비휘발성 메모리를 구현하는데 있다.The concept of the present invention is to realize a high-density nonvolatile memory by integrating and integrating a ferroelectric optical memory device into several.
도 3a 내지 3e는 본 발명에 따른 강유전체 광메모리 소자의 제조공정을 보여주는 도면으로서, 먼저 도 3a에 도시된 바와 같이 기판(도시하지 않음) 위에 하부 전극(11), 강유전체층(12), 투명한 상부 전극(13)을 순차적으로 형성한다.3A to 3E illustrate a manufacturing process of a ferroelectric optical memory device according to the present invention. First, as shown in FIG. 3A, a lower electrode 11, a ferroelectric layer 12, and a transparent upper portion are disposed on a substrate (not shown). The electrodes 13 are sequentially formed.
여기서, 하부 전극(11)은 Pt, Ir, Ru 등과 같은 금속 물질을 이용하여 스퍼터링(sputtering)방법으로 형성하고, 강유전체층(12)은 KNbO3, Bi4Ti3O12, SBN 등과 같은 2축 강유전체(biaxial ferroelectric)을 이용하여 졸-겔(sol-gel)방법으로 형성하며, 투명한 상부 전극(13)은 Sn:In2O3, Al:ZnO 등과 같은 투명한 금속을 이용하여 스퍼터링으로 형성한다.Here, the lower electrode 11 is formed by a sputtering method using a metal material such as Pt, Ir, Ru, etc., and the ferroelectric layer 12 is biaxial such as KNbO 3 , Bi 4 Ti 3 O 12 , SBN, or the like. It is formed by a sol-gel method using a ferroelectric, and the transparent upper electrode 13 is formed by sputtering using a transparent metal such as Sn: In 2 O 3 , Al: ZnO, or the like.
이어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상부 전극(13) 및 그 하부에 있는 강유전체층(12)을 소정 형태로 패터닝하여 다수개의 셀(14)들을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 3B, the upper electrode 13 and the ferroelectric layer 12 disposed below are patterned to form a plurality of cells 14.
여기서, 패터닝시에 사용되는 에칭 방법은 RIE(Reactive Ion Etching), IPE(Ion Plasma Etching), ICP(Inductively Coupled Plasma), ECR(Electron Cyclotron Resonance) 등과 같은 에칭 방법을 이용한다.Here, the etching method used in the patterning may be used an etching method such as reactive ion etching (RIE), ion plasma etching (IPE), inductively coupled plasma (ICP), electrocyclone resonance (ECR), or the like.
그리고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 하부 전극(11)을 소정 형태로 패터닝하여 각 셀(14)들의 하부 전극(11)을 서로 연결시킨다.As shown in FIG. 3C, the lower electrode 11 is patterned in a predetermined form to connect the lower electrodes 11 of the cells 14 to each other.
여기서, 하부 전극(11) 패터닝시 이용되는 에칭 방법은 상기와 동일하며, 각 셀(14)의 배열 상태에 따라 셀(14)에 연결되는 하부 전극(11)의 연결 부위의 모양은 달라진다.Here, the etching method used for patterning the lower electrode 11 is the same as above, and the shape of the connection portion of the lower electrode 11 connected to the cell 14 varies according to the arrangement state of each cell 14.
본 발명에서는 십자 형태로 각 셀(14)의 하부 전극(11)을 연결하였다.In the present invention, the lower electrode 11 of each cell 14 is connected in a cross shape.
이때, 각 셀(14)과 셀(14) 사이의 간격(D)은 빛의 간섭을 고려하여 결정되며, 각 셀(14)에 연결되는 하부 전극(11)의 폭(W)은 빛의 파장에 따라 달라진다.In this case, the distance D between each cell 14 and the cell 14 is determined in consideration of light interference, and the width W of the lower electrode 11 connected to each cell 14 is the wavelength of light. Depends on.
이어, 도 3d에 도시된 바와 같이, 각 셀(14)들을 포함한 전면에 절연층(15)을 형성하고, 절연층(15)을 패터닝하여 각 셀(14)의 상부 전극(13)이 노출되도록 콘택홀(16)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 3D, an insulating layer 15 is formed on the front surface including each of the cells 14, and the insulating layer 15 is patterned to expose the upper electrode 13 of each cell 14. The contact hole 16 is formed.
여기서, 절연층(15)은 SiO2 등을 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)등으로 증착한 ILD(Interlayer Dielectric)로 이루어지고, 콘택홀(16)의 크기는 입사되는 빛의 입사각을 고려하여 결정한다.Here, the insulating layer 15 is made of ILD (Interlayer Dielectric) in which SiO 2 or the like is deposited by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition), and the size of the contact hole 16 is determined in consideration of the incident angle of incident light. do.
즉, 콘택홀(16)의 크기가 너무 크면 빛이 통과할 수 없으므로 최대한 작게 만들어야 한다.In other words, if the size of the contact hole 16 is too large, light cannot pass, so it must be made as small as possible.
그리고, 도 3e에 도시된 바와 같이, 노출된 상부 전극(13)에 연결되도록 콘택홀(16)에 Al이나 또는 Cu와 같은 금속 물질(17)을 형성하여 강유전체 광메모리 소자를 제작한다.As shown in FIG. 3E, a ferroelectric optical memory device is fabricated by forming a metal material 17 such as Al or Cu in the contact hole 16 so as to be connected to the exposed upper electrode 13.
여기서, 금속 물질(17)은 상부 전극(13)과의 콘택 저항을 낮출 수 있는 물질로 형성할 수도 있다.Here, the metal material 17 may be formed of a material capable of lowering the contact resistance with the upper electrode 13.
도 4는 본 발명의 광 검출 방법을 보여주는 도면으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 전극(13)과 하부 전극(11)에 걸어주는 전압에 따라 강유전체(12)의 분극 방향이 결정되고, 빛이 입사되면 분극 방향과 입사광이 상호 작용을 일으켜 입사된 빛이 편광되므로 이 빛을 검출하여 정보를 읽어낸다.4 is a view illustrating a light detection method of the present invention, as shown in FIG. 4, the polarization direction of the ferroelectric 12 is determined according to a voltage applied to the upper electrode 13 and the lower electrode 11. When light is incident, the polarization direction and incident light interact with each other, and the incident light is polarized. Therefore, the light is detected and information is read.
여기서, 입사되는 빛은 일정한 각도로 입사되어야 한다.Here, the incident light should be incident at a constant angle.
그 이유는 상부 전극(13) 위에는 불투명한 금속으로 이루어진 배선이 연결되어 있으므로 일정한 경사를 주어 입사시켜야 하며 빛의 일부는 그 배선과 다중 반사를 일으키면서 전달되므로 빛의 손실이 없다.The reason is that wires made of opaque metal are connected on the upper electrode 13 so that they must be incident with a certain inclination and some of the light is transmitted while causing multiple reflections with the wires, so there is no loss of light.
본 발명에 따른 강유전체 광메모리 소자 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.The ferroelectric optical memory device manufacturing method according to the present invention has the following effects.
트랜지스터 등과 같은 별도의 구동 소자를 사용하지 않고 단순히 커패시터를 배열함으로써 높은 밀도의 비휘발성 메모리를 구현할 수 있고, 광학적인 방법으로 읽으므로 비파괴적인 모드(non-destructive mode)로 구동시켜서 피로 등의 현상을 피할 수 있다.It is possible to realize high density nonvolatile memory by simply arranging capacitors without using a separate driving device such as a transistor, and to read in an optical method, and to operate in a non-destructive mode to prevent phenomena such as fatigue. Can be avoided.
도 1은 일반적인 강유전체 커패시터를 보여주는 도면1 shows a typical ferroelectric capacitor
도 2a 및 2b는 강유전체의 분극 방향을 보여주는 도면2A and 2B show polarization directions of ferroelectrics
도 3a 내지 3e는 본 발명에 따른 강유전체 광메모리 소자의 제조공정을 보여주는 도면3A to 3E are views illustrating a manufacturing process of the ferroelectric optical memory device according to the present invention.
도 4는 본 발명의 광 검출 방법을 보여주는 도면4 shows a light detection method of the present invention.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 하부 전극 12 : 강유전체층11 lower electrode 12 ferroelectric layer
13 : 상부 전극 14 : 셀13: upper electrode 14: cell
15 : 절연층 16 : 콘택홀15 insulation layer 16 contact hole
17 : 금속 물질17: metal material
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980028206A KR100487301B1 (en) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | Ferroelectric Optical Memory Device Manufacturing Method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980028206A KR100487301B1 (en) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | Ferroelectric Optical Memory Device Manufacturing Method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20000008412A KR20000008412A (en) | 2000-02-07 |
| KR100487301B1 true KR100487301B1 (en) | 2006-04-21 |
Family
ID=19544007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980028206A KR100487301B1 (en) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | Ferroelectric Optical Memory Device Manufacturing Method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100487301B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5206829A (en) * | 1990-10-24 | 1993-04-27 | Sarita Thakoor | Thin film ferroelectric electro-optic memory |
| JPH0721783A (en) * | 1993-06-30 | 1995-01-24 | Tdk Corp | Optical information recorder |
| US5621559A (en) * | 1994-04-18 | 1997-04-15 | California Institute Of Technology | Ferroelectric optical computing device with low optical power non-destructive read-out |
-
1998
- 1998-07-13 KR KR1019980028206A patent/KR100487301B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5206829A (en) * | 1990-10-24 | 1993-04-27 | Sarita Thakoor | Thin film ferroelectric electro-optic memory |
| JPH0721783A (en) * | 1993-06-30 | 1995-01-24 | Tdk Corp | Optical information recorder |
| US5621559A (en) * | 1994-04-18 | 1997-04-15 | California Institute Of Technology | Ferroelectric optical computing device with low optical power non-destructive read-out |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20000008412A (en) | 2000-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1782428B1 (en) | An organic ferroelectric or electret memory circuit and a method for making same | |
| US5375085A (en) | Three-dimensional ferroelectric integrated circuit without insulation layer between memory layers | |
| JP4036822B2 (en) | Piezoelectric device | |
| US6878980B2 (en) | Ferroelectric or electret memory circuit | |
| EP1653473B1 (en) | Resistive memory device having array of probes and method of manufacturing the resistive memory device | |
| EP1446806B1 (en) | A ferroelectric or electret memory circuit | |
| CN112956041A (en) | Variable low resistance line nonvolatile memory element and method of operating the same | |
| US7428162B2 (en) | Memory device including a plurality of capacitors | |
| JP2007110068A (en) | Semiconductor memory device and its manufacturing method | |
| US6191441B1 (en) | Ferroelectric memory device and its drive method | |
| JP2009290027A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same, and optical modulating device and method of manufacturing the same | |
| JP2009158956A (en) | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method | |
| KR100360592B1 (en) | Semiconductor devic and method for fabricating it | |
| KR100487301B1 (en) | Ferroelectric Optical Memory Device Manufacturing Method | |
| US7888718B2 (en) | Charge-dipole coupled information storage medium | |
| US6924155B2 (en) | Ferroelectric memory, method of fabricating the same, semiconductor device, and method of fabricating the same | |
| JP3606367B2 (en) | MEMORY DEVICE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND ELECTRONIC DEVICE | |
| US20040173827A1 (en) | Memory cell array including ferroelectric capacitors, method for making the same, and ferroelectric memory device | |
| KR20100078140A (en) | Multi-bit ferroelectric memory device and method for manufacturing the same | |
| JP2007194392A (en) | Semiconductor storage device and its operation method | |
| JP2003282838A (en) | Ferroelectric capacitor, its manufacturing method, memory cell array, method of manufacturing dielectric capacitor, and memory device | |
| US20100133597A1 (en) | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof | |
| KR100223803B1 (en) | Optical waveguide memory device | |
| JPH03108769A (en) | Ferrodielectric memory | |
| KR100991378B1 (en) | Ferroelectric capacitor capable of preventing reduction of effective capacitance due to plasma damage and method for forming the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |