KR100989180B1 - 저항변화기록소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
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- 하부전극;상기 하부전극 상에 형성되고, 제1금속의 산화물로 이루어진 제1저항변화층;상기 제1저항변화층 상에 형성된 전도층;상기 전도층 상에 형성되고, 제2금속의 산화물로 이루어진 제2저항변화층; 및상기 제2저항변화층 상에 형성된 상부전극;을 포함하고,상기 제1저항변화층은 산소 공공(vacancy)이 형성되어 있는 제1트랩층을 구비하고, 상기 제2저항변화층은 산소 공공이 형성되어 있는 제2트랩층을 구비하는 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자.
- 제2항에 있어서,상기 제1트랩층은 상기 하부전극과 상기 제1저항변화층 사이의 계면에 인접하게 형성되고, 상기 제2트랩층은 상기 상부전극과 상기 제2저항변화층 사이의 계면에 인접하게 형성되는 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자.
- 제3항에 있어서,상기 제1트랩층의 전기저항(resistance)과 상기 제2트랩층의 전기저항이 서로 다른 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자.
- 제4항에 있어서,상기 제1트랩층에 형성되어 있는 산소 공공의 밀도와 상기 제2트랩층에 형성된 산소 공공의 밀도가 서로 다른 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자.
- 제4항에 있어서,상기 제1트랩층의 두께와 상기 제2트랩층의 두께가 서로 다른 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자.
- 제2항에 있어서,상기 하부전극은 상기 제1금속보다 산소 친화도가 동일하거나 큰 물질로 이루어지고, 상기 상부전극은 상기 제2금속보다 산소 친화도가 동일하거나 큰 물질로 이루어지며, 상기 전도층은 상기 제1금속 및 상기 제2금속보다 산소 친화도가 작은 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자.
- 제7항에 있어서,상기 하부전극은 상기 제1금속으로 이루어지고, 상기 상부전극은 상기 제2금 속으로 이루어지며, 상기 전도층은 귀금속(noble metal)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자.
- 제7항에 있어서,상기 제1저항변화층 및 상기 제2저항변화층은 TiO2, NiO, HfO2, Al2O3, ZrO2 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자.
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- 하부전극 상에 제1금속의 산화물로 이루어진 제1저항변화층을 형성하는 단계;상기 제1저항변화층 상에 전도층을 형성하는 단계;상기 전도층 상에 제2금속의 산화물로 이루어진 제2저항변화층을 형성하는 단계; 및상기 제2저항변화층 상에 상부전극을 형성하는 단계;를 포함하고,상기 상부전극을 형성하는 단계 이후에,상기 제1저항변화층에 단극 저항 스위칭(unipolar resistance switching) 특성이 나타나도록, 상기 제1저항변화층에 제1컴플라이언스(compliance) 전류를 인가한 상태에서 상기 전도층을 기준으로 상기 하부전극에 양(+)의 부호를 갖는 제1포밍(forming) 전압을 인가하는 단계;상기 포밍된 제1저항변화층이 단극 저항 스위칭의 리셋(reset) 상태가 되도록, 상기 전도층을 기준으로 상기 하부전극에 양(+)의 부호를 가지며, 단극 저항 스위칭의 리셋 전압 크기 이상이고 단극 저항 스위칭의 셋(set) 전압 크기 미만인 전압을 인가하는 단계;상기 제2저항변화층에 단극 저항 스위칭 특성이 나타나도록, 상기 제2저항변화층에 제2컴플라이언스 전류를 인가한 상태에서 상기 전도층을 기준으로 상기 상부전극에 양(+)의 부호를 갖는 제2포밍 전압을 인가하는 단계; 및상기 포밍된 제2저항변화층이 단극 저항 스위칭의 리셋 상태가 되도록 상기 전도층을 기준으로 상기 상부전극에 양(+)의 부호를 가지며, 단극 저항 스위칭의 리셋 전압 크기 이상이고 단극 저항 스위칭의 셋 전압 크기 미만인 전압을 인가하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자 제조방법.
- 제11항에 있어서,상기 제2저항변화층은 상기 제1저항변화층의 두께와 서로 다르게 형성하는 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자 제조방법.
- 제11항에 있어서,상기 제2저항변화층은 상기 제1저항변화층을 이루는 물질과 서로 다른 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자 제조방법.
- 제11항에 있어서,상기 제1컴플라이언스 전류의 크기는 상기 제2컴플라이언스 전류의 크기와 서로 다른 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자 제조방법.
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- 하부전극과, 상기 하부전극 상에 형성되고 전기적 신호에 저항이 변화하는 저항변화물질을 포함하여 이루어진 저항변화막과, 상기 저항변화막 상에 형성된 상부전극을 구비한 저항변화기록소자를 준비하는 단계;상기 저항변화기록소자에 구비된 저항변화막을 양극 저항 스위칭(bipolar resistance switching) 셋 상태로 변경시키기 위해 상기 하부전극과 상기 상부전극 사이에 제1전압을 인가하거나, 상기 저항변화기록소자에 구비된 저항변화막을 양극 저항 스위칭 리셋 상태로 변경시키기 위해 상기 하부전극과 상기 상부전극 사이에 제2전압을 인가하여, 상기 저항변화막의 상태를 전환시키는 단계; 및상기 저항변화기록소자에 구비된 저항변화막이 셋 상태일 때를 "1"로, 리셋 상태일 때를 "0"으로 할당하는 단계;를 포함하며,상기 제1전압의 크기가 상기 제2전압의 크기보다 크고,상기 저항변화막은, 금속 산화물로 이루어진 제1저항변화층, 금속 산화물로 이루어진 제2저항변화층 및 상기 제1저항변화층과 제2저항변화층 사이에 형성된 전도층을 구비하며,상기 제1저항변화층은 산소 공공이 형성되어 있는 제1트랩층을 구비하고, 상기 제2저항변화층은 산소 공공이 형성되어 있는 제2트랩층을 구비하는 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자의 정보기록방법.
- 제18항에 있어서,상기 제1트랩층은 상기 하부전극과 상기 제1저항변화층 사이의 계면에 인접하게 형성되고, 상기 제2트랩층은 상기 상부전극과 상기 제2저항변화층 사이의 계면에 인접하게 형성되는 것을 특징으로 하는 저항변화기록소자의 정보기록방법.
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