KR101781002B1 - 저항 변화 메모리 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

저항 변화 메모리 소자의 내구성과 유지성의 특성을 동시에 개선하는 저항 변화 메모리 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기판, 상기 기판 상에 마련된 하부 전극, 상기 하부 전극 상에 마련된 스위칭층, 상기 스위칭층 상에 마련된 반응성 상부 전극을 포함하고, 상기 스위칭층은 상기 스위칭층에 형성되는 산소 공공의 양이 최대로 되도록 고압 수소 열처리된 구성을 마련하여, 충분한 양의 산소 공공을 상부 반응성 전극의 공정조건과 무관하게 형성할 수 있고, 이로 인해 상부 반응성 전극에 잔존하는 산소문제도 해결할 수 있다.

Description

저항 변화 메모리 소자 및 그 제조방법{ReRAM and manufacture method thereof}
본 발명은 저항 변화 메모리 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 저항 변화 메모리 소자의 내구성과 유지성의 특성을 동시에 개선하는 저항 변화 메모리 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 각광받고 있는 비휘발성 메모리인 플레시(FLASH) 메모리 소자의 경우 스케일링(Scaling)의 어려움이 있어서, 차세대 테라비트급 비휘발성 메모리를 개발하기 위해서는 새로운 반도체 소자용 특성 물질에 기반을 둔 메모리 소자의 개발이 시급한 실정이다. 이러한 측면에서, 저항 변화 메모리 소자(ReRAM)는 간단한 공정과 우수한 온/오프(On/Off) 특성으로 인해서 가장 유망한 차세대 비휘발성 메모리 소자로 부상하게 되었다.
저항 변화 메모리 소자는 금속 산화물을 이용하여 금속/금속 산화물/금속(MIM)의 구조로서, 적당한 전기적 신호를 금속 산화물에 인가하면 금속 산화물의 저항이 큰 상태(High Resistance State, HRS 또는 OFF state)에서 저항이 작은 상태(Low Resistance State, LRS 또는 ON state), 또는 그 반대의 상태로 바뀌게 되어 메모리 소자로서의 특성이 나타나게 된다. ON/OFF 스위칭 메모리 특성을 구현하는 전기적 방식에 따라 전류 제어 부성 미분 저항(Current Controlled Negative Differential Resistance, CCNR) 또는 전압 제어 부성 미분 저항(Voltage Controlled Negative Differential Resistance, VCNR)으로 분류될 수 있으며, VCNR의 경우 전압이 증가함에 따라 전류가 큰 상태에서 작아지는 상태로 변화하는 특징을 보이는데 이때 나타나는 큰 저항 차이를 이용하여 메모리 특성을 구현할 수 있다.
인가되는 전압에 따라 저항 상태가 바뀌게 되는 금속 산화물의 스위칭 특성에 대하여 많은 연구가 오랫동안 진행되어 왔으며 그 결과 크게 2가지 스위칭 모델이 제시되었다.
첫째는 금속 산화물 내부에 어떤 구조적인 변화가 야기되어 본래의 금속 산화물과 저항 상태가 다른 전도성이 큰 통로(path)가 형성되는데, 이것이 전도성 필라멘트(conducting filament) 모델이다. 이 모델에 따르면 전기적 스트레스(일반적으로 forming process라고 함)에 의해 박막 내부로 전극 금속 물질이 확산 또는 주입되거나 박막 내 결함 구조의 재배열에 의해 전도성이 매우 높은 전도성 필라멘트가 형성된다는 것이다. 이 전도성 필라멘트는 국부적 영역에서의 줄 히팅(joule heating)에 의해 전도성 필라멘트의 파괴가 발생하며 박막 내 온도, 박막 외부 온도, 인가된 전기장, 공간 전하(space charge) 현상 등과 같은 요인에 의해 전도성 필라멘트가 재형성되는 현상이 반복적으로 발생함에 따라 스위칭 특성이 나타난다는 것이다.
둘째는 금속 산화물 내부에 존재하는 많은 트랩(trap)들에 의한 스위칭 모델이다. 일반적으로 금속 산화물에는 금속 입자나 산소 입자와 관련된 많은 트랩이 존재하게 되며 이 트랩에 전하가 충전 및 방전되면 전극과 박막 계면에서 밴드 벤딩(band bending)이 발생하거나 공간 전하에 의해 내부 전기장의 변화를 일으키게 되어 스위칭 특성이 나타난다고 한다.
이러한 메커니즘들을 통해 저항 변화 메모리 소자는 기존의 플래시 메모리보다 매우 빠른 동작 속도(수십 nsec)를 나타내며 DRAM과 같이 낮은 전압(2~5V 이하)에서도 동작 가능하다. 또한, SRAM과 같은 빠른 읽기-쓰기가 가능하고, 메모리 소자가 간단한 구조를 가지기 때문에 공정상 발생할 수 있는 결함을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라 동시에 공정비용을 줄일 수 있어 값싼 메모리 소자 제작이 가능하다는 장점이 있다. 더구나 우주복사선이나 전자파 등에 영향을 받지 않아 우주공간에서도 제 기능을 발휘할 수 있으며 1010회 이상의 쓰기와 지우기를 반복하여도 메모리 성능에 저하가 없다.
이러한 장점으로 인해 저장 매체가 필요한 모든 기기에 적용이 가능하며 특히, 내장형 집적회로(embedded IC)와 같이 시스템 온 어 칩(system-on-a chip;SoC)화 되어가는 메모리 소자의 용도에 적합한 특성을 가지고 있다.
이와 같은 장점에도 불구하고 아직까지 저항변화 메모리는 정확한 스위칭 메커니즘이 알려져 있지 않아 재현성에 상당한 약점을 지니고 있으며, 이 밖에도 각 소자 간 동작 전압, 전류, 내구력 등 약간의 편차가 존재한다.
따라서 저항 변화 메모리 소자가 실제 제품화하기 위해서는 위에서 언급한 문제들을 해결하기 위한 신재료 개발, 스위칭 메카니즘 규명, 공정개발, 공정 장비, 회로 설계 등에 있어서 종합적인 연구개발이 필요한 상황이다.
한편, 최근에는 저항 변화 메모리 소자의 집적도를 향상시키기 위해 수평 방향으로 연장되는 복수의 수평 전극과 수직방향으로 연장되는 복수의 수직 전극이 크로스 포인트 구조에 배치되고, 상기 크로스 포인트에 저항변화 물질층을 형성한 메모리 소자가 제안되었다.
이러한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 및 2 등에 개시되어 있다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 상부 전극과 하부 전극 사이에 저항 변화층이 구비되고, 상기 상부 및 하부 전극에 극성이 서로 다른 전위를 인가함으로써, 가역적으로 상기 저항 변화층의 저항값이 변화하는 저항 변화 메모리 소자로서, 상기 저항 변화층과 상기 상부 전극 사이에 배치되고, 상기 저항 변화층에 금속이온을 공급하기 위한 금속층 및 상기 저항 변화층과 상기 금속층 사이에 배치되며, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 셋 전압을 인가하여 상기 저항 변화 메모리 소자의 셋 동작 시에 상기 저항 변화층 내의 잔존하는 상기 금속 이온을 환원시켜 전도성 필라멘트를 형성하도록 하는 버퍼층을 포함하는 저항 변화 메모리 소자에 대해 개시되어 있다.
또 하기 특허문헌 2에는 서로 일정 간격을 두고 적층되고 수평 방향으로 연장된 복수의 수평 전극, 상기 복수의 수평 전극들 사이에 각각 형성된 층간 절연막, 상기 적층된 복수의 수평 전극들과 층간 절연막들을 수직 방향에서 관통하여 상기 수평 전극과 교차점을 갖도록 형성되는 복수의 수직 전극 및 상기 층간 절연막과 상기 수평 전극 사이에서 상기 수평 전극을 감싸는 형태로 그 단면이 U형을 갖도록 형성되고, 상기 수직 전극과 접하는 면이 산소 처리되어 상기 수직 전극과 접하는 면의 산소 조성비가 상기 수평 전극과 접하는 면의 산소 조성비보다 높도록 형성되어 상기 수직 전극과 접하는 면인 산소 조성비가 높은 부분이 메모리 스위칭 특성을 가지며, 상기 수평 전극과 접하는 면이 문턱 스위칭 특성을 갖도록 형성된 금속 산화물막을 포함하는 수직형 저항 변화 메모리 소자에 대해 개시되어 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1520221호(2015.05.07 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1328506호(2013.11.06 등록)
비휘발성 메모리로 개발중인 ReRAM의 경우, 소자의 내구성(endurance)과 유지성(retention)이 산화물 박막의 산소 공공(oxygen vacancy)의 농도와 분포에 따라 민감하게 변화한다. 상술한 바와 같은 종래의 기술은 HfO2 위에 반응성 금속층의 두께를 조절하고 후속 열처리를 통해 HfO2 -x를 형성하여 ReRAM 소자를 제작하고 있다. 이 경우 충분한 산소 공공을 만들기 위해서는 두꺼운 금속층이 필요하며, 이 경우, 금속층에 잔존하는 산소이온이 소자 유지 동작시 HfO2 -x로 이동함으로 인해 소자의 유지 특성이 악화되는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, ReRAM 소자의 산소 공공(oxygen vacancy) 농도를 고압 수소 열처리의 환원반응을 이용하여 제어함으로써 소자 신뢰성 특성을 개선하는 저항 변화 메모리 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 안정적인 저항 변화 메모리 소자 동작을 위해 소자의 내구성과 유지성의 특성을 동시에 개선하는 저항 변화 메모리 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자는 기판, 상기 기판 상에 마련된 하부 전극, 상기 하부 전극 상에 마련된 스위칭층, 상기 스위칭층 상에 마련된 반응성 상부 전극을 포함하고, 상기 스위칭층은 상기 스위칭층에 형성되는 산소 공공의 양이 최대로 되도록 고압 수소 열처리된 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자에서, 상기 고압 수소 열처리는 150℃ ~ 400℃, 1~25atm의 H2 분위기에서 5~120분 동안 실행되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자에서, 상기 스위칭층은 전이금속산화물인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자에서, 상기 스위칭층은 TiOx, TaOx, HfOx, WOx, CuOx 중의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자에서, 상기 하부 전극과 기판 사이에 마련된 제1 절연층, 상기 반응성 상부 전극 상에 마련된 캡 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자의 제조방법은 (a) 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계, (b) 상기 하부 전극 상에 스위칭층을 형성하는 단계, (c) 상기 스위칭층에 형성되는 산소 공공의 양이 최대로 되도록 상기 스위칭층을 고압 수소 열처리하는 단계, (d) 상기 스위칭층 상에 반응성 상부 전극을 형성하는 단계, (e) 상기 반응성 상부 전극 상에 캡 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자의 제조방법에서, 상기 고압 수소 열처리는 150℃ ~ 400℃, 1~25atm의 H2 분위기에서 5~120분 동안 실행되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자 및 그 제조방법에 의하면, 산소 공공의 저온 고압 수소 열처리 공정으로 제어함으로써, 충분한 양의 산소 공공을 상부 반응성 전극의 공정조건과 무관하게 형성할 수 있고, 이로 인해 상부 반응성 전극에 잔존하는 산소문제도 해결할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또, 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자 및 그 제조방법에 의하면, 스위칭층에 형성되는 산소 공공의 양은 최대로 하고, 상부 전극에 포획되는 산소의 양은 최소로 하여 저항 변화 메모리 소자의 내구성과 유지성의 특성을 동시에 개선할 수 있다는 효과도 얻어진다.
도 1은 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자의 단면도,
도 2는 저항 변화 메모리 소자에서 내구성과 유지 특성 및 이들의 균형(Trade-off) 관계를 나타내는 그래프,
도 3은 반응성 상부 전극(40)의 두께에 따른 산소 포집의 상태를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자에서 고압 수소 열처리(HPHA)에 대한 설명도,
도 5는 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자에서 고압 수소 열처리(HPHA)에 대한 I-V 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자에서 고압 수소 열처리(HPHA)를 통해 개선된 내구성 및 유지성의 특성을 나타내는 도면.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자의 단면도이다.
본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자는 도 1에 도시된 바와 같이, Si로 이루어진 기판(10), 상기 기판(10) 상에 마련된 하부 전극(20), 상기 하부 전극(20) 상에 마련된 스위칭층(30), 상기 스위칭층(30) 상에 마련된 반응성 상부 전극(40), 상기 상부 전극(40) 상에 마련된 캡 전극(60)을 포함하고, 상기 스위칭층(30)에는 상기 스위칭층(30)에 형성되는 산소 공공(oxygen vacancy)의 양이 최대로 되도록 고압 수소 열처리(High-pressure hydrogen annealing, HPHA)를 실행한다.
또 상기 기판(10)과 하부 전극(20) 사이에는 예를 들어 SiO2로 이루어진 제1 절연층이 마련될 수 있고, 하부 전극(20)은 Ti로 이루어진 접착층을 거쳐 제1 절연층과 접착될 수 있다.
상기 스위칭층(30)은 예를 들어 SiO2로 이루어진 제2 절연층을 패터닝하고 에칭하여 형성된 대략 250nm 직경의 홈 내에 마련될 수 있다.
상기 하부 전극(20)은 Pt로 이루어지고, 상기 스위칭층(30)은 전이금속 산화물로 이루어진다. 이와 같은 전이금속 산화물은 화학양론 산화막으로서 HfO2, ZrO2, TiO2, Al2O3 또는 Ta2O5로 이루어질 수 있으며, 비화학양론 산화막으로서 AlOX, ZrOX, TiOX, NiOX, ZnOX, MnOX, WOX, TaOX, CuOX 또는 HfOX로 이루어질 수 있다.
바람직하게는 상기 스위칭층(30)은 TiOX, TaOX, HfOX, WOX, CuOX 중의 어느 하나로 이루어지고, 상기 상부 전극(40)은 Ta로 이루어진다.
또한, 고압 수소 열처리(HPHA)는 150℃ ~ 400℃, 1~25atm의 H2 분위기에서 5-120분 동안, 바람직하게는 200℃, 10atm의 H2 분위기에서 30분 동안 실행된다.
다음에 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자의 제조 방법에 대해 도 1을 참조하여 설명한다.
먼저, Si로 이루어진 기판(10) 상에 SiO2로 이루어진 제1 절연층을 형성하고, 상기 제1 절연층 상에 Pt로 이루어진 하부 전극(20)을 스퍼터링 방법으로 퇴적한다.
이어서, 하부 전극(20) 상에 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition) 방법에 의해 HfO2을 퇴적하여 스위칭층(30)을 형성한다.
그 다음에, 상기 스위칭층(30)에서 형성되는 산소 공공의 양이 최대로 되도록 상기 스위칭층(30)을 고압 수소 열처리(HPHA)를 실행한다. 고압 수소 열처리(HPHA)는 스위칭층(30)에 대해 200℃, 10atm의 H2 분위기에서 30분 동안 실행된다.
상기 스위칭층(30) 상에 스퍼터링 방법에 의해 Ta로 이루어진 반응성 상부 전극(40)을 형성한다.
이어서, 상기 반응성 상부 전극(40) 상에 캡 전극(60)을 형성하는 것에 의해 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자가 제조된다.
그러나 본 발명에서는 상기 구조에 한정되는 것은 아니고, 상기 제1 절연층 상에 Ti로 이루어진 접착층을 마련하고, 이 접착층 상에 상기 전극(20)을 마련할 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자의 개발에 관한 고찰을 도 2 내지 도 6에 따라 설명한다.
도 2는 저항 변화 메모리 소자에서 내구성과 유지 특성 및 이들의 균형(Trade-off) 관계를 나타내는 그래프이고, 도 3은 반응성 상부 전극(40)의 두께에 따른 산소 포집의 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자에서 고압 수소 열처리(HPHA)에 대한 설명도 이고, 도 5는 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자에서 고압 수소 열처리(HPHA)에 대한 I-V 그래프이며, 도 6은 본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자에서 고압 수소 열처리(HPHA)를 통해 개선된 내구성 및 유지성의 특성을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 반응성 상부 전극(40)의 두께 조절을 통해 상부 전극(40)에서 포획되는 산소의 양과 스위칭층(30)에 형성되는 산소 공공의 양을 조절하는 것에 의해 실제 메모리 소자에서 내구성과 유지성의 균형 관계가 나타나는 것을 확인하였다.
또 본 발명에서는 이를 위해 반응성 상부 전극(40)의 두께를 각각 5nm, 10nm, 15nm로 제작하여 실험하였다. 도 2에서 검은색 그래프는 Ta로 이루어지고 5nm로 형성된 반응성 상부 전극(40), HfO2로 이루어진 스위칭층(30), Pt로 이루어진 하부 전극(20)을 구비한 저항 변화 메모리 소자, 적색 그래프는 Ta로 이루어지고 10nm로 형성된 반응성 상부 전극(40), HfO2로 이루어진 스위칭층(30), Pt로 이루어진 하부 전극(20)을 구비한 저항 변화 메모리 소자, 청색 그래프는 Ta로 이루어지고 15nm로 형성된 반응성 상부 전극(40), HfO2로 이루어진 스위칭층(30), Pt로 이루어진 하부 전극(20)을 구비한 저항 변화 메모리 소자의 구성에서 내구성과 유지성의 특성을 나타낸다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 반응성 상부 전극(40)의 두께의 증가에 따라 반응성 상부 전극(40)에서 산소의 포획량이 증가하고, 스위칭층(30)에서 산소 공공의 양이 증가함을 알 수 있었다.
즉, 5nm로 형성된 반응성 상부 전극(40)인 도 3의 (a), 10nm로 형성된 반응성 상부 전극(40)인 도 3의 (b), 15nm로 형성된 반응성 상부 전극(40)인 도 3의 (c)의 대비에서 알 수 있는 바와 같이, 반응성 상부 전극(40)의 두께가 증가할수록 반응성 상부 전극(40)에서 포획되는 산소의 양이 증가함과 동시에 스위칭층(30)에 형성되는 산소 공공의 양이 동시에 증가하게 된다. 도 3에서 흰색 원은 스위칭층(30)에 형성되는 산소 공공을 나타내고, 흑색 원은 반응성 상부 전극(40)에서 포획되는 산소를 나타낸다.
상기 반응성 상부 전극(40)에서 포획되는 산소의 양이 많을 경우 역확산(back diffusion)하여 필라멘트(filament)를 구성하고 있는 산소 공공과 재결합되는 양도 많아지기 때문에 유지성 특성에 취약한 반면, 스위칭층(30)에 형성된 많은 양의 산소 공공은 필라멘트의 소스로서 작용하여 내구성 특성이 좋아지게 된다.
따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 내구성 특성이 좋기 위해서는 반응성 상부 전극(40)에서 포획되는 산소의 양을 최소화하여야 하고 동시에 스위칭층(30)에 형성되는 산소 공공의 양을 최대화해야 한다.
본 발명에서는 이를 위해 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 고압 수소 열처리방법을 도입하여 스위칭층(30)을 충분히 환원시켜 많은 양의 산소 공공을 형성시키고, 얇은 두께의 반응성 상부 전극(40)을 사용하여 포획되는 산소의 양은 최소화하였다. 도 4에서 흰색 원은 본 발명에 따른 고압 수소 열처리(HPHA)에 의해 스위칭층(30)에 형성되는 산소 공공을 나타내고, 흑색 원은 5nm로 형성된 반응성 상부 전극(40)에서 포획되는 최소한의 산소를 나타낸다.
또 도 5에 도시된 바와 같이, 스위칭층(30)을 본 발명에 따른 고압 수소 열처리(HPHA)하는 것에 의해 5nm로 형성된 반응성 상부 전극(40)에서 대조 샘플에 비해 전류-전압(I-V) 특성이 향상됨을 알 수 있다.
이에 따라 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 내구성 및 유지성의 특성이 모두 개선된 소자 특성을 확보할 수 있었다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명에 따른 저항 변화 메모리 소자 및 그 제조방법을 사용하는 것에 의해 저항 변화 메모리 소자의 내구성과 유지성의 특성을 동시에 개선할 수 있다.
10 : 기판
20 : 하부 전극
30 : 스위칭층
40 : 반응성 상부 전극
60 : 캡 전극

Claims (7)

  1. 기판,
    상기 기판 상에 마련된 하부 전극,
    상기 하부 전극 상에 마련된 스위칭층,
    상기 스위칭층 상에 Ta로 이루어진 반응성 상부 전극, 및
    상기 반응성 상부 전극 상에 마련되는 캡 전극을 포함하고,
    상기 스위칭층은 상기 스위칭층에 형성되는 산소 공공의 양이 최대로 되도록 고압 수소 열처리된 것을 특징으로 하는 저항 변화 메모리 소자.
  2. 제1항에서,
    상기 고압 수소 열처리는 150℃ ~ 400℃, 1~25atm의 H2 분위기에서 5~120분 동안 실행되는 것을 특징으로 하는 저항 변화 메모리 소자.
  3. 제1항에서,
    상기 스위칭층은 전이금속산화물인 것을 특징으로 하는 저항 변화 메모리 소자.
  4. 제1항에서,
    상기 스위칭층은 TiOx, TaOx, HfOx, WOx, CuOx 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 저항 변화 메모리 소자.
  5. 제1항에서,
    상기 하부 전극과 기판 사이에 마련된 제1 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항 변화 메모리 소자.
  6. (a) 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계,
    (b) 상기 하부 전극 상에 스위칭층을 형성하는 단계,
    (c) 상기 스위칭층에 형성되는 산소 공공의 양이 최대로 되도록 상기 스위칭층을 고압 수소 열처리하는 단계,
    (d) 상기 스위칭층 상에 Ta으로 이루어진 반응성 상부 전극을 형성하는 단계,
    (e) 상기 반응성 상부 전극 상에 캡 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항 변화 메모리 소자의 제조방법.
  7. 제6항에서,
    상기 고압 수소 열처리는 150℃ ~ 400℃, 1~25atm의 H2 분위기에서 5~120분 동안 실행되는 것을 특징으로 하는 저항 변화 메모리 소자의 제조방법.
KR1020150150038A 2015-10-28 2015-10-28 저항 변화 메모리 소자 및 그 제조방법 KR101781002B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009049183A (ja) * 2007-08-20 2009-03-05 Fujitsu Ltd 抵抗変化素子、抵抗変化メモリおよびそれらの作製方法
KR101382835B1 (ko) * 2012-11-26 2014-04-08 포항공과대학교 산학협력단 저항 변화 메모리 소자 및 이의 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009049183A (ja) * 2007-08-20 2009-03-05 Fujitsu Ltd 抵抗変化素子、抵抗変化メモリおよびそれらの作製方法
KR101382835B1 (ko) * 2012-11-26 2014-04-08 포항공과대학교 산학협력단 저항 변화 메모리 소자 및 이의 제조방법

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