KR20080016120A - 상변화 메모리 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents
상변화 메모리 소자 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080016120A KR20080016120A KR1020060077808A KR20060077808A KR20080016120A KR 20080016120 A KR20080016120 A KR 20080016120A KR 1020060077808 A KR1020060077808 A KR 1020060077808A KR 20060077808 A KR20060077808 A KR 20060077808A KR 20080016120 A KR20080016120 A KR 20080016120A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- phase change
- change material
- atomic
- material layer
- antimony
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 claims abstract description 115
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 80
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 claims abstract 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 77
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 21
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 claims description 16
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 13
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 9
- -1 ZrSiN Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910015345 MOn Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910019794 NbN Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910004491 TaAlN Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910003071 TaON Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910004200 TaSiN Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910010037 TiAlN Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910010060 TiBN Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910010282 TiON Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910008484 TiSi Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910008482 TiSiN Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910008807 WSiN Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 4
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen(.) Chemical compound [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 9
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 33
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 33
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- FAWGZAFXDJGWBB-UHFFFAOYSA-N antimony(3+) Chemical compound [Sb+3] FAWGZAFXDJGWBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 150000001786 chalcogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
- H10N70/231—Multistable switching devices, e.g. memristors based on solid-state phase change, e.g. between amorphous and crystalline phases, Ovshinsky effect
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
- H10N70/821—Device geometry
- H10N70/826—Device geometry adapted for essentially vertical current flow, e.g. sandwich or pillar type devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
- H10N70/881—Switching materials
- H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
- H10N70/8825—Selenides, e.g. GeSe
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
- H10N70/881—Switching materials
- H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
- H10N70/8828—Tellurides, e.g. GeSbTe
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
본 발명은 상변화 물질 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 GST 상변화 물질에 관한 것이다.
본 발명에 따른 상변화 물질은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 를 초과하여 함유한다. 또한 본 발명에 따른 상변화 메모리 소자는 하부전극; 상기 하부전극 상의 상부전극; 및 상기 하부전극과 상기 상부전극 사이에 형성되는 상변화물질층을 포함하고, 상기 상변화물질층은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 를 초과하여 함유하는 스퍼터링 타겟에 의한 스퍼터링 증착에 의해 형성된다.
이에 따라, 상변화 물질의 결정화온도가 150℃보다 높게 되어 리텐션 특성이 개선된다.
상변화 물질, 안티몬, 결정화 온도, 리텐션
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상변화 물질의 결정화온도를 보여주는 그래프이다.
도 2는 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)에 대한 삼성분계 상태도의 일부를 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 상변화물질을 적용한 리텐션 테스트 결과를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상변화물질을 적용한 리텐션 테스트 결과를 도시한 그래프이다.
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 의한 상변화 메모리 소자의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변화 물질을 증착하는 스퍼터링 장치의 간략한 단면도이다.
도 7는 상변화 메모리 소자의 쓰기/지우기를 반복할 경우의 비정질 및 결정질 상태의 저항을 도시한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 상변화 메모리 소자 120 : 상변화 물질층
110 : 하부전극 130 : 상부전극
200 : 스퍼터링 장치 210 : 스퍼터링 타겟
230 : 반도체 기판
본 발명은 반도체 메모리 소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상변화 메모리 소자에 관한 것이다.
반도체 메모리 소자들은 전원 공급이 중단되었을 때, 데이터의 보유 유무에 따라, 크게 휘발성 메모리 소자 및 비휘발성 메모리 소자로 나누어질 수 있다. 휘발성 메모리 소자들의 대표적인 것이 디램 소자들 및 에스램 소자들이며, 비휘발성 메모리 소자들의 대표적인 것이 플래쉬 메모리 소자들이다. 이와 같은 전형적인 메모리 소자들은 저장된 전하 유무에 따라 논리 "0" 또는 논리 "1"을 나타냄으로써 메모리 소자로서의 기능을 한다.
휘발성 메모리 소자인 디램은 주기적인 리프레쉬 동작이 필요하며 높은 전하 저장능력이 요구된다. 따라서, 디램 소자의 경우, 커패시턴스를 증가시키기 위해 많은 노력들이 시도되고 있다.
전원 공급이 없는 상태에서도 데이터가 보관되기 위해서는 비휘발성 메모리 장치 특히 플래쉬 메모리가 주로 사용되고 있다. 그러나, 플래쉬 메모리는 랜덤 억 세스 메모리가 아니며, 데이터를 읽고 쓰는데 있어 많은 시간이 소요되는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 비휘발성 특성 및 임의 접근이 가능하고 소자의 집적도도 증가시키면서 구조가 간단한 새로운 메모리 소자를 개발하기 위한 많은 노력이 있었으며, 차세대 반도체 소자로서는 FRAM (Ferro- Electric RAM), MRAM(Magentic RAM), 상변화 메모리 장치: PRAM(Phase-change RAM))등이 제안되어 왔다.
그 중에서, 상변화 메모리 소자는 그것에 제공되는 열에 의존하여 그 결정상태가 변하는 상변화 물질을 사용한다. 통상적으로 상변화 물질로서 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)으로 구성된 칼코겐 화합물(GST 또는 Ge-Sb-Te)을 사용한다. 상변화 물질에 열을 제공하기 위해서 상변화 물질막에 전류를 흘려보낸다. 즉, 공급되는 전류의 크기 및 공급 시간에 의존하여 GST의 결정상태가 변한다. 결정 상태에 따라서 저항의 크기가 다르기 때문에(결정 상태는 저항이 낮고 비정질 상태는 저항이 높음) 저항 차이를 감지하여 논리 정보를 결정할 수 있다.
수십~수백 ns 동안 발생하는 비정질 상태와 결정질 상태간 상변태에 의한 저항차이를 활용하는 상변화 메모리 소자는 소자동작의 기본적인 특성자체는 매우 훌륭하나 제품화에 필요한 신뢰성 측면에서는 아직 미흡하다. 특히 데이터의 강건성(robustness)을 평가하는 리텐션(retention)측정의 경우 고온에서 진행하는 가속 테스트 시에 불과 몇 시간 내에 기존 데이터가 지워져 버리는 문제점이 발생한다. 결정질 데이터는 문제가 되지 않지 않지만, 비정질 데이터는 비정질 상태에서 기록을 한 후에 결정화하지 않도록 하는 것이 중요하다.
현재까지 개발된 상변화 메모리 소자에 사용되는 물질로는 GST 225, 즉 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb), 텔루늄(Te)의 원자% 비율이 2:2:5의 조성의 상변화 물질을 사용하고 있다. GST 225의 녹는점은 대략 630℃ 이며, 비정질에서 결정질로 천이하는 결정화온도는 녹는점보다 훨씬 낮은 대략 150℃ 이다. 따라서 상변화물질이 결정질인 경우에는 시간이 경과함에 따라 비정질로 변하는 것은 어려우나 상변화물질이 비정질일 경우에는 시간이 경과함에 따라 결정화할 우려가 있다. 그러므로 결정화온도가 높은 상변화물질을 개발하여 리텐션 특성을 개선할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 결정화온도를 상승시킬 수 있는 상변화 물질을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기와 같은 본 발명의 상변화 물질을 이용한 상변화 메모리 소자를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기와 같은 상변화 메모리 소자를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 상변화 물질은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 게르마늄(Ge)을 16.6 원자% 이상 ~ 22.2 원자% 미만, 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 초과 ~ 41.6 원자% 이하 및 텔루늄(Te)을 41.6 원자% 이상 ~ 55.5 원자% 미만으로 각각 함유하여 형성된다.
상기 본 발명의 일측면에 따르면, 상기 상변화 물질은 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 및 산소(O)로 이루어지는 1군 원소들 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 제1 첨가 성분을 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변화 메모리 소자는 하부전극; 상기 하부전극 상의 상부전극; 및 상기 하부전극과 상기 상부전극 사이에 형성되는 상변화 물질층을 포함하고, 상기 상변화 물질층은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 게르마늄(Ge)을 16.6 원자% 이상 ~ 22.2 원자% 미만, 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 초과 ~ 41.6 원자% 이하 및 텔루늄(Te)을 41.6 원자% 이상 ~ 55.5 원자% 미만으로 각각 함유하는 스퍼터링 타겟에 의한 스퍼터링 증착에 의해 형성된다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변화 메모리 소자의 제조방법은 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극 상에 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 를 초과하여 함유하는 스퍼터링 타겟에 의한 스퍼터링 증착에 의해 상변화 물질층을 형성하는 단계; 상기 상변화 물질층 상에 상부전극을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상변화 메모리 소자의 제조방법은 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극 상에 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)을 포함하는 상변화 물질층을 형성하는 단계; 및 상기 상변화 물질층 상에 상부전극을 형성하는 단계;를 포함하여 형성된 상변화 메모리 소자에서, 상기 상변화 메모리 소자의 패키지 공정 이전에 데이터의 쓰기 및 지우기 작업을 복수회 실시하는 단계;를 더 포함하여 상기 쓰기 및 지우기 작업 이전보다 상기 상변화 물질층의 상기 안티몬의 조성을 증대시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면 및 표를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐서 막, 영역, 또는 기판등과 같은 하나의 구성요소가 또 다른 구성요소 "상에" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 다른 구성요소에 직접 접촉하거나 중간에 개재되는 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다.
또한, "하부의(lower)" 또는 "바닥(bottom)" 및 "상부의(upper)" 또는 "정상(top)"과 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 하부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다 른 요소들의 상부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "하부의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여, "하부의" 및 "상부의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 유사하게, 도면들의 하나에서 소자가 뒤집어 진다면, 다른 요소들의 "아래의(below or beneath)"라고 묘사되어 있는 요소들은 상기 다른 요소들의 "위의(above)" 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "아래의"라는 용어는, 위 및 아래의 방향 모두를 포함할 수 있다.
먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 물질을 설명한다.
표 1과 같은 실험조건으로 제조된 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)으로 구성된 GST 상변화 물질의 결정화 온도를 측정하였다.
먼저 실험예 A에서는 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 원자조성비가 2:3:5 이므로 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te) 각각의 원자%는 20.0 원자%, 30.0 원자% 및 50.0 원자% 이고 결정화온도는 170℃ 이다.
실험예 B에서는 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 원자조성비가 2:4:5 이므로 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te) 각각의 원자%는 18.1 원자%, 36.3 원자% 및 45.4 원자% 이고 결정화온도는 190℃ 이다.
실험예 C에서는 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 원자조성비가 2:5:5 이므로 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te) 각각의 원자%는 16.6 원자%, 41.6 원자% 및 41.6 원자% 이고 결정화온도는 205℃ 이다.
실험예 D에서는 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 원자조성비가 3:5:10 이므로 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te) 각각의 원자%는 16.6 원 자%, 27.7 원자% 및 55.5 원자% 이고 결정화온도는 165℃ 이다.
실험예 E에서는 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 원자조성비가 8:13:15 이므로 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te) 각각의 원자%는 22.2 원자%, 36.1 원자% 및 41.6 원자% 이고 결정화온도는 185℃ 이다.
상기 실험예에서 GST의 결정화온도는 종래 GST 225의 150℃보다 높음을 확인하였으며, 안티몬의 비율이 높을수록 결정화온도가 높아짐을 확인할 수 있었다. 즉, 상변화 물질인 GST에서 안티몬(Sb)이 결정화온도의 주요결정원소임을 확인하였다.
안티몬(Sb) 성분의 함량은 적어도 22.2 원자%보다는 큰 범위에서 상변화 물질인 GST의 결정화온도가 150℃보다 높아진다., 바람직하게는 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 게르마늄(Ge)을 16.6 원자% 이상 ~ 22.2 원자% 미만, 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 초과 ~ 41.6 원자% 이하 및 텔루늄(Te)을 41.6 원자% 이상 ~ 55.5 원자% 미만인 경우에 상변화 물질인 GST의 결정화온도가 150℃보다 높아짐을 실험예를 통하여 확인하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 물질의 결정화온도를 보여주는 그래프이다. 도 1을 참조하면, 안티몬(Sb)의 조성비율이 높을수록 상변화 물질인 GST의 결정화 온도가 상승함을 확인할 수 있다. 즉, 안티몬(Sb)의 원자% 조성이 각각 27.7 원자%, 30.0 원자%, 36.1 원자%, 36.3 원자% 및 41.6 원자% 일때 상변화 물질인 GST의 결정화온도는 각각 165℃, 170℃, 185℃, 190℃ 및 205℃ 임을 확인할 수 있다. 이는 종래 상변화 물질인 GST 225의 결정화온도인 150℃ 보다 높다.
도 2는 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)에 대한 삼성분계 상태도의 일부를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실험예 A 내지 E에 따른 상변화 물질의 조성을 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)에 대한 삼성분계 상태도에 각각 표시하였다. 실험예 A 내지 E를 포함하는 영역은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 게르마늄(Ge)을 16.6 원자% 이상 ~ 22.2 원자% 미만, 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 초과 ~ 41.6 원자% 이하 및 텔루늄(Te)을 41.6 원자% 이상 ~ 55.5 원자% 미만의 영역이다.
도 3은 종래의 상변화물질을 적용한 리텐션 테스트 결과를 도시한 그래프이다. 도 3을 참조하면, 베이크(bake) 후의 상변화 메모리 소자의 셀(cell) 저항분포가 베이크(bake) 온도의 시간에 따라 편차가 크다. 즉, 베이크 시간이 0.1초일때는 저항분포가 상대적으로 양호하나 베이크 시간이 4초, 12초, 24초, 36초 및 48초로 길어질 수록 상변화 메모리 셀 저항분포가 불량해지는 문제점이 발생한다. 이는 종래의 상변화 물질의 결정화온도가 150℃ 로서 비교적 낮으므로 베이크 공정에서 가하는 열에 의해 상변화 물질이 비정질 상태에서 결정질 상태로 전이하면서 상변화 물질의 저항이 달라지는 것도 하나의 원인이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상변화물질을 적용한 리텐션 테스트 결과를 도시한 그래프이다. 도 4를 참조하면, 베이크(bake) 후의 상변화 메모리 소자의 셀(cell) 저항분포가 베이크(bake) 온도의 시간에 따라 편차가 상대적으로 작다. 즉, 베이크 시간이 0.1초, 4초, 12초, 24초, 36초, 48초로 길어져도 저항의 분포가 도 3에 비하여 상대적으로 양호하다. 이는 안티몬(Sb)이 증가하여 결정화온도가 증가하여 상변화 물질이 비정질 상태에서 결정질 상태로 전이하는 것이 상대적으로 어렵기 때문이다. 즉, 본 발명의 실시예에 의해 안티몬(Sb)이 증가함에 따라 셀의 리텐션 특성이 우수해짐을 확인하였다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 상변화 물질에 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 및 산소(O)로 이루어지는 1군 원소들 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 제1 첨가 성분을 더 포함하여 형성하는 경우 안티몬(Sb)에 의한 영향보다는 높지 않지만 상기 상변화 물질의 결정화 온도가 상승하는 것을 확인하였다.
다음으로 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예인 상변화 메모리 소자를 설명한다.
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 의한 상변화 메모리 소자의 개략적인 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변화 물질을 증착하는 스퍼터링 챔버의 간략한 단면도이다.
도 5과 도 6을 참조하면, 상변화 메모리 소자(100)는 하부전극(110); 상기 하부전극 상의 상부전극(130); 및 상기 하부전극(110)과 상기 상부전극(130) 사이에 형성되는 상변화 물질층(120)을 포함한다. 상변화 메모리 매체인 상변화 물질층(120)은 통상 스퍼터링 법에 의해 형성된다. 스퍼터링 법은 양전극과 음전극으로 이루어지는 타겟(210)을 대향시켜, 불활성 가스 분위기 하에서 이들의 기판(230)과 타켓(210)의 사이에 고전압을 인가하여 전장을 발생시키는 것이며, 이 때 전리한 전자와 불활성 가스가 충돌하여 플라즈마가 형성되며, 이 플라즈마 중의 양이온이 타켓(음전극,210)) 표면에 충돌하여 타겟(210) 구성원자를 두드려 튀어나오게 하고 이 튀어나온 원자가 대향하는 기판(230) 표면에 부착하여 막이 형성된다는 원리를 이용한 것이다. 상기 상변화 물질층은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 를 초과하여 함유하는 스퍼터링 타겟(210)에 의한 스퍼터링 증착에 의해 형성될 수 있다. 또한 바람직하게는 상기 상변화 물질층은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 게르마늄(Ge)을 16.6 원자% 이상 ~ 22.2 원자% 미만, 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 초과 ~ 41.6 원자% 이하 및 텔루늄(Te)을 41.6 원자% 이상 ~ 55.5 원자% 미만으로 각각 함유하는 스퍼터링 타겟에 의한 스퍼터링 증착에 의해 형성될 수 있다. 즉, 이러한 스퍼터링 타겟(210)에 의한 스퍼터링 증착에 의해 형성된 상변화 물질층은 결정화 온도가 기존의 150℃보다 높아지게 되어 안정적인 소자 특성을 가지게 된다. 한편, 상기 상변화 물질에 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 및 산소(O)로 이루어지는 1군 원소들 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 제1 첨가 성분을 더 포함하여 형성하는 경우 안티몬(Sb)에 의한 영향보다는 높지 않지만 상기 상변화 물질의 결정화 온도가 상승하는 것을 확인하였다.
상기 하부전극(110) 및 상부전극(130)은 각각 금속, 합금, 금속 산화질화물, 또는 도전성 탄소화합물로 이루어질 수 있으며, 예를 들면 W, TiN, TaN, WN, MoN, NbN, TiSiN, TiAlN, TiBN, ZrSiN, WSiN, WBN, ZrAlN, MoSiN, MoAlN, TaSiN, TaAlN, Ti, W, Mo, Ta, TiSi, TaSi, TiW, TiON, TiAlON, WON, TaON 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 하부전극(110) 및 상부전극(130)은 각각 TiN으로 구성될 수 있다.
다음으로 상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예인 상변화 메모리 소자의 제조방법을 설명한다.
도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예인 상변화 메모리 소자의 제조방법은 먼저 하부전극(110)을 형성하는 단계; 상기 하부전극(110) 상에 게르마늄 (Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 를 초과하여 함유하는 스퍼터링 타겟(210)에 의한 스퍼터링 증착에 의해 상변화 물질층(120)을 형성하는 단계; 상기 상변화 물질층(120) 상에 상부전극(130)을 형성하는 단계;를 포함한다. 또한 바람직하게는 상기 상변화 물질층(120)은 상기 하부전극(110) 상에 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 게르마늄(Ge)을 16.6 원자% 이상 ~ 22.2 원자% 미만, 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 초과 ~ 41.6 원자% 이하 및 텔루늄(Te)을 41.6 원자% 이상 ~ 55.5 원자% 미만으로 각각 함유하는 스퍼터링 타겟(210)에 의한 스퍼터링 증착에 의해 상변화 물질층(120)을 형성할 수 있다. 한편, 상기 상변화 물질층(120)에 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 및 산소(O)로 이루어지는 1군 원소들 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 제1 첨가 성분을 더 포함하여 형성하는 경우 안티몬(Sb)에 의한 영향보다는 높지 않지만 상기 상변화 물질의 결정화 온도가 상승하는 것을 확인하였다. 붕소(B)는 이온주입공정에 의해 상변화 물질층(120)에 첨가하는 방법을 사용할 수 있다. 질소(N) 또는 산소(O)는 각각 고온의 질소 또는 산소 가스를 공급하여 상변화 물질층(120)상에 첨가하는 방법을 사용할 수 있다. 탄소(C)는 탄소 성분을 함유하는 스퍼터링 타겟을 별도로 부착하여 스퍼터링 증착에 의하여 상변화 물질층(120) 에 첨가하는 방법을 사용할 수 있다. 상부전극(130) 및 하부전극(110)의 재질은 본 발명의 일실시예인 상변화 메모리 소자에서 이미 설명하였다.
다음으로 상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예인 상변화 메모리 소자의 제조방법을 설명한다.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시예인 상변화 메모리 소자의 제조방법은 하부전극(110)을 형성하는 단계; 상기 하부전극 (110) 상에 게르마늄 (Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)을 포함하는 상변화 물질층 (120)을 형성하는 단계; 및 상기 상변화 물질층(120) 상에 상부전극(130)을 형성하는 단계;를 포함하여 형성된 상변화 메모리 소자에서, 상기 상변화 메모리 소자의 패키지 공정 이전에 데이터의 쓰기 및 지우기 작업을 복수회 실시하는 단계;를 더 포함한다. 상기 데이터의 쓰기 및 지우기 작업을 복수회 실시하는 단계는 10회 ~ 108 회의 범위에서 실시하는 것이 바람직하며 상기 작업을 실시하게 되면 상기 데이터의 쓰기 및 지우기 작업 이전보다 상기 상변화 물질층(120)의 안티몬(Sb)의 조성이 증가하게 되어 결정화 온도가 상승하게 되는 효과를 가지게 된다. 즉, 안티몬의 조성이 증가한다는 것은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 상기 상변화 물질층(120)이 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 를 초과하여 함유할 수 있다는 것을 의미한다.
도 7은 상변화 메모리 소자의 쓰기/지우기를 반복할 경우의 비정질 및 결정질 상태의 저항을 도시한 그래프이다. 상변화 물질에는 높은 크기의 전류 펄스를 단시간 인가하여(저항 가열) 상변화 물질의 온도를 용융점 부근까지 높인 후 급냉(약 1ns 미만)시키면 열을 받은 상변화 물질막 부분이 비정질 상태인 리세트(reset) 상태가 된다. 반면, 상대적으로 낮은 크기의 전류 펄스를 장시간 인가하여(저항 가열) 상변화 물질의 온도를 용융 온도보다 낮은 결정화 온도로 유지하여 결정화시킨 후 냉각시키면 열을 받은 상변화 물질 부분은 결정 상태인 세트(set) 상태가 된다. 한편, 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)으로 구성된 상변화 메모리 소자는 일반적으로 쓰기/지우기(write/erase)를 반복할 경우 10회(cycle) 이후부터 안티몬(Sb)이 증가하는 것을 확인하였다. 도 7을 참조하면, 쓰기/지우기 반복 횟수가 증가함에 따라 세트상태의 저항 대비 리세트 상태의 저항의 차이가 증가하며 결국 상변화 메모리 소자의 센싱 마진(sesing margin)이 증가함을 알 수 있다. 이것은 상변화 물질의 조성의 변화에 기인한 것이다. 결국, 제품화관점에서 보았을 때 상변화 물질의 증착 직후 후처리(쓰기/지우기 반복 등) 없이 그대로 패키지되는 것은 바람직하지 않고 100회 정도의 쓰기/지우기 반복을 하여 안티몬(Sb)을 증가시키는 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
표 2는 상변화 메모리 소자의 쓰기/지우기 작업을 반복할 경우의 상변화 물질층의 안티몬(Sb) 조성을 실제로 측정하여 본 실험예이다.
표 2를 참조하면, 초기의 상변화 물질층의 Ge/Sb/Te의 조성비는 25/24/48로서 안티몬(Sb)의 조성비는 24.7원자%이다. 데이터의 쓰기 및 지우기 작업을 10회 실시한 후의 상변화 물질층의 Ge/Sb/Te의 조성비는 2/33/42로서 안티몬(Sb)의 조성비는 34.0원자%이다. 데이터의 쓰기 및 지우기 작업을 108회 실시한 후의 상변화 물질층의 Ge/Sb/Te의 조성비는 17.5/41/40으로서 안티몬(Sb)의 조성비는 41.6원자%이다. 즉, 데이터의 쓰기 및 지우기 작업을 10회 ~ 108 회의 범위에서 실시하게 되면 상기 데이터의 쓰기 및 지우기 작업 이전보다 상기 상변화 물질층(120)의 안티몬(Sb)의 조성이 증가하게 된다. 이것은 앞서 설명한 것처럼 상변화 물질층(120)의 결정화 온도를 상승시키는 효과를 가져오고 상변화 메모리 소자의 안정적인 소자 특성 확보를 가능하게 한다.
한편, 상변화 물질층(120)에 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 및 산소(O)로 이루어지는 1군 원소들 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 제1 첨가 성분을 더 첨가하면 결정화 온도가 높아지게 된다. 물론 안티몬 원소에 의한 결정화 온도 상승보다는 효과가 낮으나 결정화 온도를 높이려고 하는 관점에서는 어느 정도 유용한 원소이다. 붕소(B)는 이온주입공정에 의해 상변화 물질층(120)에 첨가하는 방법을 사용할 수 있다. 질소(N) 또는 산소(O)는 각각 고온의 질소 또는 산소 가스를 공급하여 상변화 물질층(120)상에 첨가하는 방법을 사용할 수 있다. 탄소(C)는 탄소 성분을 함유하는 스퍼터링 타겟을 별도로 부착하여 스퍼터링 증착에 의하여 상변화 물질층(120) 에 첨가하는 방법을 사용할 수 있다. 상부전극(130) 및 하부전극(110)의 재질은 본 발명의 일실시예인 상변화 메모리 소자에서 이미 설명하였다.
발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
본 발명에 의한 상변화 물질 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자에 따르면, 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 를 초과하여 함유하는 상변화 물질에 의해 결정화온도가 150℃보다 높게 되어 리텐션 특성이 개선된다.
Claims (25)
- 하부전극과 상기 상부전극 사이에 형성되는 상변화 물질에 있어서,게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 를 초과하여 함유하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질.
- 제1항에 있어서, 상기 상변화 물질은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 게르마늄(Ge)을 16.6 원자% 이상 ~ 22.2 원자% 미만, 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 초과 ~ 41.6 원자% 이하 및 텔루늄(Te)을 41.6 원자% 이상 ~ 55.5 원자% 미만으로 각각 함유하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질.
- 제1항에 있어서, 상기 상변화 물질에 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 및 산소(O)로 이루어지는 1군 원소들 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 제1 첨가 성분을 더 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 상변화 물질.
- 하부전극; 상기 하부전극 상의 상부전극; 및 상기 하부전극과 상기 상부전극 사이에 형성되는 상변화물질층을 포함하고, 상기 상변화물질층은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 를 초과하여 함유하는 스퍼터링 타겟에 의한 스퍼터링 증착에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 제4항에 있어서, 상기 상변화물질층은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 게르마늄(Ge)을 16.6 원자% 이상 ~ 22.2 원자% 미만, 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 초과 ~ 41.6 원자% 이하 및 텔루늄(Te)을 41.6 원자% 이상 ~ 55.5 원자% 미만으로 각각 함유하는 스퍼터링 타겟에 의한 스퍼터링 증착에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 제4항에 있어서, 상기 상변화 물질층은 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 및 산소(O)로 이루어지는 1군 원소들 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 제1 첨가 성분을 더 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 제4항에 있어서, 상기 상부전극 및 하부전극은 각각 금속, 합금, 금속산화질화물 또는 도전성 탄소화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 제7항에 있어서, 상기 상부전극 및 하부전극은 각각 W, TiN, TaN, WN, MoN, NbN, TiSiN, TiAlN, TiBN, ZrSiN, WSiN, WBN, ZrAlN, MoSiN, MoAlN, TaSiN, TaAlN, Ti, W, Mo, Ta, TiSi, TaSi, TiW, TiON, TiAlON, WON 또는 TaON 에서 선택되는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 하부전극을 형성하는 단계;상기 하부전극 상에 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 를 초과하여 함유하는 스퍼터링 타겟에 의한 스퍼터링 증착에 의해 상변화 물질층을 형성하는 단계;상기 상변화 물질층 상에 상부전극을 형성하는 단계;를 포함하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제 9항에 있어서, 상기 상변화 물질층을 형성하는 단계는상기 하부전극 상에 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 게르마늄(Ge)을 16.6 원자% 이상 ~ 22.2 원자% 미만, 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 초과 ~ 41.6 원자% 이하 및 텔루늄(Te)을 41.6 원자% 이상 ~ 55.5 원자% 미만으로 각각 함유하는 스퍼터링 타겟에 의한 스퍼터링 증착에 의해 상변화 물질층을 형성하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 상부전극 및 하부전극은 각각 금속, 합금, 금속산화질화물 또는 도전성 탄소화합물로 형성하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제11항에 있어서, 상기 상부전극 및 하부전극은 각각 W, TiN, TaN, WN, MoN, NbN, TiSiN, TiAlN, TiBN, ZrSiN, WSiN, WBN, ZrAlN, MoSiN, MoAlN, TaSiN, TaAlN, Ti, W, Mo, Ta, TiSi, TaSi, TiW, TiON, TiAlON, WON 또는 TaON 에서 선택되는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제 9항에 있어서, 상기 상변화 물질층을 형성하는 단계 이후에상기 상변화 물질층에 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 및 산소(O)로 이루어지는 1군 원소들 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 제1 첨가 성분을 더 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 붕소(B)를 상기 상변화 물질층에 첨가하는 단계는 이온주입방법에 의한 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 질소(N) 또는 산소(O)를 상기 상변화 물질층에 첨가하는 단계는 각각 고온의 질소 또는 산소 가스를 상기 상변화 물질층 상에 공급하는 방법에 의한 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 탄소(C)를 상기 상변화 물질층에 첨가하는 단계는 탄소 성분을 함유하는 스퍼터링 타겟에 의한 스퍼터링 증착 방법에 의한 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 하부전극을 형성하는 단계;상기 하부전극 상에 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)을 포함하는 상변화 물질층을 형성하는 단계; 및상기 상변화 물질층 상에 상부전극을 형성하는 단계;를 포함하여 형성된 상변화 메모리 소자에서,상기 상변화 메모리 소자의 패키지 공정 이전에 데이터의 쓰기 및 지우기 작업을 복수회 실시하는 단계;를 더 포함하여 상기 쓰기 및 지우기 작업 이전보다 상기 상변화 물질층의 상기 안티몬의 조성을 증대시키는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제17항에 있어서, 상기 데이터의 쓰기 및 지우기 작업을 복수회 실시하는 단계는 10회 ~ 108 회의 범위에서 실시하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제17항에 있어서, 상기 안티몬의 조성을 증대시키는 것은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)의 삼성분계 상태도에서 상기 상변화 물질층이 안티몬(Sb)을 22.2 원자% 를 초과하여 함유하도록 하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제17항에 있어서, 상기 상부전극 및 하부전극은 각각 금속, 합금, 금속산화 질화물 또는 도전성 탄소화합물로 형성하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 제20항에 있어서, 상기 상부전극 및 하부전극은 각각 W, TiN, TaN, WN, MoN, NbN, TiSiN, TiAlN, TiBN, ZrSiN, WSiN, WBN, ZrAlN, MoSiN, MoAlN, TaSiN, TaAlN, Ti, W, Mo, Ta, TiSi, TaSi, TiW, TiON, TiAlON, WON 또는 TaON 에서 선택되는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 제 17항에 있어서, 상기 상변화 물질층을 형성하는 단계 이후에상기 상변화 물질층에 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 및 산소(O)로 이루어지는 1군 원소들 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 제1 첨가 성분을 더 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제17항에 있어서, 상기 붕소(B)를 상기 상변화 물질층에 첨가하는 단계는 이온주입방법에 의한 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제17항에 있어서, 상기 질소(N) 또는 산소(O)를 상기 상변화 물질층에 첨가하는 단계는 각각 고온의 질소 또는 산소 가스를 상기 상변화 물질층 상에 공급하는 방법에 의한 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제17항에 있어서, 상기 탄소(C)를 상기 상변화 물질층에 첨가하는 단계는 탄소 성분을 함유하는 스퍼터링 타겟에 의한 스퍼터링 증착 방법에 의한 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060077808A KR20080016120A (ko) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | 상변화 메모리 소자 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060077808A KR20080016120A (ko) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | 상변화 메모리 소자 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080016120A true KR20080016120A (ko) | 2008-02-21 |
Family
ID=39384294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060077808A KR20080016120A (ko) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | 상변화 메모리 소자 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20080016120A (ko) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100946700B1 (ko) * | 2008-01-23 | 2010-03-12 | 한국전자통신연구원 | 상변화 메모리 소자 및 그 제조 방법 |
| US7977674B2 (en) | 2008-01-23 | 2011-07-12 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Phase change memory device and method of fabricating the same |
| KR101450225B1 (ko) * | 2012-01-03 | 2014-10-14 | 연세대학교 산학협력단 | 상변화 메모리 저항 소자 및 그 제조방법 |
| KR20150017066A (ko) * | 2013-08-06 | 2015-02-16 | 삼성전자주식회사 | 상변화 물질막, 이의 형성 방법 |
| US9543513B2 (en) | 2014-12-23 | 2017-01-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Variable resistance material layers and variable resistance memory devices including the same |
| CN113555065A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-10-26 | 南方科技大学 | 一种三元相图绘制方法 |
| CN114635109A (zh) * | 2020-12-16 | 2022-06-17 | 爱思开海力士有限公司 | 包含碳掺杂gst的溅射靶及使用其制造电子器件的方法 |
-
2006
- 2006-08-17 KR KR1020060077808A patent/KR20080016120A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100946700B1 (ko) * | 2008-01-23 | 2010-03-12 | 한국전자통신연구원 | 상변화 메모리 소자 및 그 제조 방법 |
| US7977674B2 (en) | 2008-01-23 | 2011-07-12 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Phase change memory device and method of fabricating the same |
| KR101450225B1 (ko) * | 2012-01-03 | 2014-10-14 | 연세대학교 산학협력단 | 상변화 메모리 저항 소자 및 그 제조방법 |
| KR20150017066A (ko) * | 2013-08-06 | 2015-02-16 | 삼성전자주식회사 | 상변화 물질막, 이의 형성 방법 |
| US9543513B2 (en) | 2014-12-23 | 2017-01-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Variable resistance material layers and variable resistance memory devices including the same |
| CN114635109A (zh) * | 2020-12-16 | 2022-06-17 | 爱思开海力士有限公司 | 包含碳掺杂gst的溅射靶及使用其制造电子器件的方法 |
| US11968912B2 (en) | 2020-12-16 | 2024-04-23 | SK Hynix Inc. | Sputtering target including carbon-doped GST and method for fabricating electronic device using the same |
| CN114635109B (zh) * | 2020-12-16 | 2024-05-03 | 爱思开海力士有限公司 | 包含碳掺杂gst的溅射靶及使用其制造电子器件的方法 |
| CN113555065A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-10-26 | 南方科技大学 | 一种三元相图绘制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8003970B2 (en) | Phase-change random access memory and method of manufacturing the same | |
| Terao et al. | Electrical phase-change memory: fundamentals and state of the art | |
| Redaelli et al. | Electronic switching effect and phase-change transition in chalcogenide materials | |
| US7692272B2 (en) | Electrically rewritable non-volatile memory element and method of manufacturing the same | |
| Raoux et al. | Phase change materials and their application to random access memory technology | |
| JP4933687B2 (ja) | 相変化性メモリ材料と誘電材料との混合物から成る複合メモリ材料 | |
| KR100718156B1 (ko) | 상전이 메모리 소자 및 그 제조방법 | |
| US20080050892A1 (en) | Method of manufacturing a thin film structure, method of manufacturing a storage node using the same, method of manufacturing a phase change random access memory using the same and a thin film structure, a storage node and a phase change random access memory formed using the same | |
| US7632456B2 (en) | Phase change material for high density non-volatile memory | |
| JP5403565B2 (ja) | 相変化材料および相変化型メモリ素子 | |
| US20070267620A1 (en) | Memory cell including doped phase change material | |
| KR20080016120A (ko) | 상변화 메모리 소자 및 이의 제조방법 | |
| US7491573B1 (en) | Phase change materials for applications that require fast switching and high endurance | |
| US7759770B2 (en) | Integrated circuit including memory element with high speed low current phase change material | |
| TW200842867A (en) | Method and apparatus for refreshing programmable resistive memory | |
| Sousa et al. | Material engineering for PCM device optimization | |
| US8379440B2 (en) | Metallic-glass-based phase-change memory | |
| CN102610745B (zh) | 用于相变存储器的Si-Sb-Te基硫族化合物相变材料 | |
| Wu et al. | Sb-rich Si–Sb–Te phase-change material for phase-change random access memory applications | |
| Gyanathan et al. | Phase-change random access memory with multilevel resistances implemented using a dual phase-change material stack | |
| US7939817B2 (en) | Integrated circuit including memory element with spatially stable material | |
| Raoux et al. | Materials engineering for phase change random access memory | |
| KR20080102895A (ko) | 상변화 메모리 소자 및 그의 프로그래밍을 위한 펄스 인가방법 | |
| US20230085722A1 (en) | Semiconductor storage device | |
| US11923006B2 (en) | Selective non-volatile memory device and associated reading method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |