KR20170084617A - 선택 소자 및 이를 포함하는 상변화 메모리 소자 - Google Patents

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KR20170084617A
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Abstract

메모리 소자에서 이용되는 선택 소자는 바나듐 산화물 및 티타늄으로 조성되는 복합 구조체를 포함한다.

Description

선택 소자 및 이를 포함하는 상변화 메모리 소자{SELECTIVE DEVICE AND PHASE CHANGE MEMORY DEVICE INCLUDING THE SAME}
아래의 실시예들은 선택 소자 및 이를 포함하는 상변화 메모리(Phase Change Memory) 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 바나듐 산화물을 기반으로 조성된 복합 구조체로 형성되는 선택 소자 및 이를 포함하는 상변화 메모리 소자에 관한 기술이다.
IT 기술의 급격한 발전에 따라 대용량의 정보를 무선으로 처리하는 휴대 정보 통신 시스템 및 기기의 개발에 적합한 초고속 및 대용량등의 특성을 갖는 차세대 메모리 장치가 요구되고 있다. 차세대 반도체 메모리 장치에서는 일반적인 플래쉬 메모리 장치의 비휘발성, SRAM(Static Random Access Memory)의 고속 동작, 및 DRAM(Dynamic RAM)의 고집적성등을 포함하면서, 더 낮은 소비 전력이 요구된다.
이에, 차세대 반도체 메모리 장치로는 일반적인 메모리 장치에 비해 전력, 데이터의 유지 및 기입/독취 특성이 우수한 FRAM(Ferroelectric RAM), MRAM(Magnetic RAM), PRAM(Phase-change RAM) 또는 NFGM(Nano Floating Gate Memory) 등의 소자가 연구되고 있다.
그 중, PRAM(상변화 메모리)은 단순한 구조를 가지면서 저렴한 비용으로 제조될 수 있으며, 고속 동작이 가능하므로 차세대 반도체 메모리 장치로 활발히 연구되고 있다.
이와 같은 PRAM에 포함되는 선택 소자는 히터에 의해 공급되는 열에 따라 상변화층(Phase Change Material; PCM)의 결정 상태가 결정질(낮은 저항성을 갖는 셋 상태) 및 비결정질(높은 저항성을 갖는 리셋 상태) 사이에서 변화되도록 전류 및 전압을 스위칭하는 역할을 수행한다.
이 때, 기존의 PRAM에 포함되는 선택 소자는 실리카 계열의 물질로 형성되기 때문에, 3차원 구조에 이용되기 힘든 문제점이 있다.
따라서, 아래의 실시예들은 3차원 구조에 이용 가능하도록 바나듐 산화물을 기반으로 조성된 복합 구조체로 형성되는 선택 소자에 대한 기술을 제안한다.
일실시예들은 3차원 구조에 이용 가능하도록 바나듐 산화물을 기반으로 조성된 복합 구조체로 형성되는 선택 소자 및 이를 포함하는 상변화 메모리 소자를 제공한다.
구체적으로, 일실시예들은 트랜지션 온도가 시프트되도록 바나듐 산화물을 기반으로 조성된 복합 구조체로 형성되는 선택 소자 및 이를 포함하는 상변화 메모리 소자를 제공한다.
일실시예에 따르면, 메모리 소자에서 이용되는 선택 소자는 바나듐 산화물 및 티타늄으로 조성되는 복합 구조체를 포함한다.
상기 복합 구조체는 상기 복합 구조체의 트랜지션 온도에 기초하여 상기 바나듐 산화물에 상기 티타늄이 도핑되어 조성될 수 있다.
상기 복합 구조체는 상기 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도에 기초하여 상기 바나듐 산화물에 상기 티타늄이 도핑되어 조성될 수 있다.
상기 복합 구조체에서 상기 바나듐 산화물에 대한 상기 티타늄의 조성 비율은 상기 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도가 특정 온도 값 이상에서 상기 선택 소자가 온(on)되는 전기 전도도 값을 갖도록 조절될 수 있다.
상기 티타늄의 조성 비율은 상기 바나듐 산화물을 기준으로 30% 이상의 중량 백분율을 갖도록 조절될 수 있다.
상기 복합 구조체는 바나듐 및 티타늄 분말이 과산화수소 용액에 용해되고, 상기 티타늄을 함유하는 졸(sol)이 수득되어 조성될 수 있다.
상기 선택 소자는 크로스바 아키텍처(crossbar architecture)로 설계되는 메모리 소자에서 이용될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상변화 메모리(Phase Change Memory) 소자는 적어도 하나의 히터; 상기 적어도 하나의 히터에 의해 공급되는 열에 따라 결정 상태가 변화되는 적어도 하나의 상변화층(Phase Change Material; PCM); 및 상기 적어도 하나의 상변화층과 접촉되도록 복합 구조체-상기 복합 구조체는 바나듐 산화물 및 티타늄으로 조성됨-로 형성되는 선택 소자를 포함한다.
상기 복합 구조체는 상기 복합 구조체의 트랜지션 온도에 기초하여 상기 바나듐 산화물에 상기 티타늄이 도핑되어 조성될 수 있다.
상기 복합 구조체는 상기 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도에 기초하여 상기 바나듐 산화물에 상기 티타늄이 도핑되어 조성될 수 있다.
상기 복합 구조체에서 상기 바나듐 산화물에 대한 상기 티타늄의 조성 비율은 상기 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도가 특정 온도 값 이상에서 상기 선택 소자가 온(on)되는 전기 전도도 값을 갖도록 조절될 수 있다.
상기 티타늄의 조성 비율은 상기 바나듐 산화물을 기준으로 30% 이상의 중량 백분율을 갖도록 조절될 수 있다.
일실시예에 따르면, 3차원 상변화 메모리(Phase Change Memory)는 적어도 하나의 히터; 상기 적어도 하나의 히터에 대해 수직 방향으로 연결되어, 상기 적어도 하나의 히터에 의해 공급되는 열에 따라 결정 상태가 변화되는 복수의 상변화층들; 및 상기 복수의 상변화층들과 각각 접촉되도록 복합 구조체-상기 복합 구조체는 바나듐 산화물 및 티타늄으로 조성됨-로 각각 형성되는 복수의 선택 소자들을 포함한다.
상기 복합 구조체는 상기 복합 구조체의 트랜지션 온도에 기초하여 상기 바나듐 산화물에 상기 티타늄이 도핑되어 조성될 수 있다.
상기 복합 구조체는 상기 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도에 기초하여 상기 바나듐 산화물에 상기 티타늄이 도핑되어 조성될 수 있다.
일실시예들은 3차원 구조에 이용 가능하도록 바나듐 산화물을 기반으로 조성된 복합 구조체로 형성되는 선택 소자 및 이를 포함하는 상변화 메모리 소자를 제공할 수 있다.
구체적으로, 일실시예들은 트랜지션 온도가 시프트되도록 바나듐 산화물을 기반으로 조성된 복합 구조체로 형성되는 선택 소자 및 이를 포함하는 상변화 메모리 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도를 나타낸 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 복합 구조체에서 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율에 따른 트랜지션 온도를 나타낸 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 상변화 메모리 소자를 나타낸 도면이다.
도 4는 다른 일실시예에 따른 상변화 메모리 소자를 나타낸 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 3차원 상변화 메모리를 나타낸 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일실시예에 따른 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 불순물이 도핑되지 않은 바나듐 산화물은 80도에서 트랜지션이 발생되기 때문에, 바나듐 산화물로만 형성되는 선택 소자(110)는 80도에서 전도성을 갖고, 그 미만의 온도에서 절연성을 가질 수 있다.
따라서, 바나듐 산화물로만 형성되는 선택 소자(110)는 120도를 기준으로 온(on)/오프(off)되어야 하는 상변화 메모리 소자에서 이용되기 힘든 단점이 있다.
반면에, 바나듐 산화물 및 티타늄으로 조성되는 복합 구조체는 120도에서 트랜지션이 발생되기 때문에, 복합 구조체로 형성되는 선택 소자(120)는 120도에서 전도성을 갖고, 그 미만의 온도에서 절연성을 가질 수 있다. 이 때, 복합 구조체에서 발생되는 트랜지션의 오더는 의 값을 가질 수 있다.
따라서, 복합 구조체로 형성되는 선택 소자(120)는 120도에서 기준으로 온/오프되어야 하는 상변화 메모리 소자에서 최적화되어 이용될 수 있다.
이에, 일실시예에 따른 복합 구조체는 상변화 메모리 소자에서 선택 소자(120)로 이용될 수 있도록 바나듐 산화물 및 티타늄으로 조성된다.
예를 들어, 복합 구조체는 복합 구조체의 트랜지션 온도에 기초하여 바나듐 산화물에 티타늄이 도핑되어 조성될 수 있다. 여기서, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 복합 구조체의 트랜지션 온도가 특정 온도 값(메모리 소자에서 이용되는 선택 소자(120)가 온/오프되어야 하는 온도 값) 이상이 되도록 조절될 수 있다.
즉, 복합 구조체는 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도에 기초하여 바나듐 산화물에 티타늄이 도핑되어 조성될 수 있다.
이 때, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도가 특정 온도 값(메모리 소자에서 이용되는 선택 소자(120)가 온/오프되어야 하는 온도 값) 이상에서 특정 전기 전도도 값(복합 구조체로 형성되는 선택 소자(120)가 온되는 전기 전도도 값)을 갖도록 조절될 수 있다.
이와 같이 선택 소자(120)는 바나듐 산화물 및 티타늄이 조성된 복합 구조체로 형성됨으로써, 상변화 메모리 소자에서 최적화되어 이용될 수 있고, 3차원 구조의 상변화 메모리에 이용 가능할 수 있다.
그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 복합 구조체로 형성되는 선택 소자(120)는 크로스바 아키텍처(crossbar architecture)로 설계되는 다양한 메모리 소자(예컨대, STT-MRAM)에서 이용될 수 있으며, 특히, 3차원 구조를 갖는 메모리에서 이용될 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 복합 구조체에서 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율에 따른 트랜지션 온도를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 선택 소자를 형성하는 복합 구조체의 트랜지션 온도는 복합 구조체에서 바나듐 산화물에 도핑되는 티타늄의 조성 비율에 기초하여 변화된다. 예를 들어, 복합 구조체의 트랜지션 온도는 바나듐 산화물을 기준으로 하는 티타늄의 중량 백분율이 증가할수록 높아질 수 있다.
따라서, 이러한 원리를 기반으로, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 복합 구조체의 트랜지션 온도가 특정 온도 값 이상이 되도록(복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도가 특정 온도 값 이상에서 선택 소자가 온되는 전기 전도도 값을 갖도록) 조절될 수 있다.
예를 들어, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 복합 구조체의 트랜지션 온도가 120도 이상이 되도록(복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도가 120도에서 선택 소자가 온되는 전기 전도도 값을 갖도록) 바나듐 산화물을 기준으로 30%의 중량 백분율로 조절될 수 있다.
그러나 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 이에 제한되거나 한정되지 않고, 선택 소자가 이용되는 메모리 소자의 작동 온도 및/또는 전기 전도도에 기초하여 적응적으로 조절될 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 상변화 메모리 소자를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 상변화 메모리 소자(300)는 적어도 하나의 히터(310), 적어도 하나의 상변화층(Phase Change Material; PCM)(320) 및 선택 소자(330)를 포함한다.
적어도 하나의 히터(310)는 전도성 물질로 형성되어 적어도 하나의 상변화층(320)으로 열을 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 이 때, 적어도 하나의 히터(310)는 상변화 메모리 소자(300)에서 상부 전극 및 하부 전극의 기능을 각각 수행할 수 있다.
따라서, 상변화 메모리 소자(300)는 상부 전극 및 하부 전극의 기능을 수행하는 적어도 하나의 히터(310) 사이의 전류 흐름 또는 전압 차로부터 야기되는 열을 적어도 하나의 히터(310)를 통하여 적어도 하나의 상변화층(320)으로 공급할 수 있다.
도면에는, 적어도 하나의 히터(310) 중 제1 히터(311)가 상부 전극의 기능을 수행하고, 제2 히터(312)가 하부 전극의 기능을 수행하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 제1 히터(311)와 구별되는 상부 전극이 추가적으로 구비되고, 제2 히터(312)와 구별되는 하부 전극이 추가적으로 구비될 수도 있다.
또한, 적어도 하나의 히터(310)는 두 개의 히터(제1 히터(311) 및 제2 히터(312))로 구성되는 것으로 도시되었으나, 단일 히터로 구성될 수도 있다.
적어도 하나의 상변화층(320)은 적어도 하나의 히터(310)에 의해 공급되는 열에 따라 결정 상태가 결정질(낮은 저항성을 갖는 셋 상태) 및 비결정질(높은 저항성을 갖는 리셋 상태) 사이에서 변화되도록 VI족 칼코겐 원소들, IV족 원소들 또는 V족 원소들 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
도면에는, 적어도 하나의 상변화층(320)이 두 개의 상변화층(제1 상변화층(321) 및 제2 상변화층(322))으로 구성되는 것으로 도시되었으나, 단일 상변화층으로 구성될 수도 있다.
선택 소자(330)는 적어도 하나의 상변화층(320)과 접촉되도록 복합 구조체-복합 구조체는 바나듐 산화물 및 티타늄으로 조성됨-로 형성된다.
여기서, 복합 구조체는 복합 구조체의 트랜지션 온도에 기초하여 바나듐 산화물에 티타늄이 도핑되어 조성될 수 있다. 예를 들어, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 트랜지션 온도가 특정 온도 값(상변화 메모리 소자(300)에서 선택 소자(330)가 온/오프되어야 하는 온도 값, 예컨대 120도) 이상이 되도록 조절될 수 있다.
더 구체적인 예를 들면, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 트랜지션 온도가 120도 이상이 되도록 바나듐 산화물을 기준으로 30%의 중량 백분율로 조절될 수 있다.
즉, 복합 구조체는 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도에 기초하여 바나듐 산화물에 티타늄이 도핑되어 조성될 수 있다. 예를 들어, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도가 특정 온도 값(상변화 메모리 소자(300)에서 선택 소자(330)가 온/오프되어야 하는 온도 값, 예컨대 120도) 이상에서 특정 전기 전도도 값(선택 소자(330)가 온되는 전기 전도도 값)을 갖도록 조절될 수 있다.
더 구체적인 예를 들면, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도가 120도에서 선택 소자(330)가 온되는 전기 전도도 값을 갖도록 바나듐 산화물을 기준으로 30%의 중량 백분율로 조절될 수 있다.
이와 같은 조성 비율을 갖는 복합 구조체는 바나듐 및 티타늄 분말이 과산화수소 용액에 용해된 후, 티타늄을 함유하는 졸(sol)이 수득되어 조성될 수 있다. 이 때, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 바나듐 및 티타늄 분말이 과산화수소 용액에 용해된 후, 티타늄을 함유하는 졸이 수득되는 정도가 변화됨에 따라 조절될 수 있다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 복합 구조체는 바나듐 산화물 및 티타늄을 기반으로 상술한 조성 비율을 갖도록 다양한 방식으로 조성될 수 있다.
또한, 복합 구조체로 형성되는 선택 소자(330)를 포함하는 상변화 메모리 소자(300)는 상술한 구조만으로 제한되거나 한정되지 않고, 다양한 구조를 가질 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 기재하기로 한다.
또한, 복합 구조체로 형성되는 선택 소자(330)는 상술한 바와 같이 상변화 메모리 소자(300)에서 이용될 뿐만 아니라, STT-MRAM과 같은 다양한 메모리 소자에서 이용될 수도 있다. 이러한 경우, 선택 소자를 형성하는 복합 구조체에서 바나듐 산화물 및 티타늄의 조성 비율은 선택 소자가 이용되는 메모리 소자의 특성에 따라 적응적으로 조절될 수 있다.
도 4는 다른 일실시예에 따른 상변화 메모리 소자를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 다른 일실시예에 따른 상변화 메모리 소자는 도 3을 참조하여 도시된 상변화 메모리 소자와 동일하게 적어도 하나의 히터, 적어도 하나의 상변화층 및 선택 소자를 포함하나, 세부적으로 다른 구조를 갖고 있다.
예를 들어, 제1 상변화 메모리 소자(410)는 도 3을 참조하여 도시된 상변화 메모리 소자와 동일하게 제1 히터 및 제2 히터로 구성되는 적어도 하나의 히터 및 복합 구조체로 형성되는 선택 소자를 포함하나, 도 3을 참조하여 도시된 상변화 메모리 소자와 달리, 적어도 하나의 상변화층이 단일 상변화층으로 구성된다. 따라서, 적어도 하나의 히터를 구성하는 제1 히터는 선택 소자와 맞닿을 수 있고, 적어도 하나의 히터를 구성하는 제2 히터는 적어도 하나의 상변화층을 구성하는 단일 상변화층과 맞닿을 수 있다.
다른 예를 들면, 제2 상변화 메모리 소자(420)는 도 3을 참조하여 도시된 상변화 메모리 소자와 동일하게 복합 구조체로 형성되는 선택 소자를 포함하나, 도 3을 참조하여 도시된 상변화 메모리 소자와 달리, 적어도 하나의 히터가 단일 히터로 구성되고, 적어도 하나의 상변화층이 단일 상변화층으로 구성된다. 이 때, 적어도 하나의 히터를 구성하는 단일 히터는 적어도 하나의 상변화층을 구성하는 단일 상변화층과 맞닿을 수 있다.
그러나 상변화 메모리 소자는 상술한 바와 같은 구조만으로 제한되거나 한정되지 않고, 복합 구조체로 형성되는 선택 소자를 포함하도록 다양한 구조를 가질 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 3차원 상변화 메모리를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 3차원 상변화 메모리(500)는 적어도 하나의 히터(510), 복수의 상변화층들(520) 및 복수의 선택 소자들(530)를 포함한다.
적어도 하나의 히터(510)는 전도성 물질로 세로 방향으로 길게 형성되어, 복수의 상변화층들(520) 각각으로 열을 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 히터(510) 중 제1 히터(511)는 세로 방향으로 길게 형성되고, 적어도 하나의 히터(510) 중 제2 히터(512)는 제1 히터(511)에 비해 상대적으로 짧은 길이를 갖도록 세로 방향으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 적어도 하나의 히터(510)는 세로 방향으로 길게 형성되는 제1 히터(511)만을 포함하도록 구성될 수 있다(단일 히터로 구성됨).
여기서, 적어도 하나의 히터(510)는 복수의 상변화층들(520) 및/또는 복수의 선택 소자들(530)에 의해 공유될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 히터(510) 중 세로 방향으로 길게 형성되는 제1 히터(511)는 복수의 상변화층들(520) 및/또는 복수의 선택 소자들(530)에 의해 공유될 수 있다.
이 때, 적어도 하나의 히터(510)는 3차원 상변화 메모리(500)에서 상부 전극 및 하부 전극의 기능을 각각 수행할 수 있다.
따라서, 3차원 상변화 메모리(500)는 상부 전극 및 하부 전극의 기능을 수행하는 적어도 하나의 히터(510) 사이의 전류 흐름 또는 전압 차로부터 야기되는 열을 적어도 하나의 히터(510)를 통하여 복수의 상변화층들(520) 각각으로 공급할 수 있다.
도면에는, 적어도 하나의 히터(510) 중 제2 히터(512)가 상부 전극의 기능을 수행하고, 제1 히터(511)가 하부 전극의 기능을 수행하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 제1 히터(511)와 구별되는 하부 전극이 추가적으로 구비되고, 제2 히터(512)와 구별되는 상부 전극이 추가적으로 구비될 수도 있다.
복수의 상변화층들(520) 각각은 적어도 하나의 히터(510)에 대해 수직 방향으로 연결되어, 적어도 하나의 히터(510)에 의해 공급되는 열에 따라 결정 상태가 결정질(낮은 저항성을 갖는 셋 상태) 및 비결정질(높은 저항성을 갖는 리셋 상태) 사이에서 변화되도록 VI족 칼코겐 원소들, IV족 원소들 또는 V족 원소들 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
도면에는, 복수의 상변화층들(520) 각각이 두 개의 상변화층(제1 상변화층(521) 및 제2 상변화층(522))으로 구성되는 것으로 도시되었으나, 단일 상변화층으로 구성될 수도 있다.
복수의 선택 소자들(530) 각각은 복수의 상변화층들(520)과 각각 접촉되도록 복합 구조체-복합 구조체는 바나듐 산화물 및 티타늄으로 조성됨-로 형성된다.
여기서, 복합 구조체는 복합 구조체의 트랜지션 온도에 기초하여 바나듐 산화물에 티타늄이 도핑되어 조성될 수 있다. 예를 들어, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 트랜지션 온도가 특정 온도 값(3차원 상변화 메모리(500)에서 복수의 선택 소자들(530) 각각이 온/오프되어야 하는 온도 값, 예컨대 120도) 이상이 되도록 조절될 수 있다. 더 구체적인 예를 들면, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 트랜지션 온도가 120도 이상이 되도록 바나듐 산화물을 기준으로 30%의 중량 백분율로 조절될 수 있다.
즉, 복합 구조체는 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도에 기초하여 바나듐 산화물에 티타늄이 도핑되어 조성될 수 있다. 예를 들어, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도가 특정 온도 값(3차원 상변화 메모리(500)에서 복수의 선택 소자들(530) 각각이 온/오프되어야 하는 온도 값, 예컨대 120도) 이상에서 특정 전기 전도도 값(복수의 선택 소자들(530) 각각이 온되는 전기 전도도 값)을 갖도록 조절될 수 있다.
더 구체적인 예를 들면, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도가 120도에서 복수의 선택 소자들(530) 각각이 온되는 전기 전도도 값을 갖도록 바나듐 산화물을 기준으로 30%의 중량 백분율로 조절될 수 있다.
특히, 3차원 상변화 메모리(500)에서 복수의 선택 소자들(530) 각각을 형성하는 복합 구조체의 조성 비율(바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율)은 서로 다르게 조절될 수 있다.
이와 같은 조성 비율을 갖는 복합 구조체는 바나듐 및 티타늄 분말이 과산화수소 용액에 용해된 후, 티타늄을 함유하는 졸이 수득되어 조성될 수 있다. 여기서, 바나듐 산화물에 대한 티타늄의 조성 비율은 바나듐 및 티타늄 분말이 과산화수소 용액에 용해된 후, 티타늄을 함유하는 졸이 수득되는 정도가 변화됨에 따라 조절될 수 있다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 복합 구조체는 바나듐 산화물 및 티타늄을 기반으로 상술한 조성 비율을 갖도록 다양한 방식으로 조성될 수 있다.
또한, 복합 구조체로 각각 형성되는 복수의 선택 소자들(530)을 포함하는 3차원 상변화 메모리(500)는 상술한 구조만으로 제한되거나 한정되지 않고, 다양한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 3차원 상변화 메모리(500)는 도 4를 참조하여 기재된 상변화 메모리 소자의 다양한 구조를 기반으로 설계될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 메모리 소자에서 이용되는 선택 소자에 있어서,
    바나듐 산화물 및 티타늄으로 조성되는 복합 구조체
    를 포함하는 선택 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복합 구조체는
    상기 복합 구조체의 트랜지션 온도에 기초하여 상기 바나듐 산화물에 상기 티타늄이 도핑되어 조성되는, 선택 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복합 구조체는
    상기 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도에 기초하여 상기 바나듐 산화물에 상기 티타늄이 도핑되어 조성되는, 선택 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복합 구조체에서 상기 바나듐 산화물에 대한 상기 티타늄의 조성 비율은
    상기 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도가 특정 온도 값 이상에서 상기 선택 소자가 온(on)되는 전기 전도도 값을 갖도록 조절되는, 선택 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 티타늄의 조성 비율은
    상기 바나듐 산화물을 기준으로 30% 이상의 중량 백분율을 갖도록 조절되는, 선택 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복합 구조체는
    바나듐 및 티타늄 분말이 과산화수소 용액에 용해되고, 상기 티타늄을 함유하는 졸(sol)이 수득되어 조성되는, 선택 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 선택 소자는
    크로스바 아키텍처(crossbar architecture)로 설계되는 메모리 소자에서 이용되는, 선택 소자.
  8. 적어도 하나의 히터;
    상기 적어도 하나의 히터에 의해 공급되는 열에 따라 결정 상태가 변화되는 적어도 하나의 상변화층(Phase Change Material; PCM); 및
    상기 적어도 하나의 상변화층과 접촉되도록 복합 구조체-상기 복합 구조체는 바나듐 산화물 및 티타늄으로 조성됨-로 형성되는 선택 소자
    를 포함하는 상변화 메모리(Phase Change Memory) 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복합 구조체는
    상기 복합 구조체의 트랜지션 온도에 기초하여 상기 바나듐 산화물에 상기 티타늄이 도핑되어 조성되는, 상변화 메모리 소자.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복합 구조체는
    상기 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도에 기초하여 상기 바나듐 산화물에 상기 티타늄이 도핑되어 조성되는, 상변화 메모리 소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복합 구조체에서 상기 바나듐 산화물에 대한 상기 티타늄의 조성 비율은
    상기 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도가 특정 온도 값 이상에서 상기 선택 소자가 온(on)되는 전기 전도도 값을 갖도록 조절되는, 상변화 메모리 소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 티타늄의 조성 비율은
    상기 바나듐 산화물을 기준으로 30% 이상의 중량 백분율을 갖도록 조절되는, 상변화 메모리 소자.
  13. 적어도 하나의 히터;
    상기 적어도 하나의 히터에 대해 수직 방향으로 연결되어, 상기 적어도 하나의 히터에 의해 공급되는 열에 따라 결정 상태가 변화되는 복수의 상변화층들; 및
    상기 복수의 상변화층들과 각각 접촉되도록 복합 구조체-상기 복합 구조체는 바나듐 산화물 및 티타늄으로 조성됨-로 각각 형성되는 복수의 선택 소자들
    을 포함하는 3차원 상변화 메모리(Phase Change Memory).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복합 구조체는
    상기 복합 구조체의 트랜지션 온도에 기초하여 상기 바나듐 산화물에 상기 티타늄이 도핑되어 조성되는, 3차원 상변화 메모리.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 복합 구조체는
    상기 복합 구조체의 온도에 따른 전기 전도도에 기초하여 상기 바나듐 산화물에 상기 티타늄이 도핑되어 조성되는, 3차원 상변화 메모리.
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