KR100753842B1 - Phase change memory device having semiconductor laser portion - Google Patents

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윤성민
박영삼
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Abstract

상변화 메모리 소자를 제공한다. 본 발명은 상변화층 패턴을 포함하는 상변화 메모리부와, 상기 상변화 메모리부의 상변화층 패턴에 레이저빔을 국부적으로 집속하는 레이저빔 집속부와, 상기 레이저빔을 발생시켜 상기 레이저빔 집속부로 상기 레이저빔을 방출하는 반도체 레이저부를 포함하여 이루어진다. 이에 따라, 본 발명의 상변화 메모리 소자는 셋 및 리셋 동작시 국부적으로 인가되는 레이저빔을 이용하기 때문에, 소비 전력을 줄이면서도 단위 셀의 동작시에 발생한 열이 인접 셀에 영향을 주어 인접 메모리 셀에 저장된 정보를 파괴하거나 변경시키지 않는다. Provided is a phase change memory device. The present invention provides a phase change memory unit including a phase change layer pattern, a laser beam focusing unit for locally focusing a laser beam on the phase change layer pattern of the phase change memory unit, and generating the laser beam to the laser beam focusing unit. It comprises a semiconductor laser unit for emitting the laser beam. Accordingly, since the phase change memory device of the present invention uses a laser beam applied locally during the set and reset operations, heat generated during operation of a unit cell affects adjacent cells while reducing power consumption. It does not destroy or change the information stored in.

Description

반도체 레이저부를 갖는 상변화 메모리 소자{Phase change memory device having semiconductor laser portion}Phase change memory device having a semiconductor laser portion {Phase change memory device having semiconductor laser portion}

도 1은 본 발명에 의해 반도체 레이저부가 내장된 상변화 메모리 소자를 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view illustrating a phase change memory device having a semiconductor laser unit built therein according to the present invention;

도 2 내지 도 5는 도 1의 상변화 메모리부의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이고, 2 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the phase change memory unit of FIG. 1.

도 6 내지 도 8은 도 1의 레이저빔 집속부의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이고,6 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the laser beam focusing unit of FIG. 1.

도 9 내지 도 11은 도 1의 반도체 레이저부의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.9 to 11 are cross-sectional views for describing a method of manufacturing the semiconductor laser unit of FIG. 1.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100: 상변화 메모리부, 200: 레이저빔 집속부, 300: 반도체 레이저부, 10: 제1 기판, 14: 전극, 18a: 상변화층 패턴, 22: 레이저빔 차단 패턴, 24: 레이저빔 창, 30: 제2 기판, 38: 마이크로 프로브, 39: 콘택 패드, 40: 보호층 패턴, 50: 제3 기판, 52, 56: 공진 미러, 60: 레이저빔 제어 패턴100: phase change memory unit, 200: laser beam focusing unit, 300: semiconductor laser unit, 10: first substrate, 14: electrode, 18a: phase change layer pattern, 22: laser beam blocking pattern, 24: laser beam window, 30: second substrate, 38: micro probe, 39: contact pad, 40: protective layer pattern, 50: third substrate, 52, 56: resonant mirror, 60: laser beam control pattern

본 발명은 메모리 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상변화 메모리 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a memory device, and more particularly to a phase change memory device.

일반적으로, 메모리 소자는 크게 휘발성 메모리 소자와 비휘발성 메모리 소자의 두 가지 종류로 나눌 수 있다. 휘발성 메모리 소자는 전원을 차단하면 저장되어 있던 정보가 모두 소멸한다. 반면, 비휘발성 메모리는 전원을 차단하더라도 저장된 정보가 소멸하지 않는다. DRAM(Dynamic Random Access Memory)은 대표적인 휘발성 메모리이다. 상기 휘발성 메모리 소자는 그 동작 과정에서 필연적으로 리프레쉬(refresh) 작업을 수반한다. 상기 리프레쉬 작업은 메모리 소자의 누설 전류 발생에 의해 소멸되는 저장 정보를 일정한 시간마다 다시 기억시키는 동작이다. 이에 따라, 휘발성 메모리 소자는 소비전력이 큰 단점이 있다.In general, memory devices may be classified into two types, volatile memory devices and nonvolatile memory devices. When the volatile memory device is turned off, all stored information is lost. On the other hand, the stored information does not disappear even when the power is cut off in the nonvolatile memory. Dynamic Random Access Memory (DRAM) is a typical volatile memory. The volatile memory device inevitably involves a refresh operation during its operation. The refresh operation is an operation of storing the stored information that is extinguished by the leakage current of the memory device at regular intervals again. Accordingly, the volatile memory device has a disadvantage of large power consumption.

상기 휘발성 메모리 소자를 비휘발성 메모리 소자로 대체할 수 있다면 소비전력의 감소를 기대할 수 있기 때문에 몇 가지 비휘발성 메모리 소자가 사용되거나 연구되고 있다. 이들 비휘발성 메모리 소자 가운데 가장 많이 사용되고 있는 것은 플래쉬 메모리 소자이다. 하지만, 플래쉬 메모리 소자는 동작 속도가 느리고, 비교적 높은 전압을 사용해야 하고, 재기록 동작에 대한 신뢰성이 좋지 않기 때문에 현재는 디지털 카메라나 휴대전화 등 모바일 기기 전용으로 사용되고 있다. If the volatile memory device can be replaced with a nonvolatile memory device, since a reduction in power consumption can be expected, some nonvolatile memory devices have been used or studied. The most widely used nonvolatile memory device is a flash memory device. However, flash memory devices are currently used exclusively for mobile devices such as digital cameras and mobile phones because of their slow operation speed, use of relatively high voltages, and poor reliability of rewrite operations.

상기 플래쉬 메모리 소자를 대체할 수 있는 유력한 차세대 비휘발성 메모리 소자로써 상변화 메모리(Phase-Change RAM, PRAM) 소자가 제안되고 있다. 상변화 메모리 소자는 결정 상태에 따라 저항 값이 바뀌는 상변화층을 이용한다. 상변화 메모리 소자는 상변화층에 적절한 조건의 전류 또는 전압을 인가하여 전기적 주울열(joule-heat)에 의해 상기 상변화층의 결정 상태를 제어하는 방법으로 정보를 저장한다. 상변화 메모리 소자는 고저항의 비정질 상태의 상변화층으로부터 저저항의 결정 상태의 상변화층으로 변화시켜 셋(SET, 온 상태, 논리값 "0") 동작을 수행하고, 저저항의 결정 상태의 상변화층으로부터 고저항의 비정질 상태의 상변화층으로 변화시켜 리셋(RESET, 오프 상태, 논리값 "1") 동작을 수행한다. 상기 상변화 메모리 소자는 상변화층의 결정 상태에 따른 저항 값의 변화로부터 저장된 정보의 종류를 판독한다.Phase-change RAM (PRAM) devices have been proposed as potential next-generation nonvolatile memory devices that can replace the flash memory devices. The phase change memory device uses a phase change layer whose resistance value changes according to a crystal state. The phase change memory device stores information by applying a current or voltage of an appropriate condition to the phase change layer to control the crystal state of the phase change layer by electrical joule-heat. The phase change memory device performs a set operation (SET, ON state, logic value " 0 ") by changing from a high resistance amorphous phase change layer to a low resistance crystal change phase, and performs a low resistance crystal state. The reset (RESET, OFF state, logic value "1") operation is performed by changing from the phase change layer of the high resistance to the amorphous phase change layer. The phase change memory device reads the type of stored information from the change of the resistance value according to the crystal state of the phase change layer.

그런데, 상변화 메모리 소자가 차세대 비휘발성 메모리 소자로 채택되기 위해서는 다음의 조건의 충족되어야 한다.However, in order for a phase change memory device to be adopted as a next generation nonvolatile memory device, the following conditions must be satisfied.

첫째로, 상변화 메모리 소자는 상변화층에 전류 또는 전압을 흘렸을 때 발생하는 전기적 주울열을 이용하여 상변화 재료의 결정 상태를 제어하여 소자를 구동하기 때문에 비교적 많은 전력을 소모한다. 따라서, 상기 상변화 메모리 소자의 실용화를 위해서는 소자 구동에 필요한 소비 전력을 크게 줄여야 한다.First, the phase change memory device consumes a relatively large amount of power because it drives the device by controlling the crystal state of the phase change material using the electric Joule heat generated when a current or voltage flows through the phase change layer. Therefore, in order to realize the practical use of the phase change memory device, power consumption required for driving the device should be greatly reduced.

둘째로, 상변화 메모리 소자의 단위 셀의 동작시 주울열에 의해 인접 셀에 저장된 정보가 파괴되거나 변경되어서는 안된다. 특히, 고집적도를 가지는 상변화 메모리 소자의 메모리 셀 어레이 내에서 셀들 간의 간격은 지속적으로 축소되는데, 특정 셀의 동작시 발생한 주울열이 인접 셀의 동작을 저해하는 요인이 되지 않아야 한다. Second, during operation of the unit cell of the phase change memory device, information stored in adjacent cells should not be destroyed or changed by Joule strings. In particular, the spacing between cells in the memory cell array of the phase change memory device having high integration is continuously reduced, and the joule sequence generated during the operation of a specific cell should not be a factor that inhibits the operation of adjacent cells.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소비 전력을 크게 줄이면서도 단위 셀의 동작시에 인접 셀에 저장된 정보를 파괴하거나 변경시키지 않는 상변화 메모리 소자를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a phase change memory device that significantly reduces power consumption and does not destroy or change information stored in adjacent cells during operation of a unit cell.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 상변화 메모리 소자는 상변화층 패턴을 포함하는 상변화 메모리부와, 상기 상변화 메모리부의 상변화층 패턴에 레이저빔을 국부적으로 집속하는 레이저빔 집속부와, 상기 레이저빔을 발생시켜 상기 레이저빔 집속부로 상기 레이저빔을 방출하는 반도체 레이저부를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above technical problem, the phase change memory device of the present invention includes a phase change memory unit including a phase change layer pattern, and a laser beam focusing unit for locally focusing a laser beam on the phase change layer pattern of the phase change memory unit. And a semiconductor laser unit generating the laser beam and emitting the laser beam to the laser beam focusing unit.

상기 상변화 메모리부, 레이저빔 집속부 및 반도체 레이저부는 순차적으로 적층 및 접합하여 구성될 수 있다. 상기 상변화층 패턴 상에는 레이저빔을 국부적으로 입사시킬 수 있는 레이저빔 창을 갖는 레이저빔 차단 패턴이 형성되어 있을 수 있다. 상기 레이저빔 집속부는 상기 상변화층 패턴에 레이저빔을 국부적으로 집속할 수 있게 하는 마이크로 프로브를 포함할 수 있다. 상기 반도체 레이저부는 방출되는 레이저빔의 모양을 조절할 수 있는 레이저빔 제어 패턴을 포함할 수 있다.The phase change memory unit, the laser beam focusing unit, and the semiconductor laser unit may be sequentially stacked and bonded. A laser beam blocking pattern may be formed on the phase change layer pattern having a laser beam window for locally injecting a laser beam. The laser beam focusing unit may include a micro probe to locally focus a laser beam on the phase change layer pattern. The semiconductor laser unit may include a laser beam control pattern for adjusting the shape of the emitted laser beam.

또한, 본 발명의 상변화 메모리 소자는 제1 기판 상에 콘택홀을 갖게 형성된 전극과, 상기 콘택홀에 형성되어 상기 전극과 연결된 상변화층 패턴과, 상기 상변화층 패턴 및 전극 상에 형성되고 상기 상변화층 패턴에 레이저빔을 국부적으로 입사시킬 수 있는 레이저빔 창을 갖는 레이저빔 차단 패턴을 포함한다. 상기 레이저빔 차단 패턴의 양단부에 상기 레이저빔 창을 통하여 상기 레이저빔을 입사시킬 수 있는 마이크로 프로브를 포함하는 제2 기판이 지지 및 접합되어 있다. 상기 제2 기판의 배면 상에 레이저빔을 발생시켜 레이저빔 제어 패턴을 통하여 상기 마이크로 프로브로 국부적으로 레이저빔을 방출시킬 수 있는 반도체 레이저를 포함하는 제3 기판이 지지 및 접합되어 있다.In addition, the phase change memory device of the present invention is formed on the electrode having a contact hole on the first substrate, the phase change layer pattern formed in the contact hole connected to the electrode, the phase change layer pattern and the electrode And a laser beam blocking pattern having a laser beam window for locally injecting a laser beam into the phase change layer pattern. A second substrate including a micro probe capable of injecting the laser beam through the laser beam window is supported and bonded to both ends of the laser beam blocking pattern. A third substrate including a semiconductor laser capable of generating a laser beam on the back surface of the second substrate to locally emit a laser beam to the micro probe through a laser beam control pattern is supported and bonded.

상기 마이크로 프로브를 포함하는 제2 기판과 상기 반도체 레이저를 포함하는 제3 기판 사이에는 상기 레이저빔 제어 패턴을 노출하고 상기 마이크로 프로브에 대응되는 부분에 접속판이 설치되어 있을 수 있다. 상기 제2 기판의 내부에는 내부홀이 형성되어 있고, 상기 내부홀의 중간에는 돌출되어 상기 마이크로 프로브가 형성되어 있고, 상기 내부홀의 양단부에는 콘택 패드가 형성되어 있을 수 있다. A connection plate may be provided between the second substrate including the micro probe and the third substrate including the semiconductor laser to expose the laser beam control pattern and to correspond to the micro probe. An inner hole may be formed in the second substrate, the microprobe may protrude in the middle of the inner hole, and contact pads may be formed at both ends of the inner hole.

상기 콘택 패드 상에는 상기 상변화층 패턴을 포함하는 제1 기판과 마이크로 프로브를 포함하는 제2 기판 사이의 간격을 조절할 수 있는 보호층 패턴이 더 형성되어 있을 수 있다. 상기 반도체 레이저는 상기 제3 기판 상에 형성된 액티브 영역과 상기 액티브 영역의 상하부(위아래)에 위치하는 제1 공진 미러 및 제2 공진 미러로 구성되고, 상기 2 공진 미러 상에는 상기 레이저빔 제어 패턴이 형성되어 있을 수 있다.A protective layer pattern may be further formed on the contact pad to adjust a gap between the first substrate including the phase change layer pattern and the second substrate including the micro probe. The semiconductor laser includes an active region formed on the third substrate, and a first resonance mirror and a second resonance mirror positioned on upper and lower portions (up and down) of the active region, and the laser beam control pattern is formed on the second resonance mirror. It may be.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다. 도면에서 막 또는 영역들의 크기 또는 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어진 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention illustrated in the following may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be implemented in various different forms. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. In the drawings, the size or thickness of films or regions is exaggerated for clarity.

본 발명의 상변화 메모리 소자는 개개의 단위 셀 각각에 반도체 레이저부를 내장(포함)시켜 레이저빔을 이용하여 상변화층 패턴의 국부적인 부분에만 열을 가하여 셋 동작 및 리셋 동작을 수행한다. 이에 따라, 본 발명의 상변화 메모리 소자는 셋 및 리셋 동작시 국부적으로 인가되는 레이저빔을 이용하기 때문에, 소비 전력을 줄이면서도 단위 셀의 동작시에 발생한 열이 인접 셀에 영향을 주어 인접 메모리 셀에 저장된 정보를 파괴하거나 변경시키지 않는다. 특히, 본 발명의 상변화 메모리 소자의 단위 셀은 신호를 검출하는 작용만 하게 되므로 발열층과 같은 복잡한 구조를 채용하지 않아도 되기 때문에 단순하게 제조할 수 있다.In the phase change memory device of the present invention, a semiconductor laser unit is embedded in each unit cell to include heat, and heat is applied only to a local portion of the phase change layer pattern using a laser beam to perform a set operation and a reset operation. Accordingly, since the phase change memory device of the present invention uses a laser beam applied locally during the set and reset operations, heat generated during operation of a unit cell affects adjacent cells while reducing power consumption. It does not destroy or change the information stored in. In particular, since the unit cells of the phase change memory device of the present invention only have a function of detecting a signal, the unit cell of the phase change memory device does not have to adopt a complicated structure such as a heating layer, and thus can be manufactured simply.

이하에서는, 반도체 레이저가 내장된 상변화 메모리 소자 및 그 제조방법을 설명한다. 아래에서 설명하는 상변화 메모리 소자는 기판 상에서 복수개 형성되어 어레이 형태로 구성될 수 있으나, 편의상 하나의 단위 셀만을 설명한다. 그리고, 본 발명에서 설명하는 상변화 메모리 소자는 상변화층 패턴에 레이저빔을 국부적으로 인가하는 것이기 때문에, 이를 구현할 수 있는 구조라면 본 발명의 사상 내에 모두 포함된다. Hereinafter, a phase change memory device incorporating a semiconductor laser and a method of manufacturing the same will be described. A plurality of phase change memory devices described below may be formed on a substrate to form an array, but for convenience, only one unit cell will be described. In addition, since the phase change memory device described in the present invention locally applies a laser beam to the phase change layer pattern, any structure capable of implementing the phase change memory device is included in the spirit of the present invention.

도 1은 본 발명에 의해 반도체 레이저부가 내장된 상변화 메모리 소자를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a phase change memory device having a semiconductor laser unit built therein according to the present invention.

구체적으로, 본 발명의 상변화 메모리 소자, 즉 상변화 메모리 소자의 단위셀은 상변화 메모리부(100), 레이저빔 집속부(200) 및 반도체 레이저부(300, 반도 체 레이저)가 순차적으로 적층 및 접합하여 구성된다. 상기 상변화 메모리부(100)는 상변화층 패턴(18a)을 포함하여 셋 및 리셋 상태의 정보를 저장하고, 저장된 정보를 읽는 데 이용되는 부분이다. 상기 레이저빔 집속부(200)는 상기 상변화 메모리부(100) 상에 위치하여 상기 상변화 메모리부(100)의 상변화층 패턴(18a)에 레이저빔(80)을 국부적으로 집속하는 역할을 하는 수행한다. 상기 반도체 레이저부(300)는 상기 레이저빔 집속부(200) 상에 위치하면서 레이저빔(80)을 발생(생성)시켜 상기 레이저빔 집속부(200)로 레이저빔(80)을 방출하는 역할을 수행한다.Specifically, in the phase change memory device, that is, the unit cell of the phase change memory device, the phase change memory part 100, the laser beam focusing part 200, and the semiconductor laser part 300 (semiconductor laser) are sequentially stacked. And bonded. The phase change memory unit 100 includes a phase change layer pattern 18a and is used to store set and reset state information and to read stored information. The laser beam focusing unit 200 is positioned on the phase change memory unit 100 to locally focus the laser beam 80 on the phase change layer pattern 18a of the phase change memory unit 100. To perform. The semiconductor laser unit 300 is positioned on the laser beam focusing unit 200 and generates (generates) a laser beam 80 to emit the laser beam 80 to the laser beam focusing unit 200. To perform.

상기 상변화 메모리부(100)는 제1 기판(10) 상에 트랜지스터(미도시)가 형성되어 있고, 상기 트랜지스터 상부에 절연층(12)이 형성되어 있다. 상기 절연층(12) 상에는 상변화층 패턴(18a) 및 전극(14)이 형성되어 있다. 상기 상변화층 패턴(18a)은 게르마늄(Ge)-안티몬(Sb)-텔레륨(Te) 칼코게나이드계 금속 합금층(이하, "GST층"이라 칭함)으로 구성한다. 상기 상변화층 패턴(18a)의 표면은 상기 전극(14)의 표면보다 높게 형성되어 있다. 상변화 메모리 소자에서 저장된 정보를 읽을 때는 전극(14)의 양단부의 저항 측정을 통하여 이루어진다. In the phase change memory unit 100, a transistor (not shown) is formed on the first substrate 10, and an insulating layer 12 is formed on the transistor. The phase change layer pattern 18a and the electrode 14 are formed on the insulating layer 12. The phase change layer pattern 18a includes a germanium (Ge) -antimony (Sb) -telelium (Te) chalcogenide-based metal alloy layer (hereinafter referred to as a "GST layer"). The surface of the phase change layer pattern 18a is formed higher than the surface of the electrode 14. When reading information stored in the phase change memory device, the resistance is measured at both ends of the electrode 14.

상기 상변화층 패턴(18a) 상에는 상기 상변화층 패턴(18a)을 보호하는 상변화 보호층 패턴(20a)이 형성되어 있다. 상기 전극(14) 및 상변화 보호층 패턴(18a) 상에는 상기 상변화 보호층 패턴(18a)의 일부를 노출하는 제1 레이저빔 창(24)을 갖는 레이저빔 차단 패턴(22)이 형성되어 있다. 상기 레이저빔 차단 패턴(22) 내에 마련된 제1 레이저빔 창(24)을 통하여 상변화층 패턴(18a)에 국부적으로 레이저빔(80)이 입사된다. The phase change protective layer pattern 20a is formed on the phase change layer pattern 18a to protect the phase change layer pattern 18a. A laser beam blocking pattern 22 having a first laser beam window 24 exposing a part of the phase change protective layer pattern 18a is formed on the electrode 14 and the phase change protective layer pattern 18a. . The laser beam 80 is locally incident on the phase change layer pattern 18a through the first laser beam window 24 provided in the laser beam blocking pattern 22.

상기 레이저빔 집속부(200)는 아래 내측으로 내부홀(36)을 갖는 제2 기판(30)으로 구성된다. 상기 내부홀(26)의 중앙부에는 상기 제1 레이저빔 창(24)에 대응하는 부분에 돌출된 마이크로 프로브(38)를 구비하고, 상기 내부홀(26)의 양단부에는 돌출되어 콘택 패드(39)가 형성되어 있다. The laser beam focusing unit 200 includes a second substrate 30 having an inner hole 36 inwardly downward. The central portion of the inner hole 26 is provided with a micro probe 38 protruding in a portion corresponding to the first laser beam window 24, the both ends of the inner hole 26 are protruded contact pad 39 Is formed.

특히, 상기 제2 기판(30)의 중앙부에는 상기 제1 레이저빔 창(24)에 대응하는 부분에 돌출된 마이크로 프로브(38)를 구비한다. 상기 마이크로 프로브(38)는 레이저빔(80)이 상변화 메모리부(100)의 제1 레이저빔 창(24)을 통하여 상변화층 패턴(18a)으로 국부적으로 입사(집속)하게 하는 역할을 수행한다. 그리고, 상기 레이저 빔(80)에 의하여 셋 및 리셋 정보를 저장한다.In particular, the central portion of the second substrate 30 is provided with a micro probe 38 protruding in a portion corresponding to the first laser beam window 24. The micro probe 38 serves to locally enter (focus) the laser beam 80 into the phase change layer pattern 18a through the first laser beam window 24 of the phase change memory unit 100. do. The laser beam 80 stores set and reset information.

상기 콘택 패드(39) 상에는 보호층 패턴(40)이 형성되어 상기 레이저빔 차단 패턴(22)에 지지 및 연결된다. 상기 마이크로 프로브(38)와 상기 레이저빔 차단 패턴(22)의 표면간에는 상기 보호층 패턴(40)이 형성되어, 상기 상변화층 패턴이 형성된 제1 기판(10)과 마이크로 프로브(38)가 형성된 제2 기판(30) 사이의 간격을 조절한다. 그리고, 마이크로 프로브(38) 및 콘택 패드(39)를 포함하는 제2 기판(30)은 상기 레이저빔 차단 패턴의 양단부에 지지 및 접합된다. A protective layer pattern 40 is formed on the contact pad 39 to support and connect the laser beam blocking pattern 22. The protective layer pattern 40 is formed between the micro probe 38 and the surface of the laser beam blocking pattern 22 to form the first substrate 10 and the micro probe 38 on which the phase change layer pattern is formed. The gap between the second substrates 30 is adjusted. In addition, the second substrate 30 including the micro probe 38 and the contact pad 39 is supported and bonded to both ends of the laser beam blocking pattern.

상기 반도체 레이저부(300)는 일 예로 표면으로 레이저빔을 방출하는 VCSEL(Vertical cavity surface emitting laser)형으로 구성한다. 상기 반도체 레이저부(300)는 상하(수직)로 레이저빔(80)이 방출된다. 상기 반도체 레이저부(300)는 제3 기판(50) 상부에 양자우물(quantum well)을 포함하는 액티브 영역(active zone, 54)과, 상기 액티브 영역(54)의 상하부(위아래)에 위치하는 제1 공진 미 러(resonating mirror, 52) 및 제2 공진 미러(56)로 구성된다. 상기 제1 공진 미러(52) 및 제2 공진 미러(56)는 굴절률(refractive index)이 다른 층들이 교대로 반복되는 다층구조(multi-layer structure)로 반사도(reflectivity)가 99% 이상이다. 액티브 영역(54)에서 생성된 레이저빔(80)이 제1 공진 미러(52) 및 제2 공진 미러(56)에서 반사되면서 증폭된다. The semiconductor laser unit 300 is, for example, configured as a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) type that emits a laser beam to a surface. The semiconductor laser unit 300 emits the laser beam 80 vertically. The semiconductor laser unit 300 includes an active zone 54 including a quantum well on the third substrate 50 and a top and bottom portions (up and down) of the active region 54. It consists of a first resonating mirror 52 and a second resonant mirror 56. The first resonator mirror 52 and the second resonator mirror 56 have a multi-layer structure in which layers having different refractive indices are alternately repeated, and reflectivity is greater than or equal to 99%. The laser beam 80 generated in the active region 54 is amplified by being reflected by the first resonance mirror 52 and the second resonance mirror 56.

그리고, 상기 제2 공진 미러(56) 상에는 반도체층(58)과 상기 반도체층(58) 내에 레이저빔 제어 패턴(60)이 형성되어 있다. 상기 레이저빔 제어 패턴(60)은 마이크로 프로브(38)로 레이저빔(80)을 통과시키면서 레이저빔(80)의 모양을 조절하는 역할을 수행한다. 상기 레이저빔 제어 패턴(80) 상의 상기 마이크로 프로브(38)와 대응되는 부분에 제2 레이저빔 창(도 11의 64)을 갖는 접속판(62, connecting plate)이 설치되어 있다. 상기 접속판(62)은 상기 레이저빔 집속부(200)를 구성하는 제2 기판(30)과 반도체 레이저부(300)를 접속하는 역할을 수행한다. 다시 말해, 반도체 레이저부(300)는 상기 제2 기판(30)의 배면에 접속판(62)을 통하여 지지 및 접합된다.A laser beam control pattern 60 is formed in the semiconductor layer 58 and the semiconductor layer 58 on the second resonant mirror 56. The laser beam control pattern 60 controls the shape of the laser beam 80 while passing the laser beam 80 through the micro probe 38. A connecting plate 62 having a second laser beam window (64 in FIG. 11) is provided at a portion corresponding to the microprobe 38 on the laser beam control pattern 80. The connecting plate 62 connects the second substrate 30 constituting the laser beam focusing unit 200 and the semiconductor laser unit 300. In other words, the semiconductor laser unit 300 is supported and bonded to the rear surface of the second substrate 30 through the connecting plate 62.

이와 같이 구성되는 상변화 메모리 소자는 반도체 레이저부(300)로부터 발진하는 레이저빔(80)이 레이저빔 집속부(200)를 통하여 상변화 메모리부(100)의 상변화층 패턴(18a)에 국부적으로 열 에너지를 조사하여 상기 상변화층 패턴(18a)의 결정 상태를 변경하여 셀 동작 및 리셋 동작을 수행한다. 그리고, 상기 상변화 메모리 소자는 상변화층 패턴(18a)의 결정 상태에 따른 저항값의 변화로부터 저장된 정보의 종류를 판독한다. In the phase change memory device configured as described above, the laser beam 80 oscillating from the semiconductor laser unit 300 is local to the phase change layer pattern 18a of the phase change memory unit 100 through the laser beam focusing unit 200. The thermal energy is irradiated to change the crystal state of the phase change layer pattern 18a to perform a cell operation and a reset operation. The phase change memory device reads the type of stored information from the change of the resistance value according to the crystal state of the phase change layer pattern 18a.

이상의 본 발명의 상변화 메모리 소자의 상변화 메모리부(100)는 신호를 검출하는 역할만 수행하므로 종래와 같이 발열층이 필요 없어 구성이 매우 간단하고 소비 전력도 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 상변화 메모리 소자는 레이저빔(80)을 이용하여 셀 동작 및 리셋 동작을 수행하기 때문에 국부적으로 흘러나오는 전류에 의한 발열 현상을 없앨 수 있어 단위 셀의 동작시 발생한 열이 인접 셀에 영향을 주지 않는다.Since the phase change memory unit 100 of the phase change memory device of the present invention performs only a role of detecting a signal, it does not require a heating layer as in the prior art, and thus the configuration is very simple and power consumption may be reduced. In addition, since the phase change memory device of the present invention performs a cell operation and a reset operation by using the laser beam 80, heat generation due to a locally flowing current can be eliminated, so that heat generated during operation of a unit cell is adjacent to a cell. Does not affect

도 2 내지 도 11은 도 1의 상변화 메모리 소자의 제조 방법 및 그에 따른 구조를 보다 상세하게 설명하기 위한 단면도들이다. 여기서, 도 2 내지 도 5는 도 1의 상변화 메모리부의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이고, 도 6 내지 도 8은 도 1의 레이저빔 집속부의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이고, 도 9 내지 도 11은 도 1의 반도체 레이저부의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2 to 11 are cross-sectional views illustrating in detail the method of manufacturing the phase change memory device of FIG. 1 and the structure thereof. 2 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the phase change memory unit of FIG. 1, and FIGS. 6 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the laser beam focusing unit of FIG. 1, and FIGS. 9 to FIG. 11 is a cross-sectional view for describing a method of manufacturing the semiconductor laser unit of FIG. 1.

먼저, 도 2 내지 도 5를 참조하여 도 1의 상변화 메모리부의 제조 방법을 설명한다. First, a manufacturing method of the phase change memory unit of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 5.

도 2를 참조하면, 트랜지스터(미도시) 등이 형성되어 있는 제1 기판(10), 예컨대 실리콘 기판 상에 절연층(12) 및 콘택홀(16)을 갖는 전극(14)을 형성한다. 상기 절연층(12)은 산화층으로 형성한다. 상기 콘택홀(16)은 상기 절연층(12) 상에 전극용 금속층을 증착한 후, 사진식각공정으로 패터닝하여 형성한다. 상기 콘택홀(16) 내에는 후공정에서 상변화층 및 상변화 보호층이 형성될 부분이다. Referring to FIG. 2, an electrode 14 having an insulating layer 12 and a contact hole 16 is formed on a first substrate 10 on which a transistor (not shown) or the like is formed. The insulating layer 12 is formed of an oxide layer. The contact hole 16 is formed by depositing an electrode metal layer on the insulating layer 12 and patterning the same by a photolithography process. In the contact hole 16, a phase change layer and a phase change protective layer are to be formed in a later process.

도 3을 참조하면, 상기 절연층(12)이 형성된 제1 기판(10)의 전면에 상기 콘택홀(16)을 매몰하도록 상변화층(18) 및 상변화 보호층(20)을 순차적으로 형성한 다. 상기 상변화층(18)은 GST층으로 형성한다. 상기 상변화층(18)은 스퍼터링 방법이나 단차 피복성(step coverage)이 우수한 화학기상증착법(chemical vapor deposition (CVD))이나 원자층 증착법(atomic layer deposition (ALD)) 등의 증착법으로 형성한다. Referring to FIG. 3, the phase change layer 18 and the phase change protection layer 20 are sequentially formed to bury the contact hole 16 on the entire surface of the first substrate 10 on which the insulating layer 12 is formed. do. The phase change layer 18 is formed of a GST layer. The phase change layer 18 is formed by a sputtering method or a deposition method such as chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD), which has excellent step coverage.

도 4를 참조하면, 상기 상변화층(18) 및 상변화 보호층(20)을 패터닝하여 상기 콘택홀(16) 내에 상변화층 패턴(18a) 및 상변화 보호층 패턴(20a)을 순차적으로 형성한다. 상기 상변화층(18)을 상기 콘택홀(16)에 매몰하도록 형성하고 패터닝하였기 때문에, 상기 상변화층 패턴(18a)의 표면은 상기 전극(14)의 표면보다 높게 형성되고, 상기 상변화층 패턴(18a)은 전극(14)과 전기적으로 연결된다. Referring to FIG. 4, the phase change layer 18 and the phase change protective layer 20 are patterned to sequentially form the phase change layer pattern 18a and the phase change protective layer pattern 20a in the contact hole 16. Form. Since the phase change layer 18 is formed and patterned to be buried in the contact hole 16, the surface of the phase change layer pattern 18a is formed higher than the surface of the electrode 14, and the phase change layer is formed. The pattern 18a is electrically connected to the electrode 14.

도 5를 참조하면, 전극(14) 및 상변화 보호층 패턴(20a) 상에는 상기 상변화 보호층 패턴(20a)의 일부를 노출하는 제1 레이저빔 창(24)을 갖는 레이저빔 차단 패턴(22)을 형성한다. 본 발명의 상변화 메모리 소자에서는 상기 레이저빔 차단 패턴(22) 내에 마련된 제1 레이저빔 창(24)을 통하여 상변화층 패턴(18a)에 국부적으로 레이저빔이 입사된다. Referring to FIG. 5, a laser beam blocking pattern 22 having a first laser beam window 24 exposing a portion of the phase change protective layer pattern 20a on an electrode 14 and a phase change protective layer pattern 20a. ). In the phase change memory device of the present invention, a laser beam is locally incident on the phase change layer pattern 18a through the first laser beam window 24 provided in the laser beam blocking pattern 22.

상기 레이저빔 차단 패턴(22)은 상기 전극(14) 및 상변화 보호층 패턴(20a)이 형성된 제1 기판(10)의 전면에 절연층을 형성한 후, 사진식각하여 형성한다. 상기 레이저빔 차단 패턴(22)용 절연층은 스퍼터링 방법이나 단차 피복성(step coverage)이 우수한 화학기상증착법(chemical vapor deposition (CVD))이나 원자층 증착법(atomic layer deposition (ALD))등의 증착법으로 형성한다. The laser beam blocking pattern 22 is formed by forming an insulating layer on the entire surface of the first substrate 10 on which the electrode 14 and the phase change protective layer pattern 20a are formed, and then etching the photo. The insulating layer for the laser beam blocking pattern 22 may be formed by a sputtering method or a deposition method such as chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD), which has excellent step coverage. To form.

다음에, 도 6 내지 도 8을 참조하여 도 1의 도 1의 레이저빔 집속부의 제조 방법을 설명한다.Next, the manufacturing method of the laser beam focusing part of FIG. 1 of FIG. 1 is demonstrated with reference to FIGS.

도 6을 참조하면, 제2 기판(30), 예컨대 실리콘(Si) 기판 또는 GaP 기판 상에 마스크층을 형성한 후 패터닝하여 홀(34)을 갖는 마스크층 패턴(32)을 형성한다. 상기 마스크층 패턴(32)은 제2 기판(30) 상에 마스크층, 예컨대 포토레지스트층 또는 산화층을 형성한 후 패터닝하여 형성한다. 상기 홀(34) 하부의 제2 기판(30)은 후공정에서 식각이 이루어지는 부분이고, 상기 마스크층 패턴(32) 하부의 제2 기판(30)은 식각되지 않고 마이크로 프로브가 되는 부분이다. Referring to FIG. 6, a mask layer is formed on a second substrate 30, for example, a silicon (Si) substrate or a GaP substrate, and then patterned to form a mask layer pattern 32 having holes 34. The mask layer pattern 32 is formed by forming a mask layer, for example, a photoresist layer or an oxide layer on the second substrate 30 and then patterning the mask layer pattern 32. The second substrate 30 under the hole 34 is a portion where etching is performed in a later process, and the second substrate 30 under the mask layer pattern 32 is a portion which is not etched and becomes a micro probe.

도 7을 참조하면, 상기 마스크층 패턴(32)을 식각 마스크로 상기 제2 기판(30)을 식각하여 내부홀(36)과 그 중간 및 양단부에 마이크로 프로브(38, microprobe) 및 콘택 패드(39)를 형성한다. 상기 제2 기판(30)의 식각은 비등방성 식각(Anisotropic etching), 즉 습식 식각(wet etching)을 이용하여 수행한다. 이에 따라, 제2 기판(30)의 중앙부에 돌출된 형태의 마이크로 프로브(38) 및 양단부에 콘택 패드(39)가 형성된다. 상기 마이크로 프로브(38)는 레이저빔(도 1의 80)이 상변화 메모리부의 제1 레이저빔 창(24)을 통하여 상변화층 패턴(18a)으로 국부적으로 입사하게 하는 역할을 수행한다. Referring to FIG. 7, the second substrate 30 is etched using the mask layer pattern 32 as an etch mask, and thus the microprobes 38 and the contact pads 39 are formed at the inner hole 36 and at both ends thereof. ). The second substrate 30 is etched using anisotropic etching, that is, wet etching. Accordingly, the micro probe 38 protruding from the center portion of the second substrate 30 and the contact pads 39 are formed at both ends thereof. The micro probe 38 serves to locally enter the laser beam (80 of FIG. 1) into the phase change layer pattern 18a through the first laser beam window 24 of the phase change memory unit.

도 8을 참조하면, 상기 마스크층 패턴(32)을 제거한다. 이어서, 상기 제2 기판(30)의 양단부의 콘택 패드(39) 상에 보호층 패턴(40)을 형성한다. 상기 보호층 패턴(40)은 상변화 메모리부(100)와 레이저빔 집속부(200)가 접촉하는 콘택 영역에 형성된다. 상기 보호층 패턴(40)으로 인하여 상변화 메모리부(100)와 레이저빔 집속부(200) 사이의 공간을 확보한다. Referring to FIG. 8, the mask layer pattern 32 is removed. Subsequently, a protective layer pattern 40 is formed on the contact pads 39 at both ends of the second substrate 30. The protective layer pattern 40 is formed in a contact region where the phase change memory unit 100 and the laser beam focusing unit 200 contact each other. The protective layer pattern 40 ensures a space between the phase change memory unit 100 and the laser beam focusing unit 200.

다음에, 도 9 내지 도 11을 참조하여 도 1의 반도체 레이저부의 제조방법을 설명한다.Next, the manufacturing method of the semiconductor laser part of FIG. 1 is demonstrated with reference to FIGS.

도 9를 참조하면, 제3 기판(50), 예컨대 Si, GaAs 또는 InP 상에 제1 공진 미러(52)를 형성한다. 상기 제1 공진 미러(52) 상에 양자 웰을 포함하는 액티브 영역(54)을 형성한다. 상기 액티브 영역(54) 상에 제2 공진 미러(56)를 형성한다. 상기 제1 공진 미러(52) 및 제2 공진 미러(56)는 굴절률이 다른 층들이 교대로 반복되는 다층 구조로써 반사도가 99% 이상으로 형성한다. Referring to FIG. 9, a first resonant mirror 52 is formed on a third substrate 50 such as Si, GaAs or InP. An active region 54 including quantum wells is formed on the first resonant mirror 52. A second resonance mirror 56 is formed on the active region 54. The first resonator mirror 52 and the second resonator mirror 56 have a multilayer structure in which layers having different refractive indices are alternately repeated, and have a reflectivity of 99% or more.

상기 제1 공진 미러(52) 및 제2 공진 미러(56)를 구성하는 각 층들은 분자선 증착법(MBE)과 같은 에피택셜 성장법(epitaxial growth)에 의해 형성한다. 상기 액티브 영역(54)에서 생성된 레이저빔은 제1 공진 미러(52) 및 제2 공진 미러(56)에서 반사되면서 증폭된다. 상기 제2 공진 미러(56) 상에는 반도체층(58)을 형성한다. Each layer constituting the first resonance mirror 52 and the second resonance mirror 56 is formed by epitaxial growth such as molecular beam deposition (MBE). The laser beam generated in the active region 54 is amplified by being reflected by the first resonance mirror 52 and the second resonance mirror 56. The semiconductor layer 58 is formed on the second resonant mirror 56.

도 10을 참조하면, 상기 반도체층(58)을 패터닝하여 레이저빔이 통과할 영역에 레이저빔 제어 패턴(60)을 형성한다. 상기 레이저빔 제어 패턴(60)은 상기 레이저빔 집속부(200)의 마이크로 프로브(38)에 대응되는 부분에 형성된다. 상기 레이저빔 제어 패턴(60)은 레이저빔의 모양을 제어하기 위한 것이다. 상기 레이저빔 제어 패턴(60)은 절연층으로 형성할 수 있으나, 다른 물질로도 형성 가능하다.Referring to FIG. 10, the semiconductor layer 58 is patterned to form a laser beam control pattern 60 in a region through which a laser beam passes. The laser beam control pattern 60 is formed at a portion corresponding to the micro probe 38 of the laser beam focusing unit 200. The laser beam control pattern 60 is for controlling the shape of the laser beam. The laser beam control pattern 60 may be formed of an insulating layer, but may be formed of other materials.

이어서, 상기 반도체층(58) 상에는 레이저빔 집속부와 기계적인 연결을 용이하게 하기 위하여 상기 레이저빔 제어 패턴(60)을 노출하는 제2 레이저빔 창(64)을 갖는 접속판(62)을 형성한다. 상기 제2 레이저빔 창(64)은 상기 레이저빔 제어 패 턴(60) 상에 형성되면서 마이크로 프로브(38)에 대응하는 부분에 형성된다.Subsequently, a connecting plate 62 having a second laser beam window 64 exposing the laser beam control pattern 60 is formed on the semiconductor layer 58 to facilitate mechanical connection with the laser beam focusing unit. do. The second laser beam window 64 is formed on a portion corresponding to the micro probe 38 while being formed on the laser beam control pattern 60.

다음에, 도 1, 도 5, 도 8, 도 11을 참조하여 상변화 메모리 소자의 조립 및 접합 방법을 간단히 설명한다. Next, a method of assembling and bonding the phase change memory device will be briefly described with reference to FIGS. 1, 5, 8, and 11.

구체적으로, 도 5에 도시한 바와 같이 제1 기판(10)에 형성된 상변화 메모리부(100)를 준비한다. 이어서, 도 8에 도시한 바와 같이 제2 기판(30)에 형성된 레이저빔 집속부를 뒤집어 상기 도 5의 상변화 메모리부(100)의 레이저 차단 패턴(22) 상에 접합한다. 다시 말해, 상기 레이저빔 집속부(200)의 보호층 패턴(40)과 상변화 메모리부(100)의 레이저빔 차단 패턴(22)이 접합된다. 상기 레이저빔 집속부(200)와 상변화 메모리부(100)의 접합은 상기 마이크로 프로브(38)가 제1 레이저빔 창(24)에 얼라인되도록 접합한다. 상기 상변화 메모리부(100)와 레이저빔 집속부(200)의 접합은 양극 접합(anodic bonding) 또는 직접 접합(directing bonding) 모두 가능하다.Specifically, as shown in FIG. 5, the phase change memory unit 100 formed on the first substrate 10 is prepared. Subsequently, as shown in FIG. 8, the laser beam focusing unit formed on the second substrate 30 is inverted and bonded to the laser blocking pattern 22 of the phase change memory unit 100 of FIG. 5. In other words, the protective layer pattern 40 of the laser beam focusing unit 200 and the laser beam blocking pattern 22 of the phase change memory unit 100 are bonded to each other. The laser beam focusing unit 200 and the phase change memory unit 100 are bonded to each other such that the microprobe 38 is aligned with the first laser beam window 24. The phase change memory unit 100 and the laser beam focusing unit 200 may be bonded to each other by anode bonding or direct bonding.

다음에, 제3 기판(50)에 형성된 반도체 레이저부(300)를 뒤집어 상기 레이저빔 집속부(200)에 접합한다. 다시 말해, 반도체 레이저부(300)의 접속판(62)과 레이저빔 집속부(200)의 제2 기판(30)의 배면과 접합한다. 상기 반도체 레이저부(300))와 레이저빔 집속부(200)의 접합은 상기 레이저빔 조절 패턴(60)과 마이크로 프로브(38)가 얼라인되도록 접합한다. 상기 반도체 레이저부(300))와 레이저빔 집속부(200)의 접합은 양극 접합 또는 직접 접합 모두 가능하다. Next, the semiconductor laser unit 300 formed on the third substrate 50 is turned over and bonded to the laser beam focusing unit 200. In other words, the connection plate 62 of the semiconductor laser unit 300 and the back surface of the second substrate 30 of the laser beam focusing unit 200 are bonded to each other. The semiconductor laser unit 300 and the laser beam focusing unit 200 are bonded to each other such that the laser beam control pattern 60 and the micro probe 38 are aligned. The semiconductor laser unit 300 and the laser beam focusing unit 200 may be bonded to each other by anode bonding or direct bonding.

상술한 바와 같이, 본 발명의 상변화 메모리 소자는 개개의 단위 셀 각각에 반도체 레이저부를 포함시켜 레이저빔을 이용하여 상변화층의 국부적인 부분에만 열을 가하여 셋 및 리셋 동작을 수행하기 때문에 소비 전력을 줄이면서도 단위 셀의 동작시에 발생한 열이 인접 셀에 영향을 주어 인접 메모리 셀에 저장된 정보를 파괴하거나 변경시키지 않게 할 수 있다.As described above, the phase change memory device of the present invention includes a semiconductor laser unit in each of the unit cells, and applies heat only to a local portion of the phase change layer using a laser beam to perform set and reset operations. In addition, the heat generated during the operation of the unit cell may affect the neighboring cells so as not to destroy or change the information stored in the neighboring memory cells.

본 발명의 상변화 메모리 소자는 종래와 다르게 발열층을 구비하지 않아 구성이 매우 간단하고 소비 전력도 줄일 수 있다.Since the phase change memory device of the present invention does not include a heat generating layer, the configuration is very simple and power consumption can be reduced.

또한, 본 발명의 상변화 메모리 소자는 소자의 구조를 복잡하게 가공하거나, 소자의 특성 균일성을 떨어뜨리는 복잡한 공정의 사용을 배제하고 매우 간단한 방법에 의해 고속 및 저소비전력 동작이 가능한 상변화 메모리 소자를 제조할 수 있다.In addition, the phase change memory device of the present invention is a phase change memory device capable of high-speed and low power consumption operation by a very simple method, eliminating the use of complicated processes that complicated the structure of the device, or reduce the uniformity of device characteristics Can be prepared.

Claims (10)

상변화층 패턴을 포함하는 상변화 메모리부;A phase change memory unit including a phase change layer pattern; 상기 상변화 메모리부의 상변화층 패턴에 레이저빔을 국부적으로 집속하는 레이저빔 집속부; 및 A laser beam focusing unit configured to locally focus a laser beam on the phase change layer pattern of the phase change memory unit; And 상기 레이저빔을 발생시켜 상기 레이저빔 집속부로 상기 레이저빔을 방출하는 반도체 레이저부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.And a semiconductor laser unit generating the laser beam and emitting the laser beam to the laser beam focusing unit. 제1항에 있어서, 상기 상변화 메모리부, 레이저빔 집속부 및 반도체 레이저부는 순차적으로 적층 및 접합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.The phase change memory device of claim 1, wherein the phase change memory unit, the laser beam focusing unit, and the semiconductor laser unit are sequentially stacked and bonded to each other. 제1항에 있어서, 상기 상변화층 패턴 상에는 레이저빔을 국부적으로 입사시킬 수 있는 레이저빔 창을 갖는 레이저빔 차단 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자. The phase change memory device of claim 1, wherein a laser beam blocking pattern having a laser beam window for locally injecting a laser beam is formed on the phase change layer pattern. 제1항에 있어서, 상기 레이저빔 집속부는 상기 상변화층 패턴에 레이저빔을 국부적으로 집속할 수 있게 하는 마이크로 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.The phase change memory device as claimed in claim 1, wherein the laser beam focusing unit comprises a micro probe for locally focusing a laser beam on the phase change layer pattern. 제1항에 있어서, 상기 반도체 레이저부는 방출되는 레이저빔의 모양을 조절할 수 있는 레이저빔 제어 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자. The phase change memory device as claimed in claim 1, wherein the semiconductor laser unit comprises a laser beam control pattern for adjusting a shape of a laser beam emitted. 제1 기판 상에 콘택홀을 갖게 형성된 전극;An electrode having a contact hole on the first substrate; 상기 콘택홀에 형성되어 상기 전극과 연결된 상변화층 패턴;A phase change layer pattern formed in the contact hole and connected to the electrode; 상기 상변화층 패턴 및 전극 상에 형성되고 상기 상변화층 패턴에 레이저빔을 국부적으로 입사시킬 수 있는 레이저빔 창을 갖는 레이저빔 차단 패턴;A laser beam blocking pattern formed on the phase change layer pattern and an electrode and having a laser beam window capable of locally injecting a laser beam into the phase change layer pattern; 상기 레이저빔 차단 패턴의 양단부에 지지 및 접합되고 상기 레이저빔 창을 통하여 상기 레이저빔을 입사시킬 수 있는 마이크로 프로브를 포함하는 제2 기판; 및 A second substrate supporting and bonding to both ends of the laser beam blocking pattern and including a micro probe capable of injecting the laser beam through the laser beam window; And 상기 제2 기판의 배면 상에 지지 및 접합되고, 레이저빔을 발생시켜 레이저빔 제어 패턴을 통하여 상기 마이크로 프로브로 국부적으로 레이저빔을 방출시킬 수 있는 반도체 레이저를 포함하는 제3 기판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.And a third substrate including a semiconductor laser beam supported and bonded on the back surface of the second substrate, the semiconductor laser generating a laser beam to locally emit the laser beam to the microprobe through a laser beam control pattern. A phase change memory device characterized by the above-mentioned. 제6항에 있어서, 상기 마이크로 프로브를 포함하는 제2 기판과 상기 반도체 레이저를 포함하는 제3 기판 사이에는 상기 레이저빔 제어 패턴을 노출하고 상기 마이크로 프로브에 대응되는 부분에 접속판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자. The semiconductor device of claim 6, wherein a connection plate is disposed between a second substrate including the micro probe and a third substrate including the semiconductor laser to expose the laser beam control pattern and to correspond to the micro probe. A phase change memory device. 제6항에 있어서, 상기 제2 기판의 내부에는 내부홀이 형성되어 있고, 상기 내부홀의 중간에는 돌출되어 상기 마이크로 프로브가 형성되어 있고, 상기 내부홀의 양단부에는 콘택 패드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.The method of claim 6, wherein an inner hole is formed in the second substrate, the middle of the inner hole protrudes to form the micro probe, and contact pads are formed at both ends of the inner hole. Phase change memory device. 제8항에 있어서, 상기 콘택 패드 상에는 상기 상변화층 패턴을 포함하는 제1 기판과 마이크로 프로브를 포함하는 제2 기판 사이의 간격을 조절할 수 있는 보호층 패턴이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.The method of claim 8, wherein a protective layer pattern is further formed on the contact pad to adjust a gap between the first substrate including the phase change layer pattern and the second substrate including the micro probe. Change memory device. 제6항에 있어서, 상기 반도체 레이저는 상기 제3 기판 상에 형성된 액티브 영역과 상기 액티브 영역의 상하부(위아래)에 위치하는 제1 공진 미러 및 제2 공진 미러로 구성되고, 상기 2 공진 미러 상에는 상기 레이저빔 제어 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.The semiconductor laser of claim 6, wherein the semiconductor laser comprises an active region formed on the third substrate and a first resonance mirror and a second resonance mirror positioned above and below (up and down) the active region, and on the second resonance mirror. A phase change memory device characterized in that a laser beam control pattern is formed.
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