KR101573015B1 - Phase chang materials declining activation energy, phase-change memory resistive elements comprising the same and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 활성화에너지가 감소한 상변화물질과 이를 포함하는 상변화 메모리 저항소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a phase change material with reduced activation energy, a phase change memory resistance device comprising the same, and a method of manufacturing the same.
반도체 메모리 소자들은 전원 공급이 중단되었을 때, 보유 데이터의 지속 유무에 따라, 휘발성 메모리 소자 및 비휘발성 메모리 소자로 나누어진다. 대표적인 휘발성 메모리 소자들이 디램(dynamic random access memory, DRAM) 소자 및 에스램(static random access memory, SRAM) 소자이며, 대표적인 비휘발성 메모리 소자들이 플래시 메모리 소자이다. 이와 같은 메모리 소자들은 저장된 전하 유무에 따라 이진수 "1" 또는 "0"을 나타냄으로써 기능을 한다.The semiconductor memory devices are divided into a volatile memory device and a nonvolatile memory device depending on whether the retained data remains when the power supply is interrupted. Typical volatile memory devices are dynamic random access memory (DRAM) devices and static random access memory (SRAM) devices. Representative nonvolatile memory devices are flash memory devices. These memory devices function by indicating binary "1" or "0" depending on the stored charge.
휘발성 메모리 소자인 디램은, 주기적인 리프레쉬 동작이 필요하며, 높은 전하 저장능력이 요구된다. 따라서, 디램 소자의 경우, 커패시턴스를 증가시켜야 한다. 그러므로, 커패시터(capacitor) 전극의 표면적을 증가시키기 위해 많은 노력이 시도되고 있다. 그러나 커패시터 전극의 표면적 증가는 디램 소자의 집적도 증가를 어렵게 하는 문제점이 있다.The DRAM, which is a volatile memory device, requires a periodic refresh operation and requires a high charge storage capability. Therefore, in the case of the DRAM device, the capacitance must be increased. Therefore, much effort has been made to increase the surface area of a capacitor electrode. However, the surface area increase of the capacitor electrode has a problem that it is difficult to increase the degree of integration of the DRAM device.
또한, 플래시 메모리의 셀에 데이터를 기입 또는 소거하는 원리는 게이트 절연막을 통하여 전하를 터널링 시키는 방법을 사용한다. 이때, 전원전압에 비하여 높은 동작전압이 요구된다. 이로 인하여, 플래시 메모리 소자들은 기입동작 및 소거동작에 필요한 전압을 제작하기 위하여 승압 회로가 요구된다.The principle of writing or erasing data in the cell of the flash memory uses a method of tunneling the charge through the gate insulating film. At this time, a higher operating voltage is required than the power supply voltage. Due to this, the flash memory devices are required to have a step-up circuit in order to make the voltage necessary for the write operation and the erase operation.
이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비휘발성 및 임의 접근(random access)이 가능하고, 구조가 간단한 새로운 메모리 소자로 나타난 대표적인 것이 상변화 메모리 저항소자이다. 상변화 메모리 저항소자는 디램과 유사한 구조를 가지며 두 개의 전극 사이에 상변화물질을 사용한다. 일반적으로 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루리움(Te)으로 구성된 칼코겐 화합물(칼코게나이드), GST(Ge-Sb-Te)이 상변화 재료에 해당하는 상변화물질로서 사용된다. 칼코게나이드는 주어지는 주울열(Joule heat)이 증가함에 따라 비정질에서 결정질상으로 변화한다. 이때, 결정질 상태의 칼코게나이드는 면저항이 낮고 비정질 상태의 칼코게나이드는 면저항이 높다. 따라서 면저항 차이를 이용하여 이진 정보의 저장이 가능하다.To overcome such a problem, a phase-change memory resistive element is a representative example of a novel memory device which is nonvolatile and random access capable and has a simple structure. The phase change memory resistive element has a structure similar to DRAM and uses a phase change material between two electrodes. Generally, a chalcogenide (chalcogenide) composed of germanium (Ge), antimony (Sb) and tellurium (Te) and GST (Ge-Sb-Te) are used as a phase change material corresponding to a phase change material. Chalcogenide changes from amorphous to crystalline as the Joule heat given increases. At this time, the crystalline state chalcogenide has a low sheet resistance and the amorphous state chalcogenide has a high sheet resistance. Therefore, it is possible to store binary information using the difference of sheet resistance.
칼코게나이드 상변화 층에 접하는 두 전극 사이의 전류가 칼코게나이드에 주울열을 제공한다. 두 전극을 통해서 높은 크기의 전류펄스를 단시간(약 10 ns) 인가하여 칼코게나이드를 그 용융점 이상의 온도(약 610 ℃)로 가열한 후 전류 펄스를 제거하는 것에 의해 순간적으로 냉각시키면 전극에 접하는 GST 칼코게나이드 일부분이 비정질 상태(Reset, 리셋 상태)로 된다. 반면, 두 전극 사이에 낮은 크기의 전류 펄스를 장시간(약 30 ns) 인가하여 칼코게나이드의 용융 온도보다 낮은 결정화 온도로 유지한 후 전류 펄스를 제거하면 전극에 접하는 칼코게나이드 일부분이 결정질 상태(Set, 셋 상태)로 변한다.The current between two electrodes in contact with the chalcogenide phase change layer provides joule heat to the chalcogenide. When a chalcogenide is heated to a temperature above its melting point (about 610 ° C) by applying a high-magnitude current pulse for a short time (about 10 ns) through two electrodes and then instantaneously cooled by removing the current pulse, A part of the chalcogenide is in an amorphous state (reset state). On the other hand, if a current pulse of a low magnitude is applied between the two electrodes for a long time (about 30 ns) to maintain the crystallization temperature lower than the melting temperature of the chalcogenide, then the chalcogenide portion contacting the electrode becomes crystalline Set, set state).
이렇게 리셋 상태로 만들기 위해서는 두 전극을 통해서 전류펄스를 인가하여야 하는데, 이때 지나치게 높은 활성화에너지가 필요하기 때문에 리셋 상태로 만들기 위해서는 많은 소비 전류(Power consumption)가 필요하다는 문제점이 있다. 또한 상변화 물질을 포함하는 메모리 소자가 적용되는 장치는 다양한 분야로 확대되는 실정인데, 이중 flexible 기기에 적용시키기 위하여는 roll to roll 공정 등에도 유연하게 적용할 수 있는 제조방법의 개발이 절실하다는 문제점이 있다. In order to make the reset state, a current pulse must be applied through two electrodes. Too high activation energy is required at this time, so there is a problem that a large amount of power consumption is required for resetting. In addition, a device to which a memory element including a phase change material is applied is expanded to various fields. In order to apply it to a flexible device, it is necessary to develop a manufacturing method that can be applied flexibly to a roll to roll process .
한편, 본 발명과 관련된 선행기술은, 한국공개특허 제2004-0076225호에 상변화 물질로서 실리콘 및 질소 중 어느 하나가 도핑된 칼코겐 화합물을 이용한 것에 대해서 개시되어 있고, 한국공개특허 제2009-0081302호에 상변화 재료층으로 안티몬이 과량 첨가된 Ge-Sb-Te를 이용한 상변화 메모리 소자에 관한 것이 개시되어 있을 뿐, 활성화에너지를 낮춰 리셋 상태로 전환시 소비 전류를 줄이는 방법에 관하여는 어떠한 개시 또는 암시조차 되어 있지 않다.
The prior art related to the present invention discloses that a chalcogen compound doped with either silicon or nitrogen is used as a phase change material in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-0076225, and Korean Patent Publication No. 2009-0081302 The present invention relates to a phase-change memory device using Ge-Sb-Te, in which antimony is excessively added as a phase change material layer, and discloses a phase change memory device using Ge-Sb-Te. Or even implied.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상변화물질이 리셋 상태로 전환시 과다하게 높은 활성화에너지를 낮추고, 이를 통해 리셋 상태에 이르기 위해 과다하게 소요되는 소비 전류를 줄여주는 상변화물질을 제공하는 것이 목적이다. 또한 이렇게 활성화에너지가 감소된 상변화물질을 포함하는 상변화 메모리 저항소자를 제공 및 제조하는 것이 목적이다. 또한 보다 다양한 기기나 장치에 상기 상변화 메모리 저항소자를 적용하는 것이 목적이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a phase-change material which lowers an excessively high activation energy upon switching to a reset state, The aim is to provide a phase-change material that reduces heat. It is also an object to provide and manufacture phase change memory resistive elements that include such phase change materials with reduced activation energy. It is also an object to apply the phase change memory resistor device to a wider variety of devices and devices.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 상변화물질은 According to an aspect of the present invention, there is provided a phase change material comprising
상변화 메모리 저항소자에 포함되는 상변화물질로서,As the phase change material included in the phase change memory resistor,
상기 상변화물질은 GeTe을 포함하며,Wherein the phase change material comprises GeTe,
상기 상변화물질은 외력에 의해 굽은형으로 변형되어 리셋(reset) 상태로 전환하는데 필요한 활성화에너지가 감소하는 것을 특징으로 한다.
The phase change material is characterized by being deformed into a bent shape by an external force to decrease the activation energy required for switching to a reset state.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 첫 번째 상변화 메모리 저항소자의 제조방법은 A method of fabricating a first phase change memory resistor device according to another aspect of the present invention includes:
1) 상변화물질을 포함하는 상변화 재료막을 형성하는 단계; 및 1) forming a phase change material film including a phase change material; And
2) 상기 상변화 재료막에 외력을 부가하여 상변화물질을 굽은형으로 변형시키는 단계;2) adding an external force to the phase change material film to transform the phase change material into a curved shape;
를 포함하고,Lt; / RTI >
상기 상변화물질은 GeTe을 포함하며,Wherein the phase change material comprises GeTe,
상기 상변화물질은 상기 2)단계에서 외력에 의해 굽은형으로 변형되어 리셋(reset) 상태로 전환하는데 필요한 활성화에너지가 감소하는 것을 특징으로 한다.
The phase change material is characterized in that the activation energy necessary for converting to a reset state by the external force is deformed into a bent shape in the step 2).
본 발명의 또 다른 특징에 따른 두 번째 상변화 메모리 저항소자의 제조방법은 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a second phase-
1) 반도체 기판 위에 제 1전극을 형성하는 단계;1) forming a first electrode on a semiconductor substrate;
2) 상기 제 1전극을 둘러싸는 제 1절연막을 형성하는 단계;2) forming a first insulating film surrounding the first electrode;
3) 상기 제 1 절연막을 관통하여 상기 제 1 전극과 제1절연막 표면 외부를 전기적으로 접속하는 제 1 전극 콘택을 형성하는 단계;3) forming a first electrode contact through the first insulating film and electrically connecting the first electrode to the outside of the surface of the first insulating film;
4) 상기 제1전극 콘택에 전기적으로 연결되면서, 상변화물질을 포함한 상변화 재료막을 형성하는 단계;4) forming a phase change material film including a phase change material electrically connected to the first electrode contact;
5) 상기 상변화 재료막에 외력을 부가하여 상변화물질을 굽은형으로 변형시키는 단계;5) adding an external force to the phase change material film to transform the phase change material into a curved shape;
6) 상기 상변화 재료막 위에 제 2 전극을 형성하는 단계; 및 6) forming a second electrode on the phase change material film; And
7) 상기 상변화 재료막 및 상기 제 2 전극을 둘러싸는 제 2 절연막을 형성하는 단계; 7) forming a second insulating film surrounding the phase change material film and the second electrode;
를 포함하고, Lt; / RTI >
상기 상변화물질은 GeTe을 포함하며,Wherein the phase change material comprises GeTe,
상기 상변화물질은 상기 5)단계에서 외력에 의해 굽은형으로 변형되어 리셋(reset) 상태로 전환하는데 필요한 활성화에너지가 감소하는 것을 특징으로 한다.
The phase change material is characterized in that the activation energy required to change into a bent state by an external force in the step 5) is reduced.
본 발명에 따른 활성화에너지가 감소한 상변화물질과 이를 포함하는 상변화 메모리 저항소자 및 이의 제조방법은 상변화물질을 리셋 상태로 전환시키는 경우 과도하게 높은 활성화에너지로 인해 지나치게 많은 소비 전류가 소요되는 문제점을 해결하였다. 즉, 상변화물질을 리셋 상태로 전환시키는데 있어서, 종래 기술에 비해 소비 전류를 현저하게 낮췄다. 그리고 이렇게 소비 전류를 낮추는 본원발명의 제조방법을 이용하여 상변화 메모리 저항소자를 개발하는 경우에는 보다 flexible한 기기나 장치에 적용하는 것이 가능하게 된다.
The present invention provides a phase change material having reduced activation energy, a phase change memory resistance device including the same, and a method of manufacturing the same, which require excessive current consumption due to excessively high activation energy when the phase change material is converted into a reset state Respectively. That is, in switching the phase change material to the reset state, the current consumption is significantly lower than in the prior art. When the phase change memory resistor device is developed using the manufacturing method of the present invention which lowers the consumption current, the present invention can be applied to a more flexible device or device.
도 1은 실시예에 따른 굽은형으로 변형된 상변화물질의 활성화에너지 감소를 보여주는 그래프이다.
도 2는 실시예에 따른 굽은형으로 변형된 상변화물질의 소비 전류 감소를 보여주는 그래프이다.
도 3은 실시예에 따라 굽은형으로 변형시키는 것을 가능하게 하는 일실시예의 장비인 벤딩 홀더를 나타내는 사진이다.
도 4는 실시예에 따라 굽은형으로 변형된 경우 시편에 주어지는 스트레인을 나타내는 개략도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a graph showing the activation energy reduction of a phase-change material transformed into a curved shape according to an embodiment.
FIG. 2 is a graph showing a consumption current reduction of a phase change material deformed into a curved shape according to an embodiment. FIG.
Fig. 3 is a photograph showing a bending holder, which is an example of an apparatus for making it possible to deform the bending mold according to the embodiment.
4 is a schematic diagram showing the strain imparted to a specimen when deformed into a bent shape according to an embodiment;
이에 본 발명자들은 리셋 상태로 전환시 활성화에너지를 낮춰 소비 전류를 현저하게 감소시킬 수 있는 상변화물질을 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 본 발명에 따른 활성화에너지가 감소한 상변화물질과 이를 포함하는 상변화 메모리 저항소자 및 이의 제조방법을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
Therefore, the present inventors have made intensive research to develop a phase change material capable of significantly reducing the consumption current by lowering the activation energy upon switching to the reset state. As a result, the present inventors have found that the phase change material with reduced activation energy and the phase And a method for producing the same, thereby completing the present invention.
구체적으로 본 발명에 따른 상변화물질은 Specifically, the phase change material according to the present invention comprises
상변화 메모리 저항소자에 포함되는 상변화물질로서,As the phase change material included in the phase change memory resistor,
상기 상변화물질은 GeTe을 포함하며,Wherein the phase change material comprises GeTe,
상기 상변화물질은 외력에 의해 굽은형으로 변형되어 리셋(reset) 상태로 전환하는데 필요한 활성화에너지가 감소하는 것을 특징으로 한다.The phase change material is characterized by being deformed into a bent shape by an external force to decrease the activation energy required for switching to a reset state.
일반적으로 게르마늄(Ge)이나 텔루리움(Te) 등이 포함된 상변화물질은 주울열(Joule heat)이 증가함에 따라 비정질에서 결정질상으로 변화한다. 이때, 결정질 상태의 상변화물질은 면저항이 낮고, 비정질 상태의 상변화물질은 면저항이 높다. 따라서 면저항 차이를 이용하여 정보의 저장이 가능하게 되는 것이다. 이때 상기 비정질 상태를 리셋(Reset) 상태라 칭하며, 결정질 상태를 셋(Set) 상태라 칭하게 된다. 이중 리셋 상태는 두 전극을 통해서 높은 크기의 전류펄스를 단시간(약 10 ns) 인가하여 상변화물질을 그 용융점 이상의 온도(약 610 ℃)로 가열한 후 전류 펄스를 제거하는 것에 의해 순간적으로 냉각시키면 전극에 접하는 상변화물질의 일부분이 비정질 상태(Reset, 리셋 상태)로 된다. 반면, 두 전극 사이에 낮은 크기의 전류 펄스를 장시간(약 30 ns) 인가하여 상변화물질의 용융 온도보다 낮은 결정화 온도로 유지한 후 전류 펄스를 제거하면 전극에 접하는 상변화물질의 일부분이 결정질 상태(Set, 셋 상태)로 변한다. 이 중에서 리셋 상태로 만들기 위해서는 상기 확인한 바와 같이 두 전극을 통해서 전류펄스를 인가하여야 하는데, 이때 지나치게 높은 활성화에너지가 필요하기 때문에 리셋 상태로 만들기 위해서는 많은 소비 전류(Power consumption)가 필요하다는 문제점이 있었고, 본 발명은 이를 해결하기 위한 발명이다. 일반적으로 활성화에너지란 화학 변화를 일으키기 위해서는 반응 물질이 충분한 에너지를 가지고 있어야 하며, 이처럼 반응을 일으키기 위하여 필요한 최소한의 에너지를 활성화에너지라고 한다. 그러므로 본 발명에서는 리셋 상태로 전환하는데 필요한 활성화에너지를 낮춰, 리셋 상태로 전환시 지나치게 많이 소비되던 소비 전류를 낮추는 것에 관한 것이다. In general, phase change materials including germanium (Ge) and tellurium (Te) and the like change from amorphous to crystalline as the Joule heat increases. At this time, the phase change material in a crystalline state has a low sheet resistance and the phase change material in an amorphous state has a high sheet resistance. Therefore, it is possible to store information by using the difference of sheet resistance. At this time, the amorphous state is referred to as a reset state, and the crystalline state is referred to as a set state. In the dual reset state, the phase change material is heated to a temperature above its melting point (about 610 ° C) by applying a high-magnitude current pulse for a short time (about 10 ns) through the two electrodes, and then instantaneously cooled by removing the current pulse A part of the phase change material in contact with the electrode becomes an amorphous state (Reset, reset state). On the other hand, if a current pulse of a low magnitude is applied between the two electrodes for a long time (about 30 ns) to maintain the crystallization temperature lower than the melting temperature of the phase change material, and then the current pulse is removed, (Set, set state). In order to make the reset state, a current pulse must be applied through the two electrodes as described above. Since excessive activation energy is required at this time, there is a problem that a large amount of power consumption is required in order to set the reset state. The present invention is an invention for solving this. Generally speaking, in order to cause chemical change, the activation energy has to have sufficient energy of the reaction material, and the minimum energy required to cause such a reaction is called activation energy. Therefore, the present invention relates to lowering the activation energy required to switch to the reset state and lowering the consumption current which is consumed too much in switching to the reset state.
한편, 본 발명에 따른 상변화물질은 GeTe를 포함하는 것으로서, 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 바람직하게는 상기 GeTe(Ge; 게르마늄, Te: 텔루리움)에 황(S) 셀레늄(Se), 안티몬(Sb), 비소(As), 주석(Sn), 인(P), 은(Ag), 산소(O), 인듐(In) 및 비스무트(Bi)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 더 포함하는 것일 수 있다. 또한 더욱 바람직하게는 상기 상변화물질은 칼코게나아드로서 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루리움(Te)를 포함하는 GST 일 수 있으며, 상기 GST에 황(S) 셀레늄(Se), 비소(As), 주석(Sn), 인(P), 은(Ag), 산소(O), 인듐(In) 및 비스무트(Bi)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 더 포함하는 것일 수 있다. Meanwhile, the phase change material according to the present invention includes GeTe, and there is no particular limitation. Preferably, the phase change material according to the present invention may contain sulfur (S) selenium (Se), antimony (Sb ), At least one material selected from the group consisting of As, Sn, P, Ag, O, In and Bi. Lt; / RTI > More preferably still, the phase change material may be a GST containing chalcogenide (Ge), antimony (Sb) and tellurium (Te) as a chalcogenide, wherein the GST contains sulfur (S) May further comprise at least one material selected from the group consisting of As, Sn, P, Ag, O, In and Bi. .
또한 본 발명에 따른 상변화물질이 감소된 활성화에너지를 갖는 원인은, 상변화물질에 외력이 주어져서 굽은형(Bending geometry)으로 변형됨에 따라 활성화에너지가 감소하게 된다. 이렇게 굽은형으로 변형되어 활성화에너지가 감소함은 리셋 시에 Ge 원자의 움직임에 미치는 활성화에너지 값이 작아지기 때문에 상변화물질의 전체적인 활성화에너지도 동시에 감소하게 되는 것이다. 또한 상기 상변화물질에 포함되는 GeTe는 본 발명에서는 바람직하게는 R3m 구조인 것이 바람직한데, 상기 R3m 구조란 FCC cubic구조에서 (111)방향으로의 distortion이 있는 GeTe의 구조를 의미한다. 그리고 이러한 R3m 구조를 갖는 GeTe계 물질은 기본적으로 파이얼스 불안정성(peierls detortion)으로 인해 생기는 구조적인 변형이 잠재되어 있는데, 상기 GeTe에 외력이 부가되면 굽은형으로 변형된 기하학적 효과에 의해 스트레인이 유발되고 파이얼스 불안정성이 심화되게 되는데, 이렇게 구조적 변형에 의해 활성화에너지가 감소하게 되는 것이다. 한편, 이렇게 활성화에너지가 낮춰지게 되면 리셋 상태로 전환하기 위해 필요한 최소한의 에너지가 감소하게 되고, 그에 따라 리셋 상태로 전환시키기 위한 소비 전류의 양도 현저하게 감소시킬 수 있는 것이다. The reason for the reduced activation energy of the phase change material according to the present invention is that the activation energy decreases as the phase change material is transformed into the bending geometry due to external force. In this way, the activation energy of the phase-change material is reduced because the activation energy for the movement of the Ge atoms is reduced during reset. Also, GeTe included in the phase change material is preferably an R 3 m structure in the present invention, and the R 3 m structure means a GeTe structure having a distortion in the (111) direction in the FCC cubic structure. The GeTe material having the R3m structure basically undergoes a structural deformation due to peierls detention. When an external force is applied to the GeTe, strain is induced by the deformed geometry effect of the bent shape. The firing instability is intensified, and the activation energy is reduced by the structural deformation. On the other hand, when the activation energy is lowered, the minimum energy required for switching to the reset state is reduced, and the amount of the consumption current for switching to the reset state can be remarkably reduced.
한편, 상기 GeTe에서 게르마늄(Ge)과 텔루리움(Te)의 함량은 상변화물질로 기능할 수 있는 함량으로서, 당업계에 상변화물질로 기능하는 GeTe의 공지된 함량을 모두 포함할 수 있다. 또한 상기 GeTe에 더 포함되는 황(S) 셀레늄(Se), 안티몬(Sb), 비소(As), 주석(Sn), 인(P), 은(Ag), 산소(O), 인듐(In) 및 비스무트(Bi) 등의 함량도 상기 GeTe가 상변화물질로 기능하는 것을 방해하지 않는 범위의 함량이라면 특별한 제한 없이 이에 포함될 수 있다. 다만, 바람직한 일실시예에 해당하는 함량비로서 상기 게르마늄과 텔루리움은 0.5-1.5:0.5-1.5의 함량비일 수 있으며, 여기에 황(S) 셀레늄(Se), 안티몬(Sb), 비소(As), 주석(Sn), 인(P), 은(Ag), 산소(O), 인듐(In) 및 비스무트(Bi) 등이 상변화물질의 기능을 해하지 않는 범위에서 더 포함될 수 있다.On the other hand, the content of germanium (Ge) and tellurium (Te) in the GeTe is an amount capable of functioning as a phase change material, and may include all known amounts of GeTe serving as a phase change material in the art. In addition, sulfur (S), selenium (Sb), arsenic (As), tin (Sn), phosphorus (P), silver (Ag), oxygen (O) And bismuth (Bi) may be included in the present invention without any particular limitation as long as the content of GeTe does not prevent the GeTe from functioning as a phase change material. However, the content ratio of germanium and tellurium may be in the range of 0.5-1.5: 0.5-1.5, and may contain sulfur (S) selenium (Se), antimony (Sb), arsenic ), Tin (Sn), phosphorus (P), silver (Ag), oxygen (O), indium (In) and bismuth (Bi).
한편, 상기 상변화물질에 부가되는 외력은 인위적인 방법에 의해 부가되는 것이라면 특별한 제한 없이 허용될 수 있으며, 이때 상기 상변화물질에 인위적으로 외력을 부가하는 방법에는 굽은형을 이용하는 방법과 계면물질을 이용하는 방법이 있다. 또한 상기 상변화물질이 굽은형으로 변형되기 위한 바람직한 외력의 강도는, 인장강도 50 MPa-1 GPa 의 외력이 주어져 굽은형으로 변형되는 것일 수 있는데, 상기 인장강도가 50 MPa 미만인 경우에는 활성화에너지를 감소시킬 정도의 굽은형으로 충분히 변형되기 어려워 바람직하지 않으며, 상기 인장강도가 1 GPa를 초과하는 경우에는 본 발명에서 요구되는 굽은형 보다도 구조적 변형이 심해져 상변화물질로서 기능하기 어려워지기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 상기 굽은형으로 변형되기 위한 더욱 바람직한 외력의 강도는 인장강도 200-500 MPa인 것이 바람직하다. Meanwhile, the external force added to the phase change material can be imparted without any particular limitations as long as it is added by an artificial method. In this case, a method of artificially adding an external force to the phase change material includes a method using a curved shape and a method using an interfacial material There is a way. In addition, the strength of the desired external force for deforming the phase-change material into the bent shape may be that the external force is applied at a tensile strength of 50 MPa-1 GPa to be deformed into a curved shape. When the tensile strength is less than 50 MPa, It is not preferable because it is difficult to be deformed sufficiently to reduce the tensile strength. When the tensile strength is more than 1 GPa, the structural strain becomes more severe than the bending type required in the present invention, . On the other hand, it is preferable that the strength of the external force to be deformed into the bent shape is a tensile strength of 200 to 500 MPa.
한편, 본 발명에서 의미하는 굽은형은 Bending geometry로서 상기 R3m 구조의 (111)방향으로의 변형 및 파이얼스 불안정성이 심해진 구조로 변형된 것을 의미한다. Meanwhile, the bent shape as referred to in the present invention means a bending geometry which is transformed into a structure in which the deformation in the (111) direction of the R3m structure and the phasing instability are intensified.
한편, 상기 상변화물질은 굽은형으로 변형됨으로써 활성화에너지지가 감소하여 소비 전류가 감소하는 것이며, 굽은형으로 변형되기 이전과 비교하여 소비 전류가 70-80 %로 감소한 것일 수 있다. 이러한 수치로까지 소비 전류가 감소하게 되면 종래 기술에 비해 리셋 상태로 전환시 과다하게 소요되는 소비 전류를 현저하게 낮추는 것이 가능하게 된다. On the other hand, the phase change material is deformed into a curved shape, thereby reducing the current consumption due to the decrease of the activation energy field, and the consumption current may be reduced to 70-80% as compared with before the current is deformed into the curved shape. When the consumption current decreases to such a value, it becomes possible to remarkably reduce the consumption current which is excessively consumed when switching to the reset state as compared with the prior art.
한편, 본 발명에 따른 상변화물질은 굽은형으로 변형이 가능하기 때문에 상기 상변화물질을 flexible한 기기 또는 장치에까지 적용하는 것이 가능하게 되어, 상변화물질의 활용폭을 보다 넓힐 수 있게 되었다. Meanwhile, since the phase change material according to the present invention can be deformed into a curved shape, it is possible to apply the phase change material to a flexible device or apparatus, and thus the application width of the phase change material can be widened.
이렇게 본 발명에 따른 상변화물질은 굽은형으로 변형되어 활성화에너지를 낮춤으로써, 리셋 상태로 전환시 지나치게 많이 소요되던 소비 전력을 감소시킨 효과가 있다. 또한 상변화물질이 flexible device까지 적용될 수 있도록 활용폭을 넓혔다.
Thus, the phase change material according to the present invention is deformed into a curved shape to lower the activation energy, thereby reducing power consumption which is excessively large in switching to the reset state. In addition, the application of phase change materials to flexible devices has been expanded.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 상변화 메모리 저항소자는 상기 상변화물질을 포함하는 것으로서, 활성화에너지가 낮아져 소비 전류가 현저히 감소한 것에 해당하며, 굽은형으로 변형되어 이루어지는 상변화물질로 인해 제조공정에서 roll to roll 공정 등이 적용되어 제조되는 flexible한 장치 등에 적용하는 것이 가능하다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a phase-change memory device including the phase-change material. The phase-change memory device includes a phase-change material having a reduced activation energy and a significantly reduced consumption current. a roll-to-roll process, and the like.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 첫 번째 상변화 메모리 저항소자의 제조방법은 A method of fabricating a first phase change memory resistor device according to another aspect of the present invention includes:
1) 상변화물질을 포함하는 상변화 재료막을 형성하는 단계; 및 1) forming a phase change material film including a phase change material; And
2) 상기 상변화 재료막에 외력을 부가하여 상변화물질을 굽은형으로 변형시키는 단계;2) adding an external force to the phase change material film to transform the phase change material into a curved shape;
를 포함하고,Lt; / RTI >
상기 상변화물질은 GeTe을 포함하며,Wherein the phase change material comprises GeTe,
상기 상변화물질은 상기 2)단계에서 외력에 의해 굽은형으로 변형되어 리셋(reset) 상태로 전환하는데 필요한 활성화에너지가 감소하는 것을 특징으로 한다. The phase change material is characterized in that the activation energy necessary for converting to a reset state by the external force is deformed into a bent shape in the step 2).
상기 1)단계에 의해 형성되는 상변화 재료막은 상변화물질을 포함하는 것으로서, 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 상변화물질이 코팅된 반도체 기판 등이 이에 해당할 수 있다. The phase change material film formed by the step 1) includes a phase change material and is not particularly limited, but may be a semiconductor substrate coated with a phase change material.
한편, 본 발명에 따른 상변화물질은 GeTe를 포함하는 것으로서, 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 바람직하게는 상기 GeTe에 황(S) 셀레늄(Se), 안티몬(Sb), 비소(As), 주석(Sn), 인(P), 은(Ag), 산소(O), 인듐(In) 및 비스무트(Bi)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 더 포함하는 것일 수 있다. 또한 더욱 바람직하게는 상기 상변화물질은 칼코게나아드로서 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루리움(Te)를 포함하는 GST 일 수 있으며, 상기 GST에 황(S) 셀레늄(Se), 비소(As), 주석(Sn), 인(P), 은(Ag), 산소(O), 인듐(In) 및 비스무트(Bi)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 더 포함하는 것일 수 있다. Meanwhile, the phase change material according to the present invention includes GeTe, and there is no particular limitation. Preferably, the phase change material includes Ge, Se, Sb, As, Sn ), Phosphorus (P), silver (Ag), oxygen (O), indium (In) and bismuth (Bi). More preferably still, the phase change material may be a GST containing chalcogenide (Ge), antimony (Sb) and tellurium (Te) as a chalcogenide, wherein the GST contains sulfur (S) May further comprise at least one material selected from the group consisting of As, Sn, P, Ag, O, In and Bi. .
한편, 상기 2)단계에서는 상변화 재료막에 외력을 부가하여 상변화물질을 굽은형으로 변형시키게 된다. 이렇게 상변화물질에 외력이 주어져서 굽은형(Bending geometry)으로 변형됨에 따라 활성화에너지가 감소하게 된다. 이렇게 굽은형으로 변형되어 활성화에너지가 감소함은 리셋 시에 Ge 원자의 움직임에 미치는 활성화에너지 값이 작아지기 때문에 상변화물질의 전체적인 활성화에너지도 동시에 감소하게 되는 것이다. 또한 상기 상변화물질에 포함되는 GeTe는 본 발명에서는 바람직하게는 R3m 구조인 것이 바람직하다. 한편, 이렇게 활성화에너지가 낮춰지게 되면 리셋 상태로 전환하기 위해 필요한 최소한의 에너지가 감소하게 되고, 그에 따라 리셋 상태로 전환시키기 위한 소비 전류의 양도 현저하게 감소시킬 수 있는 것이다. Meanwhile, in step 2), an external force is applied to the phase change material film to deform the phase change material into a curved shape. As the phase change material is given an external force and transformed into a bending geometry, the activation energy is reduced. In this way, the activation energy of the phase-change material is reduced because the activation energy for the movement of the Ge atoms is reduced during reset. The GeTe included in the phase change material is preferably an R 3 m structure in the present invention. On the other hand, when the activation energy is lowered, the minimum energy required for switching to the reset state is reduced, and the amount of the consumption current for switching to the reset state can be remarkably reduced.
한편, 상기 GeTe에서 게르마늄(Ge)과 텔루리움(Te)의 함량은 상변화물질로 기능할 수 있는 함량으로서, 당업계에 상변화물질로 기능하는 GeTe의 공지된 함량을 모두 포함할 수 있다. 또한 상기 GeTe에 더 포함되는 황(S) 셀레늄(Se), 안티몬(Sb), 비소(As), 주석(Sn), 인(P), 은(Ag), 산소(O), 인듐(In) 및 비스무트(Bi) 등의 함량도 상기 GeTe가 상변화물질로 기능하는 것을 방해하지 않는 범위의 함량이라면 특별한 제한 없이 이에 포함될 수 있다. 다만, 바람직한 일실시예에 해당하는 함량비로서 상기 게르마늄과 텔루리움은 0.5-1.5:0.5-1.5의 함량비일 수 있으며, 여기에 황(S) 셀레늄(Se), 안티몬(Sb), 비소(As), 주석(Sn), 인(P), 은(Ag), 산소(O), 인듐(In) 및 비스무트(Bi) 등이 상변화물질의 기능을 해하지 않는 범위에서 더 포함될 수 있다.On the other hand, the content of germanium (Ge) and tellurium (Te) in the GeTe is an amount capable of functioning as a phase change material, and may include all known amounts of GeTe serving as a phase change material in the art. In addition, sulfur (S), selenium (Sb), arsenic (As), tin (Sn), phosphorus (P), silver (Ag), oxygen (O) And bismuth (Bi) may be included in the present invention without any particular limitation as long as the content of GeTe does not prevent the GeTe from functioning as a phase change material. However, the content ratio of germanium and tellurium may be in the range of 0.5-1.5: 0.5-1.5, and may contain sulfur (S) selenium (Se), antimony (Sb), arsenic ), Tin (Sn), phosphorus (P), silver (Ag), oxygen (O), indium (In) and bismuth (Bi).
한편, 상기 상변화물질이 굽은형으로 변형되기 위한 바람직한 외력의 강도는, 인장강도 50 MPa-1 GPa 의 외력이 주어져 굽은형으로 변형되는 것일 수 있다. 또한 상기 상변화물질이 굽은형으로 변형되기 위한 더욱 바람직한 외력의 강도는 인장강도 200-500 MPa 의 외력이 주어져 굽은형으로 변형되는 것일 수 있다. On the other hand, the strength of the desired external force for deforming the phase change material into a curved shape may be such that an external force of a tensile strength of 50 MPa-1 GPa is imparted to the curved shape. Further, the strength of the external force for further deforming the phase change material into the bent shape may be that the external force is applied to the curved shape by giving an external force of 200 to 500 MPa in tensile strength.
한편, 상기 2)단계에서 상변화물질에 부가되는 외력은 인위적인 방법에 의해 부가되는 것이라면 특별한 제한 없이 허용될 수 있으며, 이때 상기 상변화물질에 인위적으로 외력을 부가하는 방법에는 일실시예로서 레이저를 인가하여 외력을 부가하는 방법이 있을 수 있다.Meanwhile, the external force to be added to the phase change material in the step 2) may be allowed without any particular limitations as long as it is added by an artificial method. Herein, as a method of artificially adding an external force to the phase change material, And then an external force is applied.
한편, 상기 상변화물질은 굽은형으로 변형됨으로써 활성화에너지지가 감소하여 소비 전류가 감소하는 것이며, 굽은형으로 변형되기 이전과 비교하여 소비 전류가 70-80 %로 감소한 것일 수 있다. On the other hand, the phase change material is deformed into a curved shape, thereby reducing the current consumption due to the decrease of the activation energy field, and the consumption current may be reduced to 70-80% as compared with before the current is deformed into the curved shape.
이렇게 본 발명에 따른 제조방법에 의하여 제조된 상변화 메모리 저항소자는 리셋 상태로 전환시 활성화에너지가 감소하는 것으로서, 이렇게 활성화에너지가 감소하게 되면 리셋 상태로 전환하는데 소요되는 소비전류를 현저히 낮출 수 있다. 또한 상기 2)단계와 같이 굽은형을 형성하는 공정이 있어, 이러한 공정을 적용하여야 하는 각종 flexible device의 제조공정에 적용되어 상변화 메모리 저항소자의 활용폭을 넓히는데 기여하는 것이 가능하다.
Thus, the phase-change memory resistor fabricated by the manufacturing method according to the present invention has a reduced activation energy upon switching to the reset state. Thus, when the activation energy is reduced, the current consumption for switching to the reset state can be significantly lowered . In addition, there is a step of forming a curved shape as in step 2), and it is possible to apply to the manufacturing process of various flexible devices to which such a process should be applied, thereby contributing to widening the application range of the phase change memory resistive element.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 두 번째 상변화 메모리 저항소자의 제조방법은 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a second phase-
1) 반도체 기판 위에 제 1전극을 형성하는 단계;1) forming a first electrode on a semiconductor substrate;
2) 상기 제 1전극을 둘러싸는 제 1절연막을 형성하는 단계;2) forming a first insulating film surrounding the first electrode;
3) 상기 제 1 절연막을 관통하여 상기 제 1 전극과 제1절연막 표면 외부를 전기적으로 접속하는 제 1 전극 콘택을 형성하는 단계;3) forming a first electrode contact through the first insulating film and electrically connecting the first electrode to the outside of the surface of the first insulating film;
4) 상기 제1전극 콘택에 전기적으로 연결되면서, 상변화물질을 포함한 상변화 재료막을 형성하는 단계;4) forming a phase change material film including a phase change material electrically connected to the first electrode contact;
5) 상기 상변화 재료막에 외력을 부가하여 상변화물질을 굽은형으로 변형시키는 단계;5) adding an external force to the phase change material film to transform the phase change material into a curved shape;
6) 상기 상변화 재료막 위에 제 2 전극을 형성하는 단계; 및 6) forming a second electrode on the phase change material film; And
7) 상기 상변화 재료막 및 상기 제 2 전극을 둘러싸는 제 2 절연막을 형성하는 단계; 7) forming a second insulating film surrounding the phase change material film and the second electrode;
를 포함하고, Lt; / RTI >
상기 상변화물질은 GeTe을 포함하며,Wherein the phase change material comprises GeTe,
상기 상변화물질은 상기 5)단계에서 외력에 의해 굽은형으로 변형되어 리셋(reset) 상태로 전환하는데 필요한 활성화에너지가 감소하는 것을 특징으로 한다. The phase change material is characterized in that the activation energy required to change into a bent state by an external force in the step 5) is reduced.
이러한 공정으로 이루어지는 상기 두 번째에 따른 상변화 메모리 저항소자의 제조방법은, 상기 첫 번째 상변화 메모리 저항소자의 제조방법에 따른 바람직한 일실시예로도 이해될 수 있다.The method of manufacturing the phase-change memory resistor according to the second aspect of the present invention may be understood as a preferred embodiment of the method of manufacturing the first phase-change memory resistor.
한편, 상기 상변화 재료막을 형성하는 4)단계에 있어서, 상기 상변화 재료막은 특별한 제한이 있는 것은 아니나 바람직한 일실시예로서 스퍼터링 방법에 의해서 제작될 수 있으며, 상온에서 약 350 ℃의 온도 범위에서 제작될 수 있다. 또한 칼코게나이드 화합물을 타겟으로 하여 플라스마 가스로서 아르곤(Ar) 가스 및 산소 분자(O2) 가스를 사용하는 스퍼터링 방법을 사용하여 상기 상변화 재료막 패턴을 형성할 수 있다.Meanwhile, in the step 4) of forming the phase change material film, the phase change material film may be manufactured by a sputtering method as a preferred embodiment without any particular limitation, and the phase change material film may be formed at room temperature . Further, the phase change material film pattern can be formed using a sputtering method using a chalcogenide compound as a target and using argon (Ar) gas and oxygen molecule (O 2) gas as a plasma gas.
또한 상기 방법 이외에도 본 발명에 따른 상변화 재료막의 물성을 구현할 수 있다면, 화학적 기상 증착법(CVD) 등의 다른 방법도 이용할 수 있을 것이다.
In addition, other methods such as chemical vapor deposition (CVD) may be used as long as physical properties of the phase change material film according to the present invention can be realized.
이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
실시예Example
GeTe를 포함하는 상변화물질을 가지고 상변화 재료막을 제조하였으며, 이러한 상변화 재료막을 가지고 상변화 메모리 저항소자를 개발하였다. 이때 상기 상변화 재료막 형성 후, 제작한 Bending 펄스 레이저를 s로 인가하여 상기 상변화 재료막을 벤딩(bending)하였으며, 이를 통해 상변화물질을 굽은형(bending geometry)으로 변형시켰다. 이러한 상변화 재료막을 가지고 최종 상변화 메모리 저항소자를 제조하였다. We have fabricated phase change material films with phase change materials including GeTe and developed phase change memory resistors with these phase change material films. At this time, after the phase change material film was formed, the phase change material film was bended by applying the produced bending pulse laser to s to change the phase change material into a bending geometry. The final phase change memory resistive element was fabricated with this phase change material film.
한편, 본 실시예에서 상기 상변화 재료막의 보다 구체적인 제조공정을 살펴보면, 반도체 기판 위에 제1 전극을 형성하는 단계(STEP 1), 제1 전극을 둘러싸는 제1 절연막을 형성하는 단계(STEP 2), 제1 절연막을 관통하여 제1 전극과 제1 절연막 표면 외부를 전기적으로 접속하는 제1 전극 콘택을 형성하는 단계(STEP 3), 제1 전극 콘택에 전기적으로 연결되어 상변화 재료막(14) 패턴을 형성하고, 펄스 레이저를 인가하여 굽은형으로 변형시키는 단계(STEP 4), 상변화 재료막 위에 제2 전극을 형성하는 단계(STEP 5) 및 상변화 재료막과 제2 전극을 둘러싸는 제2 절연막을 형성하는 단계(STEP 6)를 포함하여 구성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a phase-change material film, comprising: forming a first electrode on a semiconductor substrate (STEP 1); forming a first insulating film surrounding the first electrode (STEP 2) A step (STEP 3) of forming a first electrode contact that electrically connects the first electrode and the outside of the first insulating film through the first insulating film, a step of forming a phase change material film (14) electrically connected to the first electrode contact, (STEP 4), forming a second electrode on the phase change material film (STEP 5), forming a phase change material film on the phase change material film And forming a second insulating film (STEP 6).
상기 상변화 재료막 패턴을 형성하는 단계(STEP 4)에 있어서, 상기 상변화 재료막은 스퍼터링 방법에 의해서 제작되며, 상온에서 약 350 ℃의 온도 범위에서 제작하였다. 칼코게나이드 화합물 타겟으로 하여 플라스마 가스로서 아르곤(Ar) 가스 및 산소 분자(O2) 가스를 사용하는 스퍼터링 방법을 사용하여 상기 상변화 재료막 패턴을 형성하였다.
In the step of forming the phase change material film pattern (STEP 4), the phase change material film is formed by a sputtering method and is manufactured at a temperature range of about 350 DEG C at normal temperature. The phase change material film pattern was formed using a sputtering method using argon (Ar) gas and oxygen molecule (O 2) gas as a plasma gas as a chalcogenide compound target.
비교예Comparative Example
상기 실시예와는 다르게 상변화 재료막을 벤딩하지 않아, 상변화물질을 굽은형으로 변형시키는 공정이 제외되어 제조된 상변화 메모리 저항소자를 본 비교예로 하였다.
The phase-change material resistive element is manufactured by removing the step of deforming the phase-changeable material into a bent shape, without bending the phase-change material film unlike the above embodiment.
실험예Experimental Example
<< 실험예Experimental Example 1: One: 굽은형Curved shape (( BendingBending geometrygeometry ) 시편의 경우 X선 ) For specimen X-ray 회절diffraction 측정 및 활성화에너지 감소 확인> Measurement and Activation Energy Reduction>
상기 실시예의 제조방법에 의하되, 28 mm의 시편으로서 펄스 레이저를 인가하여 상기 시편이 굽은형으로서 각각 5 mm와 8 mm로 휘게 하였다. 이때 상기 5 mm로 휘는데는 펄스 레이저를 면방향으로 0.3 %의 스트레인이 걸리도록 인가하였고, 8 mm로 휘는데는 펄스 레이저를 면방향으로 0.4 %의 스트레인이 걸리도록 인가하였다. 그리하여 이의 X선 회절을 측정하였다. 이의 결과는 하기 도 1에 나타내었다. 이러한 결과에서 5 mm와 8 mm로 휘어진 시편의 경우에는 피크가 형성되는 지점이 0 mm(비교예)인 경우에 비해 보다 좌측으로 이동한 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 시편이 휘게되어 굽은형을 형성하는 경우(실시예)에는 그렇지 않은 경우(비교예)에 비해 peierls instability가 심해져서 활성화에너지가 보다 낮아짐을 유추할 수 있었다.
According to the manufacturing method of the above embodiment, a pulsed laser was applied as a specimen of 28 mm, and the specimen was bent to 5 mm and 8 mm as bent shapes, respectively. In this case, a pulse laser was applied so that a pulse laser was applied at 0.3% in the plane direction to bend at 5 mm, and a pulse laser was applied so that a pulse laser was applied at 0.4% in a plane direction to bend at 8 mm. Thus, its X-ray diffraction was measured. The results are shown in Fig. From these results, it can be seen that the specimen bent at 5 mm and 8 mm moved to the left side compared to the case where the peak is formed at 0 mm (Comparative Example). These results show that when the specimen is warped to form a curved shape (Example), the peierls instability becomes worse than that of the case where the specimen is not bent (Comparative Example), suggesting that the activation energy is lowered.
<< 실험예Experimental Example 2: 소비 전류의 감소 확인> 2: Confirm reduction of current consumption>
실시예와 같이 굽은형으로 변형되는 경우(Bend)와 그렇지 않은 경우(비교예)를 가지고 소비 전류를 비교하여, 실시예와 같이 굽은형으로 변형되는 경우에 소비 전류가 얼마나 낮아지는 지를 비교하는 실험을 진행하였다. 본 실험은 결정화된 GeTe 시편에 30-90 ns 펄스폭과 10-28 mW 파워의 레이저를 인가하였을 때 비정질화가 시작되는 조건 및 스트레인을 인가하였을 때 비정질화되는 파워가 얼마나 낮아지는지를 비교하여 측정하였다. 또한 이의 결과는 하기 도 2에 나타내었다. The comparison of the current consumption with the bend type (Bend) and the case without the bend type (comparative example) as in the embodiment, and the comparison of the consumption current when the current is deformed into the bent type as in the embodiment . This experiment was performed by comparing the conditions under which the amorphization starts when the laser with a pulse width of 30-90 ns and the power of 10-28 mW is applied to the crystallized GeTe specimen and how much the amorphization power is lowered when the strain is applied . The results are also shown in Fig.
하기 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 각각의 Pulse duration에서 굽은형에 해당하는 Bend(실시예)의 경우가 굽은형이 아닌 Flat(비교예)의 경우보다 White Power가 현저하게 낮아지는 결과를 확인하였다. 이러한 결과를 통해 활성화에너지가 감소된 굽은형의 상변화물질을 활용한 시편(실시예)이 그렇지 않은 경우(비교예)에 비해 소비 전류도 현저하게 낮출 수 있음을 확인하였다. 이렇게 소비 전류가 현저하게 낮아짐은 상변화물질의 활성화에너지가 현저하게 낮아졌기에 가능한 것으로서, 활성화에너지가 감소하였음을 확인할 수 있는 것이다. 또한 이렇게 굽은형으로 변형(실시예)되어 감소된 소비 전류는 굽은형으로 변형되기 이전(비교예)의 소비 전류와 비교하여 70~80 %로 소비 전류를 감소시킬 수 있음을 확인하였다.
As can be seen from FIG. 2, the result of the Bend (example) corresponding to the bent type in each pulse duration is significantly lower than that of the Flat (comparative example) instead of the bent type . From these results, it was confirmed that the current consumption can be remarkably lowered as compared with the case (Example) in which the bending type phase change material having reduced activation energy is used (Comparative Example). The remarkable decrease in the consumption current is possible because the activation energy of the phase change material is remarkably lowered, and it is confirmed that the activation energy is decreased. Also, it is confirmed that the consumption current can be reduced to 70 ~ 80% as compared with the consumption current before the bending shape is deformed (embodiment) so that the reduced consumption current is deformed into the bent shape.
한편, 하기 도 3은 본 발명에 따른 상변화물질의 굽은형 형성을 위해 사용되는 일실시예의 장비로서 벤딩 홀더를 나타낸 그림이며, 하기 도 4는 굽은형 형성시 상변화 메모리 저항소자에 주어지는 스트레인을 나타내는 개략도이다.
FIG. 3 is a view showing a bending holder as a device of an embodiment used for forming a bent shape of the phase change material according to the present invention. FIG. 4 is a view showing a strain applied to the phase change memory Fig.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It is natural.
Claims (15)
상기 상변화물질은 GeTe을 포함하며,
상기 상변화물질은 외력에 의해 굽은형으로 변형되어 리셋(reset) 상태로 전환하는데 필요한 활성화에너지가 감소하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 저항소자에 포함되는 상변화물질.
As the phase change material included in the phase change memory resistor,
Wherein the phase change material comprises GeTe,
Wherein the phase change material is deformed into a curved shape by an external force to reduce the activation energy required to switch to a reset state.
상기 상변화물질은 인장강도 50 MPa-1 GPa 의 외력이 주어져 굽은형으로 변형되는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 저항소자에 포함되는 상변화물질.
The method according to claim 1,
Wherein the phase change material is deformed into a curved shape with an external force of a tensile strength of 50 MPa-1 GPa.
상기 상변화물질은 굽은형으로 변형됨으로써 활성화에너지지가 감소하여 소비 전류가 감소하는 것이며, 상기 감소한 소비 전류는 굽은형으로 변형되기 이전과 비교하여 70-80 %로 감소하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 저항소자에 포함되는 상변화물질.
The method according to claim 1,
Wherein the phase change material is deformed into a curved shape to reduce a consumed current due to a decrease in an activation energy field, and the reduced current consumption is reduced to 70-80% as compared with that before being deformed into a curved shape. The phase change material contained in the resistive element.
상기 GeTe를 포함하는 상변화물질은 황(S) 셀레늄(Se), 안티몬(Sb), 비소(As), 주석(Sn), 인(P), 은(Ag), 산소(O), 인듐(In) 및 비스무트(Bi)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 저항소자에 포함되는 상변화물질.
The method according to claim 1,
The phase change material containing GeTe may be selected from the group consisting of sulfur (S), selenium (Se), antimony (Sb), arsenic (As), tin (Sn), phosphorus (P), silver (Ag) In and bismuth (Bi), the phase change material comprising the phase change material.
A phase change memory resistor element comprising the phase change material of any one of claims 1 to 4.
2) 상기 상변화 재료막에 외력을 부가하여 상변화물질을 굽은형으로 변형시키는 단계;
를 포함하고,
상기 상변화물질은 GeTe을 포함하며,
상기 상변화물질은 상기 2)단계에서 외력에 의해 굽은형으로 변형되어 리셋(reset) 상태로 전환하는데 필요한 활성화에너지가 감소하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 저항소자의 제조방법.
1) forming a phase change material film including a phase change material; And
2) adding an external force to the phase change material film to transform the phase change material into a curved shape;
Lt; / RTI >
Wherein the phase change material comprises GeTe,
Wherein the phase change material is deformed into a curved shape due to an external force in the step 2) to reduce the activation energy required to switch to a reset state.
상기 상변화물질은 인장강도 50 MPa-1 GPa 의 외력이 주어져 굽은형으로 변형되는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 저항소자의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the phase change material is deformed into a curved shape with an external force of a tensile strength of 50 MPa-1 GPa.
상기 상변화물질은 굽은형으로 변형됨으로써 활성화에너지지가 감소하여 소비 전류가 감소하는 것이며, 상기 감소한 소비 전류는 굽은형으로 변형되기 이전과 비교하여 70-80 %로 감소하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 저항소자의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the phase change material is deformed into a curved shape to reduce a consumed current due to a decrease in an activation energy field, and the reduced current consumption is reduced to 70-80% as compared with that before being deformed into a curved shape. A method of manufacturing a resistive element.
상기 GeTe를 포함하는 상변화물질은 황(S) 셀레늄(Se), 안티몬(Sb), 비소(As), 주석(Sn), 인(P), 은(Ag), 산소(O), 인듐(In) 및 비스무트(Bi)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 저항소자의 제조방법.
The method according to claim 6,
The phase change material containing GeTe may be selected from the group consisting of sulfur (S), selenium (Se), antimony (Sb), arsenic (As), tin (Sn), phosphorus (P), silver (Ag) In, and Bi. The method of manufacturing a phase-change memory resistor according to any one of the preceding claims, further comprising:
2) 상기 제 1전극을 둘러싸는 제 1절연막을 형성하는 단계;
3) 상기 제 1 절연막을 관통하여 상기 제 1 전극과 제1절연막 표면 외부를 전기적으로 접속하는 제 1 전극 콘택을 형성하는 단계;
4) 상기 제1전극 콘택에 전기적으로 연결되면서, 상변화물질을 포함한 상변화 재료막을 형성하는 단계;
5) 상기 상변화 재료막에 외력을 부가하여 상변화물질을 굽은형으로 변형시키는 단계;
6) 상기 상변화 재료막 위에 제 2 전극을 형성하는 단계; 및
7) 상기 상변화 재료막 및 상기 제 2 전극을 둘러싸는 제 2 절연막을 형성하는 단계;
를 포함하고,
상기 상변화물질은 GeTe을 포함하며,
상기 상변화물질은 상기 5)단계에서 외력에 의해 굽은형으로 변형되어 리셋(reset) 상태로 전환하는데 필요한 활성화에너지가 감소하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 저항소자의 제조방법.
1) forming a first electrode on a semiconductor substrate;
2) forming a first insulating film surrounding the first electrode;
3) forming a first electrode contact through the first insulating film and electrically connecting the first electrode to the outside of the surface of the first insulating film;
4) forming a phase change material film including a phase change material electrically connected to the first electrode contact;
5) adding an external force to the phase change material film to transform the phase change material into a curved shape;
6) forming a second electrode on the phase change material film; And
7) forming a second insulating film surrounding the phase change material film and the second electrode;
Lt; / RTI >
Wherein the phase change material comprises GeTe,
Wherein the phase change material is deformed into a bent shape by an external force in the step 5), and the activation energy necessary for switching to a reset state is reduced.
상기 상변화물질은 인장강도 50 MPa-1 GPa 의 외력이 주어져 굽은형으로 변형되는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 저항소자의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the phase change material is deformed into a curved shape with an external force of a tensile strength of 50 MPa-1 GPa.
상기 상변화물질은 굽은형으로 변형됨으로써 활성화에너지지가 감소하여 소비 전류가 감소하는 것이며, 상기 감소한 소비 전류는 굽은형으로 변형되기 이전과 비교하여 70-80 %로 감소하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 저항소자의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the phase change material is deformed into a curved shape to reduce a consumed current due to a decrease in an activation energy field, and the reduced current consumption is reduced to 70-80% as compared with that before being deformed into a curved shape. A method of manufacturing a resistive element.
상기 GeTe를 포함하는 상변화물질은 황(S) 셀레늄(Se), 안티몬(Sb), 비소(As), 주석(Sn), 인(P), 은(Ag), 산소(O), 인듐(In) 및 비스무트(Bi)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 저항소자의 제조방법.
11. The method of claim 10,
The phase change material containing GeTe may be selected from the group consisting of sulfur (S), selenium (Se), antimony (Sb), arsenic (As), tin (Sn), phosphorus (P), silver (Ag) In, and Bi. The method of manufacturing a phase-change memory resistor according to any one of the preceding claims, further comprising:
An electronic device comprising the phase change memory resistor element of claim 5.
An electronic device comprising a phase change memory resistor element fabricated by a manufacturing method according to claim 10.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150003222A KR101573015B1 (en) | 2015-01-09 | 2015-01-09 | Phase chang materials declining activation energy, phase-change memory resistive elements comprising the same and preparation method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150003222A KR101573015B1 (en) | 2015-01-09 | 2015-01-09 | Phase chang materials declining activation energy, phase-change memory resistive elements comprising the same and preparation method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101573015B1 true KR101573015B1 (en) | 2015-11-30 |
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ID=54868153
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| KR1020150003222A KR101573015B1 (en) | 2015-01-09 | 2015-01-09 | Phase chang materials declining activation energy, phase-change memory resistive elements comprising the same and preparation method thereof |
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| KR (1) | KR101573015B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112635664A (en) * | 2020-11-26 | 2021-04-09 | 宁波大学 | In2S3Sb-doped phase-change thin film material and preparation method thereof |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2011505708A (en) * | 2007-12-04 | 2011-02-24 | オヴォニクス，インコーポレイテッド | Active material device having confinement layer |
| JP2013055258A (en) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Ulvac Japan Ltd | Formation method of phase change memory and formation device of phase change memory |
-
2015
- 2015-01-09 KR KR1020150003222A patent/KR101573015B1/en active IP Right Grant
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