KR20140063254A - Phase change memory device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a phase change memory device and a method of manufacturing the same. The phase change memory device includes an insulator substrate; a catalyst terminal which is formed on the insulator substrate; an electrode layer which includes carbon nanotubes, which are formed on the surface of a substrate from the catalyst terminal in a longitudinal direction and have a gap electrically isolated at a certain point, and a metal electrode fixed to both sides of the carbon nanotubes; and a phase change material which is formed in the gap by a self-alignment method and electrically touches the carbon nanotubes.

Description

상 변화 메모리 소자 및 그 제조방법{PHASE CHANGE MEMORY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}[0001] PHASE CHANGE MEMORY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME [0002]

본 발명은 상 변화 메모리 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열적 부가에 따라 저항이 변하는 물질을 이용하여 상 변화를 판단해 데이터를 저장하는 상 변화 메모리 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a phase-change memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly , to a phase-change memory device for storing data by determining a phase change using a material whose resistance varies with a thermal addition .

상변화 메모리(Phase-Change Memory) 소자는 특정 물질의 상(相) 변화를 판단해 데이터를 저장하는 차세대 메모리 반도체이다. 상변화 메모리 소자는 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루트(Te)로 구성된 칼코게나이드 화합물(Ge-Sb-Te: GST)과 같은 상변화 물질의 결정 상태를 이용하는 것으로, 상변화 물질의 결정상태가 결정인 경우는 1, 비결정인 경우에는 0의 신호를 검출하는 방식으로 정보를 저장한다. 이러한 상변화 메모리 소자는 전원이 끊겨도 저장된 정보가 지워지지 않는 플래시메모리의 장점과, 전원이 끊어지면 저장된 자료는 소멸되지만 빠른 처리 속도를 자랑하는 디램의 장점을 모두 지니고　있다. 하지만, 반도체 메모리 소자의 집적 밀도가 증대됨에 따라, 패턴 및 홀을 형성하기 위한 포토리소그라피 기술이 봉착한 한계로 인하여, 초미세 상변화 메모리, 특히 미세 패턴의 상변화 메모리 소자를 대면적으로 제조하는 것은 매우 어렵다. 또한, 메모리 소자의 대용량화, 집적화에 따라 상변화층과 전극 사이의 면적은 감소함으로 인하여, 상변화층과 전극 사이의 조밀한 접촉면적을 제어하는 것은 매우 어렵다. 따라서, 상변화층의 결정상태를 변화시키는 최소 전류량인 리셋 전류의 요구치를 상변화층-전극 사이의 면적 조절로 제어하는 기술이 절실한 상황이다.
Phase-change memory device is a next-generation memory semiconductor that judges phase change of a specific material and stores data. The phase change memory element utilizes the crystalline state of a phase change material such as a chalcogenide compound (Ge-Sb-Te: GST) composed of germanium (Ge), antimony (Sb) and tellurium (Te) 1 ", and " 0 " in the case of an amorphous state. These phase-change memory devices have both the advantages of flash memory, in which the stored information is not erased even when the power is turned off, and the DRAM, which boasts a faster throughput rate, though the stored data is lost when the power is turned off. However, due to limitations of photolithography techniques for forming patterns and holes as the integration density of semiconductor memory devices increases, ultrafine phase change memories, in particular, phase change memory devices with fine patterns, It is very difficult. In addition, it is very difficult to control the dense contact area between the phase-change layer and the electrode because the area between the phase-change layer and the electrode decreases as the memory device becomes larger and more integrated. Therefore, there is an urgent need for a technique for controlling the required value of the reset current, which is the minimum current amount for changing the crystal state of the phase change layer, by adjusting the area between the phase change layer and the electrodes.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복잡한 나노 공정을 거치지 않고도 상 변화 물질과 전극과의 접촉 면적을 줄임으로써 리셋 전류를 최소화하고 결과적으로 구동시 필요한 전력 소비를 최소화 할 수 있는 상 변화 메모리 소자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a phase change memory device capable of minimizing a reset current by minimizing a contact area between a phase change material and an electrode without passing through a complicated nano process and consequently minimizing power consumption required during driving, Method.

본 발명의 일 양태에 따르면 절연체 기판; 상기 절연체 기판상에 형성되는 촉매단; 상기 촉매단으로부터 상기 절연체 표면에 길이방향으로 성장하며 임의의 지점에 전기적으로 절연된 간극이 형성된 복수개의 탄소나노튜브 및 상기 탄소나노튜브의 양단부에 고정되는 금속전극을 포함하는 전극층; 자가정렬 방식으로 상기 간극에 형성되며 상기 탄소나노튜브와 전기적으로 접촉하는 상 변화 물질을 포함하는 상 변화 메모리 소자를 제공한다.According to an aspect of the present invention, A catalyst layer formed on the insulator substrate; An electrode layer including a plurality of carbon nanotubes grown on the surface of the insulator from the catalyst end in a longitudinal direction and having electrically isolated gaps formed at arbitrary points and metal electrodes fixed to both ends of the carbon nanotubes; And a phase change material formed in the gap and in electrical contact with the carbon nanotubes in a self alignment manner.

상기 간극은 상기 탄소나노튜브의 양단부에 고정되는 금속전극의 사이에 형성될 수 있다.The gap may be formed between metal electrodes fixed to both ends of the carbon nanotubes.

상기 탄소나노튜브에 형성된 간극의 길이는 30 내지 50나노미터 일 수 있다.The length of the gap formed in the carbon nanotubes may be 30 to 50 nanometers.

상기 촉매단은 니켈, 철, 코발트, 백금, 몰리브덴, 텅스텐, 이트륨, 금, 팔라듐 및 이들 금속의 합금들로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있다.The catalyst layer may be composed of one or more materials selected from the group consisting of nickel, iron, cobalt, platinum, molybdenum, tungsten, yttrium, gold, palladium and alloys of these metals.

상기 상 변화 물질은 칼코게나이드 화합물로 이루어질 수 있다.The phase change material may comprise a chalcogenide compound.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 절연체 기판상에 촉매단을 형성하는 단계; 상기 촉매단으로부터 상기 절연체 표면에 복수개의 탄소나노튜브를 길이 방향으로 성장시켜 전극층을 형성하는 단계; 상기 탄소나노튜브의 임의의 지점을 전기적으로 절단하여 간극을 형성하는 단계 및 상기 탄소나노튜브의 간극에 상 변화 물질을 자가정렬 시키는 단계를 포함하는 상 변화 메모리 소자 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a catalyst stage on an insulator substrate; Growing a plurality of carbon nanotubes in the longitudinal direction from the catalyst end on the insulator surface to form an electrode layer; Forming a gap by electrically cutting arbitrary points of the carbon nanotubes; and aligning the phase change material to the gap of the carbon nanotubes.

상기 상 변화 물질을 자가정렬 시키는 단계는, 상기 촉매단및 전극층의 상부에 폴리머층을 형성하는 단계; 상기 전기적으로 절연된 탄소나노튜브의 양단에 고정된 금속전극에 전압을 가하여 상기 간극 주변부의 폴리머층을 증발시키는 단계; 폴리머층이 증발된 상기 간극 주변부를 통하여 상 변화 물질을 증착시키는 단계; 및 상기 폴리머층을 제거하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
The step of self-aligning the phase change material comprises: forming a polymer layer on top of the catalyst end and the electrode layer; Applying a voltage to the metal electrodes fixed to both ends of the electrically insulated carbon nanotube to evaporate the polymer layer in the periphery of the gap; Depositing a phase change material through the gap periphery where the polymer layer is evaporated; And removing the polymer layer.

본 발명인 상 변화 메모리 소자 및 그 제조방법은 복잡한 나노 공정을 거치지 않고도 상 변화 물질과 전극과의 접촉 면적을 줄임으로써 리셋 전류를 최소화하고 결과적으로 구동시 필요한 전력 소비를 최소화 할 수 있다.
The phase change memory device and the manufacturing method thereof according to the present invention minimize the reset current by reducing the contact area between the phase change material and the electrode without passing through complex nano processes and consequently minimize the power consumption required for driving.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상 변화 메모리 소자의 단면도 및
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 상 변화 메모리 소자 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a phase change memory device in accordance with an embodiment of the present invention and FIG.
FIGS. 2 to 8 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a phase-change memory device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상 변화 소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a phase-change element according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상 변화 메모리 소자는 절연체 기판(10), 절연체 기판(10)상에 형성되는 촉매단(20), 촉매단(20)으로부터 길이방향으로 성장하며 임의의 지점에 전기적으로 절연된 간극이 형성된 복수개의 탄소나노튜브(30) 및 탄소나노튜브(30)의 양단부에 고정된 금속전극(40)을 포함하는 전극층, 자가정렬 방식으로 간극에 형성되며 탄소나노튜브(30)와 전기적으로 접촉하는 상 변화 물질(60)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a phase-change memory device according to an embodiment of the present invention includes an insulator substrate 10, a catalyst terminal 20 formed on the insulator substrate 10, An electrode layer including a plurality of carbon nanotubes 30 formed with electrically isolated gaps at arbitrary points and metal electrodes 40 fixed to both ends of the carbon nanotubes 30; And a phase change material (60) in electrical contact with the carbon nanotubes (30).

먼저, 절연체 기판(10)상에는 촉매단(20)이 형성될 수 있다. 절연체 기판(10)은 예를 들면, 실리콘 산화물 기판일 수 있으며, 촉매단(20)은 니켈, 철, 코발트, 백금, 몰리브덴, 텅스텐, 이트륨, 금, 팔라듐 및 이들 금속의 합금들로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 물질로 구성될 수 있다.First, the catalyst end 20 may be formed on the insulator substrate 10. The insulator substrate 10 may be, for example, a silicon oxide substrate and the catalyst stage 20 may be formed of a material selected from the group consisting of nickel, iron, cobalt, platinum, molybdenum, tungsten, yttrium, And may be composed of one or more selected materials.

탄소나노튜브(30)는 촉매단(20)으로부터 절연체 기판위에서 길이방향으로 성장하여 형성될 수 있으며, 양단부에는 금속전극(40)이 고정될 수 있다. 탄소나노튜브(30)의 임의의 지점은 전기적으로 절연된 간극이 형성되어 있으며, 간극은 탄소나노튜브(30)의 양단에 고정된 금속전극(40)의 사이에 형성된다.The carbon nanotubes 30 may be grown in the longitudinal direction from the catalyst end 20 on the insulator substrate, and the metal electrodes 40 may be fixed at both ends. An arbitrary point of the carbon nanotubes 30 is formed with an electrically insulated gap and a gap is formed between the metal electrodes 40 fixed to both ends of the carbon nanotubes 30. [

탄소나노튜브(30)의 간극의 길이는 예를들면, 30 내지 50 나노미터일 수 있다.The length of the gap of the carbon nanotubes 30 may be, for example, 30 to 50 nanometers.

탄소나노튜브(30)의 간극에는 상 변화 물질(60)이 증착 방식에 의하여 채워져 있으며, 탄소나노튜브(30)는 절단된 면을 통하여 상 변화 물질(60)과 접촉한다. 상 변화 물질(60)로는 Ge, Sb 및 Te물질을 포함하는 칼코게나이드계 물질이 이용될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 열적 부가에 따라 저항이 변하는 물질이라면 본 발명의 일실시예에 따른 상 변화 메모리 소자의 상 변화 물질(60)로 이용될 수 있다. 도포되는 상 변화 물질(60)의 두께는 예를 들면 5 내지 10 나노미터일 수 있다.The phase change material 60 is filled in the gap between the carbon nanotubes 30 by the deposition method and the carbon nanotubes 30 are in contact with the phase change material 60 through the cut surface. As the phase change material 60, a chalcogenide-based material including Ge, Sb and Te materials may be used. However, the present invention is not limited thereto, and the material may be used as the phase change material 60 of the phase change memory device according to an exemplary embodiment of the present invention. The thickness of the applied phase change material 60 may be, for example, 5 to 10 nanometers.

도2내지 도8은 본 발명의 일실시예에 따른 상 변화 소자 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다. 이하, 도2내지 도8을 참조하여 본 발명의 일실시예에 다른 상 변화 소자 제조방법을 설명하기로 한다.FIGS. 2 to 8 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a phase-change device according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a phase-change element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 8. FIG.

먼저, 도2에 도시된 바와 같이, 절연체 기판(10)상에 니켈, 철, 코발트, 백금, 몰리브덴, 텅스텐, 이트륨, 금, 팔라듐 및 이들 금속의 합금들로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 물질을 증착함으로써 촉매단(20)을 형성한다. 절연체 기판(10)은 예를 들면, 실리콘 산화물 기판(SiO2)일 수 있다. 촉매단(20)의 넓이는 이후 형성될 탄소나노튜브(30)의 직경을 고려하여 결정한다.First, as shown in FIG. 2, at least one material selected from the group consisting of nickel, iron, cobalt, platinum, molybdenum, tungsten, yttrium, gold, palladium and alloys of these metals is deposited on the insulator substrate 10 Thereby forming the catalyst end 20. The insulator substrate 10 may be, for example, a silicon oxide substrate (SiO2). The width of the catalyst end 20 is determined in consideration of the diameter of the carbon nanotubes 30 to be formed later.

다음으로 도3에 도시된 바와 같이, 촉매단(20)으로부터 복수개의 탄소나노튜브(30)를 성장시킨다. 탄소나노튜브(30)는 절연체(10)의 표면상에서 길이 방향으로 성장된다. 탄소나노튜브(30)는 수 나노 미터(nm)의 직경을 가지면서 수평 방향으로 배향된 와이어로서 예컨대, 전기 방전법, 레이저 증착법, 플라즈마 화학 기상 증착법, 열 화학 기상 증착법, 기상 합성법, 전기 분해법 및 프레임(flame) 합성법 중 하나의 방식으로 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 3, a plurality of carbon nanotubes 30 are grown from the catalyst end 20. The carbon nanotubes 30 are grown in the longitudinal direction on the surface of the insulator 10. The carbon nanotubes 30 are horizontally oriented wires having a diameter of several nanometers (nm), and the carbon nanotubes 30 may be a wire oriented in a horizontal direction, for example, an electric discharge method, a laser deposition method, a plasma chemical vapor deposition method, a thermal chemical vapor deposition method, And may be formed in one of the flame synthesis methods.

탄소나노튜브(30)의 양단부에는 탄소나토튜브에 전압을 인가하기 위한 금속전극(40)이 고정된다.At both ends of the carbon nanotubes 30, metal electrodes 40 for applying a voltage to the carbon nanotubes are fixed.

다음으로 도4에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브(30)의 임의의 지점을 전기적으로 절단하여 간극을 형성한다. 간극의 길이는 예를들면 30 내지 50 나노미터 일 수 있으며, 이후에 증착되는 상 변화 물질(60)과 탄소나노튜브(30)의 접촉 면적를 고려하여 결정될 수 있다. 간극은 탄소나노튜브(30)의 양단에 고정된 금속전극(40)의 사이에 형성된다.Next, as shown in FIG. 4, an arbitrary point of the carbon nanotubes 30 is electrically cut to form a gap. The length of the gap may be, for example, 30 to 50 nanometers, and may be determined in consideration of the contact area between the phase change material 60 and the carbon nanotubes 30 deposited thereafter. The gap is formed between the metal electrodes 40 fixed to both ends of the carbon nanotubes 30.

탄소나노튜브(30)를 전기적으로 절단하는 방법으로는 예를 들면, 강한 황산 또는 질산을 이용한 화학적 절단방법, 초음파 분쇄기를 이용한 물리화학적 절단방법, 화학적 방법과 물리적인 방법을 병용하여 묽은 농도의 황산용액에 탄소나노튜브(30)를 분산시킨 후 감마선을 조사하는 방법, 주사형 터널링 현미경을 이용한 절단방법, 진공 중에서 전자선을 조사하여 임의의 위치에서 탄소나노튜브(30)를 절단하는 방법, 두 금속전극(40)에 고전압을 인가하여 탄소나노튜브(30)를 국소적으로 태우는 방법등이 이용될 수 있다.Examples of the method of electrically cutting the carbon nanotubes 30 include a chemical cutting method using strong sulfuric acid or nitric acid, a physical chemical cutting method using an ultrasonic pulverizer, a chemical method and a physical method in combination, A method of irradiating gamma rays after dispersing the carbon nanotubes 30 in a solution, a cutting method using a scanning tunneling microscope, a method of cutting carbon nanotubes 30 at arbitrary positions by irradiating electron beams in vacuum, And a method of locally burning the carbon nanotubes 30 by applying a high voltage to the electrode 40 can be used.

다음으로 도5에 도시된 바와 같이, 기판, 탄소나노튜브(30) 및 금속전극(40) 및 간극의 상부에 폴리머층(50)이 형성된다. 폴리머층(50)은 기판, 탄소나노튜브(30), 금속전극(40) 및 간극을 뒤덮도록 형성될 수 있으며, 예를 들면 폴리머를 코팅하는 공정을 통하여 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 5, a polymer layer 50 is formed on the substrate, the carbon nanotubes 30, the metal electrode 40, and the gap. The polymer layer 50 may be formed to cover the substrate, the carbon nanotubes 30, the metal electrode 40, and the gap, and may be formed through a process of coating a polymer, for example.

다음으로 도6에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브(30)의 양단에 고정된 금속전극(40)에 전압을 인가한다. 인가된 전압에 의하여 간극을 통하여 전기장이 형성되며, 전압이 증가함에 따라 간극에 형성되는 전기장의 세기도 커지게 되며 전류가 흐르게 된다. 간극에 흐르는 전류에 의하여 간극 주변부의 폴리머층(50)이 열에 의하여 증발되고, 간극 및 간극 주변부의 탄소나노튜브(30) 일부가 외부로 노출되게 된다.Next, as shown in FIG. 6, a voltage is applied to the metal electrode 40 fixed to both ends of the carbon nanotubes 30. An electric field is formed through the gap by the applied voltage. As the voltage increases, the intensity of the electric field formed in the gap becomes larger and the electric current flows. The polymer layer 50 in the periphery of the gap is evaporated by the heat due to the current flowing in the gap and a part of the carbon nanotubes 30 in the periphery of the gap and the gap is exposed to the outside.

다음으로 도 7에 도시된 바와 같이, 상 변화 물질(60)을 증착시킨다. 상 변화 물질(60)은 외부로 노출된 간극 및 간극 주변부의 탄소나노튜브(30)에 증착되어 탄소나노튜브(30)와 전기적으로 접촉한다. 상 변화 물질(60)로는 Ge, Sb 및 Te물질을 포함하는 칼코게나이드계 물질이 이용될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 열적 부가에 따라 저항이 변하는 물질이라면 본 발명의 일실시예에 따른 상 변화 메모리 소자의 상 변화 물질(60)로 이용될 수 있다. 도포되는 상 변화 물질(60)의 두께는 예를 들면 5 내지 10 나노미터일 수 있다.Next, as shown in FIG. 7, a phase change material 60 is deposited. The phase change material 60 is deposited on the carbon nanotubes 30 in the periphery of the gap and gap exposed to the outside and is in electrical contact with the carbon nanotubes 30. As the phase change material 60, a chalcogenide-based material including Ge, Sb and Te materials may be used. However, the present invention is not limited thereto, and the material may be used as the phase change material 60 of the phase change memory device according to an exemplary embodiment of the present invention. The thickness of the applied phase change material 60 may be, for example, 5 to 10 nanometers.

다음으로 도 8에 도시된 바와 같이, 폴리머층(50)을 제거하여 기판, 탄소나노튜브(30) 및 금속전극(40)을 외부로 노출시킨다. 폴리머층(50)은 기계적 또는 화학적 방법을 이용하여 제거할 수 있으며, 예를 들면 아세톤을 도포하여 제거할 수 있다.
Next, as shown in FIG. 8, the polymer layer 50 is removed to expose the substrate, the carbon nanotubes 30, and the metal electrode 40 to the outside. The polymer layer 50 can be removed using mechanical or chemical methods, for example, by the application of acetone.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

10: 절연체 기판
20: 촉매단
30: 탄소나노튜브
40: 금속전극
50: 폴리머층
60: 상 변화 물질10: insulator substrate
20: Catalyst stage
30: Carbon nanotubes
40: metal electrode
50: polymer layer
60: phase change material

Claims (7)

절연체 기판;
상기 절연체 기판상에 형성되는 촉매단;
상기 촉매단으로부터 상기 절연체 표면에 길이방향으로 성장하며 임의의 지점에 전기적으로 절연된 간극이 형성된 복수개의 탄소나노튜브 및 상기 탄소나노튜브의 양단부에 고정되는 금속전극을 포함하는 전극층;
자가정렬 방식으로 상기 간극에 형성되며 상기 탄소나노튜브와 전기적으로 접촉하는 상 변화 물질을 포함하는 상 변화 메모리 소자.
An insulator substrate;
A catalyst layer formed on the insulator substrate;
An electrode layer including a plurality of carbon nanotubes grown on the surface of the insulator from the catalyst end in a longitudinal direction and having electrically isolated gaps formed at arbitrary points and metal electrodes fixed to both ends of the carbon nanotubes;
And a phase change material formed in the gap and in electrical contact with the carbon nanotubes in a self alignment manner.
제1항에 있어서,
상기 간극은 상기 탄소나노튜브의 양단부에 고정되는 금속전극의 사이에 형성되는 상 변화 메모리 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the gap is formed between metal electrodes fixed to both ends of the carbon nanotubes.
제1항에 있어서,
상기 탄소나노튜브의 간극의 길이는 30 내지 50나노미터인 상 변화 메모리 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the gap length of the carbon nanotubes is 30 to 50 nanometers.
제1항에 있어서,
상기 촉매단은 니켈, 철, 코발트, 백금, 몰리브덴, 텅스텐, 이트륨, 금, 팔라듐 및 이들 금속의 합금들로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 물질로 이루어진 상 변화 메모리 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the catalyst stage comprises at least one material selected from the group consisting of nickel, iron, cobalt, platinum, molybdenum, tungsten, yttrium, gold, palladium and alloys of these metals.
제1항에 있어서,
상기 상 변화 물질은 칼코게나이드 화합물로 이루어진 상 변화 메모리 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the phase change material comprises a chalcogenide compound.
절연체 기판상에 촉매단을 형성하는 단계;
상기 촉매단으로부터 상기 절연체 표면에 복수개의 탄소나노튜브를 길이 방향으로 성장시켜 전극층을 형성하는 단계;
상기 탄소나노튜브의 임의의 지점을 전기적으로 절단하여 간극을 형성하는 단계 및
상기 탄소나노튜브의 간극에 상 변화 물질을 자가정렬 시키는 단계를 포함하는 상 변화 메모리 소자 제조방법.
Forming a catalyst stage on an insulator substrate;
Growing a plurality of carbon nanotubes in the longitudinal direction from the catalyst end on the insulator surface to form an electrode layer;
Forming a gap by electrically cutting an arbitrary point of the carbon nanotubes; and
And aligning the phase change material to the gap of the carbon nanotubes.
제6항에 있어서,
상기 상 변화 물질을 자가정렬 시키는 단계는,
상기 촉매단및 전극층의 상부에 폴리머층을 형성하는 단계;
상기 전기적으로 절연된 탄소나노튜브의 양단에 고정된 금속전극에 전압을 가하여 상기 간극 주변부의 폴리머층을 증발시키는 단계;
폴리머층이 증발된 상기 간극 주변부를 통하여 상 변화 물질을 증착시키는 단계; 및
상기 폴리머층을 제거하는 단계를 포함하는 상 변화 메모리 소자 제조방법.The method according to claim 6,
The step of self-aligning the phase-
Forming a polymer layer on the catalyst layer and the electrode layer;
Applying a voltage to the metal electrodes fixed to both ends of the electrically insulated carbon nanotube to evaporate the polymer layer in the periphery of the gap;
Depositing a phase change material through the gap periphery where the polymer layer is evaporated; And
And removing the polymer layer.
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