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기 술 명
선택 소자, 이를 포함하는 비휘발성 메모리 셀 및 이의 제조방법
연 구 자
황현상(신소재공학부)
등록번호
10-1338360-00-00
출원번호
10-2012-0035121
문 의 처
문희곤062-715-3077hgmoon@gist.ac.kr
발명정보

선택 소자, 이를 포함하는 비휘발성 메모리 셀 및 이의 제조방법이 제공된다. 선택 소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에 터널링 산화물층 및 금속 클러스터 산화물층을 포함하는 다층의 산화물 적층 구조를 채용하여 비교적 낮은 전압에서도 메모리 셀을 프로그래밍시키기에 충분한 온 전류 밀도와 높은 선택비를 가질 수 있다. 또한, 선택 소자를 포함하는 비휘발성 메모리 셀은 터널링 산화물층과 금속 클러스터 산화물층을 가지는 선택 소자 및 상기 선택 소자에 전기적으로 연결되고, 저항 변화층을 가지는 저항 변화 메모리 소자를 포함하여, 어레이 구조의 구현시, 비선택된 인접 셀의 누설 전류를 억제할 수 있다. 또한, 선택 소자의 제조방법은 금속층을 증착한 후, 열처리하여 금속 클러스터 산화물층의 산소 결함 밀도를 제어할 수 있으며, 터널링 산화물층 내에 금속 클러스터 산화물층에 함유된 금속 클러스터가 도핑되어 형성되는 계면 산화물층이 위치하여 온 전류 밀도가 증가될 수 있다.

발명효과

본 발명의 비휘발성 메모리용 선택 소자에 따르면, 터널링 산화물층 내에 위치하며, 금속 클러스터 산화물층에 함유된 금속이 도핑되어 상기 금속 클러스터 산화물층과 접하도록 형성되는 계면 산화물층을 포함하여 약 2V의 비교적 낮은 전압에서도 약 107 A/cm2이상의 높은 온 전류 밀도를 가진다. 또한, 금속 클러스터 산화물층은 내부 저항의 역할을 수행하여 소자의 내구성이 향상될 수 있다. 나아가, 본 발명의 비휘발성 메모리용 선택 소자는 약 104 이상의높은 선택비를 가지므로, 상기 선택 소자에 전기적으로 연결된 저항 변화 메모리 소자를 포함하는 단위 메모리 셀을 집적하여 메모리 어레이를 구현하는 경우, 비선택된 인접 메모리 셀에서 흐르는 스니크 패스 전류를 감소시켜 고집적을 달성할 수 있다. 또한, 본 발명의 비휘발성 메모리용 선택 소자의 제조방법에 따르면, 원자층 증착법을 이용하여 우수한 절연 특성을 가지는 터널링 산화물층을 형성할 수 있으며, 금속층을 증착한 후, 이를 열처리하여 금속 클러스터 산화물층의 산소 결함 밀도를 제어할 수 있다. 본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

대표청구항

제1 전극; 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재되는 터널링 산화물층; 및 상기 터널링 산화물층과 상기 제1 전극 사이, 및 상기 터널링 산화물층과 상기 제2 전극 사이 중 적어도 어느 하나에 배치되는 금속 클러스터 산화물층을 포함하되, 상기 터널링 산화물층은, 절연성 산화물층; 및 상기 절연성 산화물 층과 상기 금속 클러스터 산화물층 사이에 위치하여 상기 금속 클러스터 산화물층에 함유된 금속이 도핑된 계면 산화물층을 포함하는 선택 소자.