• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2010.06a
• /
• pp.55-55
• /
• 2010

상변화 메모리용 셀은 전류 구동형으로써 셀에 전류를 인가하였을 때 저항이 높은 상태(비정질상)과 저항이 낮은 상태(결정질상)의 두가지 특성을 갖는다. 저항이 높은 상태에서 전류나 전압을 인가하면 높은 저항을 보이다가 일정 값(threshold voltage) 이상에서 낮은 저항을 갖는 현상을 보인다. 이때 상변화물질의 종류 혹은 셀의 사이즈에 따라 threshold voltage의 차이가 나타나는데 이 값을 줄임으로서 상변화 메모리의 구동 전류의 감소에 기여할 수 있다. 본 연구에서는 스퍼터링 방법을 이용해 박막형식의 셀을 제작하여 전기적 특성을 관찰하였다. 셀은 Si 기판 위에 radio frequency power supply 와 direct current power supply를 사용해 하부전극과 상변화층, 그리고 상부전극의 순으로 증착하여 제작하였다. 상변화층은 $Ge_2Sb_2Te_5$를 사용하였고 제작된 셀은 scanning electon microscope(SEM)를 이용하여 표면의 상태를 확인하였고 Keithley 4200scs를 이용하여 인가된 전류 혹은 전압에 따른 특성변화를 측정하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
• /
• v.30 no.4
• /
• pp.32-43
• /
• 2023

Resistive Random Access Memory (RRAM), based on resistive switching characteristics, is emerging as a next-generation memory device capable of efficiently processing large amounts of data through its fast operation speed, simple device structure, and high-density implementation. Interface type resistive switching offer the advantage of low operation currents without the need for a forming process. Especially, for RRAM devices based on transition metal oxides, various studies are underway to enhance the memory characteristics, including precise material composition control and improving the reliability and stability of the device. In this paper, we introduce various methods, such as doping of heterogeneous elements, formation of multilayer films, chemical composition adjustment, and surface treatment to prevent degradation of interface type resistive switching properties and enhance the device characteristics. Through these approaches, we propose the feasibility of implementing high-efficient next-generation non-volatile memory devices based on improved resistive switching properties.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.19 no.2
• /
• pp.155-160
• /
• 2010

The effect of process temperature of a final annealing step in the fabrication of phase change memory (PCM) devices was investigated. Discrete PCM devices employing $Ge_2Sb_2Te_5$ (GST) films as an active element were made in a pore-style configuration, and they were annealed at various temperatures ranging from 160 to $300^{\circ}C$. The behaviors of cell resistance change from SET resistance to RESET resistance were totally different according to the annealing temperatures. There was a critical annealing temperature for the fabrication of normal PCM devices and abnormal operations were observed in some devices annealed at temperatures lower or higher than the critical temperature. Those influences of annealing temperature seem closely related to the thermal stability of a top electrode/GST/heating layer multilayer structure in the PCM devices.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
• /
• 2001.04a
• /
• pp.217-219
• /
• 2001

플래쉬 메모리는 데이터 저장 및 변경이 가능한 비휘발성 메모리로 가벼운 무게, 낮은 전력 소모, 충격에 대한 저항성과 빠른 데이터 처리 능력 때문에 이동형 컴퓨터 시스템에서 사용하기에 적당하다. 그러나 플래쉬 메모리는 덮어쓰기(update-in-place)가 불가능하고 각 메모리 셀에 대해 초기화 작업(erasing operation)의 수가 제한되어 있다. 이러한 단점들을 고려하여 세그먼트의 데이터 중 유효 데이터의 비율과 hot 데이터(가까운 시간 안에 update가 될 것이라는 예상되는 data)의 수, 세그멘트가 초기화되었던(easing) 횟수 등을 고려한 새로운 초기화 기법(cleaning policy)을 제안하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.233-233
• /
• 2013

유기물/무기물 나노복합체를 이용하여 제작한 비휘발성 메모리 소자는 간단한 공정과 플렉서블 기기 응용 가능성 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 다양한 나노입자를 포함한 고분자 박막에 대한 연구는 많이 진행되었지만, 비휘발성 메모리소자에서 CdSe/InP 나노입자를 사용한 나노복합체의 전기적 안정성과 동작 메커니즘에 대한연구는 미흡하다. 본 연구는 CdSe/InP 코어/쉘 나노입자가 poly (N-vinylcarbazole) (PVK) 박막에 분산되어 있는 나노복합체를 이용하여 메모리 소자를 제작하여 전기적 특성과 안정성을 관찰 하였다. 소자 제작을 위해PVK 고분자를 용매인 클로로벤젠에 용해한 후, 헥산에 안정화 되어있는 CdSe/InP 나노입자를 초음파 교반기를 사용하여 고르게 섞었다. Indium-tin-oxide (ITO)가 증착한 유리 기판을 화학물질로 세척한 후 기판 위에 CdSe/InP 나노입자와 절연성 고분자인 PVK가 혼합된 용액을 스핀코팅 방법으로 도포하여 나노입자가 포함된 고분자 박막층을 형성하여 저항 변화층으로 사용하였다. 형성된 박막 위에 마스크를 사용하여 Al 상부전극을 고진공에서 열 증착하여 비휘발성 메모리 소자를 제작하였다. 제작된 소자의 전류-전압(I-V) 특성을 측정한 결과 동일전압에서 전도도가 좋은 상태 (ON)와 좋지 않은 상태 (OFF)인 두 개의 상태상 존재한다는 것을 확인하였고, CdSe/InP인 나노입자가 포함된 소자와 포함되지 않은 소자의 전기적 특성을 비교 분석하였다. 두 상태의 안정성을 ON 또는OFF 상태의 스트레스를 측정하여 두 상태의 안정성을 확인하였고, 실험결과를 바탕으로 메모리 소자의 동작 메커니즘을 기술하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.29.1-29.1
• /
• 2011

ReRAM은 metal-oxide-metal구조로 차세대 비활성 메모리를 대체하기 위하여 연구되어왔다. ReRAM은 낮은 전력 소모와 다른 두 저항상태 사이의 높은 scalability를 갖는 장점이 있지만 높은 reset전류와 일정하지 않은 저항 값을 갖고 있어 실용화에 어려움을 겪고 있다. 저항변화현상의 메커니즘은 일반적으로 일정 전압이 가해 졌을 때, MIM 구조의 산화물 내에서 필라멘트가 형성되었다 파괴되는 것으로 알려져 있다. 저항스위칭 메모리의 작동능력을 증진시키기 위해서는, oxide층의 두께조절, 산화층과 electrode 사이의 계면 특성 연구가 필요하다. 본 연구에서는, 전기화학증착법을 이용하여 Au-NiO-Au segmented 나노와이어 구조를 만들었다. 전기화학증착 방법을 이용하면 에칭 손상없이 간단하게 나노 구조체를 형성 할 수 있고, 나노 사이즈로 제작된 산화층이 전도성 필라멘트가 형성되는 영역을 제한하여 reset전류를 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 열처리 과정에서 Au가 NiO부분에 diffusion되는 현상을 이용하여 doping에 따른 switching 변화 특성도 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.242.1-242.1
• /
• 2013

최근, 저항변화 메모리 (resistance random access memory, ReRAM)는 단순한 구조, 고집적성, 낮은 소비 전력, 우수한 retention 특성 CMOS 기술과의 공정호환성 등의 장점으로 인하여 현재 사용되는 메모리의 물리적 한계를 극복할 수 있는 차세대 메모리로써 주목을 받고 있다. 더욱이 용액공정은 높은 균일성, 공정 시간 및 비율 감소 그리고 대면적화가 가능한 장점을 가진 이유로 TiOx, ZrOx ZnO 같은 high-k 물질들을 이용한 연구가 보고되고 있다. 기존의 ReRAM 용액공정에서 결함, 즉 oxygen vacancies 그리고 불순물들을 제어하기 위해 일반적으로 사용되는 furnace 열처리는 낮은 열효율과 고비용등의 문제점을 가지고 있다. 특히 glass 또는 flexble 기판의 경우 열처리 온도에 제약이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 열 균일성, 짧은 공정시간 의 장점을 가진 microwave 열처리 방법이 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 용액공정을 이용하여 증착한 HfOx 기반의 저항변화 메모리를 제작하여 저온에서 microwave 열처리 와 furnace 열처리의 특성을 비교평가 하였다. 그 결과 microwave 열처리 방법이 furnace 열처리 방법보다 넓은 메모리 마진, 향상된 uniformity 를 가지는 것을 확인 하였다. 이로써 저온공정이 필요한 ReRAM 의 열처리 대안책 으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.257-257
• /
• 2016

최근에 메모리의 초고속화, 고집적화 및 초절전화가 요구되면서 resistive random access memory (ReRAM), ferroelectric RAM (FeRAM), phase change RAM (PRAM)등과 같은 차세대 메모리 기술이 활발히 연구되고 있다. 다양한 메모리 중에서 특히 resistive random access memory (ReRAM)는 빠른 동작 속도, 낮은 동작 전압, 대용량화와 비휘발성 등의 장점을 가진다. ReRAM 소자는 절연막의 저항 스위칭(resistance switching) 현상을 이용하여 동작하기 때문에 SiOx, AlOx, TaOx, ZrOx, NiOx, TiOx, 그리고 HfOx 등과 같은 금속 산화물에 대한 연구들이 활발하게 이루어지고 있다. 이와 같이 다양한 산화물 중에서 AlOx는 ReRAM의 절연막으로 적용되었을 때, 우수한 저항변화특성과 안정성을 가진다. 하지만, AlOx 박막을 형성하기 위하여 기존에 많이 사용되어지던 PVD (physical vapour deposition) 또는 CVD (chemical vapour deposition) 방법에서는 두께가 균일하고 막질이 우수한 박막을 얻을 수 있지만 고가의 진공장비 사용 및 대면적 공정이 곤란하다는 문제점이 있다. 한편, 용액 공정 방법은 공정과정이 간단하여 경제적이고 대면적화가 가능하며 저온에서 공정이 이루어지는 장점으로 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 sputtering 방법과 용액 공정 방법으로 형성한 AlOx 기반의 ReRAM에서 메모리 특성을 비교 및 평가하였다. 먼저, p-type Si 기판 위에 습식산화를 통하여 SiO2 300 nm를 성장시킨 후, electron beam evaporation으로 하부 전극을 형성하기 위하여 Ti와 Pt를 각각 10 nm와 100 nm의 두께로 증착하였다. 이후, 제작된 AlOx 용액을 spin coating 방법으로 1000 rpm 10 초, 6000 rpm 30 초의 조건으로 증착하였다. Solvent 및 불순물 제거를 위하여 $180^{\circ}C$의 온도에서 10 분 동안 열처리를 진행하였고, 상부 전극을 형성하기 위해 shadow mask를 이용하여 각각 50 nm, 100 nm 두께의 Ti와 Al을 electron beam evaporation 방법으로 증착하였다. 측정 결과, 용액 공정 방법으로 형성한 AlOx 기반의 ReRAM에서는 기존의 sputtering 방법으로 제작된 ReRAM에 비해서 저항 분포가 균일하지는 않았지만, 103 cycle 이상의 우수한 endurance 특성을 나타냈다. 또한, 1 V 내외로 동작 전압이 낮았으며 104 초 동안의 retention 측정에서도 메모리 특성이 일정하게 유지되었다. 결론적으로, 간단한 용액 공정 방법은 ReRAM 소자 제작에 많이 이용될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.306.1-306.1
• /
• 2014

정보화 시대의 발전에 따라 점점 더 많은 정보를 더욱 빠르게 처리할 수 있는 기기들이 요구되고 있다. 메모리는 그 중에서 핵심적인 부품으로써 소자의 고집적화와 고속화가 계속 진행되면서 기존의 메모리 소자들은 집적화에서 그 한계에 도달하고 있다. 기존 소자들의 집적화의 한계를 극복하기 위하여 새로운 비휘발성 메모리 소자들이 제안되었다. 그 중 resistive switching random access memory(ReRAM)은 저항의 변화특성을 사용하는 메모리로 간단한 구조를 가지고 있기 때문에 집적화에 유리하다는 장점을 가지고 있다. 그 외에도 빠른 동작 속도와 낮은 전압에서의 동작이 가능하여 차세대 메모리로써 각광받고 있는 추세이다. 본 연구실에서는 이미 nitride 물질을 기반으로 한 여러 ReRAM 소자들을 제안해 왔다. 그 중 AlN-based ReRAM 소자는 빠른 동작 속도와 좋은 내구성을 보인 바 있다. 하지만 상업화를 위해서 해결해야 할 문제점들이 아직 존재하고 있다. 대표적으로 소자의 배열에서 각 소자의 균일한 동작이 보증되어야 하기 때문에 소자의 셋/리셋 전압의 산포를 줄이고 동작 전류 레벨을 낮추어야 할 필요성이 존재한다. 이러한 ReRAM의 이슈를 해결하기 위해, 본 실험에서는 기존의 AlN-based ReRAM 소자에 Ti를 도핑 방법을 이용하여 소자의 동작 전압 및 전류의 산포를 줄이기 위한 연구를 진행 하였다. 본 실험은 co-sputtering 방법을 이용하여 Ti가 도핑된 AlN을 저항변화 물질로 사용하여 그 특성을 살펴보았다. Ti의 도핑 효과로 소자의 신뢰성 향상 및 동작 전압의 감소 등의 효과를 얻을 수 있었다. 이는 nitride 기반 물질에서 Ti dopant에 의해 형성된 TiN의 효과로 설명된다. TiN는 metallic한 특성을 지니고 있기에 저항변화물질 내에서 일종의 metallic particle의 역할을 수행할 수 있다. 따라서 conducting path의 형성과정에서 이러한 particle 들이 전계를 유도하여 좀 더 균일한 set/reset 특성을 나타내게 된다.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
• /
• 2002.12a
• /
• pp.60-61
• /
• 2002

현재 Magnetic Tunnel Junction는 고밀도 자기저항 헤드 및 비휘발성 메모리(MRAM)등의 자기저항 특성을 이용한 소자에 응용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다[1]. 하지만 Magnetic Tunnel Junction(MTJ)을 실제 소자로서 제작하여 사용하기 위해서는 smooth하고 pinhole이 없으며, 절연층 내부에 disorder나 defect가 없는 절연층을 형성해야 한다. (중략)