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하부 전극;상기 하부 전극 상에 형성되는 저항 변화층;상기 저항 변화층 상에 형성되는 상부 전극을 포함하고,상기 저항 변화층은 상기 상부 전극에 제1 극성의 포밍 전압이 인가되어 양전하를 띄는 산소 공공이 반대쪽으로 밀려나 상기 저항 변화층 내에 상기 하부 전극에서부터 상기 상부 전극 방향으로 콘(cone) 모양의 필라멘트(filament)가 생성되도록 포밍(forming)되고,상기 저항 변화층은 상기 상부 전극에 상기 제1 극성의 전압과 반대의 극성을 갖는 제2 극성의 리셋 전압이 인가되어 상기 저항 변화층이 셋(set) 상태에서 리셋(reset) 상태로 전환되거나, 상기 상부 전극에 제2 극성의 셋 전압이 인가되어 리셋 상태에서 셋 상태로 전환되도록 스위칭(switching)되며,상기 스위칭은 상기 상부 전극에 상기 제1 극성과 다른 극성을 갖는 상기 제2 극성의 리셋 전압을 인가하여 넓게 형성된 상기 콘 모양 필라멘트의 하부 부분이 상기 하부 전극으로부터 밀려나서 필라멘트가 끊어지게 하고, 상기 상부 전극에 상기 제2 극성의 셋 전압을 인가하여 상기 끊어진 필라멘트가 하부전극에 다시 연결되며, 상기 제2 극성의 리셋 전압 및 상기 제2 극성의 셋 전압은 동일한 극성을 갖도록 상기 제2 극성의 리셋 전압 및 상기 제2 극성의 셋 전압을 인가하는 저항 변화 메모리 소자
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제1항에 있어서, 상기 제1 극성의 포밍 전압은 음의 전압이고, 상기 제2 극성의 리셋 전압 및 상기 제2 극성의 셋 전압은 양의 전압인 것을 특징으로 하는 저항 변화 메모리 소자
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제1항에 있어서, 상기 제1 극성의 포밍 전압은 양의 전압이고, 상기 제2 극성의 리셋 전압 및 상기 제2 극성의 셋 전압은 음의 전압인 것을 특징으로 하는 저항 변화 메모리 소자
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제1항에 있어서, 상기 저항 변화층의 두께는 10 nm 내지 50 nm인 것을 특징으로 하는 저항 변화 메모리 소자
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제1항에 있어서, 상기 저항 변화층은 마그네슘 산화물(MgO), 아연 산화물(ZnO), 티타늄 산화물(TiO2), 니켈 산화물(NiO), 실리콘 산화물(SiO2), 니오븀 산화물(Nb2O5), 알루미늄 산화물(Al2O3), 하프늄 산화물(HfO2), 지르코늄 산화물(ZrO2), 이리듐 산화물(Y2O3) 및 탄탈륨 산화물(Ta2O5) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항 변화 메모리 소자
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제1항에 있어서, 상기 상부 전극 및 하부 전극은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 은(Ag), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 금(Au), 루테늄(Ru), 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 구리(Cu), 티타늄질화물(TiN), 탄탈륨질화물(TaN) 및 그래핀(graphene) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항 변화 메모리 소자
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제1항에 있어서, 상기 저항 변화층은 물리적 기상 증착법(Physical Vapordeposition: PVD), 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD), 스퍼터링(Sputtering), 펄스 레이저 증착법(Pulsed Laser Deposition: PLD), 증발법(Thermal Evaporation), 전자빔 증발법(Electron Beam Evaporation), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition: ALD) 및 분자선 에피택시 증착법(Molecular Beam Epitaxy: MBE) 중 어느 하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 저항 변화 메모리 소자
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하부 전극, 상기 하부 전극 상에 형성되는 저항 변화층, 상기 저항 변화층 상에 형성되는 상부 전극을 포함하는 저항 변화 메모리 스위칭 방법에 있어서,상기 상부 전극에 제1 극성의 포밍 전압을 인가하여 양전하를 띄는 산소 공공이 반대쪽으로 밀려나 상기 저항 변화층 내에 상기 하부 전극에서부터 상기 상부 전극 방향으로 콘(cone) 모양의 필라멘트(filament)가 생성되도록 상기 저항 변화층을 포밍(forming)시키는 단계; 및상기 상부 전극에 상기 제1 극성의 포밍 전압과 반대의 극성을 갖는 제2 극성의 리셋 전압을 인가하여 상기 저항 변화층을 셋(set) 상태에서 리셋(reset) 상태로 전환시키는 리셋 스위칭 및 상기 상부 전극에 상기 제2 극성의 셋 전압을 인가하여 리셋 상태에서 셋 상태로 전환시키는 셋 스위칭을 적어도 2회 이상 교차 수행하여 상기 저항 변화층을 스위칭 시키는 단계를 포함하고,상기 저항 변화층은 상기 상부 전극에 제1 극성의 포밍 전압이 인가되어 양전하를 띄는 산소 공공이 반대쪽으로 밀려나 상기 저항 변화층 내에 상기 하부 전극에서부터 상기 상부 전극 방향으로 콘(cone) 모양의 필라멘트(filament)가 생성되도록 포밍(forming)되고,상기 저항 변화층은 상기 상부 전극에 상기 제1 극성의 전압과 반대의 극성을 갖는 제2 극성의 리셋 전압이 인가되어 상기 저항 변화층이 셋(set) 상태에서 리셋(reset) 상태로 전환되거나, 상기 상부 전극에 제2 극성의 셋 전압이 인가되어 리셋 상태에서 셋 상태로 전환되도록 스위칭(switching)되며,상기 스위칭은 상기 상부 전극에 상기 제1 극성과 다른 극성을 갖는 상기 제2 극성의 리셋 전압을 인가하여 넓게 형성된 상기 콘 모양 필라멘트의 하부 부분이 상기 하부 전극으로부터 밀려나서 필라멘트가 끊어지게 하고, 상기 상부 전극에 상기 제2 극성의 셋 전압을 인가하여 상기 끊어진 필라멘트가 하부전극에 다시 연결되며, 상기 제2 극성의 리셋 전압 및 상기 제2 극성의 셋 전압은 동일한 극성을 갖도록 상기 제2 극성의 리셋 전압 및 상기 제2 극성의 셋 전압을 인가하는 저항 변화 메모리 소자의 스위칭 방법
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