• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.342-342
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• 2012

Resistance-change Random Access Memory (ReRAM), which utilizes electrochemical control of nanoscale quantities of metal in thin films of solid electrolyte, shows great promise as a future solid state memory. The technology utilizes the electrochemical formation and removal of metallic pathways in thin films of solid electrolyte. Key attributes are low voltage and current operation, excellent scalability, and a simple fabrication sequence. In this study, we investigated the nature of thin films formed by photo doping of Ag+ ions into chalcogenide materials for use in solid electrolyte of programmable metallization cell devices. We measured the I-V characteristics by field-effect of the device. The results imply that a Ag-rich phase separates owing to the reaction of Ag with free atoms from chalcogenide materials.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.52-52
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• 2009

To date, chalcogenide alloy such as $Ge_2Sb_2Te_5$(GST) have not only been rigorously studied for use in Phase Change Random Access Memory(PRAM) applications, but also temperature gap to make different states is not enough to apply to device between amorphous and crystalline state. In this study, we have investigated a new system of phase change media based on the In-Sb-Te(IST) ternary alloys for PRAM. IST chalcogenide thin films were prepared in trench structure (aspect ratio 5:1 of length=500nm, width=100nm) using Tri methyl Indium $(In(CH_3)_4$), $Sb(iPr)_3$ $(Sb(C_3H_7)_3)$ and $Te(iPr)_2(Te(C_3H_7)_2)$ precursors. MOCVD process is very powerful system to deposit in ultra integrated device like 100nm scaled trench structure. And IST materials for PRAM can be grown at low deposition temperature below $200^{\circ}C$ in comparison with GST materials. Although Melting temperature of 1ST materials was $\sim 630^{\circ}C$ like GST, Crystalline temperature of them was ~$290^{\circ}C$; one of GST were $130^{\circ}C$. In-Sb-Te materials will be good candidate materials for PRAM applications. And MOCVD system is powerful for applying ultra scale integration cell.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.166-166
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• 2007

PRAM (phase-change random access memory)은 전류 펄스 인가에 따른 기록매질의 비정질-결정질 간 상변화와 그에 동반되는 저항변화를 이용하는 차세대 비휘발성 메모리 소자로서 연구되어지고 있다. 본 논문에서는 $(Ge_2Sb_2Te_5)_{1-x}Se_x$ (x=0,0.05,0.1,0.15) 조성에 대한 벌크 및 박막시료를 제작하고 각 조성에 대한 상변화 특성을 분석하였다. XRD를 통해 열처리 온도에 따른 구조적 분석을 실시하였고 UV-Vis-IR spectrophotometer를 사용하여 박막의 광학적 특성을 분석하였다. 또한 각 조성의 결정화 속도를 비교하기 위해 static tester를 사용하여 레이저 펄스 시간에 대한 반사도 변화를 측정하였고 DSC를 통해 결정화 온도를 측정하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.179-179
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• 2003

현재 차세대 메모리로 연구되고 있는 것 중 가장 각광 받는 것은 PRAM 이다. MRAM의 경우 복잡한 공정 때문에 상용화에 많은 어려움이 따르는데 반해 PRAM은 DRAM과 유사한 구조를 가지고 있기 때문에 기존 DRAM의 공정라인을 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만 PRAM은 높은 작동전류가 필요하다는 단점을 가지고 있다. 따라서 PRAM이 상용화 되기 위해서는 2mA 이하의 작동전류에서 상변환이 일어나야 한다. 여기서 말하는 상변환이란 결정질 상태를 비정질 상태로 변환 시키는 것을 의미한다. 본 연구에서는 우선 8F$^2$ 크기(F=0.15$\mu\textrm{m}$)의 DRAM 단위소자 메모리 구조를 이용하여 lT/lRPCRAM 모델을 구축하였다. 구축된 모델을 이용하여 요구되는 작동전류(2mA이하)에서의 PRAM의 온도 분포를 시뮬레이션을 통하여 예측하였다. 또한 단위소자를 구성하는 재료의 물성 변화가 소자 내부의 온도 분포에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.33-34
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• 2008

$Ge_1Se_1Te_2$ chalcogenide amorphous materials was prepared by the conventional melt-quenching method. Samples were prepared by e-beam evaporator system and thermal evaporator technique. The thermal properties were investigated in the temperature range 300K-400K and the electrical properties were studied in the voltage range from 0V to 3V below the corresponding glass trasition temperature. The obtained results agree with the electrothermal model for Phase-Change Random Access Memory.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제37권1호
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• pp.88-93
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• 2024

To evaluate the possibility as a multi-level memory medium for the Ge₂Sb₂Te₅/TiN/W-doped Ge₂Sb₂Te₅ cell structure, the crystallization rate and stabilization characteristics according to voltage (V)- and current (I)- pulse sweeping were investigated. In the cell structures prepared by a magnetron sputtering system on a p-type Si (100) substrate, the Ge₂Sb₂Te₅ and W-doped Ge₂Sb₂Te₅ thin films were separated by a barrier metal, TiN, and the individual thicknesses were varied, but the total thickness was fixed at 200 nm. All cell structures exhibited relatively stable multi-level states of high-middle-low resistance (HR-MR-LR), which guarantee the reliability of the multilevel phase-change random access memory (PRAM). The amorphousto-multilevel crystallization rate was evaluated from a graph of resistance (R) vs. pulse duration (T) obtained by the nanoscaled pulse sweeping at a fixed applied voltage (12 V). For all structures, the phase-change rates of HR→MR and MR→LR were estimated to be approximately t<20 ns and t<40 ns, respectively, and the states were relatively stable. We believe that the doublestack structure of an appropriate Ge-Sb-Te film separated by barrier metal (TiN) can be optimized for high-speed and stable multilevel PRAM.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.199-205
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• 2010

The crystallization speed (v) of amorphous (InTe)$_x$(GeTe) (x = 0.1, 0.3 and 0.5) films and their thermal, optical and electrical behaviors have been investigated using nano-pulse scanner (wavelength = 658 nm, laser beam diameter < 2 ${\mu}m$), X-ray diffraction (XRD), 4-point probe and UV-vis-IR spectrophotometer. These results were compared with those of $Ge_2Sb_2Te_5$ (GST) film, comprehensively utilized for phase-change random access memory (PRAM). Both v-value and thermal stability of (InTe)$_{0.1}$(GeTe) and (InTe)$_{0.3}$(GeTe) films could be enhanced in comparison with those of the GST. Contrarily, the v-value in the (InTe)$_{0.5}$(GeTe) film was so drastically deteriorated that we could not quantitatively evaluate it. This deterioration is thought because amorphous (InTe)$_{0.5}$(GeTe) film has relatively high reflectance, resulting in too low absorption to cause the crystallization. Conclusively, it could be thought that a proper compositional (InTe)$_x$(GeTe) films (e.g., x < 0.3) may be good candidates with both high crystallization speed and thermal stability for PRAM application.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.715-719
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• 2009

본 연구에서는 DNA 정보를 상변화 물질의 전기저항 변화특성으로 검출할 수 있는 상변화 전극 기판을 개발하였다. 이를 위해 반도체 공정에서 사용하는 Al을 사용하여 전극 기판을 제작하였다. 하지만 주사전자현미경을 이용하여 Al 전극의 단면 상태를 확인해 본 결과 PETEOS(plasma enhanced tetraethyoxysilane) 내에서 보이드(void)가 발생하여 후속공정인 에치백과 세정공정 분위기에 과도하게 노출되어 심하게 손상되어 전극과 PETEOS 사이에 홀(hole)로 변형된다. 이 문제점을 해결하기 위하여 에치백 및 세정 공정을 진행하지 않으면서 $Ge_2Sb_2Te_5$(GST) 박막의 단차피복성(stepcoverage)을 좋게 할 수 있고, 열역학적으로 GST 박막과의 반응성을 고려했을 때 안정적이면서 비저항이 낮은 TiN 재료를 사용하여 상변화 전극 기판을 제작하였다. 주사전자현미경을 통하여 전극의 단면의 상태를 관찰하였으며 TiN 전극과 GST 박막이 정상적으로 연결되어 있는 것을 확인하였다. 또한 저항측정 장비를 사용하여 TiN 상변화 전극 기판 위에 증착된 GST의 비정질과 결정질의 저항을 측정하였고, GST의 비정질과 결정질저항의 차이는 약 1,000배 정도로 신호를 검출하는데 충분함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.348-348
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• 2012

휴대용 저장매체에서부터 solid state disk와 같은 고속 시스템 저장 매체 까지 플래시 메모리의 활용도가 급속도로 커지고 있다. 이에 플래시 메모리에 대한 연구 또한 활발히 진행 되고 있다. 현재 다결정 실리콘을 전하 주입 층으로 사용하는 기존의 플래시 메모리는 20 nm 급 까지 비례 축소되어 활용되고 있다. 하지만 20 nm 이하 크기의 소자에서는 과도한 누설전류와 구동전압의 불안정, 큰 간섭현상으로 인한 성능저하와 같은 많은 문제점에 봉착해 있다. 이를 해결하기 위해 FinFET, Vertical 3-dimensional memory, MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), PRAM(Phase-change Memory)과 같은 차세대 메모리 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 차세대 메모리 구조로 주목 받고 있는 FinFET 구조를 가진 플래시 메모리에서 fin 의 채널영역의 도핑 농도 변화에 의한 20 nm 이하의 게이트 크기를 가지는 소자의 전기적 특성과 프로그램 특성을 3차원 시뮬레이션을 통해 계산하였다. 본 연구에서는 FinFET 구조를 가진 플래시 메모리의 채널이 형성되는 fin의 윗부분도핑농도의 변화에 의한 전기적 특성과 프로그램 특성을 계산하였다. 본 계산에 사용된 구조는 게이트의 크기, 핀의 두께와 높이는 18, 15 그리고 28 nm이다. 기판은 Boron으로 $1{\times}10^{18}cm^{-3}$ 농도로 도핑 하였으며, 소스와 드레인, 다결정 실리콘 게이트는 $1{\times}10^{20}cm^{-3}$ 농도로 Phosphorus로 도핑 하였다. 채널이 형성되는 fin의 윗부분의 도핑농도를 $1{\times}10^{18}cm^{-3}$ 에서 $1{\times}5^{19}cm^{-3}$ 까지 변화 시키면서 각 농도에 대한 프로그램 특성과 전기적 특성을 계산하였다. 전류-전압 곡선과 전자주입 층에 주입되는 전하의 양을 통해 특성을 확인하였고 각 구조에서의 채널과 전자 주입 층의 전자의 농도, 전기장, 전기적 위치 에너지와 공핍 영역의 분포를 통해 분석하였다. 채널의 도핑농도 변화로 인한 fin 영역의 공핍 영역의 분포 변화로 인해 전기적 특성과 프로그램 특성이 변화함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.136-136
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• 2010

$Ge_2Sb_2Te_5$ (GST)는 광학 스토리지 및 PRAM(Phase-change Random Access Memory)에 적용 가능한 대표적인 상변화 물질이며 상변화 거동에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 차세대 비휘발성 메모리로 각광을 받고 있는 PRAM의 경우 저전력 그러나 향후 고집적, 고성능 PRAM 소자구현을 위해서는 Reset 전류 감소를 통한 소비 전력 감소, 인접 셀간의 'cross talking'을 방지할 수 있는 열적 안정성 개선 등의 문제점들을 해결해야 한다. GST 물질의 전기적, 열적 특성을 조절하여 이러한 문제를 해결하기 위하여 GST 물질에 이종의 원소를 첨가하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 질소 첨가에 의해 결정 성장 억제를 통한 결정화 온도 증가, 결정질의 저항 증가 등의 보고가 있었다. 본 연구에서는 질소를 첨가한 N-doped $Ge_2Sb_2Te_5$ (NGST) 박막의 상변화 거동을 규명하고 GST 박막과 비교하여 첨가된 질소의 영향을 분석하고자 한다. D.C Magnetron sputtering 방법으로 증착된 GST와 NGST 박막을 등온으로 유지하여 각 온도별로 열처리 시간 증가에 따른 비저항을 실시간으로 측정하여 GST와 NGST 박막의 상분율을 계산하고 Kissinger 모델을 이용하여 effective activation energy ($E_a$)를 구하였다. GST와 NGST 박막의 $E_a$는 각각 $2.08\;{\pm}\;0.11\;eV$와 $2.66\;{\pm}\;0.12\;eV$로 계산되었다. 따라서 첨가된 질소에 의해 NGST 박막의 결정화를 위하여 GST 박막의 경우보다 더 큰 활성화 에너지가 필요하다.