저항변화 소자 및 그 제조방법
Resistive switching device and method of fabricating the same
특허 요약
본 발명은 양호한 소자 특성을 가지는 비정질 산화물 박막 기반의 저항변화 소자 및 그 제조방법을 위하여, 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상의 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재된 비정질 산화물 박막을 포함하는 저항변화 소자를 제공한다. 상기 비정질 산화물 박막은 내부에 금속 입자들이 분산되어 분포하며, 상기 비정질 산화물 박막에 전기장이 인가될 때 상기 금속 입자들이 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 전도성 필라멘트)의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

제 1 전극; 상기 제 1 전극 상의 제 2 전극; 및상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재된 비정질 산화물 박막;을 포함하고, 상기 비정질 산화물 박막의 내부에 금속 입자들이 분산되어 분포하며, 상기 비정질 산화물 박막에 전기장이 인가될 때 상기 금속 입자들이 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 전도성 필라멘트(conducting filament)의 적어도 일부를 형성할 수 있고,상기 금속 입자들은 상기 비정질 산화물 박막에 전기장이 인가될 때 상기 전기장에 의하여 이동할 수 있는 금속 이온들을 포함하는, 저항변화 소자.

2

제 1 항에 있어서,상기 비정질 산화물 박막의 내부에 상기 금속 입자들의 농도는 상기 제 1 전극에서 상기 제 2 전극으로 나아가는 방향을 따라 균일한, 저항변화 소자.

3

제 1 항에 있어서,상기 비정질 산화물 박막의 내부에 상기 금속 입자들의 농도는 상기 제 1 전극에서 상기 제 2 전극으로 나아가는 방향을 따라 균일하지 않고 가변적인, 저항변화 소자.

4

제 1 항에 있어서,상기 비정질 산화물 박막의 내부에 상기 금속 입자들의 농도는 상기 제 1 전극에서 상기 제 2 전극으로 나아가는 방향을 따라 증가하는 경향을 가지는, 저항변화 소자.

5

제 1 항에 있어서,상기 비정질 산화물 박막의 내부에 상기 금속 입자들의 농도는 상기 제 1 전극에서 상기 제 2 전극으로 나아가는 방향을 따라 감소하는 경향을 가지는, 저항변화 소자.

6

제 1 항에 있어서,상기 비정질 산화물 박막의 내부에 상기 금속 입자들의 농도는 상기 제 1 전극에서 상기 제 2 전극으로 나아가는 방향을 따라 감소하다가 증가하는 경향을 가지는, 저항변화 소자.

7

제 1 항에 있어서,상기 비정질 산화물 박막은 비정질 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide) 박막을 포함하고, 상기 금속 입자는 구리 입자를 포함하는, 저항변화 소자.

8

제 1 항에 있어서,상기 제 1 전극은 전기적으로 그라운드 전원에 연결되고, 상기 제 2 전극은 상기 제 1 전극 보다 산화가 상대적으로 더 용이한, 저항변화 소자.

9

제 1 항에 있어서,상기 제 1 전극은 전기적으로 그라운드 전원에 연결되고, 상기 제 2 전극은 상기 비정질 산화물 박막과 반응하여 산소 공공(oxygen vacancy)을 형성할 수 있는 금속을 함유하여 형성된, 저항변화 소자.

10

제 9 항에 있어서,상기 비정질 산화물 박막에 전기장이 인가될 때 상기 금속 입자들이 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 전도성 필라멘트(conducting filament)의 일부를 형성하고 상기 산소 공공이 상기 전도성 필라멘트의 나머지 부분을 형성할 수 있는, 저항변화 소자.

11

삭제

12

제 1 전극을 형성하는 단계;비정질 산화물 박막의 타겟과 금속의 타겟을 동시에 스퍼터링하여, 상기 금속이 내부에 분산되어 금속입자들이 분포된 상기 비정질 산화물 박막을 상기 제 1 전극 상에 형성하는 단계; 및상기 비정질 산화물 박막 상에 제 2 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,상기 금속 입자들은 상기 비정질 산화물 박막에 전기장이 인가될 때 상기 전기장에 의하여 이동할 수 있는 금속 이온들을 포함하는, 저항변화 소자의 제조방법.

13

제 12 항에 있어서, 상기 비정질 산화물 박막의 타겟과 금속의 타겟을 동시에 스퍼터링하여, 상기 금속이 내부에 분산되어 상기 금속입자들이 분포된 상기 비정질 산화물 박막을 상기 제 1 전극 상에 형성하는 단계;는상기 스퍼터링의 파워를 조절함으로써 상기 비정질 산화물 박막의 내부에 상기 금속의 농도를 조절하는 단계;를 포함하는, 저항변화 소자의 제조방법.