수직형 시냅스 소자 및 그 제조 방법
Vertical synaptic devices and their manufacturing methods
특허 요약
본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 시냅스 소자는 쓰기용으로 사용되고 직렬로 연결된 제1 및 제2 트랜지스터들과 읽기용으로 사용되는 제3 트랜지스터를 수직으로 형성한 수직형 트랜지스터 그룹부와, 상기 제3 트랜지스터의 게이트에 통합되어 형성되고 상기 제2 트랜지스터의 일 단자와 연결되는 저장노드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항
번호청구항
1

쓰기용으로 사용되고 직렬로 연결된 제1 및 제2 트랜지스터들과 읽기용으로 사용되는 제3 트랜지스터를 수직으로 형성한 수직형 트랜지스터 그룹부; 및상기 제3 트랜지스터의 게이트에 통합되어 형성되고 상기 제2 트랜지스터의 일 단자와 연결되는 저장노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 시냅스 소자.

2

제1 항에 있어서, 상기 제1 트랜지스터(N1)의 일단자 및 타단자는 각각 상기 제2 트랜지스터(N2) 및 비트라인(BL)과 연결되고, 상기 제1 트랜지스터(N1)의 게이트는 쓰기용 메탈 라인(Updaterow)과 되는 것을 특징으로 하는 수직형 시냅스 소자.

3

제1 항에 있어서, 상기 제2 트랜지스터(N2)의 게이트는 쓰기용 메탈 라인(Updatecol)과 연결되는 것을 특징으로 하는 수직형 시냅스 소자.

4

제1 항에 있어서, 상기 제3 트랜지스터(N3)의 일단자 및 타단자는 각각 읽기용 메탈 라인(Readrow, Readcol)에 연결되는 것을 특징으로 하는 수직형 시냅스 소자.

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제2 항에 있어서, 상기 수직형 시냅스 소자는 상기 비트라인을 통해 전압이 인가되면 상기 제3 트랜지스터의 게이트 산화막에 전하의 충전 및 방전이 일어나고, 채널 전류의 변화를 통해 메모리 상태를 읽어내는 방식으로 구동하는 것을 특징으로 하는 수직형 시냅스 소자.

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제1 항에 있어서, 상기 수직형 트랜지스터 그룹부는상기 제1 및 제2 트랜지스터로 구성된 하부 구조물과 상기 제3 트랜지스터로 구성된 상부 구조물을 포함하며, 상기 하부 구조물과 상기 구조물은 콘택 플러그 형태의 저장 노드를 통해 수직으로 연결된 것을 특징으로 하는 수직형 시냅스 소자.

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제6 항에 있어서, 상기 하부 구조물은다수의 메탈 라인이 서로 다른 층에서 교차되어 배치되며, 상기 메탈 라인들 사이에 절연층이 구비된 적층 구조; 및상기 메탈 라인이 교차되는 부분의 상기 적층 구조를 관통하는 수직한 기둥 형태의 채널 영역과 상기 채널 영역 외측면에 스페이스 형태로 형성된 게이트 유전막으로 구성된 상기 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 시냅스 소자.

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제6 항에 있어서, 상기 상부 구조물은다수의 메탈 라인이 서로 다른 층에서 교차되어 배치되며, 상기 메탈 라인들 사이에 절연층이 구비된 적층 구조; 및상기 메탈 라인이 교차되는 부분의 상기 적층 구조를 관통하는 수직한 기둥 형태의 게이트와 상기 게이트 외측면에 형성된 게이트 유전막 및 채널 물질층으로 구성된 상기 제3 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 시냅스 소자.

9

다수의 쓰기용 메탈 라인 및 절연층이 교번으로 반복 적층된 하부 적층 구조를 형성하는 단계;상기 하부 적층 구조를 관통하는 수직한 기둥 형태의 채널 영역을 형성하여 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터 구조를 형성하는 단계;상기 채널 영역 상부와 접촉하는 콘택 플러그를 형성하는 단계;상기 콘택 플러그를 포함하는 상기 하부 적층 구조 상부에 다수의 읽기용 메탈 라인 및 절연층이 교번으로 반복 적층된 상부 적층 구조를 형성하는 단계; 및상기 상부 적층 구조를 관통하는 수직한 기둥 형태의 게이트 영역을 형성하여 제3 트랜지스터 구조를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 시냅스 소자의 제조 방법.

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제9 항에 있어서, 상기 하부 적층 구조를 관통하는 수직한 기둥 형태의 채널 영역을 형성하는 단계는상기 하부 적층 구조를 관통하는 관통 홀을 형성하는 단계;상기 관통 홀 측벽에 스페이스 형태의 게이트 유전막을 증착하는 단계;상기 게이트 유전막이 증착된 관통 홀 내부면에 채널 물질을 증착하는 단계;상기 관통 홀 내에 산화막을 매립하고, 매립된 산화막 상부에 채널 물질을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 시냅스 소자의 제조 방법.

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제9 항에 있어서, 상기 상부 적층 구조를 관통하는 수직한 기둥 형태의 게이트 영역을 형성하는 단계는상기 상부 적층 구조를 관통하며, 상기 콘택 플러그를 노출시키는 관통 홀을 형성하는 단계;상기 관통 홀 내측면에 채널 물질 및 게이트 유전막을 증착하는 단계;상기 관통 홀 내에 게이트 도전 물질을 매립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 시냅스 소자의 제조 방법.