두 전극을 갖는 차세대 비 휘발성 메모리에 대한 연구

Abstract

본 석사학위 논문에서는 핵심 차세대 비 휘발성 메모리로 주목 받고 있는 PoRAM과 ReRAM의 제작과 측정 결과에 대해 나타내었다. Al/AIDCN/Al/AIDCN/Al 구조를 갖는 PoRAM을 제작하고 비 휘발성 메모리 특성을 확인하였다. 하지만 신뢰성이 개선되지 않아서, polymer에 비해 뛰어난 신뢰성을 갖는 oxide를 이용한 $Al/TiO_x/Al$ 구조의 ReRAM으로 연구방향을 수정하였다. Switching 원리에 대해 살펴보기 위해, cross-bar와 wet-etch via-hole, dry-etch via-hole 구조를 갖는 $Al/TiO_x/Al$ 소자를 제작하였다. 제작된 소자는 기존에 보고된 binary oxide의 switching 특성과 달리 비대칭적인 switching 특성을 보이며, 면적 의존도를 보였다. Cell 면적이 감소할수록, on과 off 전류는 감소하지만 그 비와 switching 전압은 일정하게 유지되어서 고집적 메모리에 적합한 특성을 확인하였다. 또한 switching 원리로는 trap-controlled Space-charge-limited-current가 제안되었으며, switching은 Al 전극과 $TiO_x$ 산화물의 계면에서 일어나는 것을 확인하였다. 그리고 via-hole 구조가 corner 혹은 측면 영향이 없기 때문에 cross-bar보다 안정적인 switching 특성을 보였다.