상변화메모리에의 적용을 위한 N-doped Ge2Sb2+xTe5 박막의 결정화 특성에 관한 연구 Characteristics of crystallization behavior on N-doped Ge2Sb2+xTe5 thin film for phase change memory원문보기
상변화메모리(Phase Change Memory)는 상변화 물질의 비저항 차이를 이용한 메모리 소자로서 고집적성, 높은 쓰기 속도와 지우기 속도, 낮은 동작 전압, 높은 반복 기록 횟수, 기존 Si 기반 CMOS 공정에의 적용 용이성, 높은 sensing ...
상변화메모리(Phase Change Memory)는 상변화 물질의 비저항 차이를 이용한 메모리 소자로서 고집적성, 높은 쓰기 속도와 지우기 속도, 낮은 동작 전압, 높은 반복 기록 횟수, 기존 Si 기반 CMOS 공정에의 적용 용이성, 높은 sensing margin 등의 장점 등으로 차세대 비휘발성 메모리로 주목을 받고 있다.현재 PCM에의 적용을 위해 많이 연구되고 있는 Ge2Sb2Te5 물질의 경우 결정화 속도가 빠르고 비정질과 결정질간의 가역적이고 빠른 상변화 특성을 가지고 있다. 그러나 저전력 동작을 위한 리셋 전류(RESET current)의 감소와 고집적화에 따른 이웃 소자(cell)들의 열간섭 현상에 의한‘크로스 토킹(cross talking)' 문제 해결에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.본 연구에서는 D.C 마그네트론 스퍼터(magnetron sputter)를 이용하여 동종 원소인 안티모니와 이종 원소인 질소가 첨가된 Ge2Sb2Te5 박막을 증착하여 증착된 시편의 면저항(sheet resistance) 측정, XRD 분석, TEM 관측 등을 통해 개선된 N-doped Ge2Sb2+XTe5 박막의 상변화 거동과 미세구조에 대한 연구를 실행하였다.N-doped Ge2Sb2+XTe5 박막은 Ge2Sb2Te5 박막에 비해 결정화 온도, FCC상에서 HCP상으로의 상전이 온도가 상승하여 FCC 결정질의 상안정성 개선을 확인하였다. 또한, 결정질 상태에서의 면저항 상승 효과를 통해 리셋 동작전류 감소가 가능하다. 첨가된 Sb, N이 N-doped Ge2Sb2+XTe5 결정립의 성장, 원자의 확산(atomic diffusion)을 억제하였음을 상변화 거동, 미세구조 분석을 통해 확인하였다.이와 같은 N-doped Ge2Sb2+XTe5 박막의 성질 개선은 열안정성 향상과 저 소비 전력 구동을 통해 향후 고집적 상변화메모리의 기록 물질에 적용 가능할 것으로 예상된다.
상변화메모리(Phase Change Memory)는 상변화 물질의 비저항 차이를 이용한 메모리 소자로서 고집적성, 높은 쓰기 속도와 지우기 속도, 낮은 동작 전압, 높은 반복 기록 횟수, 기존 Si 기반 CMOS 공정에의 적용 용이성, 높은 sensing margin 등의 장점 등으로 차세대 비휘발성 메모리로 주목을 받고 있다.현재 PCM에의 적용을 위해 많이 연구되고 있는 Ge2Sb2Te5 물질의 경우 결정화 속도가 빠르고 비정질과 결정질간의 가역적이고 빠른 상변화 특성을 가지고 있다. 그러나 저전력 동작을 위한 리셋 전류(RESET current)의 감소와 고집적화에 따른 이웃 소자(cell)들의 열간섭 현상에 의한‘크로스 토킹(cross talking)' 문제 해결에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.본 연구에서는 D.C 마그네트론 스퍼터(magnetron sputter)를 이용하여 동종 원소인 안티모니와 이종 원소인 질소가 첨가된 Ge2Sb2Te5 박막을 증착하여 증착된 시편의 면저항(sheet resistance) 측정, XRD 분석, TEM 관측 등을 통해 개선된 N-doped Ge2Sb2+XTe5 박막의 상변화 거동과 미세구조에 대한 연구를 실행하였다.N-doped Ge2Sb2+XTe5 박막은 Ge2Sb2Te5 박막에 비해 결정화 온도, FCC상에서 HCP상으로의 상전이 온도가 상승하여 FCC 결정질의 상안정성 개선을 확인하였다. 또한, 결정질 상태에서의 면저항 상승 효과를 통해 리셋 동작전류 감소가 가능하다. 첨가된 Sb, N이 N-doped Ge2Sb2+XTe5 결정립의 성장, 원자의 확산(atomic diffusion)을 억제하였음을 상변화 거동, 미세구조 분석을 통해 확인하였다.이와 같은 N-doped Ge2Sb2+XTe5 박막의 성질 개선은 열안정성 향상과 저 소비 전력 구동을 통해 향후 고집적 상변화메모리의 기록 물질에 적용 가능할 것으로 예상된다.
PCM(Phase Change Memory) is a memory storing data by using resistivity difference between amorphous and crystalline phase. PCM is considered the most promising non-volatile memory due to its high Scalability, fast W/E speed, low operating voltage, high endurance, easy embedded CMOS applications, hig...
PCM(Phase Change Memory) is a memory storing data by using resistivity difference between amorphous and crystalline phase. PCM is considered the most promising non-volatile memory due to its high Scalability, fast W/E speed, low operating voltage, high endurance, easy embedded CMOS applications, high sensing margin, etc.Ge2Sb2Te5 thin film, stoichiometric alloy based on Ge-Sb-Te ternary system, is the most studied among the phase change materials. The outstanding characteristics of Ge2Sb2Te5 thin film are fast crystallization speed about 30~90ns, and reversible phase transition. But the reduction of RESET Current and 'Cross Talking' problem at the high integrated devices are still remained as issues we must solve.In this paper, we deposited Ge2Sb2Te5 and N-doped Ge2Sb2+XTe5 thin films by using D.C magnetron sputter system. In order to improve the electrical properties and thermal stability, the nitrogen atoms are doped by reactive sputtering method with N2 gas plasma, and excess Antimony atoms are co-sputtered using single antimony target with single Ge2Sb2Te5 target. We studied the improved characteristics and microstructure of N-doped Ge2Sb2+XTe5 thin films by measuring sheet resistance, analyzing XRD data, and TEM images.N-doped Ge2Sb2+XTe5 thin film has higher crystallization temperature and higher phase transition temperature from FCC phase to HCP phase than Ge2Sb2Te5 thin film. Larger sheet resistance of FCC phase N-doped Ge2Sb2+XTe5 thin film enables to reduce RESET current. We observed the suppression of grain growth and atomic diffusion, as Sb & N atoms additionally doped, by crystallization behavior and microstructure analysis.Such improvement of N-doped Ge2Sb2+XTe5 thin film enable to enhance the thermal stability of highly integrated PCM device and make PCM device operate at low power consumption.
PCM(Phase Change Memory) is a memory storing data by using resistivity difference between amorphous and crystalline phase. PCM is considered the most promising non-volatile memory due to its high Scalability, fast W/E speed, low operating voltage, high endurance, easy embedded CMOS applications, high sensing margin, etc.Ge2Sb2Te5 thin film, stoichiometric alloy based on Ge-Sb-Te ternary system, is the most studied among the phase change materials. The outstanding characteristics of Ge2Sb2Te5 thin film are fast crystallization speed about 30~90ns, and reversible phase transition. But the reduction of RESET Current and 'Cross Talking' problem at the high integrated devices are still remained as issues we must solve.In this paper, we deposited Ge2Sb2Te5 and N-doped Ge2Sb2+XTe5 thin films by using D.C magnetron sputter system. In order to improve the electrical properties and thermal stability, the nitrogen atoms are doped by reactive sputtering method with N2 gas plasma, and excess Antimony atoms are co-sputtered using single antimony target with single Ge2Sb2Te5 target. We studied the improved characteristics and microstructure of N-doped Ge2Sb2+XTe5 thin films by measuring sheet resistance, analyzing XRD data, and TEM images.N-doped Ge2Sb2+XTe5 thin film has higher crystallization temperature and higher phase transition temperature from FCC phase to HCP phase than Ge2Sb2Te5 thin film. Larger sheet resistance of FCC phase N-doped Ge2Sb2+XTe5 thin film enables to reduce RESET current. We observed the suppression of grain growth and atomic diffusion, as Sb & N atoms additionally doped, by crystallization behavior and microstructure analysis.Such improvement of N-doped Ge2Sb2+XTe5 thin film enable to enhance the thermal stability of highly integrated PCM device and make PCM device operate at low power consumption.
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