| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2018년 봄 (05/16 ~ 05/18, 삼척 쏠비치 호텔&리조트) |
| 권호 | 24권 1호 |
| 발표분야 | G. 나노/박막 재료 분과 |
| 제목 | Fabrication of Double GST thermally confined low power consumption Phase Change Memory |
| 초록 | 최근에 cognitive computing과 같은 빅 데이터를 다루는 문제가 본격적으로 대두됨에 따라, logic과 memory가 분리되어 있는 폰 노이만 architecture는 많아진 데이터 입출력 횟수와 그에 따른 전력 소모의 증가로 한계를 나타냈다. 이에 logic과 memory가 함께 존재하는 neuromorphic computing이나 memcomputing 같은 새로운 방식의 architecture가 주목 받고 있다. 새로운 architecture와 함께 기존의 휘발성이면서 전력 소모가 많은 DRAM과 낮은 동작 속도와 낮은 endurance 특성을 가지는 flash memory를 대체할 새로운 메모리들이 주목 받고 있다. 이들은 비휘발성 방식으로 정보를 저장하며 낮은 전력 소모와 높은 동작 속도를 보인다. 그 중에서도 빠른 동작 속도와 우수한 내구성 및 scalability를 갖는 상변화 메모리(phase change memory, PCM)가 주목 받고 있다. 하지만 PCM은 writing 과정에서 높은 전류가 필요해서 programming power가 높은 문제가 있어 이를 줄이기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. Programming power 줄이기 위해서 상변화가 일어나는 active region의 크기를 작게 하거나, Joule heating에 의해서 발생한 열이 전극으로 빠져나가는 heat dissipation을 낮추는 방법, confined 구조를 통해서 소자 내부의 전류 밀도를 높이는 방법, 상변화 물질에 impurity를 넣어서 발열량을 높이는 방법 등이 제시되었으며, 특히 T-shaped PCM이나 thermally confined PCM 등의 소자 구조가 많이 연구되었다. 하지만 두 구조 모두 active region의 한쪽이 직접적으로 전극에 맞닿아 있어 소자의 효율 향상에 한계가 있다. 이를 개선하기 위해서 oxide나 graphene 등의 thermal barrier를 도입하거나 insulator로 active region을 감싸는 clad layer 또는 ring-shaped confined PCM 구조가 제시되었다. 본 연구에서는 Nanoimprint lithography 를 활용하여 template을 제작한 후 추가적인 mask 없이 oblique angle deposition을 사용하여 만든 metal mask 로 oxide를 선택적으로 식각해서 double GST thermally confined layer를 가지는 PCM array를 대면적에 만들었다. 복잡한 과정없이 선택적으로 식각된 oxide layer을 통해서 current density를 높여서 programming power를 낮추고, active region을 감싸는 double GST layer를 통해서 상변화 물질과 electrode간의 interface에서 상변화 과정에서 발생하는 void들이 집중되는 현상을 억제하여 기존의 thermally confined PCM보다 더 endurance를 향상시켰다. 또한 식각 크기를 조절함으로써 programming power를 조절할 수 있음을 확인하였다. |
| 저자 | 백승호, 김관, 정필훈, 채동우, 이헌 |
| 소속 | 고려대 |
| 키워드 | Phase change memory; Oblique angle deposition; Nanoimprint lithography; GST |
