| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2018년 가을 (11/07 ~ 11/09, 여수 디오션리조트) |
| 권호 | 24권 2호 |
| 발표분야 | G. 나노/박막 재료 분과 |
| 제목 | Simple fabrication of thermally confined Phase Change Memory via polymer reflow process |
| 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 필요한데 기존의 transistor 기반의 selector 소자가 허용하는 current의 크기에 제약이 있어서 소자의 programming 속도가 본래 소자가 가능한 최고 속도보다 느리고, programming 시에 소모되는 전력이 높은 문제가 있어서 이를 줄이기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. Programming power를 줄이기 위해서 물질의 녹는점을 낮추려고 조성을 바꾸거나, 상변화가 일어나는 active region의 크기를 작게 해서 Joule heating에 의해서 발생한 열이 전극으로 빠져나가는 heat dissipation 속도를 낮추는 방법, confined 구조를 통해서 소자 내부의 전류 밀도를 높여서 Joule heating의 효율을 높이는 방법, 상변화 물질에 impurity를 넣어서 비저항을 높여서 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 polymer template을 제작한 후 유리전이온도 이상의 온도에서 polymer의 점성이 낮아져서 흐르게 되는 reflow 현상을 이용해서 oxide를 100nm 이하의 크기로 선택적으로 식각해서 double 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 layer를 통해서 상변화 물질과 electrode간의 interface에서 상변화 과정에서 발생하는 void들이 집중되는 현상을 억제하여 기존의 thermally confined PCM보다 endurance를 더 향상시켰다. 또한 active layer의 크기를 조절함으로써 programming power를 조절할 수 있음을 확인하였다. |
| 저자 | Seungho Baek, Kwan Kim, Jaemin Park, Wonjoong Kim, Daihong Huh, Junho Jun, Pil-hoon Jung, Dong-woo Chae, Heon Lee |
| 소속 | 고려대 |
| 키워드 | PCM; Reflow; Non-volatile; Nanoimprint lithography |
