칼코게나이드 소자를 위한 질소화된 탄소 전극 및 이의 제조 방법 document_id A220623067340

비휘발성 메모리 소자들은 전원이 해제된 때에도 데이터가 보존되어야만 하는 특정 어플리케이션에서 사용된다. 상기 어플리케이션은 일반적으로 메모리 카드, 소비자 가전(예컨대 디지털 카메라 메모리), 자동차 부품(예컨대 전자 주행거리계), 및 산업 어플리케이션(예컨대 전자식 밸브 파라미터 저장장치)을 포함한다. 비휘발성 메모리들은 상변화 메모리 물질, 예컨대 전자 메모리 어플리케이션을 위해 일반적인 비정질 상태와 일반적인 결정질 상태 사이에서 프로그램될 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 이러한 타입의 메모리는 일반적으로 메모리 요소들의 어레이를 포함하며, 각 메모리 요소는 개별 메모리 위치를 한정한다. 각 메모리 요소는 소정 부피의 상변화 물질 및 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다. 공지된 메모리 요소의 한 가지 타입은 일반적인 비정질 상태와 일반적인 결정질 국부 배열(local order) 사이에서 프로그램될 수 있는 상변화 물질을 이용한다. 또한, 상기 상변화 물질은 완전한 비정질 상태와 완전한 결정질 상태 사이의 전체 스펙트럼 중에서, 국부 배열의 상이한 검출 가능 상태들 사이에서 프로그램될 수 있다. 이러한 상이한 구조의 상태들은 상이한 값의 저항률을 가지며, 따라서 각 상태는 전기적 센싱에 의해 결정될 수 있다. 이러한 어플리케이션에 적합한 통상적인 물질들은 다양한 칼코게나이드 물질들을 이용하는 것들을 포함한다. 특정 공지된 소자들과는 달리, 이러한 전기 메모리 소자들은 통상적으로 메모리 저장 요소로서 전계 효과 트랜지스터 소자들을 사용하지 않지만, 전기 분야에서, 박막 칼코게나이드 물질의 모놀리식 바디(monolithic body)를 포함할 수 있다. 결과적으로, 한 비트의 정보를 저장하는데 매우 작은 칩 면적(chip real estate)가 필요하며, 본질적으로 높은 밀도의 메모리 칩을 제공한다. 고체 상태 메모리 소자와 상변화 메모리 소자 모두에 공통적인 한 가지 특징은, 특히 메모리 요소들을 셋팅하거나 재프로그래밍할 때에, 전력 소비가 높다는 것이다. 일반적으로 이러한 물질에서 저항에 있어서 검출가능한 변화를 생성하는데 요구되는 전기 에너지는 대략 100 피코주울(picojoule)이다. 이러한 양의 에너지는 메모리 셀들의 행과 열의 고체 상태 매트릭스(solid state matrix) 내의 메모리 요소들의 각각에 전달되어야만 한다. 이러한 높은 에너지 요구조건은 각각의 개별 메모리 요소들과 관련된 셀 분리/액세스 소자들 및 어드레스 라인들에 대한 높은 전류 반송 요구조건으로 바뀐다. 상변화 메모리 물질에 열을 공급하는 데 사용되는 (전기 콘택으로도 언급되는) 전극들은 이러한 에너지 요구조건들에 상당한 효과를 가질 수 있다. 일반적으로, 더 높은 저항률 전극은 더 많은 열을 생성할 것이며, 에너지 소비를 감소시킬 것이다. 고체 상태 메모리 소자와 상변화 메모리 소자 모두에 공통적인 또 다른 특징은 둘 다 재프로그램 가능 수명, 즉 소자가 비정질 상태에서 결정질 상태로, 그리고 결정질 상태에서 비정질 상태로 프로그램될 수 있는 횟수가 제한된다는 것이다. 또한 수명을 초과한 상변화 메모리 물질은 비정질 상태와 결정질 상태 사이에서 신뢰할 수 있게 재프로그램하지 못할 수 있다. 상변화 메모리 물질에 열을 공급하는데 사용되는 전기적 콘택들 또는 전극들의 저항률의 불안정은 이러한 신뢰성 문제를 악화시킬 수 있다. 상변화 메모리 물질의 프로그램 가능 수명을 증가시키고 이들을 포함하는 메모리 소자들의 신뢰성과 안정성을 향상시키는 것이 바람직할 것이다. 상변화 메모리 소자들에 사용되는 공지된 전극들의 단점은, 전극들이 이들과 관련된 상변화 물질과 화학적으로 반응하는 경향이 있다는 것이다. 이러한 반응성은 메모리 소자의 성능을 악화시키고, 상변화 물질의 박리(delamination)를 초래하거나, 또는 상변화 물질에 화학적 조성 변화를 일으키며, 메모리 소자 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 또한, 메모리 소자에 사용되는 특정 공지된 전극들은 텍스쳐(texture)화 되거나, 평평하지 않거나, 거친 표면을 갖는다. 메모리 소자들에는 절연체, 전극, 및 상변화 메모리 물질들의 (수 옹스트롬 정도의) 상대적으로 얇은 층들이 통상적으로 사용된다. 따라서 평평하지 않은 전극 표면은 전극이 상변화 칼코게나이드 물질의 일부를 통과해 돌출하게 함으로써, 메모리 특성에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다. 따라서 전술한 단점들의 하나 이상을 해결하는 전극 및 메모리 소자에 대한 요구가 생겨났다.