일반기술

강유전 반도체 물질을 포함하는 비휘발성 반도체 메모리소자 및 그 반도체 메모리 소자의 데이터 기입, 소거 및판독 방법

각 메모리 셀에 강유전 반도체 물질로 형성된 강유전 반도체 패턴을 포함되어 있는 비휘발성 반도체 메모리 소자 및 그반도체 메모리 소자에 데이터를 기입하거나 기입된 데이터를 판독하는 방법에 개시한다. 본 기술의 일 실시예에 따른 비휘발성 반도체 메모리 소자는 기판, 기판에 또는 기판 상에 형성되어 있는 다수의 제1 도전성 라인, 제1 도전성 라인과 이격되어서 기판 상에 또는 기판에 형성되어 있으며, 다수의 제1 도전성 라인 각각과 교차하여 다수의 교차부(intersection region)를 형성하는 다수의 제2 도전성 라인 및 기판 상에 형성되어 있는 다수의 메모리 셀을 포함한다. 그리고, 상기한 다수의 메모리 셀 각각은 다수의 제1 도전성 라인 중의 하나와 다수의 제2 도전성 라인 중의 하나 사이에 개재되어 상기한 교차부에 형성되어 있는 강유전 반도체 패턴을 포함한다.FRAM은 강유전체의 안정적인 이중 분극 상태(double stable polarization state)를 이용하는 비휘발성 반도체 메모리 소자이다. 현재 알려진 FRAM의 단위 메모리 셀의 구조는 여러 가지가 있다. 예컨대, DRAM에 사용되는 유전체를 강유전체로 대체한 1T(transistor)/1C(Capacitor) 구조의 단위 메모리 셀을 가지는 FRAM, 1T/1C 구조의 강유전체 메모리 셀과 더미 메모리 셀을 비교하여 데이터를 판독할 수 있도록 하는 2T/2C 구조의 단위 메모리 셀을 가지는 FRAM 또는 트랜지스터의 게이트 전극 구조물의 일부로서 강유전체막을 사용하는 1T 구조의 단위 메모리 셀을 가지는 FRAM 등이있다. 강유전체막을 형성하는 물질로서는 PZT, SLT 또는 BLT 등이 있는데, 이러한 강유전 물질들은 본질적으로 유전 물질이기 때문에, 강유전체막에는 캐리어에 의한 도전 효과는 발생하지 않는다. PZT, SLT, BLT 등의 강유전체와 유사한 안정적인 이중 분극 상태를 보이지만, 한편으로는 반도체로서의 특성을 보이는물질이 있다. CdZnTe, ZnCdS, CdMnTe, CdMnS, ZnCdSe 또는 CdMnSe 등과 같은 강유전 반도체 물질이 바로 그것이다. D. J. Fu와 본 출원의 기술자인 J.C.Lee 등에 의하여 발표된 논문 "Study of ferroelectricity and current-voltage characteristics of CdZnTe"(APPLIED PHYSICS LETTERS, Vol. 81, No. 27, 30 December 2002)에는 CdZnTe의 디스플레이스먼트-전기장 히스테리시스 루프(Displacement vs. Electric field hysteresis loop) 및 전류-전압 특성(current-voltage characteristics)이 개시되어 있다. 상기 논문은 참조에 의하여 본 명세서에 완전히 결합한다. 상기 논문을 참조하면, CdZnTe 등과 같은 강유전 반도체 물질은 강유전체 물질로서의 특징뿐만이 아니라 반도체 물질로서의 특성을 동시에 보여주는 것을 알 수 있다.* 기술의 효과- 비휘발성일 뿐만이 아니라 집적도의 향상에 적합한 비휘발성 반도체 메모리 소자의 메모리 셀을 제공- 비휘발성일 뿐만이 아니라 집적도의 향상에 적합한 메모리 셀을 포함하는 비휘발성 반도체 메모리 소자에 데이터를 기입/소거하거나 판독하는 방법을 제공