장재형 GIST 교수팀, 저비용 용액공정 자가정류 저항변화메모리 개발

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장재형 GIST 교수
<장재형 GIST 교수>

국내 연구진이 저비용 용액 공정을 활용, 차세대 고집적용 자가정류 저항변화메모리(RRAM)를 개발했다.

광주과학기술원(GIST·총장 문승현)은 장재형 전기전자컴퓨터공학부 교수팀이 용액 공정 기반의 산화철-산화그래핀 하이브리드 박막과 하부 전극 사이에 질화규소막을 삽입, 저항 변화와 정류 기능을 동시에 갖는 자가정류 RRAM 소자를 개발했다고 26일 밝혔다.

RRAM은 저항 차이를 이용해 정보를 저장하는 메모리 소자로, 공정이 복잡하고 집적화가 어려운 낸드플래시의 한계를 극복할 차세대 메모리다. RRAM은 셀 단위의 소자를 크로스 바 어레이 구조에 적용시킬 때 발생하는 인접한 셀들 사이의 간섭현상으로 메모리에 저장된 데이터의 읽기 동작의 오류가 발생한다. 이를 해결하기 위해 다이오드나 트랜지스터와 같은 소자를 부가적으로 사용하면 셀 크기가 증가해 고집적화의 어려움으로 상용화에 걸림돌이 돼 왔다.

장 교수팀은 다이오드나 트랜지스터 등 선택소자를 사용하지 않고 소자 간 간섭을 막아주는 우수하고 균일한 자가정류 특성을 얻기 위해 산화철-산화그라핀으로 구성된 하이브리드 박막을 질화규소 박막 위에 용액공정을 이용해 형성했다. 또 고농도로 도핑된 n-형 실리콘 기판과 니켈을 하부전극과 상부전극으로 활용했다.

이렇게 개발된 자가정류 RRAM은 기존 용액공정 RRAM 소자에 비해 저항스위칭비가 기존 소자 보다 25배 높은 1만배, 자가정류비는 100배 높은 1만배 이상을 나타냈다. 저항스위칭비와 자가정류비가 높을수록 메모리에 저장된 데이터 읽기 동작의 오류확률이 줄어든다.

장재형 교수는 “저항스위칭과 정류 기능의 동시 구현이 가능한 용액공정 메모리 소자는 메모리의 구조 및 제작공정의 복잡도를 줄일 수 있다는 점이 특징”이라면서 “향후 초고집적 반도체 로직과 미래형 유연한 메모리 시스템 등에 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구 논문은 영국왕립학회가 발간하는 나노기술 분야 대표 국제 학술지인 나노스케일(Nanoscale)에 표지논문으로 최근 게재됐다.

광주=김한식기자 hskim@etnews.com