[제품] PRAM

 

PCM은 원자 배열에 따라 크게 다른 전기적 특성을 나타내는 Ge(게르마늄), Te(텔루륨) 및 Sb(안티몬)의 특정 화합물의 특성을 기반으로 합니다.

 

 

이러한 재료는 무질서한 비정질 상, 즉 amorphous 상태에서, 매우 높은 저항을 갖는 반면, 정렬된 결정상, crystalline상태에서는 저항이 매우 낮습니다.

PCM device는 두 전극 사이에 끼워진 이 상변화 물질로 구성됩니다. 메모리 어레이에서 PCM device는 일반적으로 1 T1 R 구성이라고 하는데, field-effect 트랜지스터(FET)와 같은 액세스 장치와 직렬로 배치됩니다.

충분히 높은 진폭의 전류 펄스, 즉 RESET 펄스가 PCM 장치에 적용될 때, phase-change 물질의 상당 부분이 줄 heating으로 인해 녹습니다. phase-change 물질의 일반적인 용융 온도는 약 600C입니다.

 

펄스가 갑자기 멈추어 가열된 장치 내부의 온도가 급격히 떨어지면 용융 물질이 유리 전이로 인해 amorphous로 급냉됩니다. 결과적인 RESET 상태에서 amorphous 영역이 바닥 전극을 차단하면 장치는 높은 저항 상태에 있게 됩니다.

PCM 소자에 RESET 상태에서 SET 펄스를 인가하여 Joule Heating을 통해 Cell에 도달하는 온도는 높지만 용융 온도보다 낮을 때 amorphous 영역의 일부가 crystalline 화한다.가장 높은 crystalline화 속도에 해당하는 온도는 일반적으로 400C입니다. 특히 SET 펄스가 완전한 crystalline을 유도하면 소자는 낮은 저항 상태가 됩니다.

 

 

 

PCM의 첫 번째 주요 속성은 두 가지 상태변화뿐만 아니라 연속적인 저항 또는 컨덕턴스 값을 달성하는 능력입니다. 이는 일반적으로 적절한 부분 RESET 펄스를 적용하여 중간 위상 구성을 생성함으로써 달성됩니다.

두 번째 핵심 속성은 결정화 역학에서 발생하는 accumulate behavior 동작입니다. 그림에서 볼 수 있듯이 동일한 진폭의 SET 펄스를 연속적으로 적용하여 amorphous 영역의 크기를 점진적으로 감소시킬 수 있습니다.

amorphous 영역의 크기를 점진적으로 증가시키는 것은 불가능합니다. 따라서 일반적으로 누적 곡선이라고 하는 그림에 표시된 곡선은 단방향입니다.

 

정리

Write 동작	Reset of data (0 세팅)	– GST에 일정 전류 인가하여 600℃이상의 melting 온도 이상 가열 후 급격한 전류 감소통해 식히면 amorphous(비결정)상태 – 수십K ~ 수M ohm 수준, 높은 저항값
	Set of data (1 세팅)	– reset 시 보다 약간 낮은 전류를 인가하여 crystalline 온도 이상 만든 후 낮은 속도로 전류 감소 Crystalline(결정) 상태 변환 – 수K ohm 수준, 낮은 저항 값
read 동작		– GST의 현재 상태(결정/비결정)에 걸리는 voltage 차이 이용 data를 ‘0’, ‘1’로 센싱