요약본 발명은 가변 저항 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 제1 방향으로 연장되는 제1 도전 라인들, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 제2 도전 라인들 및 상기 제1 도전 라인들과 상기 제2 도전 라인들 사이의 교차점들에 각각 제공되는 메모리 셀들을 포함하고, 상기 메모리 셀들의 각각은 대응하는 제1 도전 라인과 제2 도전 라인 사이에서 차례로 적층된 하부 전극, 가변 저항 패턴, 중간 전극, 하부 카본 패턴, 터널링 산화 패턴, 배리어 패턴, 스위칭 패턴, 상부 카본 패턴 및 상부 전극을 포함하되, 상기 하부 카본 패턴 및 상기 상부 카본 패턴은 탄소(C)를 포함하고, 상기 터널링 산화 패턴은 Si, Ti 및 Hf 중 적어도 하나의 제1 원소를 포함하는 산화물과 Al 및 Ta 중 적어도 하나의 제2 원소를 포함하는 산화물의 혼합 산화물을 포함하고, 상기 배리어 패턴은 상기 스위칭 패턴에 포함된 칼코게나이드(chalcogenide) 물질과 동일한 물질을 포함하되, Si을 더 포함하는 가변 저항 메모리 소자를 제공한다.
대표 청구항제1 방향으로 연장되는 제1 도전 라인들; 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 제2 도전 라인들; 및 상기 제1 도전 라인들과 상기 제2 도전 라인들 사이의 교차점들에 각각 제공되는 메모리 셀들을 포함하고, 상기 메모리 셀들의 각각은 대응하는 제1 도전 라인과 제2 도전 라인 사이에서 차례로 적층된 하부 전극, 가변 저항 패턴, 중간 전극, 하부 카본 패턴, 터널링 산화 패턴, 배리어 패턴, 스위칭 패턴, 상부 카본 패턴 및 상부 전극을 포함하되, 상기 하부 카본 패턴 및 상기 상부 카본 패턴은 탄소(C)를 포함하고, 상기 터널링 산화 패턴은 Si, Ti 및 Hf 중 적어도 하나의 제1 원소를 포함하는 산화물과 Al 및 Ta 중 적어도 하나의 제2 원소를 포함하는 산화물의 혼합 산화물을 포함하고, 상기 배리어 패턴은 상기 스위칭 패턴에 포함된 칼코게나이드(chalcogenide) 물질과 동일한 물질을 포함하되, Si을 더 포함하고, 상기 터널링 산화 패턴은 SiO2, TiO2 및 HfO2 중 적어도 하나의 산화막과 Al2O3, Ta2O5 및 TaAlO4 중 적어도 하나의 산화막이 적층된 다층막 구조를 갖고, 상기 배리어 패턴은 알루미늄(Al)을 포함하며, 텔루륨(Te), 셀레늄(Se), 인듐(In) 및 갈륨(Ga) 중에서 적어도 2 이상을 포함하는 제1 칼코겐 화합물과 상기 제1 칼코겐 화합물의 총 중량의 8 내지 12% 중량%의 Si을 포함하고, 상기 스위칭 패턴은 알루미늄(Al)을 포함하며, 텔루륨(Te), 셀레늄(Se), 인듐(In) 및 갈륨(Ga) 중에서 적어도 2 이상을 포함하는 제2 칼코겐 화합물을 포함하되, 상기 제2 칼코겐 화합물은 상기 제1 칼코겐 화합물과 동일한 물질을 포함하는 가변 저항 메모리 소자.
