KR100399439B1 - Magnetic RAM cell and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마그네틱 램(Magnetic RAM : MRAM) 셀(Cell)및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 에스오아이(Silicon On Insulator : SOI) 기판에 MRAM 셀을 형성하므로, 종래의 일반 반도체 기판에 형성된 MRAM 셀보다 접합 용량이 작아 전체 회로 속도를 증가시키고 저전압 동작이 가능하며, 전류 구동능력이 향상되고 숏 채널(Short channel) 효과를 방지하는 등 소자의 특성을 향상시키는 특징이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic RAM (MRAM) cell and a method of manufacturing the same. In particular, since an MRAM cell is formed on a silicon on insulator (SOI) substrate, an MRAM cell formed on a conventional general semiconductor substrate is disclosed. Smaller junction capacities increase overall circuit speed, enable lower voltage operation, improve current drive capability, and prevent short channel effects.

Description

마그네틱 램(Magnetic RAM) 셀 및 그의 제조 방법{Magnetic RAM cell and method for manufacturing the same}Magnetic RAM cell and method for manufacturing the same {Magnetic RAM cell and method for manufacturing the same}

본 발명은 마그네틱 램(Magnetic RAM: MRAM) 셀 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 에스오아이(Silicon On Insulator : SOI) 기판에 MRAM 셀을 형성하여 소자의 특성을 향상시키는 MRAM 셀 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic RAM (MRAM) cell and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an MRAM cell and a method for manufacturing the same, by forming an MRAM cell on a silicon on insulator (SOI) substrate to improve device characteristics. It is about.

대부분의 반도체 메모리 제조 업체들은 차세대 기억소자의 하나로 강자성체 물질을 이용하는 MRAM을 개발하고 있다.Most semiconductor memory manufacturers are developing MRAM using ferromagnetic materials as one of the next generation memory devices.

상기 MRAM은 강자성 박막을 다층으로 형성하여 각 박막의 자화방향에 따른 전류 변화를 감지함으로써 정보를 읽고 쓸 수 있는 기억소자로서, 자성 박막 고유의 특성에 의해 고속, 저전력 및 고집적화를 가능하게 할뿐만 아니라, 플레쉬 메모리와 같이 비휘발성 메모리 동작이 가능한 소자이다.The MRAM is a memory device that reads and writes information by forming a ferromagnetic thin film in multiple layers to sense current change according to the magnetization direction of each thin film, and enables high speed, low power, and high integration due to the unique characteristics of the magnetic thin film. The device is capable of operating a nonvolatile memory such as a flash memory.

종래 기술에 따른 MRAM 셀은 도 1에서와 같이, 반도체 기판(31) 상부에 게이트 전극, 즉 워드 라인(33)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극은 상기 반도체 기판(31)과의 계면에 게이트 산화막(32)이 구비된다.In the conventional MRAM cell, as shown in FIG. 1, the gate electrode, that is, the word line 33 is formed on the semiconductor substrate 31. In this case, the gate electrode is provided with a gate oxide film 32 at an interface with the semiconductor substrate 31.

그리고, 상기 제 1 워드 라인(33)의 양측 반도체 기판(31)에 소오스/드레인 접합영역(35a,35b)을 형성하고 그에 접속되는 기준전압선(37a)과 제 1 도전층(37b)을 형성한다. 이때, 상기 기준전압선(37a)은 상기 제 1 도전층(37b) 형성 공정 시 형성한다.The source / drain junction regions 35a and 35b are formed in both semiconductor substrates 31 of the first word line 33, and the reference voltage line 37a and the first conductive layer 37b connected thereto are formed. . In this case, the reference voltage line 37a is formed during the process of forming the first conductive layer 37b.

그 다음, 전체표면 상부를 평탄화시키는 제 1 층간절연막(39)을 형성하고 상기 제 1 도전층(41)을 노출시키는 제 1 콘택 플러그(41)를 형성한다.Next, a first interlayer insulating film 39 is formed to planarize the entire upper surface, and a first contact plug 41 is formed to expose the first conductive layer 41.

그리고, 상기 제 1 콘택 플러그(41)에 접속되는 하부 리드층(43)인 제 2 도전층을 패터닝한다.The second conductive layer, which is the lower lead layer 43 connected to the first contact plug 41, is patterned.

전체표면상부를 평탄화시키는 제 2 층간절연막(45)을 형성하고 상기 제 2 층간 절연막(45) 상부에 라이트 라인인 제 2 워드 라인(47)을 형성한다.A second interlayer insulating film 45 is formed to planarize the entire upper surface, and a second word line 47 that is a light line is formed on the second interlayer insulating film 45.

그리고, 상기 제 2 워드 라인(47) 상부를 평탄화시키는 제 3 층간 절연막(48)을 형성한다.In addition, a third interlayer insulating layer 48 is formed to planarize an upper portion of the second word line 47.

그리고, 상기 제 2 도전층(43)을 노출시키는 제 2 콘택 플러그(49)를 형성한다.In addition, a second contact plug 49 exposing the second conductive layer 43 is formed.

그리고, 상기 제 2 콘택 플러그(49)에 접속되는 시드층(51)을 형성한다. 이때, 상기 시드층(51)은 상기 제 2 콘택 플러그(49) 상측으로부터 상기 제 2 워드 라인(47) 상측에 중첩되도록 형성한다.In addition, a seed layer 51 connected to the second contact plug 49 is formed. In this case, the seed layer 51 is formed to overlap the second word line 47 from an upper side of the second contact plug 49.

그 다음, 상기 시드층(51) 상부에 반강자성층(도시안됨), 고정 강자성층(55), 터널 베리어(Tunnel barrier)층(57) 및 자유 강자성층(59)을 적층하여 MTJ ( magnetic tunnel junction ) 셀(100)을 형성하되, 상기 제 2 워드 라인(47) 만큼의 패턴 크기로 중첩하여 형성한다.Next, an MTJ (magnetic tunnel) is formed by stacking an antiferromagnetic layer (not shown), a fixed ferromagnetic layer 55, a tunnel barrier layer 57, and a free ferromagnetic layer 59 on the seed layer 51. junction) Cells 100 are formed, but overlap each other in the pattern size of the second word line 47.

여기서, 상기 반강자성층은 고정층의 자화 방향이 변하지 않도록 하는 역할을 하며, 이에 따른 상기 고정 강자성층(55)은 자화 방향이 한 방향으로 고정되어 있는 것이다. 그리고, 상기 자유 강자성층(59)은 발생된 자장에 의해 자화 방향이바뀌어 지며, 상기 자유 강자성층(59)의 자화 방향에 따라 "0" 또는 "1" 의 정보를 기억할 수 있다.Here, the antiferromagnetic layer serves to prevent the magnetization direction of the pinned layer from changing, and thus the pinned ferromagnetic layer 55 is fixed in one direction. The magnetization direction of the free ferromagnetic layer 59 is changed by the generated magnetic field, and information of "0" or "1" may be stored according to the magnetization direction of the free ferromagnetic layer 59.

그 다음, 전체표면상부에 제 4 층간 절연막(60)을 형성하여 평탄화식각하여 상기 자유 강자성층(59)을 노출시키고, 상기 자유 강자성층(59)에 접속되는 상부 리드층, 즉 비트라인(61)을 형성한다.Next, a fourth interlayer insulating film 60 is formed on the entire surface to be planarized and etched to expose the free ferromagnetic layer 59, and the upper lead layer, that is, the bit line 61, connected to the free ferromagnetic layer 59. ).

그러나, 종래의 MRAM 셀 및 그의 제조 방법은 일반적인 반도체 기판에 MRAM 셀을 형성하기 때문에 소자의 미세화에 필요한 접합 용량의 형성에 한계가 있어 전체 회로 속도가 감소하고 저전압 동작이 어려우며, 전류 구동능력이 저하되고 숏 채널(Short channel) 효과가 발생하는 등 소자의 특성이 저하되는 문제점이 있었다.However, since the conventional MRAM cell and its manufacturing method form the MRAM cell on a general semiconductor substrate, there is a limit in the formation of the junction capacitance required for the miniaturization of the device, which reduces the overall circuit speed, makes low voltage operation difficult, and lowers the current driving capability. And short channel effects, such as deterioration of device characteristics.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 SOI 기판에 MRAM 셀을 형성하므로, 종래의 일반 반도체 기판에 형성된 MRAM 셀보다 접합 용량이 작아 전체 회로 속도를 증가시키고 저전압 동작이 가능하며, 전류 구동능력이 향상되고 숏 채널 효과를 방지하는 MRAM 셀 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and since the MRAM cell is formed on the SOI substrate, the junction capacity is smaller than that of the conventional MRAM cell formed on the conventional semiconductor substrate, thereby increasing the overall circuit speed and enabling low voltage operation, and driving the current. It is an object of the present invention to provide an MRAM cell and a method of manufacturing the same, which have improved capability and prevent short channel effects.

도 1은 종래 기술에 따른 MRAM 셀을 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view of an MRAM cell according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 MRAM 셀을 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing an MRAM cell according to an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시 예에 따른 MRAM 셀의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도.3A through 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an MRAM cell according to an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

11 : 실리콘 기판 13 : 매몰 산화막11 silicon substrate 13 buried oxide film

15 : 제 1 감광막 17 : 실리콘층15: first photosensitive film 17: silicon layer

32 : 게이트산화막 33 : 워드 라인32: gate oxide film 33: word line

35a,35b : 소오스/드레인 접합영역 37a : 기준전압선35a, 35b: source / drain junction region 37a: reference voltage line

37b : 제1도전층 39 : 제1층간절연막37b: first conductive layer 39: first interlayer insulating film

41 : 제1콘택플러그 43 : 하부리드층41: first contact plug 43: lower lead layer

45 : 제2층간절연막 47 : 라이트라인45: second interlayer insulating film 47: light line

49 : 제2콘택플러그 51 : 시드층49: second contact plug 51: seed layer

55 : 고정 강자성층 57 : 터널 장벽층55: fixed ferromagnetic layer 57: tunnel barrier layer

59 : 자유 강자성층 60 : 제4층간절연막59: free ferromagnetic layer 60: fourth interlayer insulating film

61 : 비트라인61: bit line

본 발명의 MRAM 셀은 MRAM 셀에 있어서, 실리콘 기판, 매몰 산화막 및 실리콘층이 적층된 SOI 기판 및 상기 실리콘층에 형성되며 게이트 전극과 일반적인 반도체 기판보다 접합 용량이 작은 소오스/드레인 접합영역이 구비된 트랜지스터를포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The MRAM cell of the present invention comprises an SOI substrate in which a silicon substrate, a buried oxide film, and a silicon layer are stacked, and a source / drain junction region having a smaller junction capacitance than a gate electrode and a general semiconductor substrate in an MRAM cell. It is characterized by including a transistor.

그리고, 본 발명의 MRAM 셀의 제조 방법은 MRAM 셀의 제조 방법에 있어서, 실리콘 기판 상에 매몰 산화막을 형성하는 단계, 상기 매몰 산화막을 각 셀의 소오스 영역이 열결된 부위에만 제거된 마스크를 사용하여 선택 식각하는 단계, 상기 실리콘 기판을 시드로 상기 매몰 산화막 상에 실리콘층을 성장시키되, 상기 실리콘 기판, 매몰 산화막 및 실리콘층으로 SOI 기판을 형성하는 단계 및 상기 실리콘층에 게이트 전극 반도체 기판보다 접합 용량이 작은 소오스/드레인 접합영역이 구비된 트랜지스터를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.In the manufacturing method of the MRAM cell of the present invention, in the method of manufacturing an MRAM cell, forming a buried oxide film on a silicon substrate, using the mask in which the buried oxide film is removed only at a portion where the source region of each cell is thermally bonded. Selectively etching, growing a silicon layer on the buried oxide layer using the silicon substrate as a seed, forming an SOI substrate from the silicon substrate, the buried oxide layer and the silicon layer, and bonding capacity to the silicon layer than the gate electrode semiconductor substrate And forming a transistor with this small source / drain junction region.

상기와 같은 본 발명에 따른 MRAM 셀 및 그의 제조 방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, preferred embodiments of the MRAM cell and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail as follows.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 MRAM셀을 나타낸 단면도이고, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시 예에 따른 MRAM셀의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating an MRAM cell according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an MRAM cell according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 MRAM셀은 도 2에서와 같이, 실리콘 기판(11), 매몰 산화막(13) 및 실리콘층(17)으로 구성된 SOI 기판, 상기 실리콘층(17)에 형성되며 게이트 전극(33)과 일반적인 반도체 기판보다 접합 용량이 작은 소오스/드레인 접합영역(35a,35b)이 구비된 트랜지스터를 포함하여 구성된다.The MRAM cell according to the embodiment of the present invention is formed on the silicon substrate 11, the SOI substrate composed of the silicon oxide layer 11, the buried oxide film 13 and the silicon layer 17, the silicon layer 17, as shown in FIG. 33) and a transistor including source / drain junction regions 35a and 35b having a smaller junction capacitance than a general semiconductor substrate.

본 발명의 실시 예에 따른 MRAM셀의 제조 방법은 도 3a에서와 같이, 실리콘 기판(11) 상에 1000 ∼ 4000Å 두께의 매몰 산화막(13)과 제 1 감광막(15)을 순차적으로 형성한다.In the method of manufacturing an MRAM cell according to an exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3A, a buried oxide film 13 and a first photosensitive film 15 having a thickness of 1000 to 4000 kPa are sequentially formed on the silicon substrate 11.

그리고, 상기 제 1 감광막(15)을 각 셀의 소오스 영역이 연결될 부위에만 제거되도록 선택적으로 노광 및 현상한 후, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 제 1 감광막(15)을 마스크로 상기 매몰 산화막(13)을 선택 식각한다.After selectively exposing and developing the first photoresist film 15 so as to be removed only at a portion to which the source region of each cell is connected, the buried oxide film 13 using the selectively exposed and developed first photoresist film 15 as a mask. Select etching.

도 3b에서와 같이, 상기 제 1 감광막(15)을 제거하고, 상기 실리콘 기판(11)을 시드(Seed)로 하는 에피택셜(Epitaxial) 공정에 의해 상기 매몰 산화막(13) 상에 500 ∼ 1000Å 두께의 실리콘층(17)을 형성한다.As shown in FIG. 3B, the first photosensitive film 15 is removed, and the silicon oxide layer 11 is seeded on the buried oxide film 13 by an epitaxial process. Silicon layer 17 is formed.

여기서, 상기 실리콘 기판(11), 매몰 산화막(13) 및 실리콘층(17)으로 SOI 기판을 구성한다.Here, the silicon substrate 11, the buried oxide film 13 and the silicon layer 17 constitutes an SOI substrate.

도 3c에서와 같이, 상기 SOI 기판 상부에 게이트 전극, 즉 제 1 워드 라인(33)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극은 상기 SOI 기판과의 계면에 게이트산화막(32)이 구비된다.As shown in FIG. 3C, a gate electrode, that is, a first word line 33 is formed on the SOI substrate. In this case, the gate electrode is provided with a gate oxide film 32 at the interface with the SOI substrate.

그리고, 상기 제 1 워드라인(33)의 양측 실리콘층(17)에 소오스/드레인 접합영역(35a,35b)을 형성한다.Source / drain junction regions 35a and 35b are formed in both silicon layers 17 of the first word line 33.

도 3d에서와 같이, 상기 소오스/드레인 접합영역(35a,35b)에 접속되는 기준전압선(37a)과 제 1 도전층(37b)을 형성한다. 이때, 상기 기준전압선(37a)은 상기 제 1 도전층(37b) 형성 공정 시 형성한다.As shown in FIG. 3D, a reference voltage line 37a and a first conductive layer 37b connected to the source / drain junction regions 35a and 35b are formed. In this case, the reference voltage line 37a is formed during the process of forming the first conductive layer 37b.

그 다음, 전체표면 상부를 평탄화시키는 제 1 층간 절연막(39)을 형성하고 상기 제 1 도전층(41)을 노출시키는 제 1 콘택 플러그(41)를 형성한다.Next, a first interlayer insulating film 39 is formed to planarize the entire upper surface, and a first contact plug 41 is formed to expose the first conductive layer 41.

그리고, 상기 제 1 콘택 플러그(41)에 접속되는 하부 리드층(43)인 제 2 도전층을 패터닝한다.The second conductive layer, which is the lower lead layer 43 connected to the first contact plug 41, is patterned.

전체표면상부를 평탄화시키는 제 2 층간 절연막(45)을 형성하고 상기 제 2층간 절연막(45) 상부에 라이트 라인인 제 2 워드 라인(47)을 형성한다.A second interlayer insulating film 45 is formed to planarize the entire upper surface, and a second word line 47 is formed on the second interlayer insulating film 45.

그리고, 상기 제 2 워드 라인(47) 상부를 평탄화시키는 제 3 층간 절연막(48)을 형성한다.In addition, a third interlayer insulating layer 48 is formed to planarize an upper portion of the second word line 47.

그리고, 상기 제 2 도전층(43)을 노출시키는 제 2 콘택 플러그(49)를 형성한다.In addition, a second contact plug 49 exposing the second conductive layer 43 is formed.

그리고, 상기 제 2 콘택 플러그(49)에 접속되는 시드층(51)을 형성한다. 이때, 상기 시드층(51)은 상기 제 2 콘택 플러그(49) 상측으로부터 상기 제 2 워드 라인(47) 상측에 중첩되도록 형성한다.In addition, a seed layer 51 connected to the second contact plug 49 is formed. In this case, the seed layer 51 is formed to overlap the second word line 47 from an upper side of the second contact plug 49.

그 다음, 상기 시드층(51) 상부에 반강자성층(도시안됨), 고정 강자성층(55), 터널 장벽층(57) 및 자유 강자성층(59)을 적층하여 MTJ 셀(100)을 형성하되, 상기 제 2 워드 라인(47) 만큼의 패턴 크기로 중첩하여 형성한다.Next, an MTJ cell 100 is formed by stacking an antiferromagnetic layer (not shown), a fixed ferromagnetic layer 55, a tunnel barrier layer 57, and a free ferromagnetic layer 59 on the seed layer 51. The second word line 47 overlaps the pattern size.

여기서, 상기 반 강자성층은 고정층의 자화 방향이 변하지 않도록 하는 역할을 하며, 이에 따른 상기 고정 강자성층(55)은 자화 방향이 한 방향으로 고정되어 있는 것이다. 그리고, 상기 자유 강자성층(59)은 발생된 자장에 의해 자화 방향이 바뀌어 지며, 상기 자유 강자성층(59)의 자화 방향에 따라 "0" 또는 "1" 의 정보를 기억할 수 있다.Here, the anti-ferromagnetic layer serves to prevent the magnetization direction of the pinned layer from changing, and thus the pinned ferromagnetic layer 55 is fixed in one direction. In addition, the magnetization direction is changed by the generated magnetic field, and the free ferromagnetic layer 59 may store information of "0" or "1" according to the magnetization direction of the free ferromagnetic layer 59.

그 다음, 전체표면상부에 제 4 층간 절연막(60)을 형성하여 평탄화식각하여 상기 자유 강자성층(59)을 노출시키고, 상기 자유 강자성층(59)에 접속되는 상부 리드층, 즉 비트 라인(61)을 형성한다.Next, a fourth interlayer insulating film 60 is formed over the entire surface to be planarized and etched to expose the free ferromagnetic layer 59, and the upper lead layer, that is, the bit line 61, connected to the free ferromagnetic layer 59. ).

상술한 본 MRAM 의 구조 및 동작을 설명하면 다음과 같다.The structure and operation of the present MRAM described above are as follows.

먼저, MRAM 의 단위 셀은 정보를 읽을 때 사용되는 리드 라인인 제 1 워드 라인(33)이 구비되는 전계효과트랜지스터 한 개와 MTJ 셀(100), 전류를 가하여 외부 자기장을 형성하여 MTJ 셀에 자화 방향을 결정하는 라이트 라인인 제 2 워드 라인(47), MTJ 셀에 수직 방향으로 전류를 가하여 자유층의 자화방향을 알 수 있게 하는 상부 리드층인 비트 라인(61)으로 이루어진다.First, the unit cell of the MRAM has a field effect transistor including a first word line 33, which is a lead line used to read information, and an MTJ cell 100, and applies an electric current to form an external magnetic field to magnetize the MTJ cell. The second word line 47, which is a light line for determining a, and a bit line 61, which is an upper lead layer for applying a current to the MTJ cell in a vertical direction so that the magnetization direction of the free layer can be known.

여기서, 상기 MTJ 셀 내의 정보를 읽는 동작은, 상기 리드 라인인 제 1 워드 라인(33)에 전압을 가해 전계효과 트랜지스터를 동작시키고 상기 비트 라인(61)에 전류를 가할 때 흐르는 전류의 크기를 감지함으로써 MTJ 셀 내의 자유 강유전층의 자화 방향으로 체크하는 것이다.Here, the operation of reading information in the MTJ cell may apply a voltage to the first word line 33, which is the lead line, to operate a field effect transistor, and sense a magnitude of a current flowing when the current is applied to the bit line 61. This is to check the magnetization direction of the free ferroelectric layer in the MTJ cell.

상기 MTJ 셀 내에 정보를 기억시키는 동작은, 전계효과 트랜지스터를 오프(off) 상태로 유지한 채, 상기 라이트 라인인 제 2 워드 라인(47)과 비트 라인(61)에 전류를 가해 발생되는 자기장으로 자유 강자성층(59)의 자화방향을 제어하는 것이다.The operation of storing information in the MTJ cell is a magnetic field generated by applying current to the second word line 47 and the bit line 61, which are the write lines, while keeping the field effect transistor off. The magnetization direction of the free ferromagnetic layer 59 is controlled.

이때, 상기 비트 라인(61)과 제 2 워드 라인(47)에 동시에 전류를 가하는 이유는, 두 금속선이 수직으로 교차하는 지점의 한 셀을 선택할 수 있기 때문이다. 또한, 상기 MRAM 내부에서의 MTJ 셀의 동작을 설명하면 다음과 같다.At this time, the reason why the current is simultaneously applied to the bit line 61 and the second word line 47 is that one cell at a point where two metal lines cross each other vertically can be selected. In addition, the operation of the MTJ cell in the MRAM will be described.

먼저, 상기 MTJ 셀에 수직 방향으로 전류가 흐를 경우 절연층을 통한 터널링 전류가 흐르게 되고,First, when a current flows in a direction perpendicular to the MTJ cell, a tunneling current flows through the insulating layer.

터널 장벽층(57)과 자유 강자성층(59)의 자화 방향이 같으면 이 터널링 전류가 커지며,When the tunnel barrier layer 57 and the free ferromagnetic layer 59 have the same magnetization direction, this tunneling current becomes large.

터널 장벽층(57)과 자유 강자성층(59)의 자화 방향이 반대이면 터널링 전류가 작아진다. 이를 TMR (Tunneling magneto resistance) 효과라 한다.If the magnetization directions of the tunnel barrier layer 57 and the free ferromagnetic layer 59 are reversed, the tunneling current becomes small. This is called TMR (Tunneling magneto resistance) effect.

그리고, 상기 TMR 효과에 의한 전류 크기를 감지하여 자유 강자성층(59)의 자화 방향을 감지하고 그에 따라 셀에 저장된 정보를 알 수 있다.In addition, the magnetization direction of the free ferromagnetic layer 59 may be detected by sensing the current magnitude due to the TMR effect, and thus the information stored in the cell may be known.

본 발명의 MRAM 셀 및 그의 제조 방법은 SOI 기판에 MRAM 셀을 형성하므로, 종래의 일반 반도체 기판에 형성된 MRAM 셀보다 접합 용량이 작아 전체 회로 속도를 증가시키고 저전압 동작이 가능하며, 전류 구동능력이 향상되고 숏 채널 효과를 방지하는 등 소자의 특성을 향상시키는 효과가 있다.Since the MRAM cell of the present invention and the manufacturing method thereof form an MRAM cell on an SOI substrate, the junction capacity is smaller than that of a conventional MRAM cell formed on a conventional semiconductor substrate, thereby increasing the overall circuit speed and enabling low voltage operation, and improving current driving capability. In addition, there is an effect of improving the characteristics of the device, such as preventing the short channel effect.

Claims (3)

MRAM 셀에 있어서,In an MRAM cell, 실리콘 기판, 매몰 산화막 및 실리콘층이 적층된 SOI 기판;An SOI substrate on which a silicon substrate, a buried oxide film, and a silicon layer are stacked; 상기 실리콘층에 형성되며 게이트 전극과 일반적인 반도체 기판보다 접합 용량이 작은 소오스/드레인 접합영역이 구비된 트랜지스터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 MRAM 셀.And a transistor formed in the silicon layer and having a source / drain junction region having a smaller junction capacitance than a gate electrode and a general semiconductor substrate. MRAM 셀의 제조 방법에 있어서,In the manufacturing method of the MRAM cell, 실리콘 기판 상에 매몰 산화막을 형성하는 단계;Forming a buried oxide film on the silicon substrate; 상기 매몰 산화막을 각 셀의 소오스 영역이 열결된 부위에만 제거된 마스크를 사용하여 선택 식각하는 단계;Selectively etching the investment oxide layer using a mask in which only a portion of the source region of each cell is removed; 상기 실리콘 기판을 시드로 상기 매몰 산화막 상에 실리콘층을 성장시키되, 상기 실리콘 기판, 매몰 산화막 및 실리콘층으로 SOI 기판을 형성하는 단계;Growing a silicon layer on the buried oxide film using the silicon substrate as a seed, and forming an SOI substrate from the silicon substrate, the buried oxide film, and the silicon layer; 상기 실리콘층에 게이트 전극 반도체 기판보다 접합 용량이 작은 소오스/드레인 접합영역이 구비된 트랜지스터를 형성하는 단계를 포함하는 MRAM 셀의 제조 방법.Forming a transistor having a source / drain junction region having a smaller junction capacitance than the gate electrode semiconductor substrate in the silicon layer. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 매몰 산화막을 1000 ∼ 4000Å의 두께로 형성하고, 상기 실리콘층을500 ∼ 1000Å의 두께로 형성함을 특징으로 하는 MRAM 셀의 제조 방법.The buried oxide film is formed to a thickness of 1000 to 4000 kPa, and the silicon layer is formed to a thickness of 500 to 1000 kPa.
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