KR100829571B1 - 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치 및 그의 동작 방법 - Google Patents

자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치 및 그의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치 및 그의 동작 방법에 관한 것이다. 개시된 본 발명의 데이터 저장 장치는 다수의 자구를 갖는 자성층과, 상기 자성층에 자구벽 이동을 위한 전류를 인가하는 전류 인가수단과, 읽기 및 쓰기용 헤드를 포함하는 데이터 저장 장치에 있어서, 상기 자성층은 기판 상에 다수의 열 및 행을 이루도록 형성된 다수의 수직 자성층 및 상기 수직 자성층 상에 상기 수직 자성층들을 연결하도록 형성된 수평 자성층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 수직 자성층 중 정중앙의 수직 자성층을 공통 버퍼 영역으로 이용함으로써, 데이터 저장 장치의 기록 밀도를 크게 높일 수 있고, 데이터 접근 시간(data access time)을 단축시킬 수 있다.

Description

자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치 및 그의 동작 방법{Data storage device using magnetic domain wall moving and method of operating the same}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 데이터 저장 소자의 쓰기 동작 방법을 설명하기 위한 단계별 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 데이터 저장 소자의 읽기 동작 방법을 설명하기 위한 단계별 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
2 : 도트 패턴 20 : 연결 패턴
30 : 저항성 자성층 100 : 수직 자성층
200a : 제1 수평 자성층 200b : 제2 수평 자성층
200 : 수평 자성층 300 : 자성층
B : 버퍼 영역 H : 읽기/쓰기 헤드
T : 트랜지스터
본 발명은 데이터 저장 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 자성 재료의 자구벽(magnetic domain wall) 이동을 이용한 데이터 저장 장치 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
강자성체를 구성하는 자기적인 미소영역을 자기 구역(magnetic domain ; 이하, 자구라 함)이라 한다. 자구 내에서는 전자의 자전, 즉 자기 모멘트의 방향이 동일하다. 이러한 자구의 크기 및 자화 방향은 자성 재료의 모양, 크기 및 외부의 에너지에 의해 적절히 제어될 수 있다.
자구벽(magnetic domain wall)은 서로 다른 자화 방향을 갖는 자구들의 경계 부분이고, 이러한 자구벽은 자성 재료에 인가되는 자기장 또는 전류에 의해 이동될 수 있다. 즉, 소정의 폭 및 두께를 갖는 자성층(magnetic layer) 내에 특정 방향을 갖는 다수의 자구들을 만들 수 있고, 적절한 강도를 갖는 자기장 또는 전류를 이용해서 상기 자구 및 자구벽을 이동시킬 수 있다.
이러한 자구벽 이동 원리는 데이터 저장 장치에 적용될 수 있다. 예컨대, 자구벽 이동 원리에 의해 자구들이 소정의 읽기/쓰기 헤드를 통과하도록 하면, 기록 매체의 회전 없이 읽기/쓰기가 가능하다. 자구벽 이동 원리가 적용된 데이터 저장 장치는 비교적 단순한 구조 및 작은 비트 사이즈를 가져 테라비트(Terabit) 급의 높은 기록 밀도를 구현할 수 있을 것이라 기대되고 있다.
그러나, 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치는 아직 개발 초기단계에 있고, 그의 대용량화 및 고집적화를 위해서는 몇몇 문제점들이 해결되어야 한다. 특 히, 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치에서는 자구벽을 밀고 당기면서 읽기/쓰기 동작을 수행하기 때문에 데이터의 임시 저장소인 버퍼 영역이 요구되는데, 이러한 버퍼 영역은 자성층의 유효 기록 밀도를 감소시킨다.
그러므로, 소형 대용량의 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치를 구현하기 위해서는 상기 버퍼 영역으로 인한 기록 밀도 감소를 최소화해야 한다.
또한, 대용량화시 상기 버퍼 영역과 실제 데이터 저장소인 저장 영역 간의 거리를 최소화하여 데이터 접근 시간(data access time)을 단축시켜야 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 버퍼 영역으로 인한 기록 밀도 감소를 최소화 할 수 있고, 데이터 접근 시간(data access time)을 단축할 수 있는 구조를 갖는 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 데이터 저장 장치의 동작 방법을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 다수의 자구를 갖는 자성층과, 상기 자성층에 자구벽 이동을 위한 전류를 인가하는 전류 인가수단과, 읽기 및 쓰기용 헤드를 포함하는 데이터 저장 장치로서, 상기 자성층은 기판 상에 다수의 열 및 행을 이루도록 형성된 다수의 수직 자성층 및 상기 수직 자성층 상에 상기 수직 자성층들을 연결하도록 형성된 수평 자성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치를 제공한다.
상기 수평 자성층은 상기 수직 자성층의 중앙열 상에 상기 중앙열의 수직 자성층들을 연결하도록 형성된 제1 수평 자성층; 및 상기 제1 수평 자성층의 양측으로 연장되고, 상기 수직 자성층의 각 행을 연결하도록 형성된 제2 수평 자성층;을 포함할 수 있다.
상기 제1 수평 자성층은 상기 중앙열의 각 수직 자성층 상에 형성된 도트 패턴; 및 상기 도트 패턴을 연결시키는 연결 패턴;을 포함할 수 있다.
상기 수직 자성층과 상기 수평 자성층 사이에 상기 자성층 보다 전기 저항이 높은 저항성 자성층이 개재될 수 있다.
상기 제1 수평 자성층과 상기 제2 수평 자성층 사이에 상기 자성층 보다 전기 저항이 높은 저항성 자성층이 개재될 수 있다.
상기 도트 패턴과 상기 연결 패턴 사이에 상기 자성층 보다 전기 저항이 높은 저항성 자성층이 개재될 수 있다.
상기 수직 자성층 중 어느 하나는 읽기/쓰기 동작시 버퍼 영역일 수 있다.
상기 중앙열의 수직 자성층 중 어느 하나는 읽기/쓰기 동작시 버퍼 영역일 수 있다.
상기 중앙열의 수직 자성층 중 정중앙의 수직 자성층은 읽기/쓰기 동작시 버퍼 영역일 수 있다.
상기 전류 인가수단은 상기 수직 자성층 각각의 하면에 연결된 트랜지스터일 수 있다.
상기 헤드는 읽기 헤드 및 쓰기 헤드를 포함할 수 있다.
상기 헤드는 상기 버퍼 영역에 해당하는 수직 자성층과 인접한 상기 수평 자성층 부분에 설치될 수 있다.
상기 헤드는 상기 버퍼 영역에 해당하는 수직 자성층의 상단부 측면에 설치될 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 다수의 열 및 행을 이루도록 형성된 다수의 수직 자성층 및 상기 수직 자성층 상에 상기 수직 자성층들을 연결하도록 형성된 수평 자성층을 포함하고 다수의 자구를 갖는 자성층과, 상기 자성층에 데이터를 쓰는 쓰기 헤드가 마련된 상태에서 소정의 제1 수직 자성층과 소정의 제2 수직 자성층 사이에 제1 전류를 인가하여 상기 제1 수직 자성층에서 상기 제2 수직 자성층 방향으로 자구를 비트 단위로 이동시키면서 상기 쓰기 헤드로 상기 자구에 데이터를 기록하는 단계; 및 상기 제1 수직 자성층과 상기 제2 수직 자성층 사이에 제2 전류를 인가하여 상기 제2 수직 자성층에서 상기 제1 수직 자성층 방향으로 상기 데이터가 기록된 자구를 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치의 동작 방법을 제공한다.
여기서, 상기 수평 자성층은 상기 수직 자성층의 중앙열 상에 상기 중앙열의 수직 자성층들을 연결하도록 형성된 제1 수평 자성층; 및 상기 제1 수평 자성층의 양측으로 연장되고, 상기 수직 자성층의 각 행을 연결하도록 형성된 제2 수평 자성 층;을 포함할 수 있다.
상기 제2 수직 자성층은 상기 수직 자성층들 중 정중앙의 수직 자성층일 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 다수의 열 및 행을 이루도록 형성된 다수의 수직 자성층 및 상기 수직 자성층 상에 상기 수직 자성층들을 연결하도록 형성된 수평 자성층을 포함하고 다수의 자구를 갖는 자성층과, 상기 자성층에 기록된 데이터를 읽는 읽기 헤드가 마련된 상태에서 상기 수직 자성층들 중에서 소정의 제1 수직 자성층과 소정의 제2 수직 자성층 사이에 제1 전류를 인가하여 상기 제1 수직 자성층에서 상기 제2 수직 자성층 방향으로 자구를 비트 단위로 이동시키면서 상기 읽기 헤드로 상기 자구에 기록된 데이터를 읽는 단계; 및 상기 제1 수직 자성층과 상기 제2 수직 자성층 사이에 제2 전류를 인가하여 상기 제2 수직 자성층에서 상기 제1 수직 자성층 방향으로 상기 자구를 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치의 동작 방법을 제공한다.
여기서, 상기 수평 자성층은 상기 수직 자성층의 중앙열 상에 상기 중앙열의 수직 자성층들을 연결하도록 형성된 제1 수평 자성층; 및 상기 제1 수평 자성층의 양측으로 연장되고, 상기 수직 자성층의 각 행을 연결하도록 형성된 제2 수평 자성층;을 포함할 수 있다.
상기 제2 수직 자성층은 상기 수직 자성층들 중 정중앙의 수직 자성층일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치와 그의 동작 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치의 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치(이하, 본 발명의 데이터 저장 장치)의 자성층(300)은 다수의 수직 자성층(100)과 수평 자성층(200)을 포함한다. 여기서, 수직 자성층(100)은 기판(미도시) 상에 다수의 열 및 행을 이루도록 형성되고, 수평 자성층(200)은 수직 자성층(100) 상에 수직 자성층(100)들을 연결하도록 형성된다. 도 1에는 수직 자성층(100)이 X축 및 Y축 방향으로 5열 및 5행을 이루는 경우에 대해 도시되어 있다. 도시하지는 않았지만, 자성층(300)은 다수의 자구를 갖고, 자성층(300) 표면에는 자구벽의 비트 단위 이동의 안정성을 향상시키기 위한 노치(notch)가 형성될 수 있다.
여기서, 수평 자성층(200)은 수직 자성층(100)의 중앙열 상에 상기 중앙열의 수직 자성층(100)들을 연결하도록 형성된 제1 수평 자성층(200a)과, 제1 수평 자성층(200a)의 양측으로 연장되고 수직 자성층(100)의 각 행을 연결하도록 형성된 제2 수평 자성층(200b)으로 나눠질 수 있다. 즉, 도 1에서 수직 자성층(100)의 Y방향으로의 연결은 중앙의 제1 수평 자성층(200a)에 의해서 이루어진다.
또한, 제1 수평 자성층(200a)은 상기 중앙열의 각 수직 자성층(100) 상에 형 성된 도트 패턴(2)과, 도트 패턴(2)들을 연결시키는 연결 패턴(20)으로 나눠질 수 있다.
수직 자성층(100)과 수평 자성층(200) 사이, 제1 수평 자성층(200a)과 제2 수평 자성층(200b) 사이 및 도트 패턴(2)과 연결 패턴(20) 사이 각각에는 자성층(300) 보다 전기 저항이 높은 저항성 자성층(30)이 개재(interpose)될 수 있다. 저항성 자성층(30)의 비저항은 자성층(300)의 비저항의 500∼10000배 정도일 수 있지만, 1000∼3000배 정도인 것이 바람직하다. 이러한 비저항차를 위해, 자성층(300)은 Ni-Fe, Co, Co-Ni, Co-Fe, Co-Cr, Co-Cu, Ni-Cu, Fe-Pt, Fe-Pd, Co-Cr-Pt, CoFeTb, CoFeGd , CoTb 및 Co-Fe-Ni중 어느 하나로 형성하고, 상기 저항성 자성층(30)은 비정질의 Co-Zr-Nb 및 Co-Fe-B 중 어느 하나로 형성하거나 Si, B 등의 불순물을 포함하여 높은 비저항을 갖는 자성물질로 형성할 수도 있다.
나중에 더 자세히 설명하겠지만, 자성층(300)의 소정의 제1 부분과 소정의 제2 부분 사이에 전류를 인가했을 때, 저항성 자성층(30)은 원치 않는 곳으로 전류가 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다. 한편, 수직 자성층들(100) 중에서 적어도 어느 하나는 읽기/쓰기 동작시 버퍼 영역으로 사용되는데, 정중앙의 수직 자성층이 공통 버퍼 영역으로 사용되는 것이 바람직하다. 도면부호 B는 버퍼 영역을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 정중앙의 수직 자성층이 공통 버퍼 영역(B)이 되면, 나머지 수직 자성층은 유효 저장 영역이 된다. 2차원적 배열을 이루고 있는 수직 자성층(100)에서 정중앙의 수직 자성층이 공통 버퍼 영역(B)이므로, 저장 영역 대비 버 퍼 영역의 비율은 최소화되고 버퍼 영역과 저장 영역 간의 이동 거리도 최소화된다.
이러한 자성층(300)의 자구벽을 이동시키기 위해서는, 자성층(300)에 자구벽 이동을 위한 전류를 인가하는 전류 인가수단이 요구되는데, 본 발명에서는 상기 전류 인가수단의 일례로서 트랜지스터(T)를 사용한다. 트랜지스터(T)는 수직 자성층(100) 각각의 하면과 연결된다. 기판(미도시) 표면부에 형성된 트랜지스터(T)와 수직 자성층(100) 간의 연결은 용이하다.
트랜지스터(T)들을 제어함으로써, 읽기/쓰기 동작을 수행하고자 하는 자성층 부분을 지정할 수 있고, 상기 자성층 부분에서의 자구벽 이동 방향을 결정할 수 있다. 예컨대, 소정의 제1 수직 자성층에 연결된 제1 트랜지스터와 소정의 제2 수직 자성층에 연결된 제2 트랜지스터를 제어함으로써, 상기 제1 수직 자성층의 자구들을 상기 제2 수직 자성층으로 이동시키거나, 상기 제2 수직 자성층의 자구들을 상기 제1 수직 자성층으로 이동시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 데이터 저장 장치는 데이터를 읽고 쓰는 읽기/쓰기 헤드(H)를 포함한다. 읽기/쓰기 헤드(H)는, 도시된 바와 같이, 버퍼 영역(B)에 해당하는 수직 자성층과 인접한 수평 자성층(200) 부분에 설치될 수 있다. 버퍼 영역(B)의 자구벽은 버퍼 영역(B)의 사방으로 이동될 수 있으므로, 읽기/쓰기 헤드(H)는 버퍼 영역(B)과 인접한 네 군데의 제2 수평 자성층(200b) 부분에 설치됨이 바람직하다. 읽기/쓰기 헤드(H)의 설치 장소는 변경될 수 있는데, 예컨대, 읽기/쓰기 헤드(H)는 버퍼 영역(B)에 해당하는 수직 자성층의 상단부 측면에 설치될 수 있다. 그리고, 도면에는 읽기 기능과 쓰기 기능을 겸하는 일체형의 읽기/쓰기 헤드(H)가 도시되어 있지만, 읽기 헤드와 쓰기 헤드가 개별적으로 형성될 수도 있다.
자세하게 설명하면, 일체형의 읽기/쓰기 헤드(H)는 자성층(300)의 단위 비트에 해당되는 영역의 하면 및 상면에 서로 반대의 자화 방향을 갖도록 형성된 제1 및 제2 강자성 핀드층(pinned layer)과, 상기 제1 및 제2 강자성 핀드층과 자성층(300) 사이에 개재된(interposed) 절연 스페이서를 포함하는 구조일 수 있다. 상기 제1 및 제2 강자성 핀드층에 인가되는 전류의 방향에 따라 자성층(300)에 기록되는 데이터의 종류가 결정된다. 그리고, 상기 제1 및 제2 강자성 핀드층 중 어느 하나와 자성층(300) 간의 전기 저항을 측정하면 자성층(300)에 기록된 데이터의 종류를 판별할 수 있다. 한편, 읽기 헤드와 쓰기 헤드가 개별적으로 형성되는 경우, 그것들은 GMR(Giant Magneto Resistance) 헤드 또는 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 헤드일 수 있다.
상기 트랜지스터(T)로 소정의 저장 영역으로부터 버퍼 영역(B)으로 자구벽을 밀거나 반대 방향으로 자구벽을 당기면서, 읽기/쓰기 헤드(H)로 읽기/쓰기 동작을 수행하게 된다. 이하에서는 본 발명의 데이터 저장 소자의 동작 방법에 대해 자세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 데이터 저장 소자의 쓰기 동작 방법을 설명하기 위한 단계별 사시도이다.
<쓰기 동작>
도 2를 참조하면, 맨 왼쪽 열 첫번째 행에 위치하는 제1 수직 자성층(A)과 정중앙에 위치하는 제2 수직 자성층(B) 사이에 제1 전류를 인가하여 제1 수직 자성층(A)에서 제2 수직 자성층(B) 방향으로 자구를 비트 단위로 이동시키면서 읽기/쓰기 헤드(H)로 상기 자구에 소정의 데이터를 기록한다. 이때, 자구 및 자구벽은 전자의 이동 방향과 같은 방향, 즉 전류 방향과 반대 방향으로 움직이고, 읽기/쓰기 헤드(H)에는 소정의 쓰기 전류가 인가된다. 이로써, 제2 수직 자성층(B)에 상기 데이터가 기록된 자구들(d)이 위치하게 된다.
도 3을 참조하면, 제1 수직 자성층(A)과 제2 수직 자성층(B) 사이에 상기 제1 전류와 반대 방향의 제2 전류를 인가하여 제2 수직 자성층(B)에서 제1 수직 자성층(A) 방향으로 상기 데이터가 기록된 자구들(d)을 이동시킨다. 이로써, 제1 수직 자성층(A)에 상기 데이터가 기록된 자구들(d)이 위치하게 된다. 즉, 제1 수직 자성층(A)에 상기 데이터를 기록하는 작업이 완료된다.
이와 같은 방법으로 다른 수직 자성층에도 데이터를 기록할 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 데이터 저장 소자의 읽기 동작 방법을 설명하기 위한 단계별 사시도이다.
<읽기 동작>
도 4를 참조하면, 도 3과 같이 제1 수직 자성층(A)에 상기 데이터를 기록한 상태에서, 제1 수직 자성층(A)과 제2 수직 자성층(B) 사이에 상기 제1 전류를 인가하여 제1 수직 자성층(A)에서 제2 수직 자성층(B) 방향으로 자구를 비트 단위로 이동시키면서 읽기/쓰기 헤드(H)로 상기 자구에 기록된 데이터를 읽는다. 이때, 읽기/쓰기 헤드(H) 및/또는 자성층(300)에는 읽기를 위한 감지 전류가 인가된다. 이와 같이, 제1 수직 자성층(A)에서 제2 수직 자성층(B)으로 상기 데이터가 기록된 자구들(d)을 이동시키면서 읽기 작업을 수행한다.
도 5를 참조하면, 제1 수직 자성층(A)과 제2 수직 자성층(B) 사이에 상기 제2 전류를 인가하여 제2 수직 자성층(B)에서 제1 수직 자성층(A) 방향으로 상기 데이터가 기록된 자구들(d)을 이동시킨다. 이로써, 상기 데이터가 기록된 자구들(d)의 위치가 읽기 동작을 수행하기 전의 상태로 복구된다.
이와 같은 방법으로 다른 수직 자성층에 기록된 데이터도 읽을 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 데이터 저장 장치에서는 2차원적 배열을 이루고 있는 수직 자성층(100) 중에서 정중앙의 수직 자성층을 공통 버퍼 영역(B)으로 사용하므로, 저장 영역 대비 버퍼 영역의 비율이 최소화되고 버퍼 영역과 저장 영역 간의 이동 거리도 최소화된다. 그러므로, 본 발명은 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치의 기록 밀도를 높일 수 있고, 데이터 접근 시간(data access time)을 단축시킬 수 있다.
만약 25개의 수직 자성층을 한 줄로 배열하고, 중앙의 수직 자성층을 버퍼 영역으로 이용한다면, 상기 버퍼 영역에서 양쪽 끝부분의 수직 자성층까지 데이터를 이동시키는데 많은 전류 및 시간이 소요될 것이다. 또한, 만약 도 1에서 상기 연결 패턴(20)이 없고 상기 중앙열의 모든 수직 자성층이 버퍼 영역으로 이용된다면, 저장 영역 대비 버퍼 영역의 비율이 증가하여 기록 밀도가 감소하고, 읽기/쓰기 헤드의 개수가 늘어하는 문제가 발생될 것이다.
한편, 상기와 같은 읽기/쓰기 동작시 저항성 자성층(30)은 원치 않는 곳으로 전류가 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다. 저항성 자성층(30)은 비교적 낮은 전기적 문턱 처럼 작용하므로, 전류 경로 내에 존재하는 저항성 자성층(30)은 전류 흐름을 거의 방해하지 않지만, 전류 경로의 측면 또는 하면에 존재하는 저항성 자성층(30)은 전류가 원치 않는 곳으로 누설되는 것을 방지한다. 따라서, 본 발명의 데이터 저장 장치에서 전류에 의한 자구벽의 이동은 원활하다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에서 제안한 수직 자성층의 개수, 수직 자성층의 배열 구조, 제1 수평 자성층의 위치 및 제1 수평 자성층의 구조 등이 변경될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 2차원적으로 배열된 수직 자성층들 중에서 중앙의 수직 자성층을 공통 버퍼 영역으로 이용함으로써, 데이터 저장 장치의 기록 밀도를 크게 높일 수 있고, 데이터 접근 시간(data access time)을 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 기판 표면부에 형성된 트랜지스터에 수직 자성층을 연결시키는데, 이러한 연결은 공정적으로 구현하기가 용이하다.
부가해서, 본 발명에서는 수직 및 수평 자성층의 교차부에 형성된 저항성 자 성층으로 전류의 누설을 방지하므로 자구벽의 이동이 원활하다.

Claims (19)

  1. 다수의 자구를 갖는 자성층과, 상기 자성층에 자구벽 이동을 위한 전류를 인가하는 전류 인가수단과, 읽기 및 쓰기용 헤드를 포함하는 데이터 저장 장치에 있어서,
    상기 자성층은 기판 상에 다수의 열 및 행을 이루도록 형성된 다수의 수직 자성층 및 상기 수직 자성층 상에 상기 수직 자성층들을 연결하도록 형성된 수평 자성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수평 자성층은
    상기 수직 자성층의 중앙열 상에 상기 중앙열의 수직 자성층들을 연결하도록 형성된 제1 수평 자성층; 및
    상기 제1 수평 자성층의 양측으로 연장되고, 상기 수직 자성층의 각 행을 연결하도록 형성된 제2 수평 자성층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 수평 자성층은
    상기 중앙열의 각 수직 자성층 상에 형성된 도트 패턴; 및
    상기 도트 패턴을 연결시키는 연결 패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 수직 자성층과 상기 수평 자성층 사이에 상기 자성층 보다 전기 저항이 높은 저항성 자성층이 개재되되, 상기 저항성 자성층의 비저항은 상기 자성층의 비저항의 10000배 이하인 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 수평 자성층과 상기 제2 수평 자성층 사이에 상기 자성층 보다 전기 저항이 높은 저항성 자성층이 개재되되, 상기 저항성 자성층의 비저항은 상기 자성층의 비저항의 10000배 이하인 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 도트 패턴과 상기 연결 패턴 사이에 상기 자성층 보다 전기 저항이 높은 저항성 자성층이 개재되되, 상기 저항성 자성층의 비저항은 상기 자성층의 비저항의 10000배 이하인 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 수직 자성층 중 어느 하나는 읽기/쓰기 동작시 버퍼 영역인 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치.
  8. 제 1, 2 및 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙열의 수직 자성층 중 어느 하나는 읽기/쓰기 동작시 버퍼 영역인 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치.
  9. 제 1, 2 및 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙열의 수직 자성층 중 정 중앙의 수직 자성층은 읽기/쓰기 동작시 버퍼 영역인 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 인가수단은 상기 수직 자성층 각각의 하면에 연결된 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 헤드는 읽기 헤드 및 쓰기 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 헤드는 상기 버퍼 영역에 해당하는 수직 자성층과 인접한 상기 수평 자성층 부분에 설치된 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 헤드는 상기 버퍼 영역에 해당하는 수직 자성층의 상단부 측면에 설치된 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치.
  14. 기판 상에 다수의 열 및 행을 이루도록 형성된 다수의 수직 자성층 및 상기 수직 자성층 상에 상기 수직 자성층들을 연결하도록 형성된 수평 자성층을 포함하고 다수의 자구를 갖는 자성층과, 상기 자성층에 데이터를 쓰는 쓰기 헤드가 마련된 상태에서 소정의 제1 수직 자성층과 소정의 제2 수직 자성층 사이에 제1 전류를 인가하여 상기 제1 수직 자성층에서 상기 제2 수직 자성층 방향으로 자구를 비트 단위로 이동시키면서 상기 쓰기 헤드로 상기 자구에 데이터를 기록하는 단계; 및
    상기 제1 수직 자성층과 상기 제2 수직 자성층 사이에 제2 전류를 인가하여 상기 제2 수직 자성층에서 상기 제1 수직 자성층 방향으로 상기 데이터가 기록된 자구를 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 수평 자성층은
    상기 수직 자성층의 중앙열 상에 상기 중앙열의 수직 자성층들을 연결하도록 형성된 제1 수평 자성층; 및
    상기 제1 수평 자성층의 양측으로 연장되고, 상기 수직 자성층의 각 행을 연결하도록 형성된 제2 수평 자성층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 제2 수직 자성층은 상기 수직 자성층들 중 정중앙의 수직 자성층인 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
  17. 기판 상에 다수의 열 및 행을 이루도록 형성된 다수의 수직 자성층 및 상기 수직 자성층 상에 상기 수직 자성층들을 연결하도록 형성된 수평 자성층을 포함하고 다수의 자구를 갖는 자성층과, 상기 자성층에 기록된 데이터를 읽는 읽기 헤드 가 마련된 상태에서 상기 수직 자성층들 중에서 소정의 제1 수직 자성층과 소정의 제2 수직 자성층 사이에 제1 전류를 인가하여 상기 제1 수직 자성층에서 상기 제2 수직 자성층 방향으로 자구를 비트 단위로 이동시키면서 상기 읽기 헤드로 상기 자구에 기록된 데이터를 읽는 단계; 및
    상기 제1 수직 자성층과 상기 제2 수직 자성층 사이에 제2 전류를 인가하여 상기 제2 수직 자성층에서 상기 제1 수직 자성층 방향으로 상기 자구를 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 수평 자성층은
    상기 수직 자성층의 중앙열 상에 상기 중앙열의 수직 자성층들을 연결하도록 형성된 제1 수평 자성층; 및
    상기 제1 수평 자성층의 양측으로 연장되고, 상기 수직 자성층의 각 행을 연결하도록 형성된 제2 수평 자성층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 제2 수직 자성층은 상기 수직 자성층들 중 정중앙의 수직 자성층인 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
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