KR100937737B1 - 전류인가 자벽이동 기억 장치, 그 동작 방법 및 그 형성방법 - Google Patents

전류인가 자벽이동 기억 장치, 그 동작 방법 및 그 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전류인가 자벽이동 기억 장치, 그 동작 방법, 및 그 형성 방법을 제공한다. 이 장치는 기판 상에 배치된 복수의 단위영역을 포함하는 정보저장패턴, 및 정보저장패턴과 접촉하여 진행하는 접합패턴을 포함한다. 상기 정보저장 패턴은 강자성체를 포함하고, 상기 접합패턴은 비자성 도전체이다.
전류인가, 자벽이동, 자벽, 자구, 비휘발성 이동성 정보 저장 장치

Description

전류인가 자벽이동 기억 장치, 그 동작 방법 및 그 형성 방법{CURRENT DRIVEN MAGNETIC DOMAIN WALL MOVEMENT MEMORY DEVICE, OPERATING METHOD OF THE SAME, AND FORMING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 기억장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 전류인가 자벽이동 기억 장치에 관한 것이다.
기억 장치에는 디렘(DRAM), 에스렘(SRAM), 플래시 기억 장치(Flash memory device), 자기 하드 디스크(magnetic hard disk)등이 있다. 상기 플래시 기억 장치의 장점은 비휘발성이나, 단점은 가격이 비싸고 대용량화가 어렵다는 것이다. 상기 자기 하드 디스크의 장점은 높은 기록 밀도 및 비휘발성을 가지나, 단점은 기계적으로 움직이는 헤드를 가져 충격에 약하다. 따라서, 상기 하드 디스크는 이동성 저장장치로서 사용되기 부적합하다.
한편, 전류인가 자벽이동 기억 장치(current driven magnetic domain wall movement memory device)는 복수의 자구들을 갖는 정보저장패턴(data storage pattern)을 구비한다. 상기 자구들(magnetic domains)은 자벽(magnetic domain wall)이라 불리는 경계면에 의해 구분될 수 있으며, 자구들은 서로 다른 자화 방 향(magnetization direction)을 가질 수 있다. 상기 정보저장패턴에 소정의 전류(current)가 흐를 경우, 소정 자구에 기록된 정보는 인접한 다른 자구로 연속적으로 이동할 수 있다. 이러한 현상을 전류인가 자벽이동 현상이라고 불린다. 다만, 상기 전류인가 자벽이동 기억 장치는 상기 자구 또는 자벽의 이동 속도가 느리다. 따라서, 기억 장치로 사용함에 문제점이 있다.
본 발명의 일 기술적 과제는 대용량화가 가능하고, 외부 충격에 강하며, 고속동작이 가능한 자벽이동 기억 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 기술적 과제는 대용량화가 가능하고, 외부 충격에 강하며, 고속동작이 가능한 자벽이동 기억 장치의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 기술적 과제는 대용량화가 가능하고, 외부 충격에 강하며, 고속동작이 가능한 자벽이동 기억 장치의 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치는 기판 상에 배치된 복수의 단위영역을 포함하는 정보저장패턴, 및 상기 정보저장패턴과 접촉하여 진행하는 접합패턴을 포함하되, 상기 정보저장 패턴은 강자성체를 포함하고, 상기 접합패턴은 비자성 도전체이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴과 상기 접합 패턴은 서로 접촉하여 상기 정보저장패턴의 전도 전자의 양을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴의 전도 전자의 열운동에 의한 평균 자유 경로는 상기 정보저장패턴 및 상기 접합 패턴의 총 두께보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴은 단위영역의 거리에 피닝영역을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴 및 상기 접합 패턴은 라인의 형태이고, 상기 접합패턴은 상기 정보저장패턴의 적어도 일측에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴은 단층 또는 복층구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴은 제1 정보저장패턴 및 제2 정보저장패턴을 포함하고, 상기 접합패턴은 상기 제1 정보저장패턴과 상기 제2 정보저장 패턴 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접합패턴은 상부 접합패턴 및 하부 접합패턴을 포함하고, 상기 정보저장패턴은 상기 상부 접합패턴과 상기 하부 접합패턴 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴은 라인 형태이고, 상기 접합패턴은 상기 정보저장패턴의 양측면에 형성되는 스페이서 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴은 코발트, 니켈, 철, 및 이들의 합금 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접합 패턴은 알루미늄, 구리, 금, 은, 텅스텐, 탄탈늄, 타이타늄, 도핑된 반도체 이들의 합금, 및 금속화합물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장 패턴 및 상기 접합패턴의 두께는 각각 1 nm 내지 50 nm이하 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴의 소정 영역에 배치되어, 상기 정보저장패턴에 정보를 기록 및/또는 재생하는 기록-재생 구조체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기록-재생 구조체는 고정된 자화방향을 가지는 강자성체의 고정패턴을 포함하되, 상기 접합 패턴은 상기 정보저장패턴과 상기 고정패턴 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고정패턴, 상기 접합패턴, 및 상기 정보저장패턴을 통하여 흐르는 전류에 의하여 상기 정보저장패턴의 자화방향이 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 배선를 더 포함하되, 상기 배선은 제1 배선 및 제2 배선을 포함하고, 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이에 상기 고정 패턴, 상기 정보저장패턴, 및 상기 접합패턴이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고정 패턴은 제1 고정패턴 및 제2 고정패턴을 포함하고, 상기 제1 고정패턴 또는 제2 고정패턴 과 상기 정보 저장패턴 사이에 상기 접합패턴이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기록-재생 구조체는 고정패턴 및 터널절연패턴을 포함하되, 상기 터널절연패턴은 상기 고정패턴과 상기 정보저장패턴 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기록-재생 구조체는 고정된 자화방향을 가지는 강자성체의 고정패턴 및 상기 고정패턴과 접촉하는 반강자성체의 반강자성체 패턴을 포함하되, 상기 고정패턴은 상기 정보저장패턴과 상기 반강자성체 패턴 사이에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치의 형성 방법은 기판 상에 배치된 복수의 단위영역을 포함하는 정보저장패턴을 형성하는 단계 및 상기 정보저장패턴과 접촉하여 나란히 진행하는 접합패턴을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 정보저장 패턴은 강자성체를 포함하고, 상기 접합패턴은 비자성 도전체이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보저장패턴의 소정 영역에 배치되어, 상기 정보저장패턴에 정보를 기록 및/또는 읽는 기록-재생 구조체를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기록-재생 구조체는 고정패턴, 터널절연패턴, 및 반자성체 패턴 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 배선을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 배선은 제1 배선 및 제2 배선을 포함하고, 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이에 상기 고정 패턴, 상기 정보저장패턴, 및 상기 접합패턴이 배치될 수 있다.
본 발명은 전류인가 자벽이동 기억 장치의 동작 방법에 관한 것이다. 상기 기억 장치는, 기판 상에 배치된 복수의 정보저장패턴 및 접합패턴, 상기 정보저장패턴 및 접합 패턴의 중심 영역에 배치된 기록-재생 구조체, 및 상기 정보저장패턴 및 접합패턴의 양단에 전기적으로 연결되는 어드레스 디코더 및 전류 구동부를 포함한다. 상기 전류인가 자벽이동 기억 장치의 동작방법은 상기 정부저장패턴의 정보는 양방향으로 이동하면서 기록 또는 재생 동작을 수행할 수 있다.
본 발명은 전류인가 자벽이동 기억 장치의 동작 방법에 관한 것이다. 상기 기억 장치는, 기판 상에 배치된 복수의 정보저장패턴 및 접합패턴, 상기 정보저장패턴의 양단에 주위에 각각 배치된 한 쌍의 기록-재생 구조체, 상기 정보저장패턴의 일단에 전기적으로 연결된 어드레스 디코더 및 전류 구동부, 및 상기 정보저장패턴의 타단에 전기적으로 연결된 재생회로 및 센스 증폭기를 포함한다. 상기 전류인가 자벽이동 기억 장치의 동작방법은 상기 정부저장패턴의 정보는 일 방향으로 이동하면서 기록 또는 재생 동작을 수행한다.
본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치는 강자성체를 포함하고 정보를 저장할 수 있는 정보저장패턴과 상기 정보저장패턴과 접촉하는 비자성 도전성의 접합패턴을 배치하여, 전류인가 자벽이동 기억장치의 자벽의 이동속도를 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따른 전류인가 벽이동 기억 장치는 상기 자벽의 이동 속도가 빠르고, 비휘발성이다. 따라서, 대용량 기억 장치로 이용될 수 있다.
전류인가 자벽이동 기억 장치는 전류에 의해 발생하는 스핀 토그(spin transfer torque)에 의해 동작할 수 있다. 이 경우, 자벽의 운동 속도 및 상기 자벽을 이동시키기 위한 임계 전류(critical current)는 스핀 토크의 효율에 의존할 수 있다. 상기 스핀 토그의 효율을 증가시키는 방법이 요구된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어진 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한 층 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐서, 자화방향을 나타내는 화살표는 자벽 혹은 자구 내부의 대표적인 자화방향을 나타내며, 구체적인 자벽 혹은 자구 내부의 자화방향은 생략한다.
스핀 토그는 기본적으로 두 종류의 전자 스핀(electron spin)의 상호 작용에 의해 발생할 수 있다. 두 종류의 전자 스핀은 전류에 의해 이동하는 전자 스핀과 고정된 위치에서 자기적인 성질을 발생시키는 전자 스핀을 포함한다. 강자성체의 전도 전자(conduction eletron)는 전류에 의해 이동하는 전자 스핀을 가지고, 강자성체의 자성 전자(magnetic electron)는 고정된 위치에서 자기적 성질을 발생시키는 전자 스핀을 갖는다. 전류가 흐르지 않는 경우, 상기 전도 전자는 같은 위 치에 존재하는 상기 자성 전자와 평행 상태를 이룬다. 이 경우, 전압에 의해 상기 전도 전자를 새로운 위치로 이동시키면, 상기 전도 전자는 새로운 위치에 있는 상기 자성 전자와 평행 상태를 이루기 위하여 상호작용을 한다. 이 경우의 상호 작용력이 스핀 토크이다. 상기 스핀 토크를 통하여, 상기 자성 전자는 상기 전도 전자가 흘러들어오는 방향의 자성 전자의 상태로 전이(transition)한다. 이러한 현상을 자화 상태가 공간적으로 급격히 변화하는 자벽 구조에 적용하면, 자벽은 상기 전도 전자의 이동 방향으로 이동할 수 있다.
이러한 스핀 토크의 원리에 의하면, 스핀 토크의 효율은 상기 자성 전자의 양에 대한 상기 전도 전자의 양의 비율에 직접적인 영향을 받을 수 있다. 그러나, 강자성체에서 상기 전도 전자는 페르미 에너지 주위에만 주로 존재하므로 페르미 에너지 내부 전체에 존재하는 상기 자성 전자에 비하여 매우 적다. 따라서, 스핀 토크의 효율은 한계를 가질 수 있다. 인위적인 물질 조합에 의해 상기 전도 전자의 양을 증가시킬 수 있으면, 상기 자성 전자의 양에 대한 전도 전자의 양의 비율을 증가시킬 수 있다. 즉, 스핀 토크의 효율을 증가시킬 수 있다. 본 발명은 강자성체와 비자성 전도체를 접합시키어 상기 전도 전자의 양을 증가시키어 스핀 토그의 효율을 증가시키는 전류인가 자벽이동 기억 장치를 제공한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 강자성체를 포함하는 정보저장패턴과 비자성 전도체의 접합패턴의 접합특성을 설명하는 도면들이다. 도 1a는 강자성체를 포함하는 상기 정보저장패턴의 전도전자 및 자성전자의 상태를 설명하는 도면이다. 도 1b는 비자성 도전체인 상기 접합패턴의 전도전자의 상태를 설명하는 도면이다. 도 1c는 상기 정보저장패턴과 상기 접합패턴이 서로 접합하고 있는 경우, 상기 정보저장패턴의 전자의 상태를 설명하는 도면이다. 양의 x축은 스핀 업 상태(spin up state)의 전자 밀도이고, 음의 x축은 스핀 다운 상태(spin dowm state)의 전자밀도이고, y축은 전자의 에너지이다.
도 1a를 참조하면, 강자성체의 전도 전자는 스핀 업(spin up) 상태와 스핀 다운(spin down) 상태를 포함할 수 있다. 다만, 스핀 업 상태와 스핀 다운 상태는 소정의 에너지 차이를 가질 수 있다. 상기 스핀 업 상태는 저에너지 밴드(LD)와 고에너지 밴드(HD)를 포함할 수 있다. 상기 스핀 다운 상태는 저에너지 밴드(LU)와 고에너지 밴드(HU)를 포함할 수 있다. 상기 스핀 업 상태와 상기 스핀 다운 상태의 상기 저에너지 밴드를 채우는 전자는 자성전자일 수 있다. 상기 스핀 업 상태의 고에너지 밴드는 페르미 준위(Ef)까지 전자가 채워질 수 있고, 상기 스핀 다운 상태의 고에너지 밴드는 페르미 준위(Ef)까지 전자가 채워질 수 있다. 상기 스핀 업 상태와 상기 스핀 다운 상태의 고에너지 밴드를 채우는 전자는 전도 전자일 수 있다. 상기 저에너지 밴드와 고에너지밴드는 서로 접촉할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 비자성 전도체인 접합패턴의 전도 전자는 전도대(conduction band,CB)를 가질 수 있다. 상기 접합패턴은 스핀 업 상태와 스핀 다운 상태에 따른 에너지의 차이가 없을 수 있다. 이에 따라, 상기 비자성 전도체의 전자는 페르미 준위(Ef)까지 전가가 상기 전도대(CB)를 채울 수 있다. 자성체와 달리 비자성 전도체에서는 전자는 자성 전자로 존재하지 않고, 전도 전자로 존재한다.
도 1c를 참조하면, 강자성체를 포함하는 정보저장패턴과 비자성 전도체인 접합패턴이 서로 접합한 경우의 전자의 상태를 나타낸다. 자성체인 상기 정보저장패턴과 비자성 전도체인 상기 접합패턴이 접합하는 경우, 자성 전자의 양은 유지하면서 전도 전자의 양이 증가시킬 수 있다. 상기 정보저장패턴과 상기 접합 패턴은 각각 양자효과에 의한 물성 변화가 중대하지 않을 정도로 두꺼운 두께를 가지는 것이 바람직하다. 상기 정보저장패턴과 상기 접합패턴이 접합한 경우, 상기 정보저장패턴의 전도 전자는 스핀 업(spin up) 상태와 스핀 다운(spin down) 상태를 포함할 수 있다. 다만, 상기 스핀 업 상태와 상기 스핀 다운 상태는 소정의 에너지 차이를 가질 수 있다. 상기 스핀 업 상태는 저에너지 밴드(LD')와 고에너지 밴드(HD')를 포함할 수 있다. 상기 스핀 다운 상태는 저에너지 밴드(LU')와 고에너지 밴드(HU')를 포함할 수 있다. 상기 스핀 업 상태와 상기 스핀 다운 상태의 상기 저에너지 밴드를 채우는 전자는 자성전자일 수 있다. 상기 스핀 업 상태의 고에너지 밴드는 페르미 준위(Ef)까지 전자가 채워질 수 있고, 상기 스핀 다운 상태의 고에너지 밴드는 페르미 준위(Ef)까지 전자가 채워질 수 있다. 상기 스핀 업 상태와 상기 스핀 다운 상태의 고에너지 밴드를 채우는 전자는 전도전자일 수 있다. 다만, 상기 정보저장패턴과 상기 접합패턴이 접합한 경우, 상기 고에너지 밴드는 상기 정보저장패턴이 가지는 고유의 고에너지 밴드의 형태로부터 변형될 수 있다. 상기 고에너지 밴드의 변형은 상기 접합패턴의 전도전자에 기인할 수 있다.
상기 정보저장패턴와 상기 접합패턴의 두께는 전도 전자의 자유 이동 거리(mean free path)보다 얇은 것이 바람직하다. 즉, 상기 정보저장패턴과 상기 접 합패턴의 두께는 수 나노 미터(nano meter, nm) 내지 수십 나오 미터(nm)가 바람직하다. 상기 정보저장패턴과 상기 접합패턴이 접합되는 경우, 상기 전도 전자는 열적인 자유 운동에 의해 상기 정보저장패턴 및 접합패턴 전체에 이동 궤적을 보이게 되고, 모든 전도 전자는 상기 정보저장패턴 내의 자성 전자와 평행상태를 이루게 된다. 즉, 모든 전도 전자가 스핀 정보를 가지고 이동하며 스핀 토크에 기여한다. 따라서, 상기 정보저장패턴과 접합하는 상기 접합패턴은 상기 정보저장패턴의 전류인가 자벽이동 속도를 증가시킬 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 정보저장패턴과 접합패턴이 접합한 구조를 가진 전류인가 자벽이동 기억 장치의 자화방향을 설명하는 도면들이다.
도 2a내지 도 2c를 참조하면, 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치는 x 축 방향으로 진행하는 정보저장패턴(110) 및 상기 정보저장패턴(110)과 접촉하여 나란히 진행하는 접합패턴(120)을 포함한다. 상기 정보저장패턴(110)은 강자성체를 포함하고, 상기 접합패턴(120)은 비자성 도전체이다. 상기 접합패턴(120)은 상기 정보저장패턴(110)과 서로 접촉하여 상기 정보저장패턴(110)의 전도 전자의 양을 증가시킨다.
상기 정보저장패턴(110)은 복수의 자구들(112)을 포함할 수 있다. 인접한 상기 자구들(112)은 서로 반대 방향으로 자화될 수 있다, 서로 인접한 두 자구의 자화방향이 서로 반대인 경우, 인접한 상기 자구들 사이에 자벽(114)이 배치될 수 있다. 상기 자구들(112)은 적어도 하나 이상의 단위 자구(unit magnetic domain)를 포함할 수 있다. 상기 단위 자구는 정보를 저장할 수 있는 최소 영역을 의미한다. 자구는 복수의 단위 자구들을 포함하고, 상기 단위 자구들 사이에 자벽(114)을 포함하지 않을 수 있다. 상기 정보저장패턴(110)은 복수의 단위영역들(113)을 구비할 수 있다. 상기 단위영역들(113) 각각은 하나의 상기 단위 자구를 포함한다. 다만, 서로 연속하는 상기 단위 자구들의 자화방향이 서로 다른 경우, 상기 단위 영역(113)은 하나의 상기 자구 일측에 형성되는 하나의 자벽(114)을 더 포함할 수 있다. 상기 단위 영역은 단위 셀(cell)이라 불린다. 설명의 편의상, 도 2a에서는, 단위 자구와 자구(112)가 동일하게 도시하였다.
상기 정보저장패턴(110)은 박막의 형태일 수 있다. 상기 단위 영역들(113)이 배치되는 방향을 진행 방향으로 한다. 또한, 상기 진행 방향은 상기 정보저장패턴(110)의 위치에 따라 방향이 변할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 정보저장패턴(110)의 진행 방향은 x축 방향일 수 있다. 또한, 상기 정보저장패턴(110)은 두께(t1)와 너비(w1)를 가질 수 있다. 상기 접합 패턴은 두께(t2)와 너비(w2)를 가질 수 있다. 상기 정보저장패턴(110)의 너비(w1)와 상기 접합패턴(120)의 너비(w2)는 같을 수 있다. 상기 정보저장패턴(110)의 전도 전자의 열운동에 의한 평균 자유 경로는 상기 정보저장패턴(110) 및 상기 접합패턴(120)의 총 두께(t1+t2)보다 클 수 있다.
상기 정보저장패턴(110)은 라인(line)의 형태를 가질 수 있다. 상기 정보저장패턴(110)이 진행 방향에 수직하게 절단하면, 절단된 면은 직사각형의 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 직사각형의 한 변의 길이가 긴 것을 너비로 하고, 짧은 것을 두께로 한다. 다만, 상기 절단된 면이 직사각형이 아닐 경우에는, 직사각 형으로 근사하여 계산될 수 다. 또한, 정보저장패턴(110)의 평면은 라인의 형태를 가진 상기 정보저장패턴(110)의 각 자구(112)의 위치에서 너비 방향의 단위 벡터와 진행 방향의 단위 벡터에 의하여 정의되는 평면이다.
상기 정보저장패턴(110)은 복수의 자구들(112)과 상기 자구들 사이의 자벽(114)으로 구성될 수 있다. 이웃한 자구들(112)의 자화 방향이 서로 반대 방향일 수 있다. 이 경우, 상기 이웃한 자구들(112) 사이의 자벽(114)의 자화 방향은 이웃한 자구들의 상호 작용 에너지 등에 의존할 수 있다.
상기 자벽은 닐 자벽(Neel domain wall), 블로크 자벽(Bloch domain wall), 또는 보텍스 자벽(vortex domain wall), 가로 자벽(transverse domain wall) 등으로 구별될 수 있다. 상기 블로크 자벽의 자화 방향은 상기 정보저장패턴(110)의 평면에 수직일 수 있다. 또한 상기 닐 자벽 또는 상기 가로 자벽의 자화 방향은 상기 정보저장패턴(110)의 평면에 평행할 수 있다. 다만, 상기 블로크 자벽과 상기 닐 자벽은 인접한 자구들(112)의 자화 방향과 수직할 수 있다. 상기 보텍스 자벽의 코아(core)는 상기 정보저장패턴(110)의 평면에 수직일 수 있다. 상기 자벽(114)은 상기 정보저장패턴(110)의 두께, 너비, 물질, 온도 등을 제어함으로써 결정될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 상기 정보저장패턴(110)의 상기 자구(112)의 자화방향은 진행방향에 평행 또는 반평행할 수 있고, 상기 자벽(114)의 자화방향은 너비 방향에 평행 또는 반평행할 수 있다. 도 2b를 참조하면, 정보저장패턴(110)의 자구(112)의 자화방향은 너비방향에 평행 또는 반평행할 수 있고, 상기 자벽(114)의 자화방향은 두께 방향에 평행 또는 반평행할 수 있다. 도 2c를 참조하면, 정보저장패턴(110)의 자구(112)의 자화방향은 두께 방향에 평행 또는 반평행할 수 있고, 자벽(114)의 자화방향은 너비 방향에 평행 또는 반평행할 수 있다.
상기 자구(112)의 자화 방향(magnetization direction)은 상기 정보저장패턴(110)의 주위에 배치되는 기록-재생 구조체(미도시)로부터 인가되는 자속밀도(magnetic flux density) 또는 전류에 의하여 바뀔 수 있고, 서로 평행(parallel) 또는 반평행(anti-parallel)한 상태들 중의 하나일 수 있다. 이처럼, 상기 자구(112)의 자화 방향이 가변적이면서 평행(parallel) 또는 반평행(anti parallel) 두 가지 상태를 가질 수 있다는 점에서, 자구의 자화 방향은 이진 정보(binary data)로서 이용될 수 있다.
이때, 상기 자구들(112)은 정보가 저장될 수 있는 독립된 영역이라는 점에서, 하나의 상기 정보저장패턴(110)에는 복수 개의 정보들이 기록될 수 있다. 이에 더하여, 상기 자구(112)는 복수의 단위 자구들로 구분될 수 있고, 상기 단위 자구에 정보가 저장될 수 있다. 또한, 자구들은 자벽을 경계로 연속적으로 배열된다는 점에서, 자벽 이동 기억 장치는 정보가 저장되는 영역들(예를 들면, 플로팅 게이트 전극들(floating gate electrodes)의 공간적 분리를 요구하는 플래시 기억 장치에 비하여 더 높은 정보 저장 밀도를 구현할 수 있다. 또한, 전류인가 자벽이동 기억 장치는 구동회로를 제외하고 반도체 결정을 이용하는 트랜지스터를 사용할 필요가 없어 3차원적 적층 구조(stacked structure)가 용이하다. 한편, 반도체 기판을 이용하는 경우, 구동회로의 트랜지스터는 상기 반도체 기판 상에 형성되고, 3차원적 상기 정보저장 패턴은 상기 트랜지스터 상에 형성될 수 있다.
상기 전류인가 자벽이동 기억장치는 상기 정보저장패턴(110) 내에서 자구들(112)에 기록된 데이터의 훼손 없이 데이터가 기록된 자구들(112)의 위치를 변화시킨다. 상기 전류인가 자벽이동 기억장치을 이용하면, 소정 단위 자구에 기록된 데이터를 변경하기 위해, 자기 하드 디스크의 경우처럼 기록 구조체를 기계적으로 이동시킬 필요가 없다. 이에 따라, 전류인가 자벽이동 현상을 이용하는 기억 장치는 외부 충격에 강하다.
구체적으로, 이러한 데이터 변경은, 상기 전류인가 자벽이동 현상을 이용하여, 변경하고자 하는 데이터를 상기 기록-재생 구조체에 인접한 단위 자구로 이동시킨 후, 상기 기록-재생 구조체를 이용하여 해당 데이터를 변경하는 과정을 통하여 수행될 수 있다.
또한, 데이터의 재생은, 상기 전류인가 자벽이동 현상을 이용하여, 읽고자 하는 데이터를 기록-재생 구조체에 인접한 단위 자구로 이동시킨 후, 상기 기록-재생 구조체를 이용하여 해당 데이터를 읽는 과정을 통하여 수행될 수 있다.
본 발명에서 기록-재생 구조체는 종래의 하드 디스크 또는 엠렘(Magnetic Random access memory,MRAM)에서 사용된 기술을 응용하여 적용할 수 있다. 예를 들어, 종래의 GMR(giant magneto resistance), TMR(tunnel magneto resistance), STT(spin torque transfer, spin transfer torque)등은 본 발명에 응용될 수 있어 공정 개발시간을 단축시킬 수 있다. 다만, 상기 기록-재생 구조체의 구조는 후술한다. 상기 기록-재생 구조체는, MRAM의 용어를 사용하면, 정보를 저장하는 자유층과 자화방향이 고정된 고정층을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치의 기록-재생 구조체에서, 상기 자유층은 상기 정보저장패턴에 대응될 수 있고, 상기 고정층은 고정패턴에 대응될 수 있다. 또한, 상기 기록-재생 구조체는 상기 정보저장패턴과 상기 고정패턴 사이에 터널절연패턴 및/또는 접합패턴이 배치된 구조를 포함할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체의 동작원리는 GMR, TMR, 또는 STT의 동작원리와 유사하여 생략한다.
본 발명에 따른 접합패턴을 포함하는 전류인가 자벽이동 기억 장치는 종래의 전류인가 자벽이동 기억 장치보다 빠른 이동 속도를 확보할 수 있어, 비휘발성 휴대용 대용량 기억 장치로서 유리하다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치의 피닝 영역을 설명하는 도면들이다.
도 3a를 참조하면, 정보저장패턴(110)은 복수의 자구들(112) 및 적어도 하나의 자벽(114)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(110)에 전류를 인가하여 상기 자벽(114)을 이동시키는 경우, 상기 자벽(114)은 단위 영역(113)씩 이동할 수 있다. 이를 위하여 피닝 영역이 필요하다. 피닝이란 상기 자벽(114)이 과도하게 이동하는 것을 막아주기 위한 방법 또는 수단이다. 구체적으로, 상기 피닝에 의하여 상기 자벽(114)은 정해진 위치에서 국소적으로 최소 에너지를 가지면서 안정된 상태를 유지할 수 있다. 상기 정보저장패턴(110)의 자벽(114)은 주변의 물질 또는 자속밀도와 상호 작용하여 쉽게 이동할 수 있다. 따라서, 상기 정보저장패턴(110)의 신뢰성을 확보하기 위하여, 소정의 외부 힘이 작용하지 않는 한 상기 자벽이 이동 하지 않아야 한다. 따라서, 상기 정보저장패턴(110)은 피닝의 역할을 하는 피닝 영역(pinning region,115a)을 포함할 수 있다. 다만, 상기 피닝 영역(115a)은 상기 자구(112) 및 상기 자벽(114)과 달리 물리적으로 고정되어 있을 수 있다. 상기 피닝 영역은 상기 정보저장패턴(110)의 자체의 특성에 의하여 형성되거나, 상기 정보저장패턴(110)의 기하학적 구조에 의하여 형성될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 정보저장패턴(110)의 상기 피닝 영역은 기하하적 구조에 의하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 정보저장패턴(110)은 단위 영역 간격으로 형성된 홈을 포함할 수 있다. 상기 홈이 형성된 영역은 상기 피닝 영역일 수 있다. 상기 피닝 영역(115a)은 상기 정보조장 패턴의 두께 차이로 형성될 수 있다. 상기 피닝 영역(115a)에 정지상태에서 상기 자벽이 배치될 수 있다. 서로 인접한 상기 홈의 간격은 상기 정보저장패턴의 너비의 2 배 내지 3 배가 바람직하다. 상기 접합 패턴(120)은 상기 정보저장패턴(110)과 접촉하여 나란히 진행한다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 정보저장패턴(110) 및 상기 접합 패턴(120)에 홈을 형성하여 상기 피닝 영역(115a)을 형성할 수 있다. 기하학적 구조를 이용하여 상기 피닝 영역을 형성하는 방법은 다양하게 변형될 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 피닝 영역(115a)은 상기 정보조장 패턴의 너비 차이로 형성될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 정보저장패턴(110)의 피닝 영역(115b)은 물리적 특성에 의하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 정보저장패턴(110)은 단위 영역 간격으로 이온 주입된 영역이 형성될 수 있다. 상기 이온 주입된 영역은 상기 피닝 영역 일 수 있다. 상기 피닝 영역(115b)에 정지상태에서 상기 자벽(114)이 배치될 수 있다. 서로 인접한 상기 이온 주입된 영역의 간격은 상기 정보저장패턴의 너비의 2 배 내지 3 배가 바람직하다. 상기 이온 주입된 불순물은 상기 정보저장패턴(110)을 구성하는 물질에 한정되는 것은 아니며, 산소, 불소, 질소, 금속, 전이금속 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 피닝 영역을 형성하는 방법은 다양하게 변형될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치를 설명하는 블록도이다.
도 4a를 참조하면, 제어회로(190)는 어드레스라인(192)을 통하여 어드레스신호를 입력받을 수 있다. 상기 제어회로(190)는 데이터라인(191)을 통하여 외부 장치(미도시)와 데이터를 입출력할 수 있다. 또한, 상기 제어회로(190)는 제어라인(193)을 통하여 상기 전류인가 자벽이동 기억 장치를 제어하는 제어신호를 입력받을 수 있다. 상기 어드레스 신호에 의하여 어드레스 디코더 및 전류 구동부(194a,194b)는 특정한 정보저장패턴(110a)을 선택할 수 있다.
상기 정보저장패턴(110a)은 소정의 위치에 기록-재생 구조체(160)가 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(110a)은 복수의 단위영역(113)을 포함할 수 있다. 상기 단위 영역(113)은 하나의 단위 자구(112) 및 하나의 자벽(114)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(110a)은 접합패턴(120a)과 접촉하여 나란히 진행한다. 정보저장패턴(110a,110b,110c)은 저장 영역과 예비영역으로 구분될 수 있다. 상기 저장 영역에만 정보가 저장될 수 있고, 상기 예비영역은 상기 저장 영역의 정보를 임시로 보관을 위하여 사용될 수 있다. 상기 정보저장패턴(110a)의 양단은 어드레스 디코더 및 전류 구동부들(194a,194b)에 연결될 수 있다. 상기 어드레스 신호에 의하여 선택된 단위영역의 정보를 읽거나 기록하기 위하여, 상기 어드레스 디코더 및 전류 구동부(194a,194b)는 상기 선택된 정보저장패턴(110a)에 전류를 인가하여 초기 위치에서 오른쪽으로 상기 자벽(114)을 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 선택된 단위영역(113)은 기록-재생 구조체(160)에 인접하도록 이동할 수 있다. 기록-재생회로(195)는 상기 기록-재생 구조체(160)에 전류 또는 전압을 제공할 수 있다. 상기 기록 재생 회로(195)와 상기 기록-재생 구조체(160)는 제1 배선(152)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 기록-재생 구조체(160)와 센스 증폭기(196)는 제2 배선(154)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 기록-재생 구조체(160)는 선택된 단위영역의 정보를 읽거나 또는 기록할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체(160)는 STT, GMR, TMR의 원리를 이용할 수 있다.
기록 전류가 상기 기록 재생-구조체(160)를 통하여 흐르는 경우, 상기 선택된 단위 영역의 정보는 변경될 수 있다. 상기 선택된 단위 영역의 정보가 변경된 후, 상기 어드레스 디코더 및 전류 구동부(194a,194b)는 상기 선택된 정보저장패턴(110a)에 전류를 인가하여, 상기 자벽(114)을 좌측으로 이동시켜 초기 위치로 이동시킬 수 있다.
재생 전류가 상기 기록-재생 구조체를 통하여 흐르는 경우, 상기 센스 증폭기(sense amplifier, 196)는 상기 기록 재생회로(195) 및 기록-재생 구조체(160)를 통하여 흐르는 전류를 감지할 수 있다. 이 경우, 상기 센스 증폭기(sense amplifier)는 상기 선택된 단위 영역의 정보에 따른 전류를 판독할 수 있다. 상기 선택된 단위 영역의 정보를 재생된 후, 상기 어드레스 디코더 및 전류 구동부(194a,194b)는 상기 정보저장패턴(110a)에 전류를 인가하여, 상기 자벽(114)을 좌측으로 이동시켜 초기 위치로 이동시킬 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제어회로(190)는 어드레스라인(192)을 통하여 어드레스신호를 입력받을 수 있다. 상기 제어회로(190)는 데이터라인(191)을 통하여 외부 장치(미도시)와 데이터를 입출력할 수 있다. 또한, 상기 제어회로(190)는 제어라인(193)을 통하여 상기 전류인가 자벽이동 기억 장치를 제어하는 제어신호를 입력받을 수 있다. 상기 어드레스 신호에 따라 어드레스 디코더 및 전류 구동부(197)는 특정한 정보저장패턴(110a)을 선택할 수 있다. 상기 정보저장패턴(110a)의 좌측에는 제1 기록-재생 구조체(162)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 정보저장패턴(110a)의 우측에는 제2 기록-재생 구조체(164)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 기록-재생 구조체(162)는 기록 동작만을 수행할 수 있고, 상기 제2 기록-재생 구조체(164)는 재생 동작만을 수행할 수 있다. 상기 정보저장패턴(110b)은 복수의 단위영역(113)을 포함할 수 있다. 상기 단위 영역(113)은 하나의 단위 자구(112) 및 하나의 자벽(114)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(110a)은 접합패턴(120a)과 접촉하여 나란히 진행한다. 상기 정보저장패턴(110a)의 일단은 상기 어드레스 디코더 및 전류 구동부에 연결될 수 있고, 상기 정보 저장패턴(110a)의 타단은 재생회로 및 센스 증폭기(198)에 연결될 수 있다. 상기 어 드레스 디코더 및 전류 구동부(107)와 상기 제1 기록-재생 구조체(162)는 제1 배선(152a) 및 제2 배선(154a)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 기록-재생 구조체(164)와 상기 재생회로 및 센스 증폭기(198)는 제1 배선(152b) 및 제2 배선(154b)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 어드레스 신호에 의하여 선택된 단위영역의 정보를 읽기 위하여, 상기 제2 기록-재생 구조체(164)는 초기 위치에서 상기 정보저장패턴(110a)의 가장 우측의 단위 영역의 정보를 판독할 수 있다. 이어서, 상기 어드레스 디코더 및 전류 구동부(197)는 상기 선택된 정보저장패턴(110a)에 전류를 인가하여 초기 위치에서 오른쪽으로 단위 영역 만큼 상기 자벽을 이동시킬 수 있다. 이어서, 상기 제1 기록-재생 구조체(162)는 상기 제2 기록-재생 구조체(164)가 재생한 정보를 상기 정보저장패턴(110a)의 가장 좌측의 단위영역에 기록할 수 있다. 상기 선택된 단위 영역이 제2 기록-재생 구조체(164)가 배치된 위치에 이동할 때까지 반복할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 기록-재생 구조체(164)는 상기 선택된 단위 영역의 정보를 재생할 수 있다. 이어서, 상기 정보저장패턴(110a)의 자벽은 초기 위치로 이동하는 동작을 수행할 수 있다.
상기 어드레스 신호에 의하여 선택된 단위영역의 정보를 기록 위하여, 상기 제2 기록-재생 구조체(164)는 초기 위치에서 상기 정보저장패턴(110a)의 가장 우측의 단위 영역의 정보를 판독할 수 있다. 이어서, 상기 어드레스 디코더 및 전류 구동부(197)는 상기 선택된 정보저장패턴(110a)에 전류를 인가하여 초기 위치에서 오른쪽으로 단위 영역 만큼 상기 자벽을 이동시킬 수 있다. 이어서, 상기 제1 기록- 재생 구조체(162)는 상기 제2 기록-재생 구조체(164)가 재생한 정보를 상기 정보저장패턴(110a)의 가장 좌측의 단위영역에 기록할 수 있다. 상기 선택된 단위 영역의 정보가 제1 기록-재생 구조체(162)가 배치된 위치에 이동할 때까지 반복할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 기록-재생 구조체(162)는 상기 선택된 단위 영역에 기록 전류를 인가하여 정보를 기록할 수 있다. 이어서, 상기 정보저장패턴(110a)의 자벽(114)은 초기 위치로 이동하는 동작을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른, 기록 동작 방법 및 재생동작 방법은 다양하게 변형될 수 있다.
도 5a 내지 도 5k은 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치의 정보저장패턴과 접합패턴을 설명하는 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 기판 상에 접합패턴(220a) 및 정보저장패턴(210a)이 차례로 적층된다. 상기 접합 패턴(220a)과 상기 정보저장패턴(210a)은 직접 접촉한다. 상기 정보저장패턴(210a) 및 상기 접합 패턴(220a)의 측벽은 서로 정렬될 수 있다. 상기 정보저장패턴(210a)은 복수의 자구 및 적어도 하나의 자벽을 포함할 수 있다. 상기 자구의 자화 방향은 도면에서 들어가는 방향일 수 있다.
상기 기판(10)은 반도체 기판 및 유리 기판일 수 있다. 상기 기판(10)이 반도체 기판인 경우, 상기 반도체 기판에는 상기 전류인가 자벽이동 기억 장치의 구동회로(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 구동회로는 도 4a 및 도 4b에서 설명한 제어회로 등을 포함할 수 있다. 상기 구동회로는 씨모스(complemaatry metal oxide semiconductor ,CMOS) 기술을 사용하여 설계될 수 있다. 상기 구동회로는 상기 접 합패턴(220a) 및 상기 정보저장패턴(210a)의 하부에 배치될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 기판(10)은 유리 기판일 수 있다. 상기 유리 기판인 경우, 상기 전류인가 자벽이동 기억 장치의 구동회로(미도시)는 외부에 배치되어 상기 전류인가 자벽이동 기억 장치와 외부 배선을 통하여 연결될 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 기판은 유리 기판 또는 반도체 기판에 한정되는 것은 아니다.
상기 정보저장패턴(210a)은 강자성체이고, 상기 접합패턴(220a)은 비자성 도전체이다. 상기 정보저장패턴(210a)은 Co,Ni,Fe, 이들의 합금을 중에서 적어도 하나를 포함하는 강자성체 물질로 형성될 수 있다. 상기 접합패턴(220a)은 Al,Cu,Au,Ag, 도핑된 반도체 중에서 적어도 하나를 포함하는 물질일 수 있다. 상기 접합패턴(220a)의 전도도(conductivity)는 상기 정보저장패턴(210a)의 전도도보다 클 수 있다. 전도 전자는 열적인 자유 운동에 의해 상기 정보저장패턴 및 접합패턴 전체에 이동 궤적을 보일 수 있다. 따라서, 모든 전도 전자는 상기 정보저장패턴(210a) 내의 자성 전자와 평행상태를 이룰 수 있다. 즉, 모든 전도 전자가 스핀 정보를 가지고 이동하며 스핀 토크에 기여할 수 있다. 따라서, 상기 정보저장패턴과 접합하는 상기 접합패턴은 상기 정보저장패턴(210a)의 전류인가 자벽이동 속도를 증가시킬 수 있다.
상기 정보저장패턴(210a)과 상기 접합패턴(220a)은 두께와 폭을 가질 수 있다. 상기 정보저장패턴 및 상기 접합 패턴의 두께는 각각 양자효과에 의한 물성 변화가 크기 않을 정도의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 전도 전자의 평균 자유 경로(mean free path)는 상기 정보저장 패턴(210a) 및 상기 접합패턴(220a)의 총 두께보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 전도전자는 상기 정보저장패턴 및 상기 접합패턴에 이동 궤적을 보일 수 있다. 상기 정보저장패턴(210a) 과 상기 접합패턴(220a)의 각각의 두께는 수 나노 미터 (nano meter) 내지 수십 나노 미터(nanometer)일 수 있다. 구체적으로, 상기 정보저장패턴(210a) 과 상기 접합패턴(220a)의 각각의 두께는 1nm 내지 50 nm 일 수 있다.
상기 정보저장패턴(210a) 및 접합 패턴(220a)은 상기 기판(10) 상에 차례로 증착된 접합막(미도시) 및 정보저장막(미도시)을 패터닝하여 형성할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치의 정보저장패턴은 복층 구조를 가질 수 있다. 기판(10) 상에 접합패턴, 하부 정보저장패턴(212b), 및 상부 정보저장패턴(214b)이 차례로 적층될 수 있다. 정보저장패턴(210b)은 하부 정보저장패턴(212b) 및 상부 정보저장패턴(214b)을 포함할 수 있다. 상기 하부 정보저장패턴(212b)의 자구의 자화방향과 상기 상부 정보저장패턴(214b)의 자화방향은 같은 방향일 수 있다. 상기 정보저장패턴(210b)과 상기 접합패턴(220b)의 측면은 서로 정렬될 수 있다.
상기 하부 정보저장패턴(212b)/상부 정보저장패턴(214b)은 코발트/백금(Co/Pt), 코발트/팔라듐(Co/Pd), 코발트/니켈(Co/Ni) 구조 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 코발트/백금(Co/Pt), 코발트/팔라듐(Co/Pd) 등은 전체로서 강자성체의 성질을 나타낼 수 있다. 상기 정보저장패턴(210b)은 2층 구조에 한하지 않고, 3층 이상의 구조로 변형될 수 있다. 상기 접합패턴(220b)은 도 5a의 설명과 중복되어 생략한다.
상기 정보저장패턴(210b) 및 접합 패턴(220b)은 상기 기판 상에 차례로 증착된 접합막(미도시), 하부 정보저장막(미도시) 및 상부 정보저장막(미도시)을 패터닝하여 형성할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치의 정보저장패턴(210c)과 접합패턴(220c)은 샌드위치 구조를 가질 수 있다. 구제적으로, 기판(10) 상에 하부 접찹패턴(222c), 정보저장패턴(210c), 상부 접합패턴(224c)이 차례로 배치될 수 있다. 상기 하부 접합패턴(222c), 상기 정보저장패턴(210c), 및 상기 상부 접합패턴(224c)의 측벽은 서로 정렬될 수 있다. 상기 하부 접합패턴(222c)과 상부 접합패턴(224c)은 같은 물질로 형성될 수 있다.
도 5d를 참조하면, 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치의 접합패턴(220d)은 정보저장패턴(210d)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 상기 기판(10) 상에 층간 절연막(230d)을 형성하고, 상기 층간 절연막(230d)을 패터닝하여 트랜치(미도시)를 형성할 수 있다. 상기 트랜치가 형성된 상기 기판(10) 상에 제1 접합막(미도시)을 콘퍼멀하게 형성한다. 상기 제1 접합막이 형성된 기판 상에 정보저장막(미도시)을 형성한다. 이어서 상기 정보저장막이 형성된 상기 기판(10)을 평탄화하여 상기 정보저장패턴(210d) 및 제1 접합 패턴(222d)을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 제2 접합막(미도시)을 상기 기판(10) 상에 형성하고 패터닝하여 제2 접합패턴(224d)을 형성할 수 있다. 상기 접합패턴(220d)은 상기 제1 접합 패턴(222d) 및 제2 접합 패턴(224d)을 포함할 수 있다.
도 5e를 참조하면, 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치의 접합패턴(230e)은 정보저장패턴(210e)의 하부면 및 양 측면에 배치되도록 배치될 수 있다. 기판(10) 상에 층간 절연막(230e)을 형성한다. 상기 층간 절연막(230e)을 패터닝하여 트렌치(미도시)를 형성한다. 이어서, 상기 접합막 상에 정보저장막(미도시)을 형성한다. 상기 정보저장막이 형성된 기판을 평탄화하여 상기 접합패턴(220e) 및 상기 정보저장패턴(210e)을 형성할 수 있다.
도 5f를 참조하면, 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치의 접합패턴(210f)은 정보저장패턴(210f)의 양측 면에 배치되도록 배치될 수 있다.
도 5g를 참조하면, 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치는 기판(10) 상에 차례로 적층된 제1 정보저장패턴(212g), 접합패턴(220g), 및 제2 정보저장패턴(214g)을 포함할 수 있다. 상기 제1 정보저장 패턴(212g)의 자화방향과 제2 정보저장패턴(214g)의 자화방향은 같은 방향일 수 있다. 정보저장패턴(210g)은 제1 정보저장패턴(212g) 및 제2 정보저장패턴(214g)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(210g)과 상기 접합패턴(220g)의 측면은 서로 정렬될 수 있다. 상기 제1 정보저장패턴(212g)의 자화방향과 제2 정보저장패턴(214g)의 자화방향은 같을 수 있다. 상기 제1 정보저장패턴(212g)과 상기 제2 정보저장패턴(214g)의 물질은 서로 같은 물질인 것에 한정되지 않는다.
기판(10) 상에 제1 정보저장막(미도시), 접합막(미도시), 및 제2 정보저장막(미도시)을 차례로 형성한다. 이어서, 상기 제2 정보저장막, 접합막, 및 제1 정보저장막을 차례로 패터닝하여 상기 제2 정보저장패턴(214g), 상기 접합패 턴(210g), 및 상기 제1 정보저장패턴(212g)을 형성할 수 있다.
도 5h를 참조하면, 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치의 정보저장패턴(210h)의 양측면에 스페이서 형태의 접합 패턴(220h)이 배치될 수 있다. 기판(10) 상에 정보저장패턴(210h)을 형성하고, 상기 정보저장패턴(210h)이 형성된 기판(10) 상에 콘퍼멀하게 접합막(미도시)을 형성힌디. 이어서, 상기 접합막을 이방성 식각하여 스페이서 형태의 상기 접합패턴(220h)이 형성될 수 있다.
도 5i를 참조하면, 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치는 정보저장패턴(210i)의 하부에 제1 접합 패턴(222i) 및 정보저장패턴(210i)의 양측면에 스페이서 형태의 제2 접합 패턴(224i)을 포함할 수 있다. 기판(10) 상에 제1 접합막(미도시) 및 정보저장막(미도시)을 형성한다. 이어서, 상기 정보저장막 및 제1 접합막을 패터닝하여 정보저장패턴(210i) 및 제1 접합패턴(222i)을 형성한다. 상기 정보저장패턴(210i) 및 상기 제1 접합패턴(222i)이 형성된 기판(10) 상에 콘퍼멀하게 제2 접합막(미도시)을 형성하고, 상기 제2 접합막을 이방성 식각하여 스페이서 형태의 제2 접합패턴(224i)을 형성할 수 있다.
도 5j를 참조하면, 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치는 정보저장패턴(210j)의 양측면에 스페이서 형태의 접합 패턴(220j)이 배치될 수 있다. 기판(10) 상에 층간절연막(230j)을 형성하고, 상기 층간절연막(230j)을 식각하여 트렌치(미도시)를 형성한다. 상기 트렌치가 형성된 기판(10) 상에 접합막을 콘퍼멀하게 형성한다. 이어서, 상기 접찹막을 이방성 식각하여 접합패턴(220j)이 형성될 수 있다. 상기 접합패턴(220j)은 상기 트렌치의 양측면에 형성될 수 있다. 상기 접합 패턴(220j)이 형성된 기판 상에 정보저장막을 형성하고 평탄화하여 상기 정보저장패턴(210j)을 형성한다.
도 5k를 참조하면, 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치는 정보저장패턴(210k)의 양측면에 스페이서 형태의 제1 접합 패턴(222k)이 배치되고, 상기 정보저장패턴(210k)의 상부에 제2 접합패턴(224k)이 배치될 수 있다. 기판(10) 상에 층간절연막(230k)을 형성하고, 상기 층간절연막(230k)을 식각하여 트렌치(미도시)를 형성한다. 상기 트렌치가 형성된 기판 상에 제1 접합막(미도시)을 콘퍼멀하게 형성한다. 상기 제1 접합막을 이방성 식각하여 제1 접합패턴(222k)이 상기 트렌치의 양측면에 형성될 수 있다. 상기 제1 접합패턴(222k)이 형성된 기판(10) 상에 정보저장막(미도시) 및 제2 접합막(미도시)을 형성하고 패터닝하여 상기 정보저장패턴(210k) 및 상기 제2 접찹패턴(224k)을 형성한다. 상기 정보저장패턴(210k)의 상부 측면과 상기 제2 접합패턴(224k)의 측면은 서로 정렬될 수 있다.
도 6a 내지 6k는 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치를 설명하는 사시도들이다.
도 6a를 참조하면, 본 발명에 일 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치는 정보저장패턴(310), 접합패턴(320), 배선(350), 고정패턴(360)을 포함할 수 있다.
기판(10) 상에 배선(350)이 배치된다. 상기 정보저장패턴(310) 및 상기 접합패턴(320)은 상기 배선(350)을 가로지르도록 배치된다. 상기 정보저장패턴(310) 및 상기 접합패턴(320)은 서로 접촉하여 진행방향으로 연장될 수 있다. 상기 접합 패턴(320)은 상기 정보저장패턴(310)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 고정패턴(360)은 상기 접합패턴(320)과 상기 배선(350) 사이에 배치될 수 있다. 상기 고정 패턴(350)은 강자성체로 형성될 수 있다. 상기 고정 패턴(350)은 소정의 방향으로 자화될 수 있다. 상기 고정 패턴(350)의 자화방향은 상기 정보저장패턴(310), 상기 고정패턴(360), 및 상기 배선(350)을 통하여 흐르는 전류에 의하여 자화방향이 변하지 않을 수 있다. 층간절연막(330)은 상기 접합패턴(320) 하부에 배치될 수 있다. 기록-재생 구조체는 재생 및/또는 기록 동작을 수행할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체는 상기 고정패턴(360)을 포함할 수 있다.
재생 또는 기록 동작시, 전류는 상기 배선(350), 상기 고정패턴(360), 및 상기 접합 패턴(360) 및 정보저장패턴(310)을 통하여 흐를 수 있다. 상기 정보저장패턴(310) 및 접합 패턴(320)의 일단은 기록- 재생 회로(미도시)에 연결될 수 있고, 상기 정보저장패턴(310) 및 접합 패턴(320)의 타단은 어드레스 디코더 및 전류 구동부(미도시)에 연결될 수 있다. 상기 정보저장패턴 및 다. 상기 기록-재생 회로는 상기 고정패턴(360)과 접촉하는 단위영역의 정보를 재생 또는 기록할 수 있다. 상기 어드레스 디코더 및 전류 구동부는 상기 정보저장패턴(310)의 자벽을 이동시킬 수 있다. 상기 전류가 임계치 이상의 기록전류인 경우, 상기 정보저장패턴(310)의 단위 영역의 자화방향은 스위칭될 수 있다. 상기 단위 영역의 자화방향의 스위칭은 스핀 토크 트랜스터에 의하여 발생할 수 있다. 한편, 상기 전류가 임계치 미만의 재생전류인 경우, 상기 재생전류의 양에 따라, 상기 단위 영역에 저장된 정보를 판독할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 상기 전류인가 자벽이동 기억 장치의 형성방법은 후술한다.
도 6b를 참조하면, 본 발명에 다른 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치는 제1 배선(452), 제2 배선(454), 정보저장패턴(410), 접합패턴(420), 고정패턴(460)을 포함한다. 기판(10) 상에 제1 배선(452)이 배치될 수 있다. 상기 제1 배선(452)과 제2 배선(454)은 같은 방향으로 진행할 수 있다. 상기 정보저장패턴(410) 및 상기 접합 패턴(420)은 상기 제1 배선(452)을 가로지르도록 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(410)과 상기 접합패턴(420)은 상기 제1 배선(452)과 상기 제2 배선(454) 사이에 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(410)과 상기 접합패턴(420)은 서로 접촉하면서 진행방향으로 연장될 수 있다. 상기 정보저장패턴(410)과 상기 제1 배선(452) 사이에 차례로 고정패턴(460)과 상기 접합패턴(420)이 배치될 수 있다. 제1 층간절연막(432)은 상기 접합패턴(420) 하부에 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(434)은 상기 제1 층간 절연막(432) 상에 배치될 수 있다. 기록-재생 구조체는 재생 및/또는 기록 동작을 수행할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체는 상기 고정패턴(460)을 포함할 수 있다.
재생 또는 기록 동작시, 전류는 상기 제1 배선(452), 상기 고정패턴(460), 상기 접합 패턴(420), 상기 정보저장패턴(410), 및 상기 제2 배선(454)을 통하여 흐를 수 있다. 상기 전류가 임계치 이상의 기록 전류인 경우, 상기 정보저장패턴(410)의 단위 영역의 자화방향은 스위칭될 수 있다. 상기 기록 전류에 의한, 상기 단위 영역의 자화 방향의 반전은 스핀 토크 트랜스퍼에 기인할 수 있다. 한편, 상기 전류가 임계치 미만의 재생전류인 경우, 상기 재생전류의 양에 따라, 상기 단 위 영역에 저장된 정보를 판독할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 상기 전류인가 자벽이동 기억 장치의 형성방법은 후술한다.
도 6c를 참조하면, 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치는 제1 배선(552), 제2 배선(554), 정보저장패턴(510), 접합패턴(520), 제1 고정패턴(562), 및 제2 고정 패턴(564)을 포함할 수 있다. 기판(10) 상에 제1 배선(552)이 배치될 수 있다. 상기 제1 배선(552)과 제2 배선(554)은 같은 방향으로 진행할 수 있다. 상기 정보저장패턴(510) 및 상기 접합 패턴(520)은 상기 제1 배선(552)을 가로지르도록 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(510)과 상기 접합패턴(520)은 상기 제1 배선(552)과 상기 제2 배선(554) 사이에 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(510)과 상기 접합패턴(520)은 서로 접촉하면서 진행방향으로 연장될 수 있다. 상기 정보저장패턴(510)과 상기 제1 배선(552) 사이에 상기 제1 고정패턴(562)이 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(510)과 상기 제2 배선(554) 사이에 차례로 상기 접합패턴(520)과 상기 제2 고정패턴(564)이 배치될 수 있다. 제 1 층간절연막(532)은 상기 정보저장패턴(510) 하부에 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(534)은 상기 제1 층간 절연막(532) 상에 배치될 수 있다. 기록-재생 구조체는 재생 및/또는 기록 동작을 수행할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체는 상기 제1 고정패턴(562) 및 상기 제2 고정 패턴(564)을 포함할 수 있다. 상기 제1 고정패턴(562)의 자화방향과 상기 제2 고정패턴(564)의 자화방향은 서로 반대일 수 있다. 고정패턴(560)은 상기 제1 고정패턴(562)과 상기 제2 고정패턴(564)을 포함할 수 있다.
재생 또는 기록 동작시, 전류는 상기 제1 배선(552), 상기 제1 고정패턴(562), 상기 정보저장패턴(510), 상기 접합패턴(520), 제2 고정패턴(564), 및 상기 제2 배선(554)을 통하여 흐를 수 있다. 상기 전류가 임계치 이상의 기록 전류인 경우, 상기 정보저장패턴(510)의 단위 영역의 자화방향은 스위칭될 수 있다. 한편, 상기 전류가 임계치 미만의 재생 전류인 경우, 상기 재생 전류의 양에 따라, 상기 단위 영역에 저장된 정보를 판독할 수 있다. 상기 재생전류는 상기 정보저장패턴에 저장된 정보에 따라 다를 수 있다.
도 6d를 참조하면, 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치는 제1 배선(652), 제2 배선(654), 정보저장패턴(610), 접합패턴(620), 제1 고정패턴(662), 제2 고정패턴(664), 및 터널절연패턴(670)을 포함할 수 있다. 기판(10) 상에 제1 배선(652)이 배치될 수 있다. 상기 제1 배선(652)과 제2 배선(654)은 같은 방향으로 진행할 수 있다. 상기 정보저장패턴(610) 및 상기 접합 패턴(620)은 상기 제1 배선(652)을 가로지르도록 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(610)과 상기 접합패턴(620)은 상기 제1 배선(652)과 상기 제2 배선(654) 사이에 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(610)과 상기 접합패턴(620)은 서로 접촉하면서 진행방향으로 연장될 수 있다. 상기 정보저장패턴(610)과 상기 제1 배선(652) 사이에 차례로 상기 제1 고정패턴(662) 및 상기 터널절연패턴(670)이 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(610)과 상기 제2 배선(654) 사이에 차례로 접합패턴(620)과 제2 고정패턴(664)이 배치될 수 있다. 상기 터널절연패턴(670)은 상기 정보저장패턴(610)과 나란히 진행할 수 있다. 또한, 상기 터널절연패턴(670)과 상기 정보저장 패턴(610)의 측면은 정렬될 수 있다.
상기 터널절연패턴은 터널전류가 흐를 수 있다. 상기 터널절연패턴은 알루미늄산화막, 실리콘산화막 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 터널절연패턴의 물질은 상술한 물질에 한정되는 것은 아니며, 다른 유전체막 또는 금속산화막을 포함할 수 있다.
제 1 층간절연막(632)은 상기 터널절연패턴(670) 하부에 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(634)은 상기 제1 층간 절연막(632) 상에 배치될 수 있다. 기록-재생 구조체는 재생 및/또는 기록 동작을 수행할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체는 상기 제1 고정패턴(662), 상기 제2 고정 패턴(664), 및 상기 터널 절연패턴(670)을 포함할 수 있다. 상기 제1 고정패턴(662)의 자화방향과 상기 제2 고정패턴(664)의 자화방향은 서로 반대일 수 있다.
재생 또는 기록 동작시, 전류는 상기 제1 배선(652), 상기 제1 고정패턴(662), 상기 터널절연패턴(670), 상기 정보저장패턴(610), 상기 접합패턴(620), 제2 고정패턴(664), 및 상기 제2 배선(654)을 통하여 흐를 수 있다. 상기 전류가 임계치 이상의 기록 전류인 경우, 상기 정보저장패턴의 단위 영역의 자화방향은 스위칭될 수 있다. 한편, 상기 전류가 임계치 미만의 재생 전류인 경우, 상기 재생 전류의 양에 따라, 상기 단위 영역에 저장된 정보를 판독할 수 있다. 상기 재생전류는 상기 정보저장패턴에 저장된 정보에 따라 다를 수 있다.
도 6e를 참조하면, 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치는 제1 배선(752), 제2 배선(754), 정보저장패턴(710), 제1 접합패턴(722), 제2 접합패턴(724), 및 고정패턴(760)을 포함할 수 있다. 기판(10) 상에 제1 배선(752)이 배치될 수 있다. 상기 제1 배선(752)과 제2 배선(754)은 같은 방향으로 진행할 수 있다. 상기 정보저장패턴(710) 및 상기 접합 패턴(720)은 상기 제1 배선(752)을 가로지르도록 배치될 수 있다. 상기 접합패턴(720)은 제1 접합패턴(722) 및 제2 접합패턴(724)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(710)과 상기 접합패턴(720)은 상기 제1 배선(752)과 상기 제2 배선(754) 사이에 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(710)과 상기 접합패턴(720)은 서로 접촉하면서 진행방향으로 연장될 수 있다. 상기 정보저장패턴(710)과 상기 제1 배선(752) 사이에 차례로 상기 고정패턴(760) 및 상기 제1 접합패턴(722)이 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(710)과 상기 제2 배선(754) 사이에 제2 접합패턴(724)이 배치될 수 있다.
제 1 층간절연막(732)은 상기 제1 접합패턴(722) 하부에 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(734)은 상기 제1 층간 절연막(734) 상에 배치될 수 있다. 기록-재생 구조체는 재생 및/또는 기록 동작을 수행할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체는 상기 고정패턴(760)을 포함할 수 있다.
재생 또는 기록 동작시, 전류는 상기 제1 배선(752), 상기 고정패턴(760), 제1 접합패턴(722), 상기 정보저장패턴(710), 상기 제2 접합패턴(724), 및 상기 제2 배선(754)을 통하여 흐를 수 있다. 상기 전류가 임계치 이상의 기록 전류인 경우, 상기 정보저장패턴(710)의 단위 영역의 자화방향은 스위칭될 수 있다. 한편, 상기 전류가 임계치 미만의 재생 전류인 경우, 상기 재생 전류의 양에 따라, 상기 단위 영역에 저장된 정보를 판독할 수 있다. 상기 재생전류는 상기 정보저장패턴에 저장된 정보에 따라 다를 수 있다.
도 6f를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치는 제1 배선(852), 제2 배선(854), 정보저장패턴(810), 제1 접합패턴(822), 제2 접합패턴(824), 제1 고정패턴(862), 및 제2 고정패턴(864)을 포함할 수 있다. 기판(10) 상에 상기 제1 배선(852)이 배치될 수 있다. 상기 제1 배선(852)과 제2 배선(854)은 같은 방향으로 진행할 수 있다. 상기 정보저장패턴(810) 및 상기 접합 패턴(820)은 상기 제1 배선(852)을 가로지르도록 배치될 수 있다. 상기 접합패턴(820)은 제1 접합패턴(822) 및 제2 접합패턴(824)을 포함할 수 있다. 상기 정보저장패턴(810)과 상기 접합패턴(820)은 상기 제1 배선(852)과 상기 제2 배선(854) 사이에 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(810)과 상기 접합패턴(820)은 서로 접촉하면서 진행방향으로 연장될 수 있다. 상기 정보저장패턴(810)과 상기 제1 배선(852) 사이에 차례로 상기 제1 고정패턴(862) 및 상기 제1 접합패턴(822)이 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(810)과 상기 제2 배선(854) 사이에 상기 제2 접합패턴(824) 및 제2 고정패턴(864)이 배치될 수 있다. 상기 제1 고정패턴(862)과 상기 제2 고정패턴(864)의 자화방향은 서로 반대일 수 있다. 고정패턴은 상기 제1 고정패턴(862) 및 상기 제2 고정패턴(864)을 포함할 수 있다.
제 1 층간절연막(832)은 상기 제1 접합패턴(822) 하부에 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(834)은 상기 제1 층간 절연막(832) 상에 배치될 수 있다. 기록-재생 구조체는 재생 및/또는 기록 동작을 수행할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체는 상기 제1 고정패턴(862) 및 제2 고정패턴(864)을 포함할 수 있다.
재생 또는 기록 동작시, 전류는 상기 제1 배선(852), 상기 제1 고정패턴(862), 제1 접합패턴(822), 상기 정보저장패턴(810), 상기 제2 접합패턴(824), 상기 제2 고정패턴(864), 및 상기 제2 배선(854)을 통하여 흐를 수 있다. 상기 전류가 임계치 이상의 기록 전류인 경우, 상기 정보저장패턴의 단위 영역의 자화방향은 스위칭될 수 있다. 한편, 상기 전류가 임계치 미만의 재생 전류인 경우, 상기 재생 전류의 양에 따라, 상기 단위 영역에 저장된 정보를 판독할 수 있다. 상기 재생전류는 상기 정보저장패턴에 저장된 정보에 따라 다를 수 있다.
도 6g를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치는 제1 배선(952), 제2 배선(954), 정보저장패턴(910), 접합패턴(920), 터널절연패턴(970), 및 고정패턴(960)을 포함할 수 있다. 기판(10) 상에 상기 제1 배선(952)이 배치될 수 있다. 상기 제1 배선(952)과 제2 배선(954)은 같은 방향으로 진행할 수 있다. 상기 정보저장패턴(910) 및 상기 접합 패턴(920)은 상기 제1 배선(952)을 가로지르도록 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(910)과 상기 접합패턴(920)은 상기 제1 배선(952)과 상기 제2 배선(954) 사이에 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(910)과 상기 접합패턴(920)은 서로 접촉하면서 진행방향으로 연장될 수 있다. 상기 정보저장패턴(910)과 상기 제1 배선(952) 사이에 차례로 상기 고정패턴(960) 및 상기 터널절연패턴(970)이 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(910)과 상기 제2 배선(954) 사이에 상기 접합패턴(920)이 배치될 수 있다. 상기 터널절연패턴(970)은 상기 정보저장패턴(910)과 같이 연장될 수 있다. 또한, 상기 터널절연패턴(970)과 상기 정보저장패턴(910)의 측면은 서로 정렬될 수 있다.
제 1 층간절연막(932)은 상기 터널절연패턴(970) 하부에 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(934)은 상기 제1 층간 절연막(932) 상에 배치될 수 있다. 기록-재생 구조체는 재생 및/또는 기록 동작을 수행할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체는 상기 고정패턴(960) 및 상기 터널절연패턴(970)을 포함할 수 있다.
재생 또는 기록 동작시, 전류는 상기 제1 배선(952), 상기 고정패턴(960), 상기 터널절연패턴(970), 상기 정보저장패턴(910), 상기 접합패턴(920), 및 상기 제2 배선(954)을 통하여 흐를 수 있다. 상기 전류가 임계치 이상의 기록 전류인 경우, 상기 정보저장패턴의 단위 영역의 자화방향은 스위칭될 수 있다. 한편, 상기 전류가 임계치 미만의 재생 전류인 경우, 상기 재생 전류의 양에 따라, 상기 단위 영역에 저장된 정보를 판독할 수 있다. 상기 재생전류는 상기 정보저장패턴에 저장된 정보에 따라 다를 수 있다.
도 6h를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치는 제1 배선(1052), 제2 배선(1054), 제 1 정보저장패턴(1012), 제2 정보저장패턴(1014), 접합패턴(1020), 제1 터널절연패턴(1072), 제2 터널절연패턴(1074), 제1 고정패턴(1062), 및 제2 고정패턴(1064)을 포함할 수 있다.
기판(10) 상에 상기 제1 배선(1052)이 배치될 수 있다. 상기 제1 배선(1052)과 제2 배선(1054)은 같은 방향으로 진행할 수 있다. 상기 제1 정보저장패턴(1012), 제2 정보저장패턴(1014), 및 상기 접합 패턴(1020)은 상기 제1 배선(1052)을 가로지르도록 배치될 수 있다. 정보저장패턴(1010)은 상기 제1 정보저장패턴(1012) 및 제2 정보저장패턴(1014)을 포함할 수 있다. 상기 접합패턴(1020) 은 상기 제1 정보저장패턴(1012)과 상기 제2 정보저장패턴(1014) 사이에 배치될 수 있다. 상기 접합패턴(1020) 및 상기 정보저장패턴(1010)의 측면은 서로 정렬될 수 있다. 상기 정보저장패턴(1010)과 상기 접합패턴(1020)은 상기 제1 배선(1052)과 상기 제2 배선(1054) 사이에 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(1010)과 상기 접합패턴(1020)은 서로 접촉하면서 진행방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1 정보저장패턴(1012)과 상기 제1 배선(1052) 사이에 차례로 제1 고정패턴(1062) 및 상기 제1 터널절연패턴(1072)이 배치될 수 있다. 상기 제2 정보저장패턴(1014)과 상기 제2 배선(1054) 사이에 차례로 상기 제2 터널절연패턴(1074) 및 제2 고정패턴(1064)이 배치될 수 있다. 고정패턴(1060)은 상기 제1 고정패턴(1062)및 상기 제2 고정패턴(1064)을 포함할 수 있다. 상기 제1 고정패턴(1062)과 상기 제2 고정패턴(1064)의 자화방향은 서로 반대일 수 있다. 상기 제1 정보저장패턴(1012)의 자화방향과 상기 제2 정보저장패턴(1014)의 자화방향은 같을 수 있다. 터널절연패턴(1070)은 상기 제1 터널절연패턴(1072) 및 상기 제2 터널절연패턴(1074)을 포함할 수 있다. 상기 터널절연패턴은 터널 전류가 흐를 수 있고, 알루미늄 산화막으로 형성될 수 있다.
제 1 층간절연막(1032)은 상기 제1 터널절연패턴(1072) 하부에 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(1034)은 상기 제1 층간 절연막(1032) 상에 배치될 수 있다. 기록-재생 구조체는 재생 및/또는 기록 동작을 수행할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체는 상기 제1 고정패턴(1062), 상기 제1 터널절연패턴(1072), 제2 터널절연패턴(1074), 및 제2 고정패턴(1064)을 포함할 수 있다.
재생 또는 기록 동작시, 전류는 상기 제1 배선(1052), 상기 제1 고정패턴(1062), 제1 터널절연패턴(1072), 상기 제1 정보저장패턴(1012), 상기 접합패턴(1020), 상기 제2 정보저장패턴(1014), 상기 제2 터널절연패턴(1074), 상기 제2 고정패턴(1064), 및 상기 제2 배선(1054)을 통하여 흐를 수 있다. 상기 전류가 임계치 이상의 기록 전류인 경우, 상기 정보저장패턴(1010)의 단위 영역의 자화방향은 스위칭될 수 있다. 한편, 상기 전류가 임계치 미만의 재생 전류인 경우, 상기 재생 전류의 양에 따라, 상기 단위 영역에 저장된 정보를 판독할 수 있다. 상기 재생전류는 상기 정보저장패턴(1010)에 저장된 정보에 따라 다를 수 있다.
도 6i를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치는 제1 배선(1152), 제2 배선(1154), 정보저장패턴(1110), 접합패턴(1120), 제1 고정패턴(1162), 제2 고정패턴(1164), 및 반자성체패턴(1180)을 포함할 수 있다.
기판(10) 상에 상기 제1 배선(1152)이 배치될 수 있다. 상기 제1 배선(1152)과 제2 배선(1154)은 같은 방향으로 진행할 수 있다. 상기 정보저장패턴(1110) 및 상기 접합 패턴(1120)은 상기 제1 배선(1152)을 가로지르도록 배치될 수 있다. 상기 접합패턴(1120) 및 상기 정보저장패턴(1110)의 측면은 서로 정렬될 수 있다. 상기 정보저장패턴(1110)과 상기 접합패턴(1120)은 상기 제1 배선(1152)과 상기 제2 배선(1154) 사이에 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(1110)과 상기 접합패턴(1120)은 서로 접촉하면서 진행방향으로 연장될 수 있다. 상기 정보저장패턴(1110)과 상기 제1 배선(1152) 사이에 차례로 상기 반자성체패턴(1180), 상기 제 1 고정패턴(1162), 및 상기 접합패턴(1120)이 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(1110)과 상기 제2 배선(1154) 사이에 상기 제2 고정패턴(1164)이 배치될 수 있다. 고정패턴(1160)은 상기 제1 고정패턴(1162) 및 상기 제2 고정패턴(1164)을 포함할 수 있다. 상기 제1 고정패턴(1162)과 상기 제2 고정패턴(1164)의 자화방향은 서로 반대일 수 있다.
상기 반자성체패턴(1180)은 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co),니켈( Ni), 크롬(Cr) 중에서 적어도 하나를 포함하는 화합물일 수 있다.
제 1 층간절연막(1132)은 상기 접합패턴(1120) 하부에 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(1134)은 상기 제1 층간 절연막(1132) 상에 배치될 수 있다. 기록-재생 구조체는 재생 및/또는 기록 동작을 수행할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체는 상기 반자성체 패턴(1180), 상기 제1 고정패턴(1162), 및 제2 고정패턴(1164)을 포함할 수 있다.
재생 또는 기록 동작시, 전류는 상기 제1 배선(1152), 상기 반자성체패턴(1180), 상기 제1 고정패턴(1162), 상기 접합패턴(1120), 상기 정보저장패턴(1110), 상기 제2 고정패턴(1164), 및 상기 제2 배선(1154)을 통하여 흐를 수 있다. 상기 전류가 임계치 이상의 기록 전류인 경우, 상기 정보저장패턴(1110)의 단위 영역의 자화방향은 스위칭될 수 있다. 한편, 상기 전류가 임계치 미만의 재생 전류인 경우, 상기 재생 전류의 양에 따라, 상기 단위 영역에 저장된 정보를 판독할 수 있다. 상기 재생전류는 상기 정보저장패턴에 저장된 정보에 따라 다를 수 있다.
도 6j를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치는 제1 배선(1252), 제2 배선(1254), 정보저장패턴(1210), 접합패턴(1220), 제1 고정패턴(1262), 및 제2 고정패턴(1264)을 포함할 수 있다. 상기 접합패턴(1220)은 상기 정보저장패턴(1210)의 양측면에 배치될 수 있다.
기판(10) 상에 상기 제1 배선(1254)이 배치될 수 있다. 상기 제1 배선(1252)과 제2 배선(1254)은 같은 방향으로 진행할 수 있다. 상기 정보저장패턴(1210) 및 상기 접합 패턴(1220)은 상기 제1 배선(1252)을 가로지르도록 배치될 수 있다. 상기 접합패턴(1220)은 상기 정보저장패턴(1210)의 양측면에 스페이서 형태로 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(1210)과 상기 접합패턴(1220)은 상기 제1 배선(1252)과 상기 제2 배선(1254) 사이에 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(1210)과 상기 접합패턴(1220)은 서로 접촉하면서 진행방향으로 연장될 수 있다. 상기 정보저장패턴(1210)과 상기 제1 배선(1252) 사이에 상기 제1 고정패턴(1262)이 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(1210)과 상기 제2 배선(1254) 사이에 제2 고정패턴(1264)이 배치될 수 있다. 상기 제1 고정패턴(1262)과 상기 제2 고정패턴(1264)의 자화방향은 서로 반대일 수 있다.
상기 접합패턴(1220)은 상기 정보저장패턴이 형성된 기판상에 접합막을 형성한 후 이방성 식각하여 형성할 수 있다. 상기 정보저장패턴(1210)의 하부면과 상기 접합패턴(1220)의 하부면은 같은 높이를 가질 수 있다.
제 1 층간절연막(1232)은 상기 접합패턴(1220) 및 상기 정보저장패턴(1210)의 하부에 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(1234)은 상기 제1 층간 절연막(1232) 상에 배치될 수 있다. 기록-재생 구조체는 재생 및/또는 기록 동작을 수행할 수 있다. 상기 기록-재생 구조체는 상기 제1 고정패턴(1262), 및 제2 고정패턴(1264)을 포함할 수 있다.
재생 또는 기록 동작시, 전류는 상기 제1 배선(1252), 상기 제1 고정패턴(1262), 상기 정보저장패턴(1210), 상기 제2 고정패턴(1264), 및 상기 제2 배선(1254)을 통하여 흐를 수 있다. 상기 전류가 임계치 이상의 기록 전류인 경우, 상기 정보저장패턴(1210)의 단위 영역의 자화방향은 스위칭될 수 있다. 한편, 상기 전류가 임계치 미만의 재생 전류인 경우, 상기 재생 전류의 양에 따라, 상기 단위 영역에 저장된 정보를 판독할 수 있다. 상기 재생전류는 상기 정보저장패턴에 저장된 정보에 따라 다를 수 있다.
도 6k를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치는 제1 배선(452), 제2 배선(454), 정보 저장패턴(410), 접합패턴(420), 및 고정패턴(460p)을 포함할 수 있다.
기판(10) 상에 상기 제1 배선(452)이 배치될 수 있다. 상기 제1 배선(452)과 제2 배선(454)은 같은 방향으로 진행할 수 있다. 상기 정보저장패턴(410) 및 상기 접합 패턴(420)은 상기 제1 배선(452)을 가로지르도록 배치될 수 있다. 상기 접합패턴(420)은 상기 정보저장패턴(410)과 접촉하여 연장될 수 있다. 상기 정보저장패턴(410)과 상기 접합패턴(420)은 상기 제1 배선(452)과 상기 제2 배선(454) 사이에 배치될 수 있다. 상기 정보저장패턴(410)과 상기 접합패턴(420)은 서로 접촉하면서 진행방향으로 연장될 수 있다. 상기 정보저장패턴(410)과 상기 제1 배선(452) 사이에 상기 고정패턴(460p)이 배치될 수 있다. 상기 제2 배선(454)은 상기 정보저장패턴(410) 상에 배치될 수 있다.
상기 고정패턴(460p)은 상기 정보저장패턴(410)과 같은 방향으로 연장될 수 있다. 상기 고정패턴(460p), 상기 접합패턴(420), 및 상기 정보저장패턴(410)의 측변은 서로 정렬될 수 있다. 제 1 층간절연막(432)은 상기 고정패턴(460p) 하부에 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(434)은 상기 제1 층간 절연막(432) 상에 배치될 수 있다.
재생 또는 기록 동작시, 전류는 상기 제1 배선(452), 상기 고정패턴(460p), 상기 접합패턴(420), 상기 정보저장패턴(410), 및 상기 제2 배선(454)을 통하여 흐를 수 있다. 상기 전류가 임계치 이상의 기록 전류인 경우, 상기 정보저장패턴(410)의 단위 영역의 자화방향은 스위칭될 수 있다. 한편, 상기 전류가 임계치 미만의 재생 전류인 경우, 상기 재생 전류의 양에 따라, 상기 단위 영역에 저장된 정보를 판독할 수 있다. 상기 재생전류는 상기 정보저장패턴(410)에 저장된 정보에 따라 다를 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 도 6a 내지 도 6j에서 설명한 전류인가 자벽이동 기억장치는 정보저장패턴과 나란히 진행하는 고정패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 도 6a 내지 도 6k에서 설명한 전류인가 자벽이동 기억 장치는 고정패턴과 접촉하는 반자성체 패턴을 더 포함할 수 있다.
도 7는 본 발명에 일 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치의 형성방법을 설명하는 사시도이다.
도 7를 참조하면, 기판(10) 상에 차례로 배선막(미도시) 및 고정막(미도시)을 형성한다. 상기 고정막 및 상기 배선막을 연속적으로 패터닝하여 예비 고정패턴(360a) 및 배선(350)을 형성한다.
다시 도 6a를 참조하면, 상기 예비 고정패턴(360a) 및 배선(350)이 형성된 기판(10) 상에 층간절연막(330)을 형성한다. 상기 층간절연막(330)의 상부면은 상기 예비 고정패턴(360p)이 노출될 때까지 평탄화될 수 있다. 상기 층간절연막(330)이 형성된 상기 기판(10) 상에 차례로 접합막(미도시) 및 정보저장막(미도시)을 형성한다. 상기 정보저장막, 상기 접합막, 상기 예비 고정패턴을 연속적으로 패터닝하여 정보저장패턴(310), 접합패턴(320), 및 고정패턴(360)을 형성한다. 이 경우, 상기 예비 고정패턴(360)의 식각은 상기 층간절연막(330)에 대한 상기 예비 고정패턴(360p)의 식각 선택성을 가질 수 있다.
도 8a 내지 도8c는 본 발명에 다른 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치의 형성방법을 설명하는 사시도들이다.
도 8a를 참조하면, 기판(10) 상에 제1 배선막(미도시)을 형성한다. 상기 제1 배선막을 패터닝하여 제1 배선(452)을 형성할 수 있다. 상기 제1 배선(452)이 형성된 기판(10) 상에 제1 층간절연막(432)을 형성한다. 상기 제1 층간절연막(432)의 상부면은 평탄화될 수 있다. 상기 제1 층간절연막(432)을 패터닝하여 고정 패턴 콘택홀(미도시)을 형성한다. 상기 고정패턴 콘택홀의 하부면은 상기 제1 배선의 상부면과 일치할 수 있다. 고정막(미도시)은 상기 고정패턴 콘택홀을 채울 수 있다. 상기 고정막이 형성된 상기 기판(10)을 평탄화하여 상기 고정패턴 콘택홀을 채우는 상기 고정패턴(460)을 형성할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 상기 고정패턴(460)이 형성된 기판(10) 상에 차례로 접합막(미도시) 및 정보저장막(미도시)을 형성한다. 상기 정보저장막 및 상기 접합막을 연속적으로 패터닝하여 정보저장패턴(410) 및 접합패턴(420)을 형성한다.
도 8c를 참조하면, 상기 정보저장패턴(410) 및 상기 접합패턴(420)이 형성된 기판(10) 상에 제2 층간절연막(434)을 형성한다. 상기 제2 층간절연막(434)의 상부면은 평탄화될 수 있다. 상기 제2 층간 절연막(434)을 패터닝하여 트렌치(454a)를 형성할 수 있다. 상기 트렌치(454a)의 하부면은 상기 정보저장패턴(410)의 상부면과 일치할 수 있다.
다시, 도 6b를 참조하면, 상기 트렌치(454a)가 형성된 기판(10) 상에 제2 배선막(미도시)을 형상한다. 이어서, 상기 기판(10)을 평탄화하여 제2 배선(454)을 형성할 수 있다.
도 6c 내지 도 6k에서 설명한 전류인가 자벽이동 기억 장치의 형성방법은 도 7 및 도 8에서 설명한 기술을 이용하거나 변형하여 형성할 수 있다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 강자성체를 포함하는 정보저장패턴과 비자성 전도체의 접합패턴의 접합특성을 설명하는 도면들이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 정보저장패턴과 접합패턴이 접합한 구조를 가진 전류인가 자벽이동 기억 장치의 자화방향을 설명하는 도면들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치의 피닝 영역을 설명하는 도면들이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치를 설명하는 블록도이다.
도 5a 내지 도 5k은 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억장치의 정보저장패턴과 접합패턴을 설명하는 단면도들이다.
도 6a 내지 6k는 본 발명에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치를 설명하는 사시도들이다.
도 7는 본 발명에 일 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치의 형성방법을 설명하는 사시도이다.
도 8a 내지 도8c는 본 발명에 다른 실시예에 따른 전류인가 자벽이동 기억 장치의 형성방법을 설명하는 사시도들이다.

Claims (25)

  1. 기판 상에 배치된 복수의 단위영역을 포함하는 정보저장패턴; 및
    상기 정보저장패턴과 접촉하여 진행하는 접합패턴을 포함하되,
    상기 정보저장 패턴은 강자성체를 포함하고, 상기 접합패턴은 비자성 도전체이고,
    상기 정보저장패턴과 상기 접합 패턴은 서로 접촉하여 상기 정보저장패턴의 전도 전자의 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 정보저장패턴과 상기 접합 패턴은 라인 형태이고, 상기 접합 패턴은 상기 정보저장패턴의 적어도 일측에 배치되는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  3. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정보저장패턴의 전도 전자의 열운동에 의한 평균 자유 경로는 상기 정보저장패턴 및 상기 접합 패턴의 총 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억장치.
  4. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정보저장패턴은 단위영역의 거리에 피닝영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정보저장패턴은 단층 또는 복층구조인 것을 특징인 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  7. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정보저장패턴은 제1 정보저장패턴 및 제2 정보저장패턴을 포함하고, 상기 접합패턴은 상기 제1 정보저장패턴과 상기 제2 정보저장 패턴 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억장치.
  8. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 접합패턴은 상부 접합패턴 및 하부 접합패턴을 포함하고,
    상기 정보저장패턴은 상기 상부 접합패턴과 상기 하부 접합패턴 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억장치.
  9. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정보저장패턴은 라인 형태이고, 상기 접합패턴은 상기 정보저장패턴의 양측면에 형성되는 스페이서 형태인 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  10. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정보저장패턴은 코발트, 니켈, 철, 및 이들의 합금 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  11. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 접합 패턴은 알루미늄, 구리, 금, 은, 텅스텐, 탄탈늄, 타이타늄, 도핑된 반도체 이들의 합금, 및 금속화합물 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  12. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정보저장 패턴 및 상기 접합패턴의 두께는 각각 10 nm 이하인 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  13. 제1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정보저장패턴의 소정 영역에 배치되어, 상기 정보저장패턴에 정보를 기록 및/또는 재생하는 기록-재생 구조체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기록-재생 구조체는
    고정된 자화방향을 가지는 강자성체의 고정패턴을 포함하되,
    상기 접합 패턴은 상기 정보저장패턴과 상기 고정패턴 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 고정패턴, 상기 접합패턴, 및 상기 정보저장패턴을 통하여 흐르는 전류에 의하여 상기 정보저장패턴의 자화방향이 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    배선를 더 포함하되,
    상기 배선은 제1 배선 및 제2 배선을 포함하고,
    상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이에
    상기 고정 패턴, 상기 정보저장패턴, 및 상기 접합패턴이 배치되는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 고정 패턴은 제1 고정패턴 및 제2 고정패턴을 포함하고,
    상기 제1 고정패턴 또는 제2 고정패턴 과 상기 정보 저장패턴 사이에 상기 접합패턴이 배치되는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 기록-재생 구조체는
    고정패턴; 및
    터널절연패턴을 포함하되,
    상기 터널절연패턴은 상기 고정패턴과 상기 정보저장패턴 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 기록-재생 구조체는
    고정된 자화방향을 가지는 강자성체의 고정패턴; 및
    상기 고정패턴과 접촉하는 반강자성체의 반강자성체 패턴을 포함하되,
    상기 고정패턴은 상기 정보저장패턴과 상기 반강자성체 패턴 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치.
  20. 기판 상에 배치된 복수의 단위영역을 포함하는 정보저장패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 정보저장패턴과 접촉하여 나란히 진행하는 접합패턴을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 정보저장 패턴은 강자성체를 포함하고, 상기 접합패턴은 비자성 도전체이고,
    상기 정보저장패턴과 상기 접합 패턴은 서로 접촉하여 상기 정보저장패턴의 전도 전자의 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치의 형성방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 정보저장패턴의 소정 영역에 배치되어, 상기 정보저장패턴에 정보를 기록 및/또는 읽는 기록-재생 구조체를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치의 형성방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 기록-재생 구조체는 고정패턴, 터널절연패턴, 및 반자성체 패턴 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치의 형성방법.
  23. 제22 항에 있어서,
    배선을 형성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 배선은 제1 배선 및 제2 배선을 포함하고, 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이에 상기 고정 패턴, 상기 정보저장패턴, 및 상기 접합패턴이 배치되는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치의 형성방법.
  24. 기판 상에 배치된 복수의 정보저장패턴 및 접합패턴;
    상기 정보저장패턴 및 접합 패턴의 중심 영역에 배치된 기록-재생 구조체; 및
    상기 정보저장패턴 및 접합패턴의 양단에 전기적으로 연결되는 어드레스 디코더 및 전류 구동부를 포함하는 전류인가 자벽이동 기억 장치의 동작 방법으로,
    상기 접합 패턴은 상기 정보저장패턴과 접촉하여 진행하고, 상기 정보저장패턴과 상기 접합패턴은 서로 접촉하여 상기 정보저장패턴의 전도전자의 양을 증가시키고,
    상기 정보저장패턴의 정보는 양방향으로 이동하면서 기록 또는 재생 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치의 동작 방법.
  25. 기판 상에 배치된 복수의 정보저장패턴 및 접합패턴;
    상기 정보저장패턴의 양단에 주위에 각각 배치된 한 쌍의 기록-재생 구조체;
    상기 정보저장패턴의 일단에 전기적으로 연결된 어드레스 디코더 및 전류 구동부; 및
    상기 정보저장패턴의 타단에 전기적으로 연결된 재생회로 및 센스 증폭기를 포함하는 전류인가 자벽이동 기억 장치의 동작 방법으로,
    상기 접합 패턴은 상기 정보저장패턴과 접촉하여 진행하고, 상기 정보저장패턴과 상기 접합패턴은 서로 접촉하여 상기 정보저장패턴의 전도전자의 양을 증가시키고,
    상기 정보저장패턴의 정보는 일 방향으로 이동하면서 기록 또는 재생 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전류인가 자벽이동 기억 장치의 동작 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190047610A (ko) * 2017-10-27 2019-05-08 허니웰 인터내셔날 인코포레이티드 자기 터널 접합 기반의 메모리 디바이스

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100718153B1 (ko) 2006-02-17 2007-05-14 삼성전자주식회사 마그네틱 도메인 이동을 이용한 자기메모리
KR20070087453A (ko) * 2006-02-23 2007-08-28 삼성전자주식회사 마그네틱 도메인 드래깅을 이용하는 자성 메모리 소자

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100718153B1 (ko) 2006-02-17 2007-05-14 삼성전자주식회사 마그네틱 도메인 이동을 이용한 자기메모리
KR20070087453A (ko) * 2006-02-23 2007-08-28 삼성전자주식회사 마그네틱 도메인 드래깅을 이용하는 자성 메모리 소자

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190047610A (ko) * 2017-10-27 2019-05-08 허니웰 인터내셔날 인코포레이티드 자기 터널 접합 기반의 메모리 디바이스
KR102503495B1 (ko) 2017-10-27 2023-02-24 허니웰 인터내셔날 인코포레이티드 자기 터널 접합 기반의 메모리 디바이스

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