KR101168285B1 - Information storage device using magnetic domain wall moving and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 개시된 본 발명의 정보 저장 장치는 자구벽을 갖는 쓰기 트랙; 상기 쓰기 트랙과 연결된 것으로서, 자구벽을 갖는 저장 트랙; 및 상기 저장 트랙에 기록된 데이터를 읽기 위한 읽기 수단;을 포함하고, 상기 쓰기 트랙과 상기 저장 트랙 사이의 연결부의 폭은 상기 쓰기 트랙에서 상기 저장 트랙으로 갈수록 좁아지는 것은 특징으로 한다.

Figure R1020060138866

The present invention relates to an information storage device using magnetic domain wall movement and a method of manufacturing the same. The disclosed information storage device includes a write track having a magnetic domain wall; A storage track connected to the writing track, the storage track having a magnetic domain wall; And reading means for reading data recorded in the storage track, wherein a width of a connection portion between the writing track and the storage track is narrowed from the writing track to the storage track.

Figure R1020060138866

Description

자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 및 그 제조방법{Information storage device using magnetic domain wall moving and method of manufacturing the same}Information storage device using magnetic domain wall moving and method of manufacturing the same

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 보여주는 사시도이다. 1 is a perspective view showing an information storage device using magnetic domain wall movement according to a first embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 쓰기 방법을 단계별로 보여주는 사시도이다. 2A to 2D are perspective views illustrating a step-by-step method of writing an information storage device using magnetic domain wall movement according to a first embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3k는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 제조방법을 단계별로 보여주는 단면도이다. 3A to 3K are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an information storage device using magnetic domain wall movement according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 보여주는 사시도이다. 4 is a perspective view illustrating an information storage device using magnetic domain wall movement according to a second embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *

100 : 쓰기 트랙 200, 200a, 200b : 중간층100: write track 200, 200a, 200b: middle layer

300, 300a, 300b : 저장 트랙 C1～C6 : 제1 내지 제6 도전선300, 300a, 300b: storage tracks C1 to C6: first to sixth conductive lines

D1～D4 : 제1 내지 제4 자구 DW : 자구벽D1 to D4: First to fourth magnetic domain DW: Magnetic domain wall

E1 : 쓰기 트랙의 일단 E2 : 쓰기 트랙의 타단E1: One end of the write track E2: The other end of the write track

M1, M2 : 제1 및 제2 방향M1, M2: first and second directions

1. 발명의 분야1. Field of the Invention

본 발명은 정보 저장 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an information storage device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an information storage device using a magnetic domain wall movement and a method for manufacturing the same.

2. 관련 기술의 설명2. Description of related technology

일반적인 HDD(Hard disk drive)는 디스크 형태의 자기 기록 매체를 회전시키면서 그 위에 읽기/쓰기(reading/writing) 헤드를 부상시켜 정보를 읽고 쓰는 장치이다. 이러한 HDD는 100GB(gigabite) 이상의 많은 데이터를 저장할 수 있는 비휘발성 정보 저장 장치로서, 주로 컴퓨터의 주 저장 장치로 이용되어왔다. A typical hard disk drive (HDD) is a device that reads and writes information by rotating a disk-type magnetic recording medium while floating a read / write head thereon. The HDD is a nonvolatile information storage device capable of storing a lot of data of more than 100GB (gigabite), and has been mainly used as a main storage device of a computer.

그러나 HDD는 그 내부에 많은 수의 움직이는 기계 시스템을 포함한다. 이들은 HDD가 이동되거나 충격을 받으면 다양한 기계적인 고장(trouble)을 유발할 수 있고, 그러므로 HDD의 이동성(mobility) 및 신뢰성(reliability)을 저하시킨다. 또한, 상기 기계 시스템들은 HDD의 제조 복잡성과 제조 비용을 증가시키고, 소비 전력을 증가시키며, 소음을 유발한다. 특히, HDD를 소형화할 때 상기 제조 복잡성과 제조 비용의 증가 문제는 더욱 커진다. HDDs, however, contain a large number of moving mechanical systems therein. These can cause various mechanical troubles when the HDD is moved or impacted, thus degrading the mobility and reliability of the HDD. In addition, the mechanical systems increase the manufacturing complexity and manufacturing cost of the HDD, increase power consumption, and cause noise. In particular, when miniaturizing the HDD, the problem of increasing the manufacturing complexity and the manufacturing cost becomes larger.

이에, 최근에는 움직이는 기계 시스템을 포함하지 않으면서 HDD와 같이 대량의 데이터를 저장할 수 있는 새로운 저장 장치의 개발을 위한 연구가 이루어지고 있다. 상기 새로운 저장 장치의 일례로, 자성 물질의 자구벽(magnetic domain wall) 이동 원리를 이용한 정보 저장 장치가 제안되었다. Recently, research has been made for the development of a new storage device capable of storing a large amount of data such as an HDD without including a moving mechanical system. As an example of the new storage device, an information storage device using a principle of moving magnetic domain walls of magnetic materials has been proposed.

자성체를 구성하는 자기적인 미소영역을 자기 구역(magnetic domain ; 이하, 자구라 함)이라 한다. 이러한 자구 내에서는 전자의 자전, 즉 자기 모멘트의 방향이 동일하다. 자구의 크기 및 자화 방향은 자성 재료의 물성, 모양, 크기 및 외부의 에너지에 의해 적절히 제어될 수 있다. 자구벽(magnetic domain wall)은 서로 다른 자화 방향을 갖는 자구들의 경계 부분이고, 자성 재료에 인가되는 전류 또는 자기장에 의해 이동될 수 있다. 상기 자구벽의 이동 원리를 정보 저장 장치에 적용하면, 자구벽 이동에 의해 자구들이 고정된 읽기/쓰기 헤드를 통과하도록 함으로써, 기록 매체의 회전 없이 읽기/쓰기가 가능하다. 이러한 자구벽 이동 원리가 적용된 정보 저장 장치는 대량의 데이터를 저장할 수 있으면서도 움직이는 기계 시스템을 포함하지 않아 이동성(mobility) 및 신뢰성(reliability)이 우수하고, 제조가 용이하며, 소비 전력이 적다는 이점이 있다. The magnetic microregions constituting the magnetic body are called magnetic domains (hereinafter, referred to as magnetic domains). In such a magnetic domain, the direction of rotation of the electrons, that is, the magnetic moment, is the same. The size and magnetization direction of the magnetic domain can be appropriately controlled by the physical properties, shape, size, and external energy of the magnetic material. The magnetic domain wall is a boundary portion of magnetic domains having different magnetization directions and may be moved by a current or a magnetic field applied to the magnetic material. When the principle of movement of the magnetic domain wall is applied to the information storage device, the magnetic domains are allowed to pass through the fixed read / write head by the magnetic domain wall movement, thereby enabling reading / writing without rotation of the recording medium. The information storage device applied with this magnetic domain wall moving principle can store a large amount of data and does not include a moving mechanical system, so it has the advantages of high mobility, reliability, ease of manufacture, and low power consumption. have.

그러나 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치는 아직 개발 초기단계에 있고, 그의 실용화를 위해서는 몇몇 문제점들이 해결되어야 한다. 특히, 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 실용화를 위해서는 데이터를 기록하는 방법의 개선이 요구된다. 이하에서는 종래의 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치에서의 쓰기 방법(이하, 종래의 쓰기 방법)의 문제점을 간략히 설명한다. However, the information storage device using the magnetic domain wall movement is still in the early stage of development, and some problems must be solved for its practical use. In particular, the practical use of the information storage device using the magnetic domain wall movement requires improvement of a method of recording data. Hereinafter, the problem of the writing method (hereinafter, referred to as a conventional writing method) in the information storage device using the conventional magnetic domain wall movement will be briefly described.

종래의 쓰기 방법은 외부 자장을 이용한 방법과 전자의 스핀 토크(spin torque) 현상을 이용한 방법으로 나눌 수 있다. 상기 외부 자장을 이용한 쓰기 방법은 자기 이방성 에너지(magnetic anisotropic energy)가 큰 자성층을 저장 매체 로 사용하는 경우에는 적용이 불가능하다는 한계가 있다. 저장 매체로 NiFe와 같은 연자성층을 사용하면, 자구벽 이동의 안정성을 확보하기 어렵고, 높은 기록 밀도를 구현하기 어렵다. 한편, 상기 전자의 스핀 토크 현상을 이용한 쓰기 방법은 데이터를 기록하고자 하는 자성층의 두께가 소정 두께, 약 3nm 이상으로 두꺼워지면 적용하기가 곤란해진다. 때문에 약 100nm 이상의 두께를 갖는 자성층이 요구되는 수직 자기 기록 방식의 저장 장치에 상기 전자의 스핀 토크 현상을 이용한 쓰기 방법을 적용하기 어렵다.Conventional writing methods can be divided into a method using an external magnetic field and a method using a spin torque phenomenon of the electron. The writing method using the external magnetic field has a limitation in that it is not applicable when a magnetic layer having a large magnetic anisotropic energy is used as a storage medium. When a soft magnetic layer such as NiFe is used as the storage medium, it is difficult to ensure the stability of the magnetic domain wall movement and to realize a high recording density. On the other hand, the writing method using the electron spin torque phenomenon becomes difficult to apply when the thickness of the magnetic layer to which data is to be written becomes thicker than a predetermined thickness, about 3 nm or more. Therefore, it is difficult to apply the writing method using the spin spin phenomenon of the electron to a vertical magnetic recording type storage device requiring a magnetic layer having a thickness of about 100 nm or more.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 데이터를 기록하고자 하는 자성층의 물성(property) 및 치수(dimension)로 인한 제약으로부터 자유로운 쓰기 수단을 포함하는 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 제공함에 있다. The technical problem to be solved by the present invention is to improve the above-mentioned conventional problems, by using a magnetic domain wall movement including a writing means free from constraints due to properties and dimensions of a magnetic layer to record data. An information storage device is provided.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 정보 저장 장치의 제조방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the information storage device.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 자구벽을 갖는 쓰기 트랙; 상기 쓰기 트랙과 연결된 것으로서, 자구벽을 갖는 저장 트랙; 및 상기 저장 트랙에 기록된 데이터를 읽기 위한 읽기 수단;을 포함하고, 상기 쓰기 트랙과 상기 저장 트랙 사이의 연결부의 폭은 상기 쓰기 트랙에서 상기 저장 트랙으로 갈수록 좁아지는 것은 특징으로 하는 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치를 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a writing track having a magnetic domain wall; A storage track connected to the writing track, the storage track having a magnetic domain wall; And reading means for reading the data recorded in the storage track, wherein the width of the connection portion between the writing track and the storage track is narrowed from the writing track to the storage track. It provides a used information storage device.

여기서, 상기 연결부의 적어도 두 측벽과 상기 쓰기 트랙 사이의 각도(θ)는 10°≤θ＜90°일 수 있다. Here, the angle θ between at least two sidewalls of the connection portion and the writing track may be 10 ° ≦ θ <90 °.

상기 쓰기 트랙은 강자성층이고, 상기 연결부는 상기 쓰기 트랙 상에 형성된 연자성층이고, 상기 저장 트랙은 상기 연결부 상에 형성될 수 있다. The writing track may be a ferromagnetic layer, the connecting portion may be a soft magnetic layer formed on the writing track, and the storage track may be formed on the connecting portion.

상기 저장 트랙은 강자성층일 수 있다. The storage track may be a ferromagnetic layer.

상기 저장 트랙에서 상기 연결부와 접하는 부분은 연자성층 또는 강자성층이고, 상기 저장 트랙에서 상기 연결부와 접하는 부분을 제외한 나머지 부분은 강자성층일 수 있다. The portion of the storage track that is in contact with the connection portion may be a soft magnetic layer or a ferromagnetic layer, and the remaining portion of the storage track except for the portion that is in contact with the connection portion may be a ferromagnetic layer.

상기 쓰기 트랙은 강자성층이고, 상기 연결부는 상기 쓰기 트랙 상에 형성된 연자성층이고, 상기 저장 트랙은 상기 연결부 상에 형성된 경우, 상기 저장 트랙 상에 연자성 물질로 형성된 중간층과 다른 저장 트랙이 교대로 적층될 수 있다. 상기 중간층은 연자성층일 수 있고, 상기 다른 저장 트랙은 강자성층일 수 있다. 상기 다른 저장 트랙에서 상기 중간층과 접하는 부분은 연자성층 또는 강자성층이고, 상기 다른 저장 트랙에서 상기 중간층과 접하는 부분을 제외한 나머지 부분은 강자성층일 수 있다. The writing track is a ferromagnetic layer, the connecting portion is a soft magnetic layer formed on the writing track, and when the storage track is formed on the connecting portion, an intermediate layer formed of a soft magnetic material on the storage track alternates with another storage track. Can be stacked. The intermediate layer may be a soft magnetic layer and the other storage track may be a ferromagnetic layer. The portion of the other storage tracks in contact with the intermediate layer may be a soft magnetic layer or a ferromagnetic layer, and the remaining portions of the other storage tracks except the portion in contact with the intermediate layer may be ferromagnetic layers.

상기 쓰기 트랙은 강자성층이고, 상기 저장 트랙은 상기 쓰기 트랙의 측면에 형성된 강자성층이며, 상기 연결부는 강자성층 또는 연자성층일 수 있다. 이 경우, 상기 쓰기 트랙, 상기 연결부 및 상기 저장 트랙은 동일한 물질로 동일층에 형성될 수 있다. 또한, 상기 저장 트랙은 복수일 수 있다.The write track is a ferromagnetic layer, the storage track is a ferromagnetic layer formed on the side of the write track, and the connection portion may be a ferromagnetic layer or a soft magnetic layer. In this case, the writing track, the connecting portion and the storage track may be formed on the same layer of the same material. In addition, the storage track may be plural.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 자구벽 이동 특성을 갖는 쓰기 트랙 및 저장 트랙을 포함하는 정보 저장 장치의 제조방법에 있어서, 쓰기 트랙을 형성하는 단계; 상기 쓰기 트랙 상에 위로 갈수록 폭이 좁아지는 연결층을 형성하는 단계; 및 상기 연결층 상에 저장 트랙을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 제조방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an information storage device including a write track and a storage track having magnetic domain wall movement characteristics, the method comprising: forming a write track; Forming a connecting layer on the writing track, the connecting layer being narrower in width; And forming a storage track on the connection layer. The method provides a method of manufacturing an information storage device using magnetic domain wall movement.

상기 쓰기 트랙 상에 상기 연결층을 형성하는 단계는, 상기 쓰기 트랙 상에 위로 갈수록 폭이 좁아지는 개구부를 갖는 절연층을 형성하는 단계; 상기 개구부에 의해 노출된 상기 쓰기 트랙 상에 상기 연결층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. The forming of the connecting layer on the writing track comprises: forming an insulating layer having an opening on the writing track, the opening being narrower in width; And forming the connection layer on the writing track exposed by the opening.

상기 쓰기 트랙 상에 상기 개구부를 갖는 상기 절연층을 형성하는 단계는, 상기 쓰기 트랙 상에 위로 갈수록 폭이 좁아지는 수지층 패턴을 형성하는 단계; 상기 수지층 패턴을 덮도록 상기 쓰기 트랙 상에 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층을 상기 수지층 패턴이 노출될 때까지 CMP하는 단계; 및 상기 수지층 패턴을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다. The forming of the insulating layer having the opening on the writing track may include forming a resin layer pattern on the writing track, the width of which is narrowed upward; Forming an insulating layer on the writing track to cover the resin layer pattern; CMP the insulating layer until the resin layer pattern is exposed; And removing the resin layer pattern.

상기 연결층은 전해 도금 방법으로 형성할 수 있다. The connection layer may be formed by an electroplating method.

상기 쓰기 트랙 상에 상기 수지층 패턴을 형성하는 단계는, 상기 쓰기 트랙 상에 수지층을 형성하는 단계; 상기 수지층을 위로 갈수록 폭이 좁아지는 홈을 갖는 마스터 스탬프로 찍어(imprint) 패터닝하는 단계; 및 상기 마스터 스탬프를 제거하는 단계;를 포함할 수 있다. The forming of the resin layer pattern on the writing track includes: forming a resin layer on the writing track; Imprinting and patterning the resin layer with a master stamp having a groove that becomes narrower with an upward direction; And removing the master stamp.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 및 그 제조방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. Hereinafter, an information storage apparatus using a magnetic domain wall movement and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the layers or regions illustrated in the drawings are somewhat exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치(이하, 본 발명의 제1 정보 저장 장치)를 보여준다. 1 shows an information storage device (hereinafter, the first information storage device of the present invention) using magnetic domain wall movement according to the first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 정보 저장 장치는 데이터 저장을 위한 저장 트랙(300)과 저장 트랙(300)에 데이터를 기록하기 위한 쓰기 트랙(100)을 포함한다. 쓰기 트랙(100)과 저장 트랙(300)은 모두 자구벽 이동 특성을 갖는다. 도 1에는 쓰기 트랙(100)과 저장 트랙(300)이 평행한 경우가 도시되어 있지만, 그들은 수직 교차하게 형성될 수도 있다. 쓰기 트랙(100)과 저장 트랙(300)이 수직 교차하는 경우, 쓰기 트랙(100)을 따라 다수의 저장 트랙(300)이 형성될 수 있다. 저장 트랙(300)은 다수가 수직으로 적층될 수 있는데, 아래로부터 번호를 부여하여, 제1 및 제2 저장 트랙(300a, 300b)이라 칭한다. 제1 및 제2 저장 트랙(300a, 300b)의 길이는 서로 다를 수 있다. 예컨대, 저장 트랙(300)의 길이는 상부로 갈수록 길어질 수 있다.Referring to FIG. 1, a first information storage device of the present invention includes a storage track 300 for storing data and a write track 100 for recording data in the storage track 300. The write track 100 and the storage track 300 both have magnetic domain movement characteristics. Although the writing track 100 and the storage track 300 are parallel in FIG. 1, they may be formed vertically intersecting. When the write track 100 and the storage track 300 vertically intersect, a plurality of storage tracks 300 may be formed along the write track 100. Multiple storage tracks 300 may be stacked vertically, numbered from below, referred to as first and second storage tracks 300a and 300b. The lengths of the first and second storage tracks 300a and 300b may be different. For example, the length of the storage track 300 can be longer toward the top.

쓰기 트랙(100)과 저장 트랙(300) 사이 및 저장 트랙(300)들 사이에는 연자성 물질로 형성된 중간층(200)이 구비된다. 쓰기 트랙(100)과 제1 저장 트랙(300a) 사이의 중간층(200)을 제1 중간층(200a)이라 하고, 제1 및 제2 저장 트랙(300) 사이의 중간층(200)을 제2 중간층(200b)이라 한다. 제1 중간층(200a)의 폭은 쓰기 트랙(100)에서 제1 저장 트랙(300a)으로 갈수록 좁아진다. An intermediate layer 200 formed of a soft magnetic material is provided between the write track 100 and the storage track 300 and between the storage tracks 300. The intermediate layer 200 between the write track 100 and the first storage track 300a is called a first intermediate layer 200a, and the intermediate layer 200 between the first and second storage tracks 300 is referred to as a second intermediate layer ( 200b). The width of the first intermediate layer 200a becomes narrower from the writing track 100 to the first storage track 300a.

저장 트랙(300)에 기록된 정보를 읽기 위한 자기 저항 센서(400)가 저장 트랙(300)의 소정 영역 상에 형성되어 있다. 자기 저항 센서(400)는 잘 알려진 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 센서 또는 GMR(Giant Magneto Resistance) 센서일 수 있고, 저장 트랙(300)의 하부에 형성되거나, 쓰기 트랙(100)의 상부 또는 하부에 형성될 수도 있다. A magnetoresistive sensor 400 for reading information recorded in the storage track 300 is formed on a predetermined area of the storage track 300. The magnetoresistive sensor 400 may be a well-known Tunnel Magneto Resistance (TMR) sensor or a Giant Magneto Resistance (GMR) sensor, and may be formed below the storage track 300 or above or below the write track 100. May be

쓰기 트랙(100)의 양단(E1, E2)에 제1 및 제2 도전선(C1, C2)이 형성되어 있고, 각 저장 트랙(300)의 양단에 제3 내지 제6 도전선(C3～C6)이 형성되어 있다. 제1 내지 제6 도전선(C1～C6)은 쓰기 트랙(100) 및 저장 트랙(300)에 전류를 인가하기 위한 수단으로서, 각각 트랜지스터와 같은 구동 소자(미도시)와 연결되어 있을 수 있다. First and second conductive lines C1 and C2 are formed at both ends E1 and E2 of the write track 100, and third to sixth conductive lines C3 to C6 at both ends of each storage track 300. ) Is formed. The first to sixth conductive lines C1 to C6 are means for applying a current to the write track 100 and the storage track 300, and may be connected to a driving element such as a transistor (not shown), respectively.

쓰기 트랙(100)은 CoPt 또는 FePt로 형성되거나, CoPt와 FePt의 합금으로 형성된 강자성층이고, 그의 자기 이방성 에너지는 2×103～107 J/m3 정도일 수 있다. 중간층(200)은 Ni, Co, NiCo, NiFe, CoFe, CoZrNb 및 CoZrCr 중 어느 하나로 형성된 연자성층이고, 그의 자기 이방성 에너지는 10～103 J/m3 정도일 수 있다. 저장 트랙(300)에서 중간층(200)과 접한 부분(이하, 제1 부분)의 자기 이방성 에너지는 상기 제1 부분을 제외한 나머지 부분(이하, 제2 부분)의 자기 이방성 에너지보다 작은 것이 바람직하다. 그러나 저장 트랙(300)은 전 영역에서 동일한 자기 이방성 에너지를 가질 수도 있다. 상기 제1 부분의 자기 이방성 에너지(K1)는 0≤K1≤107 J/m3 정도일 수 있고, 상기 제2 부분의 자기 이방성 에너지(K2)는 2×103≤K2≤107 J/m3 정도일 수 있다. 이러한 저장 트랙(300)은 CoPt 또는 FePt로 형성되거나, CoPt와 FePt의 합금으로 형성될 수 있는데, 상기 제1 부분은 He+나 Ga+와 같은 불순물 이온이 도핑된 영역일 수 있다. 상기 불순물 이온이 도핑됨에 따라, 상기 제1 부분의 자기 이방성 에너지가 상기 제2 부분의 그것보다 낮아진다. The write track 100 is formed of CoPt or FePt, or a ferromagnetic layer formed of an alloy of CoPt and FePt, and its magnetic anisotropy energy may be about 2 × 10 3 to 10 7 J / m 3 . The intermediate layer 200 is a soft magnetic layer formed of any one of Ni, Co, NiCo, NiFe, CoFe, CoZrNb, and CoZrCr, and its magnetic anisotropy energy may be about 10 to 10 3 J / m 3 . In the storage track 300, the magnetic anisotropy energy of the portion (hereinafter, the first portion) in contact with the intermediate layer 200 is preferably smaller than the magnetic anisotropy energy of the remaining portion (hereinafter, the second portion) except for the first portion. However, the storage track 300 may have the same magnetic anisotropy energy in all regions. The magnetic anisotropy energy K1 of the first portion may be about 0 ≦ K1 ≦ 10 7 J / m 3 , and the magnetic anisotropy energy K2 of the second portion may be about 2 × 10 3 ≦ K2 ≦ 10 7 J / m. It can be three degrees. The storage track 300 may be formed of CoPt or FePt, or an alloy of CoPt and FePt. The first part may be a region doped with impurity ions such as He + or Ga + . As the impurity ions are doped, the magnetic anisotropy energy of the first portion is lower than that of the second portion.

쓰기 트랙(100)은 적어도 두 개의 자구 및 적어도 한 개의 자구벽을 포함한다. 도 1에는 쓰기 트랙(100)이 제1 및 제2 자구(D1, D2)와 그들 사이에 하나의 자구벽(DW)을 갖는 경우가 도시되어 있다. 쓰기 트랙(100) 내에 제1 및 제2 자구(D1, D2)를 형성하는 방법은 다양하다. 예를 들면, 쓰기 트랙(100)이 될 강자성층의 일단 상에 연자성층을 형성한 후, 상기 강자성층과 상기 연자성층에 소정의 외부 자장을 인가하면, 상기 연자성층과 접한 강자성층은 나머지 부분과 다른 자화 방향을 가질 수 있다. 이 밖에도 다양한 방법으로 제1 및 제2 자구(D1, D2)를 형성할 수 있다. The write track 100 includes at least two magnetic domains and at least one magnetic domain wall. 1 shows a case in which the writing track 100 has the first and second magnetic domains D1 and D2 and one magnetic domain wall DW therebetween. There are various methods of forming the first and second magnetic domains D1 and D2 in the writing track 100. For example, after forming a soft magnetic layer on one end of the ferromagnetic layer to be the write track 100, and applying a predetermined external magnetic field to the ferromagnetic layer and the soft magnetic layer, the ferromagnetic layer in contact with the soft magnetic layer is the remaining portion. May have a different magnetization direction. In addition, the first and second magnetic domains D1 and D2 may be formed by various methods.

도 1에는 제1 자구(D1), 중간층(200) 및 저장 트랙(300)은 제1 방향(M1)으로 자화되고, 제2 자구(D2)는 제2 방향(M2)으로 자화된 경우에 대해 도시되어 있다. 쓰기 트랙(100)의 양단(E1, E2) 사이에 전류를 흘려줌으로써, 자구벽(DW)을 쓰기 트랙(100) 내에서 이동시킬 수 있다. 전류 방향과 전자의 이동 방향은 반대이므로, 자구벽(DW)은 전류 방향과 반대 방향으로 이동한다. 예컨대, 제1 도전선(C1)에서 제2 도전선(C2)으로 전류를 흘려주면 자구벽(DW)은 제1 도전선(C1) 쪽으로 이동한 다. 자구벽(DW)의 위치에 따라, 제1 중간층(200a)의 자화 방향이 달라질 수 있다. 다시 말해, 제1 중간층(200a)의 자화 방향은 제1 중간층(200a)과 접한 쓰기 트랙(100)의 자화 방향을 따른다. 이것은 중간층(200)이 자화 반전되기 용이한 연자성층이기 때문이다. 제1 중간층(200a)의 자화 방향이 반전되면, 그에 따라 제1 중간층(200a) 상의 제1 저장 트랙(300a)에서 제1 중간층(200a)과 접한 부분, 즉 상기 제1 부분의 자화 방향이 제1 중간층(200a)의 그것과 동일해진다. 이것은 제1 중간층(200a) 및 제1 저장 트랙(300a)의 상기 제1 부분이 동일한 자화 방향을 가지는 것이 그렇지 않은 것보다 에너지적으로 안정하기 때문이다. 이러한 자화 반전은 최하층의 중간층(200), 즉 제1 중간층(200a)부터 최상층의 제1 부분, 즉 제2 저장 트랙(300b)에서 제2 중간층(200b)과 접한 부분까지 연쇄적으로 일어난다. 상기 제1 부분의 자기 이방성 에너지(K1)가 상기 제2 부분의 자기 이방성 에너지(K2)보다 작으면, 상기 제1 부분의 자화 반전이 더욱 용이하다. In FIG. 1, the first magnetic domain D1, the intermediate layer 200, and the storage track 300 are magnetized in the first direction M1, and the second magnetic domain D2 is magnetized in the second direction M2. Is shown. By passing a current between both ends E1 and E2 of the write track 100, the magnetic domain wall DW can be moved within the write track 100. Since the current direction and the electron moving direction are opposite, the magnetic domain wall DW moves in the opposite direction to the current direction. For example, when a current flows from the first conductive line C1 to the second conductive line C2, the magnetic domain wall DW moves toward the first conductive line C1. Depending on the position of the magnetic domain wall DW, the magnetization direction of the first intermediate layer 200a may vary. In other words, the magnetization direction of the first intermediate layer 200a is along the magnetization direction of the writing track 100 in contact with the first intermediate layer 200a. This is because the intermediate layer 200 is a soft magnetic layer that is easily magnetized inverted. When the magnetization direction of the first intermediate layer 200a is reversed, a portion of the first storage track 300a on the first intermediate layer 200a which is in contact with the first intermediate layer 200a, that is, the magnetization direction of the first portion 200a may be changed. It becomes the same as that of one intermediate | middle layer 200a. This is because it is more energy stable than the first intermediate layer 200a and the first portion of the first storage track 300a to have the same magnetization direction. This magnetization reversal occurs in series from the lowermost intermediate layer 200, that is, the first intermediate layer 200a to the uppermost first portion, that is, the portion of the second storage track 300b that is in contact with the second intermediate layer 200b. When the magnetic anisotropy energy K1 of the first portion is smaller than the magnetic anisotropy energy K2 of the second portion, the magnetization reversal of the first portion is easier.

상기 제1 부분의 자화 방향을 원하는 상태로 반전시킨 후, 상기 제1 부분에서 상기 제2 부분 방향으로 자구벽을 1 비트만큼 이동시키면, 상기 제2 부분에 소정의 정보를 기록할 수 있다. After inverting the magnetization direction of the first portion to a desired state, by moving the magnetic domain wall by one bit from the first portion to the second portion, predetermined information can be recorded in the second portion.

이하에서는, 본 발명의 제1 정보 저장 장치의 쓰기 방법을 보다 자세하게 설명한다. Hereinafter, the writing method of the first information storage device of the present invention will be described in more detail.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제1 정보 저장 장치의 쓰기 방법을 단계별로 보여준다. 2A to 2D show step by step writing methods of the first information storage device of the present invention.

도 2a는 도 1에 도시한 정보 저장 장치의 자구벽(DW)을 이동시킨 결과를 보 여준다. 쓰기 트랙(100)의 일단(E1)에서 타단(E2)으로 전류를 흘려주어 자구벽(DW)을 타단(E2)에서 일단(E1) 방향으로 이동시킴에 따라, 제2 자구(D2)가 제1 중간층(200a) 하부까지 확장된다. 이러한 자구벽(DW)의 이동에 따라, 제1 중간층(200a)부터 제2 저장 트랙(300b)의 상기 제1 부분까지 자화 방향이 제2 방향(M2)으로 반전된다. 그 결과, 저장 트랙(300)에 다른 자구(이하, 제3 자구)(D3)가 형성된다. 제3 자구(D3)에 대응하는 데이터는 '0'일 수 있다. 도면부호 E3 및 E4는 제2 저장 트랙(300b)의 일단 및 타단을 나타낸다. FIG. 2A shows a result of moving the magnetic domain wall DW of the information storage device shown in FIG. 1. As the current flows from the one end E1 of the writing track 100 to the other end E2 and moves the magnetic domain wall DW from the other end E2 toward the one end E1, the second magnetic domain D2 is formed. 1 extends to the bottom of the intermediate layer 200a. As the magnetic domain wall DW moves, the magnetization direction is reversed in the second direction M2 from the first intermediate layer 200a to the first portion of the second storage track 300b. As a result, another magnetic domain (hereinafter referred to as a third magnetic domain) D3 is formed in the storage track 300. Data corresponding to the third magnetic domain D3 may be '0'. Reference numerals E3 and E4 denote one end and the other end of the second storage track 300b.

도 2b를 참조하면, 제2 저장 트랙(300b)의 일단(E3)에서 쓰기 트랙(100)으로 전류를 흘려주어 제3 자구(D3)를 제2 저장 트랙(300b)의 일단(E3) 방향으로 1 비트만큼 확장시킨다. Referring to FIG. 2B, a current flows from one end E3 of the second storage track 300b to the write track 100 to move the third magnetic domain D3 toward one end E3 of the second storage track 300b. Extend by 1 bit.

도 2c를 참조하면, 쓰기 트랙(100)의 타단(E2)에서 일단(E1)으로 전류를 흘려주어 자구벽(DW)을 일단(E1)에서 타단(E2) 방향으로 이동시킨다. 이에 제2 자구(D1)가 제1 중간층(200a) 하부까지 확장된다. 이러한 자구벽(DW)의 이동에 따라, 제1 중간층(200a)부터 제2 저장 트랙(300b)의 상기 제1 부분까지 자화 방향이 제1 방향(M1)으로 반전된다. 제2 중간층(200b)과 접한 제2 저장 트랙(300b) 부분에 형성된 자구를 제4 자구(D4)라 칭한다. 제4 자구(D4)에 대응하는 데이터는 '1'일 수 있다. Referring to FIG. 2C, a current flows from one end E1 to another end E2 of the write track 100 to move the magnetic domain wall DW from one end E1 to the other end E2. As a result, the second magnetic domain D1 extends to the lower portion of the first intermediate layer 200a. As the magnetic domain wall DW moves, the magnetization direction is reversed in the first direction M1 from the first intermediate layer 200a to the first portion of the second storage track 300b. The magnetic domain formed in the portion of the second storage track 300b in contact with the second intermediate layer 200b is referred to as a fourth magnetic domain D4. The data corresponding to the fourth magnetic domain D4 may be '1'.

도 2d를 참조하면, 제2 저장 트랙(300)의 일단(E3)에서 쓰기 트랙(100)으로 전류를 흘려주어 제3 및 제4 자구(D3, D4)를 제2 저장 트랙(300)의 일단(E3) 방향으로 1 비트만큼 이동시킨다. Referring to FIG. 2D, the third and fourth magnetic domains D3 and D4 are supplied to one end of the second storage track 300 by flowing current from one end E3 of the second storage track 300 to the write track 100. Shift by 1 bit in the (E3) direction.

이와 같이 본 발명의 제1 정보 저장 장치에서는 쓰기 트랙(100) 및 저장 트랙(300) 내에서 자구벽을 적절히 이동시키는 방법으로 2진(binary) 데이터를 기록한다. 이러한 자구벽 이동을 이용한 쓰기는 전류의 흐름을 제어하는 방법으로 이루어진다. 그러므로 본 발명의 실시예에 따른 정보 저장 장치의 쓰기 동작은 데이터를 기록하고자 하는 자성층의 물성(property) 및 치수(dimension) 등으로 인한 제약으로부터 자유롭다. As described above, in the first information storage device of the present invention, binary data is recorded by a method of properly moving the magnetic domain walls in the write track 100 and the storage track 300. Writing using this magnetic domain wall movement is made by a method of controlling the flow of current. Therefore, the write operation of the information storage device according to the embodiment of the present invention is free from constraints due to properties and dimensions of the magnetic layer to record data.

특히, 본 발명의 제1 정보 저장 장치에서는 제1 중간층(200a)의 폭이 쓰기 트랙(100)에서 저장 트랙(300)으로 갈수록 좁아진다. 다시 말해, 제1 중간층(200a)의 두 개 혹은 네 개의 측벽은 쓰기 트랙(100)과 90°미만의 각도, 바람직하게는 10°～60°정도의 각도를 이루고 있다. 여기서, 제1 중간층(200a)의 상기 두 개의 측벽은 네 개의 측벽 중 모서리를 공유하지 않는 두 개의 측벽이다. In particular, in the first information storage device of the present invention, the width of the first intermediate layer 200a becomes narrower from the writing track 100 to the storage track 300. In other words, two or four sidewalls of the first intermediate layer 200a form an angle of less than 90 °, preferably 10 ° to 60 °, with the writing track 100. Here, the two sidewalls of the first intermediate layer 200a are two sidewalls that do not share corners among the four sidewalls.

이와 같은 제1 중간층(200a)의 형상으로 인하여, 쓰기 트랙(100) 내에서 자구벽(DW)이 원활하게 이동할 수 있다. 만약 제1 중간층(200a)의 네 개의 측벽이 쓰기 트랙(100)과 수직하면, 자구벽(DW)은 제1 중간층(200a)과 쓰기 트랙(100)의 접합부(junction)를 원활하게 이동하기 어렵다. 이것은 제1 중간층(200a)의 측벽이 수직할 때, 상기 접합부의 끝부분에서 자구벽(DW) 이동을 위한 전류의 밀도가 급격히 감소하기 때문이다. 자구벽(DW)은 전류의 밀도가 급격히 감소하는 지점을 원활하게 통과하기 어렵다. 따라서 자구벽(DW)은 상기 접합부를 순조롭게(smoothly) 통과할 수 없고, 자구벽(DW)이 상기 접합부를 통과하기 위해서는 큰 전류가 요구된다. 반면 본 발명에서와 같이 제1 중간층(200a)의 측벽이 쓰기 트랙(100)과 경사져 있으면, 제1 중간층(200a)과 쓰기 트랙(100)의 접합부에서 전류 밀도의 변화가 점진적(gradual)이다. 그러므로 자구벽(DW)은 쓰기 트랙(100) 내에서 원활하게 이동될 수 있다. Due to the shape of the first intermediate layer 200a, the magnetic domain wall DW may move smoothly in the writing track 100. If the four sidewalls of the first intermediate layer 200a are perpendicular to the writing track 100, the magnetic domain wall DW is difficult to smoothly move the junction between the first intermediate layer 200a and the writing track 100. . This is because when the sidewall of the first intermediate layer 200a is vertical, the density of the current for moving the magnetic domain wall DW at the end of the junction decreases drastically. The magnetic domain wall DW is difficult to pass smoothly through the point where the density of current rapidly decreases. Therefore, the magnetic domain wall DW cannot smoothly pass through the junction, and a large current is required for the magnetic domain wall DW to pass through the junction. On the other hand, when the sidewall of the first intermediate layer 200a is inclined with the write track 100 as in the present invention, the change of the current density at the junction of the first intermediate layer 200a and the write track 100 is gradual. Therefore, the magnetic domain wall DW can be moved smoothly in the writing track 100.

이하에서는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 제조방법(이하, 본 발명의 제조방법)을 설명한다. Hereinafter, a manufacturing method of the information storage device using the magnetic domain wall movement according to the first embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as the manufacturing method of the present invention) will be described.

도 3a 내지 도 3k는 본 발명의 제조방법을 단계별로 보여준다. 3A to 3K show step by step the manufacturing method of the present invention.

도 3a를 참조하면, 기판(10) 상에 쓰기 트랙(100)을 형성한다. 그런 후, 쓰기 트랙(100)을 덮도록 기판(10) 상에 제1 절연층(20)을 형성하고, 제1 절연층(20)을 쓰기 트랙(100)이 노출되도록 CMP(chemical mechanical polishing)한다. Referring to FIG. 3A, a write track 100 is formed on a substrate 10. Thereafter, a first insulating layer 20 is formed on the substrate 10 to cover the write track 100, and the first insulating layer 20 is exposed to the chemical mechanical polishing (CMP) to expose the write track 100. do.

도 3b를 참조하면, 쓰기 트랙(100) 및 제1 절연층(20) 상에 수지층(resin layer)(30)을 형성한다. 그 다음, 수지층(30) 위쪽에 제1 홈(H1)을 갖는 제1 마스터 스탬프(master stamp)(80)를 정렬시킨다. 제1 홈(H1)의 폭은 상부로 갈수록 좁아진다. 제1 마스터 스탬프(80)는 전자빔 리소그라피(E-beam lithography)와 같은 나노 패터닝 방법으로 제작된 것이고, 제1 홈(H1)의 측벽의 경사각은 제1 마스터 스탬프(80) 제작시 식각 조건에 따라 달라질 수 있다. 이러한 제1 마스터 스탬프(80)는 반복적으로 사용할 수 있다. Referring to FIG. 3B, a resin layer 30 is formed on the write track 100 and the first insulating layer 20. Next, the first master stamp 80 having the first groove H1 is aligned above the resin layer 30. The width of the first groove H1 is narrowed toward the top. The first master stamp 80 is manufactured by a nano patterning method such as electron beam lithography, and the inclination angle of the sidewall of the first groove H1 depends on the etching conditions when the first master stamp 80 is manufactured. Can vary. This first master stamp 80 can be used repeatedly.

도 3c를 참조하면, 제1 마스터 스탬프(80)로 수지층(30)을 찍어(imprint) 수지층(30)을 패터닝한다. 이에 쓰기 트랙(100) 상에 수지층 패턴(30a)이 형성된다. Referring to FIG. 3C, the resin layer 30 is patterned by imprinting the resin layer 30 with the first master stamp 80. Thus, the resin layer pattern 30a is formed on the writing track 100.

그런 다음, 제1 마스터 스탬프(80)를 수지층 패턴(30a), 쓰기 트랙(100) 및 제1 절연층(20)으로부터 제거한다. 도 3d는 제1 마스터 스탬프(80)를 제거한 이후 의 상태를 보여준다. Then, the first master stamp 80 is removed from the resin layer pattern 30a, the write track 100, and the first insulating layer 20. 3D shows the state after removing the first master stamp 80.

도 3d를 참조하면, 앞서 언급한 바와 같이, 제1 마스터 스탬프(80)를 이용한 임프린트 공정에 의해 쓰기 트랙(100) 상에 수지층 패턴(30a)이 형성된다. 이때 수지층 패턴(30a)이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 수지층(30) 일부가 잔류될 수 있는데, 잔류 수지층은 RIE(reactive ion etching) 또는 플라즈마 에싱(plasma ashing) 방법으로 제거할 수 있다. 상기 잔류 수지층 제거시 수지층 패턴(30a)도 미소 식각되지만, 수지층 패턴(30a)의 형상은 거의 변화되지 않는다. 수지층 패턴(30a)의 모양은 제1 홈(H1)의 모양을 따르므로, 그의 폭은 상부로 갈수록 좁아진다. Referring to FIG. 3D, as described above, the resin layer pattern 30a is formed on the writing track 100 by an imprint process using the first master stamp 80. In this case, a part of the resin layer 30 may remain in the remaining region except for the region where the resin layer pattern 30a is formed, and the residual resin layer may be removed by reactive ion etching (RIE) or plasma ashing. . When the residual resin layer is removed, the resin layer pattern 30a is also minutely etched, but the shape of the resin layer pattern 30a is hardly changed. Since the shape of the resin layer pattern 30a follows the shape of the 1st groove | channel H1, the width becomes narrower toward upper part.

도 3e를 참조하면, 수지층 패턴(30a)을 덮도록 쓰기 트랙(100) 및 제1 절연층(20) 상에 제2 절연층(40)을 형성하고, 제2 절연층(40)을 수지층 패턴(30a)이 노출되도록 CMP한다. 제2 절연층(40)은 실리콘 산화물층일 수 있다. Referring to FIG. 3E, a second insulating layer 40 is formed on the writing track 100 and the first insulating layer 20 so as to cover the resin layer pattern 30a, and the second insulating layer 40 may be formed. CMP is performed so that the layer patterns 30a are exposed. The second insulating layer 40 may be a silicon oxide layer.

도 3f를 참조하면, 수지층 패턴(30a)을 습식 및/또는 건식 식각으로 제거한다. 그에 따라, 쓰기 트랙(100)을 노출시키는 제2 홈(H2)이 형성된다. 수지층 패턴(30a)과 제2 절연층(40)간 식각 선택비 차이로 인해 수지층 패턴(30a)의 선택적 제거가 가능하다. Referring to FIG. 3F, the resin layer pattern 30a is removed by wet and / or dry etching. As a result, a second groove H2 exposing the writing track 100 is formed. Due to the difference in etching selectivity between the resin layer pattern 30a and the second insulating layer 40, selective removal of the resin layer pattern 30a is possible.

도 3g를 참조하면, 제2 홈(H2) 내에 전해 도금 방법으로 제1 중간층(200a)을 형성한다. 제1 중간층(200a)의 두께는 상기 전해 도금시 반응 조건 및 반응 시간을 조절함으로써 제어될 수 있다. 그러므로 제1 중간층(200a)의 높이와 제2 홈(H2)의 높이를 맞출 수 있다. 그런 후, 제1 중간층(200a) 및 제2 절연층(40) 상에 제1 저 장 트랙(300a)을 형성한다. Referring to FIG. 3G, the first intermediate layer 200a is formed in the second groove H2 by an electroplating method. The thickness of the first intermediate layer 200a may be controlled by adjusting reaction conditions and reaction time during the electroplating. Therefore, the height of the first intermediate layer 200a and the height of the second groove H2 may be matched. Thereafter, a first storage track 300a is formed on the first intermediate layer 200a and the second insulating layer 40.

도 3h를 참조하면, 제1 저장 트랙(300a)을 덮도록 제2 절연층(40) 상에 다른 수지층(이하, 제2 수지층)(50)을 형성한다. Referring to FIG. 3H, another resin layer (hereinafter referred to as a second resin layer) 50 is formed on the second insulating layer 40 to cover the first storage track 300a.

그 다음, 제2 수지층(50) 위쪽에 다중 단차(multi-step) 구조를 갖는 제2 마스터 스탬프(90)를 정렬시킨다. 제2 마스터 스탬프(90)도 전자빔 리소그라피와 같은 나노 패터닝 방법으로 제작된 것으로서, 반복적으로 사용할 수 있다. Next, the second master stamp 90 having a multi-step structure is aligned above the second resin layer 50. The second master stamp 90 is also manufactured by a nano patterning method such as electron beam lithography, and can be used repeatedly.

도 3i를 참조하면, 제2 마스터 스탬프(90)로 제2 수지층(50)을 찍어(imprint) 제2 수지층(50)을 패터닝한다. Referring to FIG. 3I, the second resin layer 50 is patterned by imprinting the second resin layer 50 with the second master stamp 90.

그런 다음, 제2 마스터 스탬프(90)를 제2 수지층(50)으로부터 제거한다. 도 3j는 제2 마스터 스탬프(90)를 제거한 이후의 상태를 보여준다. Then, the second master stamp 90 is removed from the second resin layer 50. 3J shows the state after removing the second master stamp 90.

도 3j를 참조하면, 제2 마스터 스탬프(90)를 이용한 임프린트 공정에 의해 제1 중간층(200a)을 노출시키는 이중 홈(D)이 형성된다. 이중 홈(D)는 중앙부의 제3 홈(H3) 및 제3 홈(H3) 상에 제3 홈(H3)보다 큰 제4 홈(H4)을 포함한다. 제3 홈(H3) 바닥에 제2 수지층(50)의 일부가 잔류될 수 있는데, 상기 잔류된 제2 수지층은 RIE 또는 플라즈마 에싱(plasma ashing) 방법으로 제거할 수 있다. Referring to FIG. 3J, a double groove D exposing the first intermediate layer 200a is formed by an imprint process using the second master stamp 90. The double groove D includes a fourth groove H4 larger than the third groove H3 on the third groove H3 and the third groove H3 at the center portion. A portion of the second resin layer 50 may remain at the bottom of the third groove H3, and the remaining second resin layer may be removed by RIE or plasma ashing.

이중 홈(D)를 갖는 제2 수지층(50)을 이온주입 마스크로 이용해서, 이중 홈(D)에 의해 노출된 제1 저장 트랙(300a)에 He+ 또는 Ga+와 같은 불순물 이온을 도핑할 수도 있다. 상기 He+ 및 Ga+와 같은 불순물 이온이 자성 물질에 도핑되면, 상기 불순물 이온에 의해 자성 물질의 자기 이방성 에너지가 감소한다. 이것은 상기 불순물 이온이 상기 자성 물질을 구성하는 자성 입자간 자기적 커플링(coupling) 효과를 떨어뜨리기 때문이다. 상기 불순물 이온의 도핑 공정은 선택적(optional) 공정이다. By using the second resin layer 50 having the double grooves D as an ion implantation mask, the first storage track 300a exposed by the double grooves D is doped with impurity ions such as He + or Ga +. You may. When the impurity ions such as He + and Ga + are doped in the magnetic material, the magnetic anisotropy energy of the magnetic material is reduced by the impurity ions. This is because the impurity ions degrade the magnetic coupling effect between the magnetic particles constituting the magnetic material. The doping process of the impurity ions is an optional process.

도 3k를 참조하면, 제3 홈(H3) 내에 제2 중간층(200b)을 형성한다. 제2 중간층(200b)은 전해 도금 방법으로 형성할 수 있다. 다음으로, 제4 홈(H4) 내에 제2 저장 트랙(300b)을 형성한다. 제2 저장 트랙(300b)은 제4 홈(H4)을 갖는 제2 수지층(50) 및 제2 중간층(200b) 상에 스퍼터링(sputtering) 방법으로 자성층을 증착한 후, 상기 자성층을 CMP함으로써 형성할 수 있다. Referring to FIG. 3K, a second intermediate layer 200b is formed in the third groove H3. The second intermediate layer 200b may be formed by an electroplating method. Next, a second storage track 300b is formed in the fourth groove H4. The second storage track 300b is formed by depositing a magnetic layer on the second resin layer 50 having the fourth groove H4 and the second intermediate layer 200b by sputtering, and then CMPing the magnetic layer. can do.

도시하지는 않았지만, 제2 저장 트랙(300b) 상에 다른 중간층과 다른 저장 트랙을 반복해서 적층할 수 있다. 그리고 상기 본 발명의 제조방법에서 저장 트랙(300) 또는 쓰기 트랙(100)의 소정 영역 상에 TMR 또는 GMR 효과를 이용한 자기 저항 센서를 형성할 수 있다. Although not shown, other intermediate layers and other storage tracks may be repeatedly stacked on the second storage track 300b. In the manufacturing method of the present invention, a magnetoresistive sensor using a TMR or GMR effect may be formed on a predetermined region of the storage track 300 or the write track 100.

본 발명의 제조방법에서는 다중 단차 마스터 스탬프(multi-step master stamp)를 사용하여 한 번의 임프린트(imprint) 공정으로 두 개의 홈을 형성한다. 그러므로 본 발명의 방법을 이용하면 적은 수의 공정으로 대용량의 정보 저장 장치를 용이하게 구현할 수 있다. In the manufacturing method of the present invention, two grooves are formed in one imprint process using a multi-step master stamp. Therefore, by using the method of the present invention, a large amount of information storage device can be easily implemented in a small number of processes.

본 발명의 정보 저장 장치의 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 정보 저장 장치는 도 4에 도시된 바와 같은 구조를 가질 수도 있다. The structure of the information storage device of the present invention can be variously modified. For example, the information storage device of the present invention may have a structure as shown in FIG.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정보 저장 장치(이하, 본 발명의 제2 정보 저장 장치)를 보여준다. 4 shows an information storage device (hereinafter referred to as a second information storage device) according to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 정보 저장 장치는 쓰기 트랙(100')과 쓰기 트랙(100') 측면과 연결되도록 형성된 저장 트랙(300')을 포함한다. 하나의 쓰기 트랙(100') 측면에 다수의 저장 트랙(300')이 형성될 수 있다. 쓰기 트랙(100')과 저장 트랙(300')은 자구벽 이동 특성을 갖는 강자성층인 것이 바람직하다. 쓰기 트랙(100')과 저장 트랙(300') 사이에는 그들의 연결을 위한 중간층(200')이 형성되어 있다. 중간층(200')의 폭은 쓰기 트랙(100')에서 저장 트랙(300')으로 갈수록 좁아진다. 이러한 중간층(200')의 형상 때문에 쓰기 트랙(100') 내에서 자구벽(DW)이 원활하게 이동할 수 있다. Referring to FIG. 4, the second information storage device of the present invention includes a write track 100 'and a storage track 300' formed to be connected to a side of the write track 100 '. A plurality of storage tracks 300 'may be formed on one writing track 100'. The write track 100 'and the storage track 300' are preferably ferromagnetic layers having magnetic domain wall movement characteristics. Between the write track 100 'and the storage track 300', an intermediate layer 200 'is formed for their connection. The width of the intermediate layer 200 'becomes narrower from the writing track 100' to the storage track 300 '. Due to the shape of the intermediate layer 200 ′, the magnetic domain walls DW may move smoothly in the writing track 100 ′.

쓰기 트랙(100'), 중간층(200') 및 저장 트랙(300')은 동일한 물질로 동일한 층에 형성할 수 있다. 중간층(200')은 강자성층 또는 연자성층일 수 있으나, 제조 공정 측면에서 강자성층인 것이 바람직하다. The write track 100 ', the intermediate layer 200' and the storage track 300 'can be formed on the same layer of the same material. The intermediate layer 200 ′ may be a ferromagnetic layer or a soft magnetic layer, but is preferably a ferromagnetic layer in terms of a manufacturing process.

쓰기 트랙(100')은 서로 반대 방향으로 자화된 두 개의 자구, 즉 제5 및 제6 자구(D5, D6)를 포함할 수 있다. 도 1에서

Figure 112006098537631-pat00001
는 제1 방향(M1)으로 자화되었음을 의미하고,
Figure 112006098537631-pat00002
Figure 112006098537631-pat00003
는 상기 제1 방향(M1)과 반대인 제2 방향(M2)으로 자화되었음을 의미한다. 도면부호 D는 저장 트랙(300') 내의 자구를 나타낸다. The write track 100 ′ may include two magnetic domains magnetized in opposite directions, that is, fifth and sixth magnetic domains D5 and D6. In Figure 1
Figure 112006098537631-pat00001
Means magnetized in the first direction M1,
Figure 112006098537631-pat00002
Figure 112006098537631-pat00003
Means magnetized in a second direction M2 opposite to the first direction M1. Reference numeral D denotes a magnetic domain in the storage track 300 '.

쓰기 트랙(100')의 일단(E1) 및 타단(E2)에 제7 및 제8 도전선(C7, C8)이 형성되어 있고, 저장 트랙(300')의 일단(E3)에 제9 도전선(C9)이 형성되어 있다. 제7 및 제8 도전선(C7, C8)을 통해 쓰기 트랙(100')에 전류를 인가하면, 제5 및 제6 자구(D5, D6)의 경계인 자구벽(DW)을 이동시킬 수 있다. 자구벽(DW)의 이동에 따라 제5 및 제6 자구(D5, D6)의 크기가 달라진다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제5 자구(D5)가 저장 트랙(300')과 접한 쓰기 트랙(100') 부분까지 확장된 상태에서, 저장 트랙(300')의 일단(E3)에서 쓰기 트랙(100')의 일단(E1)으로 전류를 흘려주면, 제5 자구(D5)가 저장 트랙(300')의 타단(E4)까지 확장될 수 있다. 이것은 저장 트랙(300')의 타단(E4)에 제1 방향(M1)에 대응하는 데이터, 예컨대 '0'이 기록된 것이다. 만약 제6 자구(D6)가 저장 트랙(300')과 접한 쓰기 트랙(100') 부분까지 확장된 상태에서, 저장 트랙(300')의 일단(E3)에서 쓰기 트랙(100')의 타단(E2)으로 전류를 흘려주면, 제6 자구(D6)가 저장 트랙(300')의 타단(E4)까지 확장된다. 이것은 저장 트랙(300')의 타단(E4)에 제2 방향(M2)에 대응하는 데이터, 예컨대 '1'이 기록된 것이다. 이와 같이, 본 발명의 제2 정보 저장 장치에서는 쓰기 트랙(100') 및 저장 트랙(300') 내에서 자구 및 자구벽을 비트 단위로 이동시킴으로써, 저장 트랙(300')에 소정의 데이터를 기록할 수 있다. Seventh and eighth conductive lines C7 and C8 are formed at one end E1 and the other end E2 of the write track 100 ', and the ninth conductive line at one end E3 of the storage track 300'. (C9) is formed. When a current is applied to the writing track 100 ′ through the seventh and eighth conductive lines C7 and C8, the magnetic domain walls DW, which are boundaries between the fifth and sixth magnetic domains D5 and D6, may be moved. The sizes of the fifth and sixth magnetic domains D5 and D6 vary according to the movement of the magnetic domain walls DW. As shown in FIG. 4, the write track at one end E3 of the storage track 300 ′ with the fifth magnetic domain D5 extending to the portion of the write track 100 ′ in contact with the storage track 300 ′. When the current flows to one end E1 of the 100 ', the fifth magnetic domain D5 may extend to the other end E4 of the storage track 300'. This is the data corresponding to the first direction M1, for example '0', is recorded at the other end E4 of the storage track 300 '. If the sixth magnetic domain D6 is extended to a portion of the write track 100 'in contact with the storage track 300', the other end of the write track 100 'at one end E3 of the storage track 300' When the current flows through E2), the sixth magnetic domain D6 extends to the other end E4 of the storage track 300 '. This is the data corresponding to the second direction M2, for example '1', is recorded at the other end E4 of the storage track 300 '. As described above, in the second information storage device of the present invention, predetermined data is recorded in the storage track 300 'by moving the magnetic domain and the magnetic domain wall in units of bits within the write track 100' and the storage track 300 '. can do.

저장 트랙(300')의 소정 영역에 저장 트랙(300')에 기록된 데이터를 읽기 위한 자기 저항 센서(400')가 형성되어 있다. 저장 트랙(300')의 일단(E3)과 자기 저항 센서(400') 사이에 읽기 전류를 인가할 수 있다. 이 경우, 자기 저항 센서(400') 아래에 위치한 저장 트랙(300')의 자화 방향에 따라 저장 트랙(300')의 일단(E3)과 자기 저항 센서(400') 사이의 전기 저항이 달라진다. A magnetoresistive sensor 400 'for reading data recorded in the storage track 300' is formed in a predetermined area of the storage track 300 '. A read current may be applied between one end E3 of the storage track 300 'and the magnetoresistive sensor 400'. In this case, the electrical resistance between the end E3 of the storage track 300 'and the magnetoresistive sensor 400' varies according to the magnetization direction of the storage track 300 'positioned below the magnetoresistive sensor 400'.

본 발명의 원리는 쓰기 트랙(100, 100') 및 저장 트랙(300, 300')이 수직 자기 이방성이 아닌 수평 자기 이방성을 갖는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. The principles of the present invention are equally applicable to the case where the writing tracks 100 and 100 'and the storage tracks 300 and 300' have horizontal magnetic anisotropy rather than vertical magnetic anisotropy.

이상의 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, 쓰기 트랙(100, 100'), 중간층(200, 200') 및 저장 트랙(300, 300')의 구조 및 그들 간의 위치 관계를 다양하게 변형할 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.Although many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. For example, those of ordinary skill in the art will appreciate the structure of the writing tracks 100 and 100 ', the middle layer 200 and 200' and the storage tracks 300 and 300 'and the positional relationship therebetween. Can be modified in various ways. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명을 이용하면 쓰기 트랙(100, 100') 및 저장 트랙(300, 300') 내에서 자구벽을 적절히 이동하는 방법으로, 저장 트랙(300) 내에 소정의 데이터를 용이하게 기록할 수 있다. 이러한 쓰기 방식은 데이터를 기록하고자 하는 자성층의 물성(property) 및 치수(dimension) 등으로 인한 제약으로부터 자유롭다. As described above, the present invention facilitates the movement of predetermined data in the storage track 300 by a method of properly moving the magnetic domain walls in the writing tracks 100 and 100 'and the storage tracks 300 and 300'. Can be recorded. Such a writing method is free from constraints due to the properties and dimensions of the magnetic layer to record data.

특히, 본 발명의 실시예들에 따른 정보 저장 장치에서는 쓰기 트랙(100, 100')과 저장 트랙(300, 300') 사이의 중간층(200)의 폭이 쓰기 트랙(100, 100')에서 저장 트랙(300, 300')으로 갈수록 점차로 감소하기 때문에, 쓰기 트랙(100, 100') 내에서 자구벽의 이동이 원활하다. 그러므로 본 발명은 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 쓰기 동작의 신뢰성을 개선할 수 있고, 쓰기 동작시 요구되는 전류의 크기를 감소시킬 수 있다. In particular, in the information storage device according to embodiments of the present invention, the width of the intermediate layer 200 between the write tracks 100 and 100 'and the storage tracks 300 and 300' is stored in the write tracks 100 and 100 '. Since it gradually decreases toward the tracks 300 and 300 ', the movement of the magnetic domain walls in the writing tracks 100 and 100' is smooth. Therefore, the present invention can improve the reliability of the write operation of the information storage device using the magnetic domain wall movement, and can reduce the amount of current required during the write operation.

Claims (17)

자구벽을 갖는 쓰기 트랙; A writing track having a magnetic domain wall; 상기 쓰기 트랙과 연결된 것으로서, 자구벽을 갖는 저장 트랙; 및 A storage track connected to the writing track, the storage track having a magnetic domain wall; And 상기 저장 트랙에 기록된 데이터를 읽기 위한 읽기 수단;을 포함하고,Reading means for reading data recorded in the storage track; 상기 쓰기 트랙과 상기 저장 트랙 사이의 연결부의 폭은 상기 쓰기 트랙에서 상기 저장 트랙으로 갈수록 좁아지는 것은 특징으로 하는 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치. And a width of the connecting portion between the writing track and the storage track is narrower from the writing track to the storage track. 제 1 항에 있어서, 상기 연결부의 적어도 두 측벽과 상기 쓰기 트랙 사이의 각도(θ)는 10°≤θ＜90°인 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. An information storage apparatus according to claim 1, wherein an angle θ between at least two sidewalls of the connection portion and the writing track is 10 ° ≦ θ <90 °. 제 1 항에 있어서, 상기 쓰기 트랙은 강자성층이고, 상기 연결부는 상기 쓰기 트랙 상에 형성된 연자성층이고, 상기 저장 트랙은 상기 연결부 상에 형성된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. The information storage apparatus of claim 1, wherein the writing track is a ferromagnetic layer, the connecting portion is a soft magnetic layer formed on the writing track, and the storage track is formed on the connecting portion. 제 3 항에 있어서, 상기 저장 트랙은 강자성층인 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. 4. The information storage device of claim 3, wherein the storage track is a ferromagnetic layer. 제 3 항에 있어서, 상기 저장 트랙에서 상기 연결부와 접하는 부분은 연자성 층 또는 강자성층이고, 상기 저장 트랙에서 상기 연결부와 접하는 부분을 제외한 나머지 부분은 강자성층인 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. The information storage apparatus of claim 3, wherein the portion of the storage track that contacts the connection portion is a soft magnetic layer or a ferromagnetic layer, and the remaining portion of the storage track except for the portion that contacts the connection portion is a ferromagnetic layer. 제 3 항에 있어서, 상기 저장 트랙 상에 연자성 물질로 형성된 중간층과 다른 저장 트랙이 교대로 적층된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. 4. The information storage apparatus according to claim 3, wherein an intermediate layer formed of a soft magnetic material and another storage track are alternately stacked on the storage track. 제 6 항에 있어서, 상기 중간층은 연자성층인 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. 7. The information storage device of claim 6, wherein the intermediate layer is a soft magnetic layer. 제 6 항에 있어서, 상기 다른 저장 트랙은 강자성층인 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. 7. An information storage apparatus according to claim 6, wherein said other storage track is a ferromagnetic layer. 제 6 항에 있어서, 상기 다른 저장 트랙에서 상기 중간층과 접하는 부분은 연자성층 또는 강자성층이고, 상기 다른 저장 트랙에서 상기 중간층과 접하는 부분을 제외한 나머지 부분은 강자성층인 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. 7. The information storage apparatus of claim 6, wherein the portion of the other storage track that is in contact with the intermediate layer is a soft magnetic layer or a ferromagnetic layer, and the remaining portion of the other storage track except for the portion of the other storage track that is in contact with the middle layer is a ferromagnetic layer. 제 1 항에 있어서, 상기 쓰기 트랙은 강자성층이고, 상기 저장 트랙은 상기 쓰기 트랙의 측면에 형성된 강자성층이며, 상기 연결부는 강자성층 또는 연자성층인 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. The information storage apparatus of claim 1, wherein the write track is a ferromagnetic layer, the storage track is a ferromagnetic layer formed on a side of the write track, and the connection portion is a ferromagnetic layer or a soft magnetic layer. 제 10 항에 있어서, 상기 저장 트랙은 복수인 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. The information storage apparatus as claimed in claim 10, wherein the storage tracks are plural in number. 제 10 항에 있어서, 상기 쓰기 트랙, 상기 연결부 및 상기 저장 트랙은 동일한 물질로 동일층에 형성된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치. The information storage apparatus of claim 10, wherein the writing track, the connecting portion, and the storage track are formed on the same layer of the same material. 자구벽 이동 특성을 갖는 쓰기 트랙 및 저장 트랙을 포함하는 정보 저장 장치의 제조방법에 있어서, A method of manufacturing an information storage device comprising a write track and a storage track having magnetic domain wall movement characteristics, 쓰기 트랙을 형성하는 단계; Forming a writing track; 상기 쓰기 트랙 상에 위로 갈수록 폭이 좁아지는 연결층을 형성하는 단계; 및 Forming a connecting layer on the writing track, the connecting layer being narrower in width; And 상기 연결층 상에 저장 트랙을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 제조방법. Forming a storage track on the connection layer; and manufacturing a data storage device using magnetic domain wall movement. 제 13 항에 있어서, 상기 쓰기 트랙 상에 상기 연결층을 형성하는 단계는, The method of claim 13, wherein forming the connection layer on the writing track comprises: 상기 쓰기 트랙 상에 위로 갈수록 폭이 좁아지는 개구부를 갖는 절연층을 형성하는 단계; Forming an insulating layer on the writing track, the insulating layer having an opening that narrows upwardly; 상기 개구부에 의해 노출된 상기 쓰기 트랙 상에 상기 연결층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 제조방법. Forming the connection layer on the writing track exposed by the opening; and manufacturing the information storage device using magnetic domain wall movement. 제 14 항에 있어서, 상기 쓰기 트랙 상에 상기 개구부를 갖는 상기 절연층을 형성하는 단계는, The method of claim 14, wherein forming the insulating layer having the opening on the writing track comprises: 상기 쓰기 트랙 상에 위로 갈수록 폭이 좁아지는 수지층 패턴을 형성하는 단계; Forming a resin layer pattern on the writing track, the width of which narrows upward; 상기 수지층 패턴을 덮도록 상기 쓰기 트랙 상에 절연층을 형성하는 단계; Forming an insulating layer on the writing track to cover the resin layer pattern; 상기 절연층을 상기 수지층 패턴이 노출될 때까지 CMP하는 단계; 및 CMP the insulating layer until the resin layer pattern is exposed; And 상기 수지층 패턴을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 제조방법. Removing the resin layer pattern; and manufacturing the information storage device using magnetic domain wall movement. 제 14 항에 있어서, 상기 연결층은 전해 도금 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 제조방법. 15. The method of claim 14, wherein the connection layer is formed by an electroplating method. 제 15 항에 있어서, 상기 쓰기 트랙 상에 상기 수지층 패턴을 형성하는 단계는,The method of claim 15, wherein the forming of the resin layer pattern on the writing track comprises: 상기 쓰기 트랙 상에 수지층을 형성하는 단계; Forming a resin layer on the writing track; 상기 수지층을 위로 갈수록 폭이 좁아지는 홈을 갖는 마스터 스탬프로 찍어(imprint) 패터닝하는 단계; 및 Imprinting and patterning the resin layer with a master stamp having a groove that becomes narrower with an upward direction; And 상기 마스터 스탬프를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 제조방법. Removing the master stamp; and manufacturing the information storage device using magnetic domain wall movement.
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