KR101338050B1 - 평면외 자기 터널 접합 셀들을 스위칭하는 방법 - Google Patents

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Abstract

평면외 자기 터널 접합 셀의 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하는 방법이 개시되며, 상기 방법은 평면외 자기 터널 접합 셀을 통해 AC 스위칭 전류를 통과시키는 단계를 포함하고, 상기 AC 스위칭 전류는 상기 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭시킨다.

Description

평면외 자기 터널 접합 셀들을 스위칭하는 방법 {METHOD OF SWITCHING OUT-OF-PLANE MAGNETIC TUNNEL JUNCTION CELLS}
본 개시물은 자기 터널 접합 셀들로서 지칭되는 자기 스핀-토크 메모리 셀들 또는 이들을 이용하는 방법들에 관한 것으로서, 특히, 평면외 자기 터널 접합 셀들을 스위칭하는 방법에 관한 것이다.
새로운 타입들의 메모리는 공통적으로 이용되는 메모리 형태들과 경합할 상당한 가능성을 보여주었다. 예를 들어, 비휘발성 스핀-전달 토크 랜덤 액세스 메모리(본 명세서에서 ST-RAM으로서 지칭됨)는 "범용(universal)" 메모리로서 논의되었다. 자기 터널 접합(MTJ: magnetic tunnel junction) 셀들은 그들의 고속, 상대적 고밀도 및 저전력 소모로 인하여, ST-RAM에서 그들의 애플리케이션에 대하여 많은 주의를 끌었다.
대부분의 동작들은 평면내(in-plane) 자기 이방성들을 갖는 MTJ 셀들에 집중되었다. 평면외(out-of-plane) 자화 배향들을 갖는 MTJ 셀들은 동일한 이방성 자계(magnetic anisotropy field)들을 갖는 평면내 MTJ 셀들보다 더 낮은 스위칭 전류들을 달성할 수 있는 것으로 예측된다. 따라서, 평면외 자화 배향 MTJ 셀들 및 이들을 이용하는 방법들은 상당한 관심 분야이다.
본 개시물은 흔히 자기 터널 접합 셀들로서 지칭되는 자기 스핀-토크 메모리 셀들 또는 이들을 이용하는 방법들과 관련되며, 상기 자기 스핀-토크 메모리 셀들은 "평면외에(out-of-plane)" 또는 웨이퍼 평면에 수직하게 정렬되는 연관된 강자성층들의 자기 이방성들(즉, 자화 배향)을 갖는다.
본 개시물의 특정 일 실시예는 평면외(out-of-plane) 자기 터널 접합 셀의 강자성 자유층(ferromagnetic free layer)의 자화 배향을 스위칭하는 방법으로서, 상기 방법은 평면외 자기 터널 접합 셀을 통해 AC 스위칭 전류를 통과시키는 단계를 포함하며, AC 스위칭 전류는 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭한다.
본 개시물의 다른 특정 실시예는 강자성 자유층, 배리어층, 및 강자성 기준층을 갖는 자기 터널 접합 셀 ― 배리어층은 강자성 기준층과 강자성 자유층 사이에 위치되고, 강자성 기준층 및 강자성 자유층의 자화 배향은 평면외에 있음 ― ; 및 자기 터널 접합 셀에 전기적으로 연결되는 AC 전류 소스를 포함하는 자기 메모리 시스템이다.
본 개시물의 또 다른 특정 실시예는 데이터를 전자적으로 저장하는 방법으로서, 상기 방법은, 평면외 자기 터널 접합 메모리 셀을 제공하는 단계 ― 평면외 자기 터널 접합 메모리 셀은 강자성 자유층, 배리어층, 및 강자성 기준층을 포함하고, 배리어층은 강자성 기준층과 강자성 자유층 사이에 위치되며, 강자성 기준층 및 강자성 자유층의 자화 배향은 평면외에 있음 ― ; 및 평면외 자기 터널 접합 셀을 통해 AC 스위칭 전류를 통과시키는 단계 ― AC 스위칭 전류는 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하여 데이터의 비트를 저장함 ― 를 포함한다.
이러한 그리고 다양한 다른 피쳐들 및 장점들이 하기의 상세한 설명의 판독으로부터 명백해질 것이다.
개시물은 첨부 도면들과 함께 개시물의 다양한 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명을 고려하여 보다 완벽하게 이해될 수 있다.
도 1a는 예증적 MTJ 셀의 개략도이고; 도 1b는 선택적 피닝층(pinning layer)을 포함하는 예증적 MTJ 셀의 개략도이고; 도 1c는 낮은 저항 상태에서 평면외 자화 배향을 갖는 예증적 MTJ 셀의 개략도이고; 도 1d는 높은 저항 상태의 예증적 자기 터널 접합 메모리 셀의 개략적인 측면도이다.
도 2a는 자화 배향의 자기회전 이완(gyromagnetic relaxation)에 대한 직류(DC) 스위칭 전류의 영향을 예시하는 개략도이고; 도 2b는 자화 배향의 자기회전 이완에 대한 교류(AC) 스위칭 전류의 영향을 예시하는 개략도이다.
도 3은 MTJ 셀 및 트랜지스터를 포함하는 예증적 메모리 유닛의 개략도이다.
도 4는 예증적 메모리 어레이의 개략도이다.
도 5는 예증적 메모리 시스템의 개략도이다.
도면들은 필수적으로 축적(scale)에 따르지는 않는다. 도면들에서 사용되는 동일한 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 그러나, 주어진 도면에서 컴포넌트를 지칭하기 위한 번호의 사용이 동일한 번호로 라벨 붙여진 다른 도면의 컴포넌트를 제한하도록 의도되는 것은 아님을 이해할 것이다.
본 개시물은 연관된 강자성층들의 자화 배향이 "평면외"에 있게, 또는 웨이퍼 평면에 수직하게 정렬되게 하는 자기 이방성들을 갖는 자기 터널 접합(MTJ) 셀들의 다양한 실시예들에 관련된다.
하기의 설명에서, 발명의 일부분을 형성하며 예시로서 다수의 특정 실시예들이 도시되는 도면들의 첨부 세트에 대한 참조가 이루어진다. 본 개시물의 범위 또는 정신을 벗어나지 않고 다른 실시예들이 고려되고 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서 하기의 상세한 설명은 제한의 의미로 취해져서는 안 된다. 본 명세서에 제공되는 임의의 정의들은 본 명세서에 자주 사용되는 특정 용어들의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것을 의미하는 것은 아니다.
달리 표시되지 않는 한, 명세서 및 청구항들에서 사용되는 피쳐 크기들, 양들, 및 물리적 특성들을 표현하는 모든 숫자들은 "약" 이라는 용어에 의하여 모든 예시들에서 변형되는 것으로 이해될 것이다. 따라서, 반대로 표시되지 않는 한, 전술한 설명 및 첨부되는 청구항들에서 진술되는 수치적 파라미터들은 본 명세서에 개시되는 교지들을 이용하는 본 기술분야의 당업자에 의하여 획득되도록 시도되는 원하는 특성들에 따라 변화할 수 있는 근사치들이다.
본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용될 때, 단수 형태들("a", "an", 및 "the")은 내용이 명확하게 다르게 진술되지 않는 한, 다수의 지시대상들을 갖는 실시예들을 포함한다. 본 명세서 및 첨부되는 청구항들에서 사용될 때, "또는"이라는 용어는 일반적으로 내용이 명확하게 다르게 진술되지 않는 한, "및/또는"을 포함하는 의미로 이용된다.
본 개시물이 이에 제한되는 것은 아니지만, 개시물의 다양한 양상들의 이해는 하기에 제공되는 실시예들의 논의를 통해 얻어질 것이다.
도 1a는 평면외 자기 배향을 갖는 예시적인 MTJ 셀(100)을 예시한다. MTJ 셀(100)은 상대적으로 연성인(soft) 강자성 자유층(110), 강자성 기준(예를 들어, 고정) 층(140), 및 산화물 배리어층(130)을 포함한다. 강자성 자유층(110) 및 강자성 기준층(140)은 산화물 배리어층(130) 또는 비자성 터널 배리어에 의하여 분리된다. MTJ 셀(100)은 또한 강자성 기준층과 강자성 자유층 사이에 위치되는 산화물 배리어층을 갖는 것으로 개시될 수 있다.
자유층(110), 및 기준층(140) 각각은 연관되는 자화 배향을 갖는다. 층들(110 및 140)의 자화 배향들은 MTJ 셀(100)이 형성되는 웨이퍼 기판의 평면에 대하여 그리고 층 연장부에 대하여 비평행하게 배향된다. 몇몇 실시예들에서, 층들(110 및 140)의 자화 배향들은 "평면외"로서 지칭될 수 있다. 실시예들에서, 층들(110 및 140)의 자화 배향들은 "적어도 실질적으로 수직"일 수 있다. 실시예들에서, 층들(110 및 140)의 자화 배향들은 "수직"일 수 있다. 자유층(110)의 자화 배향은 기준층(140)의 자화 배향보다 더욱 손쉽게 스위칭가능하다. 시드(seed)층들, 캡핑(capping)층들, 또는 다른 층들과 같은 다른 선택적 층들은 이러한 도면들에 도시되지 않더라도, MTJ 셀(100)에 포함될 수 있다.
자유층(110) 및 기준층(140)은 독립적으로 예를 들어, Fe, Co 또는 Ni와 같은 임의의 유용한 강자성(FM) 물질, 및 NiFe 및 CoFe와 같은 이들의 합금들로 만들어질 수 있다. 자유층(110) 및 기준층(140) 중 하나 또는 둘 모두는 단일층이거나 또는 다중층들일 수 있다. 자유층 및 고정층(fixed layer)으로 만들어질 수 있는 물질들의 특정 예들은 TbCoFe, GdCoFe, 및 FePt와 같은 수직 이방성을 갖는 단일층들; Co/Pt Co/Ni 다중층들과 같은 적층된 층들; 및 Co/Fe 및 CoFeB 합금들과 같은 높은 스핀 분극 강자성 물질들이 적층된 수직 이방성 물질들을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 자유층(110)은 Co와 같은 높은 스핀 분극층 및 GdFeCo와 같은 희토류-전이 금속 합금층을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 기준층(140)은 Co와 같은 높은 스핀 분극층 및 TbFeCo와 같은 희토류-전이 금속 합금층을 포함할 수 있다.
배리어층(130)은 예를 들어, 산화물 물질(예를 들어, Al2O3, TiOx 또는 MgOx) 또는 반도체 물질과 같은 전기적 절연 물질로 만들어질 수 있다. 배리어층(130)은 단일층일 수 있거나, 또는 다른 산화물 또는 금속(예를 들어, Mg/MgO 이중층)이 적층되는 층일 수 있다. 배리어층(130)은 프로세스 실행가능성 및 소자 신뢰성에 따라, 선택적으로 자유층(110)으로 또는 기준층(140)으로 패터닝될 수 있다.
도 1b는 MTJ 셀의 다른 예시적인 실시예를 예시한다. 이러한 MTJ 셀(101)은 기준층(140)에 근접하게 또는 인접하게 배치되는 선택적 피닝층(150)을 포함한다. 존재한다면, 피닝층(150)은 기준층(140)의 자화 배향을 피닝(pin)한다. 몇몇 실시예들에서, 그러한 피닝층(150)은 제로 자화(zero magnetization)를 가질 수 있으나, 여전히 기준층(140) 자화 배향을 피닝할 수 있다. 존재한다면, 피닝층은 PtMn, IrMn, 및 다른 것들과 같은 반강자성으로 정렬된 물질(AFM)일 수 있다.
도 1c는 자유층(110)의 자화 배향이 기준층(140)의 자화 배향과 동일한 방향인 낮은 저항 상태의 자기 터널 접합 메모리 셀(105)을 도시한다. 도 1d에서, 자기 터널 접합 셀(106)은 높은 저항 상태이며, 여기서 자유층(110)의 자화 배향은 기준층(140)의 자화 배향과 반대 방향에 있다. 몇몇 실시예들에서, 낮은 저항 상태는 "0" 데이터 상태이고, 높은 저항 상태는 "1" 데이터 상태에 있을 수 있는 반면, 다른 실시예들에서는, 낮은 저항 상태가 "1"일 수 있고, 높은 저항 상태가 "0"일 수 있다.
저항 상태의 스위칭 및 이에 따른 스핀-전달을 통한 자기 터널 접합 셀의 데이터 상태는, 자기 터널 접합 셀의 자기층을 통과하는 스위칭 전류가 스핀 분극되고 자유층(110)상에 스핀 토크를 전달할 때 발생한다. 충분한 스핀 토크가 자유층(110)에 인가될 때, 자유층(110)의 자화 배향은 2개의 대향되는 방향들 사이에서 스위칭될 수 있고, 이에 따라, 자기 터널 접합 셀은 낮은 저항 상태와 높은 저항 상태 사이에서 스위칭될 수 있다.
본 명세서에는 MTJ 셀을 통해 교류 스위칭 전류를 통과시키는 단계를 포함하는 평면외 자기 터널 접합 셀의 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하는 방법들이 개시된다. 본 명세서에서 "AC"로서 또한 지칭될 수 있는 교류는 전하(또는 전자들)의 이동이 주기적으로 방향이 반전되는 전류이다. MTJ 셀을 통한 AC 스위칭 전류의 인가는 자유층의 자화 배향을 (상기 논의되는 바와 같은 스핀 토크를 통해) 스위칭시킨다. 개시되는 실시예들에서, 자기회전 이완(gyromagnetic relaxation)은 또한 자유층의 자화 배향의 스위칭을 돕는다. 이것은 더 낮은 스위칭 전류의 사용을 제공할 수 있어, MTJ 셀에 데이터를 기록하는데 더 낮은 전력 소모가 이용되도록 허용한다.
자계의 자기회전 이완은 공식 1에 의하여 개시될 수 있다:
Figure 112011088924119-pat00001
공식 (1)
여기서
Figure 112011088924119-pat00002
은 자유층의 자화 포화이고,
Figure 112011088924119-pat00003
는 전류에 의하여 생성되는 자계이다. 반대로, 감쇠 이완(damping relaxation)은 공식 2에 의하여 개시될 수 있다:
Figure 112011088924119-pat00004
공식 (2)
여기서
Figure 112011088924119-pat00005
및
Figure 112011088924119-pat00006
는 상기 주어진 바와 같으며,
Figure 112011088924119-pat00007
는 약 0.01이다.
Figure 112011088924119-pat00008
의 크기로 인하여, 자기회전 이완은 임의의 주어진 시스템에서 감쇠 이완보다 적어도 약 100배 더 높다. 따라서, 자기회전 이완이 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하는 것을 돕는데 이용될 수 있다면, 전체 스위칭 전류는 감소될 수 있다.
자기회전 이완에 대한 DC 전류의 영향이 도 2a에 개략적으로 도시된다. 도 2a에 도시되는 바와 같이, DC 스위칭 전류는 (실선 화살표에 의하여 표시되는) 자유층의 자화 배향을 모든 방향에서의 중심부로부터 동일하게 풀링되어(pull), 자기회전 이완의 영향을 효율적으로 소거시킨다. 반대로, AC 스위칭 전류의 영향이 도 2b에 도시된다. 도 2b에 도시되는 바와 같이, 이러한 경우에 자기회전 이완은 그 자체가 소거되는 것이 아니며, 자유층의 자화 배향을 스위칭하는 것을 돕는다. AC 스위칭 전류가 이용되는 실시예들에서, AC 스위칭 전류는 도 2b에 도시되는 바와 같이, 자기 터널 접합 셀을 일주하는(circumnavigate) 자계를 유도할 수 있다. 유도된 자계는 강자성 자유층의 자화 배향에 자기회전 이완을 유도할 수 있다. 그러한 자기회전 이완은 강자성 자유층의 스위칭에 기여할 수 있다. 스위칭에 대한 자기회전 이완의 기여로 인하여, 더 낮은 스위칭 전류가 사용될 수 있으며, 이는 더 낮은 전력 요건들로 기능할 수 있는 메모리를 제공할 수 있다.
실시예들에서, AC 스위칭 전류의 주파수는 강자성 자유층의 자기회전 주파수에 매칭될 수 있다. 자유층의 자기회전 주파수는 자유층의 기하학적 구조 및 자유층의 자기 특성들의 함수이다. 자기회전 주파수는 일반적으로 GHz 주파수 범위에 있다.
AC 스위칭 전류는 배리어층을 통해 자유층으로부터 기준층으로, 또는 배리어층을 통해 기준층으로부터 자유층으로 통과될 수 있다.
논의되는 방법들은 MTJ 셀의 데이터 또는 저항 상태를 판독하거나 감지하는 단계를 선택적으로 더 포함할 수 있다. MTJ 셀의 저항 상태는 MTJ 셀을 통해 판독 전류를 통과시킴으로써 결정될 수 있다. 실시예들에서, 판독 전류는 DC 판독 전류일 수 있다. 측정되거나 감지된 저항(또는 전압)은 기준 저항(또는 전압)과 비교될 수 있다. 실시예들에서, 판독 전류는 스위칭 전류의 진폭 미만인 진폭을 가질 수 있다. 실시예들에서, AC 스위칭 전류의 진폭 미만의 진폭을 갖는 DC 판독 전류가 MTJ 셀의 저항을 판독하거나 감지하기 위하여 이용될 수 있다.
개시된 MTJ 셀을 제공하는 단계를 포함하는 데이터를 전자적으로 저장하는 방법들이 본 명세서에 또한 개시된다. 제공하는 단계는, 데이터를 전자적으로 저장하기 위한 시스템 내의 MTJ 셀을 제작하는 단계, 구매하는 단계, 구성하는 단계, 또는 다른 동작들을 포함할 수 있다. 방법은 또한 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하기 위하여 상기 개시되는 바와 같이 MTJ 셀을 통해 AC 스위칭 전류를 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하는 단계는 데이터의 비트를 0(예를 들어, 자유층이 기준층에 대하여 평행하다면) 또는 1(예를 들어, 자유층이 기준층에 대하여 대향된다면)로 저장하도록 기능할 수 있다. AC 스위칭 전류가 MTJ를 통해 통과되는 방향은 0이 MTJ에 저장되는지 또는 1이 MTJ에 저장되는지 여부를 지시할 것이다.
그러한 방법은 또한 MTJ 셀의 저항을 측정하거나 감지하기 위하여 MTJ 셀을 통해 판독 전류를 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 제2(및 후속하는) AC 스위칭 전류(동일하거나 상이한 방향으로)는 또한 판독 전류가 MTJ 셀을 통해 통과될 수 있기 이전에, 또는 그 이후에, 또는 이전 및 이후에 MTJ 셀을 통해 통과될 수 있다.
도 3은 전기적 도전성 엘리먼트(340)를 통해 반도체 기반 트랜지스터와 같은 트랜지스터(320)에 전기적으로 연결되는 MTJ 셀(310)을 포함하는 예증적 메모리 유닛(300)의 개략도이다. MTJ 셀(310)은 본 명세서에 개시되는 MTJ 셀들 중 임의의 것일 수 있다. 트랜지스터(320)는 도핑된 영역들 사이에서 도핑된 영역들(예를 들어, n-도핑된 영역들로서 예시됨) 및 채널 영역(예를 들어, p-도핑된 채널 영역으로서 예시됨)을 갖는 반도체 기판(350)을 포함할 수 있다. 트랜지스터(320)는 비트 라인(BL)으로부터 MTJ 셀(310)로의 흐름을 선택하고 전류가 흐르도록 허용하기 위해 워드 라인(WL)에 전기적으로 연결되는 게이트(360)를 포함할 수 있다.
프로그래밍가능한 금속배선(metallization) 메모리 유닛들의 어레이는 또한 반도체 제작 기술들을 이용하여 반도체 기판상에 형성될 수 있다. 도 4는 예증적인 메모리 어레이(400)의 개략적인 회로도이다. 본 명세서에 개시되는 다수의 메모리 유닛들(450)은 메모리 어레이(400)를 형성하도록 어레이로 정렬될 수 있다. 메모리 어레이(400)는 다수의 병렬 도전성 비트 라인들(410)을 포함할 수 있다. 메모리 어레이(400)는 또한 비트 라인들(410)에 일반적으로 직교하는 다수의 병렬 도전성 워드 라인들(420)을 포함할 수 있다. 워드 라인들(420) 및 비트 라인들(410)은 교차점 어레이를 형성할 수 있으며, 여기서 메모리 유닛(450)은 각각의 교차점에 배치될 수 있다. 메모리 유닛(450) 및 메모리 어레이(400)는 종래의 반도체 제작 기술들을 사용하여 형성될 수 있다.
본 명세서에는 또한 메모리 시스템들이 개시된다. 개시되는 메모리 시스템들은 MTJ 셀 및 AC 전류 소스를 포함할 수 있다. 예시적인 시스템이 도 5에 개략적으로 도시된다. 자기 메모리 시스템(500)은 상기 논의되는 바와 같이, 자유층(510), 배리어층(530), 및 기준층(540)을 포함하는 MTJ 셀(505)을 포함할 수 있다. 시스템(500)은 또한 MTJ 셀(505)에 전기적으로 연결되는 AC 전류 소스(501)를 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시되지 않았으나, 트랜지스터는 또한 선택적으로 MTJ 셀(505)에 전기적으로 연결될 수 있다. 그러한 시스템들은 또한 선택적으로 예를 들어, 어레이로 구성되는 다수의 MTJ 셀들을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 다수의 MTJ 셀들 각각은 AC 전류 소스에 전기적으로 연결될 수 있다. 그러한 시스템들은 또한 선택적으로 MTJ 셀(505)(또는 다수의 MTJ 셀들 각각)에 전기적으로 연결되는 DC 전류 소스(502)를 포함할 수 있다. DC 전류 소스는 MTJ 셀(또는 다수의 MTJ 셀들)의 저항을 판독하거나 감지하는데 이용될 수 있다.
본 명세서에 개시되는 바와 같은 MTJ 셀들은 예를 들어, 플라즈마 기상 증착(PVD), 증발, 및 분자 빔 에피택시(MBE)를 포함하는 다양한 기술들을 사용하여 제작될 수 있다.
본 명세서에 개시되는 바와 같은 MTJ 셀들을 스위칭하는 방법들, 데이터를 저장하는 방법들, 및 메모리 시스템들은 MRAM 애플리케이션들에서 사용될 수 있다.
따라서, 평면외 자기 터널 접합 셀들을 스위칭하는 방법의 실시예들이 개시된다. 상기 개시되는 구현들 및 다른 구현들이 하기의 청구항들의 범위 내에 존재한다. 본 기술분야의 당업자는 본 발명이 개시되는 것과 다른 실시예들을 이용하여 실행될 수도 있다는 것을 인지할 것이다. 개시되는 실시예들은 제한이 아닌 예시를 목적으로 제시되며, 본 발명은 하기의 청구항들에 의해서만 제한된다.

Claims (20)

  1. 평면외(out-of-plane) 자기 터널 접합 셀의 강자성 자유층(ferromagnetic free layer)의 자화 배향을 스위칭하는 방법으로서,
    상기 평면외 자기 터널 접합 셀을 통해 AC 스위칭 전류를 통과시키는 단계
    를 포함하며, 상기 AC 스위칭 전류는 상기 강자성 자유층의 상기 자화 배향을 스위칭하는, 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 AC 스위칭 전류의 주파수는 상기 강자성 자유층의 자기회전 주파수(gyromagnetic frequency)에 매칭되는, 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 AC 스위칭 전류는 상기 자기 터널 접합 셀을 일주하는(circumnavigate) 자계를 유도하는, 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자계는 상기 강자성 자유층의 상기 자화 배향에 자기회전 이완(gyromagnetic relaxation)을 유도하는, 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자기 터널 접합 셀은 강자성 자유층, 배리어층, 및 강자성 기준층(ferromagnetic reference layer)을 포함하며, 상기 배리어층은 상기 강자성 자유층과 상기 강자성 기준층 사이에 위치되고, 상기 AC 스위칭 전류는 상기 강자성 기준층으로부터 상기 강자성 자유층으로 통과되는, 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자기 터널 접합 셀은 강자성 자유층, 배리어층, 및 강자성 기준층을 포함하며, 상기 배리어층은 상기 강자성 자유층과 상기 강자성 기준층 사이에 위치되고, 상기 AC 스위칭 전류는 상기 강자성 자유층으로부터 상기 강자성 기준층으로 통과되는, 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자기 터널 접합 셀을 통해 DC 판독 전류를 통과시키는 단계; 및
    상기 자기 터널 접합 셀의 저항을 감지하는 단계
    를 더 포함하는, 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 DC 판독 전류는 상기 AC 스위칭 전류의 진폭 미만의 진폭을 갖는, 강자성 자유층의 자화 배향을 스위칭하는 방법.
  9. 자기 메모리 시스템으로서,
    강자성 자유층, 배리어층, 및 강자성 기준층을 갖는 자기 터널 접합 셀 ― 상기 배리어층은 상기 강자성 기준층과 상기 강자성 자유층 사이에 위치되고, 상기 강자성 기준층 및 상기 강자성 자유층의 자화 배향은 평면외임 ― ; 및
    상기 자기 터널 접합 셀에 전기적으로 연결되는 AC 전류 소스
    를 포함하며, 상기 AC 전류 소스로부터 상기 자기 터널 접합 셀을 통해 통과하는 AC 스위칭 전류는 상기 강자성 자유층의 상기 자화 배향을 스위칭하는, 자기 메모리 시스템.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 강자성 기준층 및 상기 강자성 자유층의 상기 자화 배향은 수직인, 자기 메모리 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    어레이로 구성되는 다수의 자기 터널 접합 셀들을 더 포함하는, 자기 메모리 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 자기 터널 접합 셀에 전기적으로 연결되는 DC 전류 소스를 더 포함하는, 자기 메모리 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    어레이로 구성되는 다수의 자기 터널 접합 셀들 ― 상기 다수의 자기 터널 접합 셀들 각각은 상기 AC 전류 소스에 전기적으로 연결됨 ― ; 및
    DC 전류 소스 ― 상기 다수의 자기 터널 접합 셀들 각각은 상기 DC 전류 소스에 전기적으로 연결됨 ―
    를 더 포함하는, 자기 메모리 시스템.
  15. 데이터를 전자적으로 저장하는 방법으로서,
    평면외 자기 터널 접합 메모리 셀을 제공하는 단계 ― 상기 평면외 자기 터널 접합 메모리 셀은 강자성 자유층, 배리어층, 및 강자성 기준층을 포함하고, 상기 배리어층은 상기 강자성 기준층과 상기 강자성 자유층 사이에 위치되며, 상기 강자성 기준층 및 상기 강자성 자유층의 자화 배향은 평면외임 ― ; 및
    상기 평면외 자기 터널 접합 셀을 통해 AC 스위칭 전류를 통과시키는 단계 ― 상기 AC 스위칭 전류는 상기 강자성 자유층의 상기 자화 배향을 스위칭하여 데이터의 비트를 저장함 ―
    를 포함하는, 데이터를 전자적으로 저장하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 AC 스위칭 전류는 상기 강자성 자유층의 자기회전 주파수에 매칭되는, 데이터를 전자적으로 저장하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 AC 스위칭 전류는 상기 자기 터널 접합 셀을 일주하는 자계를 유도하는, 데이터를 전자적으로 저장하는 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 AC 스위칭 전류는 상기 강자성 기준층으로부터 상기 강자성 자유층으로, 또는 상기 강자성 자유층으로부터 상기 강자성 기준층으로 통과되는, 데이터를 전자적으로 저장하는 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 자기 터널 접합 셀을 통해 DC 판독 전류를 통과시키는 단계; 및
    상기 자기 터널 접합 셀의 저항을 감지하는 단계
    를 더 포함하는, 데이터를 전자적으로 저장하는 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 자기 터널 접합 셀을 통해 DC 판독 전류를 통과시키고, 상기 자기 터널 접합 셀의 저항을 감지하는 단계; 및
    상기 강자성 자유층의 상기 자화 배향을 다시 스위칭하기 위해 상기 자기 터널 접합 셀을 통해 제2 AC 스위칭 전류를 통과시키는 단계
    를 더 포함하는, 데이터를 전자적으로 저장하는 방법.
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