KR101976791B1 - Memory device by using bloch-point structure and manufacturing method thereof - Google Patents

Memory device by using bloch-point structure and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101976791B1
KR101976791B1 KR1020170133199A KR20170133199A KR101976791B1 KR 101976791 B1 KR101976791 B1 KR 101976791B1 KR 1020170133199 A KR1020170133199 A KR 1020170133199A KR 20170133199 A KR20170133199 A KR 20170133199A KR 101976791 B1 KR101976791 B1 KR 101976791B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
memory device
ferromagnetic layer
bloch
ferromagnetic
Prior art date
Application number
KR1020170133199A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190041685A (en
Inventor
이기석
한희성
홍정일
임미영
Original Assignee
울산과학기술원
재단법인대구경북과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산과학기술원, 재단법인대구경북과학기술원 filed Critical 울산과학기술원
Priority to KR1020170133199A priority Critical patent/KR101976791B1/en
Publication of KR20190041685A publication Critical patent/KR20190041685A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101976791B1 publication Critical patent/KR101976791B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80Constructional details
    • H01L43/02
    • H01L43/10
    • H01L43/12
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/01Manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80Constructional details
    • H10N50/85Magnetic active materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스는, 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스에 있어서, 소정 패턴 구조의 제 1 강자성층(ferromagnetic layer)과, 상기 제 1 강자성층 상에 형성된 비자성층(non-magnetic layer)과, 상기 제 1 강자성층과 상기 비자성층을 매립하는 형태로 수평하게 형성되어 상기 비자성층의 상부를 노출시키는 제 1 반강자성층(antiferromagnetic layer)과, 상기 비자성층과 상기 제 1 반강자성층 상에 형성된 제 2 강자성층과, 상기 제 2 강자성층 상에 형성된 제 2 반강자성층을 포함하고, 상기 메모리 디바이스는, 상기 제 1 강자성층과 상기 비자성층의 상부가 제 1 영역으로 구획되고, 상기 제 1 영역을 제외한 나머지 상부가 제 2 영역으로 구획될 수 있다.A memory device using a Bloch point structure according to the present invention is a memory device using a Bloch point structure. The memory device includes a first ferromagnetic layer having a predetermined pattern structure, a non-magnetic layer formed on the first ferromagnetic layer, a first antiferromagnetic layer formed horizontally in a manner to embed the first ferromagnetic layer and the nonmagnetic layer to expose an upper portion of the nonmagnetic layer; A second ferromagnetic layer formed on the ferromagnetic layer; and a second antiferromagnetic layer formed on the second ferromagnetic layer, wherein the memory device has a first ferromagnetic layer and a non- And the upper portion excluding the first region may be partitioned into a second region.

Description

블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스 및 제조 방법{MEMORY DEVICE BY USING BLOCH-POINT STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a memory device and a method of manufacturing a memory device using a Bloch point structure,

본 발명은 메모리 디바이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전류의 인가를 통해 자성층(강자성층)에 형성된 블로흐 포인트(Bloch-point)를 이동시킴으로써, 자성층에 기록된 정보를 판독할 수 있는 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스 및 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a memory device, and more particularly, to a memory device capable of reading a data recorded in a magnetic layer by moving a Bloch-point formed in a magnetic layer (ferromagnetic layer) And a manufacturing method thereof.

잘 알려진 바와 같이, 자성체를 구성하는 자기적인 영역을 자구벽(magnetic domain wall)이라고 하는데, 이러한 자구벽은 외부에서 인가되는 자기장 또는 전류에 의해 이동될 수 있다.As is well known, a magnetic region constituting a magnetic body is called a magnetic domain wall, which can be moved by a magnetic field or an electric current applied from the outside.

이러한 자구벽 이동을 이용한 종래의 메모리 장치는 모든 메모리 셀에 자기장을 인가할 경우 모든 메모리 셀이 동시에 움직이게 되므로, 원하는 메모리 셀만을 정확하게 동작(각 메모리 셀의 독립적 구동)시키기 위해서는 각 데이터 셀마다 개별의 자기장 인가 구조를 만들어야만 한다.When a magnetic field is applied to all the memory cells, all the memory cells are simultaneously moved. Therefore, in order to accurately operate only the desired memory cells (independently driving each memory cell) You have to create a magnetic field application structure.

따라서, 자구벽 이동을 이용한 종래의 메모리 장치는 각 셀마다 개별의 자기장 인가 구조를 적용해야만 하기 때문에 전체 구조가 복잡하게 되는 문제가 있으며, 이러한 문제로 인해 MRAM(Magnetic RAM) 등과 같은 메모리 소자의 고밀도화(고집적화)를 어렵게 하고 있다.Therefore, the conventional memory device using the magnetic domain wall movement has a problem that the whole structure becomes complicated because a separate magnetic field application structure must be applied to each cell. Due to such a problem, the memory device such as MRAM (Magnetic RAM) (High integration).

이로 인해서, 전류에 의해 이동되는 자구벽에 대해 관심이 높아지고 있으며, 자구벽이 형성되어 있는 나노 와이어(nanowire)에 전류를 흘러주면, 형성되어 있는 모든 자구벽들이 전류와 반대 방향으로 움직이기 때문에 개별의 자기장 인가 구조가 필요가 없다.As a result, attention is being paid to the magnetic domain wall moved by the current, and when a current flows through the nanowire having the magnetic domain wall, all the magnetic domain walls formed move in the opposite direction to the current, The magnetic field application structure of FIG.

그러나, 자구벽을 이용하는 종래의 메모리 장치의 경우, 자구벽의 이동 속도가 특정의 임계속도(예컨대, 300m/s) 이상으로 증가하게 되면, 자구벽 붕괴(Walker breakdown) 현상, 즉 자구벽의 기울어짐과 변형이 유발되는데, 이것은 자구벽의 이동을 유도하는 스핀들이 세차운동이 자구벽이 형성하게 되는 원인 중 하나인 쌍극자-쌍극자 상호작용(dipole-dipole interaction)을 극복하기 때문에 발생된다.However, in the case of a conventional memory device using a magnetic domain wall, if the moving velocity of the magnetic domain wall increases to a certain critical velocity (for example, 300 m / s or more), a phenomenon of a walker breakdown, Load and deformation are induced because the spindle, which induces the movement of the magnetic wall, overcomes the dipole-dipole interaction, one of the causes of the wall motion.

따라서, 자구벽 이동을 이용한 종래의 메모리 장치는, 자구벽 붕괴 현상으로 인해, 초고속의 메모리 장치(메모리 소자)를 실현하는데 한계를 가질 수밖에 없다는 단점을 갖는다.Therefore, the conventional memory device using the magnetic domain wall movement has a disadvantage that it has a limitation in realizing a very high-speed memory device (memory device) due to the magnetic domain wall collapse phenomenon.

대한민국 공개특허 제2010-0054357호(공개일: 2010. 05. 25.)Korean Patent Publication No. 2010-0054357 (Published on May 25, 2010)

본 발명은 전류 인가를 통해 자성층에 형성된 블로흐 포인트(Bloch-point)를 판독 위치로 이동시키고, 전류를 흘려 저항을 측정하는 방식으로 고속의 정보 판독을 실현할 수 있는 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스 및 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention relates to a memory device and a memory device using a Bloch point structure capable of realizing high-speed information reading by moving a Bloch-point formed in a magnetic layer through a current application to a reading position and measuring a resistance by flowing a current, Method.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and another problem to be solved by the present invention can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.

본 발명은, 일 관점에 따라, 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스에 있어서, 소정 패턴 구조의 제 1 강자성층(ferromagnetic layer)과, 상기 제 1 강자성층 상에 형성된 비자성층(non-magnetic layer)과, 상기 제 1 강자성층과 상기 비자성층을 매립하는 형태로 수평하게 형성되어 상기 비자성층의 상부를 노출시키는 제 1 반강자성층(antiferromagnetic layer)과, 상기 비자성층과 상기 제 1 반강자성층 상에 형성된 제 2 강자성층과, 상기 제 2 강자성층 상에 형성된 제 2 반강자성층을 포함하고, 상기 메모리 디바이스는, 상기 제 1 강자성층과 상기 비자성층의 상부가 제 1 영역으로 구획되고, 상기 제 1 영역을 제외한 나머지 상부가 제 2 영역으로 구획되는 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a memory device using a Bloch point structure, comprising: a first ferromagnetic layer having a predetermined pattern structure; a non-magnetic layer formed on the first ferromagnetic layer; A first antiferromagnetic layer horizontally formed to embed the first ferromagnetic layer and the nonmagnetic layer to expose an upper portion of the nonmagnetic layer, and a second antiferromagnetic layer formed on the first antiferromagnetic layer, A second ferromagnetic layer formed on the first ferromagnetic layer and a second antiferromagnetic layer formed on the second ferromagnetic layer, the memory device comprising: a first ferromagnetic layer and a nonmagnetic layer, And the upper part of the first area is divided into a second area excluding the first area.

본 발명의 상기 제 1 강자성층은, 자성체의 자화 방향이 고정되어 있는 고정층(fixed layer)이고, 상기 제 2 강자성층은, 외부 자극에 의해 자성체의 자화 방향이 변화되는 자유층(free layer)이며, 자기 구조체인 블로흐 포인트(Bloch point)를 포함할 수 있다.The first ferromagnetic layer of the present invention is a fixed layer in which the magnetization direction of the magnetic substance is fixed and the second ferromagnetic layer is a free layer in which the magnetization direction of the magnetic substance is changed by an external magnetic pole , And a Bloch point that is a magnetic structure.

본 발명의 상기 제 1 및 제 2 반강자성층은, 상기 제 2 강자성층의 표면 자화가 상기 외부 자극에 의해 변화되는 것을 방지하도록 기능할 수 있다.The first and second antiferromagnetic layers of the present invention can function to prevent the surface magnetization of the second ferromagnetic layer from being changed by the external magnetic poles.

본 발명의 상기 블로흐 포인트는, 상기 제 1 영역에 임계세기 이상의 전류가 수직 방향으로 인가될 때 형성될 수 있다.The BLOCK point of the present invention may be formed when a current equal to or greater than the threshold intensity is applied to the first region in the vertical direction.

본 발명의 상기 블로흐 포인트는 외부 전류에 의하여 움직이며, 임계세기 이상의 상기 외부 전류가 수직 방향으로 인가될 때 상기 제 2 영역에 있는 블로흐 포인트가 상기 제 1 영역으로 이동할 수 있다.The BLOCK point of the present invention is moved by an external current, and a BLOCK point in the second area may move to the first area when the external current is applied in a vertical direction above a threshold intensity.

본 발명의 상기 블로흐 포인트의 이동은, 상기 제 1 영역 내에 있는 상기 자유층의 자화 방향의 반전을 일으킬 수 있다.The movement of the Bloch point of the present invention can cause the inversion of the magnetization direction of the free layer in the first region.

본 발명의 상기 자화 방향은, 상기 제 1 영역 내에 있는 상기 자유층의 박막의 상단 위쪽 자화 방향이 상단 아래쪽 자화 방향으로 반전되거나 또는 상기 제 1 영역 내에 있는 상기 자유층의 박막의 상단 아래쪽 자화 방향이 상단 위쪽 자화 방향으로 반전될 수 있다.The magnetization direction of the present invention is such that the upper-most magnetization direction of the thin film of the free layer in the first region is reversed in the upper-lower magnetization direction or the upper-lower magnetization direction of the thin- It can be reversed to the upper upper magnetization direction.

본 발명의 상기 자화 방향의 반전은, 상기 고정층의 자화 방향과 상기 자유층의 자화 방향이 같을 때 저항이 상대적으로 낮고, 상기 고정층의 자화 방향과 상기 자유층의 자화 방향이 다를 때 저항이 상대적으로 높아지는 거대 자기저항(GMR: Giant magneto-resistance) 또는 터널링 자기저항(TMR: Tunneling magneto-resistance)을 이용할 수 있다.The inversion of the magnetization direction of the present invention is characterized in that the resistance is relatively low when the magnetization direction of the pinned layer is equal to the magnetization direction of the free layer and the resistance is relatively high when the magnetization direction of the pinned layer is different from the magnetization direction of the free layer A higher giant magneto-resistance (GMR) or tunneling magneto-resistance (TMR) can be used.

본 발명의 상기 제 1 강자성층은, 코발트, 코발트-철-보론 합금, 코발트-철 합금 중 어느 하나일 수 있다.The first ferromagnetic layer of the present invention may be any one of cobalt, cobalt-iron-boron alloy, and cobalt-iron alloy.

본 발명의 상기 제 1 강자성층은, 10nm 내지 수백㎚의 두께 범위를 가질 수 있다.The first ferromagnetic layer of the present invention may have a thickness ranging from 10 nm to several hundreds nm.

본 발명의 상기 비자성층은, 비자성 금속 또는 절연체 중 어느 하나일 수 있다.The nonmagnetic layer of the present invention may be either a nonmagnetic metal or an insulator.

본 발명의 상기 비자성층은, 구리 또는 크롬일 수 있다.The nonmagnetic layer of the present invention may be copper or chromium.

본 발명의 상기 비자성층은, 수Å 내지 수십㎚의 두께 범위를 가질 수 있다.The non-magnetic layer of the present invention may have a thickness ranging from several angstroms to several tens of nanometers.

본 발명의 상기 제 2 강자성층은, 니켈-철 합금, 코발트, 니켈, 철 중 어느 하나일 수 있다.The second ferromagnetic layer of the present invention may be any one of nickel-iron alloy, cobalt, nickel, and iron.

본 발명의 상기 제 2 강자성층은, 50nm 내지 수백㎚의 두께 범위를 가질 수 있다.The second ferromagnetic layer of the present invention may have a thickness ranging from 50 nm to several hundreds nm.

본 발명의 상기 제 1 및 제 2 반강자성층 각각은, 이리듐-망간 합금, 코발트-산화니켈 합금, 망간-플레티넘 합금, 페로망간, 산화코발트 중 어느 하나일 수 있다.Each of the first and second antiferromagnetic layers of the present invention may be any one of an iridium-manganese alloy, a cobalt-nickel oxide alloy, a manganese-plutinum alloy, ferromanganese, and cobalt oxide.

본 발명의 상기 제 1 및 제 2 반강자성층 각각은, 50nm 내지 수백㎚의 두께 범위를 가질 수 있다.Each of the first and second antiferromagnetic layers of the present invention may have a thickness ranging from 50 nm to several hundreds nm.

본 발명의 상기 제 1 강자성층과 비자성층은, 소정 간격만큼 이격된 두 개의 적층 구조체로 형성되며, 하나의 적층 구조체는 정보의 기록소자로 기능하고, 다른 하나의 적층 구조체는 정보의 판독소자로 기능할 수 있다.The first ferromagnetic layer and the nonmagnetic layer of the present invention are formed of two laminated structures spaced apart from each other by a predetermined distance, one laminated structure functions as a recording element of information, and the other laminated structure is a reading element of information Function.

본 발명의 상기 제 1 강자성층과 비자성층은, 하나의 적층 구조체로 형성되어 정보의 기록소자 또는 정보의 판독소자로 기능할 수 있다.The first ferromagnetic layer and the nonmagnetic layer of the present invention may be formed of a single laminated structure and function as a recording element of information or a reading element of information.

본 발명의 상기 소정 패턴 구조는, 원형, 사각형, 다각형 중 어느 하나일 수 있다.The predetermined pattern structure of the present invention may be any one of a circle, a rectangle, and a polygon.

본 발명은, 다른 관점에 따라, 베이스 상에 소정 패턴 구조의 제 1 강자성층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 강자성층 상에 비자성층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 강자성층과 상기 비자성층을 매립하는 형태로 수평하게 형성되며, 상기 비자성층의 상부를 노출시키는 제 1 반강자성층을 형성하는 단계와, 상기 비자성층과 상기 제 1 반강자성층 상에 제 2 강자성층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 강자성층 상에 제 2 반강자성층을 형성하는 단계를 포함하는 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a ferromagnetic semiconductor device, comprising: forming a first ferromagnetic layer having a predetermined pattern structure on a base; forming a nonmagnetic layer on the first ferromagnetic layer; Forming a first antiferromagnetic layer which is horizontally formed to fill the non-magnetic layer and exposes an upper portion of the non-magnetic layer; forming a second ferromagnetic layer on the non-magnetic layer and the first antiferromagnetic layer; And forming a second antiferromagnetic layer on the second ferromagnetic layer. The present invention also provides a method of manufacturing a memory device using the Bloch point structure.

본 발명의 상기 제 1 강자성층은, 자성체의 자화 방향이 고정되어 있는 고정층(fixed layer)이고, 상기 제 2 강자성층은, 외부 자극에 의해 자성체의 자화 방향이 변화되는 자유층(free layer)이며, 자기 구조체인 블로흐 포인트(Bloch point)를 포함할 수 있다.The first ferromagnetic layer of the present invention is a fixed layer in which the magnetization direction of the magnetic substance is fixed and the second ferromagnetic layer is a free layer in which the magnetization direction of the magnetic substance is changed by an external magnetic pole , And a Bloch point that is a magnetic structure.

본 발명의 상기 제 1 강자성층과 비자성층은, 소정 간격만큼 이격된 두 개의 적층 구조체로 형성되며, 하나의 적층 구조체는 정보의 기록소자로 기능하고, 다른 하나의 적층 구조체는 정보의 판독소자로 기능할 수 있다.The first ferromagnetic layer and the nonmagnetic layer of the present invention are formed of two laminated structures spaced apart from each other by a predetermined distance, one laminated structure functions as a recording element of information, and the other laminated structure is a reading element of information Function.

본 발명의 상기 제 1 강자성층과 비자성층은, 하나의 적층 구조체로 형성되어 정보의 기록소자 또는 정보의 판독소자로 기능할 수 있다.The first ferromagnetic layer and the nonmagnetic layer of the present invention may be formed of a single laminated structure and function as a recording element of information or a reading element of information.

본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 제 1 반강자성층(antiferromagnetic layer)과, 상기 제 1 반강자성층 상에 형성된 제 1 강자성층(ferromagnetic layer)과, 상기 제 1 강자성층 상에 형성된 소정 패턴 구조의 비자성층(non-magnetic layer)과, 상기 비자성층 상에 형성된 제 2 강자성층과, 상기 비자성층과 상기 제 2 강자성층을 매립하는 형태로 수평하게 형성되어 상기 제 2 강자성층의 상부를 노출시키는 제 2 반강자성층을 포함하고, 상기 메모리 디바이스는, 상기 비자성층과 제 2 강자성층의 하부가 제 1 영역으로 구획되고, 상기 제 1 영역을 제외한 나머지 하부가 제 2 영역으로 구획되는 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스를 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a ferromagnetic device including a first antiferromagnetic layer, a first ferromagnetic layer formed on the first antiferromagnetic layer, a second ferromagnetic layer formed on the first ferromagnetic layer, A second ferromagnetic layer formed on the non-magnetic layer; and a second ferromagnetic layer formed horizontally in a manner to embed the non-magnetic layer and the second ferromagnetic layer, Wherein the memory device comprises a non-magnetic layer and a lower portion of the second ferromagnetic layer are divided into a first region and a lower region excluding the first region is divided into a second region, A memory device using a point structure can be provided.

본 발명의 상기 제 1 강자성층과 비자성층은, 소정 간격만큼 이격된 두 개의 적층 구조체로 형성되며, 하나의 적층 구조체는 정보의 기록소자로 기능하고, 다른 하나의 적층 구조체는 정보의 판독소자로 기능할 수 있다.The first ferromagnetic layer and the nonmagnetic layer of the present invention are formed of two laminated structures spaced apart from each other by a predetermined distance, one laminated structure functions as a recording element of information, and the other laminated structure is a reading element of information Function.

본 발명의 상기 제 1 강자성층과 비자성층은, 하나의 적층 구조체로 형성되어 정보의 기록소자 또는 정보의 판독소자로 기능할 수 있다.The first ferromagnetic layer and the nonmagnetic layer of the present invention may be formed of a single laminated structure and function as a recording element of information or a reading element of information.

본 발명은, 자성층에 수평방향으로 전류를 인가하여 블로흐 포인트(Bloch-point)를 판독 소자의 위치로 이동시키고, 수직방향으로 전류를 흘려 저항을 측정하는 방식으로 자성층에 기록되어 있는 자화방향 기반의 정보를 초고속으로 판독할 수 있다.The present invention relates to a magnetization direction-based magnetization direction recording method and a magnetism direction-based magnetization direction recording method, which is a method of moving a Bloch point to a position of a read element by applying a current in a horizontal direction to a magnetic layer, Information can be read at an extremely high speed.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2는 발명의 제 1 실시 예에 따른 메모리 디바이스의 단면도이다.
도 3a 내지 3k는 제 1 실시 예에 따라 메모리 디바이스를 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도이다.
도 4은 블로흐 포인트가 형성되어 있는 자화 구조를 보여주는 예시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 자화 구조의 단면도이다.
도 6은 위층의 자화 분포를 보여주는 예시도이다.
도 7은 중간층의 자화 분포를 보여주는 예시도이다.
도 8은 아래층의 자화 분포를 보여주는 예시도이다.
도 9는 다수의 블로흐 포인트가 형성되어 있는 자화 구조를 보여주는 예시도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스에 대한 개략적인 사시도이다.
도 11은 발명의 제 2 실시 예에 따른 메모리 디바이스의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스에 대한 개략적인 사시도이다.
도 13은 발명의 제 3 실시 예에 따른 메모리 디바이스의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스에 대한 개략적인 사시도이다.
도 15는 발명의 제 4 실시 예에 따른 메모리 디바이스의 단면도이다.
1 is a schematic perspective view of a memory device using a Bloch point structure according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a memory device according to a first embodiment of the invention.
Figures 3A-3K are process flow diagrams illustrating the main process of fabricating a memory device according to the first embodiment.
4 is an exemplary view showing a magnetization structure in which a Bloch point is formed.
5 is a cross-sectional view of the magnetization structure shown in FIG.
6 is an exemplary diagram showing the magnetization distribution in the upper layer.
7 is an exemplary view showing the magnetization distribution of the intermediate layer.
8 is an exemplary view showing the magnetization distribution in the lower layer.
9 is an exemplary view showing a magnetization structure in which a plurality of Bloch points are formed.
10 is a schematic perspective view of a memory device using a Bloch point structure according to a second embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view of a memory device according to a second embodiment of the invention.
12 is a schematic perspective view of a memory device using a Bloch point structure according to a third embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view of a memory device according to a third embodiment of the present invention.
14 is a schematic perspective view of a memory device using a Bloch point structure according to a fourth embodiment of the present invention.
15 is a cross-sectional view of a memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention, and the scope of the invention is only defined by the claims.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing embodiments of the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions will be omitted unless otherwise described in order to describe embodiments of the present invention. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[제 1 실시 예][First Embodiment]

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스에 대한 개략적인 사시도이이고, 도 2는 발명의 제 1 실시 예에 따른 메모리 디바이스의 단면도이다.FIG. 1 is a schematic perspective view of a memory device using a Bloch point structure according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a memory device according to a first embodiment of the present invention.

도 1 및 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 메모리 디바이스는 소정 패턴 구조의 제 1 강자성층(ferromagnetic layer)(104a, 104b), 제 1 강자성층(104a, 104b) 상에 형성된 자성을 띄지 않는 비자성층(non-magnetic layer)(106a, 106b), 제 1 강자성층(104a, 104b)과 비자성층(106a, 106b)을 매립하는 형태로 수평하게 비자성층(104a, 104b)의 상부를 노출시키는 형상으로 형성된 제 1 반강자성층(antiferromagnetic layer)(110), 비자성층(106a, 106b)과 제 1 반강자성층(110) 상에 형성된 제 2 강자성층(112), 제 2 강자성층(112) 상에 형성된 제 2 반강자성층(114) 등을 포함할 수 있다.1 and 2, a memory device according to an embodiment of the present invention includes first ferromagnetic layers 104a and 104b having a predetermined pattern structure, first and second ferromagnetic layers 104a and 104b, The upper portions of the nonmagnetic layers 104a and 104b are horizontally exposed in the form of embedding the nonmagnetic layers 106a and 106b and the first ferromagnetic layers 104a and 104b and the nonmagnetic layers 106a and 106b A second ferromagnetic layer 112 formed on the first antiferromagnetic layer 110, a second ferromagnetic layer 112 formed on the non-magnetic layers 106a and 106b and the first antiferromagnetic layer 110 formed on the first antiferromagnetic layer 110, And a second antiferromagnetic layer 114 formed on the second antiferromagnetic layer.

여기에서, 제 1 강자성층(104a, 104b)과 비자성층(106a, 106b)은 소정 간격만큼 이격된 두 개의 적층 구조체로 형성될 수 있는데, 하나의 적층 구조체(예컨대, 104a, 106a)는 정보의 기록소자로 정의되고, 다른 하나의 적층 구조체(예컨대, 104b, 106b)는 정보의 판독소자(예컨대, GMR(Giant Magneto-resistive) 센서 등)로 정의될 수 있다.Here, the first ferromagnetic layers 104a and 104b and the non-magnetic layers 106a and 106b may be formed of two laminated structures spaced apart by a predetermined distance, and one laminated structure (e.g., 104a and 106a) And another laminate structure (e.g., 104b, 106b) may be defined as a read element of information (e.g., a giant magneto-resistive (GMR) sensor, etc.).

이를 위해, 제 1 강자성층(104a, 104b) 각각의 양측 단부에는 도선(116)을 통해 연결되는 전류 인가부(도시 생략)가 결합될 수 있다.To this end, current application portions (not shown) connected to both ends of each of the first ferromagnetic layers 104a and 104b through a conductive line 116 may be coupled.

그리고, 제 1 강자성층(104a, 104b)은, 예컨대 코발트, 코발트-철-보론 합금, 코발트-철 합금 등과 같이 보자력이 상대적으로 강한 자성체로 구성될 수 있으며, 일례로서 10nm 내지 수백㎚의 두께 범위를 가질 수 있다.The first ferromagnetic layers 104a and 104b may be made of a magnetic material having a relatively strong coercive force such as cobalt, a cobalt-iron-boron alloy, a cobalt-iron alloy or the like. For example, the first ferromagnetic layers 104a and 104b may have a thickness ranging from 10 nm to several hundreds nm Lt; / RTI >

또한, 비자성층(106a, 106b)은, 예컨대 구리, 크롬 등과 같이 자성을 띄지 않는 금속 또는 절연체 중 어느 하나로 구성될 수 있으며, 일례로서 수Å 내지 수십㎚의 두께 범위를 가질 수 있다.The non-magnetic layers 106a and 106b may be made of any one of a non-magnetic metal or an insulator such as copper, chromium and the like, and may have a thickness ranging from several angstroms to several tens of nanometers, for example.

또한, 기록소자 또는 판독소자를 구성하는 각 적층 구조체의 패턴 구조는, 예컨대 원형, 사각형, 다각형 중 어느 하나이거나 혹은 동일한 기능을 실현할 수 있는 다양한 형상으로 구성될 수 있다.The pattern structure of each laminated structure constituting the recording element or the reading element may be, for example, any one of a circle, a rectangle and a polygon, or may have various shapes capable of realizing the same function.

그리고, 제 1 및 제 2 반강자성층(110, 114) 각각은 제 2 강자성층(112)의 표면 자화가 외부 자극에 의해 변화되는 것을 방지(방해)하도록 기능할 수 있다.Then, each of the first and second antiferromagnetic layers 110 and 114 can function to prevent (impede) the surface magnetization of the second ferromagnetic layer 112 from being changed by external stimuli.

여기에서, 제 1 및 제 2 반강자성층(110, 114) 각각은, 예컨대 이리듐-망간 합금, 코발트-산화니켈 합금, 망간-플레티넘 합금, 페로망간, 산화코발트 중 어느 하나로 구성될 수 있으며, 일례로서 50nm 내지 수백㎚의 두께 범위를 가질 수 있다.Here, each of the first and second antiferromagnetic layers 110 and 114 may be made of any one of iridium-manganese alloy, cobalt-nickel oxide alloy, manganese-platinum alloy, ferromanganese and cobalt oxide, And may have a thickness ranging from 50 nm to several hundreds nm.

또한, 제 2 강자성층(112)은, 예컨대 니켈-철 합금, 코발트, 니켈, 철 등과 같은 단일 자성체 또는 합금으로 구성될 수 있으며, 일례로서 50nm 내지 수백㎚의 두께 범위를 가질 수 있다.The second ferromagnetic layer 112 may be composed of a single magnetic material or alloy such as a nickel-iron alloy, cobalt, nickel, iron, or the like, and may have a thickness ranging from 50 nm to several hundreds nm, for example.

다시 도 2를 참조하면, 제 1 강자성층(104a, 104b)과 비자성층(106a, 106b)의 상부 영역(점선을 경계로 수직하게 구획된 상부 영역)은 제 1 영역(A)으로 구획되고, 제 1 영역(A)을 제외한 상부 영역, 즉 하부에 제 1 강자성층(104a, 104b)과 비자성층(106a, 106b)이 형성되어 있지 않은 나머지 상부 영역은 제 2 영역(B)으로 구획될 수 있다.Referring again to FIG. 2, the first ferromagnetic layers 104a and 104b and the non-magnetic layers 106a and 106b are divided into an upper region (an upper region vertically partitioned by a dotted line boundary) into a first region A, The upper region except for the first region A, that is, the first ferromagnetic layer 104a, 104b and the remaining upper region where the nonmagnetic layers 106a, 106b are not formed can be partitioned into the second region B have.

여기에서, 제 1 강자성층(104a, 104b)은 자성체의 자화방향이 고정되어 있는 고정층(fixed layer)으로 정의될 수 있고, 제 2 강자성층(112)은 자성체의 자화방향이 외부 자극에 의해 변화될 수 있는 자유층(free layer)으로 정의될 수 있다.Here, the first ferromagnetic layers 104a and 104b may be defined as a fixed layer in which the magnetization direction of the magnetic substance is fixed, and the second ferromagnetic layer 112 may be defined as a direction in which the magnetization direction of the magnetic substance is changed The free layer can be defined as a free layer.

이때, 자유층은 자기 구조체인 블로흐 포인트(Bloch point)를 포함할 수 있는데, 이러한 자유층의 블로흐 포인트는 제 1 영역(A)에 기 설정된 임계세기 이상의 전류가 수직 방향으로 인가될 때 형성될 수 있다. 즉, 블로흐 포인트는 외부 전류에 의해 움직일 수 있는데, 제 1 강자성층(104a, 104b)과 수직 방향으로 임계세기 이상의 외부 전류가 인가될 때 제 2 영역(B)에 존재하는 블로흐 포인트가 제 1 영역(A)으로 이동될 수 있다.At this time, the free layer may include a Bloch point, which is a magnetic structure, and the BLOCK point of this free layer may be formed when a current equal to or greater than a predetermined threshold intensity is applied to the first area A in the vertical direction have. That is, the Bloch point can be moved by an external current. When the external current equal to or higher than the threshold current is applied in the vertical direction to the first ferromagnetic layers 104a and 104b, (A). ≪ / RTI >

여기에서, 블로흐 포인트의 이동은 제 1 영역(A) 내에 있는 자유층의 자화 방향의 반전을 일으킬 수 있다. 예컨대, 자화 방향은 제 1 영역(A) 내에 있는 자유층의 박막의 상단 위쪽 자화 방향이 상단 아래쪽 자화 방향으로 반전되거나 혹은 제 1 영역(A) 내에 있는 자유층의 박막의 상단 아래쪽 자화 방향이 상단 위쪽 자화 방향으로 반전될 수 있다.Here, the movement of the Bloch point may cause the inversion of the magnetization direction of the free layer in the first region (A). For example, the magnetization direction may be such that the upper-most magnetization direction of the thin film of the free layer in the first region A is reversed to the lower-most magnetization direction, or the magnetization direction of the upper- It can be inverted in the upward magnetization direction.

그리고, 자유층에서의 자화 방향의 반전은 고정층의 자화 방향과 자유층의 자화 방향이 같을 때 저항이 상대적으로 낮고, 고정층의 자화 방향과 자유층의 자화 방향이 다를 때 저항이 상대적으로 높아지는 현상을 나타내는 거대 자기저항(GMR: Giant magneto-resistance) 또는 터널링 자기저항(TMR: Tunneling magneto-resistance)을 이용하여 수행될 수 있다.The inversion of the magnetization direction in the free layer is relatively low when the magnetization direction of the pinned layer is equal to the magnetization direction of the free layer and the resistance is relatively increased when the magnetization direction of the pinned layer is different from the magnetization direction of the free layer Or giant magneto-resistance (GMR) or tunneling magneto-resistance (TMR).

한편, 자유층으로 정의되는 제 2 강자성층(112)에는 기록 소자(예컨대, 104a와 106a)로부터 임계세기 이상의 스핀 편향 전류가 인가될 때 자화방향에 기반하여 정보가 기록될 수 있다.On the other hand, information can be recorded on the second ferromagnetic layer 112 defined as the free layer based on the magnetization direction when a spin deflection current of more than a threshold intensity is applied from the recording elements (for example, 104a and 106a).

이때, 정보 기록을 위한 임계 전류 밀도는 자유층으로 어떤 물질을 사용하는지에 따라 달라질 수 있는데, 예컨대 퍼말로이의 경우, 모의 전산 실험 결과 블로흐 포인트 형성을 위한 임계 전류 밀도의 크기가 5 ㅧ 1012A/m2임을 알 수 있었다.At this time, the critical current density for information recording may vary depending on which material is used as a free layer. For example, in the case of permalloy, a simulation result of a numerical computation shows that the critical current density for forming a Bloch point is 5 ㅧ 10 12 A / m < 2 >.

즉, 고정층으로 정의될 수 있는 제 1 강자성층(104a, 104b) 각각은 스핀 편향 전류를 만드는 기능(역할)을 수행하는 것으로 정의되고, 제 2 강자성층(112)은 정보를 기록하는 기능(역할)을 수행하는 것으로 정의될 수 있다.That is, each of the first ferromagnetic layers 104a and 104b, which can be defined as a fixed layer, is defined to perform a function (role) to make a spin deflection current, and the second ferromagnetic layer 112 has a function ). ≪ / RTI >

일례로서, 도 1에 도시된 바와 같은 블로흐 포인트 구조체의 하단에 편광기(polarizer)를 위치시킨 후 스핀 편향 전류를 흘려줌으로써, 일례로서 도 5에 도시된 바와 같이, 자화방향을 기반으로 정보가 저장될 수 있다.For example, a polarizer may be positioned at the bottom of the BLOCKHOW point structure as shown in FIG. 1, and then a spin deflection current may be applied to the BLOCK point structure. For example, as shown in FIG. 5, information is stored based on the magnetization direction .

그리고, 제 2 강자성층(112)에 저장되어 있는 자기 구조는 도선(116)에 전류를 인가하게 되면, 다수의 블로흐 포인트가 파괴되지 않고 전류 방향(전자의 이동방향과 반대 방향)으로 움직일 수 있다.The magnetic structure stored in the second ferromagnetic layer 112 can move in the current direction (direction opposite to the movement direction of electrons) without destroying a large number of the Bloch points when a current is applied to the conductor 116 .

이때, 자기 소용돌이 핵의 경우, 반강자성층과의 반강자성 결합(antiferromagnetic coupling)으로 인해 움직이지 않고 순수 블로흐 포인트만 움직이게 된다.At this time, in the case of magnetic vortex nuclei, only the pure Bloch point moves without moving because of antiferromagnetic coupling with the antiferromagnetic layer.

다음에, 제 1 강자성층(104b)과 비자성층(106b)으로 구성되는 판독 소자는 도선(116)에 전류를 인가하여 블로흐 포인트(BP)를 판독 위치로 이동시키고, 이후 전류를 흘려 저항을 측정하는 방식으로 판독 위치의 제 2 강자성층(112)에 기록되어 있는 정보를 판독할 수 있다.Next, a read element made up of the first ferromagnetic layer 104b and the non-magnetic layer 106b applies a current to the lead 116 to move the Bloch point BP to the read position, The information recorded in the second ferromagnetic layer 112 at the read position can be read.

즉, 본 실시 예의 메모리 장치는 기록 소자와 판독 소자가 고정되어 있으며, 전류 인가를 통해 판독하고자 하는 위치의 정보를 판독 소자의 위치로 이동시켜 정보를 판독하는 방식을 갖는다.That is, in the memory device of this embodiment, the recording element and the read element are fixed, and the information of the position to be read is transferred to the position of the read element through the application of the current, thereby reading the information.

예컨대, GMR 센서 또는 TMR 센서(판독 소자)가 전류를 흘려주어 저항을 측정하고, 측정된 저항의 상대적 차이로 정보를 저장할 수 있다. 예컨대, 측정된 저항값이 기 설정된 기준치보다 크면 "0"으로 판독하고, 측정된 저항값이 기 설정된 기준치 보다 작으면 "1"로 판독할 수 있다.For example, a GMR sensor or a TMR sensor (read element) can be used to measure the resistance by flowing current, and store the information as a relative difference in the measured resistance. For example, if the measured resistance value is larger than a preset reference value, the reading is read as " 0 ", and if the measured resistance value is smaller than the predetermined reference value, the reading can be read as " 1 ".

즉, 두 강자성체(제 1 및 제 2 강자성층)의 자기모멘트가 평행할 때에는 강자성체에서 통과하지 못하는 스핀들이 적게 되므로 저항이 상대적으로 낮게 되고(정보비트 "1"), 두 강자성체의 자기모멘트가 반평행할 때에는 강자성체에서 통과하는 스핀들이 많게 되므로 저항이 상대적으로 높게 되는데(정보비트 "0"), 이러한 원리를 통해 자성층에 저장되어 있는 정보를 판독할 수 있다.That is, when the magnetic moments of the two ferromagnetic materials (the first and second ferromagnetic layers) are parallel, the spindle which can not pass through the ferromagnetic material becomes small, so that the resistance becomes relatively low (information bit "1") and the magnetic moments of the two ferromagnetic materials become half When it is parallel, the number of spindles passing through the ferromagnetic body increases, so that the resistance becomes relatively high (information bit "0"), and information stored in the magnetic layer can be read through this principle.

이때, 자유층(제 2 강자성층)의 자기 모멘트를 변형시키지 않아야 하기 때문에 판독 소자에서의 전류 세기는 기록 소자에서의 전류 세기보다 상대적으로 훨씬 낮아야 한다.At this time, since the magnetic moment of the free layer (second ferromagnetic layer) should not be deformed, the current intensity in the reading element should be much lower than the current intensity in the recording element.

도 4는 블로흐 포인트가 형성되어 있는 자화 구조를 보여주는 예시도이다.4 is an exemplary view showing a magnetization structure in which a Bloch point is formed.

도 4를 참조하면, 적색은 자화의 z방향 분의 비율이 70% 이상 위쪽 방향인 부분을 보여주고, 청색은 자화의 z방향 분의 비율이 70% 이상 아래쪽 방향인 부분을 보여주며, 적색과 청색 사이에 있는 경계 부분은 블로흐 포인트로 이루어져 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, red shows a portion where the ratio of the z direction of the magnetization is 70% or more upward, and blue shows a portion where the ratio of the z direction of magnetization is 70% or more downward, It can be seen that the boundary between blue is composed of Bloch points.

도 5는 도 4에 도시된 자화 구조의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the magnetization structure shown in FIG.

도 5를 참조하면, 위쪽과 아래층의 자기 소용돌이 핵 사이에 있는 수직자화 성분에 기반하여 정보가 기록(예컨대, 위쪽 자화방향 "1", 아래쪽 자화방향 "0")할 수 있음을 보여준다. 도 5에서는 자기 소용돌이 핵 사이를 5등분으로 나누어 수직자화 성분이 위쪽 방향일 때 정보비트 "1"로 저장(기록)되고, 수직 자화성분이 아래쪽 방향일 때 정보비트 "0"으로 저장(기록)될 수 있음을 보여준다.Referring to FIG. 5, it can be shown that information can be recorded (e.g., upward magnetization direction "1", downward magnetization direction "0") based on the vertical magnetization component between the upper and lower magnetic vortex nuclei. In FIG. 5, information bits "1" are recorded (recorded) when the perpendicular magnetization component is divided upwardly, and information bits "0" are recorded (recorded) when the vertical magnetization component is downward. .

도 6은 위층의 자화 분포를 보여주는 예시도이고, 도 7은 중간층의 자화 분포를 보여주는 예시도이며, 도 8은 아래층의 자화 분포를 보여주는 예시도이다.FIG. 6 is an exemplary view showing the magnetization distribution of the upper layer, FIG. 7 is an exemplary view showing the magnetization distribution of the intermediate layer, and FIG. 8 is an exemplary view showing the magnetization distribution of the lower layer.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 위층, 중간층, 아래층의 자화 분포를 보여주는데, 색상은 수직 자화성분을 나타내고 각각의 등고선은 수평자화 성분을 나타낸다. 가장 맨 위층과 아래층에는 각각 수직자화 성분이 반대인 자기 소용돌이 핵이 존재하며, 블로흐 포인트는 중간층에 존재함을 알 수 있다.Referring to FIGS. 6 to 8, the magnetization distribution of the upper layer, the middle layer, and the lower layer is shown, wherein the hue represents the vertical magnetization component and each contour represents the horizontal magnetization component. In the uppermost layer and the lower layer, there are magnetic vortex nuclei in which the perpendicular magnetization components are opposite to each other, and the Bloch point exists in the middle layer.

도 9는 다수의 블로흐 포인트가 형성되어 있는 자화 구조를 보여주는 예시도이다.9 is an exemplary view showing a magnetization structure in which a plurality of Bloch points are formed.

도 9를 참조하면, 본 실시 예의 메모리 디바이스는 자구벽을 이용하는 기존의 메모리 장치인 레이스트랙 메모리(racetrack memory)와 동일하게 정보를 저장할 수 있음을 보여준다.Referring to FIG. 9, the memory device of this embodiment shows that it can store information in the same manner as a racetrack memory, which is a conventional memory device using a magnetic domain wall.

다음에, 상술한 바와 같은 구조를 갖는 본 실시 예에 따른 메모리 디바이스를 제조하는 일련의 공정들에 대하여 상세하게 설명한다.Next, a series of processes for manufacturing the memory device according to the present embodiment having the above-described structure will be described in detail.

도 3a 내지 3k는 제 1 실시 예에 따라 메모리 디바이스를 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도이다.Figures 3A-3K are process flow diagrams illustrating the main process of fabricating a memory device according to the first embodiment.

도 3a를 참조하면, 일례로서 스핀 코팅 등과 같은 코팅 공정을 진행함으로써, 베이스(예컨대, 웨이퍼 등)(100) 상에 소정의 두께를 갖는 레지스트(102a)를 도포한다.Referring to FIG. 3A, a resist 102a having a predetermined thickness is coated on a base (e.g., a wafer or the like) 100 by performing a coating process such as spin coating as an example.

다음에, 마스크 등을 이용하는 패터닝 공정, 예컨대 전자빔 리쏘그래피(E-beam lithography) 혹은 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 공정을 진행하여 레지스트(102a)의 일부를 선택적으로 제거함으로써, 일례로서 도 3b에 도시된 바와 같이, 기록소자 및 판독소자를 구성하는 적층 구조체를 정의하기 위한 형상을 갖는 레지스트 패턴(102)을 형성한다.Next, a patterning process using a mask or the like, for example, an E-beam lithography process or a photolithography process is performed to selectively remove a part of the resist 102a. As a result, A resist pattern 102 having a shape for defining a laminated structure constituting a recording element and a reading element is formed.

이어서, 증착 공정, 예컨대 스퍼터링, MBE(molecular beam epitaxy), ALD(atomic layer deposition), PLD(pulse laser deposition), 전자 빔 이베퍼레이터(E-beam evaporator) 등과 같은 증착 공정을 진행함으로써, 일례로서 도 3c에 도시된 바와 같이, 레지스트가 제거된 영역의 내부에 소정 두께(예컨대, 10nm 내지 수백㎚의 두께 범위)의 제 1 강자성층(104a, 104b)을 형성한다.Then, a deposition process such as sputtering, molecular beam epitaxy (MBE), atomic layer deposition (ALD), pulse laser deposition (PLD), electron beam evaporator As shown in FIG. 3C, first ferromagnetic layers 104a and 104b having a predetermined thickness (for example, a thickness range of 10 nm to several hundreds of nm) are formed in a region where the resist is removed.

여기에서, 제 1 강자성층(104a, 104b)은, 예컨대 코발트, 코발트-철-보론 합금, 코발트-철 합금 등과 같이 보자력이 상대적으로 강한 자성체일 수 있다.Here, the first ferromagnetic layers 104a and 104b may be a magnetic substance having a relatively strong coercive force such as cobalt, a cobalt-iron-boron alloy, a cobalt-iron alloy, or the like.

다시, 증착 공정, 예컨대 스퍼터링, MBE, ALD, PLD, 전자 빔 이베퍼레이터 등과 같은 증착 공정을 진행함으로써, 일례로서 도 3d에 도시된 바와 같이, 제 1 강자성층(104a, 104b)의 상부에 소정 두께(예컨대, 수Å 내지 수십㎚의 두께 범위)의 비자성층(106a, 106b)을 형성한다.3D, a deposition process such as sputtering, MBE, ALD, PLD, electron beam evaporator, or the like is performed to form a predetermined (predetermined) thickness on the first ferromagnetic layers 104a and 104b, The non-magnetic layers 106a and 106b having a thickness (for example, a range of thicknesses of several angstroms to several tens of nanometers) are formed.

여기에서, 비자성층(106a, 106b)은, 예컨대 구리, 크롬 등과 같이 자성을 띄지 않는 금속 또는 절연체 중 어느 하나일 수 있다.Here, the nonmagnetic layers 106a and 106b may be any one of a metal or an insulator which is not magnetic, such as copper, chromium, or the like.

이후, 리프트-오프(Lift-off) 공정을 진행하여 잔류하는 레지스트 패턴(102)을 제거함으로써, 일례로서 도 3e에 도시된 바와 같이, 베이스(100) 상에 제 1 강자성층(104a)과 비자성층(106a)으로 된 기록소자와 제 1 강자성층(104b)과 비자성층(106b)으로 된 판독소자를 형성한다. 여기에서, 기록소자와 판독소자는 적층 구조체로 정의될 수 있다.Thereafter, a lift-off process is performed to remove the remaining resist pattern 102, thereby forming a first ferromagnetic layer 104a and a second ferromagnetic layer 104a on the base 100, A recording element made of a stratum 106a and a reading element made of a first ferromagnetic layer 104b and a nonmagnetic layer 106b are formed. Here, the recording element and the reading element can be defined as a laminated structure.

다음에, 스핀 코팅 등과 같은 코팅 공정을 진행함으로써, 일례로서 도 3f에 도시된 바와 같이, 기록소자와 이 기록소자로부터 소정 간격만큼 이격되어 형성된 판독 소자를 완전히 매립하는 후막의 레지스트(108a)를 도포한다.Next, as shown in Fig. 3F as an example, a resist film 108a of a thick film completely filling the recording element and the reading element formed spaced apart from the recording element by a predetermined distance is applied by carrying out a coating process such as spin coating or the like do.

다시, 마스크 등을 이용하는 패터닝 공정, 예컨대 전자빔 리쏘그래피 혹은 포토 리쏘그래피 공정을 진행하여 레지스트(108a)의 일부를 선택적으로 제거함으로써, 일례로서 도 3g에 도시된 바와 같이, 비자성층(106a, 106b)의 상부에만 레지스트가 선택 잔류하는 형상을 갖는 레지스트 패턴(108)을 형성한다.The nonmagnetic layers 106a and 106b are selectively removed by selectively removing a part of the resist 108a by performing a patterning process such as an electron beam lithography or a photolithography process using a mask or the like, A resist pattern 108 having a shape in which a resist is selectively left only on an upper portion of the resist pattern 108 is formed.

그리고, 증착 공정, 예컨대 스퍼터링, MBE, ALD, PLD, 전자 빔 이베퍼레이터 등과 같은 증착 공정을 진행함으로써, 일례로서 도 3h에 도시된 바와 같이, 기록소자와 판독소자가 형성되지 않은 베이스(100) 상에 기록소자 및 판독소자의 높이와 동일한 높이를 갖는 제 1 반강자성층(110)을 형성한다.Then, a deposition process such as sputtering, MBE, ALD, PLD, electron beam evaporator, or the like is performed to form a base 100 on which a recording element and a read element are not formed, as shown in FIG. 3H, The first antiferromagnetic layer 110 having the same height as that of the recording element and the reading element is formed.

여기에서, 제 1 반강자성층(110)은, 예컨대 이리듐-망간 합금, 코발트-산화니켈 합금, 망간-플레티넘 합금, 페로망간, 산화코발트 중 어느 하나일 수 있으며, 그 두께는, 예컨대 50nm 내지 수백㎚의 두께 범위일 수 있다.Here, the first antiferromagnetic layer 110 may be any one of iridium-manganese alloy, cobalt-nickel oxide alloy, manganese-platinum alloy, ferromanganese, and cobalt oxide, Nm. ≪ / RTI >

이후, 리프트-오프 공정을 진행하여 잔류하는 레지스트 패턴(108)을 제거함으로써, 일례로서 도 3i에 도시된 바와 같이, 베이스(100) 상에 제 1 강자성층(104a)과 비자성층(106a)으로 된 기록소자, 제 1 강자성층(104b)과 비자성층(106b)으로 된 판독소자, 기록소자 및 판독소자와 수평하게 동일한 높이를 갖는 제 1 반강자성층(110)을 형성한다. 즉, 제 1 반강자성층(110)은 비자성층(106a, 106b)의 상부를 노출시키는 형태로 형성된다.Thereafter, the lift-off process is performed to remove the remaining resist pattern 108, thereby forming a first ferromagnetic layer 104a and a nonmagnetic layer 106a on the base 100 as shown in Fig. 3 The first antiferromagnetic layer 110 having the same height as the recording element, the first ferromagnetic layer 104b and the reading element made up of the non-magnetic layer 106b, the recording element, and the reading element is formed. That is, the first antiferromagnetic layer 110 is formed to expose the upper portions of the non-magnetic layers 106a and 106b.

다음에, 증착 공정, 예컨대 스퍼터링, MBE, ALD, PLD, 전자 빔 이베퍼레이터 등과 같은 증착 공정을 진행함으로써, 일례로서 도 3j에 도시된 바와 같이, 기록소자, 판독소자 및 제 1 반강자성층(110) 상에 소정 두께(예컨대, 50nm 내지 수백㎚의 두께 범위)의 제 2 강자성층(112)을 형성한다.Next, a deposition process such as sputtering, MBE, ALD, PLD, electron beam evaporator or the like is performed to form a recording layer, a reading element, and a first antiferromagnetic layer A second ferromagnetic layer 112 having a predetermined thickness (for example, a thickness ranging from 50 nm to several hundreds of nm) is formed on the first ferromagnetic layer 110.

여기에서, 제 2 강자성층(112)은, 예컨대 니켈-철 합금, 코발트, 니켈, 철 등과 같은 단일 자성체 또는 합금일 수 있다.Here, the second ferromagnetic layer 112 may be a single magnetic material or alloy such as a nickel-iron alloy, cobalt, nickel, iron, or the like.

이어서, 증착 공정, 예컨대 스퍼터링, MBE, ALD, PLD, 전자 빔 이베퍼레이터 등과 같은 증착 공정을 진행하여 제 2 강자성층(112) 상에 제 2 반강자성층(114)을 형성하고, 이후 구조물의 하단에 있는 베이스(100)를 제거(탈거)함으로써, 일례로서 도 3k에 도시된 바와 같이, 기록소자와 판독소자의 상부 영역(점선을 경계로 수직하게 구획된 상부 영역)을 나타내는 제 1 영역(A)과 기록소자와 판독소자가 형성되어 있지 않은 상부 영역을 나타내는 제 2 영역(B)으로 구획되는 구조를 갖는 본 실시 예의 메모리 디바이스를 완성한다.Then, a deposition process such as sputtering, MBE, ALD, PLD, electron beam evaporator or the like is performed to form a second antiferromagnetic layer 114 on the second ferromagnetic layer 112, The base 100 on the lower side is removed (removed). As a result, as shown in FIG. 3K, a first area (upper area) of the recording element and the read element A) and a second area (B) indicating an upper area where the recording element and the reading element are not formed. The memory device of this embodiment is completed.

여기에서, 제 2 반강자성층(114)은, 예컨대 이리듐-망간 합금, 코발트-산화니켈 합금, 망간-플레티넘 합금, 페로망간, 산화코발트 중 어느 하나일 수 있으며, 그 두께는, 예컨대 50nm 내지 수백㎚의 두께 범위일 수 있다.Here, the second antiferromagnetic layer 114 may be any one of iridium-manganese alloy, cobalt-nickel oxide alloy, manganese-platinum alloy, ferromanganese, and cobalt oxide, Nm. ≪ / RTI >

[제 2 실시 예][Second Embodiment]

도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스에 대한 개략적인 사시도이고, 도 11은 발명의 제 2 실시 예에 따른 메모리 디바이스의 단면도이다.FIG. 10 is a schematic perspective view of a memory device using a Bloch point structure according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a cross-sectional view of a memory device according to a second embodiment of the present invention.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시 예에 따른 메모리 디바이스는, 강자성층에 정보를 저장(기록)하기 위한 기록소자와 강자성층에 저장되어 있는 정보를 판독하기 위한 판독소자를 각각 별도로 구성하는 전술한 제 1 실시 예와는 달리, 제 1 강자성층(104)과 비자성층(106)으로 된 하나의 적층 구조체만으로 구성하여 기록소자 또는 판독소자로서 기능하도록 하는 구성에 차이를 갖는다.10 and 11, the memory device according to the present embodiment includes a recording element for storing (recording) information in the ferromagnetic layer and a reading element for reading information stored in the ferromagnetic layer separately Unlike the first embodiment described above, there is a difference in the structure in which only one laminated structure composed of the first ferromagnetic layer 104 and the nonmagnetic layer 106 functions as a recording element or a reading element.

즉, 본 실시 예의 메모리 디바이스는 하나의 적층 구조체가 기록소자와 판독소자의 기능을 선택적으로 수행하는 구조만을 달리할 뿐 나머지 구성부재들의 구성 및 기능은 전술한 제 1 실시 예의 대응되는 구성부재들의 구성 및 기능과 실질적으로 동일하다.That is, the memory device of this embodiment differs only in the structure in which one laminated structure selectively performs the functions of the recording element and the reading element, and the structure and function of the remaining constituent elements are the same as those of the corresponding constituent members of the first embodiment And functions.

따라서, 명세서의 간결화를 위한 불필요한 중복기재를 피하기 위하여 나머지 구성부재들에 대한 구성 및 기능 등의 설명은 생략한다.Therefore, in order to avoid unnecessary redundant description for the sake of simplification of the specification, the description of the configuration, function, and the like for the remaining constituent members will be omitted.

또한, 본 실시 예에 따른 메모리 디바이스를 제조하는 방법은, 제 1 강자성층(104)과 비자성층(106)으로 된 하나의 적층 구조체로 형성한다는 점만 다를 뿐 전반적인 각 제조 공정은 전술한 제 1 실시 예의 각 제조 공정들과 실질적으로 동일하다.The method of manufacturing the memory device according to the present embodiment is different from that of the first embodiment only in that the first ferromagnetic layer 104 and the nonmagnetic layer 106 are formed as a single layer structure. Are substantially the same as the respective manufacturing processes of the examples.

따라서, 명세서의 간결화를 위한 불필요한 중복기재를 피하기 위하여 본 실시 예에 따른 메모리 디바이스를 제조하는 일련의 공정들에 대한 설명은 생략한다.Therefore, the description of the series of processes for manufacturing the memory device according to the present embodiment is omitted in order to avoid unnecessary redundant description for simplification of the specification.

다시, 도 11을 참조하면, 제 1 강자성층(104)과 비자성층(106)의 상부 영역(점선을 경계로 수직하게 구획된 상부 영역)은 제 1 영역(A)으로 구획되고, 제 1 영역(A)을 제외한 상부 영역, 즉 하부에 제 1 강자성층(104)과 비자성층(106)이 형성되어 있지 않은 나머지 상부 영역은 제 2 영역(B)으로 구획될 수 있다.Referring again to FIG. 11, the first ferromagnetic layer 104 and the nonmagnetic layer 106 are divided into an upper region (an upper region vertically partitioned by a dotted line boundary) into a first region A, The remaining upper region where the first ferromagnetic layer 104 and the non-magnetic layer 106 are not formed may be partitioned into the second region B except for the first region A, that is, the lower region.

[제 3 실시 예][Third Embodiment]

도 12는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스에 대한 개략적인 사시도이고, 도 13은 발명의 제 3 실시 예에 따른 메모리 디바이스의 단면도이다.FIG. 12 is a schematic perspective view of a memory device using a Bloch point structure according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a cross-sectional view of a memory device according to a third embodiment of the present invention.

도 12 및 도 13을 참조하면, 기록소자와 판독소자로서 기능하는 2개의 적층 구조체가 메모리 디바이스의 하단에 형성되는 전술한 제 1 실시 예와는 달리, 2개의 적층 구조체가 메모리 디바이스의 상단에 형성되는 점에 있어서 구조적인 차이를 갖는다.12 and 13, unlike the first embodiment described above in which two stacked structures functioning as a recording element and a read element are formed at the bottom of the memory device, two stacked structures are formed at the top of the memory device And there is a structural difference in the point of being.

즉, 본 실시 예의 메모리 디바이스는 제 1 반강자성층(1202)의 상부에 제 1 강자성층(1204)이 형성되고, 제 1 강자성층(1204)의 상부에 소정의 패턴 구조를 갖는 2개의 적층 구조체, 즉 비자성층(1206a, 1206b) 제 2 강자성층(1208a, 1208b)으로 된 2개의 적층 구조체가 형성된다.That is, in the memory device of this embodiment, a first ferromagnetic layer 1204 is formed on top of the first antiferromagnetic layer 1202, and two stacked structures 1202 having a predetermined pattern structure on the first ferromagnetic layer 1204 Two nonmagnetic layers 1206a and 1206b and two second ferromagnetic layers 1208a and 1208b are formed.

또한, 본 실시 예의 메모리 디바이스는 2개의 적층 구조체를 매립하는 형태로 수평하게 제 2 강자성층(1208a, 1208b)의 각 상부를 노출시키는 형태로 제 2 반강자성층(1210)이 형성되는 구조를 갖는다. 도 12에 있어서, 참조번호 1212는 도선을 나타낸다.In addition, the memory device of this embodiment has a structure in which the second antiferromagnetic layer 1210 is formed so as to expose the upper portions of the second ferromagnetic layers 1208a and 1208b horizontally in the form of embedding two stacked structures . 12, reference numeral 1212 denotes a conductor.

도 13을 참조하면, 제 2 강자성층(1208a, 1208b)과 비자성층(1206a, 1206b)의 하부 영역(점선을 경계로 수직하게 구획된 하부 영역)은 제 1 영역(A)으로 구획되고, 제 1 영역(A)을 제외한 하부 영역, 즉 상부에 제 1 강자성층(1208a, 1208b)과 비자성층(1206a, 1206b)이 형성되어 있지 않은 나머지 하부 영역은 제 2 영역(B)으로 구획될 수 있다.13, a lower region (a lower region vertically partitioned by a dotted line) of the second ferromagnetic layers 1208a and 1208b and the non-magnetic layers 1206a and 1206b is divided into a first region A, The first ferromagnetic layers 1208a and 1208b and the remaining lower regions where the nonmagnetic layers 1206a and 1206b are not formed may be partitioned into the second regions B except for the first region A, .

그리고, 본 실시 예의 메모리 디바이스를 형성하는 각 구성부재의 재질, 각 구성부재의 두께 범위, 각 구성부재의 제조 공정 등은 전술한 제 1 실시 예의 메모리 디바이스의 대응되는 각 구성부재의 재질, 각 구성부재의 두께 범위, 각 구성부재의 제조 공정 등과 실질적으로 거의 동일 내지 유사하다.The material of each constituent member forming the memory device of the present embodiment, the thickness range of each constituent member, the manufacturing process of each constituent member, and the like are the same as those of the corresponding constituent members of the memory device of the first embodiment, The thickness range of the member, the manufacturing process of each constituent member, and the like.

따라서, 명세서의 간결화를 위한 불필요한 중복기재를 피하기 위하여, 본 실시 예의 메모리 디바이스를 형성하는 각 구성부재의 재질, 각 구성부재의 두께 범위, 각 구성부재의 제조 공정 등에 대한 설명은 생략한다.Therefore, in order to avoid unnecessary redundant description for the sake of simplification of the specification, description of the material of each constituent member forming the memory device of this embodiment, the thickness range of each constituent member, the manufacturing process of each constituent member, and the like will be omitted.

[제 4 실시 예][Fourth Embodiment]

도 14는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스에 대한 개략적인 사시도이고, 도 15는 발명의 제 4 실시 예에 따른 메모리 디바이스의 단면도이다.FIG. 14 is a schematic perspective view of a memory device using a Bloch point structure according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a cross-sectional view of a memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

도 14 및 도 15를 참조하면, 본 실시 예에 따른 메모리 디바이스는, 강자성층에 정보를 저장(기록)하기 위한 기록소자와 강자성층에 저장되어 있는 정보를 판독하기 위한 판독소자를 각각 별도로 구성하는 전술한 제 3 실시 예와는 달리, 제 2 강자성층(1208)과 비자성층(1206)으로 된 하나의 적층 구조체만으로 구성하여 기록소자 또는 판독소자로서 기능하도록 하는 구성에 차이를 갖는다.14 and 15, the memory device according to the present embodiment includes a recording element for storing (recording) information in the ferromagnetic layer and a reading element for reading information stored in the ferromagnetic layer separately The ferromagnetic layer 1208 and the nonmagnetic layer 1206 are different from the third embodiment in that they are formed of only one laminated structure and function as a recording element or a reading element.

즉, 본 실시 예의 메모리 디바이스는 하나의 적층 구조체가 기록소자와 판독소자의 기능을 선택적으로 수행하는 구조만을 달리할 뿐 나머지 구성부재들의 구성 및 기능은 전술한 제 3 실시 예의 대응되는 구성부재들의 구성 및 기능과 실질적으로 동일하다.That is, the memory device of this embodiment differs only in the structure in which one laminated structure selectively performs the functions of the recording element and the reading element, and the structure and function of the remaining constituent elements are the same as those of the constituent elements of the corresponding constituent members of the third embodiment And functions.

따라서, 명세서의 간결화를 위한 불필요한 중복기재를 피하기 위하여 나머지 구성부재들에 대한 구성 및 기능 등의 설명은 생략한다.Therefore, in order to avoid unnecessary redundant description for the sake of simplification of the specification, the description of the configuration, function, and the like for the remaining constituent members will be omitted.

또한, 본 실시 예에 따른 메모리 디바이스를 제조하는 방법은, 제 2 강자성층(1208)과 비자성층(1206)으로 된 하나의 적층 구조체로 형성한다는 점만 다를 뿐 전반적인 각 제조 공정은 전술한 제 3 실시 예의 각 제조 공정들과 실질적으로 동일하다.The method of manufacturing the memory device according to the present embodiment is different from that of the first embodiment only in that the ferromagnetic layer 1208 and the nonmagnetic layer 1206 are formed as a single layered structure. Are substantially the same as the respective manufacturing processes of the examples.

따라서, 명세서의 간결화를 위한 불필요한 중복기재를 피하기 위하여 본 실시 예에 따른 메모리 디바이스를 제조하는 일련의 공정들에 대한 설명은 생략한다.Therefore, a description of the series of processes for manufacturing the memory device according to the present embodiment is omitted in order to avoid unnecessary redundant description for the sake of simplification of the specification.

다시, 도 15를 참조하면, 제 2 강자성층(1208)과 비자성층(1206)의 하부 영역(점선을 경계로 수직하게 구획된 하부 영역)은 제 1 영역(A)으로 구획되고, 제 1 영역(A)을 제외한 하부 영역, 즉 상부에 제 2 강자성층(1208)과 비자성층(1206)이 형성되어 있지 않은 나머지 하부 영역은 제 2 영역(B)으로 구획될 수 있다.15, the lower region of the second ferromagnetic layer 1208 and the non-magnetic layer 1206 (lower region vertically partitioned by the dotted line) are divided into a first region A, The second ferromagnetic layer 1208 and the remaining lower ferromagnetic layer 1206 in which the nonmagnetic layer 1206 is not formed may be partitioned into the second ferromagnetic layer 1208 except for the ferromagnetic layer A,

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. It is easy to see that this is possible. That is, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention.

따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the scope of protection of the present invention should be construed in accordance with the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

104, 104a, 104b, 1204 : 제 1 강자성층
106, 106a, 106b, 1206a, 1206b : 비자성층
110, 1202 : 제 1 반강자성층
112, 1208, 1208a, 1208b : 제 2 강자성층
114, 1210 : 제 2 반강자성층
116, 1212 : 도선
104, 104a, 104b, 1204: first ferromagnetic layer
106, 106a, 106b, 1206a, 1206b: non-magnetic layer
110, 1202: a first antiferromagnetic layer
112, 1208, 1208a, 1208b: a second ferromagnetic layer
114, 1210: a second antiferromagnetic layer
116, 1212: conductor

Claims (27)

블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스에 있어서,
소정 패턴 구조의 제 1 강자성층(ferromagnetic layer)과,
상기 제 1 강자성층 상에 형성된 비자성층(non-magnetic layer)과,
상기 제 1 강자성층과 상기 비자성층을 매립하는 형태로 수평하게 형성되어 상기 비자성층의 상부를 노출시키는 제 1 반강자성층(antiferromagnetic layer)과,
상기 비자성층과 상기 제 1 반강자성층 상에 형성된 제 2 강자성층과,
상기 제 2 강자성층 상에 형성된 제 2 반강자성층
을 포함하고,
상기 메모리 디바이스는,
상기 제 1 강자성층과 상기 비자성층의 상부가 제 1 영역으로 구획되고, 상기 제 1 영역을 제외한 나머지 상부가 제 2 영역으로 구획되는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
In a memory device using a Bloch point structure,
A first ferromagnetic layer having a predetermined pattern structure,
A non-magnetic layer formed on the first ferromagnetic layer,
A first antiferromagnetic layer horizontally formed to embed the first ferromagnetic layer and the nonmagnetic layer to expose an upper portion of the nonmagnetic layer;
A second ferromagnetic layer formed on the non-magnetic layer and the first antiferromagnetic layer,
The second ferromagnetic layer formed on the second ferromagnetic layer
/ RTI >
The memory device comprising:
The upper portion of the first ferromagnetic layer and the nonmagnetic layer are divided into a first region and the upper portion excluding the first region is partitioned into a second region
A memory device using a Bloch point structure.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 강자성층은,
자성체의 자화 방향이 고정되어 있는 고정층(fixed layer)이고,
상기 제 2 강자성층은,
외부 자극에 의해 자성체의 자화 방향이 변화되는 자유층(free layer)이며, 자기 구조체인 블로흐 포인트(Bloch point)를 포함하는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
The method according to claim 1,
The first ferromagnetic layer includes a first ferromagnetic layer,
A fixed layer in which the magnetization direction of the magnetic body is fixed,
Wherein the second ferromagnetic layer comprises
A free layer in which a magnetization direction of a magnetic body is changed by an external stimulus and includes a magnetic body, a Bloch point,
A memory device using a Bloch point structure.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 반강자성층은,
상기 제 2 강자성층의 표면 자화가 상기 외부 자극에 의해 변화되는 것을 방지하도록 기능하는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
3. The method of claim 2,
Wherein the first and second antiferromagnetic layers are formed of
And to prevent the surface magnetization of the second ferromagnetic layer from being changed by the external stimulus
A memory device using a Bloch point structure.
제 2 항에 있어서,
상기 블로흐 포인트는,
상기 제 1 영역에 임계세기 이상의 전류가 수직 방향으로 인가될 때 형성되는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
3. The method of claim 2,
The Bloch point
When a current equal to or greater than the threshold intensity is applied to the first region in the vertical direction
A memory device using a Bloch point structure.
제 2 항에 있어서,
상기 블로흐 포인트는 외부 전류에 의하여 움직이며,
임계세기 이상의 상기 외부 전류가 수직 방향으로 인가될 때 상기 제 2 영역에 있는 블로흐 포인트가 상기 제 1 영역으로 이동하는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
3. The method of claim 2,
The Bloch point is moved by an external current,
When the external current of the threshold level or more is applied in the vertical direction, the bloc point in the second region moves to the first region
A memory device using a Bloch point structure.
제 2 항에 있어서,
상기 블로흐 포인트의 이동은,
상기 제 1 영역 내에 있는 상기 자유층의 자화 방향의 반전을 일으키는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
3. The method of claim 2,
The movement of the Bloch point is,
Wherein the free layer has a first magnetization direction and a second magnetization direction,
A memory device using a Bloch point structure.
제 6 항에 있어서,
상기 자유층의 자화 방향은,
상기 제 1 영역 내에 있는 상기 자유층의 박막의 상단 위쪽 자화 방향이 상단 아래쪽 자화 방향으로 반전되거나 또는 상기 제 1 영역 내에 있는 상기 자유층의 박막의 상단 아래쪽 자화 방향이 상단 위쪽 자화 방향으로 반전되는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
The method according to claim 6,
The magnetization direction of the free layer,
The upper-most magnetization direction of the thin film of the free layer in the first region is reversed in the upper-lower magnetization direction or the upper-most magnetization direction of the thin film of the free layer in the first region is inverted in the upper-upper magnetization direction
A memory device using a Bloch point structure.
제 7 항에 있어서,
상기 자유층의 자화 방향의 반전은,
상기 고정층의 자화 방향과 상기 자유층의 자화 방향이 같을 때 저항이 상대적으로 낮고, 상기 고정층의 자화 방향과 상기 자유층의 자화 방향이 다를 때 저항이 상대적으로 높아지는 거대 자기저항(GMR: Giant magneto-resistance) 또는 터널링 자기저항(TMR: Tunneling magneto-resistance)을 이용하는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
8. The method of claim 7,
The inversion of the magnetization direction of the free layer,
Wherein a resistance is relatively low when the magnetization direction of the pinned layer is equal to a magnetization direction of the free layer and a resistance is relatively high when the magnetization direction of the pinned layer is different from the magnetization direction of the free layer, resistance or tunneling magneto-resistance (TMR).
A memory device using a Bloch point structure.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 강자성층은,
코발트, 코발트-철-보론 합금, 코발트-철 합금 중 어느 하나인
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
The method according to claim 1,
The first ferromagnetic layer includes a first ferromagnetic layer,
Cobalt, cobalt-iron-boron alloy, cobalt-iron alloy
A memory device using a Bloch point structure.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 비자성층은,
비자성 금속 또는 절연체 중 어느 하나인
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
The method according to claim 1,
The non-
Non-magnetic metal or insulator
A memory device using a Bloch point structure.
제 11 항에 있어서,
상기 비자성층은,
구리 또는 크롬인
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
12. The method of claim 11,
The non-
Copper or chrome phosphorus
A memory device using a Bloch point structure.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 강자성층은,
니켈-철 합금, 코발트, 니켈, 철 중 어느 하나인
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
The method according to claim 1,
Wherein the second ferromagnetic layer comprises
Nickel-iron alloy, cobalt, nickel, or iron.
A memory device using a Bloch point structure.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 반강자성층 각각은,
이리듐-망간 합금, 코발트-산화니켈 합금, 망간-플레티넘 합금, 페로망간, 산화코발트 중 어느 하나인
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
The method according to claim 1,
Wherein each of the first and second antiferromagnetic layers comprises:
Iridium-manganese alloy, cobalt-nickel oxide alloy, manganese-platinum alloy, ferromanganese, and cobalt oxide
A memory device using a Bloch point structure.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 강자성층과 비자성층은,
소정 간격만큼 이격된 두 개의 적층 구조체로 형성되며, 하나의 적층 구조체는 정보의 기록소자로 기능하고, 다른 하나의 적층 구조체는 정보의 판독소자로 기능하는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
The method according to claim 1,
The first ferromagnetic layer and the non-
One laminated structure functions as a recording element of information, and the other laminated structure functions as a reading element of information
A memory device using a Bloch point structure.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 강자성층과 비자성층은,
하나의 적층 구조체로 형성되어 정보의 기록소자 또는 정보의 판독소자로 기능하는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
The method according to claim 1,
The first ferromagnetic layer and the non-
And is formed of a single laminated structure to function as a recording element of information or a reading element of information
A memory device using a Bloch point structure.
제 1 항에 있어서,
상기 소정 패턴 구조는,
원형, 사각형, 다각형 중 어느 하나인
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
The method according to claim 1,
In the predetermined pattern structure,
It can be a circle, a rectangle, or a polygon.
A memory device using a Bloch point structure.
베이스 상에 소정 패턴 구조의 제 1 강자성층을 형성하는 단계와,
상기 제 1 강자성층 상에 비자성층을 형성하는 단계와,
상기 제 1 강자성층과 상기 비자성층을 매립하는 형태로 수평하게 형성되며, 상기 비자성층의 상부를 노출시키는 제 1 반강자성층을 형성하는 단계와,
상기 비자성층과 상기 제 1 반강자성층 상에 제 2 강자성층을 형성하는 단계와,
상기 제 2 강자성층 상에 제 2 반강자성층을 형성하는 단계
를 포함하는 블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스의 제조 방법.
Forming a first ferromagnetic layer having a predetermined pattern structure on a base;
Forming a non-magnetic layer on the first ferromagnetic layer;
Forming a first antiferromagnetic layer horizontally formed to fill the first ferromagnetic layer and the nonmagnetic layer and exposing an upper portion of the nonmagnetic layer;
Forming a second ferromagnetic layer on the non-magnetic layer and the first antiferromagnetic layer;
Forming a second antiferromagnetic layer on the second ferromagnetic layer
≪ / RTI > wherein the method comprises the steps of:
제 21 항에 있어서,
상기 제 1 강자성층은,
자성체의 자화 방향이 고정되어 있는 고정층(fixed layer)이고,
상기 제 2 강자성층은,
외부 자극에 의해 자성체의 자화 방향이 변화되는 자유층(free layer)이며, 자기 구조체인 블로흐 포인트(Bloch point)를 포함하는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스의 제조 방법.
22. The method of claim 21,
The first ferromagnetic layer includes a first ferromagnetic layer,
A fixed layer in which the magnetization direction of the magnetic body is fixed,
Wherein the second ferromagnetic layer comprises
A free layer in which a magnetization direction of a magnetic body is changed by an external stimulus and includes a magnetic body, a Bloch point,
A method of fabricating a memory device using a Bloch point structure.
제 21 항에 있어서,
상기 제 1 강자성층과 비자성층은,
소정 간격만큼 이격된 두 개의 적층 구조체로 형성되며, 하나의 적층 구조체는 정보의 기록소자로 기능하고, 다른 하나의 적층 구조체는 정보의 판독소자로 기능하는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스의 제조 방법.
22. The method of claim 21,
The first ferromagnetic layer and the non-
One laminated structure functions as a recording element of information, and the other laminated structure functions as a reading element of information
A method of fabricating a memory device using a Bloch point structure.
제 21 항에 있어서,
상기 제 1 강자성층과 비자성층은,
하나의 적층 구조체로 형성되어 정보의 기록소자 또는 정보의 판독소자로 기능하는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스의 제조 방법.
22. The method of claim 21,
The first ferromagnetic layer and the non-
And is formed of a single laminated structure to function as a recording element of information or a reading element of information
A method of fabricating a memory device using a Bloch point structure.
블로흐 포인트를 이용한 메모리 디바이스에 있어서,
제 1 반강자성층(antiferromagnetic layer)과,
상기 제 1 반강자성층 상에 형성된 제 1 강자성층(ferromagnetic layer)과,
상기 제 1 강자성층 상에 형성된 소정 패턴 구조의 비자성층(non-magnetic layer)과,
상기 비자성층 상에 형성된 제 2 강자성층과,
상기 비자성층과 상기 제 2 강자성층을 매립하는 형태로 수평하게 형성되어 상기 제 2 강자성층의 상부를 노출시키는 제 2 반강자성층
을 포함하고,
상기 메모리 디바이스는,
상기 비자성층과 제 2 강자성층의 하부가 제 1 영역으로 구획되고, 상기 제 1 영역을 제외한 나머지 하부가 제 2 영역으로 구획되는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
In a memory device using a Bloch point,
A first antiferromagnetic layer,
A first ferromagnetic layer formed on the first antiferromagnetic layer,
A non-magnetic layer having a predetermined pattern structure formed on the first ferromagnetic layer,
A second ferromagnetic layer formed on the nonmagnetic layer,
And a second antiferromagnetic layer which is horizontally formed to embed the nonmagnetic layer and the second ferromagnetic layer and exposes an upper portion of the second ferromagnetic layer,
/ RTI >
The memory device comprising:
The lower portion of the nonmagnetic layer and the second ferromagnetic layer is partitioned into a first region, and the lower portion excluding the first region is partitioned into a second region
A memory device using a Bloch point structure.
제 25 항에 있어서,
상기 제 1 강자성층과 비자성층은,
소정 간격만큼 이격된 두 개의 적층 구조체로 형성되며, 하나의 적층 구조체는 정보의 기록소자로 기능하고, 다른 하나의 적층 구조체는 정보의 판독소자로 기능하는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
26. The method of claim 25,
The first ferromagnetic layer and the non-
One laminated structure functions as a recording element of information, and the other laminated structure functions as a reading element of information
A memory device using a Bloch point structure.
제 25 항에 있어서,
상기 제 1 강자성층과 비자성층은,
하나의 적층 구조체로 형성되어 정보의 기록소자 또는 정보의 판독소자로 기능하는
블로흐 포인트 구조체를 이용한 메모리 디바이스.
26. The method of claim 25,
The first ferromagnetic layer and the non-
And is formed of a single laminated structure to function as a recording element of information or a reading element of information
A memory device using a Bloch point structure.
KR1020170133199A 2017-10-13 2017-10-13 Memory device by using bloch-point structure and manufacturing method thereof KR101976791B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170133199A KR101976791B1 (en) 2017-10-13 2017-10-13 Memory device by using bloch-point structure and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170133199A KR101976791B1 (en) 2017-10-13 2017-10-13 Memory device by using bloch-point structure and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190041685A KR20190041685A (en) 2019-04-23
KR101976791B1 true KR101976791B1 (en) 2019-05-09

Family

ID=66285183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170133199A KR101976791B1 (en) 2017-10-13 2017-10-13 Memory device by using bloch-point structure and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101976791B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11348626B2 (en) 2019-08-16 2022-05-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic memory devices having multiple magnetic layers therein

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100054357A (en) 2008-11-14 2010-05-25 엘지이노텍 주식회사 System for signal detection of specimen using magnetic resistance sensor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Direct Observation of Current-Induced Motion of a 3D Vortex Domain Wall in Cylindrical Nanowires, Yurii P. Ivanov, Applied Materials & Interfaces, 2017.05.08.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11348626B2 (en) 2019-08-16 2022-05-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic memory devices having multiple magnetic layers therein
US11935573B2 (en) 2019-08-16 2024-03-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic memory devices having multiple magnetic layers therein

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190041685A (en) 2019-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5179711B2 (en) Magnetic tunnel junction, magnetic random access memory, eddy magnetization state formation method, and vortex magnetization state switching method
US9293698B2 (en) Magnetoresistive structure having a metal oxide tunnel barrier and method of manufacturing same
US6381171B1 (en) Magnetic element, magnetic read head, magnetic storage device, magnetic memory device
JP4658659B2 (en) Magnetoresistance effect element having CPP structure and method of forming the same
KR100643067B1 (en) Cpp spin-valve element
KR100624762B1 (en) Synthetic-ferrimagnet sense-layer for high density mram applications
US6717777B2 (en) Magnetic device with porous layer and method for manufacturing the same, and solid magnetic memory
CN110061127B (en) Magnetic tunnel junction forming method and magneto-resistive random access memory
JP2000090658A (en) Magnetic memory element
US7068537B2 (en) Magnetic device and method of making the same
Jia et al. Magnetic sensors for data storage: perspective and future outlook
JP4371983B2 (en) CPP type magnetoresistive effect element, CPP type magnetic read head, method for forming CPP type magnetoresistive effect element, and method for manufacturing CPP type magnetic read head
JP3977576B2 (en) Magnetic memory device
JP2002074936A (en) Magnetic device
EP1780555B1 (en) Thin-film device for detection of a magnetic field, and corresponding method of detection
JP2007123838A (en) Nanostructure reluctance network and method of detecting magnetic field
KR101976791B1 (en) Memory device by using bloch-point structure and manufacturing method thereof
US9947860B2 (en) Spin torque majority gate device
US10535456B2 (en) Permanent magnet comprising a stack of ferromagnetic and antiferromagnetic layers
US8848432B2 (en) Magnetoresistive elements and memory devices including the same
JP2005286201A (en) Magneto-resistance effect device
EP1441392B1 (en) Magnetic memory device
JP2001067862A (en) Magnetic memory element
CN113314166A (en) Method for controlling pinning layer domain structure to realize multi-state storage in giant/tunneling magnetoresistance structure and multi-state memory
JP2006100424A (en) Magnetic storage device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant