KR101997154B1

KR101997154B1 - Magnetic device

Info

Publication number: KR101997154B1
Application number: KR1020120104617A
Authority: KR
Inventors: 김기준; 고관협
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2019-07-05
Also published as: KR20140038193A

Abstract

자기 소자는 제1 자화층과, 제2 자화층과, 상기 제1 자화층과 상기 제2 자화층 사이에 배치되며 제1 두께를 갖는 제1 터널링 장벽층, 및 상기 제1 터널링 장벽층의 측면에 배치되는 것으로 상기 제1 두께보다 큰 두께를 갖는 제1 절연부를 포함한다. The magnetic element includes a first magnetization layer, a second magnetization layer, a first tunneling barrier layer disposed between the first magnetization layer and the second magnetization layer and having a first thickness, and a second tunneling barrier layer And has a thickness greater than the first thickness.

Description

Magnetic device

본 개시는 자기 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 비휘발성 자성층을 구비하는 자기 소자에 관한 것이다.This disclosure relates to magnetic elements, and more particularly to magnetic elements having non-volatile magnetic layers.

최근 자기터널접합 (magnetic tunnel junction: MTJ)의 자기저항 특성을 이용하는 전자 소자에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 예를 들어, MRAM (magnetic random access memory) 소자는 MTJ 셀의 저항 변화를 이용하여 데이터를 저장하는 메모리 소자로서, 비휘발성을 가지며 고속 동작이 가능하고 높은 내구성을 갖는 등의 이점으로 인해 차세대 비휘발성 메모리 소자의 하나로 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히, 고집적화된 MRAM 소자의 MTJ 셀이 미세화됨에 따라, MTJ (magnetic tunnel junction) 셀에 직접 전류를 인가하여 자화반전을 유도하여 STT (spin transfer torque)라는 물리 현상에 의해 정보를 저장하는 STT-MRAM이 주목을 받고 있다. Recently, many studies have been made on electronic devices using magnetic resistance of magnetic tunnel junction (MTJ). For example, a magnetic random access memory (MRAM) device is a memory device that stores data by using a change in resistance of an MTJ cell. Because of its nonvolatility, high-speed operation, and high durability, Much research has been done as one of the memory devices. Particularly, as the MTJ cell of a highly integrated MRAM device is miniaturized, an STT-MRAM (Magnetostatic Magnetic Resonance Imaging) device which induces magnetization inversion by applying a direct current to a magnetic tunnel junction (MTJ) cell and stores information by a physical phenomenon called a spin transfer torque This is receiving attention.

고집적화된 STT-MRAM을 구현하기 위하여 미세한 크기의 MTJ 구조를 형성할 필요가 있다. 이와 같이 미세한 크기의 MTJ 구조를 형성하는 경우, 신뢰성 있는 MTJ 셀을 얻는 데 유리하게 적용될 수 있는 MTJ 구조의 형성 기술이 필요하다. In order to realize highly integrated STT-MRAM, it is necessary to form an MTJ structure of a minute size. In the case of forming the MTJ structure having such a small size, there is a need for a technique of forming an MTJ structure that can be advantageously applied to obtain a reliable MTJ cell.

본 개시가 이루고자 하는 기술적 과제는 고집적화된 고밀도 자기 소자를 제공함에 있어서, 전기적인 불량을 해소하기 위한 구조를 갖는 자기 소자를 제공하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides a magnetic device having a structure for eliminating electrical defects in providing a highly integrated high-density magnetic device.

본 개시에 의한 제1 양태에 따른 자기 소자는 제1 자화층과, 제2 자화층과, 상기 제1 자화층과 상기 제2 자화층 사이에 배치되며 제1 두께를 갖는 제1 터널링 장벽층, 및 상기 제1 터널링 장벽층의 측면에 배치되는 것으로 상기 제1 두께보다 큰 두께를 갖는 제1 절연부를 포함한다. A magnetic element according to the first aspect of the present disclosure includes a first magnetization layer, a second magnetization layer, a first tunneling barrier layer disposed between the first magnetization layer and the second magnetization layer and having a first thickness, And a first insulating portion disposed on a side surface of the first tunneling barrier layer and having a thickness greater than the first thickness.

상기 자기 소자는 제1 자화층 하부에 배치되는 하부 전극과, 상기 제1 자화층과 상기 하부 전극 사이에 배치되며 제2 두께를 갖는 제2 터널링 장벽층, 및 상기 제2 터널링 장벽층의 측면에 배치되는 것으로 상기 제2 두께보다 큰 두께를 갖는 제2 절연부를 더 포함할 수 있다.Wherein the magnetic element comprises a lower electrode disposed below the first magnetization layer, a second tunneling barrier layer disposed between the first magnetization layer and the lower electrode and having a second thickness, and a second tunneling barrier layer disposed between the first tunneling barrier layer and the second tunneling barrier layer, And a second insulating portion having a thickness larger than the second thickness.

상기 자기 소자는 제2 자화층 상부에 배치되는 도전성 마스크층과, 상기 제2 자화층과 상기 도전성 마스크 층 사이에 배치되며, 제3 두께를 갖는 제3 터널링 장벽층, 및 상기 제3 터널링 장벽층의 측면에 배치되는 것으로 상기 제3 두께보다 큰 두께를 갖는 제3 절연부를 더 포함할 수 있다.Wherein the magnetic element comprises a conductive mask layer disposed over the second magnetization layer, a third tunneling barrier layer disposed between the second magnetization layer and the conductive mask layer, the third tunneling barrier layer having a third thickness, And a third insulating portion having a thickness larger than the third thickness.

상기 제1, 2, 또는 3 절연부는 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물, 또는 금속 염화물 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1, 2, 또는 3 절연부는 CoO, FeO, MgO, 또는 TaO 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1, 2, 또는 3 절연부는 CoN, TaN, FeN, 또는 MgN 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.The first, second, or third insulating portion may include at least one material selected from metal oxides, metal nitrides, metal carbides, and metal chlorides. The first, second, or third insulating portion may include at least one material selected from the group consisting of CoO, FeO, MgO, and TaO. The first, second, or third insulating portion may include at least one material selected from CoN, TaN, FeN, and MgN.

상기 제1, 2, 또는 3 절연부는 각각 상기 제1, 2, 또는 3 터널링 장벽층의 중심에서 멀어질수록 더 큰 두께를 가질 수 있다.The first, second, or third insulating portion may have a greater thickness as the distance from the center of the first, second, or third tunneling barrier layer, respectively.

상기 제1 자화층 및 제2 자화층 중 적어도 하나는 CoFeB, Ta, 및 CoFeB가 순차적으로 적층된 구조를 포함할 수 있다.At least one of the first and second magnetization layers may include a structure in which CoFeB, Ta, and CoFeB are sequentially stacked.

상기 제1 자화층 및 제2 자화층은 각각 수직 자화층으로 이루어질 수 있다.The first magnetization layer and the second magnetization layer may be vertical magnetization layers, respectively.

상기 제1, 2, 또는 3 터널링 장벽층은 금속 산화물을 포함할 수 있다.The first, second, or third tunneling barrier layer may comprise a metal oxide.

상술한 자기 소자는 터널링 장벽층의 측면에 절연부을 포함하고 있어, 자기 소자를 제조하는 과정에서 발생할 수 있는 층간의 전기적인 분량, 예를 들면, 전기적인 쇼트(short) 현상을 방지할 수 있다. 즉, 터널링 장벽층으로 분리된 자화층 사이의 전기적인 불량, 터널링 장벽층으로 분리된 자화층과 전극간의 전기적인 불량 등을 해소할 수 있다. 따라서, 개시된 실시예에 따른 자기 소자는 전기적으로 신뢰성이 높게 된다. The above-described magnetic element includes an insulating portion on a side surface of the tunneling barrier layer, so that an electric quantity between layers, which may occur in the process of manufacturing a magnetic element, for example, an electric short can be prevented. That is, electrical failure between the magnetization layers separated by the tunneling barrier layer and electrical failure between the magnetization layer separated by the tunneling barrier layer and the electrodes can be solved. Thus, the magnetic element according to the disclosed embodiment becomes electrically highly reliable.

또한, 상기 절연부는 자유층의 역할을 하는 자화층의 일부 영역에도 형성되어 자유층의 유효 크기가 줄어들고, 이에 따라 자유층의 자화를 반전시키는 데 드는 동작전류가 줄어들게 되어 고집적 자기 메모리 소자를 만들 수 있게 된다.In addition, the insulating portion is also formed in a part of the magnetization layer serving as a free layer, so that the effective size of the free layer is reduced, and thus the operating current required to invert the magnetization of the free layer is reduced, .

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 자기 소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 2는 본 개시에 의한 다른 실시예에 따른 자기 소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 3은 본 개시에 의한 또 다른 실시예에 따른 자기 소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 개시에 의한 자기 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 5는 본 개시에 의한 자기 소자를 포함하는 시스템이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a structure of a magnetic element according to an embodiment of the present disclosure;
2 is a cross-sectional view schematically illustrating the structure of a magnetic element according to another embodiment of the present disclosure;
3 is a schematic cross-sectional view of a structure of a magnetic element according to another embodiment of the present disclosure;
FIGS. 4A to 4G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a magnetic element according to the present disclosure.
5 is a system including a magnetic element according to the present disclosure.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다. 또한, 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present disclosure, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout, and duplicate descriptions thereof are omitted. In addition, the size of each component may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 한 층이 기판이나 다른 층의 "위", "상부" 또는 "상"에 구비된다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 또 다른 층이 존재할 수도 있다.On the other hand, the embodiments described below are merely illustrative, and various modifications are possible from these embodiments. For example, when one layer is described as being provided on a "top", "top", or "top" of a substrate or other layer, the layer may be on top of the substrate or other layer directly, Other layers may also be present.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Also, terms used herein are for the purpose of illustrating embodiments and are not intended to limit the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used in the specification, "comprises" and / or "comprising" do not exclude the presence or addition of the stated components, steps, operations, and / or elements. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.If certain embodiments are otherwise feasible, the particular process sequence may be performed differently from the sequence described. For example, two processes that are described in succession may be performed substantially concurrently, or may be performed in the reverse order to that described.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 자기 소자(100)를 개략적으로 보이는 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a magnetic element 100 in accordance with one embodiment of the present disclosure.

도 1을 참조하면, 자기 소자(100)는 제1 자화층(130), 제2 자화층(150), 제1 자화층(130)과 제2 자화층(150) 사이에 배치되며, 제1 두께(t1)를 갖는 제1 터널링 장벽층(140), 및 제1 터널링 장벽층(140)의 측면에 배치되는 것으로 제1 두께(t1)보다 큰 두께를 갖는 제1 절연부(145)를 포함한다. 또한, 자기 소자(100)은 제1 자화층(130) 하부에 배치되는 하부 전극(110)을 포함할 수 있으며, 제2 자화층(150) 상부에 배치되는 도전성 캡핑층(170) 및/또는 도전성 마스크층(190)을 포함할 수 있다.1, a magnetic element 100 is disposed between a first magnetization layer 130, a second magnetization layer 150, a first magnetization layer 130 and a second magnetization layer 150, A first tunneling barrier layer 140 having a thickness t1 and a first insulating portion 145 disposed on a side surface of the first tunneling barrier layer 140 and having a thickness greater than the first thickness t1 do. The magnetic element 100 may include a lower electrode 110 disposed under the first magnetization layer 130 and may include a conductive capping layer 170 disposed on the second magnetization layer 150 and / And may include a conductive mask layer 190.

제1 자화층(130) 및 제2 자화층(150) 중 어느 하나는 고정된 자화 방향을 갖는 자성층인 고정층(pinned layer)이 될 수 있으며, 나머지 하나는 변동 가능한 자화 방향을 갖는 자성층인 자유층(free layer)이 될 수 있다. 자유층의 자화 방향은 조건에 따라 고정층의 자화 방향과 같거나 역방향이 될 수 있다. 제1 자화층(130) 및 제2 자화층(150)은 각각 수직 자화층이 될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 제1 자화층(130) 및 제2 자화층(150)은 각각 수평 자화층이 될 수도 있다.One of the first magnetization layer 130 and the second magnetization layer 150 may be a pinned layer which is a magnetic layer having a fixed magnetization direction and the other may be a free layer (free layer). The magnetization direction of the free layer may be the same as or opposite to the magnetization direction of the pinned layer depending on the conditions. The first magnetization layer 130 and the second magnetization layer 150 may be vertical magnetization layers, respectively. However, the present invention is not limited thereto. The first magnetization layer 130 and the second magnetization layer 150 may be horizontal magnetization layers, respectively.

일부 실시예에서, 고정층의 자화 방향을 고정시켜 주기 위하여, 피닝층(pinning layer)이 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 제2 자화층(150)이 고정층이 되는 경우, 피닝층은 제2 자화층(150) 상부에 배치될 수 있다. 상기 피닝층은 반강자성 물질 (anti-ferromagnetic material)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 피닝층은 PtMn, IrMn, NiMn, FeMn, MnO, MnS, MnTe, MnF₂, FeCl₂, FeO, CoCl₂, CoO, NiCl₂, NiO, 또는 Ni 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 피닝층은 [Co/Pt]n (n≥1) 또는 [Co/Pd]m (m≥1)으로 이루어질 수 있다.In some embodiments, a pinning layer may be further provided to fix the magnetization direction of the pinned layer. For example, when the second magnetization layer 150 is a pinned layer, the pinning layer may be disposed on the second magnetization layer 150. The pinning layer may comprise an anti-ferromagnetic material. In some embodiments, the pinning layer comprises a PtMn, IrMn, NiMn, FeMn, MnO, MnS, MnTe, MnF _2, FeCl _2, FeO, CoCl _2, CoO, NiCl _2, at least one selected from the group consisting of NiO, or Ni can do. In some embodiments, the pinning layer may consist of [Co / Pt] n (n? 1) or [Co / Pd] m (m?

제1 자화층(130)은 철(Fe), 코발트(Co), 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함하는 강자성 물질로 이루어질 수 있으며, B, Cr, Pt, Pd 등과 같은 다른 원소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 자화층(130)은 CoFeB, Fe, Co, Ni, Gd, Dy, CoFe, NiFe, MnAs, MnBi, MnSb, CrO₂, MnOFe₂O₃, FeOFe₂O₃, NiOFe₂O₃, CuOFe₂O₃, MgOFe₂O₃, EuO 및 Y₃Fe₅O₁₂중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. The first magnetization layer 130 may be made of a ferromagnetic material including at least one of iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni), and may further include other elements such as B, Cr, Pt, can do. For example, the first magnetic layer 130 is CoFeB, Fe, Co, Ni, Gd, Dy, CoFe, NiFe, MnAs, MnBi, MnSb, CrO _2, MnOFe ₂ O _3, FeOFe ₂ O _3, NiOFe ₂ O ₃ , CuOFe ₂ O ₃ , MgOFe ₂ O ₃ , EuO and Y ₃ Fe ₅ O ₁₂ .

제2 자화층(150)은 제1 자화층(130)과 마찬가지로 철(Fe), 코발트(Co), 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함하는 강자성 물질로 이루어질 수 있으며, B, Cr, Pt, Pd 등과 같은 다른 원소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 자화층(130)은 CoFeB, Fe, Co, Ni, Gd, Dy, CoFe, NiFe, MnAs, MnBi, MnSb, CrO₂, MnOFe₂O₃, FeOFe₂O₃, NiOFe₂O₃, CuOFe₂O₃, MgOFe₂O₃, EuO 및 Y₃Fe₅O₁₂중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 자화층(150)은 제1 자화층(130)과 다른 물질로 형성될 수 있지만, 동일한 물질로 형성될 수도 있다.The second magnetization layer 150 may be made of a ferromagnetic material including at least one of iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni) in the same manner as the first magnetization layer 130, , Pd, and the like. For example, the first magnetic layer 130 is CoFeB, Fe, Co, Ni, Gd, Dy, CoFe, NiFe, MnAs, MnBi, MnSb, CrO _2, MnOFe ₂ O _3, FeOFe ₂ O _3, NiOFe ₂ O ₃ , CuOFe ₂ O ₃ , MgOFe ₂ O ₃ , EuO and Y ₃ Fe ₅ O ₁₂ . The second magnetization layer 150 may be formed of a material different from that of the first magnetization layer 130, but may be formed of the same material.

일부 실시예에서, 제1 자화층(130) 및 제2 자화층(150) 중 적어도 하나는 수직 자기이방성(perpendicular magnetic anisotropy: PMA) 물질을 포함할 수 있으며, 특히 계면에 수직한 자기이방성(interface perpendicular magnetic anisotropy: IPMA)을 가질 수 있다. 이를 위해, 제1 자화층(130) 및 제2 자화층(150)은 경자성(hard magnetic) 물질을 포함할 수 있다. 경자성 물질은 예컨대, 10⁶~10⁷ erg/cc 정도의 비교적 높은 자기이방성 에너지를 갖는다. 이러한 높은 자기 이방성 에너지를 갖는 경자성 물질을 포함하는 제1 자화층(130)과 제2 자화층(150)은 그의 높은 자기 이방성 에너지로 인해 계면에 수직한 자화 용이축을 가질 수 있다. In some embodiments, at least one of the first and second magnetization layers 130 and 150 may include a perpendicular magnetic anisotropy (PMA) material, and in particular, a magnetic anisotropy perpendicular to the interface perpendicular magnetic anisotropy (IPMA). For this purpose, the first magnetization layer 130 and the second magnetization layer 150 may include a hard magnetic material. The hard magnetic material has, for example, a relatively high magnetic anisotropy energy of about 10 ⁶ to 10 ⁷ erg / cc. The first magnetization layer 130 and the second magnetization layer 150 including the hard magnetic material having high magnetic anisotropy energy may have easy axis of magnetization perpendicular to the interface due to its high magnetic anisotropy energy.

일부 실시예에서, 제1 자화층(130) 및 제2 자화층(150) 중 적어도 하나는 SAF(synthetic antiferromagnetic) 구조를 포함할 수 있다. SAF 구조는 강자성체 적층 구조 중에 도전성 물질, 예컨대, Ru, Cu, Al, Au, Ag 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하는 구조를 말한다. 예를 들면, 상기 SAF 구조는 CoFeB/Ta/(Co/Pt)_m/Ru/(Co/Pd)_n (여기서, m 및 n은 자연수)의 다층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양하게 변형된 구조를 채용할 수 있다. 서로 반대 방향으로 자화된 2개의 고정층은 서로의 표유 자계(stray magnetic field)를 상쇄시킬 수 있다. 따라서, 서로 반대 방향으로 자화된 2개의 고정층을 사용함으로써, 고정층에서 발생하는 표유 자계가 자유층에 영향을 주는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.In some embodiments, at least one of the first magnetization layer 130 and the second magnetization layer 150 may comprise a synthetic antiferromagnetic (SAF) structure. The SAF structure refers to a structure including at least one of a conductive material such as Ru, Cu, Al, Au, Ag, and a mixture thereof in the ferromagnetic laminated structure. For example, the SAF structure may have a multi-layer structure of CoFeB / Ta / (Co / Pt) _m / Ru / (Co / Pd) _n (where m and n are natural numbers) It is possible to employ a structure that is deformed. The two pinned layers magnetized in opposite directions can cancel each other's stray magnetic field. Therefore, by using two fixed layers magnetized in opposite directions to each other, it is possible to suppress or prevent the stray magnetic field generated in the fixed layer from affecting the free layer.

제1 터널링 장벽층(140)은 제1 자화층(130) 및 제2 자화층(150) 사이에 배치되며, 스핀 확산 길이 보다 얇은 제1 두께(t1)를 가질 수 있다. 제1 터널링 장벽층(140)은 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 마그네슘-아연(MgZn) 및 마그네슘-붕소(MgB)의 산화물, 그리고 티타늄(Ti) 및 바나듐(V)의 질화물 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 터널링 장벽층(140)은 MgO, Al₂O₃, B₂O₃, 또는 SiO₂ 로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 터널링 장벽층(140)은 약 5 ∼ 20 Å의 두께를 가질 수 있다.The first tunneling barrier layer 140 is disposed between the first and second magnetization layers 130 and 150 and may have a first thickness t1 that is thinner than the spin diffusion length. The first tunneling barrier layer 140 may include an oxide of magnesium (Mg), titanium (Ti), aluminum (Al), magnesium-zinc (MgZn), and magnesium-boron (MgB) Of the nitride. For example, the first tunneling barrier layer 140 may be comprised of MgO, Al ₂ O ₃ , B ₂ O ₃ , or SiO ₂ . In some embodiments, the first tunneling barrier layer 140 may have a thickness of about 5-20 Angstroms.

제1 절연부(145)는 제1 터널링 장벽층(140)의 측면에 배치되는 것으로 상기 제1 두께(t1)보다 큰 두께(T1)를 가진다. 일부 실시예에서, 제1 절연부(145)는 제1 터널링 장벽층(140)의 중심에서 멀어질수록 두껍게 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 절연부(145)의 두께는 일정하지 않고, 중심에서 바깥으로 향하는 방향에 따라 점점 커지게 된다. 제1 절연부(145)의 가장 두꺼운 부분의 두께는 제1 터널링 장벽층(140)의 제1 두께(t1)에 비해 약 두 배가 될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 절연부(145)의 가로 방향의 길이(L1)는 약 1 ~ 100 Å의 범위를 가질 수 있다. 그러나, 제1 절연부(145)의 형상은 이에 한정되지 않고 제1 자화층(130)과 제2 자화층(150) 사이에 발생할 수 있는 전기적인 쇼트(short)현상을 방지할 수 있는 다양한 형상이 될 수 있다.The first insulating portion 145 is disposed on the side surface of the first tunneling barrier layer 140 and has a thickness T1 larger than the first thickness t1. In some embodiments, the first insulating portion 145 may be formed thicker away from the center of the first tunneling barrier layer 140. In this case, the thickness of the first insulating portion 145 is not constant but gradually increases along the direction from the center to the outside. The thickness of the thickest portion of the first insulating portion 145 may be about twice as large as the first thickness t1 of the first tunneling barrier layer 140. In some embodiments, the length L1 of the first insulation portion 145 in the transverse direction may range from about 1 to about 100 Angstroms. However, the shape of the first insulating portion 145 is not limited to this, and may be various shapes that can prevent an electric short that may occur between the first and second magnetization layers 130 and 150 .

제1 절연부(145)는 절연물을 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 절연부(145)는 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물, 또는 금속 염화물 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 절연부(145)는 CoO, FeO, MgO, 또는 TaO 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 제1 절연부(145)는 CoN, TaN, FeN, 또는 MgN 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1 절연부(145)는 상기 개시된 물질의 조합 또는 합금으로 형성될 수도 있다.The first insulating portion 145 includes an insulating material. In some embodiments, the first insulation portion 145 may comprise at least one material selected from metal oxides, metal nitrides, metal carbides, or metal chlorides. For example, the first insulating portion 145 may include at least one material selected from CoO, FeO, MgO, or TaO. As another example, the first insulating portion 145 may include at least one material selected from CoN, TaN, FeN, or MgN. In addition, the first insulating portion 145 may be formed of a combination of the above-described materials or an alloy.

제1 절연부(145)는 제1 터널링 장벽층(140)의 측면에 배치되어, 제1 자화층(130)과 제2 자화층(150) 사이에 배치되게 된다. 따라서, 제1 절연부(145)는 제1 자화층(130)과 제2 자화층(150)이 공정 과정 중에 발생할 수 있는 전기적 쇼트(short)로부터 자기 소자(100)을 보호하는 역할을 할 수 있다. 또한, 제1 절연부(145)의 형성으로 인해 제1 자화층(130) 및 제2 자화층(150)의 유효 크기가 줄어들게 되어, 자화를 반전시키는데 드는 동작 전류가 줄어들 수 있다.The first insulating layer 145 is disposed on the side surface of the first tunneling barrier layer 140 and is disposed between the first magnetization layer 130 and the second magnetization layer 150. The first insulating layer 145 may protect the magnetic element 100 from electrical shorts that may occur during the process of the first and second magnetization layers 130 and 150 have. Also, the effective size of the first and second magnetization layers 130 and 150 is reduced due to the formation of the first insulation part 145, so that the operation current for reversing the magnetization can be reduced.

하부 전극(110)은 제1 자화층(130) 하부에 배치하며, Ti, Ta, Ru, TiN, TaN, 또는 W 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하부 전극(110)은 Ti/Ru, Ta/Ru, TiN/Ru, 또는 TaN/Ru 중에서 선택되는 이중층 구조를 가질 수 있다.The lower electrode 110 may be disposed under the first magnetization layer 130 and may include at least one material selected from Ti, Ta, Ru, TiN, TaN, and W. In some embodiments, the lower electrode 110 may have a bilayer structure selected from Ti / Ru, Ta / Ru, TiN / Ru, or TaN / Ru.

하부 전극(110)은 그 상부의 막들을 형성하는 데 필요한 시드층(seed layer)으로 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 하부 전극(110)은 Ti/Ru/Ta로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 하부 전극(110)은 약 10 ∼ 100 Å의 두께를 가진다. 또 다른 실시예에서, 하부 전극(110)과 제1 자화층(130) 사이에 제1 자화층(130)의 증착을 돕는 시드층(seed layer) 또는 다양한 버퍼층을 더 구비할 수 있다.The lower electrode 110 can be used as a seed layer necessary for forming the films on the upper electrode. In some embodiments, the lower electrode 110 may be made of Ti / Ru / Ta. In some embodiments, the lower electrode 110 has a thickness of about 10-100 A. In yet another embodiment, a seed layer or various buffer layers may be further provided between the lower electrode 110 and the first magnetization layer 130 to assist in the deposition of the first magnetization layer 130.

도전성 캡핑층(170)은 제2 자화층(150) 상부에 구비될 수 있다. 도전성 캡핑층(170)은 자기 소자(100)의 상부 전극을 구성할 수 있다. 상기 도전성 캡핑층(170)은 Ti, Ta, Ru, TiN, TaN, 또는 W 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 도전성 캡핑층(170)은 Ti/Ru, Ta/Ru, TiN/Ru, 또는 TaN/Ru 중에서 선택되는 이중층 구조를 가질 수 있다. The conductive capping layer 170 may be provided on the second magnetization layer 150. The conductive capping layer 170 may constitute the upper electrode of the magnetic element 100. The conductive capping layer 170 may include at least one material selected from Ti, Ta, Ru, TiN, TaN, and W. In some embodiments, the conductive capping layer 170 may have a bilayer structure selected from Ti / Ru, Ta / Ru, TiN / Ru, or TaN / Ru.

도전성 마스크층(190)은 제2 자화층(150) 상부에 구비될 수 있다. 도전성 마스크 층은 자기 소자(100)의 상부 전극을 구성할 수 있다. 일부 실시예에서, 도전성 마스크층(190)은 Ru, W, TiN, TaN, Ti, 또는 Ta 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하도록 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 도전성 마스크층(190)은 TiN/W/Ta/Ru의 다층 구조를 가질 수 있다. 상기 도전성 마스크층(190)은 약 100 ∼ 1000 Å의 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 또 다른 일부 실시예에서, 도전성 마스크층(190)은 금속성 유리 합금층을 포함할 수 있다. 상기 금속성 유리 합금층은 그 원자 구조에서 뚜렷한 특정 패턴이 존재하지 않는 비정질 원자 구조를 가지는 합금으로서, 다중 성분의 화학조성을 갖는다. 상기 금속성 유리 합금층은 경도 및/또는 파괴 인성이 우수하여, 이를 사용할 경우 도전성 마스크층(190)은 통상의 경우에 비해 감소된 두께로 형성될 수 있다.The conductive mask layer 190 may be provided on the second magnetization layer 150. The conductive mask layer may constitute the upper electrode of the magnetic element 100. In some embodiments, the conductive mask layer 190 may be formed to include at least one material selected from Ru, W, TiN, TaN, Ti, or Ta. In some embodiments, the conductive mask layer 190 may have a multi-layer structure of TiN / W / Ta / Ru. The conductive mask layer 190 may have a thickness of about 100 to 1000 ANGSTROM. In some other embodiments, the conductive mask layer 190 may comprise a metallic glass alloy layer. The metallic glass alloy layer is an alloy having an amorphous atomic structure in which there is no definite specific pattern in its atomic structure, and has a multi-component chemical composition. The metallic glass alloy layer is excellent in hardness and / or fracture toughness, and when it is used, the conductive mask layer 190 may be formed to have a reduced thickness as compared with the conventional case.

도 2는 본 개시에 의한 일 실시예에 따른 자기 소자(200)의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 2에 있어서, 도 1에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 여기서는 설명의 간략화를 위하여 이들의 중복 설명은 생략한다.2 is a schematic cross-sectional view of a structure of a magnetic element 200 according to an embodiment of the present disclosure. In FIG. 2, the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same members, and a duplicate description thereof will be omitted for the sake of simplicity.

도 2를 참조하면, 자기 소자(200)는 도 1의 자기 소자(100)와 비교할 때, 제1 자화층(230)과 하부 전극(110) 사이에 배치되며, 제2 두께(t2)를 갖는 제2 터널링 장벽층(220) 및 제2 터널링 장벽층(220)의 측면에 배치되는 것으로 상기 제2 두께(t2)보다 큰 두께를 갖는 제2 절연부(225)를 더 포함한다. Referring to FIG. 2, the magnetic element 200 is disposed between the first magnetization layer 230 and the lower electrode 110 and has a second thickness t2, as compared to the magnetic element 100 of FIG. The second tunneling barrier layer 220 and the second tunneling barrier layer 220. The second tunneling barrier layer 220 may have a thickness greater than the second thickness t2.

제1 자화층(230) 도 1의 제1 자화층(130)에 대하여 설명한 바와 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 자화층(230)은 CoFeB 합금층(231), Ta층(232), 및 CoFeB 합금층(233)이 차례로 적층된 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 자화층(230)은 자유층이 될 수 있고, 제2 자화층(150)은 고정층이 될 수 있다.The first magnetization layer 230 may be made of the same material as described for the first magnetization layer 130 of FIG. In some embodiments, the first magnetization layer 230 may have a structure in which a CoFeB alloy layer 231, a Ta layer 232, and a CoFeB alloy layer 233 are sequentially stacked. In some embodiments, the first magnetization layer 230 may be a free layer and the second magnetization layer 150 may be a pinned layer.

제2 터널링 장벽층(220)은 스핀 확산 길이 보다 얇은 제2 두께(t2)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 두께(t2)는 제1 터널링 장벽층(140)의 제1 두께(t1)에 비해 작을 수 있다. 제2 터널링 장벽층(220)은 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 마그네슘-아연(MgZn) 및 마그네슘-붕소(MgB)의 산화물, 그리고 티타늄(Ti) 및 바나듐(V)의 질화물 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 터널링 장벽층(220)은 MgO, Al₂O₃, B₂O₃, 또는 SiO₂ 로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 터널링 장벽층(220)은 약 5 ∼ 20 Å의 두께를 가질 수 있다.The second tunneling barrier layer 220 may have a second thickness t2 that is thinner than the spin diffusion length. In some embodiments, the second thickness t2 may be smaller than the first thickness t1 of the first tunneling barrier layer 140. [ The second tunneling barrier layer 220 is formed of an oxide of magnesium (Mg), titanium (Ti), aluminum (Al), magnesium-zinc (MgZn), and magnesium-boron (MgB) Of the nitride. For example, the second tunneling barrier layer 220 may be composed of MgO, Al ₂ O ₃ , B ₂ O ₃ , or SiO ₂ . In some embodiments, the second tunneling barrier layer 220 may have a thickness of about 5-20 Angstroms.

제2 절연부(225)는 제2 터널링 장벽층(220)의 측면에 배치되는 것으로 상기 제2 두께(t2)보다 큰 두께(T2)를 가진다. 일부 실시예에서, 제2 절연부(225)는 제2 터널링 장벽층(220)의 중심에서 멀어질수록 두껍게 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 절연부(225)의 두께는 일정하지 않고, 중심에서 바깥으로 향하는 방향에 따라 점점 커지게 된다. 제2 절연부(225)의 가장 두꺼운 부분의 두께는 제2 터널링 장벽층(220)의 제2 두께(t2)에 비해 약 두 배가 될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 절연부(225)의 가로 방향의 길이(L2)는 약 1 ~ 100 Å의 범위를 가질 수 있다. The second insulating portion 225 is disposed on the side surface of the second tunneling barrier layer 220 and has a thickness T2 greater than the second thickness t2. In some embodiments, the second insulating portion 225 may be formed thicker away from the center of the second tunneling barrier layer 220. In this case, the thickness of the second insulating portion 225 is not constant but gradually increases along the direction from the center to the outside. The thickness of the thickest portion of the second insulating portion 225 may be about twice as large as the second thickness t2 of the second tunneling barrier layer 220. In some embodiments, the length L2 of the second insulator 225 in the transverse direction may range from about 1 to about 100 angstroms.

제2 절연부(225)는 도 1의 제1 절연부(145)에 대하여 설명한 바와 동일한 재료로 이루어질 수 있다.The second insulating portion 225 may be made of the same material as described for the first insulating portion 145 of FIG.

제2 절연부(225)는 제2 터널링 장벽층(220)의 측면에 배치되어, 제1 자화층(230)과 하부 전극(110) 사이에 배치되게 된다. 따라서, 제2 절연부(225)는 공정 과정 중에 발생할 수 있는 제1 자화층(130)과 하부 전극(110)의 전기적 쇼트(short)로부터 자기 소자(200)을 보호하는 역할을 할 수 있다. 또한, 제2 절연부(225)의 형성으로 인해 제1 자화층(230)의 유효 크기가 줄어들게 되어, 자화를 반전시키는데 드는 동작 전류가 줄어들 수 있다.The second insulating portion 225 is disposed on the side surface of the second tunneling barrier layer 220 and is disposed between the first magnetization layer 230 and the lower electrode 110. Accordingly, the second insulating part 225 may protect the magnetic element 200 from an electrical short between the first magnetization layer 130 and the lower electrode 110, which may occur during the process. In addition, since the second insulator 225 is formed, the effective size of the first magnetization layer 230 is reduced, so that the operating current for reversing the magnetization can be reduced.

상기 자기 소자(200)는 도 1의 자기 소자(100)에 대하여 설명한 것과 같이 피닝층, 시드층, 및/또는 버퍼층 등 다양한 층이 더 구비될 수 있다.The magnetic element 200 may further include various layers such as a pinning layer, a seed layer, and / or a buffer layer as described for the magnetic element 100 in FIG.

도 3은 본 개시에 의한 일 실시예에 따른 자기 소자(300)의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 3에 있어서, 도 1에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 여기서는 설명의 간략화를 위하여 이들의 중복 설명은 생략한다.3 is a cross-sectional view schematically illustrating the structure of a magnetic element 300 according to an embodiment of the present disclosure. In FIG. 3, the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same members, and a duplicate description thereof will be omitted for the sake of simplicity.

도 3을 참조하면, 자기 소자(300)는 수직 방향으로 순차 적층된 하부 전극(110), 제2 터널링 장벽층(320), 제1 자화층(330), 제1 터널링 장벽층(340), 제2 자화층(350), 제3 터널링 장벽층(360), 도전성 캡핑층(170), 도전성 마스크층(190)을 포함한다. 또한, 제1 터널링 장벽층(340), 제2 터널링 장벽층(320), 및 제3 터널링 장벽층(360) 측면에는 각각 제1 절연부(345), 제2 절연부(325), 및 제3 절연부(365)가 구비된다. Referring to FIG. 3, the magnetic element 300 includes a lower electrode 110, a second tunneling barrier layer 320, a first magnetization layer 330, a first tunneling barrier layer 340, A second magnetization layer 350, a third tunneling barrier layer 360, a conductive capping layer 170, and a conductive mask layer 190. The first tunneling barrier layer 340, the second tunneling barrier layer 320 and the third tunneling barrier layer 360 have a first insulating portion 345, a second insulating portion 325, 3 insulation part 365 is provided.

제1 터널링 장벽층(340), 제2 터널링 장벽층(320), 및 제3 터널링 장벽층(360)은 도 1의 제1 터널링 장벽층(140)에 대하여 설명한 바와 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 터널링 장벽층(340), 제2 터널링 장벽층(320), 및 제3 터널링 장벽층(360)은 MgO로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 터널링 장벽층(320)과 제3 터널링 장벽층(360)은 거의 동일한 두께로 형성될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 제1 터널링 장벽층(340)은 제2 터널링 장벽층 및/또는 제3 터널링 장벽층 보다 큰 두께로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The first tunneling barrier layer 340, the second tunneling barrier layer 320 and the third tunneling barrier layer 360 may be made of the same material as described for the first tunneling barrier layer 140 of FIG. In some embodiments, the first tunneling barrier layer 340, the second tunneling barrier layer 320, and the third tunneling barrier layer 360 may be made of MgO. In some embodiments, the second tunneling barrier layer 320 and the third tunneling barrier layer 360 may be formed to have substantially the same thickness. In some embodiments, the first tunneling barrier layer 340 may be formed to a greater thickness than the second tunneling barrier layer and / or the third tunneling barrier layer, but is not limited thereto.

제1 절연부(345), 제2 절연부(325), 및 제3 절연부(365)는 도 1의 제1 절연부(145)에 대하여 설명한 바와 동일한 형상 및 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 즉, 제1 절연부(345), 제2 절연부(325), 및 제3 절연부(365)는 각각 제1 터널링 장벽층(340), 제2 터널링 장벽층(320), 및 제3 터널링 장벽층(360)의 수직 방향의 두께인 제1 두께(t1), 제2 두께(t2), 제3 두께(t3)보다 두껍게 형성된다. 일부 실시예에서, 제1 절연부(345), 제2 절연부(325), 및 제3 절연부(365)는 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물 또는 금속 염화물로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 절연부(345), 제2 절연부(325), 및 제3 절연부(365)는 각각 제1 터널링 장벽층(340), 제2 터널링 장벽층(320), 및 제3 터널링 장벽층(360)의 중심에서 멀어질수록 두껍게 형성될 수 있다. The first insulation portion 345, the second insulation portion 325 and the third insulation portion 365 may be made of the same material and the same material as those described for the first insulation portion 145 of FIG. That is, the first insulating portion 345, the second insulating portion 325, and the third insulating portion 365 are formed of a first tunneling barrier layer 340, a second tunneling barrier layer 320, The first thickness t1, the second thickness t2 and the third thickness t3 which are the thicknesses of the barrier layer 360 in the vertical direction. In some embodiments, the first insulating portion 345, the second insulating portion 325, and the third insulating portion 365 may be formed of a metal oxide, a metal nitride, a metal carbide, or a metal chloride. In some embodiments, the first insulating portion 345, the second insulating portion 325, and the third insulating portion 365 may include a first tunneling barrier layer 340, a second tunneling barrier layer 320, and / And may be formed thicker as the distance from the center of the third tunneling barrier layer 360 increases.

제1 자화층(330) 및 제2 자화층(350)은 도 1의 제1 자화층(130) 및 제2 자화층(150)에 대하여 설명한 바와 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서,제1 자화층(330)은 CoFeB 합금층(331), Ta층(332), 및 CoFeB 합금층(333)이 차례로 적층된 구조를 가질 수 있다. 또한, 제2 자화층(350)은 CoFeB 합금층(351), Ta층(352), 및 CoFeB 합금층(353)이 차례로 적층된 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 자화층(330)은 자유층이 될 수 있고, 제2 자화층(350)은 고정층이 될 수 있다. The first magnetization layer 330 and the second magnetization layer 350 may be made of the same material as described for the first and second magnetization layers 130 and 150 in FIG. In some embodiments, the first magnetization layer 330 may have a structure in which a CoFeB alloy layer 331, a Ta layer 332, and a CoFeB alloy layer 333 are sequentially stacked. The second magnetization layer 350 may have a structure in which a CoFeB alloy layer 351, a Ta layer 352, and a CoFeB alloy layer 353 are stacked in this order. In some embodiments, the first magnetization layer 330 may be a free layer and the second magnetization layer 350 may be a pinned layer.

일부 실시예에서, 상기 자기 소자(300)는 수직 자화 방식의 MTJ 소자로 구현될 수 있다. 수직 자화 방식의 MTJ 소자에서 상기 자기 소자(300)가 Ta/CoFeB/MgO/CoFeB/Ta 적층 구조를 포함함으로써, 비교적 높은 TMR (tunnel magnetoresistance ratio)를 얻을 수 있으며, 상기 자기 소자(300)가 20 nm 또는 그 이하의 미세한 선폭을 가지는 경우에도 우수한 열적 안정성을 얻을 수 있고, 스위칭 전류를 낮출 수 있다. In some embodiments, the magnetic element 300 may be implemented as a perpendicular magnetization type MTJ element. A relatively high tunnel magnetoresistance ratio (TMR) can be obtained by including the Ta / CoFeB / MgO / CoFeB / Ta laminated structure in the perpendicular magnetization type MTJ element, nm or less, the excellent thermal stability can be obtained and the switching current can be lowered.

도 4a 내지 도 4g는 본 개시에 의한 실시예들에 따른 자기 소자(400) (도 4g 참조)의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 본 예에서는 상기 자기 소자(400)의 제조 공정으로서 STT-MRAM (spin transfer torque magnetoresistive random access memory) 소자의 제조 공정을 예시한다. FIGS. 4A-4G are cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the magnetic element 400 (see FIG. 4G) according to the embodiments of the present disclosure in accordance with the process sequence. In this example, a manufacturing process of an STT-MRAM (spin transfer torque magnetoresistive random access memory) device is illustrated as a manufacturing process of the magnetic device 400.

도 4a를 참조하면, 기판(402)상에 소자분리막(404)을 형성하여 활성 영역(406)을 정의하고, 상기 활성 영역(406)에 트랜지스터(410)를 형성한다. 4A, an isolation region 404 is formed on a substrate 402 to define an active region 406, and a transistor 410 is formed in the active region 406. Referring to FIG.

일부 실시예에서, 상기 기판(402)은 반도체 웨이퍼이다. 적어도 일 실시예에서, 상기 기판(402)은 Si를 포함한다. 다른 일부 실시예에서, 상기 기판(402)은 Ge과 같은 반도체 원소, 또는 SiC, GaAs, InAs, 및 InP와 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 상기 기판(402)은 SOI (silicon on insulator) 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(402)은 BOX 층 (buried oxide layer)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 기판(402)은 도전 영역, 예를 들면 불순물이 도핑된 웰 (well), 또는 불순물이 도핑된 구조물을 포함할 수 있다. 상기 소자분리막(404)은 STI (shallow trench isolation) 구조를 가질 수 있다. In some embodiments, the substrate 402 is a semiconductor wafer. In at least one embodiment, the substrate 402 comprises Si. In some other embodiments, the substrate 402 may comprise a semiconductor element such as Ge, or a compound semiconductor such as SiC, GaAs, InAs, and InP. In at least one embodiment, the substrate 402 may have a silicon on insulator (SOI) structure. For example, the substrate 402 may comprise a buried oxide layer. In some embodiments, the substrate 402 may include a conductive region, for example, a well doped with an impurity, or a structure doped with an impurity. The device isolation layer 404 may have a shallow trench isolation (STI) structure.

상기 트랜지스터(410)는 게이트 절연막(412), 게이트 전극(414), 소스 영역(416), 및 드레인 영역(418)을 포함한다. 상기 게이트 전극(414)은 절연 캡핑 패턴(420) 및 절연 스페이서(422)에 의해 그 상면 및 양 측벽이 각각 절연되도록 형성된다. The transistor 410 includes a gate insulating film 412, a gate electrode 414, a source region 416, and a drain region 418. The gate electrode 414 is formed such that its upper surface and both sidewalls are insulated by the insulating capping pattern 420 and the insulating spacer 422, respectively.

그 후, 기판(402) 상에 상기 트랜지스터(410)를 덮는 평탄화된 제1 층간절연막(430)을 형성하고, 상기 제1 층간절연막(430)을 관통하여 상기 소스 영역(416)에 전기적으로 연결되는 제1 콘택 플러그(432)와, 상기 드레인 영역(418)에 전기적으로 연결되는 제2 콘택 플러그(434)를 형성한다. 상기 제1 층간절연막(430) 위에 도전충을 형성한 후, 상기 도전층을 패터닝하여, 상기 복수의 제1 콘택 플러그(432)를 통해 상기 소스 영역(416)에 전기적으로 연결되는 소스 라인(436)과, 상기 소스 라인(436)의 양측에서 상기 제2 콘택 플러그(434)를 통해 상기 드레인 영역(418)에 각각 전기적으로 연결되는 도전 패턴(438)을 형성한다. A planarized first interlayer insulating film 430 is formed on the substrate 402 so as to cover the transistor 410. The first interlayer insulating film 430 is electrically connected to the source region 416 through the first interlayer insulating film 430. [ A second contact plug 434 electrically connected to the drain region 418 is formed. A conductive layer is formed on the first interlayer insulating film 430 and patterned to form a source line 436 electrically connected to the source region 416 through the plurality of first contact plugs 432. [ And a conductive pattern 438 electrically connected to the drain region 418 through the second contact plug 434 on both sides of the source line 436 are formed.

그 후, 상기 제1 층간절연막(430) 위에서 상기 소스 라인(436) 및 도전 패턴(438)을 덮도록 제2 층간절연막(440)을 형성한다. 포토리소그래피 공정을 이용하여, 상기 도전 패턴(438)의 상면을 노출시키도록 상기 제2 층간절연막(440)을 일부 제거하여 하부전극 콘택홀(440H)을 형성한다. 상기 하부 전극 콘택홀(440H) 내에 도전 물질을 채우고, 상기 제2 층간절연막(440)의 상부면이 노출되도록 상기 도전 물질을 연마하여, 하부 전극 콘택 플러그(442)를 형성한다. 일부 실시예에서, 상기 하부 전극 콘택 플러그(442)는 TiN, Ti, TaN, Ta, 또는 W 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함한다. Then, a second interlayer insulating film 440 is formed on the first interlayer insulating film 430 so as to cover the source line 436 and the conductive pattern 438. The second interlayer insulating film 440 is partially removed by using a photolithography process so as to expose the upper surface of the conductive pattern 438 to form a lower electrode contact hole 440H. The conductive material is filled in the lower electrode contact hole 440H and the conductive material is polished to expose the upper surface of the second interlayer insulating film 440 to form the lower electrode contact plug 442. [ In some embodiments, the lower electrode contact plug 442 comprises at least one material selected from TiN, Ti, TaN, Ta, or W. In some embodiments,

도 4b를 참조하면, 상기 제2 층간절연막(440) 및 하부 전극 콘택 플러그(442) 위에 하부 전극(410A), 제1 자화층(430A), 제1 터널링 장벽층(440A), 제2 자화층(450A), 및 도전성 캡핑층(470A)이 차례로 적층된 적층 구조(400A)를 형성한다. 그 후, 적층 구조(400A)상에 도전성 마스크층(490A)을 추가로 형성한다. 상기 적층 구조(400A) 및 도전성 마스크층(490A)은 일반적으로 박막 성장방법으로 알려진 다양한 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 에피텍셜 증착법, 금속 유기 화학 증착법(metal organic chemical vapor deposition:MOCVD), 혼성 기상 결정 성장법(hydride vapor phase epitaxy:HVPE), 분자선 결정 성장법(molecular beam epitaxy:MBE), 유기 금속 기상 결정 성장법(metal organic vapor phase epitaxy:MOVPE), HCVD 법(halide chemical vapour deposition), 스퍼터링(sputtering), 원자층 증착법(atomic layer deposition: ALD), 플라즈마 여기 CVD(plasma enhanced CVD, PECVD) 등이 사용될 수 있다.4B, a lower electrode 410A, a first magnetization layer 430A, a first tunneling barrier layer 440A, and a second magnetization layer 430A are formed on the second interlayer insulating layer 440 and the lower electrode contact plug 442, (450A), and a conductive capping layer (470A) are stacked in this order. Thereafter, a conductive mask layer 490A is further formed on the laminated structure 400A. The stacked structure 400A and the conductive mask layer 490A may be formed using various methods generally known as a thin film growth method. For example, epitaxial deposition, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), hydride vapor phase epitaxy (HVPE), molecular beam epitaxy (MBE) (MOVPE), halide chemical vapor deposition (HCVD), sputtering, atomic layer deposition (ALD), plasma enhanced CVD (PECVD), and the like. Can be used.

일부 실시예에서, 상기 적층 구조(400A)는 도 1의 자기 소자(100)를 형성하는 데 필요한 구성을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며, 형성하고자 하는 자기 소자의 원하는 특성에 따라 다양한 종류의 막들이 추가 또는 대체될 수 있다. In some embodiments, the laminate structure 400A may have the configuration necessary to form the magnetic element 100 of FIG. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto, and various kinds of films may be added or replaced depending on desired characteristics of a magnetic element to be formed.

본 예에서는 상기 적층 구조(400A)가 도 1에 예시한 자기 소자(100)와 동일한 순서로 적층된 경우를 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 예들 들면, 상기 적층 구조(400A)는 도 2에 예시한 자기 소자(200) 또는 도 3에 예시한 자기 소자(300)와 동일한 순서로 적층된 구조를 가질 수 있다. In this example, the case where the laminated structure 400A is laminated in the same order as the magnetic element 100 shown in Fig. 1 will be described. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto. For example, the laminated structure 400A may have a laminated structure in the same order as the magnetic element 200 illustrated in FIG. 2 or the magnetic element 300 illustrated in FIG.

도 4c를 참조하면, 상기 도전성 마스크층(490A)을 일부 식각하여, 상기 적층 구조(400A)를 식각하기 위한 복수의 마스크 패턴(491A)을 형성한다. 일부 실시예에서, 상기 복수의 도전성 마스크 패턴(491A)을 형성하기 위하여, 먼저 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 도전성 마스크층(490A) 위에 복수의 하드마스크 패턴(도시 생략)을 형성한 후, 상기 복수의 도전성 마스크 패턴(491A)이 남도록 상기 복수의 하드마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 도전성 마스크층(490A)을 식각하는 공정을 이용할 수 있다. Referring to FIG. 4C, the conductive mask layer 490A is partially etched to form a plurality of mask patterns 491A for etching the stacked structure 400A. In some embodiments, in order to form the plurality of conductive mask patterns 491A, first, a plurality of hard mask patterns (not shown) are formed on the conductive mask layer 490A by using a photolithography process, The conductive mask layer 490A may be etched using the plurality of hard mask patterns as an etching mask so that the conductive mask pattern 491A remains.

도 4d를 참조하면, 상기 복수의 도전성 마스크 패턴(491A)을 식각 마스크로 이용하여 상기 적층 구조(400A)를 식각한다. Referring to FIG. 4D, the stacked structure 400A is etched using the plurality of conductive mask patterns 491A as an etching mask.

상기 적층 구조(400A)를 식각하기 위하여, 상기 복수의 도전성 마스크 패턴(491A)이 형성된 결과물을 플라즈마 식각 챔버 내에 로딩한 후, 플라즈마 식각 공정을 행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 적층 구조(400A)의 일부를 식각하기 위하여, RIE (reactive ion etching), IBE (ion beam etching), 또는 Ar 밀링 (milling) 공정을 이용할 수 있다. 상기 적층 구조(400A)의 식각을 위하여, Cl, Ar, O₂, CFx, SF₆, CO, NH3, NF₃, H₂, N_2,CH₃OH, CH_4,SiF₄, CF₄, Cl₂, HBr, 또는 이들의 조합으로 이루어지는 식각 가스를 사용할 수 있다. 다른 일부 실시예에서, 상기 적층 구조(400A)의 식각시, 상기 식각 가스에 더하여 Ne, Ar, Kr, 또는 Xe 중에서 선택되는 적어도 하나의 첨가 가스 (additional gas)를 더 사용할 수 있다. In order to etch the stacked structure 400A, the resultant having the plurality of conductive mask patterns 491A formed therein may be loaded into a plasma etching chamber, and then a plasma etching process may be performed. In some embodiments, reactive ion etching (RIE), ion beam etching (IBE), or Ar milling may be used to etch portions of the stack structure 400A. For the etching of the layered structure (400A), Cl, Ar, O 2, CFx, SF 6, CO, NH3, NF 3, H 2, N 2, CH 3 OH, CH 4, SiF 4, CF 4, Cl ₂ , HBr, or a combination thereof. In some other embodiments, at least one additional gas selected from Ne, Ar, Kr, or Xe may be used in addition to the etchant gas when the stacked structure 400A is etched.

상기 식각 공정은 ICP (Inductively Coupled Plasma) 소스, CCP (Capacitively Coupled Plasma) 소스, ECR (Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 소스, 헬리콘파 여기 플라즈마 (HWEP: Helicon-Wave Excited Plasma) 소스, 또는 ACP (Adaptively Coupled Plasma) 소스로부터 형성된 플라즈마를 이용하여 행해질 수 있다. The etch process may be performed using an inductively coupled plasma (ICP) source, a capacitively coupled plasma (CCP) source, an electron cyclotron resonance (ECR) plasma source, a helicon-wave excited plasma (HWEP) ) Source. &Lt; / RTI >

상기 식각 공정은 약 -10 ∼ 65 ℃의 온도, 및 약 2 ∼ 5 mT의 압력하에서 행해질 수 있다. 상기 식각 공정이 행해지는 동안, 상기 복수의 도전성 마스크 패턴(491A)은 그 상면으로부터 일부가 식각 공정시의 식각 분위기에 의해 소모되어 낮아진 두께를 가질 수 있다. The etching process can be performed at a temperature of about -10 to 65 占 폚, and a pressure of about 2 to 5 mT. While the etching process is being performed, the plurality of conductive mask patterns 491A may be partially consumed by the etching atmosphere in the etching process from the upper surface thereof to have a reduced thickness.

상기 식각 공정시, 적층 구조(400A)를 형성하고 있는 재료에 따라 다른 식각 가스, 첨가 가스, 온도, 압력 등을 다양하게 변화시킬 수 있다.In the etching process, the etching gas, the additive gas, the temperature, the pressure, and the like can be variously changed depending on the material forming the laminate structure 400A.

상기 식각 공정의 결과물로서, 상기 복수의 하부 전극 콘택 플러그(442) 위에는 하부 전극(410A), 제1 자화층(430A), 제1 터널링 장벽층(440A), 제2 자화층(450A), 도전성 캡핑층(470A), 및 도전성 마스크층(490A)의 식각 후 남은 부분으로 복수의 자기저항 소자(400B)가 얻어지게 된다. As a result of the etching process, a lower electrode 410A, a first magnetization layer 430A, a first tunneling barrier layer 440A, a second magnetization layer 450A, and a conductive layer 450B are formed on the plurality of lower electrode contact plugs 442, A plurality of magnetoresistive elements 400B are obtained as a remaining portion after the capping layer 470A and the conductive mask layer 490A are etched.

도 4e를 참조하면, 식각된 복수의 제1 터널링 장벽층(440A) 측면에 제1 절연부(445A)를 형성한다. 제1 절연부(445A)를 형성하기 위하여, 상기 식각 공정 후에, 산화, 질화, 염화, 탄화 공정을 추가할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 절연부(445A)를 형성하기 위한 제1 터널링 장벽층(440A)의 식각 가스로 아르곤(Ar)을 이용할 수 있고, 제1 터널링 장벽층(440A)의 식각 후 플라즈마에 의한 산화, 질화, 염화, 탄화 공정을 수행할 수 있다. 또한, 제1 절연부 (445A)를 보호하기 위하여 제3 층간절연막(480)으로 복수의 자기저항 소자(400B)를 덮는 공정을 수행할 수 있다. 제1 절연부(445A)를 형성함으로써, 식각 공정 중 발생하는 도전성 부산물(by-product)이 제1 터널링 장벽층(440A)에 재증착되어 전기적인 불량을 유발하는 것을 방지할 수 있다. Referring to FIG. 4E, a first insulating portion 445A is formed on the side surfaces of the plurality of etched first tunneling barrier layers 440A. Oxidation, nitridation, chlorination, and carbonization processes may be added after the etching process to form the first insulation 445A. In some embodiments, argon (Ar) may be used as the etch gas of the first tunneling barrier layer 440A to form the first isolating portion 445A, and after plasma etch of the first tunneling barrier layer 440A Oxidation, nitrification, chlorination, and carbonization processes can be performed. In addition, a step of covering the plurality of magnetoresistive devices 400B with the third interlayer insulating film 480 may be performed to protect the first insulating portion 445A. By forming the first insulating portion 445A, conductive by-products generated during the etching process can be prevented from being re-deposited on the first tunneling barrier layer 440A to cause electrical failure.

도 4f를 참조하면, 상기 복수의 자기저항 소자(400B)를 덮는 평탄화된 제3 층간절연막(480)을 형성하고, 상기 자기저항 소자(400B)를 구성하는 도전성 마스크 패턴(491A)의 상면이 노출되도록 상기 제3 층간절연막(480)의 일부 영역을 식각에 의해 제거하여 복수의 비트 라인 콘택홀(480H)을 형성한다. 그 후, 상기 복수의 비트 라인 콘택홀(480H) 내부를 채우는 도전층을 형성한 후, 상기 제3 층간절연막(480)의 상면이 노출될 때까지 상기 도전층을 연마 또는 에치백하여, 복수의 비트 라인 콘택홀(480H) 내에 복수의 비트 라인 콘택 플러그(482)를 형성한다.Referring to FIG. 4F, a planarized third interlayer insulating film 480 covering the plurality of magnetoresistive devices 400B is formed, and the upper surface of the conductive mask pattern 491A constituting the magnetoresistive device 400B is exposed A part of the third interlayer insulating film 480 is removed by etching to form a plurality of bit line contact holes 480H. Thereafter, a conductive layer filling the plurality of bit line contact holes 480H is formed, and then the conductive layer is polished or etched back until the upper surface of the third interlayer insulating film 480 is exposed, A plurality of bit line contact plugs 482 are formed in the bit line contact holes 480H.

도 4g를 참조하면, 상기 제3 층간절연막(480) 및 복수의 비트 라인 콘택 플러그(482) 위에 도전층을 형성하고, 상기 도전층을 패터닝하여, 상기 복수의 비트 라인 콘택 플러그(482)와 전기적으로 연결되는 라인 형상의 비트 라인(490)을 형성하여 자기 소자(400)를 완성한다. 4G, a conductive layer is formed on the third interlayer insulating film 480 and the plurality of bit line contact plugs 482, and the conductive layer is patterned to electrically connect the plurality of bit line contact plugs 482 A bit line 490 is formed in the shape of a line connecting the bit line 490 and the bit line 490 to complete the magnetic element 400.

도 5는 본 개시에 의한 자기 소자를 포함하는 시스템(500)이다. 5 is a system 500 including a magnetic element according to the present disclosure.

시스템(500)은 제어기(510), 입/출력 장치(520), 기억 장치(530), 및 인터페이스(540)를 포함한다. 상기 시스템(500)은 모바일 시스템 또는 정보를 전송하거나 전송받는 시스템일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 모바일 시스템은 PDA, 휴대용 컴퓨터 (portable computer), 웹 타블렛 (web tablet), 무선 폰 (wireless phone), 모바일 폰 (mobile phone), 디지털 뮤직 플레이어 (digital music player) 또는 메모리 카드 (memory card)이다. 제어기(510)는 시스템(500)에서의 실행 프로그램을 제어하기 위한 것으로, 마이크로프로세서 (microprocessor), 디지털 신호 처리기 (digital signal processor), 마이크로콘트롤러 (microcontroller), 또는 이와 유사한 장치로 이루어질 수 있다. 입/출력 장치(520)는 시스템(500)의 데이터를 입력 또는 출력하는데 이용될 수 있다. 시스템(500)은 입/출력 장치(520)를 이용하여 외부 장치, 예컨대 개인용 컴퓨터 또는 네트워크에 연결되고, 외부 장치와 서로 데이터를 교환할 수 있다. 입/출력 장치(520)는, 예를 들면 키패드 (keypad), 키보드 (keyboard), 또는 표시장치 (display)일 수 있다. The system 500 includes a controller 510, an input / output device 520, a storage device 530, and an interface 540. The system 500 may be a mobile system or a system that transmits or receives information. In some embodiments, the mobile system may be a personal digital assistant (PDA), a portable computer, a web tablet, a wireless phone, a mobile phone, a digital music player, (memory card). The controller 510 is for controlling execution programs in the system 500 and may be a microprocessor, a digital signal processor, a microcontroller, or the like. The input / output device 520 may be used to input or output data of the system 500. The system 500 is connected to an external device, such as a personal computer or network, using the input / output device 520, and can exchange data with the external device. The input / output device 520 may be, for example, a keypad, a keyboard, or a display.

기억 장치(530)는 제어기(510)의 동작을 위한 코드 및/또는 데이터를 저장하거나, 제어기(510)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 상기 기억 장치(530)는 도 1a 내지 도 1c, 도 2 내지 도 4, 및 도 6a 내지 도 6h를 참조하여 설명한 본 발명의 기술적 사상에 의한 자기 소자(100, 200, 300, 400) 중 적어도 하나의 자기 소자를 포함한다. The storage device 530 may store the code and / or data for operation of the controller 510, or may store the processed data in the controller 510. The storage device 530 may include at least one of the magnetic elements 100, 200, 300, and 400 according to the inventive concepts described with reference to Figs. 1A-1C, 2-4, and 6A- Lt; / RTI >

인터페이스(540)는 상기 시스템(500)과 외부의 다른 장치 사이의 데이터 전송통로일 수 있다. 제어기(510), 입/출력 장치(520), 기억 장치(530), 및 인터페이스(540)는 버스(550)를 통해 서로 통신할 수 있다. 상기 시스템(500)은 모바일 폰 (mobile phone), MP3 플레이어, 네비게이션 (navigation), 휴대용 멀티미디어 재생기 (portable multimedia player, PMP), 고상 디스크 (solid state disk: SSD), 또는 가전 제품 (household appliances)에 이용될 수 있다. The interface 540 may be a data transmission path between the system 500 and another external device. The controller 510, the input / output device 520, the storage device 530, and the interface 540 may communicate with each other via the bus 550. The system 500 may be implemented on a mobile phone, an MP3 player, navigation, a portable multimedia player (PMP), a solid state disk (SSD), or a household appliances Can be used.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention. Change is possible.

100, 200, 300, 400: 자기 소자
110: 하부 전극,
130, 230, 330: 제1 자화층, 140, 240, 340: 제1 터널링 장벽층,
145, 245, 345: 제1 절연부
150, 250, 350: 제2 자화층, 170: 도전성 캡핑층, 190: 도전성 마스크층
220: 제2 터널링 장벽층, 225: 제2 절연부,
231, 331, 351: CoFeB 합금층, 232, 332, 352: Ta층,
233, 333, 353: CoFeB 합금층
320: 제2 터널링 장벽층, 325: 제2 절연부, 330: 제1 자화층
360: 제3 터널링 장벽층, 365: 제3 절연부
400A: 적층 구조, 410A: 하부 전극, 430A: 제1 자화층, 440A: 제1 터널링 장벽층, 445A: 제1 절연부, 450A: 제2 자화층, 470A: 도전성 캡핑층, 490A: 도전성 마스크층, 491A: 마스크 패턴
402: 기판, 404: 소자분리막, 406: 활성 영역, 410: 트랜지스터
412: 게이트 절연막, 414: 게이트 전극, 416: 소스 영역, 418: 드레인 영역
420: 절연 캡핑 패턴, 422: 절연 스페이서, 430: 제1 층간절연막
432: 제1 콘택 플러그, 434: 제2 콘택 플러그, 436: 소스 라인, 438: 도전 패턴
440: 제2 층간절연막, 440H: 콘택홀, 442: 하부 전극 콘택 플러그
400B: 자기저항 소자, 480H: 복수의 비트 라인 콘택홀, 480: 제3 층간절연막
482: 비트 라인 콘택 플러그,
500: 시스템, 510: 제어기, 520: 입/출력 장치, 530: 기억 장치
540: 인터페이스, 550: 버스100, 200, 300, 400: magnetic element
110: lower electrode,
130, 230, 330: a first magnetization layer, 140, 240, 340: a first tunneling barrier layer,
145, 245, 345:
150, 250, 350: second magnetization layer, 170: conductive capping layer, 190: conductive mask layer
220: second tunneling barrier layer, 225: second insulating portion,
231, 331, 351: a CoFeB alloy layer, 232, 332, 352: a Ta layer,
233, 333, 353: CoFeB alloy layer
320: second tunneling barrier layer, 325: second insulating portion, 330: first magnetization layer
360: third tunneling barrier layer, 365: third insulating portion
A first magnetization layer and a second magnetization layer are formed on the first magnetization layer and the second magnetization layer, respectively, and the first magnetization layer is formed on the first magnetization layer. , 491A: mask pattern
402: substrate, 404: element isolation film, 406: active region, 410: transistor
412: gate insulating film, 414: gate electrode, 416: source region, 418: drain region
420: insulating capping pattern, 422: insulating spacer, 430: first interlayer insulating film
432: first contact plug, 434: second contact plug, 436: source line, 438: conductive pattern
440: second interlayer insulating film, 440H: contact hole, 442: lower electrode contact plug
400B: Magnetoresistance element, 480H: Multiple bit line contact holes, 480: Third interlayer insulating film
482: bit line contact plug,
500: system, 510: controller, 520: input / output device, 530: storage device
540: interface, 550: bus

Claims

A first magnetization layer;
A second magnetization layer;
A first tunneling barrier layer disposed between the first magnetization layer and the second magnetization layer and having a first thickness; And
And a first insulating portion disposed on a side surface of the first tunneling barrier layer and having a thickness greater than the first thickness,
Wherein the first insulating portion has a greater thickness as the distance from the center of the first tunneling barrier layer increases.

The method according to claim 1,
A lower electrode disposed under the first magnetization layer;
A second tunneling barrier layer disposed between the first magnetization layer and the lower electrode and having a second thickness; And
And a second insulating portion disposed on a side surface of the second tunneling barrier layer and having a thickness greater than the second thickness.

The method according to claim 1,
A conductive mask layer disposed on the second magnetization layer;
A third tunneling barrier layer disposed between the second magnetization layer and the conductive mask layer and having a third thickness; And
And a third insulating portion disposed on a side surface of the third tunneling barrier layer and having a thickness greater than the third thickness.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the first insulating portion comprises at least one material selected from a metal oxide, a metal nitride, a metal carbide, and a metal chloride.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the first insulating portion comprises at least one material selected from CoO, FeO, MgO, or TaO.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the first insulating portion comprises at least one material selected from CoN, TaN, FeN, or MgN.

delete

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein at least one of the first and second magnetization layers includes a structure in which CoFeB, Ta, and CoFeB are sequentially stacked.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the first magnetization layer and the second magnetization layer are each a vertical magnetization layer.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the first tunneling barrier layer comprises a metal oxide.