KR102245262B1 - Magnetic tunnel junction cell including protective film and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

보호막을 갖는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 셀은 인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 “‡향을 갖는 자유층; 상기 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층; 상기 자유층과 상기 고정층 사이에 배치되어 절연체로 형성되는 절연층; 상기 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 보호막; 및 상기 자유층의 측면, 상기 고정층의 측면 및 상기 절연층의 측면에 형성된 보호막을 감싸도록 형성되는 ILD(Inter-Level Dielectric)를 포함한다.The MTJ (Magnetic Tunnel Junction) cell having a protective layer includes a free layer having a magnetization “‡” controlled based on an applied voltage; A fixed layer having a reference magnetization direction with respect to the controlled magnetization direction of the free layer; An insulating layer disposed between the free layer and the fixed layer to form an insulator; A protective film formed to surround a side surface of the insulating layer; And an inter-level dielectric (ILD) formed to surround a side surface of the free layer, a side surface of the fixed layer, and a protective film formed on the side surface of the insulating layer.

Description

보호막을 갖는 MTJ 셀 및 그 제작 방법{MAGNETIC TUNNEL JUNCTION CELL INCLUDING PROTECTIVE FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}MTJ cell having a protective film and its manufacturing method {MAGNETIC TUNNEL JUNCTION CELL INCLUDING PROTECTIVE FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 보호막을 갖는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 셀 및 그 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, MTJ 셀에 포함되는 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 보호막을 갖는 MTJ 셀에 관한 기술이다.The present invention relates to a MTJ (Magnetic Tunnel Junction) cell having a protective layer and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a technology related to an MTJ cell having a protective layer formed to surround a side surface of an insulating layer included in the MTJ cell.

STT-MRAM(Spin-Transfer Torque Magnetic Random Access Memory)은 전자 주입에 의한 스핀 전달 토크(Spin-Transfer Torque; STT) 현상을 이용하여 MTJ 셀의 자화 상태를 변화시킴으로써, 변화된 자화 상태에 대응하는 서로 다른 저항 값을 기준으로 온(on)/오프(off)를 판별하는 소자이다.STT-MRAM (Spin-Transfer Torque Magnetic Random Access Memory) uses a spin-transfer torque (STT) phenomenon by electron injection to change the magnetization state of the MTJ cell. It is a device that determines on/off based on the resistance value.

예를 들어, 기존의 MTJ 셀의 구조를 나타낸 도 1을 살펴보면, 기존의 STT-MRAM은 자유층(110), 고정층(120) 및 절연층(130)을 포함하는 MTJ 셀에서, 인가되는 전압에 기초하여 자유층(110)의 자화 방향을 변화시킴으로써, 변화된 자화 상태에 대응하는 서로 다른 저항 값을 기준으로 데이터를 기록할 수 있다. 여기서, MTJ 셀은 자유층(110), 고정층(120) 및 절연층(130)을 외부로부터 격리하여 이물질의 유입 등을 방지하는 ILD(Inter-Level Dielectric)(140)을 포함할 수 있다.For example, looking at Figure 1 showing the structure of a conventional MTJ cell, the existing STT-MRAM in the MTJ cell including the free layer 110, the fixed layer 120 and the insulating layer 130, the applied voltage By changing the magnetization direction of the free layer 110 based on the change, data may be recorded based on different resistance values corresponding to the changed magnetization state. Here, the MTJ cell may include an inter-level dielectric (ILD) 140 that isolates the free layer 110, the pinned layer 120, and the insulating layer 130 from the outside to prevent the inflow of foreign substances.

그러나, 이와 같은 구조의 기존의 MTJ 셀은 ILD(140)을 통하여 자유층(110) 및 고정층(120)이 연결되고, 절연층(130) 역시 ILD(140)와 맞붙어 있기 때문에, 외부 이동 이온의 유입에 의한 절연층(130)의 TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown) 특성이 열화되는 문제점이 있다.However, in the existing MTJ cell having such a structure, the free layer 110 and the fixed layer 120 are connected through the ILD 140, and the insulating layer 130 also adheres to the ILD 140, There is a problem in that the TDDB (Time Dependent Dielectric Breakdown) characteristic of the insulating layer 130 due to inflow is deteriorated.

이에, 본 명세서에서는 MTJ 셀이 보호막을 갖도록 함으로써, TDDB 특성의 열화를 방지하는 기술을 제안한다.
Accordingly, in the present specification, a technique for preventing deterioration of TDDB characteristics is proposed by allowing the MTJ cell to have a protective layer.

본 발명의 실시예들은 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 보호막을 포함함으로써, 절연층의 TDDB 특성의 열화를 방지하는 MTJ 셀 및 그 제작 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide an MTJ cell and a method of manufacturing the same for preventing deterioration of the TDDB characteristics of the insulating layer by including a protective film formed to surround the side surface of the insulating layer.

이 때, 본 발명의 실시예들은 ILD의 항복 전압(Breakdown Voltage; BV) 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 보호막을 형성함으로써, 절연층의 TDDB 특성의 열화를 방지하는 MTJ 셀 및 그 제작 방법을 제공한다.At this time, embodiments of the present invention are MTJ cells for preventing deterioration of the TDDB characteristics of the insulating layer by forming a protective film with a material having a breakdown voltage value greater than the breakdown voltage (BV) value of the ILD, and a method of manufacturing the same. Provides.

특히, 본 발명의 실시예들은 ILD로부터 절연층이 격리되도록 보호막이 형성되는 MTJ 셀 및 그 제작 방법을 제공한다.In particular, embodiments of the present invention provide an MTJ cell in which a protective film is formed to isolate an insulating layer from an ILD, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 일실시예에 따른 보호막을 갖는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 셀은 인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 “‡향을 갖는 자유층; 상기 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층; 상기 자유층과 상기 고정층 사이에 배치되어 절연체로 형성되는 절연층; 상기 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 보호막; 및 상기 자유층의 측면, 상기 고정층의 측면 및 상기 절연층의 측면에 형성된 보호막을 감싸도록 형성되는 ILD(Inter-Level Dielectric)를 포함한다.The MTJ (Magnetic Tunnel Junction) cell having a protective layer according to an embodiment of the present invention includes a free layer having a magnetization “‡” controlled based on an applied voltage; A fixed layer having a reference magnetization direction with respect to the controlled magnetization direction of the free layer; An insulating layer disposed between the free layer and the fixed layer to form an insulator; A protective film formed to surround a side surface of the insulating layer; And an inter-level dielectric (ILD) formed to surround a side surface of the free layer, a side surface of the fixed layer, and a protective film formed on the side surface of the insulating layer.

상기 보호막은 상기 ILD로부터 상기 절연층이 격리되도록 상기 절연층과 상기 ILD 사이에 미리 설정된 두께로 형성될 수 있다.The protective layer may be formed to have a predetermined thickness between the insulating layer and the ILD so that the insulating layer is isolated from the ILD.

상기 보호막은 스페이서 식각(spacer etch) 공정을 통하여 상기 절연층의 측면을 감싸도록 형성될 수 있다.The protective layer may be formed to surround the side surface of the insulating layer through a spacer etch process.

상기 보호막은 상기 ILD의 항복 전압(Breakdown Voltage; BV) 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성될 수 있다.The passivation layer may be formed of a material having a breakdown voltage value greater than a breakdown voltage (BV) value of the ILD.

상기 보호막은 유전체 물질(dielectric material)로 형성될 수 있다.The protective layer may be formed of a dielectric material.

상기 보호막은 상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나와 상기 ILD 사이에 형성될 수 있다.The protective layer may be formed between at least one of the free layer or the fixed layer and the ILD so as to surround at least one side of the free layer or the fixed layer.

상기 절연층은 금속 산화물로 형성될 수 있다.The insulating layer may be formed of a metal oxide.

본 발명의 일실시예에 따른 보호막을 갖는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 셀 제작 방법은 인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 “‡향을 갖는 자유층을 형성하는 단계; 상기 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층을 형성하는 단계; 상기 자유층과 상기 고정층 사이에 절연체로 형성되는 절연층을 배치하는 단계; 상기 절연층의 측면을 감싸도록 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 자유층의 측면, 상기 고정층의 측면 및 상기 절연층의 측면에 형성된 보호막을 감싸도록 ILD(Inter-Level Dielectric)을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a magnetic tunnel junction (MTJ) cell having a protective layer according to an embodiment of the present invention includes forming a free layer having a magnetization “‡ direction” controlled based on an applied voltage; Forming a pinned layer having a reference magnetization direction with respect to the controlled magnetization direction of the free layer; Disposing an insulating layer formed of an insulator between the free layer and the fixed layer; Forming a protective layer to surround the side surface of the insulating layer; And forming an inter-level dielectric (ILD) so as to surround the protective layer formed on the side surface of the free layer, the side surface of the fixed layer, and the side surface of the insulating layer.

상기 보호막을 형성하는 단계는 상기 ILD로부터 상기 절연층이 격리되도록 상기 절연층과 상기 ILD 사이에 미리 설정된 두께로 상기 보호막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the protective layer may include forming the protective layer with a preset thickness between the insulating layer and the ILD so that the insulating layer is isolated from the ILD.

상기 보호막을 형성하는 단계는 스페이서 식각(spacer etch) 공정을 통하여 상기 절연층의 측면을 감싸도록 상기 보호막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the passivation layer may include forming the passivation layer to surround the side surface of the insulating layer through a spacer etch process.

상기 보호막을 형성하는 단계는 상기 ILD의 항복 전압(Breakdown Voltage; BV) 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 상기 보호막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the passivation layer may include forming the passivation layer of a material having a breakdown voltage greater than a breakdown voltage (BV) value of the ILD.

상기 보호막을 형성하는 단계는 유전체 물질(dielectric material)로 상기 보호막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the protective layer may include forming the protective layer of a dielectric material.

상기 보호막을 형성하는 단계는 상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나와 상기 ILD 사이에 상기 보호막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The forming of the protective layer may further include forming the protective layer between the ILD and at least one of the free layer or the fixed layer so as to surround at least one side of the free layer or the fixed layer.

상기 절연층을 형성하는 단계는 금속 산화물로 상기 절연층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Forming the insulating layer may include forming the insulating layer with a metal oxide.

본 발명의 실시예들은 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 보호막을 포함함으로써, 절연층의 TDDB 특성의 열화를 방지하는 MTJ 셀 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention may provide an MTJ cell and a method of manufacturing the same for preventing deterioration of the TDDB characteristic of the insulating layer by including a protective film formed to surround the side surface of the insulating layer.

이 때, 본 발명의 실시예들은 ILD의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 보호막을 형성함으로써, 절연층의 TDDB 특성의 열화를 방지하는 MTJ 셀 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.In this case, embodiments of the present invention may provide an MTJ cell and a method of manufacturing the same, which prevents deterioration of the TDDB characteristic of an insulating layer by forming a protective film of a material having a breakdown voltage value greater than the breakdown voltage value of the ILD.

특히, 본 발명의 실시예들은 ILD로부터 절연층이 격리되도록 보호막이 형성되는 MTJ 셀 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.
In particular, embodiments of the present invention can provide an MTJ cell in which a protective film is formed to isolate an insulating layer from an ILD, and a method of manufacturing the same.

도 1은 기존의 MTJ 셀의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 MTJ 셀의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀 제작 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀 제작 방법을 나타낸 플로우 차트이다.1 is a diagram showing the structure of a conventional MTJ cell.
2 is a diagram showing the structure of an MTJ cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the structure of an MTJ cell according to another embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a method of manufacturing an MTJ cell according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart showing a method of manufacturing an MTJ cell according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. In addition, the same reference numerals shown in each drawing indicate the same member.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀의 구조를 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing the structure of an MTJ cell according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀은 자유층(210), 고정층(220), 절연층(230), 보호막(240) 및 ILD(250)을 포함한다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, MTJ 셀의 상부(도면에서, 자유층(210)의 상부)에는 상부 전극이 배치될 수 있고, MTJ 셀의 하부(도면에서, 고정층(220)의 하부)에는 하부 전극이 배치될 수 있다. 이하, MTJ 셀에서 자유층(210)이 고정층(220) 보다 상부에 위치하는 구조로 설명하나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, MTJ 셀에서 자유층(210)은 고정층(220) 보다 하부에 위치할 수도 있다. 이러한 경우의 MTJ 셀은 도 2의 MTJ 셀이 뒤집어진 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 2, an MTJ cell according to an embodiment of the present invention includes a free layer 210, a pinned layer 220, an insulating layer 230, a protective layer 240, and an ILD 250. In addition, although not shown in the drawing, an upper electrode may be disposed on an upper portion of the MTJ cell (in the drawing, an upper portion of the free layer 210), and a lower electrode in the lower portion of the MTJ cell (in the drawing, the lower portion of the fixed layer 220) Electrodes may be disposed. Hereinafter, a structure in which the free layer 210 is positioned above the fixed layer 220 in the MTJ cell is described, but is not limited thereto or is not limited thereto, and the free layer 210 in the MTJ cell may be positioned below the fixed layer 220. May be. In this case, the MTJ cell may have a structure in which the MTJ cell of FIG. 2 is inverted.

자유층(210)은 인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 방향을 갖는다. 이 때, 전압은 상부 전극 및 하부 전극(도면에 도시되지 않음)을 통하여 자유층(210)에 인가될 수 있다. 여기서, 자유층(210)은 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가될 때 조절되는 자화 방향을 갖도록 강자성체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 자유층(210)은 CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, 강자성을 갖는 소재로 이루어진 인공격자 또는 반금속(half-metal) 중 적어도 어느 하나로 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가될 때 조절되는 자화 방향을 갖도록 형성될 수 있다.The free layer 210 has a magnetization direction that is adjusted based on an applied voltage. In this case, the voltage may be applied to the free layer 210 through the upper electrode and the lower electrode (not shown in the drawing). Here, the free layer 210 may be formed of a ferromagnetic material so as to have a magnetization direction that is adjusted when a current equal to or greater than the threshold current density is applied. For example, the free layer 210 is controlled when a current higher than the critical current density is applied to at least one of CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, an artificial lattice made of a ferromagnetic material, or a half-metal. It may be formed to have a magnetization direction.

고정층(220)은 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는다. 이 때, 고정층(220) 역시 강자성을 갖는 강자성체로 형성될 수 있다. 다만, 고정층(220)은 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가되더라도, 고정된 기준 자화 방향을 갖도록 형성되어야 한다. 예를 들어, 고정층(220)은 CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, 강자성을 갖는 소재로 이루어진 인공격자 또는 반금속 중 적어도 어느 하나로 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가되더라도, 고정된 기준 자화 방향을 갖도록 형성될 수 있다.The pinned layer 220 has a reference magnetization direction with respect to the controlled magnetization direction of the free layer. In this case, the pinned layer 220 may also be formed of a ferromagnetic material having ferromagnetic properties. However, the pinned layer 220 must be formed to have a fixed reference magnetization direction even when a current equal to or higher than the threshold current density is applied. For example, the pinned layer 220 may have a fixed reference magnetization direction even if a current higher than the critical current density is applied to at least one of an artificial lattice made of a material having a ferromagnetic property or a semi-metal, CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd. Can be formed.

절연층(230)은 자유층(210)과 고정층(220) 사이에 배치되어 절연체로 형성된다. 이 때, 절연층(230)은 자유층(210)과 고정층(220) 사이에 배치되어, 자유층(210)과 고정층(220) 사이의 터널링 자기 저항(Tunneling Magneto Resistance; TMR) 값을 도출하는 층으로서, 절연체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연층(230)은 금속 산화물로 구성될 수 있다. 이 때, 금속 산화물은 AlO 또는 MgO 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 절연층(230)은 터널 절연막으로서, 자유층(210)과 고정층(220) 사이에 미리 설정된 두께로 형성되어 자유층(210)과 고정층(220)을 격리시킴으로써, 자유층(210)과 고정층(220) 사이의 이온의 이동을 방지할 수 있다.The insulating layer 230 is disposed between the free layer 210 and the fixed layer 220 to form an insulator. At this time, the insulating layer 230 is disposed between the free layer 210 and the fixed layer 220 to derive a tunneling magneto resistance (TMR) value between the free layer 210 and the fixed layer 220. As a layer, it can be formed of an insulator. For example, the insulating layer 230 may be formed of a metal oxide. In this case, the metal oxide may include at least one of AlO and MgO. Here, the insulating layer 230 is a tunnel insulating film, formed to a predetermined thickness between the free layer 210 and the fixed layer 220 to isolate the free layer 210 and the fixed layer 220, thereby separating the free layer 210 and the Movement of ions between the fixed layers 220 may be prevented.

보호막(240)은 절연층(230)의 측면을 감싸도록 형성된다. 이 때, 보호막(240)은 ILD(250)로부터 절연층(230)이 격리되도록 절연층(230)과 ILD(250) 사이에 미리 설정된 두께(예컨대, 2 내지 5nm)로 형성될 수 있다. 여기서, ILD(250)는 자유층(210)의 측면, 고정층(220)의 측면 및 절연층(230)의 측면에 형성된 보호막(240)을 감싸도록 형성된다. 또한, 보호막(240)은 절연층(230)의 측면 보다 미리 설정된 크기만큼 살짝 큰 사이즈로 형성되어, 절연층(230)의 측면을 충분히 감싸도록 형성될 수 있다. 따라서, ILD(250)로부터 절연층(230)이 격리되도록 절연층(230)과 ILD(250) 사이에 형성되는 보호막(240)은 외부 이동 이온의 유입에 의한 절연층(230)의 TDDB 특성의 열화를 방지할 수 있다. 보호막(240)의 형성 과정에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 기재하기로 한다.The protective layer 240 is formed to surround the side surface of the insulating layer 230. In this case, the protective layer 240 may be formed to have a predetermined thickness (eg, 2 to 5 nm) between the insulating layer 230 and the ILD 250 so that the insulating layer 230 is isolated from the ILD 250. Here, the ILD 250 is formed to surround the protective layer 240 formed on the side of the free layer 210, the side of the pinned layer 220, and the side of the insulating layer 230. In addition, the protective layer 240 may be formed to have a size slightly larger than the side surface of the insulating layer 230 by a predetermined size, and may be formed to sufficiently surround the side surface of the insulating layer 230. Therefore, the protective layer 240 formed between the insulating layer 230 and the ILD 250 so that the insulating layer 230 is isolated from the ILD 250 is not limited to the TDDB characteristics of the insulating layer 230 due to the inflow of external moving ions. It can prevent deterioration. A detailed description of the process of forming the protective layer 240 will be described with reference to FIG. 4.

특히, 보호막(240)은 ILD(250)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 보호막(240)은 ILD(250)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 Si3N4 또는 MgO 등의 유전체 물질(dielectric material)로 형성될 수 있다. 더 구체적인 예를 들면, ILD(250)가 E-field로 10MV 수준으로 두께가 1nm인 경우 1V의 항복 전압 값을 갖고, 10nm인 경우 10V의 항복 전압 값을 갖는 SiO2로 형성되는 경우, 보호막(240)은 ILD(250)의 두께가 1nm인 경우의 1V의 항복 전압 값(10nm인 경우의 10V의 항복 전압 값) 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질(단위 당 항복 전압 값이 큰 물질을 의미함)로 형성될 수 있다. 따라서, 보호막(240)은 ILD(250)보다 큰 항복 전압 값을 갖기 때문에, ILD(250)로부터 외부 이동 이온이 절연층(230)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.In particular, the passivation layer 240 may be formed of a material having a breakdown voltage value greater than the breakdown voltage value of the ILD 250. For example, the passivation layer 240 may be formed of a dielectric material such as Si3N4 or MgO having a breakdown voltage value greater than the breakdown voltage value of the ILD 250. For a more specific example, when the ILD 250 is formed of SiO2 having a breakdown voltage value of 1V when the E-field is at the level of 10MV and the thickness is 1nm, and when the ILD 250 is formed of SiO2 having a breakdown voltage value of 10V, the protective film 240 ) Is a material with a breakdown voltage value greater than 1V breakdown voltage value when the thickness of the ILD 250 is 1nm (10V breakdown voltage value when 10nm) (means a material with a larger breakdown voltage value per unit) It can be formed as Accordingly, since the passivation layer 240 has a higher breakdown voltage value than the ILD 250, it is possible to prevent external moving ions from flowing into the insulating layer 230 from the ILD 250.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀은 절연층(230)이 ILD(250)로부터 격리되도록 절연층(230)과 ILD(250) 사이에 ILD(250)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성되는 보호막(240)을 포함함으로써, 외부 이동 이온의 유입에 의한 절연층(230)의 TDDB 특성의 열화를 방지할 수 있다.As described above, the MTJ cell according to an embodiment of the present invention has a breakdown voltage greater than the breakdown voltage value of the ILD 250 between the insulating layer 230 and the ILD 250 so that the insulating layer 230 is isolated from the ILD 250. By including the passivation layer 240 formed of a material having a voltage value, deterioration of the TDDB characteristics of the insulating layer 230 due to the introduction of external moving ions can be prevented.

이 때, 보호막(240)은 절연층(230)의 측면만을 감싸도록 형성될 뿐만 아니라, 자유층(210) 또는 고정층(220) 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 형성될 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 아래에서 기재하기로 한다.
In this case, the passivation layer 240 may be formed to surround only the side surface of the insulating layer 230 and may be formed to cover at least one side of the free layer 210 or the fixed layer 220. A detailed description of this will be described below.

도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 MTJ 셀의 구조를 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing the structure of an MTJ cell according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 MTJ 셀은 자유층(310), 고정층(320), 절연층(330), 보호막(340) 및 ILD(350)을 포함함으로써, 도 2에 도시된 MTJ 셀과 동일한 구성 요소를 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 MTJ 셀에서 보호막(340)은 자유층(310) 또는 고정층(320) 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 자유층(310) 또는 고정층(320) 중 적어도 어느 하나와 ILD(350) 사이에도 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, an MTJ cell according to another embodiment of the present invention includes a free layer 310, a pinned layer 320, an insulating layer 330, a protective layer 340, and an ILD 350. It may have the same components as the MTJ cell shown in FIG. However, in the MTJ cell according to another embodiment of the present invention, the passivation layer 340 is at least one of the free layer 310 or the fixed layer 320 so as to surround at least one side of the free layer 310 or the fixed layer 320. It may be formed between either one and the ILD (350).

예를 들어, 보호막(340)은 절연층(330)의 측면을 감싸도록 형성될 뿐만 아니라, 자유층(310)의 측면을 더 감싸도록 크게 형성될 수 있다. 이 때, 보호막(340)은 ILD(350)로부터 절연층(330) 및 자유층(310)이 격리되도록 절연층(330) 및 자유층(310)과 ILD(350) 사이에 미리 설정된 두께(예컨대, 2 내지 5nm)로 형성될 수 있다. 여기서, 보호막(340)은 도 2에 도시된 보호막과 마찬가지로, ILD(350)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성될 수 있다.For example, the protective layer 340 may be formed not only to surround the side surface of the insulating layer 330, but may be formed to be larger to further surround the side surface of the free layer 310. At this time, the protective layer 340 has a predetermined thickness (eg, the insulating layer 330 and the free layer 310) between the insulating layer 330 and the free layer 310 and the ILD 350 so that the insulating layer 330 and the free layer 310 are isolated from the ILD 350. , 2 to 5nm). Here, the passivation layer 340 may be formed of a material having a breakdown voltage value greater than the breakdown voltage value of the ILD 350, similar to the passivation layer illustrated in FIG. 2.

도면에서는 보호막(340)이 자유층(310)의 측면 및 절연층(330)의 측면을 감싸도록 형성되는 경우로 도시하였으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 보호막(340)이 고정층(320)의 측면 및 절연층(330)의 측면을 감싸도록 형성되거나, 자유층(310)의 측면, 고정층(320)의 측면 및 절연층(330)의 측면을 모두 감싸도록 형성될 수도 있다.In the drawings, the protective layer 340 is illustrated as a case in which the protective layer 340 is formed to surround the side surface of the free layer 310 and the insulating layer 330, but is not limited thereto, and the protective layer 340 is the side surface of the fixed layer 320. And a side surface of the insulating layer 330, or may be formed to cover all of the side surface of the free layer 310, the side surface of the fixed layer 320, and the side surface of the insulating layer 330.

이와 같이, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 MTJ 셀 역시 절연층(330)이 ILD(350)로부터 격리되도록 절연층(330)과 ILD(350) 사이에 ILD(350)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성되는 보호막(340)을 포함함으로써, 외부 이동 이온의 유입에 의한 절연층(330)의 TDDB 특성의 열화를 방지할 수 있다.
As such, the MTJ cell according to another embodiment of the present invention is also greater than the breakdown voltage value of the ILD 350 between the insulating layer 330 and the ILD 350 so that the insulating layer 330 is isolated from the ILD 350. By including the passivation layer 340 formed of a material having a breakdown voltage value, deterioration of the TDDB characteristics of the insulating layer 330 due to the introduction of external moving ions can be prevented.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀 제작 방법을 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing a method of manufacturing an MTJ cell according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀 제작 시스템은 인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 방향을 갖는 자유층(410)을 형성한다. 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, 강자성을 갖는 소재로 이루어진 인공격자 또는 반금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 강자성체로 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가될 때 조절되는 자화 방향을 갖도록 자유층(410)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4, in the MTJ cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention, a free layer 410 having a magnetization direction controlled based on an applied voltage is formed. At this time, the MTJ cell manufacturing system is a ferromagnetic material containing at least one of CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, an artificial lattice made of a ferromagnetic material, or a semimetal, which is controlled when a current higher than the critical current density is applied. The free layer 410 may be formed to have a direction.

이어서, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층(410)의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층(420)을 형성한다. 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, 강자성을 갖는 소재로 이루어진 인공격자 또는 반금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 강자성체로 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가되더라도, 고정된 기준 자화 방향을 갖도록 고정층(420)을 형성할 수 있다.Subsequently, the MTJ cell manufacturing system forms a fixed layer 420 having a reference magnetization direction with respect to the controlled magnetization direction of the free layer 410. At this time, the MTJ cell manufacturing system is a ferromagnetic material containing at least one of CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, an artificial lattice made of a ferromagnetic material, or a semimetal, even if a current higher than the critical current density is applied, a fixed standard The pinned layer 420 may be formed to have a magnetization direction.

그 다음, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층(410)과 고정층(420) 사이에 절연체로 형성되는 절연층(430)을 배치한다. 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층(410)과 고정층(420) 사이의 터널링 자기 저항 값을 도출하는 층으로서, 금속 산화물 등의 절연체로 절연층(430)을 형성할 수 있다.Then, the MTJ cell manufacturing system arranges an insulating layer 430 formed of an insulator between the free layer 410 and the fixed layer 420. In this case, the MTJ cell fabrication system is a layer for deriving a tunneling magnetoresistive value between the free layer 410 and the fixed layer 420, and the insulating layer 430 may be formed of an insulator such as metal oxide.

여기서, MTJ 셀 제작 시스템은 위에서 상술한, 고정층(420), 절연층(430) 및 자유층(410)을 형성하는 순서를 임의로 변경하여 수행할 수도 있다. 예를 들어, MTJ 셀 제작 시스템은 고정층(420)을 형성하고, 절연층(430)을 배치한 이후, 자유층(410)을 형성할 수 있다. 또한, MTJ 셀 제작 시스템은 고정층(420)을 형성하고, 자유층(410)을 형성한 이후에, 고정층(420)과 자유층(410) 사이에 절연층(430)을 배치할 수도 있다.Here, the MTJ cell manufacturing system may be performed by arbitrarily changing the order of forming the fixed layer 420, the insulating layer 430, and the free layer 410 described above. For example, in the MTJ cell manufacturing system, after forming the fixed layer 420 and disposing the insulating layer 430, the free layer 410 may be formed. In addition, in the MTJ cell manufacturing system, after the fixed layer 420 is formed and the free layer 410 is formed, the insulating layer 430 may be disposed between the fixed layer 420 and the free layer 410.

MTJ 셀 제작 시스템은 이와 같이 형성된 고정층(420), 절연층(430) 및 자유층(410)을 순서대로 적층한 이후, 절연층(430)의 측면을 감싸도록 보호막(440)을 형성한다.In the MTJ cell manufacturing system, the fixed layer 420, the insulating layer 430, and the free layer 410 formed as described above are sequentially stacked, and then a protective layer 440 is formed to surround the side surface of the insulating layer 430.

그 후, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층(410)의 측면, 고정층의 측면(420) 및 절연층(430)의 측면에 형성된 보호막(440)을 감싸도록 ILD(450)를 형성한다.Thereafter, the MTJ cell manufacturing system forms the ILD 450 so as to surround the protective layer 440 formed on the side surface of the free layer 410, the side surface 420 of the fixed layer, and the side surface of the insulating layer 430.

여기서, MTJ 셀 제작 시스템은 ILD(450)로부터 절연층(430)이 격리되도록 절연층(430)과 ILD(450) 사이에 미리 설정된 두께로 보호막(440)을 형성할 수 있다. 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 순서대로 적층된 고정층(420), 절연층(430) 및 자유층(410)의 측면을 식각한 이후, 보호막(440)을 덮고 스페이서 식각(spacer etch) 공정을 통하여 절연층(430)의 측면을 감싸도록 보호막(440)을 형성할 수 있다. 따라서, MTJ 셀 제작 시스템은 보호막(440)을 형성하는 과정에서 스페이서 식각 공정을 이용함으로써, 보호막(440) 전체의 볼륨을 줄이고, 스페이서 구조로 MTJ 셀 내 빈 공간을 줄일 수 있다.Here, the MTJ cell manufacturing system may form the protective layer 440 between the insulating layer 430 and the ILD 450 to a predetermined thickness so that the insulating layer 430 is isolated from the ILD 450. At this time, the MTJ cell manufacturing system is performed by etching the side surfaces of the fixed layer 420, insulating layer 430, and free layer 410 stacked in order, and then covering the protective layer 440 and performing a spacer etch process. A protective layer 440 may be formed to surround the side surface of the insulating layer 430. Accordingly, the MTJ cell manufacturing system uses a spacer etching process in the process of forming the passivation layer 440, thereby reducing the volume of the entire passivation layer 440 and reducing the empty space in the MTJ cell with a spacer structure.

또한, MTJ 셀 제작 시스템은 ILD(450)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 보호막(440)을 형성할 수 있다. 예를 들어, MTJ 셀 제작 시스템은 ILD(450)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 유전체 물질로 보호막(440)을 형성할 수 있다.In addition, the MTJ cell manufacturing system may form the passivation layer 440 of a material having a breakdown voltage value greater than the breakdown voltage value of the ILD 450. For example, in the MTJ cell manufacturing system, the protective layer 440 may be formed of a dielectric material having a breakdown voltage value greater than the breakdown voltage value of the ILD 450.

또한, MTJ 셀 제작 시스템은 절연층(430)을 감싸도록 보호막(440)을 형성할 뿐만 아니라, 자유층(410) 또는 고정층(420) 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 자유층(410) 또는 고정층(420) 중 적어도 어느 하나와 ILD(450) 사이에 보호막(440)을 더 형성할 수도 있다.In addition, the MTJ cell manufacturing system not only forms the protective layer 440 to surround the insulating layer 430, but also the free layer 410 or the free layer 410 to surround at least one side of the free layer 410 or the fixed layer 420. A passivation layer 440 may be further formed between at least one of the pinned layers 420 and the ILD 450.

따라서, 이와 같은 방법에 의해 제작된 MTJ 셀은 절연층(430)이 ILD(450)로부터 격리되도록 절연층(430)과 ILD(450) 사이에 ILD(450)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성되는 보호막(440)을 포함함으로써, 외부 이동 이온의 유입에 의한 절연층(430)의 TDDB 특성의 열화를 방지할 수 있다.
Therefore, the MTJ cell manufactured by this method has a breakdown voltage value greater than the breakdown voltage value of the ILD 450 between the insulating layer 430 and the ILD 450 so that the insulating layer 430 is isolated from the ILD 450 By including the passivation layer 440 formed of a material having, it is possible to prevent deterioration of the TDDB characteristics of the insulating layer 430 due to the inflow of external moving ions.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀 제작 방법을 나타낸 플로우 차트이다.5 is a flow chart showing a method of manufacturing an MTJ cell according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀 제작 시스템은 인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 방향을 갖는 자유층을 형성한다(510). 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, 강자성을 갖는 소재로 이루어진 인공격자 또는 반금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 강자성체로 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가될 때 조절되는 자화 방향을 갖도록 자유층을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 5, in the MTJ cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention, a free layer having a magnetization direction adjusted based on an applied voltage is formed (510 ). At this time, the MTJ cell manufacturing system is a ferromagnetic material containing at least one of CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, an artificial lattice made of a ferromagnetic material, or a semimetal, which is controlled when a current higher than the critical current density is applied. A free layer can be formed to have a direction.

이어서, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층을 형성한다(520). 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, 강자성을 갖는 소재로 이루어진 인공격자 또는 반금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 강자성체로 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가되더라도, 고정된 기준 자화 방향을 갖도록 고정층을 형성할 수 있다.Subsequently, the MTJ cell fabrication system forms a fixed layer having a reference magnetization direction with respect to the controlled magnetization direction of the free layer (520). At this time, the MTJ cell manufacturing system is a ferromagnetic material containing at least one of CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, an artificial lattice made of a ferromagnetic material, or a semimetal, even if a current higher than the critical current density is applied, a fixed standard A pinned layer may be formed to have a magnetization direction.

그 다음, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층과 고정층 사이에 절연체로 형성되는 절연층을 배치한다(530). 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층과 고정층 사이의 터널링 자기 저항 값을 도출하는 층으로서, 금속 산화물 등의 절연체로 절연층을 형성할 수 있다.Then, the MTJ cell fabrication system places an insulating layer formed of an insulator between the free layer and the fixed layer (530). In this case, the MTJ cell manufacturing system is a layer for deriving a tunneling magnetoresistance value between the free layer and the fixed layer, and an insulating layer may be formed of an insulator such as metal oxide.

MTJ 셀 제작 시스템은 이와 같이 형성된 고정층, 절연층 및 자유층을 순서대로 적층할 수 있다(540).The MTJ cell manufacturing system may sequentially stack the fixed layer, the insulating layer, and the free layer formed as described above (540).

그 다음, MTJ 셀 제작 시스템은 절연층의 측면을 감싸도록 보호막을 형성한다(550).Then, the MTJ cell manufacturing system forms a protective layer to surround the side surface of the insulating layer (550).

그 후, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층의 측면, 고정층의 측면 및 절연층의 측면에 형성된 보호막을 감싸도록 ILD를 형성한다(560).Thereafter, the MTJ cell manufacturing system forms an ILD to surround the protective film formed on the side of the free layer, the side of the fixed layer, and the side of the insulating layer (560).

보호막을 형성하는 550 단계에서, MTJ 셀 제작 시스템은 ILD로부터 절연층이 격리되도록 절연층과 ILD 사이에 미리 설정된 두께로 보호막을 형성할 수 있다. 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 순서대로 적층된 고정층, 절연층 및 자유층의 측면을 식각한 이후, 보호막을 덮고 스페이서 식각 공정을 통하여 절연층의 측면을 감싸도록 보호막을 형성할 수 있다. 또한, MTJ 셀 제작 시스템은 ILD의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 보호막을 형성할 수 있다. 예를 들어, MTJ 셀 제작 시스템은 ILD의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 유전체 물질로 보호막을 형성할 수 있다. 또한, MTJ 셀 제작 시스템은 절연층을 감싸도록 보호막을 형성할 뿐만 아니라, 자유층 또는 고정층 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 자유층 또는 고정층 중 적어도 어느 하나와 ILD 사이에 보호막을 더 형성할 수도 있다.
In step 550 of forming the protective layer, the MTJ cell manufacturing system may form a protective layer with a predetermined thickness between the insulating layer and the ILD so that the insulating layer is isolated from the ILD. In this case, in the MTJ cell manufacturing system, after etching the side surfaces of the fixed layer, the insulating layer, and the free layer stacked in order, the protective layer may be formed to cover the side surface of the insulating layer through a spacer etching process. In addition, the MTJ cell manufacturing system may form a protective film with a material having a breakdown voltage value greater than that of the ILD. For example, in the MTJ cell manufacturing system, a protective film may be formed of a dielectric material having a breakdown voltage value greater than the breakdown voltage value of the ILD. In addition, the MTJ cell manufacturing system not only forms a protective film to surround the insulating layer, but also forms a protective film between the ILD and at least one of the free layer or the fixed layer so as to surround at least one side of the free layer or the fixed layer. have.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings as described above, various modifications and variations can be made from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as systems, structures, devices, circuits, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and those equivalent to the claims also fall within the scope of the claims to be described later.

Claims (14)

보호막을 갖는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 셀에 있어서,
인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 “‡향을 갖는 자유층;
상기 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층;
상기 자유층과 상기 고정층 사이에 배치되어 절연체로 형성되는 절연층;
상기 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 보호막; 및
상기 자유층의 측면, 상기 고정층의 측면 및 상기 절연층의 측면에 형성된 보호막을 감싸도록 형성되어, 상기 자유층, 상기 고정층 및 상기 절연층으로의 이물질 유입을 방지하는 ILD(Inter-Level Dielectric)
를 포함하고,
상기 보호막은
상기 ILD로부터 상기 절연층이 격리되도록 상기 ILD의 항복 전압(Breakdown Voltage; BV) 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성되어, 상기 ILD를 통한 상기 절연층으로의 이동 이온의 유입을 방지하는 것을 특징으로 하는 MTJ 셀.In the MTJ (Magnetic Tunnel Junction) cell having a protective film,
A free layer having a magnetized “‡” direction that is adjusted based on the applied voltage;
A fixed layer having a reference magnetization direction with respect to the controlled magnetization direction of the free layer;
An insulating layer disposed between the free layer and the fixed layer to form an insulator;
A protective film formed to surround a side surface of the insulating layer; And
ILD (Inter-Level Dielectric) is formed to surround the protective film formed on the side of the free layer, the side of the fixed layer, and the side of the insulating layer, and prevents foreign matter from entering the free layer, the fixed layer, and the insulating layer.
Including,
The protective film is
It is formed of a material having a breakdown voltage value greater than a breakdown voltage (BV) value of the ILD so that the insulating layer is isolated from the ILD, and prevents the inflow of moving ions into the insulating layer through the ILD. MTJ cell characterized by. 제1항에 있어서,
상기 보호막은
상기 ILD로부터 상기 절연층이 격리되도록 상기 절연층과 상기 ILD 사이에 미리 설정된 두께로 형성되는 MTJ 셀.The method of claim 1,
The protective film is
MTJ cell formed between the insulating layer and the ILD to a predetermined thickness so that the insulating layer is isolated from the ILD. 제1항에 있어서,
상기 보호막은
스페이서 식각(spacer etch) 공정을 통하여 상기 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 MTJ 셀.The method of claim 1,
The protective film is
An MTJ cell formed to surround a side surface of the insulating layer through a spacer etch process. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 보호막은
유전체 물질(dielectric material)로 형성되는 MTJ 셀.The method of claim 1,
The protective film is
MTJ cell formed of a dielectric material. 제1항에 있어서,
상기 보호막은
상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나와 상기 ILD 사이에 형성되는 MTJ 셀.The method of claim 1,
The protective film is
An MTJ cell formed between the ILD and at least one of the free layer or the pinned layer so as to surround at least one side of the free layer or the pinned layer. 제1항에 있어서,
상기 절연층은
금속 산화물로 형성되는 MTJ 셀.The method of claim 1,
The insulating layer is
MTJ cell formed of metal oxide. 보호막을 갖는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 셀 제작 방법에 있어서,
인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 “‡향을 갖는 자유층을 형성하는 단계;
상기 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층을 형성하는 단계;
상기 자유층과 상기 고정층 사이에 절연체로 형성되는 절연층을 배치하는 단계;
상기 절연층의 측면을 감싸도록 보호막을 형성하는 단계; 및
상기 자유층의 측면, 상기 고정층의 측면 및 상기 절연층의 측면에 형성된 보호막을 감싸도록 상기 자유층, 상기 고정층 및 상기 절연층으로의 이물질 유입을 방지하는 ILD(Inter-Level Dielectric)을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 보호막을 형성하는 단계는
상기 ILD를 통한 상기 절연층으로의 이동 이온의 유입을 방지하기 위하여, 상기 ILD로부터 상기 절연층이 격리되도록 상기 ILD의 항복 전압(Breakdown Voltage; BV) 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 상기 보호막을 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 MTJ 셀 제작 방법.In the method of manufacturing a MTJ (Magnetic Tunnel Junction) cell having a protective film,
Forming a free layer having a magnetized “‡” direction adjusted based on the applied voltage;
Forming a pinned layer having a reference magnetization direction with respect to the controlled magnetization direction of the free layer;
Disposing an insulating layer formed of an insulator between the free layer and the fixed layer;
Forming a protective layer to surround the side surface of the insulating layer; And
Forming an inter-level dielectric (ILD) that prevents foreign matter from entering the free layer, the fixed layer, and the insulating layer so as to surround the protective film formed on the side surface of the free layer, the side surface of the fixed layer, and the side surface of the insulating layer.
Including,
The step of forming the protective layer is
In order to prevent the introduction of moving ions into the insulating layer through the ILD, the protective layer is made of a material having a breakdown voltage value greater than a breakdown voltage (BV) value of the ILD so that the insulating layer is isolated from the ILD. Forming steps
MTJ cell manufacturing method comprising a. 제8항에 있어서,
상기 보호막을 형성하는 단계는
상기 ILD로부터 상기 절연층이 격리되도록 상기 절연층과 상기 ILD 사이에 미리 설정된 두께로 상기 보호막을 형성하는 단계
를 포함하는 MTJ 셀 제작 방법.The method of claim 8,
The step of forming the protective layer
Forming the protective layer with a preset thickness between the insulating layer and the ILD so that the insulating layer is isolated from the ILD
MTJ cell manufacturing method comprising a. 제8항에 있어서,
상기 보호막을 형성하는 단계는
스페이서 식각(spacer etch) 공정을 통하여 상기 절연층의 측면을 감싸도록 상기 보호막을 형성하는 단계
를 포함하는 MTJ 셀 제작 방법.The method of claim 8,
The step of forming the protective layer
Forming the protective layer to surround the side surface of the insulating layer through a spacer etch process
MTJ cell manufacturing method comprising a. 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 보호막을 형성하는 단계는
유전체 물질(dielectric material)로 상기 보호막을 형성하는 단계
를 포함하는 MTJ 셀 제작 방법.The method of claim 8,
The step of forming the protective layer
Forming the protective film with a dielectric material
MTJ cell manufacturing method comprising a. 제8항에 있어서,
상기 보호막을 형성하는 단계는
상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나와 상기 ILD 사이에 상기 보호막을 형성하는 단계
를 더 포함하는 MTJ 셀 제작 방법.The method of claim 8,
The step of forming the protective layer
Forming the protective layer between at least one of the free layer or the fixed layer and the ILD so as to surround at least one side of the free layer or the fixed layer
MTJ cell manufacturing method further comprising a. 제8항에 있어서,
상기 절연층을 형성하는 단계는
금속 산화물로 상기 절연층을 형성하는 단계
를 포함하는 MTJ 셀 제작 방법.The method of claim 8,
The step of forming the insulating layer
Forming the insulating layer with a metal oxide
MTJ cell manufacturing method comprising a.
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