KR20040041337A - Magnetic memory having novel structure and operation method, and method of fabricating the same - Google Patents

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KR20040041337A KR1020020069551A KR20020069551A KR20040041337A KR 20040041337 A KR20040041337 A KR 20040041337A KR 1020020069551 A KR1020020069551 A KR 1020020069551A KR 20020069551 A KR20020069551 A KR 20020069551A KR 20040041337 A KR20040041337 A KR 20040041337A
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Abstract

PURPOSE: A magnetic memory having a new structure and operation method is provided, which is proper to large integration and reduces process steps. CONSTITUTION: A plurality of magnetic tunneling junctions(MTJ)(150) are arranged on a semiconductor substrate(100). A gate insulator pattern and a gate electrode are stacked on the magnetic tunneling junctions and the semiconductor substrate in sequence. And word lines are arranged on the magnetic tunneling junctions, and connect the magnetic tunneling junctions along one direction. The magnetic tunneling junction is formed with a pinning layer(142), a fixed layer(144), an insulator(146) and a free layer(148).

Description

새로운 구조 및 동작 방식을 갖는 자기 메모리 및 그 제조 방법{Magnetic memory having novel structure and operation method, and method of fabricating the same}Magnetic memory having novel structure and operation method and manufacturing method thereof

본 발명은 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 자기 터널 접합(MTJ)을 사용하는 자기 메모리 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a magnetic memory using a magnetic tunnel junction (MTJ) and a method for manufacturing the same.

이동 통신 및 컴퓨터 등과 같은 전자 산업의 발전에 따라, 다양한 기능 및 우수한 성능을 갖는 반도체 소자에 대한 요구가 증가하고 있다. 하지만, 현재 사용되는 에스램(SRAM, static random access memory), 디램(DRAM, dynamic RAM), 플래쉬 메모리(FLASH memory) 및 강유전체 메모리(FeRAM, ferroelectric RAM) 등과 같은 메모리 소자는 상기 요구되는 다양한 기능 및 우수한 성능을 동시에 충족시키지 못하고 있다. 즉, 상기 메모리 소자들은 아래 표 1에 개시한 것과 같은 장점 및 단점을 함께 갖기 때문에, 전자 장치에서 요구되는 모든 특성들을 전부 충족시키지 못한다.BACKGROUND With the development of the electronics industry such as mobile communication and computers, there is an increasing demand for semiconductor devices having various functions and excellent performances. However, currently used memory devices such as static random access memory (SRAM), DRAM (dynamic RAM), flash memory (FLASH memory) and ferroelectric memory (FeRAM, ferroelectric RAM), and the like are the various functions and It does not meet excellent performance at the same time. That is, since the memory devices have the advantages and disadvantages as shown in Table 1 below, they do not meet all the characteristics required in the electronic device.

SRAMSRAM DRAMDRAM FLASHFLASH FeRAMFeRAM MRAMMRAM READREAD 고속high speed 중속Medium speed 고속high speed 중속Medium speed 중~고속Medium to high speed WRITEWRITE 고속high speed 중속Medium speed 저속sleaze 중속Medium speed 중~고속Medium to high speed Non-volatilityNon-volatility 없음none 없음none 있음has exist 중간middle 있음has exist RefreshRefresh 불필요Unnecessary 필요need 불필요Unnecessary 불필요Unnecessary 불필요Unnecessary Size of Unit CellSize of Unit Cell versus small small medium small Low Voltage for OperationLow Voltage for Operation 가능possible 한계 있음There is a limit 불가능impossible 한계 있음There is a limit 가능possible

도 1a는 피채널 모스펫(p-channel MOSFET)을 풀업 소자(pull-up device)로 사용하는, 풀 씨모스(full CMOS)형 에스램의 단위 셀을 나타내는 회로도이다. 상기 에스램은 판독(read) 및 기록(write) 속도가 매우 빠르거나, 소모 전력이 적은 장점을 갖는다. 하지만, 상기 에스램은, 도시한 것처럼, 단위 셀(unit cell)이 6개의 트랜지스터로 구성되기 때문에 고집적화하기 어렵다.FIG. 1A is a circuit diagram illustrating a unit cell of a full CMOS type SRAM using a p-channel MOSFET as a pull-up device. The SRAM has advantages of very fast read and write speeds or low power consumption. However, the SRAM, as shown in the figure, is difficult to be highly integrated since a unit cell is composed of six transistors.

도 1b는 통상적인 디램의 셀 어레이를 나타내는 회로도이다. 도시한 것처럼, 상기 디램의 단위셀은 한 개의 트랜지스터 및 한 개의 커패시터로 구성되기 때문에, 그 면적은 상기 에스램보다 훨씬 적은 대략 10F2(F는 최소가공크기(minimum Feature size)를 나타낸다)이다. 따라서, 상기 디램은 상기 에스램보다 고집적화하기 쉽다. 하지만, 상기 디램은 전하의 누설(leakage)로 인한 정보의 손실을 방지하기 위해, 수 밀리초(ms) 정도마다 리프레쉬(refresh) 동작이 필요하다.1B is a circuit diagram illustrating a cell array of a conventional DRAM. As shown, since the unit cell of the DRAM is composed of one transistor and one capacitor, the area is approximately 10F 2 (F represents a minimum feature size) which is much smaller than the SRAM. Therefore, the DRAM is more easily integrated than the SRAM. However, the DRAM requires a refresh operation every few milliseconds to prevent loss of information due to leakage of charge.

한편, 휴대용 전자 장치에 대한 수요가 증가함에 따라, 전원 공급에 관계없이 저장된 정보를 유지하는 비휘발성은 메모리 소자에서 요구되는 또다른 특성이 되고 있다. 하지만, 상기 에스램 및 디램은 비휘발성이 없다. 이에 따라, 휴대용 전자 장치의 분야에서는 비휘발성을 갖는 플래쉬 메모리 및 강유전체 메모리에 대한 관심이 증가하고 있다.On the other hand, as the demand for portable electronic devices increases, non-volatility, which maintains stored information regardless of power supply, is another characteristic required in memory devices. However, the SRAM and DRAM are non-volatile. Accordingly, in the field of portable electronic devices, interest in flash memories and ferroelectric memories having non-volatility is increasing.

도 1c는 통상적인 낸드(NAND)형 플래쉬 메모리의 셀 어레이를 나타내는 회로도이다. 상기 NAND형 플래쉬 메모리는 셀 커패시터가 없으며 단위 셀마다 콘택을 갖지 않기 때문에, 그 단위 셀 면적은 디램의 단위 셀 면적보다 작은 4~8F2이다. 이에 따라, 상기 NAND 형 플래쉬 메모리는 고집적화하기 가장 용이한 메모리 소자로 이해된다. 하지만, 알려진 것처럼, 상기 플래쉬 메모리는 기록 모드(write mode)에서는 동작 전압이 5~12V로 높으며, 특히 소거(erase) 속도가 느린 단점을 갖는다. 이에 더하여, 상기 동작 전압을 높이기 위해 주변회로에 배치되는 펌핑 회로는 상기 플래쉬 메모리의 고집적화를 방해한다. 또한, 상기 플래쉬 메모리는 재사용 가능한 횟수가 대략 105~106번으로 제한되는 단점을 갖는다.1C is a circuit diagram illustrating a cell array of a typical NAND flash memory. Since the NAND-type flash memory has no cell capacitor and no contact for each unit cell, the unit cell area is 4 to 8F 2 smaller than the unit cell area of the DRAM. Accordingly, the NAND type flash memory is understood to be the most easily integrated memory device. However, as is known, the flash memory has a disadvantage in that an operating voltage of 5 to 12V is high in write mode, and in particular, an erase speed is slow. In addition, a pumping circuit disposed in a peripheral circuit to increase the operating voltage prevents high integration of the flash memory. In addition, the flash memory has a disadvantage in that the number of reuse is limited to approximately 10 5 to 10 6 times.

또다른 비휘발성 메모리인 강유전체 메모리의 셀 구조는 한 개의 트랜지스터와 한 개의 커패시터로 구성되어, 디램의 단위 셀과 비슷하다. 한편, 상기 강유전체 메모리는 상기 커패시터를 강유전성 물질로 형성함으로써 비휘발의 특성을 갖지만, 판독 동작의 파괴적인(destructive) 특성에 의해 판독시마다 재기록(rewriting)이 요구된다. 또한, 상기 강유전체 메모리는 재사용 가능한 횟수에 제한이 있으며, 중간 수준의 동작 속도를 갖는다. 이에 더하여, 강유전체 재료에서 유발되는 어려움들, 즉 수소와의 높은 반응성, 고온 어닐링의 필요성 및 셀 면적/셀 전압의 스케일링(scaling)의 어려움 등은 강유전체 메모리의 개발을 위해 해결해야 할 기술적 과제로 남아있다.The cell structure of another nonvolatile memory, a ferroelectric memory, is composed of one transistor and one capacitor, similar to a DRAM unit cell. On the other hand, the ferroelectric memory has a nonvolatile property by forming the capacitor with a ferroelectric material, but a rewriting is required for each read because of the destructive nature of the read operation. In addition, the ferroelectric memory is limited in the number of reusable, has a medium operating speed. In addition, difficulties in ferroelectric materials, such as high reactivity with hydrogen, the need for high temperature annealing and the scaling of cell area / cell voltage, remain technical challenges to develop for ferroelectric memory. have.

이에 비해, MRAM(magnetic RAM 또는 magnetoresistive RAM)은 비휘발성이고, 재사용 횟수에서 제한이 없고, 고집적화하기 용이하며, 고속 동작 및 저전압 동작이 가능한 장점을 갖는다.In contrast, MRAM (magnetic RAM or magnetoresistive RAM) is non-volatile, there is no limit on the number of reuse, it is easy to high integration, and has the advantages of high speed operation and low voltage operation.

아래에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 종래 기술에 따른 MRAM의 구조를 설명한다. 도 2는 종래 기술에 따른 MRAM의 셀 어레이의 일부를 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 2의 I-I'을 따라 보여지는 단면을 나타낸다. 도 4는 종래 기술에 따른 MRAM의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.Hereinafter, the structure of the MRAM according to the prior art will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 2 is a plan view showing a part of a cell array of an MRAM according to the prior art, and FIG. 3 shows a cross section taken along the line II ′ of FIG. 2. 4 is a perspective view illustrating a structure of an MRAM according to the prior art.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 반도체기판(10)의 소정영역에는 소자분리막(12)이 배치되어 활성영역들(11)을 한정한다. 상기 활성영역들(11) 및 소자분리막(12)을 가로질러 복수개의 게이트 전극들(15), 즉 복수개의 워드 라인들(word line)이 배치된다. 상기 활성영역들(11)의 각각은 상기 한 쌍의 게이트 전극들(15)과 수직하게 교차한다. 즉, 상기 활성영역들(11)의 방향을 행 방향(x축 방향)이라고 할 때, 상기 게이트 전극들(15)은 열 방향(y축 방향)으로 배치된다. 상기 게이트 전극들(15) 사이의 활성영역(11)에는 공통 소오스 영역(16s)이 배치되고, 상기 공통 소오스 영역(16s)의 양 옆의 활성영역들(11)에는 드레인 영역(16d)이 배치된다. 이에 따라, 상기 활성영역들(11)과 상기 게이트 전극들(15)이 교차하는 지점들(points)에는 셀 트랜지스터가 형성된다.2 to 4, an isolation layer 12 is disposed in a predetermined region of the semiconductor substrate 10 to define the active regions 11. A plurality of gate electrodes 15, that is, a plurality of word lines are disposed across the active regions 11 and the device isolation layer 12. Each of the active regions 11 perpendicularly intersects the pair of gate electrodes 15. That is, when the direction of the active regions 11 is referred to as the row direction (x-axis direction), the gate electrodes 15 are disposed in the column direction (y-axis direction). The common source region 16s is disposed in the active region 11 between the gate electrodes 15, and the drain region 16d is disposed in the active regions 11 at both sides of the common source region 16s. do. Accordingly, cell transistors are formed at points where the active regions 11 and the gate electrodes 15 intersect.

상기 셀 트랜지스터를 갖는 반도체기판의 전면은 층간절연막(20)으로 덮여진다. 상기 층간절연막(20) 내에는 상기 게이트 전극들(15)에 평행한 복수개의 디짓 라인들(digit line, 30)이 배치된다. 상기 층간절연막(20) 및 디짓 라인들(30) 상에는 상기 게이트 전극(15)을 가로지르는, 즉 상기 활성영역(11)에 평행한 복수개의 비트 라인들(bit line, 50)이 배치된다. 상기 비트 라인(50)과 상기 디짓라인(30) 사이에는, 자기 터널 접합들(magnetic tunnel junction, MTJ, 40)이 배치된다. 상기 자기 터널 접합(40)과 상기 디짓 라인(30) 사이에는, 상기 드레인 영역(16d)의 상부로 연장된 하부 전극(35)이 배치된다. 상기 자기 터널 접합(40)은 상기 하부 전극(35)의 상부면과 상기 비트 라인(50)의 하부면에 직접 접촉한다. 상기 층간절연막(20) 내에는, 상기 하부 전극(35)과 상기 드레인 영역(16d)을 전기적으로 연결하는 수직 배선(25)이 배치된다. 상기 수직 배선(25)은 차례로 적층된 복수개의 플러그들을 포함할 수도 있다. 상기 공통 소오스 영역(16s)의 상부에는 소오스 플러그(26) 및 소오스 라인(28)이 차례로 연결된다.The entire surface of the semiconductor substrate having the cell transistor is covered with an interlayer insulating film 20. In the interlayer insulating layer 20, a plurality of digit lines 30 parallel to the gate electrodes 15 are disposed. On the interlayer insulating layer 20 and the digit lines 30, a plurality of bit lines 50 that cross the gate electrode 15, that is, parallel to the active region 11 are disposed. Magnetic tunnel junctions (MTJs) 40 are disposed between the bit line 50 and the digit line 30. A lower electrode 35 extending above the drain region 16d is disposed between the magnetic tunnel junction 40 and the digit line 30. The magnetic tunnel junction 40 is in direct contact with the upper surface of the lower electrode 35 and the lower surface of the bit line 50. In the interlayer insulating film 20, a vertical wiring 25 electrically connecting the lower electrode 35 and the drain region 16d is disposed. The vertical wiring 25 may include a plurality of plugs sequentially stacked. The source plug 26 and the source line 28 are sequentially connected to the upper portion of the common source region 16s.

상기 자기 터널 접합(40)의 기본적인 구조는 피닝층(pinning layer, 42), 고정막(fixed layer, 44), 절연막(46) 및 자유막(free layer,48)으로 구성된다. 상기 자기 터널 접합(40)의 저항은 상기 자유막(48)과 상기 고정막(44) 사이의 자화 방향(magnetization direction)이 같은 방향인가 역 방향인가에 따라 크게 변한다. 자화 방향에 의존적인 상기 자기 터널 접합(40)의 저항 특성은 MRAM의 정보 저장의 원리(mechanism)로 이용된다. 상기 고정막(44)의 자화 방향은 통상적인 판독/기록 동작 중에는 변하지 않는다. 상기 피닝층(42)은 상기 고정막(44)의 자화 방향을 고정하는 역할을 하며, 복수의 층으로 구성될 수도 있다. 이에 비해, 상기 자유막(48)은 상기 고정막(44)의 자화 방향에 대해 변할 수 있으며, 이때 허용되는 자화 방향은 상기 고정막(44)의 자화 방향과 같거나 반대이다.The basic structure of the magnetic tunnel junction 40 includes a pinning layer 42, a fixed layer 44, an insulating layer 46, and a free layer 48. The resistance of the magnetic tunnel junction 40 varies greatly depending on whether the magnetization direction between the free layer 48 and the pinned layer 44 is in the same or reverse direction. The resistance characteristic of the magnetic tunnel junction 40, which depends on the magnetization direction, is used as the mechanism of information storage of the MRAM. The magnetization direction of the pinned film 44 does not change during a normal read / write operation. The pinning layer 42 serves to fix the magnetization direction of the pinned layer 44 and may be formed of a plurality of layers. In contrast, the free layer 48 may change with respect to the magnetization direction of the pinned layer 44, and the allowable magnetization direction is the same as or opposite to the magnetization direction of the pinned layer 44.

특정한 셀에 저장된 정보를 판독하는 과정은 상기 워드 라인(15)과 비트 라인(50)을 선택한 후, 이를 흐르는 전류를 측정함으로써 가능하다. 이때, 상기 두자성막들(44, 48) 사이의 자화 방향에 따라, 상기 전류의 크기는 큰 차이를 갖는다. 상기 전류 크기의 차이는 저장된 정보의 차이를 나타낸다. 이에 비해, 상기 자유막(48)의 자화 방향을 변화시키는 과정, 즉 정보를 기록하는 과정은 상기 비트 라인(50) 및 디짓 라인(30)을 흐르는 전류에 의해 형성된 자기장을 조절함으로써 가능하다.The process of reading information stored in a specific cell is possible by selecting the word line 15 and the bit line 50 and then measuring the current flowing therethrough. At this time, the magnitude of the current has a large difference according to the magnetization direction between the two magnetic films 44 and 48. The difference in current magnitude represents the difference in stored information. In contrast, the process of changing the magnetization direction of the free layer 48, that is, the process of recording information, may be performed by adjusting the magnetic field formed by the current flowing through the bit line 50 and the digit line 30.

상술한 것처럼, 종래 기술에 따른 자기 메모리는 상기 워드 라인(15), 디짓 라인(30), 자기 터널 접합(40) 및 비트 라인(50)을 모두 다른 높이의 층에 형성한다. 이에 따라, 자기 메모리의 수직적 높이는 높아지고, 이를 형성하기 위한 공정 단계가 복잡해진다. 이에 더하여, 도 2에 도시된 자기 메모리는 상술한 디램의 단위 셀 면적보다 넓은, 대략 16F2의 단위 셀 면적을 갖는다. 자기 메모리의 상업적 가치를 높이기 위해서는, 보다 고집적화할 수 있는 구조를 갖는 자기 메모리가 요구된다.As described above, the magnetic memory according to the prior art forms the word line 15, the digit line 30, the magnetic tunnel junction 40 and the bit line 50 all in different height layers. Accordingly, the vertical height of the magnetic memory is high, and the process steps for forming it are complicated. In addition, the magnetic memory shown in FIG. 2 has a unit cell area of approximately 16F 2 , which is wider than the unit cell area of the DRAM described above. In order to increase the commercial value of the magnetic memory, a magnetic memory having a structure that can be more integrated is required.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고집적화하기 용이한 구조 및 동작 방법을 갖는 자기 메모리를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a magnetic memory having a structure and an operation method which are easy to integrate.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 공정 단계를 감소시킬 수 있는 자기 메모리의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a magnetic memory capable of reducing process steps.

도 1a는 통상적인 풀 씨모스(full CMOS)형 에스램의 단위 셀을 나타내는 회로도이다.1A is a circuit diagram illustrating a unit cell of a conventional full CMOS type SRAM.

도 1b는 통상적인 디램의 셀 어레이를 나타내는 회로도이다.1B is a circuit diagram illustrating a cell array of a conventional DRAM.

도 1c는 통상적인 낸드(NAND)형 플래쉬 메모리의 셀 어레이를 나타내는 회로도이다.1C is a circuit diagram illustrating a cell array of a typical NAND flash memory.

도 2는 종래 기술에 따른 자기 메모리(MRAM)의 셀 어레이의 일부를 나타내는 평면도이다.2 is a plan view showing a portion of a cell array of a magnetic memory (MRAM) according to the prior art.

도 3은 종래 기술에 따른 자기 메모리의 셀 어레이를 나타내는 공정단면도이다.3 is a process cross-sectional view showing a cell array of a magnetic memory according to the prior art.

도 4는 종래 기술에 따른 자기 터널 접합(MTJ)을 구비하는 자기 메모리의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a structure of a magnetic memory having a magnetic tunnel junction (MTJ) according to the related art.

도 5 내지 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 자기 메모리의 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.5 through 12 are cross-sectional views illustrating a method of forming a magnetic memory according to example embodiments.

도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 자기 메모리의 셀 어레이의 일부를 나타내는 평면도이다.13 is a plan view illustrating a portion of a cell array of a magnetic memory according to embodiments of the present invention.

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 실시예들에 따른 자기 메모리의 셀 어레이를 나타내는 회로도들이다.14A and 14B are circuit diagrams illustrating a cell array of a magnetic memory according to embodiments of the present invention.

도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 메모리를 나타내는 사시도이다.15 is a perspective view showing a magnetic memory according to a preferred embodiment of the present invention.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 게이트 전극, 자기 터널 접합 및 워드 라인이 차례로 접촉하는 자기 메모리를 제공한다. 이 자기 메모리는 반도체기판 상에 배치된 복수개의 자기 터널 접합들, 상기 자기 터널 접합들과 상기 반도체기판 사이에 차례로 적층된 게이트 절연막 패턴 및 게이트 전극, 그리고 상기 자기 터널 접합들 상에 배치되어 상기 자기 터널 접합들을 일 방향으로 연결하는 워드 라인들을 포함한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a magnetic memory in which the gate electrode, the magnetic tunnel junction and the word line in turn contact. The magnetic memory includes a plurality of magnetic tunnel junctions disposed on a semiconductor substrate, a gate insulating layer pattern and a gate electrode sequentially stacked between the magnetic tunnel junctions and the semiconductor substrate, and the magnetic tunnel junctions. Word lines connecting the tunnel junctions in one direction.

이때, 상기 자기 터널 접합은 차례로 적층된 피닝막, 고정막, 절연막 및 자유막으로 구성되는 것이 바람직하다. 이에 더하여, 상기 자기 터널 접합들의 연직 상부에는 상기 워드 라인들의 위를 가로지르는 디짓 라인들을 더 배치될 수 있다. 한편, 상기 게이트 전극은 연장되어 상기 워드 라인에 수직한 방향으로 배치된 복수개의 자기 터널 접합들을 연결시킨다. 이 경우, 상기 연장된 게이트 전극의 아래에는 활성영역을 한정하는 소자분리막이 더 배치될 수 있다.At this time, the magnetic tunnel junction is preferably composed of a pinning film, a fixed film, an insulating film and a free film stacked in sequence. In addition, the vertical lines of the magnetic tunnel junctions may further include digit lines crossing the word lines. The gate electrode extends to connect a plurality of magnetic tunnel junctions arranged in a direction perpendicular to the word line. In this case, an isolation layer defining an active region may be further disposed below the extended gate electrode.

한편, 상기 게이트 절연막은 누설 전류가 발생할 수 있도록, 2 내지 100Å의 두께인 것이 바람직하다. 또한, 상기 게이트 전극 옆쪽의 반도체기판에는 소오스/드레인 영역이 더 배치된다. 이때, 상기 소오스/드레인 영역들은 상기 워드 라인을 가로지르면서 일방향으로 연결된 비트 라인을 형성한다.On the other hand, the gate insulating film is preferably a thickness of 2 to 100 Å so that leakage current can occur. In addition, a source / drain region is further disposed on the semiconductor substrate next to the gate electrode. In this case, the source / drain regions form a bit line connected in one direction while crossing the word line.

상술한 본 발명에 따른 자기 메모리는 종래 기술에서와는 다른 동작 방식을 갖는다. 특히, 본 발명에 따라, 반도체 기판에 형성되어 게이트 전극, 소오스 영역 및 드레인 영역을 구비하는 셀 트랜지스터, 상기 게이트 전극에 접속하는 워드 라인 및 상기 게이트 전극과 상기 워드 라인 사이에 개재되는 자기 터널 접합을 구비하는 자기 메모리의 동작 방식에서, 상기 자기 터널 접합에 기록된 정보를 판독하는 과정은 다음의 단계들을 포함한다. 상기 워드 라인에 판독 전압을 인가하여, 상기 자기 터널 접합, 상기 게이트 전극 및 상기 반도체기판을 지나는 전류 경로를 형성한 후, 상기 드레인 영역을 흐르는 전류를 측정한다. 이때, 상기 게이트 전극에 인가되는 전압은 상기 판독 전압이 상기 자기 터널 접합에서 전압 강하된 크기에 해당한다. 이에 따라, 상기 셀 트랜지스터의 온/오프 상태를 조절하기 위한 상기 게이트 전극의 전압은 상기 자기 터널 접합의 저항에 따라 조절된다.The magnetic memory according to the present invention described above has a different operation scheme from that in the prior art. In particular, according to the present invention, there is provided a cell transistor formed on a semiconductor substrate having a gate electrode, a source region and a drain region, a word line connected to the gate electrode, and a magnetic tunnel junction interposed between the gate electrode and the word line. In the operating method of the magnetic memory provided, the process of reading the information recorded in the magnetic tunnel junction includes the following steps. A read voltage is applied to the word line to form a current path through the magnetic tunnel junction, the gate electrode, and the semiconductor substrate, and then the current flowing through the drain region is measured. In this case, the voltage applied to the gate electrode corresponds to the magnitude of the read voltage dropped in the magnetic tunnel junction. Accordingly, the voltage of the gate electrode for adjusting the on / off state of the cell transistor is adjusted according to the resistance of the magnetic tunnel junction.

이를 위해, 상기 자기 터널 접합에 기록된 정보를 판독하는 과정은 상기 소오스 영역 및 드레인 영역 사이에 전위차를 형성시키면서, 상기 판독 전압을 상기 워드 라인에 인가한다.To this end, the process of reading the information recorded in the magnetic tunnel junction applies the read voltage to the word line while forming a potential difference between the source region and the drain region.

한편, 상기 자기 터널 접합에 정보를 기록하는 과정은 상기 워드 라인 및 상기 디짓 라인을 각각 흐르는 전류들에 의해 형성된 자기장을 이용하는 것이 바람직한데, 상기 워드 라인 및 상기 게이트 전극을 각각 흐르는 전류들에 의해 형성된 자기장을 이용할 수도 있다.Meanwhile, the process of writing information to the magnetic tunnel junction preferably uses a magnetic field formed by currents flowing through the word line and the digit line, respectively, and is formed by currents flowing through the word line and the gate electrode, respectively. Magnetic fields can also be used.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 게이트 전극, 자기 터널 접합 및 워드 라인을 플러그를 사용하지 않고 연결하는 자기 메모리의 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 반도체기판 상에 차례로 적층된 게이트 절연막, 게이트 전극 및 자기 터널 접합을 형성하고, 상기 게이트 전극들 사이의 활성영역에 불순물 영역을 형성한 후, 상기 불순물 영역 및 상기 게이트 전극들을 가로지르면서 상기 자기 터널 접합들의 상부면에 접속하는 워드 라인을 형성하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a magnetic memory for connecting a gate electrode, a magnetic tunnel junction, and a word line without using a plug is provided. The method forms a gate insulating film, a gate electrode and a magnetic tunnel junction sequentially stacked on a semiconductor substrate, forms an impurity region in an active region between the gate electrodes, and then traverses the impurity region and the gate electrodes. Forming a word line connecting to top surfaces of the magnetic tunnel junctions.

상기 게이트 절연막, 게이트 전극 및 자기 터널 접합을 형성하는 단계는 상기 반도체기판 상에 게이트 절연막을 형성하고, 상기 게이트 절연막 상에 게이트 도전막을 형성하고, 상기 게이트 도전막 상에 자기 터널 접합막을 형성한 후, 상기 자기 터널 접합막을 패터닝하여 상기 워드 라인에 평행한 자기 터널 접합막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이후, 상기 자기 터널 접합막 패턴, 게이트 도전막, 게이트 절연막을 상기 워드 라인에 수직한 방향으로 패터닝하는 것이 바람직하다. 이때, 게이트 절연막의 누설 전류를 이용하여 전류 경로를 형성하는 본 발명의 동작 방법에 비춰볼 때, 상기 게이트 절연막은 2 내지 100Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.The forming of the gate insulating film, the gate electrode and the magnetic tunnel junction may include forming a gate insulating film on the semiconductor substrate, forming a gate conductive film on the gate insulating film, and forming a magnetic tunnel bonding film on the gate conductive film. And patterning the magnetic tunnel junction layer to form a magnetic tunnel junction layer pattern parallel to the word line. Thereafter, the magnetic tunnel junction layer pattern, the gate conductive layer, and the gate insulating layer may be patterned in a direction perpendicular to the word line. At this time, in view of the operating method of the present invention in which the current path is formed by using the leakage current of the gate insulating film, it is preferable that the gate insulating film is formed to a thickness of 2 to 100 mA.

한편, 상기 자기 터널 접합은 강자성 물질, 반강자성 물질, 금속의 실리콘 산화물을 포함하는 절연막, 백금족 금속 물질들 중에서 선택된 적어도 세개의 물질막으로 형성한다.Meanwhile, the magnetic tunnel junction is formed of at least three material films selected from ferromagnetic materials, antiferromagnetic materials, insulating films containing metal oxides of silicon, and platinum group metal materials.

상기 워드 라인을 형성하기 전에, 상기 불순물 영역을 포함하는 반도체기판의 전면을 덮는 하부 층간절연막을 형성한 후, 상기 하부 층간절연막을 식각하여 상기 자기 터널 접합의 상부면을 노출시키는 것이 바람직하다. 한편, 상기 워드 라인을 형성한 후, 상기 워드 라인을 포함하는 반도체기판의 전면을 덮는 상부 층간절연막을 형성하고, 상기 상부 층간절연막 상에 상기 워드 라인을 가로지르면서 상기 자기 터널 접합의 연직 상부에 배치되는 디짓 라인들을 형성하는 단계를 더 실시할 수도 있다. 또한, 상기 게이트 절연막을 형성하기 전에, 상기 워드 라인들 사이의 반도체기판에 활성영역을 한정하는 소자분리막을 더 형성할 수도 있다.Before forming the word line, it is preferable to form a lower interlayer insulating film covering the entire surface of the semiconductor substrate including the impurity region, and then etch the lower interlayer insulating film to expose the upper surface of the magnetic tunnel junction. On the other hand, after the word line is formed, an upper interlayer insulating film is formed to cover the entire surface of the semiconductor substrate including the word line, and the vertical interlayer of the magnetic tunnel junction is formed on the upper interlayer insulating film while crossing the word line. Forming digit lines to be disposed may further be performed. In addition, before forming the gate insulating layer, an isolation layer may be further formed on the semiconductor substrate between the word lines to define an active region.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한 층이 다른 층 또는 기판 상에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the invention will be fully conveyed to those skilled in the art. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. If it is also mentioned that the layer is on another layer or substrate it may be formed directly on the other layer or substrate or a third layer may be interposed therebetween.

도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 자기 메모리의 셀 어레이의 일부를 나타내는 평면도이다. 도 5, 도 6a 및 도 6a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자기 메모리의 형성 방법을 설명하기 위해, 도 11의 I-I'을 따라 보여지는 단면을 나타내는 공정단면도들이다.11 is a plan view illustrating a portion of a cell array of a magnetic memory according to embodiments of the present invention. 5, 6A, and 6A are cross-sectional views illustrating a cross section taken along line II ′ of FIG. 11 to explain a method of forming a magnetic memory according to a first embodiment of the present invention.

도 11 및 도 5를 참조하면, 반도체기판(100) 상에 게이트 절연막, 게이트 도전막 및 자기 터널 접합막을 차례로 형성한 후, 이를 차례로 패터닝하여 복수개의 평행한 게이트 패턴들을 형성한다. 상기 게이트 패턴들은 각각 차례로 적층된 게이트 절연막(125), 게이트 전극(135) 및 자기 터널 접합막(140)으로 구성된다. 상기 자기 터널 접합막(140)은 차례로 적층된 피닝막(142), 고정막(144), 절연막(146) 및 자유막(148)으로 형성되는 것이 바람직하다.11 and 5, a gate insulating film, a gate conductive film, and a magnetic tunnel junction film are sequentially formed on the semiconductor substrate 100, and then patterned sequentially to form a plurality of parallel gate patterns. The gate patterns each include a gate insulating layer 125, a gate electrode 135, and a magnetic tunnel junction layer 140 that are sequentially stacked. The magnetic tunnel junction layer 140 may be formed of a pinning layer 142, a pinning layer 144, an insulating layer 146, and a free layer 148 that are sequentially stacked.

상기 피닝막(142)은 IrMn, PtMn, MnO, MnS, MnTe, MnF2, FeF2, FeCl2, FeO, CoCl2, CoO, NiCl2, NiO 및 Cr 등과 같은 반강자성막들(anti-ferromagnetic layers)중에서 선택된 적어도 한가지로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 고정막(144) 및 자유막(148)은 각각 Fe, Co, Ni, Gd, Dy, MnAs, MnBi, MnSb, CrO2, MnOFe2O3, FeOFe2O3, NiOFe2O3, CuOFe2O3, MgOFe2O3, EuO 및 Y3Fe5O12등과 같은 강자성막들(ferromagnetic layers) 중에서 선택된 적어도 한가지로 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 고정막(144)은 상술한 강자성 물질들 사이에 루세늄(Ru)과 같은 백금족 금속막이 더 개재되는 3층 구조일 수 있다. 상기 절연막(146)은 알루미늄 산화막을 포함하는 금속 산화막들 중에서 선택된 한가지 물질로 형성하는 것이 바람직하다.The pinning layer 142 may be formed of anti-ferromagnetic layers such as IrMn, PtMn, MnO, MnS, MnTe, MnF 2 , FeF 2 , FeCl 2 , FeO, CoCl 2 , CoO, NiCl 2 , NiO, Cr, and the like. It is preferable to form at least one selected from). The pinned layer 144 and the free layer 148 are Fe, Co, Ni, Gd, Dy, MnAs, MnBi, MnSb, CrO 2 , MnOFe 2 O 3 , FeOFe 2 O 3 , NiOFe 2 O 3 , CuOFe 2 It is preferable to form at least one selected from ferromagnetic layers such as O 3 , MgOFe 2 O 3 , EuO, and Y 3 Fe 5 O 12 . In particular, the pinned layer 144 may have a three-layer structure in which a platinum group metal film such as ruthenium (Ru) is further interposed between the above-described ferromagnetic materials. The insulating layer 146 may be formed of one material selected from metal oxide films including an aluminum oxide film.

상기 게이트 패턴의 측면에 게이트 스페이서(160)를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 게이트 스페이서(160)를 형성한 후, 상기 게이트 패턴들 사이의 반도체기판(100)에 불순물 영역들(170)을 형성하는 이온 주입 공정을 실시한다. 상기 불순물 영역(170)은 셀 트랜지스터의 소오스/드레인 영역으로 사용된다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 불순물 영역(170)은 특정한 셀을 선택하기 위한 비트 라인으로 사용된다. 하지만, 이 단계에서 상기 불순물 영역들(170)은 상기 게이트 패턴들 사이에서 이들과 평행하게 형성된다. 이에 따라, 통상적인 셀 선택 방법에서 처럼, 상기 불순물 영역들(170) 및 상기 게이트 전극들(135) 중의 각각 한 개씩을 선택할지라도, 특정한 셀 트랜지스터를 선택하지 못한다. 이러한 선택 동작을 위해서는, 상기 불순물 영역들(170)을 가로지르는 워드 라인을 형성해야 한다.It is preferable to form the gate spacer 160 on the side surface of the gate pattern. After forming the gate spacer 160, an ion implantation process is performed to form impurity regions 170 in the semiconductor substrate 100 between the gate patterns. The impurity region 170 is used as a source / drain region of a cell transistor. In addition, according to the present invention, the impurity region 170 is used as a bit line for selecting a specific cell. However, in this step, the impurity regions 170 are formed in parallel between the gate patterns. Accordingly, even if one of the impurity regions 170 and the gate electrodes 135 is selected, as in a conventional cell selection method, a specific cell transistor cannot be selected. For this selection operation, a word line crossing the impurity regions 170 must be formed.

도 6a을 참조하면, 상기 불순물 영역(170)이 형성된 반도체기판의 전면에,하부 층간절연막(180)을 형성한다. 이후, 상기 자기 터널 접합막(140)의 상부면이 노출될 때까지, 상기 하부 층간절연막(180)을 평탄화 식각한다. 상기 하부 층간절연막(180)을 평탄화 식각하는 단계는 화학적 기계적 연마(CMP) 기술을 사용하여 실시하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 자기 터널 접합막(140)에 식각 손상이 발생하는 것을 예방하기 위해, 상기 자기 터널 접합막(140)의 상부에는 또다른 완충막이 더 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 6A, a lower interlayer insulating layer 180 is formed on an entire surface of the semiconductor substrate on which the impurity region 170 is formed. Thereafter, the lower interlayer insulating layer 180 is planarized and etched until the upper surface of the magnetic tunnel junction layer 140 is exposed. The planarization etching of the lower interlayer insulating layer 180 may be performed using chemical mechanical polishing (CMP) technology. In this case, in order to prevent the etching damage from the magnetic tunnel junction layer 140, another buffer layer may be further formed on the magnetic tunnel junction layer 140.

상기 자기 터널 접합막(140)을 포함하는 반도체기판의 전면에 제 1 도전막을 형성한다. 이어서, 상기 제 1 도전막을 패터닝하여 상기 게이트 패턴들을 가로지르는 복수개의 워드 라인들(190)을 형성한다. 상기 워드 라인(190)은 노출된 상기 자기 터널 접합막(140)의 상부면에 직접 접촉하도록 형성된다. 상술한 것처럼, 상기 워드 라인(190)은 특정한 셀 트랜지스터를 선택하는 과정에 사용된다.A first conductive film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate including the magnetic tunnel junction film 140. Subsequently, the first conductive layer is patterned to form a plurality of word lines 190 that cross the gate patterns. The word line 190 is formed to directly contact the upper surface of the exposed magnetic tunnel junction layer 140. As described above, the word line 190 is used in a process of selecting a specific cell transistor.

상기 워드 라인(190) 형성을 위한 패터닝 공정은 상기 하부 층간절연막(180)에 대해 식각 선택성을 갖는 식각 레서피를 사용하여 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 식각 레서피는 상기 절연막(146)에 대해서는 식각 선택성을 갖되, 상기 자유막(148)에 대해서는 식각 선택성을 갖지 않는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 워드 라인(190)이 형성되는 동안, 상기 워드 라인들(190) 사이에 노출되는 상기 자유막(146)은 식각된다. 결과적으로 상기 자유막(146)은 상기 워드 라인(190)과 상기 게이트 패턴이 교차하는 영역들에서, 2차원적으로 배열된다. 상기 2차원적으로 배열된 자유막(148')이 인접하는 셀들 사이에서 단절됨으로써, 상기 자기 터널 접합막(140)은 자기 메모리의 기억 장소로 사용되는 자기 터널 접합(150)을 형성한다. 이때, 상기 고정막(144) 및 상기 피닝막(142)은 인접하는 셀들 사이에서 연결된다.The patterning process for forming the word line 190 may be performed by using an etching recipe having an etching selectivity with respect to the lower interlayer insulating layer 180. In addition, the etching recipe may have an etching selectivity with respect to the insulating layer 146, but may not have an etching selectivity with respect to the free layer 148. Accordingly, while the word line 190 is formed, the free layer 146 exposed between the word lines 190 is etched. As a result, the free layer 146 is two-dimensionally arranged in regions where the word line 190 and the gate pattern cross each other. The two-dimensionally arranged free layer 148 ′ is disconnected between adjacent cells, so that the magnetic tunnel junction layer 140 forms a magnetic tunnel junction 150 that is used as a storage location of the magnetic memory. In this case, the pinned layer 144 and the pinning layer 142 are connected between adjacent cells.

도 7a을 참조하면, 상기 워드 라인들(190)을 포함하는 반도체기판의 전면에, 평탄화된 상부면을 갖는 상부 층간절연막(200)을 형성한다. 이를 위해, 상기 상부 층간절연막(200)을 형성하는 단계는 상기 상부 층간절연막(200)을 증착하는 단계 및 증착된 상기 상부 층간절연막(200)을 평탄화하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 상부 층간절연막(200)은 상기 워드 라인(190)보다 두꺼운 것이 바람직하며, 이때의 높이의 차이는 자기 메모리의 특성에 중요한 영향을 준다. 따라서, 이들의 높이의 차이를 엄밀하게 통제하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 7A, an upper interlayer insulating layer 200 having a planarized upper surface is formed on an entire surface of a semiconductor substrate including the word lines 190. To this end, the forming of the upper interlayer insulating film 200 preferably includes depositing the upper interlayer insulating film 200 and planarizing the deposited upper interlayer insulating film 200. The upper interlayer insulating layer 200 is preferably thicker than the word line 190, and the difference in height at this time has an important effect on the characteristics of the magnetic memory. Therefore, it is desirable to strictly control the difference in height.

상기 상부 층간절연막(200)의 상부에는 상기 워드 라인들(190)을 가로지르면서, 상기 자기 터널 접합(140)의 연직 상부에 배치되는 디짓 라인들(210)이 형성될 수 있다. 상기 디짓 라인들(210)은 정보를 기록하는 단계에서 소정의 전류가 흐르는 전류 경로를 형성한다. 한편, 자기 메모리의 동작 방식에 따라, 상기 디짓 라인을 형성하지 않는 실시예도 가능하다. 이에 대해서는 자기 메모리의 새로운 동작 방식과 연관지어 이후 도 12 내지 도 13에서 상세하게 설명하기로 한다.Digit lines 210 may be formed on the upper interlayer insulating layer 200 while crossing the word lines 190 and disposed vertically above the magnetic tunnel junction 140. The digital lines 210 form a current path through which a predetermined current flows in recording information. Meanwhile, an embodiment in which the digit line is not formed may be possible depending on a method of operating a magnetic memory. This will be described in detail later with reference to FIGS. 12 to 13 in association with a new operation method of the magnetic memory.

이렇게 형성되는 자기 메모리는 게이트 패턴, 워드 라인 및 디짓 라인을 형성하는 단계에서 3번의 사진 공정을 실시한다. 이는 상기 라인들을 연결하기 위해, 플러그와 같은 수직 배선들을 형성해야하는 종래 기술에 비해 제조 공정을 단순화시킬 수 있다. 특히, 고비용의 사진 공정의 수를 최소화할 수 있다는 점, 그리고 상기 디짓 라인을 형성하지 않는 실시예가 가능한 점등에 의해, 자기 메모리의 제조 비용은 본 발명에 따를 경우 획기적으로 절감될 수 있다.The magnetic memory thus formed is subjected to three photographic processes in the step of forming the gate pattern, the word line and the digit line. This can simplify the manufacturing process compared to the prior art, which requires the formation of vertical wires such as plugs to connect the lines. In particular, with the fact that the number of expensive photo processes can be minimized, and that the embodiments without forming the digit lines can be made possible, the manufacturing cost of the magnetic memory can be drastically reduced in accordance with the present invention.

도 6b 및 도 7b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자기 메모리의 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들로서, 동일하게 도 11의 I-I'을 따라 보여지는 단면을 나타내는 공정단면도들이다. 이 실시예는 상술한 제 1 실시예와 유사하므로, 형성 방법에서 차이가 있는 상기 워드 라인(190)의 패터닝 공정을 중심으로 설명한다.6B and 7B are cross-sectional views illustrating a method of forming a magnetic memory according to a second exemplary embodiment of the present invention, and are cross-sectional views illustrating a cross section taken along the line II ′ of FIG. 11. Since this embodiment is similar to the first embodiment described above, a description will be given of a patterning process of the word line 190, which is different in the forming method.

도 6b, 도 7b 및 도 11을 참조하면, 상기 워드 라인(190) 형성을 위한 패터닝 공정에서 사용하는 식각 레서피는 상기 하부 층간절연막(180)에 대해 식각 선택성을 갖되, 상기 자기 터널 접합막(140) 및 게이트 전극(135)에 대해서는 식각 선택성을 갖지 않는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 워드 라인(190)이 형성되는 동안, 상기 워드 라인들(190) 사이의 상기 자기 터널 접합막(140) 및 게이트 전극(135)이 식각된다. 그 결과 상기 게이트 절연막(125)을 노출시키는 자기 터널 접합(150) 및 게이트 전극(135)이 상기 워드 라인(190)과 상기 게이트 패턴이 교차하는 영역들에서, 2차원적으로 배열된다. 이때, 도시한 것처럼, 얇은 두께로 형성되는 상기 게이트 절연막(125)까지 식각되어 상기 반도체기판을 노출시킬 수도 있다.6B, 7B, and 11, the etching recipe used in the patterning process for forming the word line 190 has an etching selectivity with respect to the lower interlayer insulating layer 180, and the magnetic tunnel junction layer 140. ) And the gate electrode 135 preferably have no etching selectivity. Accordingly, the magnetic tunnel junction layer 140 and the gate electrode 135 between the word lines 190 are etched while the word line 190 is formed. As a result, the magnetic tunnel junction 150 and the gate electrode 135 exposing the gate insulating layer 125 are two-dimensionally arranged in regions where the word line 190 and the gate pattern cross each other. In this case, as illustrated, the gate insulating layer 125 may be etched to a thin thickness to expose the semiconductor substrate.

도 8 내지 도 10는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자기 메모리의 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들로서, 동일하게 도 11의 I-I'을 따라 보여지는 단면을 나타내는 공정단면도들이다.8 to 10 are process cross-sectional views illustrating a method of forming a magnetic memory according to a third exemplary embodiment of the present invention, and are process cross-sectional views illustrating a cross section taken along the line II ′ of FIG. 11.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 이 제 3 실시예는 상술한 제 1 실시예에서, 상기 게이트 전극(135)의 아래이면서 동시에 상기 워드 라인들(190) 사이의 반도체기판에, 소자분리막(105)을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 결과적으로, 상기 소자분리막(105)이 형성되는 위치는 제 1 실시예에서 상기 워드 라인(190) 형성을 위한 패터닝 공정동안 상기 자유막(148)이 식각되는 영역이다. 상기 소자분리막(105)은 활성영역을 한정하는 역할을 하며, 바람직하게는 통상적인 트렌치 소자분리 기술을 사용하여 형성한다.8 to 10, in the first embodiment described above, the device isolation film 105 is formed on the semiconductor substrate under the gate electrode 135 and at the same time between the word lines 190. It is characterized in that it further comprises the step of forming. As a result, the location where the device isolation layer 105 is formed is a region where the free layer 148 is etched during the patterning process for forming the word line 190 in the first embodiment. The device isolation layer 105 serves to define an active region, and is preferably formed using conventional trench device isolation techniques.

이를 제외한 공정 단계들은 제 1 실시예에 준한다. 또한, 상기 소자분리막(105)을 형성하는 방법은, 인접한 셀들에서 단절되어 2차원적으로 배열된 게이트 전극들을 형성하는, 제 2 실시예에서도 적용가능하다. 이러한 변형된 실시예는 당업자들에게 있어 쉽게 구현가능한 정도로 자명하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Process steps except this are according to the first embodiment. The method of forming the device isolation film 105 is also applicable to the second embodiment in which gate electrodes are formed two-dimensionally by being disconnected from adjacent cells. Such modified embodiments will be apparent to those skilled in the art to a degree that can be easily implemented, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예들에 따른 자기 메모리의 셀 어레이를 나타내는 회로도들이다. 도 13는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 메모리를 나타내는 사시도이다.12A and 12B are circuit diagrams illustrating a cell array of a magnetic memory according to embodiments of the present invention. 13 is a perspective view showing a magnetic memory according to a preferred embodiment of the present invention.

도 12a, 도 12b 및 도 13을 참조하면, 2차원적으로 배열된 복수개의 자기 터널 접합들(150)이 반도체기판(100) 상에 배치된다. 상기 자기 터널 접합(150)은 차례로 적층된 피닝막(pinning layer, 142), 고정막(fixed layer, 144), 절연막(146) 및 자유막(free layer, 148)으로 구성된다. 상기 피닝막(142)은 IrMn, PtMn, MnO, MnS, MnTe, MnF2, FeF2, FeCl2, FeO, CoCl2, CoO, NiCl2, NiO 및 Cr 등과 같은 반강자성막들(anti-ferromagnetic layers) 중에서 선택된 적어도 한가지로 이루어지는것이 바람직하다. 상기 고정막(144) 및 자유막(148)은 각각 Fe, Co, Ni, Gd, Dy, MnAs, MnBi, MnSb, CrO2, MnOFe2O3, FeOFe2O3, NiOFe2O3, CuOFe2O3, MgOFe2O3, EuO 및 Y3Fe5O12등과 같은 강자성막들(ferromagnetic layers) 중에서 선택된 적어도 한가지로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히, 상기 고정막(144)은 상술한 강자성 물질들 사이에 루세늄막(Ru)이 더 개재되는 3층 구조일 수 있다. 상기 절연막(146)은 알루미늄 산화막인 것이 바람직하다.12A, 12B, and 13, a plurality of magnetic tunnel junctions 150 arranged in two dimensions are disposed on the semiconductor substrate 100. The magnetic tunnel junction 150 includes a pinning layer 142, a fixed layer 144, an insulating layer 146, and a free layer 148 that are sequentially stacked. The pinning layer 142 may be formed of anti-ferromagnetic layers such as IrMn, PtMn, MnO, MnS, MnTe, MnF 2 , FeF 2 , FeCl 2 , FeO, CoCl 2 , CoO, NiCl 2 , NiO, Cr, and the like. It is preferred that at least one selected from The pinned layer 144 and the free layer 148 are Fe, Co, Ni, Gd, Dy, MnAs, MnBi, MnSb, CrO 2 , MnOFe 2 O 3 , FeOFe 2 O 3 , NiOFe 2 O 3 , CuOFe 2 It is preferably made of at least one selected from ferromagnetic layers such as O 3 , MgOFe 2 O 3 , EuO and Y 3 Fe 5 O 12 . In particular, the pinned layer 144 may have a three-layer structure in which a ruthenium layer Ru is further interposed between the above-described ferromagnetic materials. The insulating film 146 is preferably an aluminum oxide film.

상기 반도체기판(100)과 상기 자기 터널 접합(150)의 사이에는 차례로 적층된 게이트 절연막(125) 및 게이트 전극(135)이 개재된다. 상기 게이트 절연막(125)은 상기 게이트 전극(135)을 통해 인가되는 통상적인 판독 전압에서 상기 반도체기판(100)으로 전류가 흐를 수 있도록, 5 내지 100Å의 얇은 두께인 것이 바람직하다. 또한, 상기 게이트 절연막(125)은 실리콘 산화막, 실리콘 산화질화막 및 금속의 산화물을 포함하는 고유전막들 중에서 선택된 한가지로 형성한다.A gate insulating layer 125 and a gate electrode 135, which are sequentially stacked, are interposed between the semiconductor substrate 100 and the magnetic tunnel junction 150. The gate insulating layer 125 may have a thickness of about 5 to about 100 kW so that current may flow to the semiconductor substrate 100 at a typical read voltage applied through the gate electrode 135. In addition, the gate insulating layer 125 may be formed of one selected from high dielectric films including a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, and an oxide of a metal.

상기 게이트 전극(135)은 2차원적으로 배열된 상기 자기 터널 접합들(150)을 일방향으로 연결할 수 있다. 상기 게이트 전극(135)에 의해 연결되는 자기 터널 접합들(150) 사이의 반도체기판(100)에는 활성영역을 한정하는 소자분리막이 배치될 수도 있다. 상기 소자분리막을 갖는 자기 메모리의 형성 방법은 도 8 내지 도 11에서 설명하였다. 한편, 상기 게이트 전극(135)은 상기 자기 터널 접합들(150)과 동일하게, 2차원적으로 배열될 수도 있다(도 7b 참조). 이 경우, 상기 게이트 전극(135)은 섬 모양을 가지면서 상기 자기 터널 접합(150)의 아래에 배치되는 것이 바람직하다.The gate electrode 135 may connect the magnetic tunnel junctions 150 arranged in two directions in one direction. An isolation layer defining an active region may be disposed in the semiconductor substrate 100 between the magnetic tunnel junctions 150 connected by the gate electrode 135. A method of forming a magnetic memory having the device isolation film has been described with reference to FIGS. 8 to 11. Meanwhile, the gate electrode 135 may be arranged two-dimensionally, similarly to the magnetic tunnel junctions 150 (see FIG. 7B). In this case, the gate electrode 135 may be disposed under the magnetic tunnel junction 150 while having an island shape.

상기 게이트 전극들(135) 사이에는 소오스/드레인 영역으로 사용되는 불순물 영역들(170)이 일방향으로 배치된다. 상기 불순물 영역(170)은 상기 자기 터널 접합들(150)을 연결하는 상기 게이트 전극(135)과 평행하다. 상기 게이트 전극들(135) 및 상기 불순물 영역들(170)은 본 발명에 따른 자기 메모리의 셀 트랜지스터들을 구성한다. 이때, 상기 불순물 영역(170)은 상기 셀 트랜지스터를 선택하기 위한 비트 라인으로 사용될 수 있다. 하지만, 상기 게이트 전극(135)은 상기 불순물 영역(170)과 평행한 방향으로 배치되거나 서로 단절되어 배치되기 때문에, 상기 게이트 전극(135)은 통상적인 반도체 장치에서와는 달리 워드 라인으로 사용되지 못한다.Impurity regions 170 used as source / drain regions are disposed in one direction between the gate electrodes 135. The impurity region 170 is parallel to the gate electrode 135 connecting the magnetic tunnel junctions 150. The gate electrodes 135 and the impurity regions 170 constitute cell transistors of a magnetic memory according to the present invention. In this case, the impurity region 170 may be used as a bit line for selecting the cell transistor. However, since the gate electrode 135 is disposed in a direction parallel to the impurity region 170 or disconnected from each other, the gate electrode 135 may not be used as a word line unlike in a conventional semiconductor device.

상기 불순물 영역들(170)을 포함하는 반도체기판 상에, 상기 자기 터널 접합(150)의 상부면을 노출시키는 하부 층간절연막이 배치된다. 상기 하부 층간절연막 상에, 상기 자기 터널 접합들(150)의 노출된 상부면에 접촉하는 복수개의 워드 라인들(190)을 형성한다. 상기 워드 라인들(190)은 상기 불순물 영역들(170)을 가로지르는 방향으로 배치된다. 상기 워드 라인들(190)을 구비하는 반도체기판 상에, 상부 층간절연막이 배치된다. 상기 상부 층간절연막 상에는 상기 워드 라인들(190)을 가로지르는 방향으로 배치되는 복수개의 디짓 라인들(210)이 배치될 수도 있다. 상기 디짓 라인들(210)은 상기 자기 터널 접합(150)의 연직 상부를 지나도록 배치되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 상기 디짓 라인을 구비하지 않는 실시예도 가능하다.A lower interlayer insulating layer exposing the top surface of the magnetic tunnel junction 150 is disposed on the semiconductor substrate including the impurity regions 170. On the lower interlayer insulating layer, a plurality of word lines 190 is formed to contact the exposed upper surfaces of the magnetic tunnel junctions 150. The word lines 190 are disposed in a direction crossing the impurity regions 170. An upper interlayer insulating layer is disposed on the semiconductor substrate including the word lines 190. A plurality of digit lines 210 disposed in a direction crossing the word lines 190 may be disposed on the upper interlayer insulating layer. The digit lines 210 may be disposed to pass vertically above the magnetic tunnel junction 150. According to the present invention, an embodiment without the digit line is also possible.

상술한 자기 메모리가 정보를 기록하는 과정은 각각 한개씩의 상기 워드 라인(190, WL)과 상기 디짓 라인(210, DL)에 소정 크기의 전류를 흘리는 단계를 포함한다. 상기 워드 라인(190) 및 디짓 라인(210)을 흐르는 전류에 의해 형성되는 자기장들의 합은 상기 자기 터널 접합(150)의 자유막(148)의 자화방향을 변화시킨다. 이렇게 변화된 상기 자유막(158)의 자화 방향이 상기 고정막(156)의 자화 방향과 평행한지 반대 방향인지에 따라, 상기 자기 터널 접합(150)의 저항이 변화한다. 이러한 자기 메모리는 정보를 기록하는 과정에 상기 워드 라인(190)을 사용한다는 점에서, 통상적인 기록 방법과 차이가 있다. 한편, 상술한 기록의 과정은 상기 워드 라인(190)과 상기 게이트 전극(135)을 이용할 수도 있다. 이러한 실시예는 상기 게이트 전극(135)이 복수개의 자기 터널 접합들(150)을 연결하도록 구성되는 경우에 가능하다.The above-described process of writing information by the magnetic memory includes flowing a predetermined amount of current through each of the word lines 190 and WL and the digit lines 210 and DL. The sum of the magnetic fields formed by the current flowing through the word line 190 and the digit line 210 changes the magnetization direction of the free layer 148 of the magnetic tunnel junction 150. The resistance of the magnetic tunnel junction 150 changes depending on whether the magnetization direction of the free layer 158 thus changed is parallel or opposite to the magnetization direction of the pinned layer 156. This magnetic memory differs from the conventional writing method in that the word line 190 is used for writing information. Meanwhile, the word line 190 and the gate electrode 135 may be used for the above-described writing process. Such an embodiment is possible when the gate electrode 135 is configured to connect the plurality of magnetic tunnel junctions 150.

저장된 정보를 판독하는 과정은 상기 워드 라인(WL, 190)에 판독 전압(VWL)을 인가하는 단계를 구비한다. 상술한 것처럼, 본 발명에 따른 상기 게이트 절연막(125)은 상기 워드 라인(190)에 인가된 전압에 의해, 상기 반도체기판(100)으로 전류가 흐를 수 있을 정도로 얇은 절연막이다. 이때, 상기 전류는 상기 워드 라인(190, WL), 상기 자기 터널 접합(150, MTJ), 상기 게이트 전극(135, GATE), 상기 게이트 절연막(125, Gox) 및 상기 반도체기판(100)으로 이어지는 경로를 흐른다. 도 12b에 도시한 것처럼, 이러한 전류 경로가 형성될 경우, 상기 자기 터널 접합(150) 및 상기 게이트 절연막(125)은 각각 가변 저항 및 고정 저항의 역할을 한다. 이에 따라, 상기 전류 경로를 통해 상기 게이트 전극(135)에 인가되는 전압(Vg)은 대략 상기 판독 전압(VWL)이 상기 자기 터널 접합(150, MTJ)의 저항에 의해 전압 강하된 크기이다.The reading of the stored information includes applying a read voltage V WL to the word line WL 190. As described above, the gate insulating film 125 according to the present invention is an insulating film thin enough to allow current to flow to the semiconductor substrate 100 by the voltage applied to the word line 190. In this case, the current is connected to the word line 190, WL, the magnetic tunnel junction 150, MTJ, the gate electrode 135, GATE, the gate insulating layer 125, Gox, and the semiconductor substrate 100. Flow path. As shown in FIG. 12B, when such a current path is formed, the magnetic tunnel junction 150 and the gate insulating layer 125 serve as variable resistors and fixed resistors, respectively. Accordingly, the voltage Vg applied to the gate electrode 135 through the current path is about the magnitude of the read voltage V WL dropping by the resistance of the magnetic tunnel junction 150 (MTJ).

한편, 상기 게이트 전극(135) 양쪽의 불순물 영역들(170) 사이에 전위차를 형성하면, 이들 불순물 영역들 사이의 채널을 흐르는 전류의 크기는 상기 게이트 전극(135)의 전압(Vg)에 의해 결정된다. 상기 전위차는 소오스 영역으로 사용되는 상기 불순물 영역(170)을 접지시키면서, 드레인 영역(즉, 비트 라인(BL))으로 사용되는 또다른 불순물 영역(170)에 소정 크기의 전압을 인가하는 방법으로 형성할 수 있다. 이때 채널을 흐르는 전류의 크기를 기준 전류량과 비교함으로써, 상기 자기 터널 접합(150)에 저장된 정보를 판독할 수 있다. 결론적으로, 저장된 정보를 판독하는 본 발명의 방법에 따르면, 상술한 바에 따라 전류 경로를 형성한 후, 상기 셀 트랜지스터를 흐르는 전류를 측정하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 셀 트랜지스터를 흐르는 전류의 크기는 상기 게이트 전극(135)의 인가되는 전압에 의해 결정되고, 상기 게이트 전극에 인가되는 전압은 정보 저장의 장소인 상기 자기 터널 접합(150)의 저항에 따라 결정된다.Meanwhile, when a potential difference is formed between the impurity regions 170 on both sides of the gate electrode 135, the magnitude of the current flowing through the channel between the impurity regions is determined by the voltage Vg of the gate electrode 135. do. The potential difference is formed by applying a voltage having a predetermined magnitude to another impurity region 170 used as a drain region (that is, the bit line BL) while grounding the impurity region 170 used as a source region. can do. At this time, by comparing the magnitude of the current flowing through the channel with the reference current amount, the information stored in the magnetic tunnel junction 150 can be read. In conclusion, according to the method of the present invention for reading stored information, after forming a current path as described above, measuring the current flowing through the cell transistor. In this case, the magnitude of the current flowing through the cell transistor is determined by the voltage applied to the gate electrode 135, and the voltage applied to the gate electrode is dependent on the resistance of the magnetic tunnel junction 150, which is a place for storing information. Is determined.

본 발명에 따르면, 모오스형 셀 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 전압을 자기 터널 접합에 저장된 정보에 의해 조절할 수 있도록, 게이트 전극과 워드 라인 사이에 자기 터널 접합이 개재되는 자기 메모리를 제공한다. 이에 따라, 자기메모리의 수직적 높이가 감소된다. 특히, 게이트 전극, 자기 터널 접합 및 워드라인을 차례로 직접 접촉시킴으로써, 플러그 형성을 위한 패터닝 공정들을 실시하지 않을 수 있다. 상술한 플러그는 셀 면적을 불필요하게 차지할 수 있으며, 이를 형성하기 위한 패터닝 공정 등은 고비용의 사진 공정 단계를 포함한다. 그 결과, 본 발명에 따른 자기 메모리는 고집적화하기 용이한 셀 구조를 갖고, 제조 과정에서 공정 단계를 감소시켜 제조 비용을 감소시킬 수 있다.According to the present invention, there is provided a magnetic memory in which a magnetic tunnel junction is interposed between the gate electrode and the word line so that the voltage applied to the gate electrode of the MOS cell transistor can be adjusted by the information stored in the magnetic tunnel junction. Accordingly, the vertical height of the magnetic memory is reduced. In particular, by directly contacting the gate electrode, the magnetic tunnel junction, and the word line in turn, patterning processes for plug formation can be avoided. The above-described plug may unnecessarily occupy a cell area, and a patterning process or the like for forming the same includes an expensive photolithography step. As a result, the magnetic memory according to the present invention has a cell structure that is easy to be highly integrated, and can reduce manufacturing costs by reducing process steps in the manufacturing process.

Claims (19)

반도체기판 상에 배치된 복수개의 자기 터널 접합들;A plurality of magnetic tunnel junctions disposed on the semiconductor substrate; 상기 자기 터널 접합들과 상기 반도체기판 사이에 차례로 적층된 게이트 절연막 패턴 및 게이트 전극; 및A gate insulating layer pattern and a gate electrode sequentially stacked between the magnetic tunnel junctions and the semiconductor substrate; And 상기 자기 터널 접합들 상에 배치되어, 상기 자기 터널 접합들을 일 방향으로 연결하는 워드 라인들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 메모리.And word lines disposed on the magnetic tunnel junctions and connecting the magnetic tunnel junctions in one direction. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기 터널 접합은 차례로 적층된 피닝막, 고정막, 절연막 및 자유막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 메모리.The magnetic tunnel junction is composed of a pinning film, a pinned film, an insulating film, and a free film that are sequentially stacked. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기 터널 접합들의 연직 상부에 배치되어, 상기 워드 라인들의 위를 가로지르는 디짓 라인들을 더 포함하는 자기 메모리.And digit lines disposed vertically above said magnetic tunnel junctions and crossing over said word lines. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 전극은 연장되어, 상기 워드 라인에 수직한 방향으로 배치된 복수개의 자기 터널 접합들을 연결하는 것을 특징으로 하는 자기 메모리.And the gate electrode extends to connect a plurality of magnetic tunnel junctions arranged in a direction perpendicular to the word line. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 연장된 게이트 전극의 아래에는 활성영역을 한정하는 소자분리막이 더 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 메모리.And a device isolation film further defining an active region under the extended gate electrode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 절연막은 2 내지 100Å의 두께인 것을 특징으로 하는 자기 메모리.And the gate insulating film has a thickness of 2 to 100 microseconds. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 전극 옆쪽의 반도체기판에는 소오스/드레인 영역이 더 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 메모리.And a source / drain region is further disposed on the semiconductor substrate next to the gate electrode. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 소오스/드레인 영역들은 상기 워드 라인을 가로지르면서 일방향으로 연결된, 비트 라인을 형성하는 것을 특징으로 하는 자기 메모리.And the source / drain regions form a bit line connected in one direction while crossing the word line. 반도체 기판에 형성되어 게이트 전극, 소오스 영역 및 드레인 영역을 구비하는 셀 트랜지스터, 상기 게이트 전극에 접속하는 워드 라인 및 상기 게이트 전극과 상기 워드 라인 사이에 개재되는 자기 터널 접합을 구비하는 자기 메모리의 동작 방식에 있어서,A cell transistor formed on a semiconductor substrate, the cell transistor having a gate electrode, a source region and a drain region, a word line connected to the gate electrode, and a magnetic tunnel junction interposed between the gate electrode and the word line. To 상기 자기 터널 접합에 기록된 정보를 판독하는 과정은The process of reading the information recorded in the magnetic tunnel junction 상기 워드 라인에 판독 전압을 인가하여, 상기 자기 터널 접합, 상기 게이트 전극 및 상기 반도체기판을 지나는 전류 경로를 형성하는 단계; 및Applying a read voltage to the word line to form a current path through the magnetic tunnel junction, the gate electrode and the semiconductor substrate; And 상기 드레인 영역을 흐르는 전류를 측정하는 단계를 포함하되,Measuring a current flowing through the drain region; 상기 판독 전압은 상기 자기 터널 접합을 지나는 전류 경로에서 전압 강하되어 상기 게이트 전극에 인가되고, 상기 게이트 전극에 인가되는 전압은 상기 자기 터널 접합의 저항에 따라 상기 셀 트랜지스터의 온/오프 상태를 조절하는 것을 특징으로 하는 자기 메모리의 동작 방식.The read voltage drops in a current path passing through the magnetic tunnel junction and is applied to the gate electrode, and the voltage applied to the gate electrode adjusts an on / off state of the cell transistor according to the resistance of the magnetic tunnel junction. Operating method of the magnetic memory, characterized in that. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 자기 터널 접합에 정보를 기록하는 과정은 상기 워드 라인 및 상기 디짓 라인을 각각 흐르는 전류들에 의해 형성된 자기장을 이용하는 것을 특징으로 하는 자기 메모리의 동작 방식.The process of writing information in the magnetic tunnel junction uses a magnetic field formed by currents flowing through the word line and the digit line, respectively. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 자기 터널 접합에 정보를 기록하는 과정은 상기 워드 라인 및 상기 게이트 전극을 각각 흐르는 전류들에 의해 형성된 자기장을 이용하는 것을 특징으로 하는 자기 메모리의 동작 방식.The process of writing information to the magnetic tunnel junction uses a magnetic field formed by currents flowing through the word line and the gate electrode, respectively. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 자기 터널 접합에 기록된 정보를 판독하는 과정은 상기 소오스 영역 및 드레인 영역 사이에 전위차를 형성시키면서, 상기 판독 전압을 상기 워드 라인에 인가하는 것을 특징으로 하는 자기 메모리의 동작 방식.And reading out the information recorded in the magnetic tunnel junction applies the read voltage to the word line while forming a potential difference between the source region and the drain region. 반도체기판 상에 차례로 적층된 게이트 절연막, 게이트 전극 및 자기 터널 접합을 형성하는 단계;Forming a gate insulating film, a gate electrode and a magnetic tunnel junction sequentially stacked on the semiconductor substrate; 상기 게이트 전극들 사이의 활성영역에 불순물 영역을 형성하는 단계; 및Forming an impurity region in an active region between the gate electrodes; And 상기 불순물 영역 및 상기 게이트 전극들을 가로지르면서, 상기 자기 터널 접합들의 상부면에 접속하는 워드 라인을 형성하는 단계를 포함하는 자기 메모리의 제조 방법.Forming a word line across the impurity region and the gate electrodes to connect to top surfaces of the magnetic tunnel junctions. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 게이트 절연막, 게이트 전극 및 자기 터널 접합을 형성하는 단계는Forming the gate insulating film, the gate electrode and the magnetic tunnel junction 상기 반도체기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate; 상기 게이트 절연막 상에 게이트 도전막을 형성하는 단계;Forming a gate conductive film on the gate insulating film; 상기 게이트 도전막 상에 자기 터널 접합막을 형성하는 단계;Forming a magnetic tunnel junction layer on the gate conductive layer; 상기 자기 터널 접합막을 패터닝하여, 상기 워드 라인에 평행한 자기 터널 접합막 패턴을 형성하는 단계;Patterning the magnetic tunnel junction layer to form a magnetic tunnel junction layer pattern parallel to the word line; 상기 자기 터널 접합막 패턴, 게이트 도전막, 게이트 절연막을 상기 워드 라인에 수직한 방향으로 패터닝하는 단계를 포함하는 자기 메모리의 제조 방법.And patterning the magnetic tunnel junction layer pattern, the gate conductive layer, and the gate insulating layer in a direction perpendicular to the word line. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 게이트 절연막은 2 내지 100Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 자기 메모리의 제조 방법.The gate insulating film is a method of manufacturing a magnetic memory, characterized in that formed to a thickness of 2 to 100Å. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 자기 터널 접합은 강자성 물질, 반강자성 물질, 금속의 실리콘 산화물을 포함하는 절연막, 백금족 금속 물질들 중에서 선택된 적어도 세개의 물질막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 자기 메모리의 제조 방법.The magnetic tunnel junction is formed of at least three material films selected from a ferromagnetic material, an antiferromagnetic material, an insulating film containing silicon oxide of a metal, and a platinum group metal material. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 워드 라인을 형성하기 전에,Before forming the word line, 상기 불순물 영역을 포함하는 반도체기판의 전면을 덮는 하부 층간절연막을 형성하는 단계;Forming a lower interlayer insulating film covering an entire surface of the semiconductor substrate including the impurity region; 상기 하부 층간절연막을 식각하여, 상기 자기 터널 접합의 상부면을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 메모리의 제조 방법.Etching the lower interlayer insulating film to expose an upper surface of the magnetic tunnel junction. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 워드 라인을 형성한 후,After forming the word line, 상기 워드 라인을 포함하는 반도체기판의 전면을 덮는 상부 층간절연막을 형성하는 단계; 및Forming an upper interlayer insulating film covering an entire surface of the semiconductor substrate including the word line; And 상기 상부 층간절연막 상에, 상기 워드 라인을 가로지르면서 상기 자기 터널 접합의 연직 상부에 배치되는 디짓 라인들을 형성하는 단계를 더 포함하는 자기 메모리의 제조 방법.And forming digit lines on the upper interlayer insulating layer, the digit lines disposed vertically on the magnetic tunnel junction while crossing the word lines. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 게이트 절연막을 형성하기 전에, 상기 워드 라인들 사이의 반도체기판에 활성영역을 한정하는 소자분리막을 형성하는 단계를 더 포함하는 자기 메모리의 제조 방법.Before forming the gate insulating film, forming a device isolation film defining an active region on the semiconductor substrate between the word lines.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100762262B1 (en) * 2006-10-23 2007-10-01 삼성전자주식회사 Nonvolatile memory device and method of forming the same
WO2009088118A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-16 Bioleaders Corporation Pharmaceutical composition for treating corneal wound comprising poly-gamma-glutamic acid
KR200454366Y1 (en) * 2008-10-13 2011-06-30 윤희철 A medical suction machine
US8344346B2 (en) 2010-12-15 2013-01-01 Hynix Semiconductor Inc. Semiconductor device having resistive device

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