KR20130026744A - Magenetic memory of performing bidirectional switching operation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스위칭 소자가 구비된 마그네틱 메모리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 쇼트키 장벽(Schottky Barrier)을 이용하는 양방향 스위칭 소자가 구비된 마그네틱 메모리에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic memory having a switching element, and more particularly to a magnetic memory having a bidirectional switching element using a Schottky Barrier.
최근 메모리 소자의 고집적화를 위해 소자의 사이즈를 감소시키는 방법은 일정한 한계를 노출하고 있다. 따라서 소자의 크기 이외의 다른 조건의 변경을 통해 소자의 집적도를 향상시키고자 하는 연구가 활발히 진행4되고 있다. 집적도 향상을 위해 제시되고 있는 기술로는 하나의 메모리 셀에 다수개의 정보를 저장할 수 있는 MLC(Multi Level Cell) 기술이 활발히 논의된다. 상기 MLC 기술은 각 셀의 데이터 저장 능력을 향상시키면서, 기존 제조공정의 변경이 많지 않은 이유로 상당한 효율을 가진 기술로 평가받고 있다.Recently, a method of reducing the size of a device for high integration of memory devices exposes certain limitations. Therefore, researches to improve the degree of integration of devices by changing conditions other than the size of devices have been actively conducted. As technologies proposed to improve the density, MLC (Multi Level Cell) technology that can store a plurality of information in one memory cell is actively discussed. The MLC technology has been evaluated as a technology having a considerable efficiency because the data storage capacity of each cell is improved and the existing manufacturing process is not changed much.
이외에 패키징 공정을 통해 기존의 칩의 적층구조의 밀도를 향상시킴을 통해 패키징이 완료된 칩의 사이즈를 감소시키거나, 동일 사이즈에서도 저장용량을 증가시키는 기술이 있다. 이러한 기술은 적층 구조를 3차원으로 형성하는 기술과 일맥상통한다. 이는 웨이퍼 본딩시, 기판 사이의 배선구조를 실현하여 전극 패드들 사이를 연결하고, 이를 통해 동일한 평면 공간에서도 다수개의 칩들을 적층할 수 있는 기술이다. 이를 통해 메모리 셀이 형성된 다수개의 칩을 집적할 수 있다.In addition, there is a technology to reduce the size of the chip is completed packaging or to increase the storage capacity in the same size by improving the density of the stack structure of the existing chip through the packaging process. This technique is in line with the technique of forming a laminated structure in three dimensions. This is a technology in which a plurality of chips can be stacked in the same planar space by connecting electrode pads by realizing a wiring structure between substrates during wafer bonding. As a result, a plurality of chips in which memory cells are formed may be integrated.
이외에 최근 논의되는 기술로는 가변 저항물질을 셀로 사용하고, 셀의 매트릭스 형태로 배치한 다음, 셀의 상부와 하부에 배선을 연결하는 크로스 포인트 메모리가 있다.In addition, recently discussed technologies include a cross-point memory using a variable resistance material as a cell, arranging the cells in a matrix form, and then connecting wirings to the top and bottom of the cell.
크로스 포인트 메모리는 가변 저항물질은 저항 변화층 상부와 하부에 2개의 배선이 배치되는 구조를 가진다. 2개의 배선은 상호간에 수직으로 교차하는 형상을 가지며, 교차되는 지점에 저항 변화층이 게재된다. 상술한 크로스 포인트 메모리에 대한 개별적인 읽기 동작 및 쓰기 동작이 수행되기 위해서는 저항 변화층에 선택 소자가 연결되어야 한다. 즉, 2개의 배선에 소정의 바이어스가 인가되더라도, 특정의 레벨을 가진 바이어스에만 턴온되는 특징을 가진 선택 소자가 배치되어야만 셀의 선택성을 확보할 수 있다.The cross-point memory has a structure in which the variable resistance material is provided with two wires above and below the resistance change layer. The two wirings have a shape of perpendicularly intersecting with each other, and a resistance change layer is provided at the crossing points. In order to perform the individual read and write operations for the above-mentioned cross point memory, a selection device must be connected to the resistance change layer. That is, even if a predetermined bias is applied to the two wirings, the selectivity of the cell can be secured only when a selection element having a characteristic of turning on only a bias having a specific level is arranged.
셀의 선택성을 확보하기 위한 선택 소자로는 트랜지스터가 고려된다. 그러나, 트랜지스터는 차지하는 면적이 클 뿐 아니라, 저항 변화층의 상부 또는 하부에 형성하는데 곤란한 점이 있다. 저항 변화층의 상부에 배치하는 경우, 필수적으로 실리콘 단결정 또는 다결정의 형성을 위한 에피텍셜 공정이 추가되어야 하는 부담이 있다. 또한, 하부에 트랜지스터를 배치하고, 상부에 저항 변화층을 형성하는 경우, 트랜지스터와 저항 변화층 사이에는 층간 절연막이 개입되어야 하며, 층간 절연막을 관통하는 비아 컨택이 형성되어야 하는 문제가 있다.A transistor is considered as a selection element for securing cell selectivity. However, the transistor occupies a large area and is difficult to form on the upper or lower portion of the resistance change layer. When placed on top of the resistive change layer, there is a burden that an epitaxial process for the formation of silicon single crystals or polycrystals must be added. In addition, when the transistor is disposed below and the resistance change layer is formed on the top, there is a problem that an interlayer insulating film must intervene between the transistor and the resistance change layer, and a via contact penetrating through the interlayer insulating film is formed.
또한, 선택 소자로 트랜지스터를 사용하는 기술 이외에 선택 소자로 다이오드를 형성하는 기술이 논의된다.In addition, a technique of forming a diode from the selection element is discussed in addition to the technique of using the transistor as the selection element.
도 1은 종래 기술에 다라 다이오드를 선택소자로 이용하는 마그네틱 메모리를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a magnetic memory using a diode as a selection device according to the prior art.
도 1을 참조하면, n 타입의 기판(100) 상에 p 영역(110)이 형성되고, p 영역(110) 상부에는 절연막(120)이 형성되며, 절연막(120)을 관통하는 하부 배선(130)이 구비된다. 또한, 하부 배선(130) 상부에는 저항 변화층(140)이 형성된다. 또한, 저항 변화층(140) 상부에는 상부 배선(150)이 형성된다.Referring to FIG. 1,
특히, 저항 변화층(140)은 스핀전달토크(Spin Transfer Torque) 방식에 따라, 자유층의 자화를 반전시키는 방식을 채용하는 STT-MRAM의 전형적인 구조를 이룬다.In particular, the
STT-MRAM 소자를 저항 변화층(140)으로 사용하는 경우, 구동 원리상 양방향 구동이 필수적으로 요구된다. 이는 기존의 단방향인 p/n접합 다이오드 구조만으로는 셀의 선택성을 확보할 수 없음을 의미한다. 즉, 상기 도 1에서 n 타입의 기판(100) 상에 형성된 p 영역(110)만으로 다이오드를 구성하는 경우, 다이오드 고유의 정류적 특성으로 인해 저항 변화층(140)에 대한 양방향 구동을 달성할 수 없는 문제가 노출된다. 즉, p 영역(110)을 통한 기판(100) 방향으로 정방향 전류만 형성될 수 있으며, 이를 통해 상부 배선(150)으로부터 하부 배선(130) 방향으로의 전류 경로만 형성된다. 이는 p 영역(110) 및 기판(100)이 이루는 다이오드에서 역방향 전류의 형성이 불가능함을 의미한다.When the STT-MRAM device is used as the
저항 변화층(140)에 자화의 반전을 이루기 위해서는 단방향 구동도 요청되지만, 소자의 특성상 양방향 구동이 이루어지는 것이 효율적이다. 그러나, 상기 도 1에서는 양방향 구동을 수행할 수 없는 문제가 발생한다.Unidirectional driving is also required in order to invert the magnetization to the
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 양방향으로 저항 변화층인 MTJ층을 구동할 수 있는 마그네틱 메모리를 제공하는데 있다.The present invention for solving the above problems is to provide a magnetic memory capable of driving the MTJ layer, which is a resistance change layer in both directions.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인가되는 바이어스에 따라 제너 다이오드로 모델링되는 양방향 스위칭층; 및 상기 양방향 스위칭 상에 형성된 MTJ층을 포함하는 마그네틱 메모리를 제공한다.The present invention for achieving the above object, Bidirectional switching layer modeled as a Zener diode in accordance with the bias applied; And an MTJ layer formed on the bidirectional switching.
상술한 본 발명에 따르면, 도전성의 하부 배선층과 도전성 버퍼층 사이에는 p 타입으로 도핑된 중간 반도체층이 게재된다. 중간 반도체층은 인가되는 바이어스에 따라 공핍 영역이 확대되고, 벌크 영역이 사라지는 핀치-오프 형상이 발생된다. 핀치-오프에 의해 양득의 하부 배선층과 도전성 버퍼층에서는 바이어스의 크기에 따라 항복 현상이 발생하며, 이는 제너 다이오드로 모델링된다. 또한, 바이어스의 방향에 따라 상이한 제너 다이오드로 모델링될 수 있으므로, 양방향 스위칭 동작을 수행할 수 있다.According to the present invention described above, an intermediate semiconductor layer doped with p type is interposed between the conductive lower wiring layer and the conductive buffer layer. The intermediate semiconductor layer has a pinch-off shape in which the depletion region is enlarged and the bulk region disappears according to the applied bias. The pinch-off causes breakdown in the lower wiring layer and the conductive buffer layer depending on the size of the bias, which is modeled as a Zener diode. In addition, since it can be modeled with different zener diodes according to the direction of the bias, it is possible to perform a bidirectional switching operation.
도 1은 종래 기술에 다라 다이오드를 선택소자로 이용하는 마그네틱 메모리를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 양방향 선택 소자를 가지는 마그네틱 메모리를 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 7는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2에 도시된 양방향 스위칭층의 동작을 설명하기 위한 개념도 및 밴드 다이어그램이다.1 is a cross-sectional view showing a magnetic memory using a diode as a selection device according to the prior art.
2 is a cross-sectional view showing a magnetic memory having a bidirectional selection device according to a preferred embodiment of the present invention.
3 to 7 are conceptual diagrams and band diagrams for describing an operation of the bidirectional switching layer illustrated in FIG. 2 according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시예Example
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 양방향 선택 소자를 가지는 마그네틱 메모리를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a magnetic memory having a bidirectional selection device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 마그네틱 메모리는 양방향 스위칭층(200) 및 MTJ(Magnetic Tunneling Junction)층(300)을 가진다. 또한, MTJ층(300) 상부에는 상부 배선층(400)이 구비된다.Referring to FIG. 2, the magnetic memory according to the present embodiment includes a
상기 양방향 스위칭층(200)은 하부 배선층(210), 중간 반도체층(220) 및 도전성 버퍼층(230)을 가진다.The
상기 하부 배선층(210)은 도전성 물질로 구성되며, 소정의 일함수를 가질 것이 요청된다. 바람직하기로 상기 하부 배선층(210)은 TiN을 포함한다.The
또한, 상기 중간 반도체층(220)은 하부 배선층(210) 상에 형성되며, Si, GaAs 등의 반도체 물질로 형성된다. 특히, 상기 중간 반도체층(220)은 p 타입으로 도핑된다. 예컨대 상기 중간 반도체층(220)이 Si을 포함하는 경우, 도판트로는 B 또는 Ga 등이 사용될 수 있다.In addition, the
상기 중간 반도체층(220) 상부에는 도전성 버퍼층(230)이 개시된다. 상기 도전성 버퍼층(230)은 MTJ(Magnetic Tunneling Junction)층(300)의 형성을 용이하게 하고, 하부 배선층(210) 및 중간 반도체층(220)과 함께 양방향 스위칭 소자를 형성한다.A
상기 양방향 스위칭층(200) 상부에는 MTJ층(300)이 구비된다.The MTJ
상기 MTJ층(300)은 입력 자유층(310), 비자성 금속층(320) 및 입력 고정층(330)으로 구성된다. The MTJ
상기 입력 자유층(310) 및 입력 고정층(330)은 강자성 물질로 구성되며, 비자성 금속층(320)은 Cu, Al 또는 Cr 등의 비자성 금속을 포함한다.The input
또한, 입력 자유층(310)과 입력 고정층(330)은 상호간에 위치를 바꾸어 형성될 수 있다. MTJ층(300)에 스핀전달토크가 작용하도록 특정의 임계값 이상의 전류가 인가되는 경우, 입력 자유층(310)의 자화 방향은 변경되고, 입력 고정층(330)의 자화 방향과 동일하거나, 상이하게 형성된다.In addition, the input
입력 자유층(310)과 입력 고정층(330)의 자화 방향이 동일한 경우, MTJ층(300)은 저저항 상태를 구현하고, 입력 자유층(310)과 입력 고정층(330)의 자화 방향이 상이한 경우, MTJ층(300)은 고저항 상태를 구현한다.When the magnetization directions of the input
입력 자유층(310)은 연자성 금속으로 구성될 수 있으며 CoFeB 또는 FePt 등으로 구성될 수 있다. 또한, 입력 고정층(330)은 반자성 금속과 연자성 금속의 다중 박막으로 구성될 수 있으며, 반자성 금속으로는 IrMn 또는 FeMn이 사용될 수 있으며, 연자성 금속으로는 Co, Fe, Ni 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다. 또한, 상기 입력 자유층(310)과 입력 고정층(330)은 그 위치를 바꾸어 형성될 수 있다.The input
도 3 내지 도 7는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2에 도시된 양방향 스위칭층의 동작을 설명하기 위한 개념도 및 밴드 다이어그램이다.3 to 7 are conceptual diagrams and band diagrams for describing an operation of the bidirectional switching layer illustrated in FIG. 2 according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 접합이 이루어지기 전의 상태가 개시된다.Referring to FIG. 3, the state before the joining is started.
즉, 양방향 스위칭층은 하부 배선층(210), 중간 반도체층(220) 및 도전성 버퍼층(230)으로 구성된다.That is, the bidirectional switching layer includes the
설명의 편의를 위해 하부 배선층(210)과 도전성 버퍼층(230)은 동일 물질로 구성된 것으로 가정한다. 따라서, 하부 배선층(210)과 도전성 버퍼층(230)의 일함수는 상호간에 동일하다.For convenience of explanation, it is assumed that the
또한, 중간 반도체층(220)은 p타입으로 도핑된 Si로 가정한다. 또한, 하부 배선층(210)과 도전성 버퍼층(230)의 일함수는 중간 반도체층(220)의 일함수보다 낮게 설정된다.In addition, it is assumed that the
접합이 이루어지기 이전에 중간 반도체층(220)의 페르미 레벨 EFS는 양측에 배치된 하부 배선층(210)의 페르미 레벨 EFM1 및 도전성 버퍼층(230)의 페르미 레벨 EFM2보다 높은 레벨을 유지한다. 이는 중간 버퍼층(220)의 일함수가 더 높다는 가정에 의한 것이다. 일함수는 페르미 준위의 전자를 진공으로 이동하는데 필요한 에너지이므로, 일함수가 높다는 것은 다른 막질에 비해 낮은 페르미 레벨을 가짐을 의미한다. 특히, 중간 반도체층(220)은 p 타입으로 도핑되므로, 페르미 레벨은 진성 반도체의 레벨에 비해 낮은 값을 유지하게 된다.Before the junction is made, the Fermi level E FS of the
도 4를 참조하면, 하부 배선층(210), 중간 반도체층(220) 및 도전성 버퍼층(230)의 접합 시의 밴드 다이어그램이 도시된다. 접합이 이루어지면 각 막질들의 페르미 준위가 일치하는 평형상태가 형성될 때까지 전하의 이동이 발생한다.Referring to FIG. 4, a band diagram at the junction of the
즉, 도전성 금속 재질의 하부 배선층(210)과 도전성 버퍼층(230)의 전자는 확산 현상에 의해 중간 반도체층(220)으로 이동한다. 따라서, 중간 반도체층(220)에는 전자와 정공의 재결합에 의한 공핍 영역이 형성된다. 또한, 금속 재질의 하부 배선층(210)과 도전성 버퍼층(230)에는 양전하 영역이 개시된다. 다만, 에너지 다이어그램 상, 도체의 전위는 동일하므로 페르미 레벨의 왜곡은 발생하지 않는다.That is, electrons of the
접합에 의해 캐리어의 확산 현상이 발생하고, 평형상태에 도달하면 하부 배선층(210), 중간 반도체층(220) 및 도전성 버퍼층(230)의 페르미 레벨은 일치한다. 또한, 공핍 영역에는 정공의 이동과 소멸에 의한 음전하들이 존재한다. 따라서, 공핍 영역에서 형성된 전위 장벽에 의해 금속의 캐리어인 전자가 중간 반도체층(220)으로 확산되는 현상은 차단된다. 따라서, 하부 배선층(210)/중간 반도체층(220)의 접합, 중간 반도체층(220)/도전성 버퍼층(230)의 접합의 계면에서는 쇼트키 장벽이 나타난다.The diffusion phenomenon of the carrier occurs by the bonding, and when the equilibrium state is reached, the Fermi levels of the
도 5를 참조하면, 하부 배선층(210)으로부터 도전성 버퍼층(220)을 향한 바이어스가 인가된다. 즉, 하부 배선층(210)에 (+) 극성의 전압이 인가되고, 도전성 버퍼층(230)에 (-) 극성의 전압이 인가된다. 따라서, 인가되는 바이어스는 하부 배선층(210)으로부터 도전성 버퍼층(230)을 향한다. 이는 하부 배선층(210)/중간 반도체층(220)에 역바이어스가 인가됨을 의미하고, 중간 반도체층(220)/도전성 버퍼층(230)에 정바이어스가 인가됨을 의미한다.Referring to FIG. 5, a bias is applied from the
역바이어스가 인가되는 하부 배선층(210)/중간 반도체층(220)에서는 역방향 바이어스에 의해 에너지 장벽의 레벨은 상승한다. 또한, 중간 반도체층(220)에서 형성된 공핍 영역은 확대되는 경향성을 나타낸다. 역방향 바이어스는 하부 배선층(210)의 페르미 레벨 EFM1과 중간 반도체층의 페르미 레벨 EFS의 차이를 형성한다. 즉, 역바이어스에 의해 중간 반도체층(220)의 페르미 레벨 EFS은 하부 배선층(210)의 페르미 레벨 EFM1에 비해 높은 값을 가진다. 따라서, 장벽의 형성에 의해 전류의 흐름은 차단되는 경향을 가진다.In the
정바이어스가 인가되는 중간 반도체층(220)/도전성 버퍼층(230)에서는 에너지 장벽의 레벨은 감소한다. 즉, 중간 반도체층(220)의 페르미 레벨EFS은 도전성 버퍼층(230)의 페르미 레벨 EFM2에 비해 낮은 값을 가진다. 또한, 중간 반도체층(220)에서 형성된 공핍 영역의 폭은 감소되는 경향성을 나타낸다.In the
하부 배선층(210)과 도전성 버퍼층(230)에 인접한 중간 반도체층(220)의 영역에서는 공핍 영역이 나타난다. 양측에 형성된 공핍 영역 사이에는 중간 반도체층(220)의 벌크 영역이 존재할 수 있다. 중간 반도체층(220)의 벌크 영역에서는 전도대 Ec와 가전자대 EV의 에너지 밴드가 평활한 상태를 유지한다.Depletion regions appear in regions of the
도 6을 참조하면, 하부 배선층(210)으로부터 도전성 버퍼층(230)을 향해 상기 도 5에 도시된 바이어스에 비해 더 높은 레벨의 바이어스가 인가된다.Referring to FIG. 6, a higher level of bias is applied from the
역바이어스가 인가되는 하부 배선층(210)/중간 반도체층(220)에서는 증가된 역바이어스에 의해 중간 반도체층(220)의 공핍 영역은 확대된다. 또한, 정바이어스가 인가되는 중간 반도체층(220)/도전성 버퍼층(230)에서는 공핍 영역이 폭이 감소되는 경향이 있다. 역바이어스가 인가되는 하부 배선층(210)/중간 반도체층(220)의 접합계면에서는 공핍 영역이 확대된다. 즉, 중간 반도체층(220)의 공핍 영역은 확대되어 중간 반도체층(220) 전체가 공핍 영역으로 구성되는 핀치-오프(pinch-off) 현상이 발생한다. 이는 에너지 밴드가 평활한 상태를 가지는 벌크 영역이 사라짐을 의미한다.In the
따라서, 하부 배선층(210)과 도전성 버퍼층(230) 사이에 바이어스의 크기를 추가로 증가시킨다 하더라도 전류의 증가는 추가적으로 발생하지 않는다.Therefore, even if the size of the bias is further increased between the
이는 하부 배선층(210)과 도전성 버퍼층(230) 사이의 에너지 대역의 차이인 EFM2 - EFM1가 크게 증가함을 의미한다. 또한, 역바이어스가 인가되는 하부 배선층(210)과 중간 반도체층(220) 사이에서는 통상의 저전압에서 발생되는 제너 항복 현상이 발생된다. 즉, 하부 배선층(210)과 도전성 버퍼층(230) 사이에 게재되는 중간 반도체층(220)에 의해 형성된 전위장벽이 폭이 충분히 좁은 경우, 전자의 터널링이 발생되고, 도전성 버퍼층(230)으로부터 하부 배선층(210)을 향한 전자의 터널링이 발생된다. 따라서, 전자의 터널링으로 인해 하부 배선층(210)으로부터 도전성 버퍼층(230)을 향한 전류의 흐름이 발생된다.This difference of the energy band between the
상술한 구조는 하부 배선층(210)과 도전성 버퍼층(230) 사이에 제너 다이오드가 형성된 것으로 모델링할 수 있다. 즉, 소정 레벨 이상의 전압이 인가되는 경우, 제너 다이오드는 턴온되고, 특정 레벨 미만의 전압이 인가되는 경우, 제너 다이오드는 전류의 흐름을 차단한다.The above-described structure may be modeled as a Zener diode is formed between the
따라서, 하부 배선층(210)으로부터 MTJ층(300)으로 향하는 전류의 흐름은 제어될 수 있다.Thus, the flow of current from the
도 7을 참조하면, 도전성 버퍼층(230)으로부터 하부 배선층(210)을 향하는 바이어스가 인가된다. 따라서, 도전성 버퍼층(230)/중간 반도체층(220) 사이에는 역바이어스가 인가되고, 중간 반도체층(220)/하부 배선층(210) 사이에는 정바이어스가 인가된다. 인가되는 바이어스가 높은 레벨을 가지는 경우, 상기 도 6에 도시된 바대로 도전성 버퍼층(230)/중간 반도체층(220) 사이의 역바이어스에 의해 공핍 영역은 확대되고, 중간 반도체층(220)은 핀치-오프된다.Referring to FIG. 7, a bias is applied from the
따라서, 도전성 버퍼층(230)과 하부 배선층(220) 사이에는 제너 다이오드가 형성된 것으로 모델링된다. 다만, 상기 도 6에 개시된 제너 다이오드와는 역방향이 된다. 즉, 상기 도 7에서 제너 다이오드의 정방향은 하부 배선층(210)으로부터 도전성 버퍼층(230)을 향한다. 따라서, 도전성 버퍼층(230)으로부터 바이어스가 인가되고, 소정 레벨 이상의 전압이 인가되는 경우에 제너 다이오드는 턴온되고, 전류가 흐를 수 있는 조건이 성립된다. 이는 도전성 버퍼층(230)을 통해 바이어스가 인가되는 경우, 특정 레벨 이상의 전압에서만 전류가 흐를 수 있음을 의미한다. 이를 통해 도전성 버퍼층(230)으로부터 하부 배선층(210)을 향하는 제너 다이오드의 스위칭 동작은 제어될 수 있다.Therefore, a Zener diode is formed between the
본 발명의 도 6 및 도 7에 개시된 바와 같이, 하부 전극층(210)과 도전성 버퍼층(230) 사이에 바이어스의 방향이 여하하게 설정되더라도, 양방향 스위칭층(200)에서는 제너 다이오드가 형성되고, 특정 레벨 이상의 바이어스 인가시에만 턴온되는 스위칭 특성을 보인다. 이는 양방향 스위칭층(200)이 바이어스의 방향과 무관하게 제너 다이오드로 모델링됨을 의미한다. 이를 통해 MTJ층(300)에 선택적인 턴온동작을 수행할 수 있으며, 데이터의 쓰기 및 읽기 동작을 수행할 수 있다.As shown in FIGS. 6 and 7 of the present invention, even if the direction of bias is set between the
200 : 양방향 스위칭층 210 : 하부 배선층
220 : 중간 반도체층 230 : 도전성 버퍼층
300 : MTJ층 310 : 입력 자유층
320 : 비자성 금속층 330 : 입력 고정층200: bidirectional switching layer 210: lower wiring layer
220: intermediate semiconductor layer 230: conductive buffer layer
300: MTJ layer 310: input free layer
320: nonmagnetic metal layer 330: input pinned layer
Claims (5)
상기 양방향 스위칭 상에 형성된 MTJ층을 포함하는 마그네틱 메모리.A bidirectional switching layer modeled as a zener diode in accordance with an applied bias; And
And a MTJ layer formed on the bidirectional switching.
상기 하부 배선층;
상기 하부 배선층 상에 형성된 중간 반도체층; 및
상기 중간 반도체층 상에 형성되는 도전성 버퍼층을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 메모리.The method of claim 1, wherein the bidirectional switching layer,
The lower wiring layer;
An intermediate semiconductor layer formed on the lower wiring layer; And
And a conductive buffer layer formed on the intermediate semiconductor layer.
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