KR20140135566A - 자기저항요소 및 이를 포함하는 메모리소자 - Google Patents

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KR20140135566A
KR20140135566A KR1020130056046A KR20130056046A KR20140135566A KR 20140135566 A KR20140135566 A KR 20140135566A KR 1020130056046 A KR1020130056046 A KR 1020130056046A KR 20130056046 A KR20130056046 A KR 20130056046A KR 20140135566 A KR20140135566 A KR 20140135566A
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김광석
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장영만
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Abstract

자기저항요소와 이를 포함하는 메모리소자 및 이들의 동작방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 자기저항요소는 자유층을 포함할 수 있고, 상기 자유층은 물성이 서로 다른 복수의 영역(층)을 포함할 수 있다. 상기 자유층은 퀴리 온도(Curie temperature)가 서로 다른 복수의 영역(층)을 포함할 수 있다. 상기 자유층의 퀴리 온도는 고정층에서 멀어질수록 단계적으로 또는 점진적으로 변화될 수 있다. 상기 자유층은 제1온도에서 강자성 특성을 갖는 제1영역 및 상기 제1온도에서 상자성 특성을 갖는 제2영역을 포함할 수 있다. 상기 제1영역 및 상기 제2영역은 상기 제1온도보다 낮은 제2온도에서 모두 강자성 특성을 가질 수 있다. 상기 자유층의 유효두께는 온도에 따라 변화될 수 있다.

Description

자기저항요소 및 이를 포함하는 메모리소자{Magnetoresistive element and memory device including the same}
자기저항요소 및 이를 포함하는 메모리소자에 관한 것이다.
MRAM(Magnetic random access memory)은 MTJ(magnetic tunneling junction) 요소와 같은 자기저항요소(magnetoresistive element)의 저항 변화 현상을 이용해서 데이터를 저장하는 메모리소자이다. MTJ 요소의 저항은 자유층(free layer)의 자화 방향에 따라 달라진다. 즉, 자유층의 자화 방향이 고정층(pinned layer)의 자화 방향과 동일할 때, 상기 MTJ 요소는 낮은 저항값을 갖고, 반대인 경우에 높은 저항값을 갖는다. 상기 MTJ 요소가 낮은 저항값을 가질 때, 데이터 '0'에 대응될 수 있고, 높은 저항값을 가질 때, 데이터 '1'에 대응될 수 있다. 이러한 MRAM은 비휘발성을 갖고, 고속 동작이 가능하며, 높은 내구성(endurance)을 갖는 등의 이점으로 인해 차세대 비휘발성 메모리소자의 하나로 주목받고 있다.
최근에는 기록 밀도 향상에 유리한 STT-MRAM(spin transfer torque magnetic random access memory)이 주목받고 있고, 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그런데 STT-MRAM의 경우, 데이터 보유(retention) 특성(즉, 데이터의 열적 안정성)을 확보하면서 기록전류(즉, 스위칭전류)의 세기를 낮추는 것이 용이하지 않다. 자유층의 두께가 두꺼울수록, 자유층에 기록된 데이터의 보유 특성(즉, 열적 안정성)은 향상될 수 있지만, 자유층에 데이터를 기록하는데 필요한 전류(즉, 기록전류)의 세기가 증가한다. 반대로, 자유층의 두께가 얇을수록, 기록전류의 세기는 작아지지만, 데이터 보유 특성(열적 안정성)이 나빠질 수 있다. 따라서, 데이터 기록이 용이하면서 데이터 보유 특성(열적 안정성)이 우수한 자기메모리소자(STT-MRAM)를 구현하는 것은 용이하지 않다.
우수한 성능을 갖는 자기저항요소 및 이를 포함하는 자기메모리소자를 제공한다.
기록이 용이하고 우수한 데이터 보유 특성을 갖는 자기저항요소 및 이를 포함하는 자기메모리소자를 제공한다.
기록전류의 세기를 낮출 수 있고 열적 안정성이 우수한 자기저항요소 및 이를 포함하는 자기메모리소자를 제공한다.
상기 자기저항요소를 포함하는 자기메모리소자의 동작방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면(aspect)에 따르면, 고정된 자화 방향을 갖는 고정층; 및 상기 고정층에 대응하도록 구비되고, 변동 가능한 자화 방향을 갖는 자유층;을 포함하고, 상기 자유층은 퀴리 온도(Curie temperature)가 서로 다른 복수의 영역을 포함하는 자기저항요소가 제공된다.
상기 퀴리 온도가 서로 다른 복수의 영역은 상기 고정층에 수직한 방향으로 순차로 배열될 수 있다.
상기 자유층의 퀴리 온도는 상기 고정층에서 멀어질수록 단계적으로 또는 점진적으로 감소할 수 있다.
상기 자유층은 제1영역 및 제2영역을 포함할 수 있고, 상기 제1영역은 상기 제2영역보다 상기 고정층에 가까이 배치될 수 있으며, 상기 제1영역의 퀴리 온도는 상기 제2영역의 퀴리 온도보다 높을 수 있다.
상기 자유층은 퀴리 온도가 서로 다른 적어도 두 개의 층을 포함할 수 있다.
상기 자유층은 제1층 및 제2층을 포함할 수 있고, 상기 제1층은 상기 제2층보다 상기 고정층에 가까이 배치될 수 있으며, 상기 제1층의 퀴리 온도는 상기 제2층의 퀴리 온도보다 높을 수 있다.
상기 제1층과 상기 제2층은 직접 접촉될 수 있다.
상기 제1층과 상기 제2층은 교환 결합(exchange coupling) 할 수 있다.
상기 제1층과 상기 제2층 사이에 비자성층이 더 구비될 수 있다.
상기 제1층과 상기 제2층은 상기 비자성층을 사이에 두고 교환 결합(exchange coupling) 할 수 있다.
상기 자유층은 상기 제1층과 제2층 사이에 구비된 적어도 하나의 중간층을 더 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 중간층은 상기 제1층의 퀴리 온도보다 낮고 상기 제2층의 퀴리 온도보다 높은 퀴리 온도를 가질 수 있다.
상기 제1층의 퀴리 온도는 약 300℃ 이상일 수 있다.
상기 제2층의 퀴리 온도는 약 200℃ 이하일 수 있다.
상기 자유층에 접촉된 열절연층(thermal insulation layer)이 더 구비될 수 있다.
상기 열절연층의 열전도도는 약 100 W/mK 이하일 수 있다.
상기 열절연층과 상기 고정층 사이에 상기 자유층이 구비될 수 있다.
상기 자유층과 상기 고정층 사이에 분리층이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 자기저항요소를 포함하는 자성소자 또는 전자소자가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 적어도 하나의 메모리셀을 포함하는 메모리소자에 있어서, 상기 메모리셀은 전술한 자기저항요소를 포함하는 메모리소자가 제공된다.
상기 메모리셀은 상기 자기저항요소에 연결된 스위칭요소를 더 포함할 수 있다.
상기 메모리소자는 MRAM(magnetic random access memory)일 수 있다.
상기 메모리소자는 STT-MRAM(spin transfer torque MRAM)일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 고정된 자화 방향을 갖는 고정층; 및 상기 고정층에 대응하도록 구비되고, 변동 가능한 자화 방향을 갖는 자유층;을 포함하고, 상기 자유층은 제1온도에서 강자성(ferromagnetic) 특성을 갖는 제1영역 및 상기 제1온도에서 상자성(paramagnetic) 특성을 갖는 제2영역을 포함하는 자기저항요소가 제공된다.
상기 제1영역 및 상기 제2영역은 상기 제1온도보다 낮은 제2온도에서 모두 강자성 특성을 가질 수 있다.
상기 제1영역은 상기 제2영역보다 상기 고정층에 가까이 배치될 수 있다.
상기 자유층의 퀴리 온도(Curie temperature)는 상기 고정층에서 멀어질수록 단계적으로 또는 점진적으로 변화될 수 있다.
상기 자유층의 퀴리 온도는 상기 고정층에서 멀어질수록 단계적으로 또는 점진적으로 감소할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 자기저항요소를 포함하는 자성소자 또는 전자소자가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 적어도 하나의 메모리셀을 포함하는 메모리소자에 있어서, 상기 메모리셀은 전술한 자기저항요소를 포함하는 메모리소자가 제공된다.
상기 메모리셀은 상기 자기저항요소에 연결된 스위칭요소를 더 포함할 수 있다.
상기 메모리소자는 MRAM(magnetic random access memory)일 수 있다.
상기 메모리소자는 STT-MRAM(spin transfer torque MRAM)일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 고정된 자화 방향을 갖는 고정층; 및 상기 고정층에 대응하도록 구비되고, 변동 가능한 자화 방향을 갖는 자유층;을 포함하고, 상기 자유층의 유효두께(effective thickness)는 온도에 따라 변화되는 자기저항요소가 제공된다.
상기 자유층은 제1온도에서 제1유효두께를 가질 수 있고, 제2온도에서 제2유효두께를 가질 수 있다.
상기 제1온도는 상기 제2온도보다 높을 수 있고, 이 경우, 상기 제1유효두께는 상기 제2유효두께보다 작을 수 있다.
상기 제1온도는 상기 자기저항요소에 데이터를 기록할 때의 온도와 동일할 수 있다.
상기 제2온도는 상기 자기저항요소에 데이터를 기록한 후, 상기 데이터를 보유하는 동안의 온도와 동일할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 자기저항요소를 포함하는 자성소자 또는 전자소자가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 적어도 하나의 메모리셀을 포함하는 메모리소자에 있어서, 상기 메모리셀은 전술한 자기저항요소를 포함하는 메모리소자가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 고정층과 자유층을 구비한 자기저항요소를 포함하는 자기메모리소자의 동작방법에 있어서, 상기 자유층의 적어도 제1영역을 가열하여 상기 제1영역을 상자성(paramagnetic) 물질로 변화시키는 단계; 상기 자유층의 제2영역을 제1방향으로 자화시키는 단계; 및 상기 자유층의 제1영역을 강자성(ferromagnetic) 물질로 변화시키는 단계;를 포함하는 자기메모리소자의 동작방법을 제공된다.
상기 자유층의 제1영역과 제2영역은 서로 다른 퀴리 온도를 가질 수 있다.
상기 자유층의 제1영역의 퀴리 온도는 상기 자유층의 제2영역의 퀴리 온도보다 낮을 수 있다.
상기 자유층의 제1영역을 상자성 물질로 변화시키는 단계는 상기 제1영역을 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자유층의 제2영역을 상기 제1방향으로 자화시키는 단계는 상기 자유층과 상기 고정층 사이에 전류를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자유층의 제1영역을 강자성 물질로 변화시키는 단계는 상기 제1영역을 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자유층의 제2영역은 상기 제1영역과 상기 고정층 사이에 구비될 수 있다.
우수한 성능을 갖는 자기저항요소 및 이를 포함하는 자기메모리소자를 구현할 수 있다.
데이터 기록이 용이하고 동시에 우수한 데이터 보유 특성을 갖는 자기저항요소 및 이를 포함하는 자기메모리소자를 구현할 수 있다.
기록전류의 세기를 낮출 수 있고 열적 안정성이 우수한 자기저항요소 및 이를 포함하는 자기메모리소자를 구현할 수 있다.
상기 자기저항요소를 포함한 자기메모리소자의 동작방법을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기저항요소를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기저항요소를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기저항요소를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기저항요소를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기저항요소를 보여주는 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 자기저항요소의 동작방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자기저항요소를 포함하는 메모리소자를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 자기저항요소와 이를 포함하는 소자(메모리소자) 및 이들의 동작방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기저항요소를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 고정층(pinned layer)(PL10)과 자유층(free layer)(FL10) 및 이들 사이에 분리층(separation layer)(SL10)이 구비될 수 있다. 고정층(PL10)은 고정된 자화 방향을 갖는 자성층으로, 소정의 강자성(ferromagnetic) 물질을 포함할 수 있다. 상기 강자성 물질은 Co, Fe 및 Ni 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 그 밖에 다른 원소, 예컨대, B, Cr, Pt, Pd 등을 더 포함할 수 있다. 자유층(FL10)은 변동 가능한 자화 방향을 갖는 자성층으로, 예컨대, Co, Fe 및 Ni 중 적어도 하나를 포함하는 강자성 물질을 구비할 수 있다. 상기 강자성 물질은 Co, Fe, Ni 이외에 다른 원소, 예컨대, B, Cr, Pt, Pd 등을 더 포함할 수 있다. 분리층(SL10)은 절연 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 분리층(SL10)은 Mg 산화물 및 Al 산화물과 같은 절연 물질을 포함할 수 있다. 이러한 물질들(특히, Mg 산화물)을 분리층(SL10) 물질로 적용하면, 자기저항비(magnetoresistance ratio)(즉, MR 비)를 증가시킬 수 있다. 그러나 분리층(SL10)의 물질은 절연 물질로 한정되지 않는다. 경우에 따라서는, 분리층(SL10)을 도전 물질로 형성할 수도 있다. 이 경우, 분리층(SL10)은 Ru, Cu, Al, Au, Ag 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나의 도전 물질(금속)을 포함할 수 있다. 분리층(SL10)의 두께는 약 5nm 이하, 예컨대, 약 3nm 이하일 수 있다.
자유층(FL10)은 퀴리 온도(Curie temperature)(Tc)가 서로 다른 복수의 영역을 포함할 수 있다. 예컨대, 자유층(FL10)은 제1층(제1영역)(L10) 및 제2층(제2영역)(L20)을 포함할 수 있고, 제1층(L10)과 제2층(L20)의 퀴리 온도(Tc)는 서로 다를 수 있다. 제1층(L10)과 제2층(L20)은 고정층(PL10)에 수직한 방향으로 배열될 수 있다. 제1층(L10)이 제2층(L20)보다 고정층(PL10)에 가까이 배치될 수 있다. 따라서, 제2층(L20)과 고정층(PL10) 사이에 제1층(L10)이 구비될 수 있다. 제1층(L10)의 퀴리 온도(Tc)는 제2층(L20)의 퀴리 온도(Tc)보다 높을 수 있다. 제1층(L10)은 "하이(high) Tc"를 갖는다고 할 수 있고, 제2층(L20)은 "로우(low) Tc"를 갖는다고 할 수 있다. 여기서, 하이(high)와 로우(low)라는 용어는 서로에 대한 상대적인 용어일 수 있다. 자유층(FL10)의 퀴리 온도(Tc)는 고정층(PL10)에서 멀어질수록 감소한다고 할 수 있다. 본 실시예에서 자유층(FL10)의 퀴리 온도(Tc)는 고정층(PL10)에서 멀어질수록 단계적으로 감소할 수 있다.
제1층(L10)과 제2층(L20)은 교환 결합(exchange coupling) 되어 있을 수 있다. 본 실시예에서와 같이, 제1층(L10)과 제2층(L20)이 직접 접촉된 경우, 이들은 직접 교환 결합(direct exchange coupling) 되었다고 할 수 있다. 제1층(L10)과 제2층(L20)이 교환 결합 되었다는 것은 이들의 자화(magnetization)가 커플링되어 있다는 것을 의미할 수 있다. 이와 관련해서, 제2층(L20)의 자화 방향은 제1층(L10)의 자화 방향에 의해 좌우될 수 있다. 제1층(L10)의 자화 방향이 제1방향으로 정해지면, 그에 따라, 제2층(L20)의 자화 방향이 상기 제1방향으로 정해질 수 있다. 따라서, 제1층(L10)과 제2층(L20)은 동일한 자화 방향을 가질 수 있다.
제1층(L10)의 퀴리 온도(Tc)는 약 300℃ 이상, 예컨대, 약 700℃ 이상일 수 있다. 제1층(L10)은 Fe 및/또는 Co의 조성비가 높은 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1층(L10)은 NiFe, Co2MnSi, Co2FeSi, Co2FeAl, CoFeB 등의 물질을 포함할 수 있다. 또는, 제1층(L10)은 Fe-M-M'-B-Si를 포함할 수 있다. 여기서, M은 Ni 및 Co 중 적어도 하나일 수 있고, M'는 Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf 중 하나일 수 있다. 일례로, 상기 Fe-M-M'-B-Si는 Fe-Ni-Mo-B-Si 일 수 있다. 상기 NiFe의 퀴리 온도(Tc)는 약 800℃ 정도일 수 있고, Co2MnSi의 퀴리 온도(Tc)는 약 712℃ 정도일 수 있고, Co2FeSi의 퀴리 온도(Tc)는 약 827℃ 정도일 수 있고, Co2FeAl의 퀴리 온도(Tc)는 약 707℃ 정도일 수 있고, CoFeB의 퀴리 온도(Tc)는 약 1040℃ 정도일 수 있다. 상기 Fe-M-M'-B-Si의 퀴리 온도(Tc)는 약 360℃ 이상일 수 있고, 조성에 따라 퀴리 온도(Tc)가 조절될 수 있다. 상기 CoFeB는 수직 자기이방성(perpendicular magnetic anisotropy) 또는 수평 자기이방성(in-plane magnetic anisotropy)을 가질 수 있고, 상기 NiFe, Co2MnSi, Co2FeSi, Co2FeAl은 수평 자기이방성을 가질 수 있다. 전술한 제1층(L10)의 구체적인 물질은 예시적인 것이고, 그 밖에 다양한 물질이 사용될 수 있다.
제2층(L20)의 퀴리 온도(Tc)는 약 200℃ 이하, 예컨대, 50∼200℃ 정도일 수 있다. 제2층(L20)은 CoFeTb, Co2TiAl, Co2TiSi, Co2TiGe, Co2TiSn 등의 물질을 포함할 수 있다. 상기 CoFeTb의 퀴리 온도(Tc)는 약 100℃ 정도일 수 있고, Co2TiAl의 퀴리 온도(Tc)는 약 -153℃ 정도일 수 있고, Co2TiSi의 퀴리 온도(Tc)는 약 107℃ 정도일 수 있고, Co2TiGe의 퀴리 온도(Tc)는 약 107℃ 정도일 수 있고, Co2TiSn의 퀴리 온도(Tc)는 약 82℃ 정도일 수 있다. 상기 CoFeTb의 퀴리 온도(Tc)는 조성에 따라 조절될 수 있다. 상기 CoFeTb는 수직 자기이방성을 가질 수 있고, 상기 Co2TiAl, Co2TiSi, Co2TiGe, Co2TiSn은 수평 자기이방성을 가질 수 있다. 여기에 개시한 제2층(L20)의 구체적인 물질은 예시적인 것이고, 그 밖에 다양한 물질이 사용될 수 있다.
제2층(L20)의 퀴리 온도(Tc)가 낮기 때문에, 자유층(FL10)에 데이터를 기록하기 위한 기록 동작시, 줄열(Joule's heat)에 의해 자유층(FL10)의 온도가 높아지면, 제2층(L20)은 상자성(paramagnetic) 또는 비자성(non-magnetic) 특성을 가질 수 있다. 즉, 상기 기록 동작시, 자유층(FL10)의 온도가 증가하면, 제2층(L20)은 강자성(ferromagnetic) 특성을 잃어버리고, 상자성(paramagnetic) 또는 비자성(non-magnetic) 특성을 가질 수 있다. 반면, 제1층(L10)은 높은 퀴리 온도(Tc)를 갖기 때문에, 상기 기록 동작시 강자성 특성을 유지할 수 있다. 따라서, 기록 동작시, 자유층(FL10)의 유효두께(effective thickness)는 제1층(L10)의 두께와 동일하거나 그와 유사할 수 있다. 따라서, 데이터 기록에 필요한 전류(즉, 기록전류)의 세기를 낮출 수 있다.
한편, 데이터를 기록한 후, 자유층(FL10)의 온도가 제2층(L20)의 퀴리 온도(Tc)보다 낮아지면, 제2층(L20)은 다시 강자성(ferromagnetic) 특성을 가질 수 있다. 이때, 제2층(L20)의 자화는 제1층(L10)의 자화에 의해 결정될 수 있다. 즉, 제2층(L20)의 자화 방향은 제1층(L10)의 자화 방향과 동일하게 설정될 수 있다. 또한, 자유층(FL10)의 유효두께는 제1층(L10)과 제2층(L20)의 두께를 합한 두께와 동일하거나 그와 유사할 수 있다. 이와 같이, 데이터의 보유시, 자유층(FL10)의 유효두께는 두껍기 때문에, 자유층(FL10)의 데이터 보유 특성, 즉, 열적 안정성은 우수할 수 있다.
퀴리 온도(Tc)가 서로 다른 복수의 영역(층)(L10, L20)을 갖는 자유층(FL10)을 사용하는 경우, 기록 동작 시의 자유층(FL10)의 유효두께는 얇게, 기록 동작 이후의 자유층(FL10)의 유효두께는 두껍게 만들 수 있다. 따라서, 데이터의 기록이 용이하면서(즉, 기록전류의 세기는 낮으면서) 동시에 우수한 데이터 보유 특성(즉, 열적 안정성)을 갖는 자기저항요소를 구현할 수 있다.
한편, 자유층(FL10)에 기록된 데이터를 읽기 위한 읽기 동작시에는, 자유층(FL10)과 고정층(PL10) 사이의 저항, 보다 구체적으로는, 자유층(FL10)의 제1층(L10)과 고정층(PL10) 사이의 저항을 측정함으로써, 자유층(FL10)에 기록된 데이터를 판별할 수 있다. 제1층(L10)이 고정층(PL10)과 동일한 자화 방향을 갖는 경우, 낮은 저항이 측정되고, 제1층(L10)이 고정층(PL10)과 반대의 자화 방향을 갖는 경우, 높은 저항이 측정될 수 있다. 상기 낮은 저항은 데이터 '0'에 대응되고, 상기 높은 저항은 데이터 '1'에 대응되거나, 그 반대일 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기저항요소를 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 자유층(FL10')은 제1층(L10) 및 제2층(L20)을 포함할 수 있다. 제1층(L10)과 제2층(L20) 사이에 비자성층(non-magnetic layer)(N15)이 더 구비될 수 있다. 이 경우, 제1층(L10)과 제2층(L20)은 비자성층(N15)을 사이에 두고 교환 결합(exchange coupling) 되어 있을 수 있다. 이때, 제1층(L10)과 제2층(L20)은 비자성층(N15)에 의해 층간 교환 결합(interlayer exchange coupling) 되었다고 할 수 있다. 따라서, 제2층(L20)의 자화 방향은 제1층(L10)의 자화 방향에 의해 좌우될 수 있다.
비자성층(N15)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 비자성층(N15)은 Ru, Cu, Al, Au, Ag 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나의 도전 물질(금속)을 포함할 수 있다. 비자성층(N15)의 두께는 약 3nm 이하, 예컨대, 약 2nm 이하일 수 있다. 도 2에서 비자성층(N15)을 제외한 나머지 구성요소는 도 1을 참조하여 설명한 바와 동일하거나 유사할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기저항요소를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 자유층(FL11)은 제1층(L10)과 제2층(L20) 사이에 중간층(L15)을 더 포함할 수 있다. 중간층(L15)의 퀴리 온도(Tc)는 제1층(L10)의 퀴리 온도(Tc)보다 작고 제2층(L20)의 퀴리 온도(Tc)보다 클 수 있다. 따라서, 중간층(L15)은 "중간(medium) Tc"를 갖는다고 할 수 있다. 중간층(L15)은 제1층(L10) 및 제2층(L20)과 교환 결합(exchange coupling) 되어 있을 수 있다. 기록 동작시, 중간층(L15) 및 제2층(L20)이 모두 상자성 또는 비자성 특성을 갖도록 변성되거나, 제2층(L20)만 상자성 또는 비자성 특성을 갖도록 변성될 수 있다. 기록 동작 이후에는, 제1층(L10)과 중간층(L15) 및 제2층(L20)이 모두 강자성 특성을 가질 수 있다.
도 3에는 하나의 중간층(L15)이 구비된 경우를 도시하였지만, 두 개 이상의 중간층들을 사용할 수도 있다. 이때, 상기 두 개 이상의 중간층들의 퀴리 온도(Tc)는 제1층(L10)에서 제2층(L20)으로 갈수록 감소할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기저항요소를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 자유층(FL12)의 퀴리 온도(Tc)는 자유층(FL12)의 두께 방향으로 점진적으로(gradually) 변화될 수 있다. 예컨대, 자유층(FL12)의 퀴리 온도(Tc)는 고정층(PL10)에서 멀어질수록 점진적으로 감소할 수 있다. 따라서, 자유층(FL12)에서 고정층(PL10)에 가까운 하부 영역은 "하이(high) Tc"를 가질 수 있고, 상부 영역은 "로우(low) Tc"를 가질 수 있다. 본 실시예에서와 같이, 자유층(FL12)의 퀴리 온도(Tc)가 점진적으로 변화되는 경우라도, 기록 동작시, 자유층(FL12)의 상부 영역은 상자성 또는 비자성 특성을 갖도록 그 물성이 변화될 수 있고(줄열에 의한 변화), 하부 영역은 강자성 특성을 유지할 수 있다. 그리고, 기록 동작 이후에는, 자유층(FL12) 전체가 강자성 특성을 가질 수 있다. 도 4의 자유층(FL12) 구조는 자유층(FL12)을 형성하는 동안에 소오스 물질(가스) 및/또는 형성 조건을 서서히 변화시킴으로써 얻어질 수 있다.
도 1 내지 도 4의 자기저항요소는 자유층(FL10, FL10', FL11, FL12)에 접촉된 열절연층(thermal insulation layer)을 더 포함할 수 있다. 그 일례가 도 5에 도시되어 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기저항요소를 보여주는 단면도이다. 본 실시예는 도 1의 구조에 열절연층(TL10)을 적용한 경우를 보여준다.
도 5를 참조하면, 자유층(FL10)에 접촉된 열절연층(TL10)이 구비될 수 있다. 열절연층(TL10)은 자유층(FL10)의 제2층(L20)에 접촉될 수 있다. 열절연층(TL10)은 제2층(L20)을 사이에 두고 제1층(L10)과 마주하도록 구비될 수 있다. 또한, 열절연층(TL10)은 자유층(FL10)을 사이에 두고 고정층(PL10)과 마주하도록 구비될 수 있다. 열절연층(TL10)은 비교적 낮은 열전도도를 갖는 층일 수 있다. 따라서, 열절연층(TL10)은 "저 열전도도 층"(low thermal conductivity layer)이라 할 수 있다. 열절연층(TL10)의 열전도도는 약 100 W/mK 이하, 예컨대, 약 80 W/mK 이하일 수 있다. 구체적인 예로, 열절연층(TL10)은 Ti, Re, In, Ta, Pt, TaN, TiN 등으로 형성될 수 있다. 이러한 열절연층(TL10)을 제2층(L20)에 접촉되도록 구비시킴으로써, 기록 동작시 제2층(L20)의 온도를 용이하게 올려줄 수 있다. 따라서, 기록 동작시, 제2층(L20)의 상자성 또는 비자성 물질로의 변화를 용이하게 유도할 수 있다.
부가해서, 열절연층(TL10)은 전기전도성 물질일 수 있다. 즉, 열절연층(TL10)은 일반적인 금속 수준 또는 그 이상의 전기전도도를 가질 수 있다. 따라서, 열절연층(TL10)을 통한 자유층(FL10)으로의 전기적 신호(전류/전압)의 인가가 용이하게 이루어질 수 있다. 만약, 열절연층(TL10)을 구성하는 물질의 비저항(electrical resistivity)이 다소 큰 경우, 열절연층(TL10)을 얇게 형성하여(예컨대, 10nm 이하의 두께로 형성하여), 열절연층(TL10) 전체의 전기 저항을 낮출 수 있다. 따라서, 비저항이 다소 큰 물질(예컨대, TaN, TiN)이라도 열절연층(TL10) 물질로 적용할 수 있다.
도 5에서는 열절연층(TL10)을 도 1의 구조에 적용한 경우를 도시하고 설명하였지만, 열절연층(TL10)은 도 2 내지 도 4의 구조에도 유사하게 적용될 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 자기저항요소의 동작방법을 설명하기 위한 단면도이다. 본 실시예는 도 1의 자기저항요소에 대한 것이다.
도 6a는 초기 상태의 일례를 보여준다. 도 6a를 참조하면, 고정층(PL10)은 Z축 방향으로 고정된 자화 방향을 가질 수 있다. 자유층(FL10)의 제1층(L10) 및 제2층(L20)은 Z축의 역방향으로 자화된 상태일 수 있다. 이와 같이, 제1층(L10)이 고정층(PL10)과 반대 방향으로 자화된 상태는 반평행 상태(anti-parallel state)라 할 수 있고, 자기저항요소는 높은 저항을 가질 수 있다. 그리고, 도 6a의 자기저항요소는 소정의 저온(low temperature) 상태일 수 있다. 상기 저온은 자유층(FL10)의 제1층(L10) 및 제2층(L20)의 퀴리 온도(Tc)보다 낮은 온도일 수 있다. 예컨대, 상기 저온은 약 100℃ 이하의 온도일 수 있다. 이러한 저온 상태에서, 제1층(L10) 및 제2층(L20)은 모두 강자성 특성을 가질 수 있고, 교환 결합(exchange coupling) 특성에 의해 서로 동일한 자화 방향을 가질 수 있다.
도 6b를 참조하면, 자유층(FL10)의 온도를 증가시켜, 소정의 고온(high temperature) 상태로 만들어줄 수 있다. 이때, 상기 고온은 제2층(L20)의 퀴리 온도(Tc)보다 높고, 제1층(L10)의 퀴리 온도(Tc)보다는 낮은 온도일 수 있다. 예컨대, 상기 고온은 약 100℃ 이상의 온도일 수 있다. 상기 고온에서 제2층(L20)의 물성은 강자성에서 상자성 또는 비자성으로 변화될 수 있다. 즉, 제2층(L20)은 특정 방향으로 자화되는 특성을 잃어버릴 수 있다. 한편, 높은 퀴리 온도(Tc)를 갖는 제1층(L10)은 강자성 특성을 유지할 수 있다. 이 경우, 자유층(FL10)의 유효두께는 제1층(L10)의 두께와 동일하거나 그와 유사할 수 있다. 본 단계에서 자유층(FL10)의 온도 증가는 자기저항요소에 인가된 기록전류(미도시)에 의한 줄열(Joule's heat)에 기인한 것일 수 있다. 즉, 본 단계에서 자유층(FL10)의 온도 증가는 도 6c에서 설명할 기록전류(WC1) 또는 그와 유사한 전류에 의한 결과일 수 있다.
도 6c를 참조하면, 자기저항요소에 기록전류(WC1)를 인가하여 제1층(L10)의 자화 방향을 반전(스위칭) 시킬 수 있다. 기록전류(WC1)는 자유층(FL10)에서 고정층(PL10)으로 인가될 수 있다. 즉, 기록전류(WC1)는 자유층(FL10)으로부터 분리층(SL10)을 거쳐 고정층(PL10)으로 흐를 수 있다. 기록전류(WC1)에 의해 전자(e-)는 고정층(PL10)에서 자유층(FL10)으로 흐를 수 있다. 고정층(PL10)에서 자유층(FL10)으로 흐르는 전자(e-)는 고정층(PL10)과 동일한 스핀 방향을 갖고 자유층(FL10)의 제1층(L10)에 스핀 토크(spin torque)를 인가할 수 있다. 이에 따라, 자유층(FL10)의 제1층(L10)은 고정층(PL10)과 동일한 방향으로 자화될 수 있다. 이와 같이, 제1층(L10)이 고정층(PL10)과 동일한 방향으로 자화된 상태는 평행 상태(parallel state)라 할 수 있고, 자기저항요소는 낮은 저항을 가질 수 있다.
도 6c의 단계에서 자유층(FL10)의 유효두께는 제1층(L10)의 두께와 동일하거나 그와 유사하기 때문에, 자유층(FL10)에 대한 데이터 기록이 용이하게 이루어질 수 있다. 즉, 데이터를 기록하는데 필요한, 즉, 제1층(L10)의 자화를 반전시키는데 필요한 기록전류(WC1)의 세기를 낮출 수 있다.
도 6d는 기록 동작 이후, 자기저항요소의 온도가 저온 상태로 낮아진 경우를 보여준다. 여기서, 상기 저온 상태는 도 6a에서 설명한 저온 상태와 동일하거나 유사할 수 있다. 도 6d를 참조하면, 저온에서 제2층(L20)은 다시 강자성 특성을 회복할 수 있다. 그에 따라, 제1층(L10)과 제2층(L20) 사이의 교환 결합(exchange coupling)이 발생하고, 결과적으로, 제2층(L20)은 제1층(L10)과 동일한 방향으로 자화될 수 있다. 즉, 제1층(L10)과 제2층(L20) 모두 Z축 방향으로 자화된 상태를 가질 수 있다. 이 경우, 자유층(FL10)의 유효두께는 제1층(L10)과 제2층(L20)을 합한 두께와 동일하거나 그와 유사할 수 있다. 이와 같이, 자유층(FL10)의 유효두께가 두껍기 때문에, 자유층(FL10)에 기록된 데이터의 보유 특성, 즉, 열적 안정성이 우수할 수 있다.
도 6a의 단계에서 자유층(FL10)의 제1층(L10) 및 제2층(L20)이 고정층(PL10)과 동일한 방향으로 자화된 상태인 경우, 도 6c의 단계에서 기록전류(WC1)와 반대 방향의 기록전류(제2기록전류), 즉, 고정층(PL10)에서 자유층(FL10)으로 흐르는 기록전류(제2기록전류)를 인가하여, 제1층(L10)의 자화 방향을 고정층(PL10)의 자화 방향과 반대 방향으로 반전(스위칭) 시킬 수 있다. 상기 제2기록전류에 의해, 전자는 자유층(FL10)에서 고정층(PL10)으로 흐를 수 있다. 자유층(FL10)에서 고정층(PL10)으로 흐르는 전자에 의해 제1층(L10)은 고정층(PL10)과 반대 방향으로 자화될 수 있다. 이는 고정층(PL10)으로 흐르는 전자 중에서 고정층(PL10)과 동일한 스핀을 갖는 전자들은 고정층(PL10)을 통해서 외부로 빠져나가지만, 고정층(PL10)과 반대의 스핀을 갖는 전자들은 제1층(L10)으로 되돌아와 스핀 토크(spin torque)를 인가하기 때문이다. 즉, 고정층(PL10)과 반대의 스핀을 갖는 전자들이 제1층(L10)에 스핀 토크를 인가하므로, 제1층(L10)은 고정층(PL10)과 반대 방향으로 자화될 수 있다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하여 설명한 바와 같이, 기록전류(WC1)에 의해 자유층(FL10)의 자화 방향이 반전(스위칭)될 수 있다. 기록전류(WC1)에 의해 전자의 스핀 토크가 자유층(FL10)에 전달됨으로써, 자유층(FL10)이 소정 방향, 즉, 고정층(PL10)의 자화 방향과 동일한 방향 또는 반대 방향으로 자화될 수 있다. 따라서, 자유층(FL10)의 자화는 스핀 트랜스퍼 토크(spin transfer torque)(STT)에 의해 이루어진다고 할 수 있다.
도 6a 내지 도 6d의 동작방법은 도 1의 구조에 대한 것이지만, 이 방법은 도 2 내지 도 5의 구조에도 유사하게 적용될 수 있다. 그리고, 도 6a 내지 도 6d의 실시예에서는 자유층(FL10) 및 고정층(PL10)이 수직 자기이방성(perpendicular magnetic anisotropy)을 갖는 경우에 대해 도시하고 설명하였지만, 자유층(FL10) 및 고정층(PL10)은 수평 자기이방성(in-plane magnetic anisotropy)을 가질 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자기저항요소(MR1)를 포함하는 메모리소자의 일례를 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 메모리소자는 메모리셀(MC1)에 자기저항요소(MR1) 및 이에 연결된 스위칭요소(TR1)를 포함할 수 있다. 자기저항요소(MR1)는 도 1 내지 도 5에서 설명한 다양한 구조 중 어느 하나, 예컨대, 도 1의 구조를 가질 수 있다. 스위칭요소(TR1)는, 예컨대, 트랜지스터일 수 있다.
메모리셀(MC1)은 비트라인(BL1)과 워드라인(WL1) 사이에 연결될 수 있다. 비트라인(BL1)과 워드라인(WL1)은 서로 교차하도록 구비될 수 있고, 이들의 교차점에 메모리셀(MC1)이 구비될 수 있다. 비트라인(BL1)은 자기저항요소(MR1)에 연결될 수 있다. 자기저항요소(MR1)의 자유층(FL10)이 비트라인(BL1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 고정층(PL10)이 워드라인(WL1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 고정층(PL10)과 워드라인(WL1) 사이에 스위칭요소(TR1)가 구비될 수 있다. 스위칭요소(TR1)가 트랜지스터인 경우, 워드라인(WL1)은 스위칭요소(TR1)의 게이트전극에 연결될 수 있다. 워드라인(WL1)과 비트라인(BL1)을 통해서, 메모리셀(MC1)에 쓰기전류, 읽기전류, 소거전류 등이 인가될 수 있다.
도 7에서는 하나의 메모리셀(MC1)을 도시하였지만, 복수의 메모리셀(MC1)이 어레이(array)를 이루도록 배열될 수 있다. 즉, 복수의 비트라인(BL1)과 복수의 워드라인(WL1)이 서로 교차하도록 배열될 수 있고, 이들의 교차점 각각에 메모리셀(MC1)이 구비될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 자기저항요소(MR1)는 낮은 기록전류(low writing current)를 갖고 우수한 데이터 보유 특성(즉, 열적 안정성)을 갖기 때문에, 이를 적용한 메모리소자는 기록의 용이성 및 데이터 보유 특성 측면에서 다양한 이점을 가질 수 있다.
도 7의 메모리소자는 MRAM(magnetic random access memory)일 수 있다. 특히, 도 7의 메모리소자에서는 앞서 설명한 스핀 트랜스퍼 토크(spin transfer torque)가 이용될 수 있기 때문에, 상기 메모리소자는 STT-MRAM(spin transfer torque MRAM)일 수 있다. STT-MRAM의 경우, 기존의 MRAM과 달리 외부 자기장 발생을 위한 별도의 도선(즉, 디지트 라인)을 필요치 않기 때문에, 고집적화에 유리하고 동작방법이 단순하다는 장점이 있다.
도 7에서 자기저항요소(MR1)를 위·아래로 뒤집은 구조도 가능하다. 이 경우, 자기저항요소(MR1)의 자유층(FL10)이 스위칭요소(TR1)에 연결될 수 있고, 고정층(PL10)이 비트라인(BL1)에 연결될 수 있다. 또한, 도 7에서는 자기저항요소(MR1)를 사각형 모양으로 도시하였지만, 위에서 보았을 때, 자기저항요소(MR1)는 원형, 타원형 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 그 밖에도, 도 7의 구조는 다양하게 변형될 수 있다.
도 7의 메모리소자의 동작 원리는 기본적으로 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 설명한 바와 동일할 수 있다. 즉, 도 6a 내지 도 6d의 동작방법을 도 7의 메모리소자에도 동일하게 적용할 수 있다. 예컨대, 제2층(L20)의 물성을 상자성으로 바꿔준 후, 제1층(L10)의 자화를 반전(스위칭)시키고, 제2층(L20)의 물성을 다시 강자성으로 바꿔줄 수 있다. 도 7의 메모리소자의 동작방법은 도 6a 내지 도 6d로부터 용이하게 알 수 있는바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
부가적으로, 전술한 실시예들에서 설명한 퀴리 온도(Curie temperatuer)는 닐 온도(Neel temperature)와 다른 것이고, 포화 자장(saturation field)(Hsat)의 온도 계수와도 전혀 다른 것이다. 따라서, 퀴리 온도(Curie temperatuer)는 닐 온도(Neel temperature) 및 포화 자장(saturation field)(Hsat)의 온도 계수에 대응될 수 없다. 또한, 제2층(L20)은 반강자성층(antiferromagnetic layer)이 아니고, 소정 온도 범위에서 강자성 특성을 갖는 강자성층이라 할 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 구체적인 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 5의 자기저항요소의 구조는 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 구체적인 예로, 도 1 내지 도 5의 구조는 위·아래로 역전될 수 있고, 위에서 보았을 때, 사각형, 원형, 타원형 등 다양한 형태를 가질 수 있으며, 고정층(PL10)의 자화 방향을 고정하기 위한 적어도 하나의 부가적인 층을 더 포함할 수 있다. 또한, 자유층(FL10, FL10', FL11, FL12)의 온도를 조절하기 위한 별도의 온도조절요소(가열요소)를 더 구비시킬 수도 있다. 부가해서, 본 발명의 실시예에 따른 자기저항요소는 도 7과 같은 메모리소자뿐 아니라 다른 구조의 메모리소자 또는 메모리소자가 아닌 다른 자성소자(전자소자)에도 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
L10 : 제1층 L15 : 중간층
L20 : 제2층 FL10∼FL12 : 자유층
PL10 : 고정층 SL10 : 분리층
N15 : 비자성층 TL10 : 열절연층
WC1 : 기록전류 e- : 전자
MC1 : 메모리셀 MR1 : 자기저항요소
TR1 : 스위칭요소 BL1 : 비트라인
WL1 : 워드라인

Claims (23)

  1. 고정된 자화 방향을 갖는 고정층; 및
    상기 고정층에 대응하도록 구비되고, 변동 가능한 자화 방향을 갖는 자유층;을 포함하고,
    상기 자유층은 퀴리 온도(Curie temperature)가 서로 다른 복수의 영역을 포함하는 자기저항요소.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 퀴리 온도가 서로 다른 복수의 영역은 상기 고정층에 수직한 방향으로 순차로 배열된 자기저항요소.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 자유층의 퀴리 온도는 상기 고정층에서 멀어질수록 단계적으로 또는 점진적으로 감소하는 자기저항요소.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자유층은 제1영역 및 제2영역을 포함하고,
    상기 제1영역은 상기 제2영역보다 상기 고정층에 가까이 배치되며,
    상기 제1영역의 퀴리 온도는 상기 제2영역의 퀴리 온도보다 높은 자기저항요소.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자유층은 퀴리 온도가 서로 다른 적어도 두 개의 층을 포함하는 자기저항요소.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 자유층은 제1층 및 제2층을 포함하고,
    상기 제1층은 상기 제2층보다 상기 고정층에 가까이 배치되며,
    상기 제1층의 퀴리 온도는 상기 제2층의 퀴리 온도보다 높은 자기저항요소.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1층과 상기 제2층은 직접 접촉된 자기저항요소.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1층과 상기 제2층 사이에 구비된 비자성층을 더 포함하는 자기저항요소.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1층과 상기 제2층은 상기 비자성층을 사이에 두고 교환 결합(exchange coupling) 하는 자기저항요소.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 자유층은 상기 제1층과 제2층 사이에 구비된 적어도 하나의 중간층을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 중간층은 상기 제1층의 퀴리 온도보다 낮고 상기 제2층의 퀴리 온도보다 높은 퀴리 온도를 갖는 자기저항요소.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1층의 퀴리 온도는 300℃ 이상이고,
    상기 제2층의 퀴리 온도는 200℃ 이하인 자기저항요소.
  12. 제 1 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자유층에 접촉된 열절연층(thermal insulation layer)을 더 포함하는 자기저항요소.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 열절연층의 열전도도는 100 W/mK 이하인 자기저항요소.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 열절연층과 상기 고정층 사이에 상기 자유층이 구비된 자기저항요소.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 자유층과 상기 고정층 사이에 구비된 분리층을 더 포함하는 자기저항요소.
  16. 적어도 하나의 메모리셀을 포함하는 메모리소자에 있어서,
    상기 메모리셀은 청구항 1에 기재된 자기저항요소를 포함하는 메모리소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 메모리소자는 STT-MRAM(spin transfer torque magnetic random access memory)인 메모리소자.
  18. 고정된 자화 방향을 갖는 고정층; 및
    상기 고정층에 대응하도록 구비되고, 변동 가능한 자화 방향을 갖는 자유층;을 포함하고,
    상기 자유층은 제1온도에서 강자성(ferromagnetic) 특성을 갖는 제1영역 및 상기 제1온도에서 상자성(paramagnetic) 특성을 갖는 제2영역을 포함하는 자기저항요소.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1영역 및 상기 제2영역은 상기 제1온도보다 낮은 제2온도에서 모두 강자성 특성을 갖는 자기저항요소.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 제1영역은 상기 제2영역보다 상기 고정층에 가까이 배치된 자기저항요소.
  21. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 자유층의 퀴리 온도(Curie temperature)는 상기 고정층에서 멀어질수록 단계적으로 또는 점진적으로 변화되는 자기저항요소.
  22. 적어도 하나의 메모리셀을 포함하는 메모리소자에 있어서,
    상기 메모리셀은 청구항 18에 기재된 자기저항요소를 포함하는 메모리소자.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 메모리소자는 STT-MRAM(spin transfer torque magnetic random access memory)인 메모리소자.
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