KR20160009767A - 보호막을 갖는 mtj 셀 및 그 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

보호막을 갖는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 셀은 인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 ?향을 갖는 자유층; 상기 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층; 상기 자유층과 상기 고정층 사이에 배치되어 절연체로 형성되는 절연층; 상기 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 보호막; 및 상기 자유층의 측면, 상기 고정층의 측면 및 상기 절연층의 측면에 형성된 보호막을 감싸도록 형성되는 ILD(Inter-Level Dielectric)를 포함한다.

Description

보호막을 갖는 MTJ 셀 및 그 제작 방법{MAGNETIC TUNNEL JUNCTION CELL INCLUDING PROTECTIVE FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 보호막을 갖는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 셀 및 그 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, MTJ 셀에 포함되는 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 보호막을 갖는 MTJ 셀에 관한 기술이다.
STT-MRAM(Spin-Transfer Torque Magnetic Random Access Memory)은 전자 주입에 의한 스핀 전달 토크(Spin-Transfer Torque; STT) 현상을 이용하여 MTJ 셀의 자화 상태를 변화시킴으로써, 변화된 자화 상태에 대응하는 서로 다른 저항 값을 기준으로 온(on)/오프(off)를 판별하는 소자이다.
예를 들어, 기존의 MTJ 셀의 구조를 나타낸 도 1을 살펴보면, 기존의 STT-MRAM은 자유층(110), 고정층(120) 및 절연층(130)을 포함하는 MTJ 셀에서, 인가되는 전압에 기초하여 자유층(110)의 자화 방향을 변화시킴으로써, 변화된 자화 상태에 대응하는 서로 다른 저항 값을 기준으로 데이터를 기록할 수 있다. 여기서, MTJ 셀은 자유층(110), 고정층(120) 및 절연층(130)을 외부로부터 격리하여 이물질의 유입 등을 방지하는 ILD(Inter-Level Dielectric)(140)을 포함할 수 있다.
그러나, 이와 같은 구조의 기존의 MTJ 셀은 ILD(140)을 통하여 자유층(110) 및 고정층(120)이 연결되고, 절연층(130) 역시 ILD(140)와 맞붙어 있기 때문에, 외부 이동 이온의 유입에 의한 절연층(130)의 TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown) 특성이 열화되는 문제점이 있다.
이에, 본 명세서에서는 MTJ 셀이 보호막을 갖도록 함으로써, TDDB 특성의 열화를 방지하는 기술을 제안한다.
본 발명의 실시예들은 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 보호막을 포함함으로써, 절연층의 TDDB 특성의 열화를 방지하는 MTJ 셀 및 그 제작 방법을 제공한다.
이 때, 본 발명의 실시예들은 ILD의 항복 전압(Breakdown Voltage; BV) 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 보호막을 형성함으로써, 절연층의 TDDB 특성의 열화를 방지하는 MTJ 셀 및 그 제작 방법을 제공한다.
특히, 본 발명의 실시예들은 ILD로부터 절연층이 격리되도록 보호막이 형성되는 MTJ 셀 및 그 제작 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 보호막을 갖는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 셀은 인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 ?향을 갖는 자유층; 상기 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층; 상기 자유층과 상기 고정층 사이에 배치되어 절연체로 형성되는 절연층; 상기 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 보호막; 및 상기 자유층의 측면, 상기 고정층의 측면 및 상기 절연층의 측면에 형성된 보호막을 감싸도록 형성되는 ILD(Inter-Level Dielectric)를 포함한다.
상기 보호막은 상기 ILD로부터 상기 절연층이 격리되도록 상기 절연층과 상기 ILD 사이에 미리 설정된 두께로 형성될 수 있다.
상기 보호막은 스페이서 식각(spacer etch) 공정을 통하여 상기 절연층의 측면을 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 보호막은 상기 ILD의 항복 전압(Breakdown Voltage; BV) 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
상기 보호막은 유전체 물질(dielectric material)로 형성될 수 있다.
상기 보호막은 상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나와 상기 ILD 사이에 형성될 수 있다.
상기 절연층은 금속 산화물로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 보호막을 갖는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 셀 제작 방법은 인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 ?향을 갖는 자유층을 형성하는 단계; 상기 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층을 형성하는 단계; 상기 자유층과 상기 고정층 사이에 절연체로 형성되는 절연층을 배치하는 단계; 상기 절연층의 측면을 감싸도록 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 자유층의 측면, 상기 고정층의 측면 및 상기 절연층의 측면에 형성된 보호막을 감싸도록 ILD(Inter-Level Dielectric)을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 보호막을 형성하는 단계는 상기 ILD로부터 상기 절연층이 격리되도록 상기 절연층과 상기 ILD 사이에 미리 설정된 두께로 상기 보호막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보호막을 형성하는 단계는 스페이서 식각(spacer etch) 공정을 통하여 상기 절연층의 측면을 감싸도록 상기 보호막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보호막을 형성하는 단계는 상기 ILD의 항복 전압(Breakdown Voltage; BV) 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 상기 보호막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보호막을 형성하는 단계는 유전체 물질(dielectric material)로 상기 보호막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보호막을 형성하는 단계는 상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나와 상기 ILD 사이에 상기 보호막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 절연층을 형성하는 단계는 금속 산화물로 상기 절연층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 보호막을 포함함으로써, 절연층의 TDDB 특성의 열화를 방지하는 MTJ 셀 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.
이 때, 본 발명의 실시예들은 ILD의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 보호막을 형성함으로써, 절연층의 TDDB 특성의 열화를 방지하는 MTJ 셀 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예들은 ILD로부터 절연층이 격리되도록 보호막이 형성되는 MTJ 셀 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 기존의 MTJ 셀의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 MTJ 셀의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀 제작 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀 제작 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀은 자유층(210), 고정층(220), 절연층(230), 보호막(240) 및 ILD(250)을 포함한다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, MTJ 셀의 상부(도면에서, 자유층(210)의 상부)에는 상부 전극이 배치될 수 있고, MTJ 셀의 하부(도면에서, 고정층(220)의 하부)에는 하부 전극이 배치될 수 있다. 이하, MTJ 셀에서 자유층(210)이 고정층(220) 보다 상부에 위치하는 구조로 설명하나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, MTJ 셀에서 자유층(210)은 고정층(220) 보다 하부에 위치할 수도 있다. 이러한 경우의 MTJ 셀은 도 2의 MTJ 셀이 뒤집어진 구조를 가질 수 있다.
자유층(210)은 인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 방향을 갖는다. 이 때, 전압은 상부 전극 및 하부 전극(도면에 도시되지 않음)을 통하여 자유층(210)에 인가될 수 있다. 여기서, 자유층(210)은 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가될 때 조절되는 자화 방향을 갖도록 강자성체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 자유층(210)은 CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, 강자성을 갖는 소재로 이루어진 인공격자 또는 반금속(half-metal) 중 적어도 어느 하나로 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가될 때 조절되는 자화 방향을 갖도록 형성될 수 있다.
고정층(220)은 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는다. 이 때, 고정층(220) 역시 강자성을 갖는 강자성체로 형성될 수 있다. 다만, 고정층(220)은 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가되더라도, 고정된 기준 자화 방향을 갖도록 형성되어야 한다. 예를 들어, 고정층(220)은 CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, 강자성을 갖는 소재로 이루어진 인공격자 또는 반금속 중 적어도 어느 하나로 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가되더라도, 고정된 기준 자화 방향을 갖도록 형성될 수 있다.
절연층(230)은 자유층(210)과 고정층(220) 사이에 배치되어 절연체로 형성된다. 이 때, 절연층(230)은 자유층(210)과 고정층(220) 사이에 배치되어, 자유층(210)과 고정층(220) 사이의 터널링 자기 저항(Tunneling Magneto Resistance; TMR) 값을 도출하는 층으로서, 절연체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연층(230)은 금속 산화물로 구성될 수 있다. 이 때, 금속 산화물은 AlO 또는 MgO 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 절연층(230)은 터널 절연막으로서, 자유층(210)과 고정층(220) 사이에 미리 설정된 두께로 형성되어 자유층(210)과 고정층(220)을 격리시킴으로써, 자유층(210)과 고정층(220) 사이의 이온의 이동을 방지할 수 있다.
보호막(240)은 절연층(230)의 측면을 감싸도록 형성된다. 이 때, 보호막(240)은 ILD(250)로부터 절연층(230)이 격리되도록 절연층(230)과 ILD(250) 사이에 미리 설정된 두께(예컨대, 2 내지 5nm)로 형성될 수 있다. 여기서, ILD(250)는 자유층(210)의 측면, 고정층(220)의 측면 및 절연층(230)의 측면에 형성된 보호막(240)을 감싸도록 형성된다. 또한, 보호막(240)은 절연층(230)의 측면 보다 미리 설정된 크기만큼 살짝 큰 사이즈로 형성되어, 절연층(230)의 측면을 충분히 감싸도록 형성될 수 있다. 따라서, ILD(250)로부터 절연층(230)이 격리되도록 절연층(230)과 ILD(250) 사이에 형성되는 보호막(240)은 외부 이동 이온의 유입에 의한 절연층(230)의 TDDB 특성의 열화를 방지할 수 있다. 보호막(240)의 형성 과정에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 기재하기로 한다.
특히, 보호막(240)은 ILD(250)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 보호막(240)은 ILD(250)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 Si3N4 또는 MgO 등의 유전체 물질(dielectric material)로 형성될 수 있다. 더 구체적인 예를 들면, ILD(250)가 E-field로 10MV 수준으로 두께가 1nm인 경우 1V의 항복 전압 값을 갖고, 10nm인 경우 10V의 항복 전압 값을 갖는 SiO2로 형성되는 경우, 보호막(240)은 ILD(250)의 두께가 1nm인 경우의 1V의 항복 전압 값(10nm인 경우의 10V의 항복 전압 값) 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질(단위 당 항복 전압 값이 큰 물질을 의미함)로 형성될 수 있다. 따라서, 보호막(240)은 ILD(250)보다 큰 항복 전압 값을 갖기 때문에, ILD(250)로부터 외부 이동 이온이 절연층(230)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀은 절연층(230)이 ILD(250)로부터 격리되도록 절연층(230)과 ILD(250) 사이에 ILD(250)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성되는 보호막(240)을 포함함으로써, 외부 이동 이온의 유입에 의한 절연층(230)의 TDDB 특성의 열화를 방지할 수 있다.
이 때, 보호막(240)은 절연층(230)의 측면만을 감싸도록 형성될 뿐만 아니라, 자유층(210) 또는 고정층(220) 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 형성될 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 아래에서 기재하기로 한다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 MTJ 셀의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 MTJ 셀은 자유층(310), 고정층(320), 절연층(330), 보호막(340) 및 ILD(350)을 포함함으로써, 도 2에 도시된 MTJ 셀과 동일한 구성 요소를 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 MTJ 셀에서 보호막(340)은 자유층(310) 또는 고정층(320) 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 자유층(310) 또는 고정층(320) 중 적어도 어느 하나와 ILD(350) 사이에도 형성될 수 있다.
예를 들어, 보호막(340)은 절연층(330)의 측면을 감싸도록 형성될 뿐만 아니라, 자유층(310)의 측면을 더 감싸도록 크게 형성될 수 있다. 이 때, 보호막(340)은 ILD(350)로부터 절연층(330) 및 자유층(310)이 격리되도록 절연층(330) 및 자유층(310)과 ILD(350) 사이에 미리 설정된 두께(예컨대, 2 내지 5nm)로 형성될 수 있다. 여기서, 보호막(340)은 도 2에 도시된 보호막과 마찬가지로, ILD(350)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
도면에서는 보호막(340)이 자유층(310)의 측면 및 절연층(330)의 측면을 감싸도록 형성되는 경우로 도시하였으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 보호막(340)이 고정층(320)의 측면 및 절연층(330)의 측면을 감싸도록 형성되거나, 자유층(310)의 측면, 고정층(320)의 측면 및 절연층(330)의 측면을 모두 감싸도록 형성될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 MTJ 셀 역시 절연층(330)이 ILD(350)로부터 격리되도록 절연층(330)과 ILD(350) 사이에 ILD(350)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성되는 보호막(340)을 포함함으로써, 외부 이동 이온의 유입에 의한 절연층(330)의 TDDB 특성의 열화를 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀 제작 방법을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀 제작 시스템은 인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 방향을 갖는 자유층(410)을 형성한다. 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, 강자성을 갖는 소재로 이루어진 인공격자 또는 반금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 강자성체로 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가될 때 조절되는 자화 방향을 갖도록 자유층(410)을 형성할 수 있다.
이어서, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층(410)의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층(420)을 형성한다. 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, 강자성을 갖는 소재로 이루어진 인공격자 또는 반금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 강자성체로 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가되더라도, 고정된 기준 자화 방향을 갖도록 고정층(420)을 형성할 수 있다.
그 다음, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층(410)과 고정층(420) 사이에 절연체로 형성되는 절연층(430)을 배치한다. 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층(410)과 고정층(420) 사이의 터널링 자기 저항 값을 도출하는 층으로서, 금속 산화물 등의 절연체로 절연층(430)을 형성할 수 있다.
여기서, MTJ 셀 제작 시스템은 위에서 상술한, 고정층(420), 절연층(430) 및 자유층(410)을 형성하는 순서를 임의로 변경하여 수행할 수도 있다. 예를 들어, MTJ 셀 제작 시스템은 고정층(420)을 형성하고, 절연층(430)을 배치한 이후, 자유층(410)을 형성할 수 있다. 또한, MTJ 셀 제작 시스템은 고정층(420)을 형성하고, 자유층(410)을 형성한 이후에, 고정층(420)과 자유층(410) 사이에 절연층(430)을 배치할 수도 있다.
MTJ 셀 제작 시스템은 이와 같이 형성된 고정층(420), 절연층(430) 및 자유층(410)을 순서대로 적층한 이후, 절연층(430)의 측면을 감싸도록 보호막(440)을 형성한다.
그 후, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층(410)의 측면, 고정층의 측면(420) 및 절연층(430)의 측면에 형성된 보호막(440)을 감싸도록 ILD(450)를 형성한다.
여기서, MTJ 셀 제작 시스템은 ILD(450)로부터 절연층(430)이 격리되도록 절연층(430)과 ILD(450) 사이에 미리 설정된 두께로 보호막(440)을 형성할 수 있다. 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 순서대로 적층된 고정층(420), 절연층(430) 및 자유층(410)의 측면을 식각한 이후, 보호막(440)을 덮고 스페이서 식각(spacer etch) 공정을 통하여 절연층(430)의 측면을 감싸도록 보호막(440)을 형성할 수 있다. 따라서, MTJ 셀 제작 시스템은 보호막(440)을 형성하는 과정에서 스페이서 식각 공정을 이용함으로써, 보호막(440) 전체의 볼륨을 줄이고, 스페이서 구조로 MTJ 셀 내 빈 공간을 줄일 수 있다.
또한, MTJ 셀 제작 시스템은 ILD(450)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 보호막(440)을 형성할 수 있다. 예를 들어, MTJ 셀 제작 시스템은 ILD(450)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 유전체 물질로 보호막(440)을 형성할 수 있다.
또한, MTJ 셀 제작 시스템은 절연층(430)을 감싸도록 보호막(440)을 형성할 뿐만 아니라, 자유층(410) 또는 고정층(420) 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 자유층(410) 또는 고정층(420) 중 적어도 어느 하나와 ILD(450) 사이에 보호막(440)을 더 형성할 수도 있다.
따라서, 이와 같은 방법에 의해 제작된 MTJ 셀은 절연층(430)이 ILD(450)로부터 격리되도록 절연층(430)과 ILD(450) 사이에 ILD(450)의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성되는 보호막(440)을 포함함으로써, 외부 이동 이온의 유입에 의한 절연층(430)의 TDDB 특성의 열화를 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀 제작 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ 셀 제작 시스템은 인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 방향을 갖는 자유층을 형성한다(510). 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, 강자성을 갖는 소재로 이루어진 인공격자 또는 반금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 강자성체로 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가될 때 조절되는 자화 방향을 갖도록 자유층을 형성할 수 있다.
이어서, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층을 형성한다(520). 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 CoFeB, CoFe, FePt, Pt, Pd, 강자성을 갖는 소재로 이루어진 인공격자 또는 반금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 강자성체로 임계 전류 밀도 이상의 전류가 인가되더라도, 고정된 기준 자화 방향을 갖도록 고정층을 형성할 수 있다.
그 다음, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층과 고정층 사이에 절연체로 형성되는 절연층을 배치한다(530). 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층과 고정층 사이의 터널링 자기 저항 값을 도출하는 층으로서, 금속 산화물 등의 절연체로 절연층을 형성할 수 있다.
MTJ 셀 제작 시스템은 이와 같이 형성된 고정층, 절연층 및 자유층을 순서대로 적층할 수 있다(540).
그 다음, MTJ 셀 제작 시스템은 절연층의 측면을 감싸도록 보호막을 형성한다(550).
그 후, MTJ 셀 제작 시스템은 자유층의 측면, 고정층의 측면 및 절연층의 측면에 형성된 보호막을 감싸도록 ILD를 형성한다(560).
보호막을 형성하는 550 단계에서, MTJ 셀 제작 시스템은 ILD로부터 절연층이 격리되도록 절연층과 ILD 사이에 미리 설정된 두께로 보호막을 형성할 수 있다. 이 때, MTJ 셀 제작 시스템은 순서대로 적층된 고정층, 절연층 및 자유층의 측면을 식각한 이후, 보호막을 덮고 스페이서 식각 공정을 통하여 절연층의 측면을 감싸도록 보호막을 형성할 수 있다. 또한, MTJ 셀 제작 시스템은 ILD의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 보호막을 형성할 수 있다. 예를 들어, MTJ 셀 제작 시스템은 ILD의 항복 전압 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 유전체 물질로 보호막을 형성할 수 있다. 또한, MTJ 셀 제작 시스템은 절연층을 감싸도록 보호막을 형성할 뿐만 아니라, 자유층 또는 고정층 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 자유층 또는 고정층 중 적어도 어느 하나와 ILD 사이에 보호막을 더 형성할 수도 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 보호막을 갖는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 셀에 있어서,
    인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 ?향을 갖는 자유층;
    상기 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층;
    상기 자유층과 상기 고정층 사이에 배치되어 절연체로 형성되는 절연층;
    상기 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 보호막; 및
    상기 자유층의 측면, 상기 고정층의 측면 및 상기 절연층의 측면에 형성된 보호막을 감싸도록 형성되는 ILD(Inter-Level Dielectric)
    를 포함하는 MTJ 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호막은
    상기 ILD로부터 상기 절연층이 격리되도록 상기 절연층과 상기 ILD 사이에 미리 설정된 두께로 형성되는 MTJ 셀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보호막은
    스페이서 식각(spacer etch) 공정을 통하여 상기 절연층의 측면을 감싸도록 형성되는 MTJ 셀.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보호막은
    상기 ILD의 항복 전압(Breakdown Voltage; BV) 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 형성되는 MTJ 셀.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보호막은
    유전체 물질(dielectric material)로 형성되는 MTJ 셀.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보호막은
    상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나와 상기 ILD 사이에 형성되는 MTJ 셀.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은
    금속 산화물로 형성되는 MTJ 셀.
  8. 보호막을 갖는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction) 셀 제작 방법에 있어서,
    인가되는 전압에 기초하여 조절되는 자화 ?향을 갖는 자유층을 형성하는 단계;
    상기 자유층의 조절되는 자화 방향에 대한 기준 자화 방향을 갖는 고정층을 형성하는 단계;
    상기 자유층과 상기 고정층 사이에 절연체로 형성되는 절연층을 배치하는 단계;
    상기 절연층의 측면을 감싸도록 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 자유층의 측면, 상기 고정층의 측면 및 상기 절연층의 측면에 형성된 보호막을 감싸도록 ILD(Inter-Level Dielectric)을 형성하는 단계
    를 포함하는 MTJ 셀 제작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보호막을 형성하는 단계는
    상기 ILD로부터 상기 절연층이 격리되도록 상기 절연층과 상기 ILD 사이에 미리 설정된 두께로 상기 보호막을 형성하는 단계
    를 포함하는 MTJ 셀 제작 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보호막을 형성하는 단계는
    스페이서 식각(spacer etch) 공정을 통하여 상기 절연층의 측면을 감싸도록 상기 보호막을 형성하는 단계
    를 포함하는 MTJ 셀 제작 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 보호막을 형성하는 단계는
    상기 ILD의 항복 전압(Breakdown Voltage; BV) 값 보다 큰 항복 전압 값을 갖는 물질로 상기 보호막을 형성하는 단계
    를 포함하는 MTJ 셀 제작 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보호막을 형성하는 단계는
    유전체 물질(dielectric material)로 상기 보호막을 형성하는 단계
    를 포함하는 MTJ 셀 제작 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 보호막을 형성하는 단계는
    상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나의 측면을 감싸도록 상기 자유층 또는 상기 고정층 중 적어도 어느 하나와 상기 ILD 사이에 상기 보호막을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 MTJ 셀 제작 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 절연층을 형성하는 단계는
    금속 산화물로 상기 절연층을 형성하는 단계
    를 포함하는 MTJ 셀 제작 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007273493A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Fujitsu Ltd 磁気メモリ装置及びその製造方法
KR20110074559A (ko) * 2008-09-24 2011-06-30 콸콤 인코포레이티드 보호 측벽 패시베이션을 이용하는 자기 엘리먼트

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