• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권4호
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• pp.49-55
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• 2016

Nowadays there are magnetic sensors in a wide variety of equipment such as computers, cars, airplanes, medical and industrial instruments. In many of these applications the magnetic sensors offer safe and non-invasive means of detection and are more reliable than other technologies. The electric current in a conductor generates a magnetic field detected by this type of sensor. This work aims to define a package dedicated to an electrical current sensor using a MTJ (Magnetic Tunnel Junction) as a sensing device. Four different proposals of packaging, three variations of the chip on board (CoB) package type and one variation of the thin small outline package (TSOP) were analyzed by COMSOL modeling software by simulating a brad range of current injection. The results obtained from the thermal and magnetic analysis has proven to be very important for package improvements, specially for heat dissipation performance.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.233-233
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• 2010

Magnetic random access memory (MRAM), based on magnetic tunnel junction (MTJ) and CMOS, is a prominent candidate among prospective semiconductor memories because it can provide nonvolatility, fast access time, unlimited read/write endurance, low operating voltage and high storage density. The etching of MTJ stack with good properties is one of a key process for the realization of high density MRAM. In order to achieve high quality MTJ stack, the use of CoFeB and IrMn magnetic films as free layers was proposed. In this study, inductively coupled plasma reactive ion etching of CoFeB and IrMn thin films masked with Ti hard mask was investigated in a $Cl_2$/Ar gas mix. The etch rate of CoFeB and IrMn films were examined on varying $Cl_2$ gas concentration. As the $Cl_2$ gas increased, the etch rate monotonously decreased. The effective of etch parameters including coil rf power, dc-bais voltage, and gas pressure on the etch profile of CoFeB and IrMn thin film was explored, At high coil rf power, high dc-bais voltage, low gas pressure, the etching of CoFeB and IrMn displayed better etch profiles. Finally, the clean and vertical etch sidewall of CoFeB and IrMn free layers can be achieved by means of thin Ti hard mask in a $Cl_2$/Ar plasma at the optimized condition.

• 한국자기학회지
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• 제16권3호
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• pp.186-191
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• 2006

자기터널접합 기반의 MRAM(magnetic random access memory)은 자기저항효과를 응용하는 메모리소자로서 비휘발성과 고속 정보처리가 가능할 뿐만 아니라 고집적화 할 수 있는 차세대 통합형 비휘발성 메모리이다. 그러나 기존의 메모리 소자들에 비해 스위칭 산포가 크고, 기록마진(writing margin)이 확보되지 않아 아직까지는 고집적화가 어려운 실정이다. 최근 포화자화가 낮은 NiFeSiB 및 CoFeSiB과 같은 비정질 강자성체를 자기터널접합의 자유층 재료로 사용하여 스위칭 자기장의 거대화를 크게 감소시켜 MRAM의 기록마진을 높이는 연구결과에 관해 정리하여 보았다. 그리고 이러한 물질을 이용하여 자기터널접합의 재생마진(reading margin)과 관련된 터널자기저항비의 인가전압의존성을 저감시킬 수 있었다. 본고에서는 나노자기소자 기술의 중요한 분야인 MRAM의 기술발전 방향과 연구사례를 소개하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.200-200
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• 2013

기존 메모리 반도체에 비교해 빠른 재생속도와 높은 집적도, 비휘발성 등의 특성을 가지는 MRAM (Magnetic Random Access Memory)은 DRAM, flash memory 등을 대체할 수 있는 차세대 기억 소자로서 CoFeB/MgO/CoFeB로 구성된 한 개의 MTJ (Magnetic Tunnel Junction)를 단위 메모리로 사용한다. 이 MTJ 물질들은 고밀도 플라즈마를 이용한 건식 식각공정시 Cl2, BCl3 등과 같은 chlorine 을 포함한 가스를 이용하여 왔으나 식각 후 sidewall에서 발생하는 부식과 식각 선택비 확보의 어려움 등으로 마스크 물질에 제약을 받고 소자 특성이 감소하게 되는 등의 문제가 있다. 따라서 이러한 식각 문제점을 해결하기 위한 대안으로 noncorrosive 가스인 CO/NH3, CH3OH, CH4 등을 이용한 MTJ 식각 연구가 진행되어 오고 있으며 이중 CO/NH3 혼합가스는 부식성이 없고 hard mask와의 높은 선택비를 가지는 기체로 CO gas에 NH3 gas를 첨가하게 되면 etch rate이 증가하는 특성을 보인다. 또한 rf pulse-biased power를 이용하여 이온의 입사를 시간에 따라 제어함으로써 pulse off time 때 etch gas와 MTJ 물질간의 chemical reaction을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 CO/NH3 혼합가스를 이용하여 다양한 rf pulse-biased power 조건에서 MTJ 물질인 CoFeB, MgO와 hard mask 물질인 W을 식각 한 뒤 식각특성을 분석하였으며 MTJ surface의 chemical binding state, surface roughness 측정을 진행하였다. 식각 샘플의 측정은 Alpha step profiler, XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), AFM (Atomic Force Microscopy)를 통해 진행되었다. Time-averaged pulse bias에서는 duty ratio가 감소할수록 etch rate의 큰 감소 없이 CoFeB/W, MgO/W 물질의 etch selectivity가 향상됨을 확인할 수 있었으며 pulse off time 구간에서의 chemical reaction 향상으로 인해 식각부산물의 재증착이 감소하고 CoFeB의 surface roughness가 감소하는 것을 확인하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제4권2호
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• pp.110-116
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• 2004

We propose a novel sensing scheme, which operates by sensing the difference in voltage between a memory cell and a reference cell for a magneto-resistive random access memory (MRAM). A new midpoint-reference generation circuit is adopted for the reference cell to improve the sensing margin and to guarantee correct operation of sensing circuit for wide range of tunnel magneto resistance (TMR) voltages. In this scheme, the output voltage of the reference cell becomes nearly the midpoint between the cell voltages of high and low states even if the voltage across the magnetic tunnel junction (MTJ) varies.

• Journal of Magnetics
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• 제15권4호
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• pp.185-189
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• 2010

Spin polarized tunneling through a hybrid tunnel barrier of a Spin filter (SF) based on a EuO ferro-magnetic semiconductor and an organic semiconductor (OSC) (rubrene in this case) was investigated. For quasi-magnetic tunnel junction (MTJ) structures, such as Co/rubrene/EuO/Al, we observed a strong spin filtering effect of the EuO layer exhibiting I-V curves with high spin polarization (P) of up to 99% measured at 4 K. However, a magnetoresistance (MR) value of 9% was obtained at 4.2 K. The low MR compared to the high P could be attributed to spin scattering caused by structural defects at the interface between the EuO and rubrene, due to nonstoichiometry in the EuO.

• 한국자기학회지
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• 제12권2호
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• pp.68-72
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• 2002

본 연구에서는 터널링 자기저항 소자에서 절연층을 중심으로한 접합면의 정전 용량이 이를 메모리 소자로 사용하였을 때 접근시간에 미치는 영향을 알아보았다. 여기에서 얻어진 결과는 자장을 인가하지 않고 전기적 신호만을 입력하여 측정하였다. 이를 위해 시편에 1 MHz의 양극성 구형파를 인가하고 응답 파형을 오실로스코프로 관찰하여 시정수를 계산하였다. 그리고 각 cell의 접합면 면적에 따라 시정수를 비교하였다. 이렇게 측정된 시정수와 시편에서 각 부분의 전기적 저항 측정자료들을 기초로 전기 패드 리드 그리고 접합면과 같은 시편의 각 부위가 전기적 회로로 모델링 되었다. 그 결과 200$\mu\textrm{m}$$\times$200$\mu\textrm{m}$ cell에서 약 90 pF의 접합면 정전용량이 존재함을 유추할 수 있었다. 또한 모델링 결과와 실제 측정한 결과를 서로 비교하여 그 특성이 매우 유사함을 보였다.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2011년도 자성 및 자성재료 국제학술대회
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• pp.29-30
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• 2011

We have demonstrated the fabrication of sub 30 nm MTJ pillars with PMA characteristics. The multi-step IBE process performed at $45^{\circ}$ and $30^{\circ}$, using NER resulted in almost vertical side profiles. There deposition on the sidewalls of the NER prevented lateral etching of the resist hard mask allowing vertical MTJ side profile formation without any reduction in the lithographically defined resist lateral dimensions. For the 28nm STT-MTJ pillars, the measured TMR ratio was 13 % with resistance of 1 $k{\Omega}$, which was due to remaining redeposition layers less than 0.1 nm thick. With further optimization in multi-step IBE conditions, it will be possible to fabricate fully operating sub 30 nm perpendicular STT-MTJ structures for application to future non-volatile memories.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.688-693
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• 2001

A series of Fe/CeO$_2$/Fe$_{75}$Co$_{25}$ tunnel junctions (Magnetic Tunnel Junction, MTJ) having CeO$_2$ barrier layers from 30 to 90$\AA$ in thickness were prepared by ion beam sputtering (IBS) method. In order to compare the properties of MTJs, Fe/Al oxide/Fe-Co tunnel junctions were also prepared. Some junctions with a CeO$_2$ barrier layer showed the ferromagnetic tunneling effect and the highest MR ratio at room temperature was 5%. The electric resistance of junctions with a CeO$_2$ barrier layer was higher that that of junctions with an Al oxide barrier. On the other hand, The interface analysis of the Fe/CeO$_2$ bilayer was conducted by means of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It was found that CeO$_2$ was decomposed to Ce and $O_2$ during sputtering, and Fe was oxidized with these decomposed $O_2$ molecules. The reduction of both electric resistance and MR ratio may be associated with the decomposed Ce in the barrier layer.r.r.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.356.2-356.2
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• 2014

Spin Transfer Torque (STT) is of great interest in data writing scheme for the Magneto-resistive Random Access Memory (MRAM) using Magnetic Tunnel Junction (MTJ). Scalability for high density memory requires ferromagnetic electrodes having the perpendicular magnetic easy axis. We investigated CoZr as the ferromagnetic electrode. It is observed that interfacial magnetic anisotropy is preferred perpendicular to the plane with thickness dependence on the interfaces with Pt layer. The anisotropy energy (Ku) with thickness dependence shows a change of magnetic-easy-axis direction from perpendicular to in-plane around 1.2 nm of CoZr. The interfacial anisotropy (Ki) as the directly related parameters to switching and thermal stability, are estimated as $1.64erg/cm^2$ from CoZr/Pt multilayered system.