• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.212-212
• /
• 2010

최근 차세대 반도체 메모리 소자로 대두된 magnetic random access memory(MRAM)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 MRAM의 magnetic tunnel junction(MTJ) stack을 구성하는 자성 재료의 건식 식각에 대한 연구에서는 좋은 profile을 얻고, 재층착의 문제를 해결하기 위한 노력이 계속해서 진행되고 있다. 본 연구에서는 photoresist(PR)과 Ti 하드 마스크로 패턴 된 배리어(barrier) 층인 MgO 박막의 식각 특성을 유도결합 플라즈마를 이용한 고밀도 반응성 이온 식각(inductively coupled plasma reactive ion etching-ICPRIE)을 통해서 연구하였다. PR 및 Ti 마스크를 이용한 자성 박막들은 HBr/Ar, HBr/$O_2$/Ar 식각 가스의 농도를 변화시키면서 식각되었다. HBr/Ar 가스를 이용 식각함에 있어서 좋은 식각 조건을 얻기 위한 parameter로서 pressure, bias voltage, rf power를 변화시켰다. 각 조건에서 Ti 하드마스크에 대한 터널 배리어층인 MgO 박막에 selectivity를 조사하였고 식각 profile을 관찰하였다. 식각 속도를 구하기 위해 alpha step(Tencor P-1)이 사용되었고 또한 field emission scanning electron microscopy(FESEM)를 이용하여 식각 profile을 관찰함으로써 최적의 식각 가스와 식각 조건을 찾고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.232-232
• /
• 2010

정보화 산업의 발달은 DRAM, flash memory 등을 포함한 기존의 반도체 메모리 소자를 대체할 수 있는 차세대 메모리 소자에 대한 개발을 요구하고 있다. 특히 magnetic random access memory (MRAM)는 SRAM과 대등한 고속화 그리고 DRAM 보다 높은 기록 밀도가 가능하고 낮은 동작 전압과 소비전력 때문에 대표적인 차세대 비휘발성 메모리로 주목받고 있다. 또한 MRAM소자의 고집적화를 위해서 우수한 프로파일을 갖고 재증착이 없는 나노미터 크기의 magnetic tunnel junction (MTJ) stack의 건식 식각에 대한 연구가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 고밀도 반응성 이온 식각법(Inductively coupled plasma reactive ion etching; ICPRIE)을 이용하여 재증착이 없이 우수한 식각 profile을 갖는 CoFeB과 IrMn 박막을 형성하고자 하였다. Photoresist(PR) 및 Ti 박막의 두 가지 마스크를 이용하여 HBr/Ar, HBr/$O_2$/Ar 식각 가스들의 농도를 변화시키면서 CoFeB과 IrMn 박막의 식각 특성들이 조사되었다. 자성 박막과 동일한 조건에 대하여 hard mask로서 Ti가 식각되었다. 좋은 조건을 얻기 위해 HBr/Ar 식각 가스를 이용 식각할 때 pressure, bias voltage, rf power를 변화시켰고 식각조건에서 Ti 하드마스크에 대한 자성 박막들의 selectivity를 조사하고 식각 profile을 관찰하였다. 식각 속도를 구하기 위해 alpha step(Tencor P-1)이 사용되었고 또한 field emission scanning electron microscopy(FESEM)를 이용하여 식각 profile을 관찰함으로써 최적의 식각 가스와 식각 조건을 찾고자 하였다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
• /
• v.18 no.3
• /
• pp.103-108
• /
• 2008

Magnetoresistive random access memory (MRAM) don't get very public face on the field of non-volatile memory. Because recording capacity of MRAM is smaller than other non-volatile memory and structurally, magnetic efficiency of MRAM is very bad. We diminish a size of one cell in order to make MRAM of high recording capacity. But It don't make high recording field in general structures consisting of two current wire. Accordingly, We make a cell of small size is impossible. In this paper, we suggest new MRAM that it have two pole of high permeability on both ends of recording layer. Because magnetic efficiency of new MRAM is higher than exiting MRAM, it can make high recording field. And we can diminish the size of one cell due to recording layer of high coercivity. We used three-dimension finite element method to prove the reliability.

• Journal of Magnetics
• /
• v.9 no.1
• /
• pp.17-22
• /
• 2004

We studied the magnetotransport properties of tunnel junctions with AlO and AlN barriers fabricated using microwave-excited plasma. The plasma nitridation process provided wider controllability than the plasma oxidization for the formation of MTJs with ultra-thin insulating layer, because of the slow nitriding rate of metal Al layers, comparing with the oxidizing rate of them. High tunnel magnetoresistance (TMR) ratios of 49 and 44% with respective resistance-area product $(R{\times}A) of 3 {\times} 10^4 and 6 {\times} 10^3 {\Omega}{\mu}m^2$ were obtained in the Co-Fe/Al-N/Co-Fe MTJs. We conclude that AlN is a hopeful barrier material to realize MTJs with high TMR ratio and low $R{\times}A$ for high performance MRAM cells. In addition, in order to clarify the annealing temperature dependence of TMR, the local transport properties were measured for Ta $50{\AA} /Cu 200 {\AA}/Ta 50 {\AA}/Ni_{76}Fe_{24} 20 {\AA}/Cu 50 {\AA}/Mn_{75}Ir_{25} 100 {\AA}/Co_{71}Fe_{29} 40 {\AA}/Al-O$ junction with $d_{Al}= 8 {\AA} and P_{O2}{\times}t_{0X}/ = 8.4 {\times} 10^4$ at various temperatures. The current histogram statistically calculated from the electrical current image was well in accord with the fitting result considering the Gaussian distribution and Fowler-Nordheim equation. After annealing at $340^{\circ}C$, where the TMR ratio of the corresponding MTJ had the maximum value of 44%, the average barrier height increased to 1.12 eV and its standard deviation decreased to 0.1 eV. The increase of TMR ratio after annealing could be well explained by the enhancement of the average barrier height and the reduction of its fluctuation.

• Journal of the Korean Magnetics Society
• /
• v.14 no.3
• /
• pp.99-104
• /
• 2004

We have studied to understand the barrier and interface qualities and structural changes through measuring temperature dependent spin-polarization as functions of plasma oxidation time and annealing time. Magnetic tunnel junctions consisting of SiO2$_2$/Ta 5/CoFe 17/IrMn 7.5/CoFe 5/Al 1.6-Ox/CoFe 5/Ta 5 (numbers in nm) were deposited and annealed when necessary. A 30 s,40 s oxidized sample showed the lowest spin-polarization values. It is presumed that tunneling electrons were depolarized and scattered by residual paramagnetic Al due to under-oxidation. On the contrary, a 60s, 70 s oxidized sample might have experienced over-oxidation, where partially oxidized magnetic dead layer was formed on top of the bottom CoFe electrode. The magnetic dead layer is known to increase the probability of spin-flip scattering. Therefore it showed a higher temperature dependence than that of the optimum sample (50 s oxidation). temperature dependence of 450 K annealed samples was improved when the as-deposited one compared. But the sample underwent 475 K and 500 K annealing exhibits inferior temperature dependence of spin-polarization, indicating that the over-annealed sample became microstucturally degraded.