KR100887640B1 - Domain wall movement memory device having yoke pattern and method of forming the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 요크 패턴을 갖는 자벽이동 메모리 장치 및 그 형성 방법을 제공한다. 이 장치는 복수의 자구을 갖는 정보 저장 패턴, 상기 정보 저장 패턴의 양단에 연결된 배선들, 및 상기 정보 저장 패턴의 일측에 배치되는 적어도 하나의 요크 패턴을 포함한다.The present invention provides a magnetic domain movable memory device having a yoke pattern and a method of forming the same. The apparatus includes an information storage pattern having a plurality of magnetic domains, wires connected to both ends of the information storage pattern, and at least one yoke pattern disposed on one side of the information storage pattern.

전류인가, 자벽이동, 자구, 자벽 Electric current, magnetic domain move, magnetic domain, magnetic domain wall

Description

요크 패턴을 갖는 자벽이동 메모리 장치 및 메모리 장치의 형성 방법{DOMAIN WALL MOVEMENT MEMORY DEVICE HAVING YOKE PATTERN AND METHOD OF FORMING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION A magnetic wall moving memory device having a yoke pattern and a method of forming the memory device.

도 1a 및 도 1b는 전류인가 자벽이동 현상을 설명하기 위한 개념도이다.1A and 1B are conceptual diagrams for explaining a phenomenon of applying a magnetic domain wall movement.

도 2a 및 도 2b는 정보 저장 패턴의 자구 사이의 자벽의 누설 자기장의 모양을 나타낸다.2A and 2B show the shape of the leakage magnetic field of the magnetic domain walls between the magnetic domains of the information storage pattern.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치를 설명하기 위한 사시도이다.3A to 3C are perspective views illustrating a memory device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치를 설명하기 위한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a memory device according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치를 설명하기 위한 사시도이다.5 is a perspective view illustrating a memory device according to an embodiment of the present invention.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치를 설명하기 위한 사시도이다.6 is a perspective view illustrating a memory device according to an embodiment of the present invention.

도 7a 내지 7h는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치의 형성 방법을 설명하기 위한 사시도이다.7A to 7H are perspective views illustrating a method of forming a memory device in accordance with an embodiment of the present invention.

본 발명은 기억장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 자벽이동 메모리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a memory device, and more particularly to a magnetic domain moving memory device.

메모리 장치에는 디렘(DRAM), 에스렘(SRAM), 플래시 메모리(Flash memory), 자기 하드 디스크(magnetic hard disk)등이 있다. 상기 플래시 메모리의 장점은 비휘발성이나, 단점은 가격이 비싸고 대용량화가 어렵다는 것이다. 상기 자기 하드 디스크의 장점은 높은 기록 밀도 및 비휘발성을 가지나, 단점은 기계적으로 움직이는 헤드를 가져 충격에 약하다. 따라서, 상기 하드 디스크는 이동성 저장장치로서 사용되기 부적합하다.Memory devices include DRAMs, DRAMs, flash memory, magnetic hard disks, and the like. The advantage of the flash memory is non-volatile, but the disadvantage is that the price is expensive and the capacity is difficult to enlarge. The advantage of the magnetic hard disk is that it has a high recording density and nonvolatile, but the disadvantage is that it has a mechanically moving head, which is weak to impact. Thus, the hard disk is not suitable for use as a removable storage device.

본 발명의 일 기술적 과제는 대용량화가 가능하고, 외부 충격에 강하며, 고속화 동작이 가능한 메모리 장치를 제공하는 것이다.One technical problem of the present invention is to provide a memory device capable of large capacity, resistant to external shock, and capable of high speed operation.

본 발명의 일 기술적 과제는 대용량화가 가능하고, 외부 충격에 강하며, 고속화 동작이 가능한 메모리 장치의 형성 방법에 관한 것이다.One technical problem of the present invention relates to a method of forming a memory device capable of large capacity, resistant to external shock, and capable of high speed operation.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 요크 패턴을 갖는 자벽이동 메모리 장치를 제공한다. 이 장치는 복수의 자구들(magnetic domains)을 갖는 정보 저장 패턴, 상기 정보 저장 패턴의 양단에 연결된 배선들, 및 상기 정보 저장 패턴의 일측에 배치되는 적어도 하나의 요크 패턴(yoke pattern)을 포함한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a magnetic domain movable memory device having a yoke pattern. The apparatus includes an information storage pattern having a plurality of magnetic domains, wires connected to both ends of the information storage pattern, and at least one yoke pattern disposed on one side of the information storage pattern. .

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 요크 패턴을 갖는 자벽이동 메모리 장치의 형성 방법을 제공한다. 이 방법은 기판 상에 정보 저장 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 기판 상에 적어도 하나의 요크 패턴을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 요크 패턴은 상기 정보 저장 패턴의 일측에 형성된다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a method of forming a magnetic domain movable memory device having a yoke pattern. The method includes forming an information storage pattern on a substrate, and forming at least one yoke pattern on the substrate, wherein the yoke pattern is formed on one side of the information storage pattern.

자벽이동 메모리 장치는 복수의 자구들(magnetic domains)을 갖는 정보 저장 패턴을 구비한다. 자구들은 자벽(magnetic domain wall)이라고 불리는 경계면에 의해 구분될 수 있으며, 자구들 각각은 서로 다른 자화 방향을 가질 수 있다.The magnetic domain moving memory device includes an information storage pattern having a plurality of magnetic domains. The domains can be distinguished by an interface called a magnetic domain wall, and each domain can have a different magnetization direction.

각 자구의 자화 방향(magnetization direction)은 상기 정보 저장 패턴의 일측에 배치되는 기록 전극 구조체로부터 인가되는 자기장에 의하여 바뀔 수 있지만, 서로 평행(parallel) 또는 반평행(anti-parallel)한 상태들 중의 하나일 수 있다. 이처럼, 자구의 자화 방향이 가변적이면서 평행 또는 반평행한 두 가지 상태만을 가질 수 있다는 점에서, 자구의 자화 방향은 이진 정보(binary data)로서 이용될 수 있다.The magnetization direction of each domain can be changed by a magnetic field applied from a recording electrode structure disposed on one side of the information storage pattern, but in one of parallel or anti-parallel states. Can be. As such, the magnetization direction of the magnetic domain may be used as binary data in that the magnetization direction of the magnetic domain may have only two states that are variable and parallel or anti-parallel.

이때, 상기 자구들은 정보가 저장될 수 있는 독립된 영역이라는 점에서, 하나의 정보 저장 패턴에는 복수 개의 정보들이 기록될 수 있다. 이에 더하여, 상기 자구들은 자벽을 경계로 연속적으로 배열된다는 점에서, 자벽 이동 메모리 장치는 정보가 저장되는 영역들(예를 들면, 플로팅 게이트 전극들)의 공간적 분리를 요구하는 플래시 메모리에 비하여 더 높은 정보 저장 밀도를 구현할 수 있다.In this case, since the magnetic domains are independent areas in which information may be stored, a plurality of information may be recorded in one information storage pattern. In addition, in that the magnetic domains are continuously arranged at the boundary of the magnetic wall, the magnetic domain moving memory device is higher than the flash memory requiring spatial separation of regions (eg, floating gate electrodes) in which information is stored. Information storage density can be implemented.

한편, 상기 정보 저장 패턴에 소정의 전류가 흐를 경우, 소정 자구에 기록된 정보는 인접하는 다른 자구로 연속적으로 이동될 수 있다. 이러한 현상은 전류인 가 자벽이동(current driven magnetic domain wall movement) 현상이라고 불린다. 상기 전류인가 자벽이동 현상은 자구들에 기록된 데이터의 훼손 없이 데이터가 기록된 자구의 위치를 변화시킨다. 상기 전류인가 자벽이동 현상을 이용하면, 소정 자구에 기록된 데이터를 변경하기 위해, 자기 하드 디스크의 경우처럼 기록 전극 구조체를 기계적으로 이동시킬 필요가 없다. 이에 따라, 전류인가 자벽이동 현상을 이용하는 메모리 장치는 외부 충격에 강하다. On the other hand, when a predetermined current flows in the information storage pattern, information recorded in a predetermined magnetic domain may be continuously moved to another adjacent magnetic domain. This phenomenon is called current driven magnetic domain wall movement. The current-applied magnetic domain movement phenomenon changes the position of the magnetic domain in which the data is recorded without damaging the data recorded in the magnetic domains. By using the current applied magnetic wall shift phenomenon, it is not necessary to mechanically move the recording electrode structure as in the case of the magnetic hard disk in order to change the data recorded in the predetermined magnetic domain. Accordingly, the memory device using the current-applied magnetic domain shift phenomenon is resistant to external shock.

구체적으로, 이러한 데이터 변경은, 상기 전류인가 자벽이동 현상을 이용하여, 변경하고자 하는 데이터를 상기 기록 전극 구조체에 인접한 자구로 이동시킨 후, 상기 기록 전극 구조체를 이용하여 해당 데이터를 변경하는 과정을 통하여 수행될 수 있다.Specifically, the data change is performed by moving the data to be changed to a magnetic domain adjacent to the recording electrode structure by using the current-applied magnetic domain shift phenomenon, and then changing the data by using the recording electrode structure. Can be performed.

상기 요크 패턴은 자벽의 이동 속도를 증가시키는 데 기여하여, 상기 메모리 장치의 고속 동작을 가능하게 한다.The yoke pattern contributes to increasing the moving speed of the magnetic domain wall, thereby enabling high speed operation of the memory device.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어진 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한 층 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. Also when referred to as being "on" another layer or substrate, it may be formed directly on the other layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.

도 1a 및 도 1b는 전류인가 자벽이동 현상을 설명하기 위한 개념도이다.1A and 1B are conceptual diagrams for explaining a phenomenon of applying a magnetic domain wall movement.

도 1a를 참조하면, 정보 저장 패턴(100)은 자구들(magnetic domains, 10,30)을 포함하고, 스트립 라인(strip line)의 형태이고, 상기 정보 저장 패턴(100)은 설명을 위하여 세 영역만을 표시하였다. 제1 영역(10)은 자구이며, 스트립 라인의 장축 방향(6)으로 자화되어 있으며, 제 3 영역(30)도 자구이며, 스트립 라인의 장축 방향(6)의 역방향으로 자화되어 있다. 상기 제1 영역(10)과 상기 제3 영역(30) 사이에는 제2 영역(20)인 자벽이 존재한다. 상기 제2 영역(자벽)의 자화 방향은 상기 스트립 라인의 진행방향과 평행 또는 반평행하지 않을 수 있다. Referring to FIG. 1A, the information storage pattern 100 includes magnetic domains 10 and 30 and is in the form of a strip line, and the information storage pattern 100 is divided into three regions for explanation. Only the marks are indicated. The first region 10 is a magnetic domain, magnetized in the major axis direction 6 of the strip line, and the third region 30 is also a magnetic domain, and magnetized in the reverse direction of the major axis direction 6 of the strip line. Between the first region 10 and the third region 30 is a magnetic wall, which is the second region 20. The magnetization direction of the second region (magnetic wall) may not be parallel or antiparallel to the traveling direction of the strip line.

전류에 의하여 자벽이 이동하기 위하여는 자벽(20) 내부의 자화 방향(magnetization direction)이 이동하여야 한다. 복수의 자구들(10, 30)로 구성된 정보 저장 패턴(data storage pattern, 100)에서 전류인가 자벽이동 현상은 물리적으로 아디아바틱(adiabatic)항, 논아디아바틱(non-adiabatic)항, 감쇄 (damping) 항, 유효 자기장 (effective field) 항에 의한 운동으로 나누어 설명될 수 있다. In order to move the magnetic wall by the current, the magnetization direction of the magnetic wall 20 must move. In the data storage pattern (100) consisting of a plurality of domains (10, 30) the current-applied magnetic domain movement phenomenon is physically adiabatic, non-adiabatic, attenuation ( It can be explained by dividing the motion by the damping term and the effective field term.

상기 정보 저장 패턴(100)이 스트립 라인(strip line)의 형태를 가진 경우, 도 1a에 도시된 것처럼, 상기 자구의 자화 방향은 상기 스트립 라인 표면의 법선 방향(normal direction, 2)과 상기 법선 방향에 수직한 상기 스트립 라인의 표면을 포함하는 표면 방향(plane direction, 4)으로 분리될 수 있다. 상기 정보 저장 패턴에 전류를 인가한 경우, 상기 자구 사이의 자벽의 자화 방향은 스핀 토크(spin torque)에 의하여 상기 스트립 라인의 표면을 포함하는 표면 방향(4)에서 벗어나면서 진행할 수 있다. 이때, 상기 자벽(20)의 자화 방향은 상기 법선 방향(2)의 성분을 가질 수 있다.When the information storage pattern 100 is in the form of a strip line, as shown in FIG. 1A, the magnetization direction of the magnetic domain is the normal direction 2 and the normal direction of the strip line surface. It may be separated in a plane direction 4 including the surface of the strip line perpendicular to. When a current is applied to the information storage pattern, the magnetization direction of the magnetic walls between the magnetic domains may proceed while being out of the surface direction 4 including the surface of the strip line by spin torque. At this time, the magnetization direction of the magnetic domain wall 20 may have a component of the normal direction (2).

아디아바틱(Adiabatic)항의 기여만 있는 경우, 상기 자벽(20)은 전류에 의해서 자화 방향을 상기 스트립 라인의 표면을 포함하는 표면 방향(4)에서 움직이게 한다. 이 자벽의 움직임은 다시 감쇄 항에 의해서 상기 법선 방향(2)을 생성하는 방향으로 움직일 수 있다. 이 경우, 상기 자벽(20)의 자화 방향이 상기 법선 방향(2)을 가지는 상기 정보 저장 패턴(100)의 정자기 에너지(static magnetic energy)는 불안정 상태일 수 있고, 상기 정자기 에너지는 상기 법선 방향(2)의 변화를 저지하는 힘을 발생시킬 수 있다. 따라서, 상기 아디아바틱(adiabatic)항 만의 기여가 있는 경우, 상기 자벽(20)은 전류에 의하여 이동하지 않을 수 있다. If only the contribution of the Adiabatic term, the magnetic wall 20 causes the magnetization direction to move in the surface direction 4 including the surface of the strip line by the current. The movement of the magnetic wall can again be moved in the direction of generating the normal direction 2 by the attenuation term. In this case, the static magnetic energy of the information storage pattern 100 having the magnetization direction of the magnetic wall 20 having the normal direction 2 may be in an unstable state, and the static magnetic energy is the normal It is possible to generate a force that resists a change in direction (2). Therefore, when there is a contribution of the adiabatic port, the magnetic domain wall 20 may not move by current.

한편, 논아디아바틱(non-adiabatic) 항이 아디아바틱 항과 함께 존재하는 경우 상기 자벽(20) 내부의 자화 방향이 전류에 의해서 변할 때, 감쇄항에 의한 효과를 효과적으로 상쇄 시킬 수 있다. 따라서 상기 자화 방향은 상기 스트립 라인의 표면을 포함하는 표면 방향(4)에서 효과적으로 움직일 수 있다. 상기 자벽(20)의 자화방향이 상기 법선 방향(2)을 가지지 않는 경우, 상기 정보 저장 패턴(100)의 정자기 에너지는 안정 상태일 수 있고, 상기 스트립 라인의 표면을 포함하는 표면 방향(4)의 변화를 저지하는 힘을 발생시키지 않을 수 있다. 따라서, 상기 논아디아바틱(non-adiabatic)항의 기여가 있는 경우, 상기 자벽은 전류에 의하여 이동할 수 있다. 즉, 전류 인가 자벽 이동 속도는 논아디아바틱(non-adiabatic)항에 의존할 수 있다. On the other hand, when a non-adiabatic term is present together with an adiabatic term, when the magnetization direction inside the magnetic wall 20 is changed by an electric current, the effect of the attenuation term may be effectively canceled. The magnetization direction can thus be effectively moved in the surface direction 4 including the surface of the strip line. When the magnetization direction of the magnetic domain wall 20 does not have the normal direction 2, the static magnetic energy of the information storage pattern 100 may be stable and may include a surface of the strip line 4. ) May not produce a force that prevents the change. Thus, when there is a contribution of the non-adiabatic term, the magnetic domain wall may move by electric current. In other words, the current application wall moving speed may depend on the non-adiabatic term.

한편, 전이금속 강자성체(Co, Fe, Ni)이나 그 합금(FeNi)등은 상기 논아디아바틱(non-adiabatic)항이 작을 수 있다. 따라서, 상기 아디아바틱 (adiabatic)항에 의한 불안정한 상기 정자기 에너지를 안정화할 필요가 있다.On the other hand, the transition metal ferromagnetic material (Co, Fe, Ni) or its alloy (FeNi), etc. may have a small non-adiabatic term. Therefore, there is a need to stabilize the unstable static magnetic energy due to the adiabatic term.

도 1b를 참조하면, 상기 정보 저장 패턴(100a)에 전류가 인가된 경우, 전류인가 자벽이동 현상에 의하여 상기 제1 영역(10), 상기 제2 영역(20) 및 상기 제3 영역(30)은 상기 스트립라인의 장축 방향(6)으로 이동하여 각각 이동된 제1 영역(10a), 이동된 제2 영역(20a) 및 이동된 제3 영역(30a)이 된다. 상기 정보 저장 패턴(100a)에 전류를 인가한 경우, 자벽의 자화 방향은 스핀 토크에 의하여 상기 스트립 라인의 표면을 포함하는 표면 방향(4)에서 벗어나면서 진행할 수 있다. 이때, 상기 자벽(20)의 자화 방향은 상기 법선 방향(2)의 성분을 가질 수 있다.Referring to FIG. 1B, when a current is applied to the information storage pattern 100a, the first region 10, the second region 20, and the third region 30 may be caused by a current-applied magnetic domain movement phenomenon. Is moved in the major axis direction 6 of the stripline to be the first region 10a, the second region 20a and the third region 30a. When a current is applied to the information storage pattern 100a, the magnetization direction of the magnetic wall may proceed while moving away from the surface direction 4 including the surface of the strip line by spin torque. At this time, the magnetization direction of the magnetic domain wall 20 may have a component of the normal direction (2).

도 2a 및 도 2b는 정보 저장 패턴의 자구 사이의 자벽에서 발생하는 누설 자기장(magnetic field leakage)의 모양을 나타낸다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 도 2a는 요크 패턴이 없는 경우의 누설 자기장의 모양을 나타내고, 도 2b는 요크 패턴을 가진 경우의 누설 자기장의 모양을 나타낸다.2A and 2B show the shape of magnetic field leakage occurring in the magnetic walls between the magnetic domains of the information storage pattern. 2A and 2B, FIG. 2A shows the shape of the leakage magnetic field in the absence of the yoke pattern, and FIG. 2B shows the shape of the leakage magnetic field in the case of having the yoke pattern.

도 2a를 참조하면, 정보 저장 패턴(100b)의 자벽의 누설 자기장은 자기 쌍극자(magnetic dipole)에 의한 자기장(magnetic field, magnetic flux density)의 모양을 갖는다. 상기 누설 자기장(magnetic field leakage)은 상기 스트립 라인의 표면에 법선 방향(2) 성분을 가질 수 있다. 즉, 상기 누설 자기장은 상기 법선 방향(2, y축)과 상기 스트립 라인의 장축 방향(6) 및 상기 법선 방향(2)으로 이루 어진 평면에 수직한 방향(8, x축)의 성분을 가질 수 있다. 상기 법선 방향(2) 성분은 상기 정보 저장 패턴의 정자기 에너지를 불안정하게 하여, 상기 자벽이 이동하지 못하도록 방해 요인을 발생시킬 수 있다. Referring to FIG. 2A, the leakage magnetic field of the magnetic wall of the information storage pattern 100b has a shape of a magnetic field (magnetic flux density) due to a magnetic dipole. The magnetic field leakage may have a normal direction 2 component on the surface of the strip line. That is, the leakage magnetic field has a component in a direction perpendicular to a plane consisting of the normal direction (2, y axis), the major axis direction 6 of the strip line, and the normal direction (2). Can be. The normal direction 2 component may cause the static magnetic energy of the information storage pattern to become unstable, thereby causing a disturbance factor to prevent the magnetic wall from moving.

도 2b를 참조하면, 상기 정보 저장 패턴(100c)의 양측에 요크 패턴(120c, 120d)이 있는 경우, 상기 자벽의 누설 자기장의 방향 및 세기는 상기 요크 패턴(120c, 120d)의 표면 및 요크 패턴(120c, 120d)의 내부에서 변할 수 있다. 따라서, 상기 요크 패턴(120c, 120d)은 상기 정보 저장 패턴(100c)의 정자기 에너지를 크게 감소 시킬 수 있으며, 상기 아디아바틱(adiabatic)항에 기인한 저항력을 감소시킬 수 있다.Referring to FIG. 2B, when the yoke patterns 120c and 120d are provided at both sides of the information storage pattern 100c, the direction and the intensity of the leakage magnetic field of the magnetic wall may be the surface and the yoke pattern of the yoke patterns 120c and 120d. It can vary inside of 120c and 120d. Accordingly, the yoke patterns 120c and 120d may greatly reduce the static magnetic energy of the information storage pattern 100c and may reduce the resistance due to the adiabatic term.

도 3a은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치를 설명하기 위한 사시도이다.3A is a perspective view illustrating a memory device according to an embodiment of the present invention.

도 3a을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치는 정보 저장 패턴(240) 및 제1, 제2 요크 패턴들(210,250)을 포함한다. 상기 정보 저장 패턴(240) 및 상기 제1, 제2 요크 패턴(210,250)의 모양은 스트립라인 모양일 수 있다. 상기 제1 요크 패턴(210)과 상기 제2 요크 패턴(250) 사이에는 상기 정보 저장 패턴(240)이 개재될 수 있다. 상기 제1 요크 패턴(210)과 상기 제2 요크 패턴(250)의 스트립 라인의 장축 방향은 평행할 수 있다. 제1 요크 패턴(210) 및 상기 제2 요크 패턴(250)의 스트립 라인의 장축 방향과 상기 정보 저장 패턴의 장축 방향(자벽에 수직한 방향, 6)은 평행할 수 있다.Referring to FIG. 3A, a memory device according to an embodiment of the present invention includes an information storage pattern 240 and first and second yoke patterns 210 and 250. Shapes of the information storage pattern 240 and the first and second yoke patterns 210 and 250 may have a stripline shape. The information storage pattern 240 may be interposed between the first yoke pattern 210 and the second yoke pattern 250. The major axis directions of the strip lines of the first yoke pattern 210 and the second yoke pattern 250 may be parallel to each other. The major axis direction of the strip line of the first yoke pattern 210 and the second yoke pattern 250 and the major axis direction (the direction perpendicular to the magnetic wall 6) of the information storage pattern may be parallel to each other.

상기 제1 요크 패턴(210)은 기판(200) 상에 배치될 수 있다. 상기 기판(200) 은 절연체 또는 반도체일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판(200) 상에는 본 발명의 메모리 장치를 구동시키는 소자가 배치될 수 있다. 상기 정보 저장 패턴(240)과 상기 제1 및 제2 요크 패턴들(210,250) 사이에는 절연막이 개재될 수 있다. 상기 절연막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막일 수 있다. 상기 절연막은 화학 기상 증착법 또는 스핀 코팅(spin coating)에 의하여 형성될 수 있다.The first yoke pattern 210 may be disposed on the substrate 200. The substrate 200 may be an insulator or a semiconductor. According to an embodiment of the present invention, an element for driving the memory device of the present invention may be disposed on the substrate 200. An insulating layer may be interposed between the information storage pattern 240 and the first and second yoke patterns 210 and 250. The insulating layer may be a silicon oxide layer or a silicon nitride layer. The insulating film may be formed by chemical vapor deposition or spin coating.

상기 정보 저장 패턴(240)은 강자성체(ferromagnetic material), 강자성체 합금, 및 페리자성체(ferri-magnetic material) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 강자성체는 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co)등의 전이금속 강자성체일 수 있다. 상기 정보 저장 패턴(240)의 모양은 스트립 라인(strip line) 모양, "U" 모양, 및 서펜타인(serpentine) 모양 중에서 적어도 하나의 모양일 수 있다. 상기 정보 저장 패턴(240)은 복수의 자구와 상기 자구들 사이의 자벽을 포함할 수 있다. 상기 정보 저장 패턴(240)은 저장영역(244, storage region)과 보존영역(242, reservior region)으로 구분될 수 있다. The information storage pattern 240 may include at least one of a ferromagnetic material, a ferromagnetic alloy, and a ferri-magnetic material. The ferromagnetic material may be a transition metal ferromagnetic material such as iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co). The shape of the information storage pattern 240 may be at least one of a strip line shape, a “U” shape, and a serpentine shape. The information storage pattern 240 may include a plurality of magnetic domains and a magnetic wall between the magnetic domains. The information storage pattern 240 may be divided into a storage region 244 and a storage region 242.

도 3b를 참조하면, 상기 정보 저장 패턴(240)은 서펜타인(serpentine) 모양일 수 있다. 이 경우, 요크 패턴들은 상기 정보 저장 패턴(240)의 모양에 대응하는 모양을 가지면서 당업자가 용이하게 변형하여 상기 정보 저장 패턴(240)의 양측에 배치될 수 있다. 이러한 변형은 당업자의 기술 수준에서 용이하게 이루어질 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 기록 전극 구조체 및 재생 전극 구조체는 상기 요크 패턴과 상기 정보 저장 패턴 사이에 개재될 수 있다. Referring to FIG. 3B, the information storage pattern 240 may have a serpentine shape. In this case, the yoke patterns may have shapes corresponding to those of the information storage pattern 240, and may be easily modified by those skilled in the art and disposed on both sides of the information storage pattern 240. Since such modifications can be easily made at the level of skill of those skilled in the art, a description thereof will be omitted. The recording electrode structure and the reproducing electrode structure may be interposed between the yoke pattern and the information storage pattern.

도 3c를 참조하면, 상기 정보 저장 패턴(240)은 "U" 모양일 수 있다. 이 경 우, 요크 패턴은 상기 정보 저장 패턴(240)의 모양에 따라, 당업자가 용이하게 변형하여 상기 정보 저장 패턴(240)의 양측에 배치될 수 있다. 기록 전극 구조체 및 재생 전극 구조체는 상기 요크 패턴과 상기 정보 저장 패턴 사이에 개재될 수 있다. Referring to FIG. 3C, the information storage pattern 240 may have a “U” shape. In this case, the yoke pattern may be easily modified by those skilled in the art according to the shape of the information storage pattern 240 and disposed on both sides of the information storage pattern 240. The recording electrode structure and the reproducing electrode structure may be interposed between the yoke pattern and the information storage pattern.

상기 제1, 제2 요크 패턴들(210, 250)은 자성체일 수 있다. 상기 제1, 제2 요크 패턴들(210, 250)은 상기 자구들 사이에 존재하는 자벽에서 발생하는 누설 자기장에 의한 불안정한 정자기 에너지를 안정한 정자기 에너지로 만드는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 안정한 정자기 에너지로 만드는 물질은 퍼멀로이(permalloy) 강자성체 물질, 슈퍼 퍼멀로이(super-permalloy) 강자성체 물질, 수직자기 이방성(vertical magnetic anisotropy)을 가지는 강자성체 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 퍼멀로이(permalloy) 강자성체 물질은 니켈(Ni)과 철(Fe)의 자기적 합금일 수 있다. 바람직하게, 상기 퍼멀로이(permalloy) 강자성체는 20 퍼센트의 철(Fe)과 80 퍼센트의 니켈(Ni)로 구성될 수 있다. 슈퍼 퍼멀로이(super-permalloy) 강자성체는 철(Fe), 니켈(Ni) 및 몰리브덴(Mo)의 합금일 수 있다. 상기 수직자기 이방성을 가지는 강자성체 물질은 철(Fe), 코발트(Co), 팔라듐(Pd)의 합금일 수 있다. 상기 제1, 제2 요크 패턴들(210, 250)의 모양은 스트립 라인 모양, "U" 모양, 및 서펜타인(serpentine) 모양 중에서 적어도 하나의 모양일 수 있다.The first and second yoke patterns 210 and 250 may be magnetic materials. The first and second yoke patterns 210 and 250 may be selected from materials that make the unstable static magnetic energy due to the leakage magnetic field generated in the magnetic domains between the magnetic domains become stable static magnetic energy. The material made of the stable magnetic energy may include at least one of a permalloy ferromagnetic material, a super-permalloy ferromagnetic material, and a ferromagnetic material having vertical magnetic anisotropy. The permalloy ferromagnetic material may be a magnetic alloy of nickel (Ni) and iron (Fe). Preferably, the permalloy ferromagnetic material may be composed of 20 percent iron (Fe) and 80 percent nickel (Ni). Super-permalloy ferromagnetic material may be an alloy of iron (Fe), nickel (Ni) and molybdenum (Mo). The ferromagnetic material having perpendicular magnetic anisotropy may be an alloy of iron (Fe), cobalt (Co), and palladium (Pd). The first and second yoke patterns 210 and 250 may have a shape of at least one of a strip line shape, a “U” shape, and a serpentine shape.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3a를 참조하면, 상기 정보 저장 패턴(240)의 장축 방향(6)과 상기 제1, 2 요크 패턴들(210,250)의 장축 방향(7,9)은 같을 수 있다. 상기 정보 저장 패턴(240)과 상기 제1, 제2 요크 패턴들(210,250) 사이의 간격은 1 nm 내지 1000 nm일 수 있다. 상기 제1 요크 패턴(210)의 폭은 상기 제2 요크 패턴(250)의 폭(W)과 다를 수 있다. 상기 제1 요크 패턴(210)의 두께(t)는 상기 제2 요크 패턴(250)의 두께와 다를 수 있다. According to an embodiment of the present invention, referring to FIG. 3A, the long axis direction 6 of the information storage pattern 240 and the long axis direction 7 and 9 of the first and second yoke patterns 210 and 250 may be the same. Can be. An interval between the information storage pattern 240 and the first and second yoke patterns 210 and 250 may be 1 nm to 1000 nm. The width of the first yoke pattern 210 may be different from the width W of the second yoke pattern 250. The thickness t of the first yoke pattern 210 may be different from the thickness of the second yoke pattern 250.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 제1, 제2 요크 패턴들(210, 250)을 상기 정보 저장 패턴(240)의 일부를 덮을 수 있다. 또한, 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 정보 저장 패턴(240)은 스택형(stack type)으로 복수의 층에 배열될 수 있고, 상기 정보 저장 패턴들(240) 사이에 상기 제1, 제2 요크 패턴들(210, 250)이 개재될 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the first and second yoke patterns 210 and 250 may cover a portion of the information storage pattern 240. In addition, according to a modified embodiment of the present invention, the information storage pattern 240 may be arranged in a plurality of layers in a stack type, and the first, Second yoke patterns 210 and 250 may be interposed.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 정보 저장 패턴(240) 및 상기 요크 패턴들(210,240)은 상기 기판(200) 상에 평행하게 배치되는 것에 한하지 않고, 상기 기판(200)에 수직하게 배치되는 것을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the information storage pattern 240 and the yoke patterns 210 and 240 are not limited to the substrate 200, but are disposed perpendicular to the substrate 200. It includes being.

상기 정보 저장 패턴(240)은 양단에 연결된 배선(202)을 가진다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 정보 저장 패턴(240)에 연결된 상기 배선들은 상기 정보 저장 패턴에 흐르는 전류를 생성하는 전류인가 회로(204)에 전기적으로 연결될 수 있다.The information storage pattern 240 has wires 202 connected to both ends. According to an embodiment of the present invention, the wires connected to the information storage pattern 240 may be electrically connected to a current applying circuit 204 that generates a current flowing in the information storage pattern.

상기 정보 저장 패턴(240)과 제1 요크 패턴(210) 사이에는 기록 전극 구조체(220) 및 재생 전극 구조체(230) 중에서 선택된 적어도 하나가 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 정보 저장 패턴(240)과 제1 요크 패턴(210) 사이에 상기 기록 전극 구조체(220) 및 상기 재생 전극 구조체(230)이 배치될 수도 있다. 본 발명 의 변형된 실시예에 의하면, 상기 정보 저장 패턴(240)의 일측에 재생 전극 구조체(230)가 배치되고, 또다른 일측에 기록 전극 구조체(220)가 배치될 수 있다. 상기 기록 전극 구조체(220)은 도전성 전극을 포함할 수 있다. 상기 기록 전극 구조체(220)에 전류가 흐르는 경우, 상기 기록 전극 구조체(220) 에 대향하는 상기 정보저장 패턴의 소정의 자구(246a)는 특정한 방향으로 자화될 수 있다. 따라서, 상기 기록 전극 구조체(220)에 흐르는 전류의 방향은 상기 정보 저장 패턴에 기록되는 정보에 따라 변할 수 있다. 상기 기록 전극 구조체(220)에 흐르는 전류는 펄스 형태일 수 있다.At least one selected from the recording electrode structure 220 and the reproduction electrode structure 230 may be disposed between the information storage pattern 240 and the first yoke pattern 210. In detail, the recording electrode structure 220 and the reproduction electrode structure 230 may be disposed between the information storage pattern 240 and the first yoke pattern 210. According to a modified embodiment of the present invention, the reproduction electrode structure 230 may be disposed on one side of the information storage pattern 240, and the recording electrode structure 220 may be disposed on the other side. The recording electrode structure 220 may include a conductive electrode. When a current flows through the write electrode structure 220, the predetermined magnetic domain 246a of the data storage pattern facing the write electrode structure 220 may be magnetized in a specific direction. Accordingly, the direction of the current flowing through the recording electrode structure 220 may vary according to information recorded in the information storage pattern. The current flowing through the recording electrode structure 220 may be in the form of a pulse.

상기 재생 전극 구조체(230)은 도전성 전극을 포함할 수 있다. 상기 재생 전극 구조체(230)과 상기 정보 저장 패턴(240)의 교차점에 상기 정보 저장 패턴의 소정의 자구(246b)의 자화 방향을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 상기 센서는 상기 재생 전극 구조체(230)과 상기 정보 저장 패턴(240) 사이에 개재될 수 있다. 상기 센서는 상기 재생 전극 구조체(230)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 센서는 터널링 자기저항 센서(tunneling magneto resistance sensor) 또는 거대 자기 저항 센서(giant magneto resistance sensor)일 수 있다.The regenerative electrode structure 230 may include a conductive electrode. A sensor for detecting a magnetization direction of a predetermined magnetic domain 246b of the information storage pattern may be disposed at an intersection point of the reproduction electrode structure 230 and the information storage pattern 240. The sensor may be interposed between the regeneration electrode structure 230 and the information storage pattern 240. The sensor may be electrically connected to the regeneration electrode structure 230. The sensor may be a tunneling magneto resistance sensor or a giant magneto resistance sensor.

상기 정보 저장 패턴(240)은 저장영역(244)과 보존영역(242)으로 구분될 수 있다. 상기 저장 영역(244)은 상기 기록 전극 구조체에 의하여 자화된(magnetized) 복수의 자구들을 포함할 수 있다. 상기 보존 영역(242)은 전류인가 자벽이동 현상에 의하여 상기 저장 영역(244)의 정보를 임시로 저장하는 영역일 수 있다. The information storage pattern 240 may be divided into a storage area 244 and a storage area 242. The storage area 244 may include a plurality of magnetic domains magnetized by the recording electrode structure. The storage area 242 may be an area for temporarily storing information of the storage area 244 due to a current-applied magnetic wall moving phenomenon.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치를 설명하기 위한 사시도이 다. 4 is a perspective view illustrating a memory device according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 기판(200) 상에 제1, 제2 요크 패턴(210a, 250a)이 배치된다. 상기 제1, 제2 요크 패턴(210a, 250a) 사이에 정보 저장 패턴(240a)가 개재된다. 상기 정보 저장 패턴(240a)은 스트립 라인의 모양일 수 있다. 상기 제1 및 제2 요크 패턴(210a, 250a)은 스트립 라인의 모양일 수 있고 그 중심에 장축 방향으로 고랑(trench)을 가질 수 있다. 상기 제1 요크 패턴(210a)의 고랑 상에 정보 저장 패턴(240a)이 배치된다. 상기 정보 저장 패턴(240a) 상에 상기 제2 요크 패턴이 배치되되, 상기 제2 요크 패턴의 고랑은 상기 정보 저장 패턴(240a) 상에 배치된다.Referring to FIG. 4, first and second yoke patterns 210a and 250a are disposed on a substrate 200. An information storage pattern 240a is interposed between the first and second yoke patterns 210a and 250a. The information storage pattern 240a may be in the shape of a strip line. The first and second yoke patterns 210a and 250a may have the shape of a strip line and may have trenches in a long axis direction at the center thereof. An information storage pattern 240a is disposed on the furrow of the first yoke pattern 210a. The second yoke pattern is disposed on the information storage pattern 240a, and the furrow of the second yoke pattern is disposed on the information storage pattern 240a.

상기 정보 저장 패턴(240a)과 상기 제1, 제2 요크 패턴(210a, 250a) 사이에는 절연막이 존재할 수 있다. 상기 절연체는 실리콘 산화막, 또는 실리콘 질화막일 수 있다. 상기 절연막은 화학 기상 증착법에 의하여 형성될 수 있다. An insulating layer may exist between the information storage pattern 240a and the first and second yoke patterns 210a and 250a. The insulator may be a silicon oxide film or a silicon nitride film. The insulating film may be formed by chemical vapor deposition.

상기 정보 저장 패턴(240a)과 상기 제1 요크 패턴(210a) 사이에는 기록 전극 구조체(220a) 및 재생 전극 구조체(230a) 중에서 선택된 적어도 하나가 배치될 수 있다.At least one selected from a recording electrode structure 220a and a reproduction electrode structure 230a may be disposed between the information storage pattern 240a and the first yoke pattern 210a.

상기 제1 및 제2 요크 패턴(210a, 250a)은 서로 접촉할 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 요크 패턴(210a, 250a)은 상기 정보 저장 패턴(240a)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.The first and second yoke patterns 210a and 250a may contact each other. That is, the first and second yoke patterns 210a and 250a may be disposed to surround the information storage pattern 240a.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치를 설명하기 위한 사시도이다. 5 is a perspective view illustrating a memory device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 기판(200b) 상에 정보 저장 패턴(240b) 및 요크 패턴(210b)이 배치된다. 상기 정보 저장 패턴(240b)은 스트립 라인의 모양일 수 있다. 상기 요크 패턴(210b) 상에 정보 저장 패턴(240b)이 배치된다. 상기 정보 저장 패턴(240b)과 상기 요크 패턴(210b) 사이에는 절연체가 존재할 수 있다. 상기 정보 저장 패턴(240b)과 상기 요크 패턴(210b) 사이에 기록 전극 구조체(220b)과 재생 전극 구조체(230b)가 개재될 수 있다. 상기 기록 전극 구조체(220b) 또는 상기 재생 전극 구조체(230b)는 상기 정보 저장 패턴(240b)을 가로지르도록 배치될 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 복수의 상기 정보 저장 패턴(240b)은 상기 요크 패턴(210b) 상에 배치될 수 있다. 있다.Referring to FIG. 5, an information storage pattern 240b and a yoke pattern 210b are disposed on a substrate 200b. The information storage pattern 240b may be in the shape of a strip line. The information storage pattern 240b is disposed on the yoke pattern 210b. An insulator may exist between the information storage pattern 240b and the yoke pattern 210b. A recording electrode structure 220b and a reproducing electrode structure 230b may be interposed between the information storage pattern 240b and the yoke pattern 210b. The recording electrode structure 220b or the reproduction electrode structure 230b may be disposed to cross the information storage pattern 240b. According to a modified embodiment of the present invention, the plurality of information storage patterns 240b may be disposed on the yoke pattern 210b. have.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치를 설명하기 위한 사시도이다. 도 6를 참조하면, 기판(200c) 상에 제1, 제2 요크 패턴(210c, 250c)이 배치된다. 상기 제1 요크 패턴(210c) 및 상기 제2 요크 패턴(250c) 사이에 제1 정보 저장 패턴(240c) 및 제2 정보 저장 패턴(240d)이 배치될 수 있다. 상기 복수의 정보 저장 패턴들(240c, 240d)은 스트립 라인의 모양일 수 있고, 상기 정보 저장 패턴들(240c, 240d)의 장축 방향은 서로 평행할 수 있다. 상기 제1 요크 패턴(210c) 상에 복수의 정보 저장 패턴(240c, 240d)이 배치된다. 상기 복수의 정보 저장 패턴(240c, 240d)과 상기 제1 요크 패턴(210c) 사이에는 절연체가 존재할 수 있다. 상기 제2 요크 패턴(250c)과 복수의 정보 저장 패턴들(240c, 240d) 사이에 절연체가 개재할 수 있다.6 is a perspective view illustrating a memory device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, first and second yoke patterns 210c and 250c are disposed on a substrate 200c. A first information storage pattern 240c and a second information storage pattern 240d may be disposed between the first yoke pattern 210c and the second yoke pattern 250c. The plurality of information storage patterns 240c and 240d may have a shape of a strip line, and the long axis directions of the information storage patterns 240c and 240d may be parallel to each other. A plurality of information storage patterns 240c and 240d are disposed on the first yoke pattern 210c. An insulator may exist between the plurality of information storage patterns 240c and 240d and the first yoke pattern 210c. An insulator may be interposed between the second yoke pattern 250c and the plurality of information storage patterns 240c and 240d.

도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치의 형성 방법을 설명하기 위한 사시도이다.7A to 7H are perspective views illustrating a method of forming a memory device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 7a를 참조하면, 기판(200) 상에 요크막이 형성된다. 상기 요크막은 자성체막일 수 있고, 상기 자성체막은 퍼멀로이(permalloy) 강자성체 물질, 슈퍼 퍼멀로이(super-permalloy) 강자성체 물질, 수직자기 이방성을 가지는 강자성체 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 퍼멀로이(permalloy) 강자성체 물질은 니켈(Ni)과 철(Fe)의 자기적 합금일 수 있다. 바람직하게, 상기 퍼멀로이(permalloy) 강자성체는 20 퍼센트의 철(Fe)과 80 퍼센트의 니켈(Ni)로 구성될 수 있다. 상기 슈퍼 퍼멀로이(super-permalloy) 강자성체는 철(Fe), 니켈(Ni) 및 몰리브덴(Mo)의 합금일 수 있다. 상기 수직자기 이방성을 가지는 강자성체 물질은 철(Fe), 코발트(Co), 팔라듐(Pd)의 합금일 수 있다. Referring to FIG. 7A, a yoke film is formed on the substrate 200. The yoke film may be a magnetic film, and the magnetic film may include at least one of a permalloy ferromagnetic material, a super-permalloy ferromagnetic material, and a ferromagnetic material having perpendicular magnetic anisotropy. The permalloy ferromagnetic material may be a magnetic alloy of nickel (Ni) and iron (Fe). Preferably, the permalloy ferromagnetic material may be composed of 20 percent iron (Fe) and 80 percent nickel (Ni). The super-permalloy ferromagnetic material may be an alloy of iron (Fe), nickel (Ni), and molybdenum (Mo). The ferromagnetic material having perpendicular magnetic anisotropy may be an alloy of iron (Fe), cobalt (Co), and palladium (Pd).

상기 요크막 상에 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 사용하여 상기 요크막을 식각하여 요크 패턴(210)이 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 요크 패턴을 형성하기 위하여 다마신(damascene) 기술이 이용될 수 있다.A photoresist pattern may be formed on the yoke film. The yoke pattern 210 may be formed by etching the yoke layer using the photoresist pattern as a mask. According to an embodiment of the present invention, a damascene technique may be used to form the yoke pattern.

도 7b를 참조하면, 상기 요크 패턴의 전면 상에 제1 절연막(212)이 형성될 수 있다. 상기 제1 절연막(212)은 유전체 막일 수 있다. 상기 제1 절연막(212)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있다. 상기 제1 절연막은 화학 기상 증착법 또는 스핀 코핑(spin coating)에 의하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7B, a first insulating layer 212 may be formed on the entire surface of the yoke pattern. The first insulating film 212 may be a dielectric film. The first insulating layer 212 may be a silicon oxide layer or a silicon nitride layer. The first insulating layer may be formed by chemical vapor deposition or spin coating.

도 7c를 참조하면, 상기 제1 절연막(212) 상 전면에 도전막이 형성될 수 있다. 상기 도전막은 금속막, 금속실리사이드막, 폴리실리콘막일 수 있다. 상기 도전막상에 포토레지스트 패턴이 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴을 마스크 로 사용하여 상기 도전막을 식각하여 기록 전극 구조체(220) 및 재생 전극 구조체(230)을 형성할 수 있다. 상기 재생 전극 구조체(230) 상에는 정보 저장 패턴에 있는 자구의 자화 방향을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 상기 센서는 상기 재생 전극 구조체(230)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 센서는 터널링 자기저항 센서(tunneling magnetoresistance sensor) 혹은 거대자기 저항 센서 (giant magnetoresistance sensor) 일 수 있다.Referring to FIG. 7C, a conductive film may be formed on the entire surface of the first insulating film 212. The conductive film may be a metal film, a metal silicide film, or a polysilicon film. A photoresist pattern may be formed on the conductive layer. The conductive layer may be etched using the photoresist pattern as a mask to form a recording electrode structure 220 and a reproduction electrode structure 230. A sensor for sensing the magnetization direction of the magnetic domain in the information storage pattern may be disposed on the reproduction electrode structure 230. The sensor may be electrically connected to the regeneration electrode structure 230. The sensor may be a tunneling magnetoresistance sensor or a giant magnetoresistance sensor.

도 7d를 참조하면, 상기 기록 전극 구조체(220) 및 재생 전극 구조체(230) 상에는 제2 절연막(214)을 형성할 수 있다. 상기 제2 절연막(214)은 유전체막일 수 있다. 상기 제2 절연막(214)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있다. 상기 제2 절연막은 화학 기상 증착법 또는 스핀 코팅(spin coating)에 의하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7D, a second insulating layer 214 may be formed on the recording electrode structure 220 and the reproducing electrode structure 230. The second insulating layer 214 may be a dielectric layer. The second insulating layer 214 may be a silicon oxide layer or a silicon nitride layer. The second insulating layer may be formed by chemical vapor deposition or spin coating.

도 7e를 참조하면, 상기 제2 절연막(214) 상에 자성체막을 형성할 수 있다. 상기 자성체막 상에 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 사용하여 상기 자성체막을 식각하여 정보 저장 패턴(240)을 형성할 수 있다. 상기 정보 저장 패턴(240)은 상기 기록 전극 구조체(220) 및 재생 전극 구조체(230)와 직교할 수 있다. 상기 정보 저장 패턴(240)은 복수의 자구를 포함할 수 있다. 상기 자구들 사이에는 자벽이 존재할 수 있다. 상기 자구들은 자화될 수 있다.Referring to FIG. 7E, a magnetic film may be formed on the second insulating film 214. A photoresist pattern is formed on the magnetic film. The magnetic material layer may be etched using the photoresist pattern as a mask to form an information storage pattern 240. The information storage pattern 240 may be orthogonal to the recording electrode structure 220 and the reproduction electrode structure 230. The information storage pattern 240 may include a plurality of magnetic domains. A magnetic wall may exist between the magnetic domains. The domains can be magnetized.

도 7f를 참조하면, 상기 정보 저장 패턴(240) 상에 제3 절연막(216)이 형성될 수 있다. 상기 제3 절연막(216)은 유전체막일 수 있다. 상기 제3 절연막(216)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있다. 상기 제3 절연막은 화학 기상 증착법 또는 스핀 코핑(spin coating)에 의하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7F, a third insulating layer 216 may be formed on the information storage pattern 240. The third insulating layer 216 may be a dielectric layer. The third insulating layer 216 may be a silicon oxide layer or a silicon nitride layer. The third insulating layer may be formed by chemical vapor deposition or spin coating.

도 7g를 참조하면, 상기 제3 절연막(216) 상에 제2 요크막이 형성될 수 있다. 상기 제2 요크막 상에 포토레지스트 패턴을 형성한다 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 사용하여 상기 제2 요크막을 식각하여 제2 요크 패턴(250)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 7G, a second yoke layer may be formed on the third insulating layer 216. A photoresist pattern is formed on the second yoke layer. The second yoke layer may be etched using the photoresist pattern as a mask to form a second yoke pattern 250.

도 7h를 참조하면, 상기 제2 요크 패턴(250) 상에 제4 절연막(218)이 형성될 수 있다. 상기 제4 절연막(218)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있다. 상기 제4 절연막은 화학 기상 증착법 또는 스핀 코핑(spin coating)에 의하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7H, a fourth insulating layer 218 may be formed on the second yoke pattern 250. The fourth insulating layer 218 may be a silicon oxide layer or a silicon nitride layer. The fourth insulating layer may be formed by chemical vapor deposition or spin coating.

본 발명에 따르면, 정보 저장 패턴의 일측에 요크 패턴이 배치된다. 상기 요크 패턴은 상기 정보 저장 패턴의 정자기 에너지를 안정화시키기 때문에, 상기 정보 저장 패턴에 전류를 흘릴 때 정보 저장 패턴의 자벽들은 더 빠른 속도로 이동된다. 즉, 요크 패턴은 전류인가 자격이동 메모리 장치의 동작 속도를 증가시키는데 기여한다. According to the present invention, the yoke pattern is disposed on one side of the information storage pattern. Since the yoke pattern stabilizes the static magnetic energy of the information storage pattern, the magnetic walls of the information storage pattern move at a higher speed when a current flows through the information storage pattern. In other words, the yoke pattern contributes to increasing the operating speed of the current application qualification memory device.

본 발명에 따르면, 상기 정보 저장 패턴의 일측에 기록 전극 구조체가 배치된다. 상기 기록 전극 구조체는 기판에 배치되기 때문에, 전류인가 자벽 이동 메모리 장치는 충격에 강하다.According to the present invention, a recording electrode structure is disposed on one side of the information storage pattern. Since the write electrode structure is arranged on the substrate, the current application magnetic domain moving memory device is resistant to impact.

본 발명에 따르면, 상기 정보 저장 패턴은 복수의 자구를 포함하고 있기 때 문에, 대용량의 메모리 장치가 될 수 있다.According to the present invention, since the information storage pattern includes a plurality of magnetic domains, it can be a large memory device.

Claims (15)

복수의 자구들(magnetic domains)을 갖는 정보 저장 패턴;An information storage pattern having a plurality of magnetic domains; 상기 정보 저장 패턴의 양단에 연결된 배선들; 및Wires connected to both ends of the information storage pattern; And 상기 정보 저장 패턴의 일측에 배치되는 적어도 하나의 요크 패턴(yoke pattern)을 포함하되,Including at least one yoke pattern (yoke pattern) disposed on one side of the information storage pattern, 상기 정보 저장 패턴과 상기 요크 패턴 사이의 간격은 1nm 내지 1000nm인 것을 특징으로 하는 자벽이동 메모리 장치.And a distance between the information storage pattern and the yoke pattern is 1 nm to 1000 nm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 정보 저장 패턴는 강자성체(ferro-magnetic material), 강자성체 합금(ferro-magnetic material) alloy), 및 페리자성체(ferri-magnetic material) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 메모리 장치.The information storage pattern may include at least one of a ferro-magnetic material, a ferro-magnetic material alloy, and a ferri-magnetic material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 정보 저장 패턴은 스트립 라인(strip line) 모양, "U" 모양, 및 서펜타인(serpentine) 모양 중에서 적어도 하나의 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 자벽이동 메모리 장치.And the information storage pattern has at least one of a strip line shape, a “U” shape, and a serpentine shape. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 요크 패턴과 상기 정보 저장 패턴 사이에 개재된 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 메모리 장치.And an insulating film interposed between the yoke pattern and the information storage pattern. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 요크 패턴은 퍼멀로이 강자성체 물질(permalloy ferromagnetic material), 수퍼 퍼멀로이 강자성체 물질(super-permalloy ferromagnetic material), 수직 자기 이방성을 가지는 자성체 물질(vertical magnetic anisotropy material)들 중에서 적어도 한가지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 메모리 장치.The yoke pattern includes at least one of a permalloy ferromagnetic material, a super-permalloy ferromagnetic material, and a vertical magnetic anisotropy material. Removable memory devices. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 요크 패턴은 스트립 라인(strip line) 모양, "U" 모양, 및 서펜타인(serpentine) 모양 중에서 적어도 하나의 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 자벽이동 메모리 장치. And the yoke pattern has at least one of a strip line shape, a “U” shape, and a serpentine shape. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 정보 저장 패턴과 상기 요크 패턴은 서로 평행한 장축을 갖는 것을 특징으로 하는 자벽이동 메모리 장치.And the information storage pattern and the yoke pattern have long axes parallel to each other. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 요크 패턴은 정보 저장 패턴의 상부 및 하부에 각각 배치되는 상부 요크 패턴과 하부 요크 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 메모리 장치.And the yoke pattern includes an upper yoke pattern and a lower yoke pattern respectively disposed above and below the information storage pattern. 복수의 자구들(magnetic domains)을 갖는 정보 저장 패턴;An information storage pattern having a plurality of magnetic domains; 상기 정보 저장 패턴의 양단에 연결된 배선들; 및Wires connected to both ends of the information storage pattern; And 상기 정보 저장 패턴의 일측에 배치되는 적어도 하나의 요크 패턴(yoke pattern)을 포함하되,Including at least one yoke pattern (yoke pattern) disposed on one side of the information storage pattern, 상기 요크 패턴은 정보 저장 패턴의 상부 및 하부에 각각 배치되는 상부 요크 패턴과 하부 요크 패턴을 포함하고,The yoke pattern includes an upper yoke pattern and a lower yoke pattern respectively disposed above and below the information storage pattern. 상기 상부 요크 패턴 및 상기 하부 요크 패턴은 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 메모리 장치.And the upper yoke pattern and the lower yoke pattern are in contact with each other. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배선들에 연결되어 상기 정보 저장 패턴에 흐르는 전류를 생성하는 전류인가 회로를 더 구비하는 자벽이동 메모리 장치.And a current application circuit connected to the wirings to generate a current flowing in the information storage pattern. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 정보 저장 패턴의 일측에서, 적어도 하나의 자구에 대향되는 재생 전극 구조체; 및A reproduction electrode structure opposite to at least one magnetic domain on one side of the information storage pattern; And 상기 정보 저장 패턴의 일측에서, 적어도 하나의 자구에 대향되는 기록 전극 구조체를 구비하는 것을 특징으로 하는 자벽이동 메모리 장치.And a write electrode structure opposite to the at least one magnetic domain at one side of the information storage pattern. 복수의 자구들(magnetic domains)을 갖는 정보 저장 패턴;An information storage pattern having a plurality of magnetic domains; 상기 정보 저장 패턴의 양단에 연결된 배선들; 및Wires connected to both ends of the information storage pattern; And 상기 정보 저장 패턴의 일측에 배치되는 적어도 하나의 요크 패턴(yoke pattern)을 포함하되,Including at least one yoke pattern (yoke pattern) disposed on one side of the information storage pattern, 상기 정보 저장 패턴의 일측에서, 적어도 하나의 자구에 대향되는 재생 전극 구조체; 및 상기 정보 저장 패턴의 일측에서, 적어도 하나의 자구에 대향되는 기록 전극 구조체를 더 포함하고, A reproduction electrode structure opposite to at least one magnetic domain on one side of the information storage pattern; And at one side of the information storage pattern, a recording electrode structure opposite to at least one magnetic domain. 상기 재생 및 기록 전극 구조체들은 상기 정보 저장 패턴과 상기 요크 패턴 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 자벽이동 메모리 장치.And the reproduction and write electrode structures are interposed between the information storage pattern and the yoke pattern. 기판 상에 정보 저장 패턴을 형성하는 단계; Forming an information storage pattern on the substrate; 상기 기판 상에 적어도 하나의 요크 패턴을 형성하는 단계; 및Forming at least one yoke pattern on the substrate; And 상기 정보 저장 패턴과 상기 요크 패턴 사이에 절연막을 형성하는 단계를 포함하되,Forming an insulating film between the information storage pattern and the yoke pattern; 상기 요크 패턴은 상기 정보 저장 패턴의 일측에 형성되는 것을 특징으로 하는 자벽이동 메모리 장치의 형성 방법.And the yoke pattern is formed at one side of the information storage pattern. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 요크 패턴은 퍼멀로이 강자성체 물질(permalloy ferromagnetic material), 수퍼 퍼멀로이 강자성체 물질(super-permalloy ferromagnetic material), 수직 자기 이방성을 가지는 자성체 물질(vertical magnetic anisotropy material)들 중에서 적어도 한 가지를 포함하는 을 특징으로 하는 자벽이동 메모리 장치의 형성 방법.The yoke pattern may include at least one of a permalloy ferromagnetic material, a super-permalloy ferromagnetic material, and a vertical magnetic anisotropy material. A method of forming a magnetic domain mobile memory device.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100999975B1 (en) * 2009-01-09 2010-12-13 인하대학교 산학협력단 Magnetic domain wall movemnent memory device and operating method of the same
KR20100130437A (en) * 2009-06-03 2010-12-13 서울대학교산학협력단 Nano device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080063653A (en) * 2007-01-02 2008-07-07 삼성전자주식회사 Data storage medium using magnetic domain wall moving and manufacturing method for the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6898132B2 (en) * 2003-06-10 2005-05-24 International Business Machines Corporation System and method for writing to a magnetic shift register
US6834005B1 (en) * 2003-06-10 2004-12-21 International Business Machines Corporation Shiftable magnetic shift register and method of using the same
JP2006237183A (en) * 2005-02-24 2006-09-07 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Method of manufacturing data track to be used in magnetic shift register memory device
JP2007073103A (en) * 2005-09-05 2007-03-22 Sharp Corp Memory element, and map address management method of memory element
JP4799983B2 (en) * 2005-09-29 2011-10-26 シャープ株式会社 Magnetic memory, magnetic memory drive circuit, magnetic memory wiring method, and magnetic memory drive method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080063653A (en) * 2007-01-02 2008-07-07 삼성전자주식회사 Data storage medium using magnetic domain wall moving and manufacturing method for the same

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