일반기술

비정질 코발트-나이오븀-지르코늄 합금을 하지층으로사용한 자기터널접합

자기터널접합에서 하지층(UNDERLAYER) 효과를 향상시키기 위하여 하지층으로 CO85.5NB8ZR6.5 (IN AT. %)을 사용하여 자기터널접합을 제작하였으며 기존에 TA를 하지층으로 사용한 자기터널접합과 그 특성을 비교하였다. 비정질 코발트-나이오븀-지르코늄(CONBZR)을 하지층으로 사용하여 구성하는 자기터널접합은 웨이퍼위에 SIO2 / CONBZR(2 NM) / COFE(8 NM) / IRMN(7.5 NM) / COFE(3 NM) / AL(1.6 NM) + OXIDATION / COFE(3 NM) / CONBZR(2 NM)의 구조를 가지며, 이를 웨이퍼위에 SIO2 / TA2(2 NM) / COFE(8 NM ) / IRMN(7.5 NM) / COFE(3 NM) / AL(1.6 NM) + OXIDATION / COFE(3 NM) / TA2(2 NM) 의 구조를 가지는 기존의 자기터널접합과 비교하였다. 열처리 전과 열처리 후에 CONBZR를 하지층으로 사용한 자기터널접합은 TA을 하지층으로 사용한 자기터널접합보다 터널베리어에서 우수한 표면조도를 가지며 (0.16 VS. 0.34 NM), 표면조도가 향상되어 열적안정성이 좋으며, 또한 자기저항의 온도의존성을 줄이는데 매우 이롭다고 판명되었다. 오제 전자 분광분석기(AUGER ELECTRON SPECTROSCOPY)로 확인시 장시간 열처리를 하면 MN이 하부 강자성체 전극으로 내부확산이 발생하여 자기저항 특성을 저하시키는 현상을 알 수 있는데, 하부전극의 두께를 미세하게 변화시키면, 예를 들어 CONBZR을 4 NM 두께로, COFE를 10 NM로 하여 300℃에서 10분간 열처리 한 경우에는 자기저항비가 32%로 증가하였다.본 발명은 자기터널 접합구조에 관한 것으로서, 특히 물적 특성이 개선된 자 기터널 접합구조를 갖는 자기터널접합구조를 형성하는 방법에 관한 것이다. 자기터널접합(MTJs: Magnetic Tunnel Junctions)의 구조는 터널링 장벽(tunneling barrier)으로서 절연층 (일반적으로 Al 2 O 3 )을 사이에 둔 두 강자성층 (ferromagnetic layer)의 샌드위치 형태로 되어 있으며, 전류가 각 층에 수직하게 흐르는 현상을 나타낸다. 전류가 흐를 때, 두 강자성층의 스핀 방향이 같으면 (parallel) 저항이 작으며 전류의 터널링 확률이 크게 된다. 반면에 두 강자성층의 스핀 방향이 정반대이면 (antiparallel), 저항이 크며 전류의 터널링 확률이 작게 된다. 즉, 자기 터널링 접합(MTJs)에서 터널링 전류는 두 강자성층의 상대적 자화방향에 의존하는 현상을 나타낸다. 이 현상은 1975년 줄리에르(Julliere)에 의해 실험적으로 처음 발견되었으며, 이를 터널자기저항(TMR : Tunneling Mangetoresistance) 이라고 한다.