이온빔 입사각의 조정을 통한 MTJ Layer Profile에 관한 연구

Abstract

2020년 현재, 차세대 메모리의 하나인 STT-MRAM (Spin Torque Transfer Magnetic Random Access Memory)의 개발이 한창 진행중이다. STT-MRAM은 MTJ (Magnetic Tunneling Junction) 소자에 흐르는 전류의 방향에 따라 Write/Read가 결정된다. 이 중 Barrier 물질인 MgO의 Electrical Short를 일으키지 않는 선에서 미세공정에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 반도체 8대 공정 중 하나인 Etch Part는 이 분야에서 높은 기술력을 필요로 한다.

MRAM 산업의 전반적인 이해와 MTJ Structure, Ion Beam 장비의 구조와 최적의 Process 조건까지 다루어 보았다. 그리고 기존 RIE Plasma Etching 방식에서 발생하는 Challenges를 이해하고 Ion Beam Etching이 어느 영역에서 보완해줄 수 있는지 연구하였다. 실험 결과 Ion Beam Etching은 Re-deposition, Sidewall Slope 현상을 확연히 줄여주는 데 상당한 역할을 하였다.

특히, Ion Beam의 다양한 입사각에 따른 MTJ Layer의 Profile이 어떤 차이점을 보이는지 연구하고 Target Process 결과를 얻기 위해서는 어떠한 노력이 있는지 알아보았다.