CN109786544B - 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器 - Google Patents

自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器 Download PDF

Info

Publication number
CN109786544B
CN109786544B CN201811283848.4A CN201811283848A CN109786544B CN 109786544 B CN109786544 B CN 109786544B CN 201811283848 A CN201811283848 A CN 201811283848A CN 109786544 B CN109786544 B CN 109786544B
Authority
CN
China
Prior art keywords
spin
orbit torque
ferromagnetic layer
magnetization
torque type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811283848.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109786544A (zh
Inventor
佐佐木智生
盐川阳平
小村英嗣
须田庆太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to CN202410413492.0A priority Critical patent/CN118076210A/zh
Priority to CN202410413558.6A priority patent/CN118076211A/zh
Publication of CN109786544A publication Critical patent/CN109786544A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109786544B publication Critical patent/CN109786544B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details
    • H10N50/85—Magnetic active materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/329—Spin-exchange coupled multilayers wherein the magnetisation of the free layer is switched by a spin-polarised current, e.g. spin torque effect
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/161—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect details concerning the memory cell structure, e.g. the layers of the ferromagnetic memory cell
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1659—Cell access
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1675—Writing or programming circuits or methods
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/18—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using Hall-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N52/00—Hall-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N52/00—Hall-effect devices
    • H10N52/80—Constructional details

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)

Abstract

本发明提供一种自旋轨道转矩型磁化旋转元件。本实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件包括沿第一方向延伸的自旋轨道转矩配线和位于所述自旋轨道转矩配线的一个面的第一铁磁性层，所述自旋轨道转矩配线的侧面和所述第一铁磁性层的侧面在任一侧面形成连续的倾斜面。本发明在制作时能够抑制杂质再附着，使写入电流容易流动。

Description

自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器
技术领域
本发明涉及自旋轨道转矩型磁化旋转元件、自旋轨道转矩型磁阻效应元件和磁存储器。
背景技术
一直以来，已知由铁磁性层和非磁性层的多层膜构成的巨磁电阻(GMR)元件和非磁性层使用绝缘层(隧道势垒层、势垒层)的隧道磁阻(TMR)元件。它们作为用于磁传感器、高频部件、磁头和非易失性随机存取存储器(MRAM)的元件备而受关注。
MRAM利用当夹着绝缘层的2个铁磁性层彼此的磁化的方向变化时，GMR元件或者TMR元件的元件电阻发生变化这一特性，来读写数据。作为MRAM的写入方式，已知利用电流产生的磁场进行写入(磁化反转)的方式，或者利用使电流在磁阻效应元件的层叠方向上流动而产生的自旋转移矩(Spin Transfer Torque，STT)，来进行写入(磁化反转)的方式。
在写入数据时，使用STT的磁阻效应元件的磁化反转需要使电流在磁阻效应元件的层叠方向上流动。写入电流可能使磁阻效应元件的特性劣化。
于是，近年来，在写入时不必使电流在磁阻效应元件的层叠方向上流动的方法备受关注。其中的一种方法是利用自旋轨道转矩(SOT)的写入方法(例如，非专利文献1)。SOT是由自旋轨道相互作用产生的纯自旋电流或不同种类材料的界面处的拉什巴(Rashba)效应引起的。用于在磁阻效应元件内引起SOT的电流，沿与磁阻效应元件的层叠方向交叉的方向流动。即，无需使电流沿磁阻效应元件的层叠方向流动，而有望使磁阻效应元件延长寿命。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：I.M.Miron,K.Garello,G.Gaudin,P.-J.Zermatten,M.V.Costache,S.Auffret,S.Bandiera,B.Rodmacq,A.Schuhl,and P.Gambardella,Nature,476,189(2011).
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，当试图将利用SOT的磁化旋转元件投入实际使用时，存在各种各样问题。
例如，其中之一是附着在磁阻效应元件的侧壁上的导电性的杂质。导电性的杂质使构成磁阻效应元件的铁磁性体的磁特性劣化，并且是导致磁阻效应元件漏磁的原因。该杂质能够通过使离子束撞击磁阻效应元件的侧壁来去除。但是，对于使用SOT的磁阻效应元件，自旋轨道转矩配线在与磁阻效应元件的层叠方向交叉的方向上延伸。当离子束的一部分照射到自旋轨道转矩配线时，自旋轨道转矩配线的一部分被蚀刻，再次附着在磁阻效应元件的侧壁。构成具有导电性的自旋轨道转矩配线的物质因再附着而变成杂质。
另外，作为另一问题，自旋轨道转矩配线存在发热的情况。当自旋轨道转矩配线发热时，铁磁性体的磁化变得不稳定。也就是说，自旋轨道转矩配线发热成为使数据矫顽力降低的原因之一。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种自旋轨道转矩型磁化旋转元件，在制作时能够抑制杂质再附着，使写入电流容易流动。
用于解决技术问题的技术手段
本发明人等经锐意研究，结果发现通过使自旋轨道转矩配线和第一铁磁性层的侧面成为连续的倾斜面，能够解决以上任一技术问题。
即，为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案。
(1)第一方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件包括；在第一方向延伸的自旋轨道转矩配线；和位于所述自旋轨道转矩配线的一个面的第一铁磁性层，所述自旋轨道转矩配线的侧面和所述第一铁磁性层的侧面在任一侧面形成连续的倾斜面。
(2)在上述方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件中，也可以是，第一倾斜面相对于层叠方向的倾斜角大于第二倾斜面相对于所述层叠方向的倾斜角，其中所述第一倾斜面由所述第一方向上的所述自旋轨道转矩配线的第一侧面和所述第一铁磁性层的第一侧面构成，所述第二倾斜面由与所述第一方向交叉的所述自旋轨道转矩配线的第二侧面和所述第一铁磁性层的第二侧面构成。
(3)在上述方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件中，也可以是，第一倾斜面相对于层叠方向的倾斜角为45°以上，其中所述第一倾斜面由所述第一方向上的所述自旋轨道转矩配线的第一侧面和所述第一铁磁性层的第一侧面构成。
(4)在上述方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件中，也可以是，还包括2条通路配线，其从所述自旋轨道转矩配线的与所述第一铁磁性层相反的一侧的面延伸，从层叠方向观察，所述2条通路配线位于夹着所述第一铁磁性层的位置，且与所述第一铁磁性层部分重叠。
(5)在上述方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件中，也可以是，在所述自旋轨道转矩配线与所述第一铁磁性层之间还设有基底层，所述自旋轨道转矩配线、所述第一铁磁性层和所述基底层的侧面在自旋轨道转矩型磁化旋转元件的任一侧面形成连续的倾斜面。
(6)在上述方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件中，也可以是，所述基底层为非晶态。
(7)上述方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件中，也可以是，在所述自旋轨道转矩配线与所述第一铁磁性层之间还设有磁化控制层，所述自旋轨道转矩配线、所述第一铁磁性层和磁化控制层的侧面在自旋轨道转矩型磁化旋转元件的任一侧面形成连续的倾斜面。
(8)上述方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件中，也可以是，所述磁化控制层的晶体结构为四方晶。
(9)第二方式的自旋轨道转矩型磁阻效应元件包括：上述方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件；第二铁磁性层，其以与所述第一铁磁性层相对的方式配置于所述第一铁磁性层的与所述自旋轨道转矩配线相反的一侧；和夹在所述第一铁磁性层与所述第二铁磁性层之间的非磁性层。
(10)在上述方式的自旋轨道转矩型磁阻效应元件中，也可以是，所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层在面内方向具有磁各向异性，这些层在磁化中的易磁化轴相对于所述第一方向倾斜。
(11)第三方式的磁存储器包括多个上述方式的自旋轨道转矩型磁阻效应元件。
发明效果
依照本发明，在制作时能够抑制杂质再附着，使写入电流容易流动。
附图说明
图1是第一实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的立体示意图。
图2A是第一实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的垂直于Y方向的截面示意图。
图2B是第一实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的垂直于X方向的截面示意图。
图3是第一实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的俯视示意图。
图4A是在侧面上不具有连续的倾斜面的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的垂直于Y方向的截面示意图。
图4B是在侧面上不具有连续的倾斜面的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的垂直于X方向的截面示意图。
图5A是第一实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的另一例的垂直于Y方向的截面示意图。
图5B是第一实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的另一例的垂直于X方向的截面示意图。
图6A和图6B是第一实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的另一例的截面示意图。
图7A是第二实施方式的自旋轨道转矩型磁阻效应元件的垂直于Y方向的截面示意图。
图7B是第二实施方式的自旋轨道转矩型磁阻效应元件的垂直于X方向的截面示意图。
图8是第三实施方式的磁存储器的示意图。
附图标记说明
10、10’第一铁磁性层
20、20’自旋轨道转矩配线
30 通路配线
31 第一通路配线
32 第二通路配线
40 基底层
50 磁化控制层
60 第二铁磁性层
70 非磁性层
80 功能部
10a、20a、40a、50a、60a、70a第一侧面
10b、20b、40b、50b、60b、70b第二侧面
100、101、102、103自旋轨道转矩型磁化旋转元件
100a、102a、103a第一倾斜面
100b、102b、103b第二倾斜面
200自旋轨道转矩型磁阻效应元件
300磁存储器
θ1、θ2倾斜角
I、I’写入电流
B离子束。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本发明的实施方式。此外，在附图说明中，对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
[第一实施方式]
(自旋轨道转矩型磁化旋转元件)
图1是示意性地表示第一实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的立体图。另外，图2A和图2B是示意性地表示第一实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的截面图。
第一实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件100包括第一铁磁性层10和自旋轨道转矩配线20。另外，图1所示的自旋轨道转矩型磁化旋转元件100还包括2条通路配线30(第一通路配线31和第二通路配线32)。
以下，将自旋轨道转矩配线20延伸的第一方向设定为x方向，将在自旋轨道转矩配线20延伸的面内与x方向正交的第二方向设定为y方向，将与x方向和y方向正交的方向设定为z方向。图1所示的自旋轨道转矩型磁化旋转元件100的层叠方向与z方向一致。
＜第一铁磁性层＞
第一铁磁性层10的磁化方向能够变化。第一铁磁性层10可以应用铁磁性材料，特别是软磁性材料。例如，对于第一铁磁性层10，可以使用从由Cr、Mn、Co、Fe和Ni构成的组中选择的金属、含有至少一种上述金属的合金、含有上述金属及B、C和N的至少一种以上的元素的合金等。具体而言，可以将Co－Fe、Co－Fe－B、Ni－Fe作为第一铁磁性层10进行例示。
第一铁磁性层10也可以使用Co2FeSi等霍伊斯勒(Heusler)合金。霍伊斯勒合金含有具有X2YZ化学成分的金属间化合物，X是周期表上的Co、Fe、Ni或者Cu族的过渡金属元素或贵金属元素，Y是Mn、V、Cr或者Ti族的过渡金属或X的元素类型，Z是III族至V族的典型元素。例如，作为霍伊斯勒合金，可举出Co2FeSi、Co2FeGe、Co2FeGa、Co2MnSi、Co2Mn1－ aFeaAlbSi1－b、Co2FeGe1－cGac等。霍伊斯勒合金的自旋极化率高，能够提高自旋轨道转矩型磁化旋转元件100的输出。
＜自旋轨道转矩配线＞
自旋轨道转矩配线20在x方向延伸。自旋轨道转矩配线20与第一铁磁性层10的z方向的一个面连接。自旋轨道转矩配线20可以直接与第一铁磁性层10连接，也可以隔着其他层与第一铁磁性层10连接。
自旋轨道转矩配线20由当电流流动时因自旋霍尔效应而生成自旋电流的材料构成。作为这样的材料，只要是能够在自旋轨道转矩配线20中生成自旋电流的材料即可。因此，不限于由单一元素构成的材料，也可以是包括由容易生成自旋电流的材料形成的部分和由不易生成自旋电流的材料形成的部分构成的材料等。
自旋霍尔效应，是指在使电流流过材料时基于自旋轨道相互作用，在与电流方向正交的方向引起自旋电流的现象。对通过自旋霍尔效应产生自旋电流的方法进行说明。
如图1所示，当对自旋轨道转矩配线20的x方向的两端施加电位差时，电流沿着x方向流动。当电流流动时，定向为一方向的第一自旋S1和定向为与第一自旋S1相反方向的第二自旋S2分别向与电流正交的方向弯曲。普通的霍尔效应与自旋霍尔效应在运动(移动)的电荷(电子)的运动(移动)方向弯曲这一点上是共同的。另一方面，普通的霍尔效应是在磁场中运动的带电粒子受到洛伦兹力作用而使其运动方向弯曲，与此相对，在自旋霍尔效应中，即使不存在磁场，只通过电子移动(只是电流流动)也能够使自旋的移动方向弯曲，在这一点上明显不同。
在非磁性体(不是铁磁性体的材料)中，因为第一自旋S1的电子数与第二自旋S2的电子数相等，所以图中向+z方向去的第一自旋S1的电子数与向－z方向去的第二自旋S2的电子数相等。在这种情况下，电荷的流动互相抵消，电流量变为零。特别将未伴有电流的自旋电流称为纯自旋电流。
若将第一自旋S1的电子的流动表示为J↑，将第二自旋S2的电子的流动表示为J↓，将自旋电流表示为Js，则以Js＝J↑－J↓来进行定义。自旋电流Js在图中的z方向流动。在图1中，当使铁磁性体与自旋轨道转矩配线20的上表面接触时，自旋电流向铁磁性体中扩散并流入铁磁性体。即，自旋被注入第一铁磁性层10。
自旋轨道转矩配线20由具有通过电流流动时的自旋霍尔效应而产生自旋电流的功能的金属、合金、金属间化合物、金属硼化物、金属碳化物、金属硅化物、金属磷化物的任一种构成。
优选自旋轨道转矩配线20的主要成分为非磁性的重金属。此处，重金属是指具有钇以上的比重的金属。非磁性的重金属优选为最外层具有d电子或f电子的原子序数为39以上的原子序数较大的非磁性金属。这些非磁性金属的用于产生自旋霍尔效应的自旋轨道相互作用较大。
一般而言，电子向与其自旋的方向无关，而与电流向相反的方向移动。与此相反，最外层具有d电子或f电子的原子序数较大的非磁性金属的自旋轨道相互作用较大，自旋霍尔效应的作用较强。因此，电子的移动方向取决于电子的自旋方向。因而，在上述非磁性的重金属中容易产生自旋电流Js。
另外，自旋轨道转矩配线20也可以含有磁性金属。磁性金属是指铁磁性金属或者反铁磁性金属。若非磁性金属中含有微量的磁性金属，则会成为自旋的散乱因素。当自旋散乱时，自旋轨道相互作用被增强，自旋电流相对于电流的生成效率变高。自旋轨道转矩配线20的主要成分也可以仅由反铁磁性金属构成。
另一方面，若过分增大磁性金属的添加量，则所产生的自旋电流因添加的磁性金属而散乱，结果自旋电流减少的作用可能变强。因此，优选添加的磁性金属的摩尔比充分小于构成自旋轨道转矩配线的元素的总摩尔比。优选添加的磁性金属的摩尔比为整体的3％以下。
自旋轨道转矩配线20也可以含有拓扑绝缘体。拓扑绝缘体是指物质内部为绝缘体或者高电阻体但其表面形成有自旋极化的金属状态的物质。在该物质中，通过自旋轨道相互作用而产生内部磁场。因此，即使没有外部磁场，通过自旋轨道相互作用的效果也会表现新的拓扑相。该拓扑相是拓扑绝缘体，通过较强的自旋轨道相互作用和边缘处的反转对称性的破坏，能够高效地生成纯自旋电流。
作为拓扑绝缘体，优选例如SnTe、Bi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3、TIBiSe2、Bi2Te3、Bi1－xSbx、(Bi1－xSbx)2Te3等。这些拓扑绝缘体能够高效地生成自旋电流。
＜通路配线＞
通路配线30从自旋轨道转矩配线20的与第一铁磁性层10相反的一侧的面向与自旋轨道转矩配线20交叉的方向延伸。在图1中，通路配线30在自旋轨道转矩配线20的垂直方向延伸。通路配线30的与自旋轨道转矩配线20相反的一侧的端部例如与半导体电路连接。在与通路配线30连接的半导体电路中，例如连接有晶体管、电阻元件、电容器等。
图3是第一实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的俯视示意图。如图3所示，从z方向观察，第一通路配线31和第二通路配线32位于夹着第一铁磁性层10的位置。另外，从z方向观察，第一通路配线31和第二通路配线32与第一铁磁性层10部分重叠。
当从z方向观察，第一铁磁性层10与通路配线30不重叠时，由于为一个元件，因此需要加上与第一铁磁性层10和通路配线30各自的面积相应的面积。与此相反，当从z方向观察，通路配线30与第一铁磁性层10部分重叠时，一个元件所需的面积能够减小该重叠的面积。即，能够在集成电路内更有效地集成多个元件。
通路配线30的x方向和y方向的宽度是被设计好的，不能自由改变。例如，已知现有的半导体中的最小加工尺寸(feature size：F)为7nm，则通路配线30的x方向和y方向的宽度最小为7nm。换言之，通路配线30的x方向和y方向的宽度很难小于该尺寸，难以通过改变通路配线30的面积来提高集成性。
通路配线30可以使用导电性高的材料。例如，能够举出铜、铝、银等。除此以外，可以使用具有导电性的氮化膜等。
2条通路配线30之间通过层间绝缘部而被绝缘。层间绝缘部是用于将多层布线的布线间或元件间绝缘的绝缘层。关于层间绝缘部，可以使用与半导体器件等中使用的材料同样的材料。例如，可以使用氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、碳化硅(SiC)、氮化铬(CrN)、碳氮化硅(SiCN)、氮氧化硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrOx)等。
层间绝缘部与通路配线30的维氏硬度差优选为3GPa以下。当层间绝缘部与通路配线30的维氏硬度差为3GPa以下时，能够通过化学机械研磨(GMP)等使层叠有自旋轨道转矩配线20的层叠面的研磨状态达到一定程度。其结果是，能够使层叠有自旋轨道转矩配线20的层叠面平坦化。另外，如果层叠面被平坦化，则层叠有第一铁磁性层10的层叠面的平坦性也提高。
作为层间绝缘部与通路配线30的维氏硬度差为3GPa以下的具体的组合，考虑如下的组合。
例如，在层间绝缘部为氧化硅的情况下，可以使用氮化钒作为通路配线30。
另外，例如，在层间绝缘部为氧化锆的情况下，可以使用含有从Nb、V和Al构成的组中选择的任一种元素的氮化物作为通路配线30。
另外，例如，在层间绝缘部为氮化硅的情况下，可以使用含有从Nb、Zr和Al构成的组中选择的任一种元素的氮化物作为通路配线30。
另外，例如，在在层间绝缘部为氮化铬、单氮化硅、氧化铝的任一种的情况下，可以使用含有Ti或Zr的氮化物作为通路配线30。
＜整体＞
自旋轨道转矩配线20的侧面和第一铁磁性层10的侧面在自旋轨道转矩型磁化旋转元件100的任一侧面形成连续的倾斜面。倾斜面可以是如图1和图2A～图2B所示的平面，也可以是曲面。
在此，“连续的倾斜面”是指由两个侧面形成一个倾斜面。即，意味着自旋轨道转矩配线20的侧面和第一铁磁性层10的侧面连续地连接。在此，连续地连接，意味着在沿xz平面或yz平面切断的切断面中，描绘沿着倾斜面的一条安装线(直线或者曲线)。此外，在倾斜面相对于安装线具有自旋轨道转矩配线20的厚度的10％以下的凹凸时，可将该凹凸视为误差。即，在具有这样的微小的凹凸的情况下，也可以说自旋轨道转矩配线20的侧面和第一铁磁性层10的侧面形成“连续的倾斜面”。
如图2A和图2B所示，第一铁磁性层10的x方向的第一侧面10a和y方向的第二侧面10b相对于z方向倾斜。自旋轨道转矩配线20的x方向的第一侧面20a和y方向的第二侧面20b也相对于z方向倾斜。第一铁磁性层10的第一侧面10a和自旋轨道转矩配线20的第一侧面20a形成第一倾斜面100a。第一铁磁性层10的第二侧面10b和自旋轨道转矩配线20的第二侧面20b形成第二倾斜面100b。在此，自旋轨道转矩型磁化旋转元件100在x方向和y方向各包括两个侧面。第一倾斜面100a和第二倾斜面100b也可以是各方向的任一侧面。x方向的两个侧面和y方向的两个侧面为基本相同的形状，只是倾斜方向不同。
当自旋轨道转矩型磁化旋转元件100的侧面具有均连续的倾斜面时，具有多个优点。图4A和图4B是不具有连续的倾斜面的自旋轨道转矩型磁化旋转元件101的截面示意图。图4A和图4B所示的自旋轨道转矩型磁化旋转元件101包括俯视时为长方形的第一铁磁性层10’和在x方向延伸的自旋轨道转矩配线20’。第一铁磁性层10’配置于自旋轨道转矩配线20’的x方向的中央部。与图4A和图4B所示的自旋轨道转矩型磁化旋转元件101相比，对自旋轨道转矩型磁化旋转元件100在侧面具有连续的倾斜面而得到优点进行说明。
当具有连续的倾斜面时，写入电流变得容易流动。写入电流从第一通路配线31通过自旋轨道转矩配线20向第二通路配线32流动。自旋轨道转矩配线20的电阻R由R＝ρL/A来表达。ρ是电阻率，L是x方向的长度，A是在yz平面将自旋轨道转矩配线20切断而得的截面的面积。
如图2A所示，当第一倾斜面100a为连续的倾斜面时，自旋轨道转矩配线20的截面积A逐渐增大。也就是说，自旋轨道转矩配线20的电阻R在x方向上逐渐变化，写入电流I的流动变得流畅。另外，第一倾斜面100a在第一铁磁性层10的第一侧面10a也是连续的，因此电流的一部分也流到第一铁磁性层10。写入电流I的流动变得顺畅，由此能够抑制自旋轨道转矩配线20发热。
与此相反，对于图4A所示的自旋轨道转矩型磁化旋转元件101，写入电流I’的流动流畅。第一通路配线31和第二通路配线32，与自旋轨道转矩配线20’的电阻率不同。因此，当写入电流I’从第一通路配线31向自旋轨道转矩配线20’流动时和从自旋轨道转矩配线20’向第二通路配线32流动时，其易流动性急剧变化，产生面间电阻。其结果，自旋轨道转矩配线20’变得容易发热。
另外，当具有连续的倾斜面时，在制作时能够抑制杂质再附着。自旋轨道转矩型磁化旋转元件100可以使用溅射法、化学气相沉积法等层叠技术和光刻等加工技术来制造。例如，在制作自旋轨道转矩配线20之后，将作为第一铁磁性层10的基底的层层叠，通过光刻将其加工成第一铁磁性层10的形状。
在该加工时，有时杂质会附着在第一铁磁性层10的侧壁上。该杂质使第一铁磁性层10的磁特性劣化。杂质能够通过从侧方照射离子束B(参照图2A和图4A)来去除。离子束B从与xy平面接近平行的角度入射。入射光束与xy平面所成的角度可以倾斜至10°左右。
如图2A所示，当第一倾斜面100a和第二倾斜面100b倾斜时，容易将离子束B照射到第一倾斜面100a和第二倾斜面100b。即，能够将离子束B直接照射到第一倾斜面100a和第二倾斜面100b，能够有效地去除杂质。另外，离子束B有时会使自旋轨道转矩配线20的一部分飞散。由于自旋轨道转矩配线20具有导电性，因此再附着的飞散物能够使第一铁磁性层10的磁特性劣化。但是，若第一铁磁性层10和自旋轨道转矩配线20的侧面形成连续的倾斜面，则能够抑制飞散物再附着到第一铁磁性层10的侧壁。
与此相对，如图4A和图4B所示，当第一铁磁性层10’的侧面与自旋轨道转矩配线20’的侧面的x方向或者y方向的位置不同时，难以将离子束B照射到第一铁磁性层10’的侧面的下部。而且，从自旋轨道转矩配线20’飞散的飞散物容易再附着到第一铁磁性层10’。
优选第一倾斜面100a相对于z方向的倾斜角θ1大于第二倾斜面100b相对于z方向的倾斜角θ2(参照图2A和图2B)。在此，有时第一倾斜面100a或者第二倾斜面100b为曲面，倾斜角不是恒定的。在这种情况下，利用平均倾斜角来比较其大小。
例如，如以下那样，求出第一倾斜面100a的平均倾斜角。首先，在xz平面中将第一倾斜面100a在x方向五等分。为了在x方向上进行五等分，需要在z方向延伸的6根线段。接着，在各点处求出由穿过这6根线段和第一倾斜面100a的交点的切线与z方向所成的角度。然后，将这些角度的平均值作为平均倾斜角。关于第二倾斜面100b的平均倾斜角，除了在yz平面中将第二倾斜面100b在y方向五等分这一点不同之外，能够按照同样的步骤求出。
电流流动的主方向为x方向。另外，由于自旋轨道转矩配线20在x方向延伸，因此飞散物容易在x方向上再附着。通过使第一倾斜面100a的倾斜角θ1大于第二倾斜面100b的倾斜角θ2，能够进一步改善电流的易流动性，进一步抑制飞散物的再附着。
另外，在自旋轨道转矩型磁化旋转元件100中，数据通过第一铁磁性层10的磁化朝向任一方向而被保持。当第一铁磁性层10的磁化的总量多时，能够稳定地保持数据。第一铁磁性层10的磁化的总量与第一铁磁性层10的体积有对应关系。自旋轨道转矩型磁化旋转元件100的x方向的长度比其y方向的长度长。因此，在倾斜角θ1大于倾斜角θ2的情况下，能够确保第一铁磁性层10的体积较大。也就是说，当倾斜角θ1大于倾斜角θ2时，自旋轨道转矩型磁化旋转元件100的数据保持特性能够提高。
第一倾斜面100a的相对于z方向的倾斜角θ1优选为45°以上，更优选50°以上，进一步优选60°以上。第二倾斜面100b的相对于z方向的倾斜角θ2优选为10°以上，更优选20°以上，进一步优选30°以上。如果倾斜角θ1和倾斜角θ2在该范围内，则能够充分地抑制飞散物的再附着。另外，能够容易地确保第一铁磁性层10的足够的尺寸以保持数据。
另外，本实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件100不限于图2A和图2B所示的结构。图5A和图5B是第一实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的另一例的截面示意图。图5A和图5B所示的自旋轨道转矩型磁化旋转元件102在自旋轨道转矩配线20与第一铁磁性层10之间具有基底层40。自旋轨道转矩配线20、第一铁磁性层10和基底层40的侧面在自旋轨道转矩型磁化旋转元件102的任一侧面形成连续的倾斜面。
第一倾斜面102a由第一铁磁性层10的第一侧面10a、自旋轨道转矩配线20的第一侧面20a和基底层40的第一侧面40a构成。第二倾斜面102b由第一铁磁性层10的第二侧面10b、自旋轨道转矩配线20的第二侧面20b和基底层40的第二侧面40b构成。第一倾斜面102a和第二倾斜面102b的关系与图2A和图2B所示的第一倾斜面100a和第二倾斜面100b的关系相同。
基底层40是缓和自旋轨道转矩配线20的晶格施加于第一铁磁性层10的晶体生长的影响的层。当设置有基底层40时，能够减小自旋轨道转矩配线20的晶体结构的影响，容易设计第一铁磁性层10的晶体结构。其结果，容易将第一铁磁性层10的易磁化轴设定在任意方向。例如，当将第一铁磁性层10的易磁化轴设定在z方向时，数据的记录密度增加。另外，当将第一铁磁性层10的易磁化轴设定为xy面内的任一方向时，数据的写入速度变快。
关于基底层40，例如可以使用含有从Ti、Cr、Cu、Zn、Mg、Al、Si、B、C构成的组中选择的一种以上的元素的金属或者合金。优选基底层40为非晶态。
另外，图6A和图6B是第一实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件的另一例的截面示意图。图6A和图6B所示的自旋轨道转矩型磁化旋转元件103在自旋轨道转矩配线20与第一铁磁性层10之间具有基底层40和磁化控制层50。自旋轨道转矩配线20、第一铁磁性层10、基底层40和磁化控制层50的侧面在自旋轨道转矩型磁化旋转元件103的任一侧面形成连续的倾斜面。
第一倾斜面103a由第一铁磁性层10的第一侧面10a、自旋轨道转矩配线20的第一侧面20a、基底层40的第一侧面40a和磁化控制层50的第一侧面50a构成。第二倾斜面103b由第一铁磁性层10的第二侧面10b、自旋轨道转矩配线20的第二侧面20b、基底层40的第二侧面40b和磁化控制层50的第二侧面50b构成。第一倾斜面103a和第二倾斜面103b的关系与图2A和图2B所示的第一倾斜面100a和第二倾斜面100b的关系相同。
磁化控制层50是用于控制第一铁磁性层10的磁化方向的层。将第一铁磁性层10层叠，以保持其与磁化控制层50的晶格匹配。因此，第一铁磁性层10的晶体结构与磁化控制层50的晶体结构类似，易磁化轴的方向也容易成为相同的方向。
例如晶体结构为四方晶时，易磁化方向容易沿c轴方向定向。因此，当使磁化控制层50的晶体结构成为c轴在xy面内定向的四方晶时，磁化控制层50形成面内磁化膜。另外，由于第一铁磁性层10的晶体结构也与磁化控制层50类似，因此第一铁磁性层10也容易形成面内磁化膜。关于c轴在xy面内定向的四方晶结构，能够通过在xy面内方向上施加磁场，同时使磁化控制层50生长来制作。
当在层叠第一铁磁性层10时，若在规定方向施加磁场，则即使不设置磁化控制层50，也能够控制第一铁磁性层10的磁化定向方向。但是，通过将磁化控制层50和第一铁磁性层10的作用分开，第一铁磁性层10所使用的材料的选择性提高，能够提高第一铁磁性层10的特性。
磁化控制层50可以使用SmFe12等。
另外，图6A和图6B所示的自旋轨道转矩型磁化旋转元件103中，在自旋轨道转矩配线20与磁化控制层50之间具有基底层40。当具有基底层40时，容易控制磁化控制层50的晶体结构。此外，也可以在自旋轨道转矩配线20与第一铁磁性层10之间仅设置磁化控制层50，而不设置基底层40。
如上所述，本实施方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件中，由于侧面是连续的倾斜面，因此在制作时能够抑制杂质再附着，能够使写入电流容易流动。
[第二实施方式]
(自旋轨道转矩型磁阻效应元件)
图7A和图7B是第二实施方式的自旋轨道转矩型磁阻效应元件的截面示意图。图7A和图7B所示的自旋轨道转矩型磁阻效应元件200具有图6A和图6B所示的自旋轨道转矩型磁化旋转元件103、第二铁磁性层60和非磁性层70。第二铁磁性层60以与第一铁磁性层10相对的方式配置于第一铁磁性层10的与自旋轨道转矩配线20相反的一侧。非磁性层70被夹在第一铁磁性层10与第二铁磁性层60之间。另外，自旋轨道转矩型磁化旋转元件103是一个示例，也可以使用图2A和图2B及图5A和图5B所示的自旋轨道转矩型磁化旋转元件。
第一铁磁性层10、非磁性层70和第二铁磁性层60层叠而成的层叠体(功能部80)发挥与普通的磁阻效应元件同样的功能。功能部80通过第二铁磁性层60的磁化被固定在一方向(z方向)且第一铁磁性层10的磁化方向相对变化，来发挥功能。在应用于矫顽力差型(拟自旋阀型；Pseudo spin valve型)的MRAM的情况下，使第二铁磁性层60的矫顽力大于第一铁磁性层10的矫顽力。在应用于交换偏置型(自旋阀；spin valve型)的MRAM的情况下，通过使第二铁磁性层60与反铁磁性层的交换耦合来固定第二铁磁性层60的磁化。
另外，在非磁性层70由绝缘体构成的情况下，功能部80为与隧道磁阻(TMR：Tunneling Magnetoresistance)元件同样的结构，在非磁性层70由金属构成的情况下，功能部80为与巨磁电阻(GMR：Giant Magnetoresistance)元件同样的结构。
功能部80的层叠结构可以采用公知的磁阻效应元件的层叠结构。例如，各层可以是由多个层构成的层，也可以具有用于固定第二铁磁性层60的磁化方向的反铁磁性层等其他的层。第二铁磁性层60被称为固定层或参照层，第一铁磁性层10被称为自由层或存储层等。
对于第二铁磁性层60，可以使用与第一铁磁性层10同样的材料。为了进一步增大第二铁磁性层60相对于第一铁磁性层10的矫顽力，也可以使IrMn、PtMn等反铁磁性材料与第二铁磁性层60接触。另外，为了不使第二铁磁性层60的漏磁场对第一铁磁性层10造成影响，第二铁磁性层60也可以是合成铁磁性耦合的构成。
非磁性层70可以使用公知的材料。
例如，当非磁性层70由绝缘体构成时(为隧道势垒层时)，作为其材料，可以使用Al2O3、SiO2、MgO和MgAl2O4等。另外，除了这些以外，还可以使用Al、Si、Mg的一部分被置换成Zn、Be等的材料等。其中，MgO或MgAl2O4是能够实现相干隧道(coherent tunnel)的材料，因此能够高效地注入自旋。当非磁性层70由金属构成时，作为其材料，可以使用Cu、Au、Ag等。另外，当非磁性层70由半导体构成时，作为其材料，可以使用Si、Ge、CuInSe2、CuGaSe2、Cu(In,Ga)Se2等。
在自旋轨道转矩型磁阻效应元件200中，自旋轨道转矩型磁化旋转元件103的第一倾斜面103a、非磁性层70的第一侧面70a和第二铁磁性层60的第一侧面60a也形成连续的第一倾斜面200a。另外，自旋轨道转矩型磁化旋转元件103的第二倾斜面103b、非磁性层70的第二侧面70b和第二铁磁性层60的第二侧面60b形成连续的第二倾斜面200b。因此，在制作时可以抑制杂质向自旋轨道转矩型磁阻效应元件200的侧面再附着，可以使写入电流容易流动。
另外，在自旋轨道转矩型磁阻效应元件200中，优选第一铁磁性层10和第二铁磁性层60是易磁化轴的主方向为x方向的面内磁化膜。另外，优选这些层的易磁化轴相对于x方向倾斜。当使连结第一通路配线31和第二通路配线32的线段与自旋轨道转矩配线20交叉时，这些层的易磁化轴相对于x方向向y方向倾斜。另外，也可以为第一通路配线31和第二通路配线32与自旋轨道转矩配线20的位置关系按照图3的构成，在磁场中进行调整，从而使磁化方向定向到规定方向。
当第一铁磁性层10和第二铁磁性层60是易磁化轴的主方向为x方向的面内磁化膜时，被注入第一铁磁性层10的自旋的方向与第一铁磁性层10的磁化方向交叉。因此，第一铁磁性层10对写入电流的响应(反应速度)提高。另外，当第一铁磁性层10的磁化具有与被注入第一铁磁性层10的自旋的方向相同的方向(y方向)的成分时，第一铁磁性层10的磁化在其反转的方向受力，容易发生磁化反转。其结果，能够在不施加外部磁场的情况下，使第一铁磁性层10的磁化反转。
[第三实施方式]
＜磁存储器＞
图8是包括多个自旋轨道转矩型磁阻效应元件200(参照图7A和图7B)的磁存储器300的平面图。图8所示的磁存储器300中，自旋轨道转矩型磁阻效应元件200为3×3矩阵配置。图8是磁存储器的一个示例，自旋轨道转矩型磁阻效应元件200的数量和配置是任意的。
在自旋轨道转矩型磁阻效应元件200上，分别连接有1根字线WL1～3、1根源线SL1～3和1根读线RL1～3。
通过选择施加电流的字线WL1～3和源线SL1～3，使电流流过任意自旋轨道转矩型磁阻效应元件200的自旋轨道转矩配线20，进行写入动作。另外，通过选择施加电流的读线RL1～3和源线SL1～3，使电流在任意的自旋轨道转矩型磁阻效应元件200的功能部80的层叠方向流动，进行读取动作。施加电流的字线WL1～3、源线SL1～3和读线RL1～3可以通过晶体管等来选择。即，通过从上述多个自旋轨道转矩型磁阻效应元件200读出任意元件的数据，能够有效地用作磁存储器。

Claims (14)

1.一种自旋轨道转矩型磁化旋转元件，其特征在于，包括：
在第一方向延伸的自旋轨道转矩配线；和
位于所述自旋轨道转矩配线的一个面的第一铁磁性层，
所述自旋轨道转矩配线的侧面和所述第一铁磁性层的侧面在自旋轨道转矩型磁化旋转元件的任一侧面形成连续的倾斜面，
第一倾斜面相对于层叠方向的倾斜角大于第二倾斜面相对于所述层叠方向的倾斜角，其中所述第一倾斜面由所述第一方向上的所述自旋轨道转矩配线的第一侧面和所述第一铁磁性层的第一侧面构成，所述第二倾斜面由与所述第一方向交叉的所述自旋轨道转矩配线的第二侧面和所述第一铁磁性层的第二侧面构成。
2.如权利要求1所述的自旋轨道转矩型磁化旋转元件，其特征在于：
第一倾斜面相对于层叠方向的倾斜角为45°以上，其中所述第一倾斜面由所述第一方向上的所述自旋轨道转矩配线的第一侧面和所述第一铁磁性层的第一侧面构成。
3.如权利要求1所述的自旋轨道转矩型磁化旋转元件，其特征在于：
还包括2条通路配线，其从所述自旋轨道转矩配线的与所述第一铁磁性层相反的一侧的面延伸，
从层叠方向观察，所述2条通路配线位于夹着所述第一铁磁性层的位置，且与所述第一铁磁性层部分重叠。
4.如权利要求2所述的自旋轨道转矩型磁化旋转元件，其特征在于：
还包括2条通路配线，其从所述自旋轨道转矩配线的与所述第一铁磁性层相反的一侧的面延伸，
从层叠方向观察，所述2条通路配线位于夹着所述第一铁磁性层的位置，且与所述第一铁磁性层部分重叠。
5.如权利要求1所述的自旋轨道转矩型磁化旋转元件，其特征在于：
在所述自旋轨道转矩配线与所述第一铁磁性层之间还设有基底层，
所述自旋轨道转矩配线、所述第一铁磁性层和所述基底层的侧面在自旋轨道转矩型磁化旋转元件的任一侧面形成连续的倾斜面。
6.如权利要求2所述的自旋轨道转矩型磁化旋转元件，其特征在于：
在所述自旋轨道转矩配线与所述第一铁磁性层之间还设有基底层，
所述自旋轨道转矩配线、所述第一铁磁性层和所述基底层的侧面在自旋轨道转矩型磁化旋转元件的任一侧面形成连续的倾斜面。
7.如权利要求3所述的自旋轨道转矩型磁化旋转元件，其特征在于：
在所述自旋轨道转矩配线与所述第一铁磁性层之间还设有基底层，
所述自旋轨道转矩配线、所述第一铁磁性层和所述基底层的侧面在自旋轨道转矩型磁化旋转元件的任一侧面形成连续的倾斜面。
8.如权利要求4所述的自旋轨道转矩型磁化旋转元件，其特征在于：
在所述自旋轨道转矩配线与所述第一铁磁性层之间还设有基底层，
所述自旋轨道转矩配线、所述第一铁磁性层和所述基底层的侧面在自旋轨道转矩型磁化旋转元件的任一侧面形成连续的倾斜面。
9.如权利要求5所述的自旋轨道转矩型磁化旋转元件，其特征在于：
所述基底层为非晶态。
10.如权利要求1～9的任一项所述的自旋轨道转矩型磁化旋转元件，其特征在于：
在所述自旋轨道转矩配线与所述第一铁磁性层之间还设有磁化控制层，
所述自旋轨道转矩配线、所述第一铁磁性层和磁化控制层的侧面在自旋轨道转矩型磁化旋转元件的任一侧面形成连续的倾斜面。
11.如权利要求10所述的自旋轨道转矩型磁化旋转元件，其特征在于：
所述磁化控制层的晶体结构为四方晶。
12.一种自旋轨道转矩型磁阻效应元件，其特征在于，包括：
如权利要求1～11的任一项所述的自旋轨道转矩型磁化旋转元件；
第二铁磁性层，其配置于所述第一铁磁性层的与所述自旋轨道转矩配线相反的一侧；和
夹在所述第一铁磁性层与所述第二铁磁性层之间的非磁性层。
13.如权利要求12所述的自旋轨道转矩型磁阻效应元件，其特征在于：
所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层在面内方向具有磁各向异性，这些层在磁化中的易磁化轴相对于所述第一方向倾斜。
14.一种磁存储器，其特征在于：
包括多个如权利要求12或13所述的自旋轨道转矩型磁阻效应元件。
CN201811283848.4A 2017-11-14 2018-10-31 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器 Active CN109786544B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410413492.0A CN118076210A (zh) 2017-11-14 2018-10-31 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器
CN202410413558.6A CN118076211A (zh) 2017-11-14 2018-10-31 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-219220 2017-11-14
JP2017219220A JP7098914B2 (ja) 2017-11-14 2017-11-14 スピン軌道トルク型磁化回転素子、スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410413492.0A Division CN118076210A (zh) 2017-11-14 2018-10-31 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器
CN202410413558.6A Division CN118076211A (zh) 2017-11-14 2018-10-31 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109786544A CN109786544A (zh) 2019-05-21
CN109786544B true CN109786544B (zh) 2024-04-30

Family

ID=66432513

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410413558.6A Pending CN118076211A (zh) 2017-11-14 2018-10-31 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器
CN202410413492.0A Pending CN118076210A (zh) 2017-11-14 2018-10-31 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器
CN201811283848.4A Active CN109786544B (zh) 2017-11-14 2018-10-31 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410413558.6A Pending CN118076211A (zh) 2017-11-14 2018-10-31 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器
CN202410413492.0A Pending CN118076210A (zh) 2017-11-14 2018-10-31 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器

Country Status (3)

Country Link
US (3) US10644228B2 (zh)
JP (1) JP7098914B2 (zh)
CN (3) CN118076211A (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017090736A1 (ja) 2015-11-27 2018-09-13 Tdk株式会社 スピン流磁化反転型磁気抵抗効果素子及びスピン流磁化反転型磁気抵抗効果素子の製造方法
JP6803575B2 (ja) * 2016-06-24 2020-12-23 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Ｉ−ｉｉｉ−ｖｉ２化合物半導体を用いた磁気抵抗素子及びその製造方法、これを用いた磁気記憶装置並びにスピントランジスタ
JP6686990B2 (ja) * 2017-09-04 2020-04-22 Tdk株式会社 スピン軌道トルク型磁化反転素子及び磁気メモリ
JP7098914B2 (ja) * 2017-11-14 2022-07-12 Tdk株式会社 スピン軌道トルク型磁化回転素子、スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ
CN111433620B (zh) * 2017-12-04 2022-06-28 株式会社村田制作所 磁传感器
US11925123B2 (en) * 2018-01-10 2024-03-05 Tdk Corporation Spin-orbit torque type magnetization rotational element, spin-orbit torque type magnetoresistance effect element, and magnetic memory
KR102604743B1 (ko) * 2018-12-11 2023-11-22 삼성전자주식회사 자기 메모리 장치
KR102518015B1 (ko) * 2019-01-31 2023-04-05 삼성전자주식회사 자기 저항 메모리 소자 및 그 제조 방법
KR20210032591A (ko) 2019-09-16 2021-03-25 삼성전자주식회사 자기 기억 소자
JP2021057357A (ja) * 2019-09-26 2021-04-08 国立大学法人東京工業大学 磁気抵抗メモリ
JP2021090041A (ja) * 2019-11-26 2021-06-10 Tdk株式会社 磁化回転素子、磁気抵抗効果素子、半導体素子、磁気記録アレイ及び磁気抵抗効果素子の製造方法
US11915734B2 (en) 2021-08-13 2024-02-27 International Business Machines Corporation Spin-orbit-torque magnetoresistive random-access memory with integrated diode
US11793001B2 (en) 2021-08-13 2023-10-17 International Business Machines Corporation Spin-orbit-torque magnetoresistive random-access memory

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009044644A1 (ja) * 2007-10-04 2009-04-09 Nec Corporation 磁気抵抗効果素子、及び磁気ランダムアクセスメモリ、及びその初期化方法
CN105161613A (zh) * 2015-08-18 2015-12-16 北京航空航天大学 一种基于双势垒结构的磁存储器件
WO2016021468A1 (ja) * 2014-08-08 2016-02-11 国立大学法人東北大学 磁気抵抗効果素子、及び磁気メモリ装置
CN105426157A (zh) * 2015-12-01 2016-03-23 中电海康集团有限公司 一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器
WO2016182085A1 (ja) * 2015-05-14 2016-11-17 国立大学法人東北大学 磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ装置
JP2017059594A (ja) * 2015-09-14 2017-03-23 株式会社東芝 磁気メモリ
WO2017090728A1 (ja) * 2015-11-27 2017-06-01 Tdk株式会社 スピン流磁化反転素子、磁気抵抗効果素子、および磁気メモリ

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5608593A (en) * 1995-03-09 1997-03-04 Quantum Peripherals Colorado, Inc. Shaped spin valve type magnetoresistive transducer and method for fabricating the same incorporating domain stabilization technique
US7738220B1 (en) * 1998-06-30 2010-06-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistance effect element, magnetic head, magnetic head assembly, magnetic storage system
JP2005294376A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Toshiba Corp 磁気記録素子及び磁気メモリ
JP4322882B2 (ja) * 2006-03-16 2009-09-02 Ｔｄｋ株式会社 薄膜磁気ヘッド及び該薄膜磁気ヘッドの製造方法
US8787076B2 (en) 2008-09-02 2014-07-22 Nec Corporation Magnetic memory and method of manufacturing the same
FR2963153B1 (fr) 2010-07-26 2013-04-26 Centre Nat Rech Scient Element magnetique inscriptible
KR101457511B1 (ko) * 2011-08-18 2014-11-04 코넬 유니버시티 스핀 홀 효과 자기 장치, 방법, 및 적용
US9076537B2 (en) 2012-08-26 2015-07-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing a magnetic tunneling junction using spin-orbit interaction based switching and memories utilizing the magnetic tunneling junction
US9166154B2 (en) 2012-12-07 2015-10-20 Avalance Technology, Inc. MTJ stack and bottom electrode patterning process with ion beam etching using a single mask
US9269893B2 (en) 2014-04-02 2016-02-23 Qualcomm Incorporated Replacement conductive hard mask for multi-step magnetic tunnel junction (MTJ) etch
US9526896B2 (en) * 2014-08-12 2016-12-27 Second Sight Medical Products, Inc. Pattern detection and location indication for a visual prosthesis
US11257862B2 (en) 2015-01-30 2022-02-22 Yimin Guo MRAM having spin hall effect writing and method of making the same
JP2017059595A (ja) 2015-09-14 2017-03-23 株式会社東芝 磁気メモリ
US10388855B2 (en) * 2017-03-17 2019-08-20 Toshiba Memory Corporation Magnetic memory device
JP7098914B2 (ja) * 2017-11-14 2022-07-12 Tdk株式会社 スピン軌道トルク型磁化回転素子、スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009044644A1 (ja) * 2007-10-04 2009-04-09 Nec Corporation 磁気抵抗効果素子、及び磁気ランダムアクセスメモリ、及びその初期化方法
WO2016021468A1 (ja) * 2014-08-08 2016-02-11 国立大学法人東北大学 磁気抵抗効果素子、及び磁気メモリ装置
WO2016182085A1 (ja) * 2015-05-14 2016-11-17 国立大学法人東北大学 磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ装置
CN105161613A (zh) * 2015-08-18 2015-12-16 北京航空航天大学 一种基于双势垒结构的磁存储器件
JP2017059594A (ja) * 2015-09-14 2017-03-23 株式会社東芝 磁気メモリ
WO2017090728A1 (ja) * 2015-11-27 2017-06-01 Tdk株式会社 スピン流磁化反転素子、磁気抵抗効果素子、および磁気メモリ
CN105426157A (zh) * 2015-12-01 2016-03-23 中电海康集团有限公司 一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器

Also Published As

Publication number Publication date
US20200235290A1 (en) 2020-07-23
US20210305498A1 (en) 2021-09-30
CN118076211A (zh) 2024-05-24
JP2019091791A (ja) 2019-06-13
US20190148629A1 (en) 2019-05-16
JP7098914B2 (ja) 2022-07-12
US11063210B2 (en) 2021-07-13
US10644228B2 (en) 2020-05-05
CN118076210A (zh) 2024-05-24
CN109786544A (zh) 2019-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109786544B (zh) 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、磁阻效应元件和磁存储器
US10396276B2 (en) Electric-current-generated magnetic field assist type spin-current-induced magnetization reversal element, magnetoresistance effect element, magnetic memory and high-frequency filter
US11522124B2 (en) Spin-orbit torque type magnetoresistance effect element, and method for producing spin-orbit torque type magnetoresistance effect element
CN110268530B (zh) 自旋流磁化反转元件和自旋轨道转矩型磁阻效应元件
CN109427965B (zh) 自旋流磁化旋转元件、自旋轨道转矩型磁阻效应元件
CN109545954B (zh) 自旋流磁化反转元件、磁阻效应元件和磁存储器
CN110914974B (zh) 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、自旋轨道转矩型磁阻效应元件和磁存储器
CN111492491B (zh) 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、自旋轨道转矩型磁阻效应元件以及磁存储器
JP7211252B2 (ja) スピン軌道トルク型磁化回転素子、スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ
WO2019167198A1 (ja) スピン素子の安定化方法及びスピン素子の製造方法
US11276815B2 (en) Spin-orbit torque type magnetization reversal element, magnetic memory, and high frequency magnetic device
CN113330582A (zh) 自旋轨道转矩型磁化旋转元件、自旋轨道转矩型磁阻效应元件、磁存储器及储备池元件
CN111279489B (zh) 自旋轨道转矩型磁阻效应元件及磁存储器
CN111480240B (zh) 自旋轨道转矩型磁阻效应元件和磁存储器
JP7124788B2 (ja) スピン流磁化回転型磁気抵抗効果素子、及び磁気メモリ
JP7293847B2 (ja) スピン軌道トルク型磁化回転素子、スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ
JP7187928B2 (ja) スピン軌道トルク型磁化回転素子、スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ
CN116157863A (zh) 磁元件和集成装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant