JP2003218430A - 磁気トンネル接合の切替え磁界の特性を変更するための方法 - Google Patents
磁気トンネル接合の切替え磁界の特性を変更するための方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】メモリデバイスの磁気特性の変動を抑えて、従
来のメモリデバイスよりも性能の優れたメモリデバイス
を実現するための手段を提供する。 【解決手段】磁気トンネル接合は、ピン止めされた層と
センス層を形成し(206,210)、それらの層のうちの少な
くとも１つの層の磁化ベクトルを再設定する(220)こと
によって製造される。
来のメモリデバイスよりも性能の優れたメモリデバイス
を実現するための手段を提供する。 【解決手段】磁気トンネル接合は、ピン止めされた層と
センス層を形成し(206,210)、それらの層のうちの少な
くとも１つの層の磁化ベクトルを再設定する(220)こと
によって製造される。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は情報記憶デバイスに
関する。より詳細には、本発明は磁気トンネル接合を含
むメモリデバイスに関する。 【０００２】 【従来の技術】典型的な磁気ランダムアクセスメモリ
（「ＭＲＡＭ」）デバイス（ＭＲＡＭ素子またはＭＲＡ
Ｍ装置。以下同じ。本明細書においてデバイスには、素
子または装置が含まれる）は、メモリセルのアレイと、
メモリセルの行に沿って延在するワード線と、メモリセ
ルの列に沿って延在するビット線とを含む。各メモリセ
ルは、ワード線とビット線との交点に配置される。 【０００３】ＭＲＡＭメモリセルは、スピン依存トンネ
ル（「ＳＤＴ」）接合のような磁気トンネル接合（「Ｍ
ＴＪ」）に基づくものとすることができる。典型的なＳ
ＤＴ接合は、ピン止め層（pinned layer。ピン止めされ
た層または固着層。以下同じ）と、センス層（sense la
yer）と、ピン止め層とセンス層との間に挟まれる絶縁
性トンネル障壁とを含む。ピン止め層は、対象とする範
囲内に磁界がかけられている場合に回転しないように固
定された磁化ベクトルを有する。センス層は、２つの方
向、すなわちピン止め層の磁化ベクトルと同じ方向か、
またはピン止め層の磁化ベクトルと反対の方向のいずれ
かに向けることができる磁化ベクトルを有する。ピン止
め層とセンス層の磁化ベクトルが同じ方向である場合に
は、ＳＤＴ接合の向きは「平行」であると言われる。ピ
ン止め層とセンス層の磁化ベクトルが反対の方向である
場合には、ＳＤＴ接合の向きは「逆平行」であると言わ
れる。 【０００４】これら２つの安定した向き（配向）であ
る、平行および逆平行は、「０」および「１」の論理値
を表す。磁化の向きは、ＳＤＴ接合の抵抗に影響を及ぼ
す。ＳＤＴ接合の抵抗は、磁化の向きが平行である場合
には第１の値であり、磁化の向きが逆平行である場合に
は第２の値である。ＳＤＴ接合の磁化の向き、それゆえ
その論理値は、その抵抗状態を読み取ることにより読み
出すことができる。 【０００５】メモリセルアレイは、磁気メモリ素子層の
スタック（積み重ね）を堆積し、そのスタックをメモリ
素子にパターニング（パターン形成）することにより製
造することができる。メモリ素子の理想的なサイズ、形
状および厚みは均一である。 【０００６】しかしながら、実際には、厚み、サイズお
よび形状は均一ではない。サイズ、形状および層厚が変
動する結果として、ＭＲＡＭアレイ内のメモリ素子の磁
気特性が変動するようになる。詳細には、これらのパラ
メータの変動はウェーハ間で生じうるが、ダイ間、およ
びアレイ間で生じる可能性もある。これらの変動はデー
タの書込みの一貫性を低減し、選択されてないビットを
消去するという望ましくない副作用をもたらす場合があ
る。メモリ素子のサイズが小さくなると、これらの変動
およびそれによる望ましくない作用は、特にセンス層の
保磁力の切替えに関してより顕著になる。 【０００７】さらに、メモリ製造業者の目標は、メモリ
素子のサイズを小さくすることである。サイズを小さく
すると、記憶密度が増し、それにより記憶コストが削減
される。またサイズを小さくすることにより、電力消費
も低下し、それにより移動体製品に対して有利になる。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、サイズ等の点で従来のメモリ素子よりも優れたメモ
リ素子を提供することである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれ
ば、磁気トンネル接合は、ピン止め層とセンス層とを形
成すること、層のうちの少なくとも１つの層の磁化ベク
トルを再設定することとによって形成される。本発明の
他の態様および利点は、添付の図面とともに、本発明の
原理を例示した以下の詳細な説明から明らかになるであ
ろう。 【００１０】 【発明の実施の形態】図１には、ＳＤＴ接合１４の抵抗
性交点アレイ１２を含むＭＲＡＭデバイス１０が示され
ている。ＳＤＴ接合１４は行および列（の交差部）に配
列され、行はｘ方向に沿って延在し、列はｙ方向に沿っ
て延在する。ＭＲＡＭデバイス１０の図を簡単にするた
めに、比較的少数のＳＤＴ接合１４のみを示している。
実際には、任意のサイズのアレイを用いることができ
る。 【００１１】ワード線１６として機能するパターンが、
アレイ１２の一方の側の面内のｘ方向に沿って延在す
る。ビット線１８として機能するパターンが、アレイ１
２の隣接する側の面内のｙ方向に沿って延在する。アレ
イ１２の各行に対して１つのワード線１６があり、アレ
イ１２の各列に対して１つのビット線１８があるものと
することができる。各ＳＤＴ接合１４は、ワード線１６
とビット線１８との交点に配置される。ＭＲＡＭデバイ
ス１０は、読出し動作中に、選択されたＳＤＴ接合１４
の抵抗状態を読み取り、書込み動作中に、選択されたワ
ード線１６およびビット線１８に書込み電流を供給する
ための読出し／書込み回路（図示せず）を含む。 【００１２】図２には、ＳＤＴ接合１４がさらに詳しく
示されている。ＳＤＴ接合１４は、ピン止め強磁性（Ｆ
Ｍ）層（pinned ferromagnetic layer）５２と、ピン止
めＦＭ層５２上の絶縁性トンネル障壁５６と、トンネル
障壁５６上のセンスＦＭ層５４とを含む。ピン止めＦＭ
層５２は、ピン止め層５２の面内に向けられた磁化ベク
トルＭ０を有する。ピン止めＦＭ層５２は、ＮｉＦｅ、
酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）、酸化クロム（ＣｒＯ２）、コバ
ルト、またはコバルト合金（たとえば、ＣｏＦｅ、Ｎｉ
ＦｅＣｏ）のような強磁性材料から形成することができ
る。 【００１３】ピン止め層５２の磁化ベクトルＭ０は、第
１および第２のシード層４６および４８を含む構造と、
ＡＦピニング層（AF pinning layer。または、反強磁性
ピニング層）５０によってピン止めすることができる。
第１のシード層４６によって、第２の層４８は、（１１
１）結晶構造方位で成長できるようになり、第２のシー
ド層４８は、ＡＦピニング層５０のための（１１１）結
晶構造方位を確立する。ＡＦピニング層５０は大きなエ
クスチェンジフィールド（交換磁界）を生成し、それ
は、対象とする範囲に磁界がかけられている場合であっ
ても、ピン止めＦＭ層５２の磁化ベクトルＭ０を一方向
に保持する。これにより、ピン止めＦＭ層５４は、回転
しにくい「ハードな（硬い）」ＦＭ層になる。第１のシ
ード層４６はチタン（Ｔｉ）またはタンタル（Ｔａ）か
ら形成することができ、第２のシード層４８はニッケル
鉄（ＮｉＦｅ）またはＮｉＦｅＣｏから形成することが
できる。他のシード層材料にはＲｕ、ＴａＮ、ＴｉＮ、
Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２がある。ＡＦピニング層５０
は、合成強磁性材料（たとえば、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／Ｃｏ
Ｆｅ多層構造）または反強磁性材料（たとえば、ＩｒＭ
ｎ、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎ）から形成することができる。 【００１４】センス層５４は、ピン止めされない磁化ベ
クトルＭ１を有する。センス層磁化ベクトルＭ１は、対
象とする範囲に印加された磁界が存在する場合（対象と
する範囲内に磁界がかけられている場合）に、２つの方
向のうちのいずれか一方に配向させることができる。こ
れにより、センス層５４は「ソフトな（軟らかい）」Ｆ
Ｍ層になる。ＳＤＴ接合１４の磁化の向きは、センス層
磁化ベクトルＭ１がピン止め層磁化ベクトルＭ０と同じ
方向に向けられるときには平行であり、センス層磁化ベ
クトルＭ１がピン止め層磁化ベクトルＭ０と反対の方向
に向けられるときには逆平行である。センスＦＭ層材料
には、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏおよびＣｏＦｅが含まれ
る(但し、これらには限定されない)。 【００１５】絶縁性トンネル障壁５６によって、ピン止
め層５２とセンス層５４との間に量子力学的トンネル効
果が生じるようになる。このトンネル現象は電子スピン
に依存しており、ＳＤＴ接合１４の抵抗は、ピン止め層
５２とセンス層５４の磁化の相対的な向きの関数にな
る。たとえば、ＳＤＴ接合１０の抵抗は、ＳＤＴ接合１
４の磁化の向きが平行である場合には第１の値（Ｒ）で
あり、磁化の向きが逆平行である場合には第２の値（Ｒ
＋ΔＲ）である。絶縁性トンネル障壁５６は、酸化アル
ミニウム（ＡＬ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、
酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、または窒化ケイ素（Ｓｉ
Ｎ４）から形成することができる。他の誘電体および所
定の半導体材料を、絶縁性トンネル障壁５６に用いるこ
とができる。 【００１６】ＳＤＴ接合１４と接触するワード線１６お
よびビット線１８に電流（Ｉｙ、Ｉｘ）を供給すること
により、ＳＤＴ接合１４に磁界（Ｈｘ、Ｈｙ）を印加す
ることができる。ワード線１６とビット線１８が直交す
る場合には、印加される磁界（Ｈｘ、Ｈｙ）も直交する
ことになる。 【００１７】ネールの「オレンジピール（orange-pee
l）」結合（ＨＮ）は、ＦＭ結合とも呼ばれ、ピン止め
層５２とセンス層５４との間の界面粗さによって引き起
こされるものと考えられている。ＦＭ結合の大きさは以
下の通りである。 【００１８】 【数１】 【００１９】ここで、ｈ、λはそれぞれ界面粗さの大き
さ（または高さ）と波長であり、Ｍ Ｓはセンス層５４の
飽和磁化である。項ｔＦおよびｔＳはそれぞれ、センス
層５４および絶縁性トンネル障壁５６の厚みである。 【００２０】静磁気結合（Ｈｄ）は、反強磁性（ＡＦ）
結合とも呼ばれ、ピン止め層５２および第２のシード層
４８のエッジにおける補償されない磁極（非補償磁極）
によって引き起こされるものと考えられている。平均Ａ
Ｆ結合は以下の通りである。 【００２１】 【数２】 【００２２】ここで、ＷおよびＬは接合の幅および長さ
であり、Ａは定数であり、αはＳＤＴ接合１４の寸法に
依存する。αの値は、ピン止め層５２とセンス層５４と
の間の分離（すなわち間隔）がそれらの幅よりも非常に
大きい場合に１に接近する。αの値は、ピン止め層５２
とセンス層５４との間の分離がそれらの幅よりも非常に
小さい場合に０に接近する。 【００２３】ＦＭ結合は、ＳＤＴ接合１４の領域にわた
って一定のままであり、ＳＤＴ接合１４のサイズとは無
関係である。対照的に、ＡＦ結合はＳＤＴ接合１４の領
域にわたって、かつＳＤＴ接合１４の体積内ではなはだ
不均一である。またＡＦ結合は、接合のサイズおよび形
状にも依存する。接合の寸法がサブミクロンに接近する
にしたがってＡＦ結合は著しく強くなる。 【００２４】ＦＭ結合は、センス層５４の磁化ベクトル
Ｍ１を、ピン止め層５２の磁化ベクトルＭ０と平行な向
きに整列させる傾向がある。ＡＦ結合は、センス層５４
の磁化ベクトルＭ１を強制的に、ピン止め層５２の磁化
ベクトルＭ０から引き離す傾向がある。結果として、製
造中に、センス層磁化ベクトルＭ１は、ＦＭ結合とＡＦ
結合との最終的な結果である向きに沿って整列すること
になる。センス層５４の結晶異方性および磁気ひずみ
も、センス層磁化ベクトルＭ１の向きおよび回転に影響
を及ぼす。 【００２５】図３には、ＳＤＴ接合１４を製造する方法
が示されている。ウェーハ上にワード線が形成され（２
００）、そのワード線上に第１および第２のシード層が
堆積される（２０２）。第２のシード層上にＡＦピニン
グ層が堆積され（２０４）、ＡＦピニング層上にピン止
めＦＭ層が堆積される（２０６）、ＦＭ層は通常、一軸
磁気異方性を確立するために、磁界が印加された状態で
堆積される。 【００２６】絶縁性トンネル障壁がピン止めＦＭ層の上
に堆積される（２０８）。オプションの境界層によっ
て、絶縁性トンネル障壁を挟むことができる。 【００２７】センスＦＭ層が絶縁性トンネル障壁の上に
堆積され（２１０）、その層が、ＳＤＴ接合のアレイに
パターン形成され（２１２）、ＳＤＴ接合上にビット線
が形成される（２１４）。センス層５４の（磁化）困難
軸（または困難方向）および（磁化）容易軸（または容
易方向）がそれぞれＨＡおよびＥＡによって示されてい
る（図４（ｂ）、（ｃ））。製造のこの段階では、セン
ス層磁化ベクトルＭ１は容易軸ＥＡと整列し、容易軸Ｅ
Ａはセンス層５４のｘ軸と整列する（図４（ｂ）を参
照）。センス層磁化ベクトルＭ１の角度（θ１）は、θ
１＝０°である。さらに、ピン止め層磁化ベクトルＭ０
およびセンス層磁化ベクトルＭ１の角度（θ０、θ１）
は必ずしも同じではない。ピン止め層５２の磁化は、ビ
ットのパターニング（パターン形成）中に比較的高温に
さらさられることにより変化する場合がある。 【００２８】ピン止めＦＭ層は、この時点でポストアニ
ール（post-annealing）される（ブロック２１６）。ピ
ン止めＦＭ層は、そのブロッキング温度（ＴＢ）より高
い温度に加熱され、ある時間にわたって磁界をかけるこ
とにより、ピン止め層５２のｘ軸に対する、ピン止め層
磁化ベクトルＭ０の所望の角度（θ０）（図４（ａ）を
参照）が設定される。たとえば、ピン止め層５２の磁化
ベクトル角（θ０）を、磁化ベクトルＭ０の所望の角度
（θ０）に平行な方向に２０００エルステッド（Ｏｅ）
の強い磁界をかけ、材料に依存して、１５分〜数時間の
間、１８０℃〜３００℃の温度までＳＤＴ接合を加熱す
ることにより設定することができる。その後、ＳＤＴ接
合は、この磁界の存在下で冷却され、ピン止め層磁化が
所望の角度（θ０）に固定される。ＡＦ層とピン止め層
との間の磁気交換結合（exchangecoupling。または、交
換カップリング）が、磁化ベクトルＭ０をピン止めし続
ける。 【００２９】ＳＤＴ接合は、ＡＦ結合がＦＭ結合より大
きいか否かを判定するために検査される（２１８）。こ
れは、ＳＤＴ接合の切替え特性（スイッチング特性）を
測定することにより行うことができる。材料の欠陥、な
らびにサイズおよび形状の変化によって、それぞれのＳ
ＤＴ接合がそれぞれ異なる切替え曲線（スイッチング曲
線）有するようにすることができる。適切な磁化ベクト
ル角（θ０、θ１）でポストアニールするための統計的
手段を得るために、多くの接合について検査を実行する
ことができる。 【００３０】センス層磁化ベクトル角のみ、ピン止め層
磁化ベクトル角のみ、またはセンス層とピン止め層の両
方の磁化ベクトル角を変化させる（２２０）。センス層
のみの磁化角度は以下のように変更することができる。
センス層が、容易軸回転のための閾値温度より高い温度
（しかしながら、ピン止め層のブロッキング温度（bloc
king temperature）より低い温度）に加熱され、容易軸
に対して所望の角度で磁界が印加される。再アニール
（再アニーリング）はピン止めＦＭ層の磁化角度を変更
しないが、印加される外部磁界に沿ってセンス層容易軸
を再設定する。たとえば、ＮｉＦｅセンスＦＭ層の磁化
角度を、１０００エルステッド（Ｏｅ）の外部磁界を印
加しながら、１５〜３０分間、１８０〜２５０℃の温度
でＳＤＴ接合をアニールすることにより変化させること
ができる。実際の温度、持続時間および磁界は材料に依
存し、かつ層構造に依存する。結果として、センス層磁
化角度（θ１）は、図４（ｃ）に示されるような新たな
角度に変化する。 【００３１】ピン止め層のみの磁化ベクトル角（θ０）
は以下のように変更することができる。ＳＤＴ接合を、
ピン止め層材料のブロッキング温度以上でアニールす
る。その温度は材料によるが、通常、２００〜２８０℃
の範囲であろう。アニーリングの加熱および冷却段階中
に、ＳＤＴ接合を、磁化ベクトルの方向を設定する磁界
にさらす。センス層の磁化ベクトルも、ピン止め層の磁
化ベクトルと同じ方向に設定されるであろう。それゆ
え、センス層の磁化ベクトルを元に戻すために、後続の
低温アニーリングステップが実行される。 【００３２】図５（ａ）に、ｘ軸およびｙ軸に関する第
１、第２、第３の対のＳＤＴ接合切替え曲線１１０ａお
よび１１０ｂ、１１２ａおよび１１２ｂ、１１４ａおよ
び１１４ｂをそれぞれ示す。この特定の例では、データ
が大きなデバイスから収集されたため、ＡＦ結合は、強
磁性結合（ＦＭ）に比べて小さい。第１の対の切替え曲
線１１０ａおよび１１０ｂは、ピン止め層およびセンス
層磁化ベクトル（Ｍ０およびＭ１）がいずれもｘ軸に沿
って向いており、それによりセンス層磁化ベクトル（Ｍ
０）とピン止め層磁化ベクトル（Ｍ１）との間の角度が
０°または１８０°のいずれかである場合には（図６
（ａａ）によって示される）、アニールする前に生じる
ことができる。 【００３３】低抵抗状態から高抵抗状態に切り替えるた
めに、結合された磁界＋Ｈｘおよび＋Ｈｙ（または−Ｈ
ｙ）が接合に印加される。＋Ｈｙまたは−Ｈｙ磁界によ
って、センス層磁化ベクトル（Ｍ１）は容易軸ＥＡから
離れるように移動するが、ピン止め層からのＦＭ結合磁
界が、センス層磁化ベクトル（Ｍ１）を引っ張って、ピ
ン止め層磁化ベクトル（Ｍ０）と整列させようとするの
で、ベクトル（Ｍ０とＭ１）間の角度分離は徐々にしか
変化しない。センス層磁化ベクトル（Ｍ１）と＋Ｈｘ磁
界との間の低トルク角に起因して、ＳＤＴ接合の状態を
切り替えるために、より大きな＋Ｈｘ磁界が必要とされ
る（曲線１１０ｂによって示される）。一方、高抵抗状
態から低抵抗状態に切り替えるために、必要とされる−
Ｈｘ磁界がより小さくように、ＦＭ結合磁界が−Ｈｘ磁
界を補助する（曲線１１０ａによって示される）。こう
して、論理「０」よりも論理「１」を書き込むために、
より高い結合磁界が必要とされる（ベクトルＡ、Ｂ、Ｃ
およびＤの相対的な大きさによって示される）。 【００３４】ＦＭ結合の影響は、接合を再アニールし
て、ピン止め層磁化ベクトル（Ｍ０）を、ｘ軸からある
角度（たとえば、θ０＝＋２０°）に設定することによ
り低減することができる（図６（ａｂ）を参照）。セン
ス層磁化ベクトル（Ｍ１）の向きは変更されない。結果
として、＋Ｈｙ磁界が印加されると、センス層磁化ベク
トル（Ｍ１）は、ピン止めされた磁化からさらに離れる
ように押される。その結果が、曲線１１２ｂの右上部分
である。曲線１１２ｂの右下部分は−Ｈｙ磁界の結果で
あり、それはセンス層磁化ベクトルＭ１をピン止め層磁
化ベクトルＭ０に向けて押す。したがって、ＦＭ結合は
より強く、回転に対する抵抗がより大きくなる。曲線１
１２ａの左側は、同じようには変化しない。２つの磁化
ベクトルが互いに対して概ね逆平行であるため、ＦＭ結
合がセンス層５４の回転に及ぼす影響はより小さい。 【００３５】切替え曲線１１２ａと１１２ｂの上半分の
対称性が、ＳＤＴ接合の動作を可能にする。＋Ｈｙ磁界
を＋Ｈｘ磁界と組み合わせて用いて、ＳＤＴ接合を論理
「０」から論理「１」に切り替える磁界ベクトルＡ’を
生成することができる。同様に、＋Ｈｙ磁界を−Ｈｘ磁
界と組み合わせて用いて、ＳＤＴ接合を論理「１」から
論理「０」に切り替える磁界ベクトルＢを生成すること
ができる。この対称性のため、ベクトルＡ’およびＢは
概ね同じ大きさであり、そのいずれの大きさもベクトル
Ａの大きさより小さい。したがって、アニーリングは、
書込み磁界の大きさを小さくするのに役立ち、それゆ
え、書込み磁界を生成するために必要とされる電流を低
減するのに役立つ。 【００３６】逆の角度（たとえば、θ０＝−２０°）が
再設定される場合には、類似の曲線１１４が生じる（図
６（ａｃ）を参照）。曲線１１４の下半分はｙ軸に沿っ
て対称である。ＳＤＴ接合は、切替え曲線の下半分にお
いて動作するようになされる。−Ｈｙ磁界を、＋Ｈｘ磁
界とともに印加して、ＳＤＴ接合を論理「０」から論理
「１」に切り替えるベクトルＤ’を生成することができ
る。同様に、−Ｈｘ磁界を−Ｈｙ磁界とともに印加し
て、ＳＤＴ接合を論理「１」から論理「０」に切り替え
るベクトルＣを生成することができる。ここでもまた、
ある角度でピン止め層をアニールすることにより得られ
る対称性のため、ベクトルＤ’およびＣは概ね同じ大き
さであり、いずれもベクトルＤの大きさより小さい。 【００３７】図５（ｂ）に、ｘおよびｙ軸に関して第１
および第２のＳＤＴ接合切替え曲線２１０および２１２
ａ／ｂ／ｃ／ｄを示す。この特定の例では、接合サイズ
は１μｍ以下である。それゆえ、ＡＦ結合磁界は非常に
大きく、センス層の保磁力Ｈｃも大きく増加する。接合
が容易軸ＥＡおよびセンス層磁化ベクトルＭ１をｘ軸に
沿って整列させるようにアニールされるので、切替え曲
線２１０が生じる。論理「１」および論理「０」を書き
込むためには、大きなＨｘおよびＨｙ磁界が必要とされ
る。結合された磁界ＨｘおよびＨｙがベクトルＥおよび
Ｆによって表されている。 【００３８】ＳＤＴ接合を再アニールして、ピン止め層
およびセンス層両方の磁化ベクトルがｘ軸に対して同じ
角度（たとえば、θ０＝θ１＝＋２０°）をなすように
することにより、ＡＦ結合の影響を低減することができ
る。ピン止め層磁化ベクトルＭ０は、ある角度に固定さ
れる。センス層磁化ベクトル（Ｍ１）を、図６（ｂ）に
示すように、ピン止め層磁化ベクトル（Ｍ０）と概ね平
行または逆平行にすることができる。ＦＭ結合磁界およ
びＡＦ結合磁界もこの新たなＥＡに沿って向いており、
それらは互いに対向している。この切替え曲線２１２
は、４つの部分２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃおよび２
１２ｄを有し、それぞれｘおよびｙ軸上の象限に対応す
る。部分２１２ａは第１象限にあり、センス層磁化ベク
トル（Ｍ１）をｘ軸に向けて押す＋Ｈｙを有し、それゆ
え＋Ｈｘ磁界とさらに整列するようになる。これによ
り、平行から逆平行へのセンス層磁化ベクトル（Ｍ１）
の切替えが、低トルク効果に起因して印加される＋Ｈｘ
磁界の影響を受けにくくなる。第４象限にある部分２１
２ｂは、−Ｈｙおよび＋Ｈｘ磁界がＳＤＴ接合に印加さ
れるときに、センス層磁化ベクトル（Ｍ１）を平行から
逆平行状態に切り替えることに対応する。この場合に、
−Ｈｙ磁界が、センス層磁化ベクトル（Ｍ１）を、水平
なｘ軸からさらに離れるように押している。したがっ
て、トルク角は−Ｈｙが大きくなると大きくなり、セン
ス層磁化ベクトル（Ｍ１）は＋Ｈｘ磁界の影響を受けや
すくなる。 【００３９】ｘ−ｙ軸の第３および第２の象限にある切
替え曲線２１２ｃおよび２１２ｄの部分でも同様の結果
が生じる。＋Ｈｙ磁界はセンス層磁化ベクトル（Ｍ１）
をｘ軸からさらに離れるように押し、−Ｈｘ磁界は、セ
ンス層磁化ベクトルを逆平行から平行に反転させる。し
たがって、センス層磁化ベクトル（Ｍ１）の切替えは、
−Ｈｘ磁界の影響を受ける。一方、−Ｈｙ磁界はセンス
層磁化ベクトル（Ｍ１）をｘ軸に向けて押し、−Ｈｘ磁
界は、センス層磁化ベクトル（Ｍ１）を逆平行から平行
に反転させる。結果として、センス層磁化ベクトル（Ｍ
１）の切替えは、−Ｈｘ磁界の影響をより受けにくい。
結果として、ｘ−ｙ座標の中心に対して、曲線２１２ａ
／２１２ｃと、２１２ｂ／２１２ｄとには良好な対称性
がある。ベクトルＥ’およびＦ’は、逆平行から平行に
（すなわち、論理「０」を書き込むために）、および平
行から逆平行に（すなわち、論理「１」を書き込むため
に）ＳＤＴ接合を切り替えるための結合されたクリティ
カルな磁界を表す。ベクトルＥ’およびＦ’の大きさ
は、ベクトルＥおよびＦの大きさよりも小さい。したが
って、ＳＤＴ接合を切り替えるために必要とされる書込
み電流は小さくなる。 【００４０】図５（ｃ）に、アニール中に負の角度（た
とえば、θ０＝θ１＝−２０°）が設定されるときの切
替え曲線の４つの部分２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃお
よび２１４ｄを示す（図６（ｃ）も参照されたい）。４
つの部分２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃおよび２１４ｄ
は、図５（ｂ）に示した４つの部分２１２ａ、２１２
ｂ、２１２ｃおよび２１２ｄと鏡面対称に見える。 【００４１】ＳＤＴ接合がウェーハ上に製造される場合
には、ＳＤＴ接合のアレイの角度を同時に変えることが
できる。磁化ベクトル角の再設定は、ウェーハにわたる
接合の特性、特に同じサイズおよび形状を有するＳＤＴ
接合の場合の特性の変動を低減する。したがって、製造
中に、より良好なプロセス制御が達成される。 【００４２】再アニール中に種々の角度を設定すること
ができる。その角度は、所望の切替え特性に依存するで
あろう。この自由度によって、メモリ製造業者は、製造
偏差を補償できるようになる。 【００４３】さらに、クリティカルな切替え磁界（crit
ical switching field。または臨界切替え磁界）が低減
され、対称性が高くなる。切替え磁界の対称性を改善す
ることにより、制御回路の複雑さが低減され、片側選択
（half-select）マージンが改善される。切替え磁界を
低減することにより、ポータブル装置にとっては重要な
電力消費が低減される。 【００４４】磁化ベクトル角を再設定することにより書
込み性能が改善され、片側選択に起因する誤り率が低減
される。したがって、ＭＲＡＭデバイスの動作の信頼性
が高くなり、歩留まりが改善され、コストが削減され
る。 【００４５】本発明によるＭＲＡＭデバイスを多種多様
な応用形態において用いることができる。たとえば、コ
ンピュータにおいて、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、フラッシ
ュおよび他の高速、短期記憶用メモリの代わりに用いる
ことができる。あるコンピュータでは、長期データ記憶
装置として用いることができる。そのようなデバイス
は、ハードドライブ、および他の従来の長期データ記憶
デバイスに比べて多くの利点（たとえば、高速化、小型
化）を提供する。本発明によるＭＲＡＭデバイスは、デ
ジタル画像の長期記憶のためにデジタルカメラにおいて
用いることができる。 【００４６】ＳＤＴ接合は、正方形または長方形の幾何
学的形状に限定されない。たとえば、ＳＤＴ接合は楕円
形の幾何学的形状を有することもできる。 【００４７】ＭＲＡＭデバイスはＳＤＴ接合に限定され
ない。巨大な磁気抵抗（ＣＭＲ：colossal magneto-res
istive）および巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）接合のような他
のタイプの磁気トンネル接合を用いることができる。 【００４８】本発明は、抵抗性交点アレイを含むＭＲＡ
Ｍデバイスにも限定されない。本発明を、磁気の向きを
所定の方向に固定させる必要がある磁気メモリデバイス
を含む任意のメモリデバイスに適用することができる。 【００４９】本発明は、上記の図示し説明した特定の実
施形態に限定されない。本発明は特許請求の範囲にした
がって解釈される。 【００５０】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １．ピン止め層およびセンス層を含む磁気トンネル接合
を形成するステップ（２０６および２１０）と、前記層
の少なくとも１つの磁化ベクトルを再設定するステップ
（２２０）を含む、方法。 ２．前記接合をアニールしながら、対象とする（または
目的とする）方向に磁界を印加することにより、磁化ベ
クトルが再設定される、上項１に記載の方法。 ３．前記ピン止め層に対して、対象とする（または目的
とする）方向に磁界を印加しながら、前記ピン止め層の
ブロッキング温度より高い温度でアニールすることによ
り、前記ピン止め層磁化ベクトルが再設定される、上項
１に記載の方法。 ４．前記センス層に対して、対象とする（または目的と
する）方向に磁界を印加しながら、前記センス層の容易
軸を回転させるための閾値温度より高い温度に前記接合
を加熱することにより、前記センス層磁化ベクトル（ま
たは磁化角度）が再設定される、上項１に記載の方法。 ５．前記接合の切替え特性を検査するステップ（２２
０）と、検査結果にしたがって少なくとも１つの磁化ベ
クトルを再設定するステップ（２２０）をさらに含む、
上項１に記載の方法。 ６．前記センス層磁化ベクトルおよび前記ピン止め層磁
化ベクトルはいずれも、再アニールすることにより再設
定される、上項１に記載の方法。 ７．前記ピン止め層磁化ベクトルは、強い強磁性結合お
よび弱い反強磁性結合を補償するように再設定される、
上項１に記載の方法。 ８．少なくとも１つの磁化ベクトルが、切替え曲線の対
称性を改善するように再設定される、上項１に記載の方
法。 ９．少なくとも１つの磁化ベクトルが、クリティカルな
切替え磁界を低減するように再設定される、上項１に記
載の方法。 １０．少なくとも１つの磁化ベクトルが、同じ方向を向
くように再設定される、上項１に記載の方法。 【００５１】本発明では、ピン止めされた層とセンス層
を形成し(206,210)、それらの層のうちの少なくとも１
つの層の磁化ベクトルを再設定する(220)ことによっ
て、磁気トンネル接合を製造する。 【００５２】 【発明の効果】本発明によれば、メモリデバイスの磁気
特性の変動を抑えて、従来のメモリデバイスよりも性能
の優れたメモリデバイスを実現することができる。
関する。より詳細には、本発明は磁気トンネル接合を含
むメモリデバイスに関する。 【０００２】 【従来の技術】典型的な磁気ランダムアクセスメモリ
（「ＭＲＡＭ」）デバイス（ＭＲＡＭ素子またはＭＲＡ
Ｍ装置。以下同じ。本明細書においてデバイスには、素
子または装置が含まれる）は、メモリセルのアレイと、
メモリセルの行に沿って延在するワード線と、メモリセ
ルの列に沿って延在するビット線とを含む。各メモリセ
ルは、ワード線とビット線との交点に配置される。 【０００３】ＭＲＡＭメモリセルは、スピン依存トンネ
ル（「ＳＤＴ」）接合のような磁気トンネル接合（「Ｍ
ＴＪ」）に基づくものとすることができる。典型的なＳ
ＤＴ接合は、ピン止め層（pinned layer。ピン止めされ
た層または固着層。以下同じ）と、センス層（sense la
yer）と、ピン止め層とセンス層との間に挟まれる絶縁
性トンネル障壁とを含む。ピン止め層は、対象とする範
囲内に磁界がかけられている場合に回転しないように固
定された磁化ベクトルを有する。センス層は、２つの方
向、すなわちピン止め層の磁化ベクトルと同じ方向か、
またはピン止め層の磁化ベクトルと反対の方向のいずれ
かに向けることができる磁化ベクトルを有する。ピン止
め層とセンス層の磁化ベクトルが同じ方向である場合に
は、ＳＤＴ接合の向きは「平行」であると言われる。ピ
ン止め層とセンス層の磁化ベクトルが反対の方向である
場合には、ＳＤＴ接合の向きは「逆平行」であると言わ
れる。 【０００４】これら２つの安定した向き（配向）であ
る、平行および逆平行は、「０」および「１」の論理値
を表す。磁化の向きは、ＳＤＴ接合の抵抗に影響を及ぼ
す。ＳＤＴ接合の抵抗は、磁化の向きが平行である場合
には第１の値であり、磁化の向きが逆平行である場合に
は第２の値である。ＳＤＴ接合の磁化の向き、それゆえ
その論理値は、その抵抗状態を読み取ることにより読み
出すことができる。 【０００５】メモリセルアレイは、磁気メモリ素子層の
スタック（積み重ね）を堆積し、そのスタックをメモリ
素子にパターニング（パターン形成）することにより製
造することができる。メモリ素子の理想的なサイズ、形
状および厚みは均一である。 【０００６】しかしながら、実際には、厚み、サイズお
よび形状は均一ではない。サイズ、形状および層厚が変
動する結果として、ＭＲＡＭアレイ内のメモリ素子の磁
気特性が変動するようになる。詳細には、これらのパラ
メータの変動はウェーハ間で生じうるが、ダイ間、およ
びアレイ間で生じる可能性もある。これらの変動はデー
タの書込みの一貫性を低減し、選択されてないビットを
消去するという望ましくない副作用をもたらす場合があ
る。メモリ素子のサイズが小さくなると、これらの変動
およびそれによる望ましくない作用は、特にセンス層の
保磁力の切替えに関してより顕著になる。 【０００７】さらに、メモリ製造業者の目標は、メモリ
素子のサイズを小さくすることである。サイズを小さく
すると、記憶密度が増し、それにより記憶コストが削減
される。またサイズを小さくすることにより、電力消費
も低下し、それにより移動体製品に対して有利になる。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、サイズ等の点で従来のメモリ素子よりも優れたメモ
リ素子を提供することである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれ
ば、磁気トンネル接合は、ピン止め層とセンス層とを形
成すること、層のうちの少なくとも１つの層の磁化ベク
トルを再設定することとによって形成される。本発明の
他の態様および利点は、添付の図面とともに、本発明の
原理を例示した以下の詳細な説明から明らかになるであ
ろう。 【００１０】 【発明の実施の形態】図１には、ＳＤＴ接合１４の抵抗
性交点アレイ１２を含むＭＲＡＭデバイス１０が示され
ている。ＳＤＴ接合１４は行および列（の交差部）に配
列され、行はｘ方向に沿って延在し、列はｙ方向に沿っ
て延在する。ＭＲＡＭデバイス１０の図を簡単にするた
めに、比較的少数のＳＤＴ接合１４のみを示している。
実際には、任意のサイズのアレイを用いることができ
る。 【００１１】ワード線１６として機能するパターンが、
アレイ１２の一方の側の面内のｘ方向に沿って延在す
る。ビット線１８として機能するパターンが、アレイ１
２の隣接する側の面内のｙ方向に沿って延在する。アレ
イ１２の各行に対して１つのワード線１６があり、アレ
イ１２の各列に対して１つのビット線１８があるものと
することができる。各ＳＤＴ接合１４は、ワード線１６
とビット線１８との交点に配置される。ＭＲＡＭデバイ
ス１０は、読出し動作中に、選択されたＳＤＴ接合１４
の抵抗状態を読み取り、書込み動作中に、選択されたワ
ード線１６およびビット線１８に書込み電流を供給する
ための読出し／書込み回路（図示せず）を含む。 【００１２】図２には、ＳＤＴ接合１４がさらに詳しく
示されている。ＳＤＴ接合１４は、ピン止め強磁性（Ｆ
Ｍ）層（pinned ferromagnetic layer）５２と、ピン止
めＦＭ層５２上の絶縁性トンネル障壁５６と、トンネル
障壁５６上のセンスＦＭ層５４とを含む。ピン止めＦＭ
層５２は、ピン止め層５２の面内に向けられた磁化ベク
トルＭ０を有する。ピン止めＦＭ層５２は、ＮｉＦｅ、
酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）、酸化クロム（ＣｒＯ２）、コバ
ルト、またはコバルト合金（たとえば、ＣｏＦｅ、Ｎｉ
ＦｅＣｏ）のような強磁性材料から形成することができ
る。 【００１３】ピン止め層５２の磁化ベクトルＭ０は、第
１および第２のシード層４６および４８を含む構造と、
ＡＦピニング層（AF pinning layer。または、反強磁性
ピニング層）５０によってピン止めすることができる。
第１のシード層４６によって、第２の層４８は、（１１
１）結晶構造方位で成長できるようになり、第２のシー
ド層４８は、ＡＦピニング層５０のための（１１１）結
晶構造方位を確立する。ＡＦピニング層５０は大きなエ
クスチェンジフィールド（交換磁界）を生成し、それ
は、対象とする範囲に磁界がかけられている場合であっ
ても、ピン止めＦＭ層５２の磁化ベクトルＭ０を一方向
に保持する。これにより、ピン止めＦＭ層５４は、回転
しにくい「ハードな（硬い）」ＦＭ層になる。第１のシ
ード層４６はチタン（Ｔｉ）またはタンタル（Ｔａ）か
ら形成することができ、第２のシード層４８はニッケル
鉄（ＮｉＦｅ）またはＮｉＦｅＣｏから形成することが
できる。他のシード層材料にはＲｕ、ＴａＮ、ＴｉＮ、
Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２がある。ＡＦピニング層５０
は、合成強磁性材料（たとえば、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／Ｃｏ
Ｆｅ多層構造）または反強磁性材料（たとえば、ＩｒＭ
ｎ、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎ）から形成することができる。 【００１４】センス層５４は、ピン止めされない磁化ベ
クトルＭ１を有する。センス層磁化ベクトルＭ１は、対
象とする範囲に印加された磁界が存在する場合（対象と
する範囲内に磁界がかけられている場合）に、２つの方
向のうちのいずれか一方に配向させることができる。こ
れにより、センス層５４は「ソフトな（軟らかい）」Ｆ
Ｍ層になる。ＳＤＴ接合１４の磁化の向きは、センス層
磁化ベクトルＭ１がピン止め層磁化ベクトルＭ０と同じ
方向に向けられるときには平行であり、センス層磁化ベ
クトルＭ１がピン止め層磁化ベクトルＭ０と反対の方向
に向けられるときには逆平行である。センスＦＭ層材料
には、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏおよびＣｏＦｅが含まれ
る(但し、これらには限定されない)。 【００１５】絶縁性トンネル障壁５６によって、ピン止
め層５２とセンス層５４との間に量子力学的トンネル効
果が生じるようになる。このトンネル現象は電子スピン
に依存しており、ＳＤＴ接合１４の抵抗は、ピン止め層
５２とセンス層５４の磁化の相対的な向きの関数にな
る。たとえば、ＳＤＴ接合１０の抵抗は、ＳＤＴ接合１
４の磁化の向きが平行である場合には第１の値（Ｒ）で
あり、磁化の向きが逆平行である場合には第２の値（Ｒ
＋ΔＲ）である。絶縁性トンネル障壁５６は、酸化アル
ミニウム（ＡＬ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、
酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、または窒化ケイ素（Ｓｉ
Ｎ４）から形成することができる。他の誘電体および所
定の半導体材料を、絶縁性トンネル障壁５６に用いるこ
とができる。 【００１６】ＳＤＴ接合１４と接触するワード線１６お
よびビット線１８に電流（Ｉｙ、Ｉｘ）を供給すること
により、ＳＤＴ接合１４に磁界（Ｈｘ、Ｈｙ）を印加す
ることができる。ワード線１６とビット線１８が直交す
る場合には、印加される磁界（Ｈｘ、Ｈｙ）も直交する
ことになる。 【００１７】ネールの「オレンジピール（orange-pee
l）」結合（ＨＮ）は、ＦＭ結合とも呼ばれ、ピン止め
層５２とセンス層５４との間の界面粗さによって引き起
こされるものと考えられている。ＦＭ結合の大きさは以
下の通りである。 【００１８】 【数１】 【００１９】ここで、ｈ、λはそれぞれ界面粗さの大き
さ（または高さ）と波長であり、Ｍ Ｓはセンス層５４の
飽和磁化である。項ｔＦおよびｔＳはそれぞれ、センス
層５４および絶縁性トンネル障壁５６の厚みである。 【００２０】静磁気結合（Ｈｄ）は、反強磁性（ＡＦ）
結合とも呼ばれ、ピン止め層５２および第２のシード層
４８のエッジにおける補償されない磁極（非補償磁極）
によって引き起こされるものと考えられている。平均Ａ
Ｆ結合は以下の通りである。 【００２１】 【数２】 【００２２】ここで、ＷおよびＬは接合の幅および長さ
であり、Ａは定数であり、αはＳＤＴ接合１４の寸法に
依存する。αの値は、ピン止め層５２とセンス層５４と
の間の分離（すなわち間隔）がそれらの幅よりも非常に
大きい場合に１に接近する。αの値は、ピン止め層５２
とセンス層５４との間の分離がそれらの幅よりも非常に
小さい場合に０に接近する。 【００２３】ＦＭ結合は、ＳＤＴ接合１４の領域にわた
って一定のままであり、ＳＤＴ接合１４のサイズとは無
関係である。対照的に、ＡＦ結合はＳＤＴ接合１４の領
域にわたって、かつＳＤＴ接合１４の体積内ではなはだ
不均一である。またＡＦ結合は、接合のサイズおよび形
状にも依存する。接合の寸法がサブミクロンに接近する
にしたがってＡＦ結合は著しく強くなる。 【００２４】ＦＭ結合は、センス層５４の磁化ベクトル
Ｍ１を、ピン止め層５２の磁化ベクトルＭ０と平行な向
きに整列させる傾向がある。ＡＦ結合は、センス層５４
の磁化ベクトルＭ１を強制的に、ピン止め層５２の磁化
ベクトルＭ０から引き離す傾向がある。結果として、製
造中に、センス層磁化ベクトルＭ１は、ＦＭ結合とＡＦ
結合との最終的な結果である向きに沿って整列すること
になる。センス層５４の結晶異方性および磁気ひずみ
も、センス層磁化ベクトルＭ１の向きおよび回転に影響
を及ぼす。 【００２５】図３には、ＳＤＴ接合１４を製造する方法
が示されている。ウェーハ上にワード線が形成され（２
００）、そのワード線上に第１および第２のシード層が
堆積される（２０２）。第２のシード層上にＡＦピニン
グ層が堆積され（２０４）、ＡＦピニング層上にピン止
めＦＭ層が堆積される（２０６）、ＦＭ層は通常、一軸
磁気異方性を確立するために、磁界が印加された状態で
堆積される。 【００２６】絶縁性トンネル障壁がピン止めＦＭ層の上
に堆積される（２０８）。オプションの境界層によっ
て、絶縁性トンネル障壁を挟むことができる。 【００２７】センスＦＭ層が絶縁性トンネル障壁の上に
堆積され（２１０）、その層が、ＳＤＴ接合のアレイに
パターン形成され（２１２）、ＳＤＴ接合上にビット線
が形成される（２１４）。センス層５４の（磁化）困難
軸（または困難方向）および（磁化）容易軸（または容
易方向）がそれぞれＨＡおよびＥＡによって示されてい
る（図４（ｂ）、（ｃ））。製造のこの段階では、セン
ス層磁化ベクトルＭ１は容易軸ＥＡと整列し、容易軸Ｅ
Ａはセンス層５４のｘ軸と整列する（図４（ｂ）を参
照）。センス層磁化ベクトルＭ１の角度（θ１）は、θ
１＝０°である。さらに、ピン止め層磁化ベクトルＭ０
およびセンス層磁化ベクトルＭ１の角度（θ０、θ１）
は必ずしも同じではない。ピン止め層５２の磁化は、ビ
ットのパターニング（パターン形成）中に比較的高温に
さらさられることにより変化する場合がある。 【００２８】ピン止めＦＭ層は、この時点でポストアニ
ール（post-annealing）される（ブロック２１６）。ピ
ン止めＦＭ層は、そのブロッキング温度（ＴＢ）より高
い温度に加熱され、ある時間にわたって磁界をかけるこ
とにより、ピン止め層５２のｘ軸に対する、ピン止め層
磁化ベクトルＭ０の所望の角度（θ０）（図４（ａ）を
参照）が設定される。たとえば、ピン止め層５２の磁化
ベクトル角（θ０）を、磁化ベクトルＭ０の所望の角度
（θ０）に平行な方向に２０００エルステッド（Ｏｅ）
の強い磁界をかけ、材料に依存して、１５分〜数時間の
間、１８０℃〜３００℃の温度までＳＤＴ接合を加熱す
ることにより設定することができる。その後、ＳＤＴ接
合は、この磁界の存在下で冷却され、ピン止め層磁化が
所望の角度（θ０）に固定される。ＡＦ層とピン止め層
との間の磁気交換結合（exchangecoupling。または、交
換カップリング）が、磁化ベクトルＭ０をピン止めし続
ける。 【００２９】ＳＤＴ接合は、ＡＦ結合がＦＭ結合より大
きいか否かを判定するために検査される（２１８）。こ
れは、ＳＤＴ接合の切替え特性（スイッチング特性）を
測定することにより行うことができる。材料の欠陥、な
らびにサイズおよび形状の変化によって、それぞれのＳ
ＤＴ接合がそれぞれ異なる切替え曲線（スイッチング曲
線）有するようにすることができる。適切な磁化ベクト
ル角（θ０、θ１）でポストアニールするための統計的
手段を得るために、多くの接合について検査を実行する
ことができる。 【００３０】センス層磁化ベクトル角のみ、ピン止め層
磁化ベクトル角のみ、またはセンス層とピン止め層の両
方の磁化ベクトル角を変化させる（２２０）。センス層
のみの磁化角度は以下のように変更することができる。
センス層が、容易軸回転のための閾値温度より高い温度
（しかしながら、ピン止め層のブロッキング温度（bloc
king temperature）より低い温度）に加熱され、容易軸
に対して所望の角度で磁界が印加される。再アニール
（再アニーリング）はピン止めＦＭ層の磁化角度を変更
しないが、印加される外部磁界に沿ってセンス層容易軸
を再設定する。たとえば、ＮｉＦｅセンスＦＭ層の磁化
角度を、１０００エルステッド（Ｏｅ）の外部磁界を印
加しながら、１５〜３０分間、１８０〜２５０℃の温度
でＳＤＴ接合をアニールすることにより変化させること
ができる。実際の温度、持続時間および磁界は材料に依
存し、かつ層構造に依存する。結果として、センス層磁
化角度（θ１）は、図４（ｃ）に示されるような新たな
角度に変化する。 【００３１】ピン止め層のみの磁化ベクトル角（θ０）
は以下のように変更することができる。ＳＤＴ接合を、
ピン止め層材料のブロッキング温度以上でアニールす
る。その温度は材料によるが、通常、２００〜２８０℃
の範囲であろう。アニーリングの加熱および冷却段階中
に、ＳＤＴ接合を、磁化ベクトルの方向を設定する磁界
にさらす。センス層の磁化ベクトルも、ピン止め層の磁
化ベクトルと同じ方向に設定されるであろう。それゆ
え、センス層の磁化ベクトルを元に戻すために、後続の
低温アニーリングステップが実行される。 【００３２】図５（ａ）に、ｘ軸およびｙ軸に関する第
１、第２、第３の対のＳＤＴ接合切替え曲線１１０ａお
よび１１０ｂ、１１２ａおよび１１２ｂ、１１４ａおよ
び１１４ｂをそれぞれ示す。この特定の例では、データ
が大きなデバイスから収集されたため、ＡＦ結合は、強
磁性結合（ＦＭ）に比べて小さい。第１の対の切替え曲
線１１０ａおよび１１０ｂは、ピン止め層およびセンス
層磁化ベクトル（Ｍ０およびＭ１）がいずれもｘ軸に沿
って向いており、それによりセンス層磁化ベクトル（Ｍ
０）とピン止め層磁化ベクトル（Ｍ１）との間の角度が
０°または１８０°のいずれかである場合には（図６
（ａａ）によって示される）、アニールする前に生じる
ことができる。 【００３３】低抵抗状態から高抵抗状態に切り替えるた
めに、結合された磁界＋Ｈｘおよび＋Ｈｙ（または−Ｈ
ｙ）が接合に印加される。＋Ｈｙまたは−Ｈｙ磁界によ
って、センス層磁化ベクトル（Ｍ１）は容易軸ＥＡから
離れるように移動するが、ピン止め層からのＦＭ結合磁
界が、センス層磁化ベクトル（Ｍ１）を引っ張って、ピ
ン止め層磁化ベクトル（Ｍ０）と整列させようとするの
で、ベクトル（Ｍ０とＭ１）間の角度分離は徐々にしか
変化しない。センス層磁化ベクトル（Ｍ１）と＋Ｈｘ磁
界との間の低トルク角に起因して、ＳＤＴ接合の状態を
切り替えるために、より大きな＋Ｈｘ磁界が必要とされ
る（曲線１１０ｂによって示される）。一方、高抵抗状
態から低抵抗状態に切り替えるために、必要とされる−
Ｈｘ磁界がより小さくように、ＦＭ結合磁界が−Ｈｘ磁
界を補助する（曲線１１０ａによって示される）。こう
して、論理「０」よりも論理「１」を書き込むために、
より高い結合磁界が必要とされる（ベクトルＡ、Ｂ、Ｃ
およびＤの相対的な大きさによって示される）。 【００３４】ＦＭ結合の影響は、接合を再アニールし
て、ピン止め層磁化ベクトル（Ｍ０）を、ｘ軸からある
角度（たとえば、θ０＝＋２０°）に設定することによ
り低減することができる（図６（ａｂ）を参照）。セン
ス層磁化ベクトル（Ｍ１）の向きは変更されない。結果
として、＋Ｈｙ磁界が印加されると、センス層磁化ベク
トル（Ｍ１）は、ピン止めされた磁化からさらに離れる
ように押される。その結果が、曲線１１２ｂの右上部分
である。曲線１１２ｂの右下部分は−Ｈｙ磁界の結果で
あり、それはセンス層磁化ベクトルＭ１をピン止め層磁
化ベクトルＭ０に向けて押す。したがって、ＦＭ結合は
より強く、回転に対する抵抗がより大きくなる。曲線１
１２ａの左側は、同じようには変化しない。２つの磁化
ベクトルが互いに対して概ね逆平行であるため、ＦＭ結
合がセンス層５４の回転に及ぼす影響はより小さい。 【００３５】切替え曲線１１２ａと１１２ｂの上半分の
対称性が、ＳＤＴ接合の動作を可能にする。＋Ｈｙ磁界
を＋Ｈｘ磁界と組み合わせて用いて、ＳＤＴ接合を論理
「０」から論理「１」に切り替える磁界ベクトルＡ’を
生成することができる。同様に、＋Ｈｙ磁界を−Ｈｘ磁
界と組み合わせて用いて、ＳＤＴ接合を論理「１」から
論理「０」に切り替える磁界ベクトルＢを生成すること
ができる。この対称性のため、ベクトルＡ’およびＢは
概ね同じ大きさであり、そのいずれの大きさもベクトル
Ａの大きさより小さい。したがって、アニーリングは、
書込み磁界の大きさを小さくするのに役立ち、それゆ
え、書込み磁界を生成するために必要とされる電流を低
減するのに役立つ。 【００３６】逆の角度（たとえば、θ０＝−２０°）が
再設定される場合には、類似の曲線１１４が生じる（図
６（ａｃ）を参照）。曲線１１４の下半分はｙ軸に沿っ
て対称である。ＳＤＴ接合は、切替え曲線の下半分にお
いて動作するようになされる。−Ｈｙ磁界を、＋Ｈｘ磁
界とともに印加して、ＳＤＴ接合を論理「０」から論理
「１」に切り替えるベクトルＤ’を生成することができ
る。同様に、−Ｈｘ磁界を−Ｈｙ磁界とともに印加し
て、ＳＤＴ接合を論理「１」から論理「０」に切り替え
るベクトルＣを生成することができる。ここでもまた、
ある角度でピン止め層をアニールすることにより得られ
る対称性のため、ベクトルＤ’およびＣは概ね同じ大き
さであり、いずれもベクトルＤの大きさより小さい。 【００３７】図５（ｂ）に、ｘおよびｙ軸に関して第１
および第２のＳＤＴ接合切替え曲線２１０および２１２
ａ／ｂ／ｃ／ｄを示す。この特定の例では、接合サイズ
は１μｍ以下である。それゆえ、ＡＦ結合磁界は非常に
大きく、センス層の保磁力Ｈｃも大きく増加する。接合
が容易軸ＥＡおよびセンス層磁化ベクトルＭ１をｘ軸に
沿って整列させるようにアニールされるので、切替え曲
線２１０が生じる。論理「１」および論理「０」を書き
込むためには、大きなＨｘおよびＨｙ磁界が必要とされ
る。結合された磁界ＨｘおよびＨｙがベクトルＥおよび
Ｆによって表されている。 【００３８】ＳＤＴ接合を再アニールして、ピン止め層
およびセンス層両方の磁化ベクトルがｘ軸に対して同じ
角度（たとえば、θ０＝θ１＝＋２０°）をなすように
することにより、ＡＦ結合の影響を低減することができ
る。ピン止め層磁化ベクトルＭ０は、ある角度に固定さ
れる。センス層磁化ベクトル（Ｍ１）を、図６（ｂ）に
示すように、ピン止め層磁化ベクトル（Ｍ０）と概ね平
行または逆平行にすることができる。ＦＭ結合磁界およ
びＡＦ結合磁界もこの新たなＥＡに沿って向いており、
それらは互いに対向している。この切替え曲線２１２
は、４つの部分２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃおよび２
１２ｄを有し、それぞれｘおよびｙ軸上の象限に対応す
る。部分２１２ａは第１象限にあり、センス層磁化ベク
トル（Ｍ１）をｘ軸に向けて押す＋Ｈｙを有し、それゆ
え＋Ｈｘ磁界とさらに整列するようになる。これによ
り、平行から逆平行へのセンス層磁化ベクトル（Ｍ１）
の切替えが、低トルク効果に起因して印加される＋Ｈｘ
磁界の影響を受けにくくなる。第４象限にある部分２１
２ｂは、−Ｈｙおよび＋Ｈｘ磁界がＳＤＴ接合に印加さ
れるときに、センス層磁化ベクトル（Ｍ１）を平行から
逆平行状態に切り替えることに対応する。この場合に、
−Ｈｙ磁界が、センス層磁化ベクトル（Ｍ１）を、水平
なｘ軸からさらに離れるように押している。したがっ
て、トルク角は−Ｈｙが大きくなると大きくなり、セン
ス層磁化ベクトル（Ｍ１）は＋Ｈｘ磁界の影響を受けや
すくなる。 【００３９】ｘ−ｙ軸の第３および第２の象限にある切
替え曲線２１２ｃおよび２１２ｄの部分でも同様の結果
が生じる。＋Ｈｙ磁界はセンス層磁化ベクトル（Ｍ１）
をｘ軸からさらに離れるように押し、−Ｈｘ磁界は、セ
ンス層磁化ベクトルを逆平行から平行に反転させる。し
たがって、センス層磁化ベクトル（Ｍ１）の切替えは、
−Ｈｘ磁界の影響を受ける。一方、−Ｈｙ磁界はセンス
層磁化ベクトル（Ｍ１）をｘ軸に向けて押し、−Ｈｘ磁
界は、センス層磁化ベクトル（Ｍ１）を逆平行から平行
に反転させる。結果として、センス層磁化ベクトル（Ｍ
１）の切替えは、−Ｈｘ磁界の影響をより受けにくい。
結果として、ｘ−ｙ座標の中心に対して、曲線２１２ａ
／２１２ｃと、２１２ｂ／２１２ｄとには良好な対称性
がある。ベクトルＥ’およびＦ’は、逆平行から平行に
（すなわち、論理「０」を書き込むために）、および平
行から逆平行に（すなわち、論理「１」を書き込むため
に）ＳＤＴ接合を切り替えるための結合されたクリティ
カルな磁界を表す。ベクトルＥ’およびＦ’の大きさ
は、ベクトルＥおよびＦの大きさよりも小さい。したが
って、ＳＤＴ接合を切り替えるために必要とされる書込
み電流は小さくなる。 【００４０】図５（ｃ）に、アニール中に負の角度（た
とえば、θ０＝θ１＝−２０°）が設定されるときの切
替え曲線の４つの部分２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃお
よび２１４ｄを示す（図６（ｃ）も参照されたい）。４
つの部分２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃおよび２１４ｄ
は、図５（ｂ）に示した４つの部分２１２ａ、２１２
ｂ、２１２ｃおよび２１２ｄと鏡面対称に見える。 【００４１】ＳＤＴ接合がウェーハ上に製造される場合
には、ＳＤＴ接合のアレイの角度を同時に変えることが
できる。磁化ベクトル角の再設定は、ウェーハにわたる
接合の特性、特に同じサイズおよび形状を有するＳＤＴ
接合の場合の特性の変動を低減する。したがって、製造
中に、より良好なプロセス制御が達成される。 【００４２】再アニール中に種々の角度を設定すること
ができる。その角度は、所望の切替え特性に依存するで
あろう。この自由度によって、メモリ製造業者は、製造
偏差を補償できるようになる。 【００４３】さらに、クリティカルな切替え磁界（crit
ical switching field。または臨界切替え磁界）が低減
され、対称性が高くなる。切替え磁界の対称性を改善す
ることにより、制御回路の複雑さが低減され、片側選択
（half-select）マージンが改善される。切替え磁界を
低減することにより、ポータブル装置にとっては重要な
電力消費が低減される。 【００４４】磁化ベクトル角を再設定することにより書
込み性能が改善され、片側選択に起因する誤り率が低減
される。したがって、ＭＲＡＭデバイスの動作の信頼性
が高くなり、歩留まりが改善され、コストが削減され
る。 【００４５】本発明によるＭＲＡＭデバイスを多種多様
な応用形態において用いることができる。たとえば、コ
ンピュータにおいて、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、フラッシ
ュおよび他の高速、短期記憶用メモリの代わりに用いる
ことができる。あるコンピュータでは、長期データ記憶
装置として用いることができる。そのようなデバイス
は、ハードドライブ、および他の従来の長期データ記憶
デバイスに比べて多くの利点（たとえば、高速化、小型
化）を提供する。本発明によるＭＲＡＭデバイスは、デ
ジタル画像の長期記憶のためにデジタルカメラにおいて
用いることができる。 【００４６】ＳＤＴ接合は、正方形または長方形の幾何
学的形状に限定されない。たとえば、ＳＤＴ接合は楕円
形の幾何学的形状を有することもできる。 【００４７】ＭＲＡＭデバイスはＳＤＴ接合に限定され
ない。巨大な磁気抵抗（ＣＭＲ：colossal magneto-res
istive）および巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）接合のような他
のタイプの磁気トンネル接合を用いることができる。 【００４８】本発明は、抵抗性交点アレイを含むＭＲＡ
Ｍデバイスにも限定されない。本発明を、磁気の向きを
所定の方向に固定させる必要がある磁気メモリデバイス
を含む任意のメモリデバイスに適用することができる。 【００４９】本発明は、上記の図示し説明した特定の実
施形態に限定されない。本発明は特許請求の範囲にした
がって解釈される。 【００５０】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １．ピン止め層およびセンス層を含む磁気トンネル接合
を形成するステップ（２０６および２１０）と、前記層
の少なくとも１つの磁化ベクトルを再設定するステップ
（２２０）を含む、方法。 ２．前記接合をアニールしながら、対象とする（または
目的とする）方向に磁界を印加することにより、磁化ベ
クトルが再設定される、上項１に記載の方法。 ３．前記ピン止め層に対して、対象とする（または目的
とする）方向に磁界を印加しながら、前記ピン止め層の
ブロッキング温度より高い温度でアニールすることによ
り、前記ピン止め層磁化ベクトルが再設定される、上項
１に記載の方法。 ４．前記センス層に対して、対象とする（または目的と
する）方向に磁界を印加しながら、前記センス層の容易
軸を回転させるための閾値温度より高い温度に前記接合
を加熱することにより、前記センス層磁化ベクトル（ま
たは磁化角度）が再設定される、上項１に記載の方法。 ５．前記接合の切替え特性を検査するステップ（２２
０）と、検査結果にしたがって少なくとも１つの磁化ベ
クトルを再設定するステップ（２２０）をさらに含む、
上項１に記載の方法。 ６．前記センス層磁化ベクトルおよび前記ピン止め層磁
化ベクトルはいずれも、再アニールすることにより再設
定される、上項１に記載の方法。 ７．前記ピン止め層磁化ベクトルは、強い強磁性結合お
よび弱い反強磁性結合を補償するように再設定される、
上項１に記載の方法。 ８．少なくとも１つの磁化ベクトルが、切替え曲線の対
称性を改善するように再設定される、上項１に記載の方
法。 ９．少なくとも１つの磁化ベクトルが、クリティカルな
切替え磁界を低減するように再設定される、上項１に記
載の方法。 １０．少なくとも１つの磁化ベクトルが、同じ方向を向
くように再設定される、上項１に記載の方法。 【００５１】本発明では、ピン止めされた層とセンス層
を形成し(206,210)、それらの層のうちの少なくとも１
つの層の磁化ベクトルを再設定する(220)ことによっ
て、磁気トンネル接合を製造する。 【００５２】 【発明の効果】本発明によれば、メモリデバイスの磁気
特性の変動を抑えて、従来のメモリデバイスよりも性能
の優れたメモリデバイスを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＳＤＴ接合のアレイを含むＭＲＡＭデバイスの
図である。 【図２】ＳＤＴ接合の基本構造の図である。 【図３】ＳＤＴ接合を製造する方法の図である。 【図４】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれＳＤＴ
接合の例示的なセンス層磁化ベクトルの図である。 【図５】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ異なる
ＳＤＴ接合切替え曲線の図である。 【図６】（ａａ）、（ａｂ）、（ａｃ）、（ｂ）及び
（ｃ）は、それぞれＳＤＴ接合の他の例示的なセンス層
磁化ベクトルの図である。 【符号の説明】 １０ ＭＲＡＭデバイス １２ 抵抗性交点アレイ １４ ＳＤＴ接合 １６ ワード線 １８ ビット線 ５２ ピン止めされた強磁性層 ５４ センス強磁性層 ５６ 絶縁性トンネル障壁 ４６、４８ シード層
図である。 【図２】ＳＤＴ接合の基本構造の図である。 【図３】ＳＤＴ接合を製造する方法の図である。 【図４】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれＳＤＴ
接合の例示的なセンス層磁化ベクトルの図である。 【図５】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ異なる
ＳＤＴ接合切替え曲線の図である。 【図６】（ａａ）、（ａｂ）、（ａｃ）、（ｂ）及び
（ｃ）は、それぞれＳＤＴ接合の他の例示的なセンス層
磁化ベクトルの図である。 【符号の説明】 １０ ＭＲＡＭデバイス １２ 抵抗性交点アレイ １４ ＳＤＴ接合 １６ ワード線 １８ ビット線 ５２ ピン止めされた強磁性層 ５４ センス強磁性層 ５６ 絶縁性トンネル障壁 ４６、４８ シード層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ルン・トラン
アメリカ合衆国カリフォルニア州95070,
サラトガ，ウッドブリー・コート・5086
(72)発明者 マニシュ・シャーマ
アメリカ合衆国カリフォルニア州94087,
サニーベイル，ロックスナート・ウェイ・
160，アパートメント・16
Ｆターム(参考） 5F083 FZ10 GA09 JA38 JA39 JA40
PR33
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】ピン止め層およびセンス層を含む磁気トン
ネル接合を形成するステップ（２０６および２１０）
と、 前記層の少なくとも１つの磁化ベクトルを再設定するス
テップ（２２０）を含む、方法。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7652913B2 (en) | 2006-01-31 | 2010-01-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistance effect element and magnetic memory |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100407907B1 (ko) * | 2001-05-15 | 2003-12-03 | 한국과학기술연구원 | 자기 터널 접합 소자의 열처리 방법과 그 방법으로 제조된자기 터널 접합 소자 |
| US6717194B2 (en) * | 2001-10-30 | 2004-04-06 | Micron Technology, Inc. | Magneto-resistive bit structure and method of manufacture therefor |
| FR2832542B1 (fr) * | 2001-11-16 | 2005-05-06 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif magnetique a jonction tunnel magnetique, memoire et procedes d'ecriture et de lecture utilisant ce dispositif |
| US6744651B2 (en) * | 2002-09-20 | 2004-06-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Local thermal enhancement of magnetic memory cell during programming |
| US20040085463A1 (en) * | 2002-11-06 | 2004-05-06 | Manish Sharma | Imaging system with non-volatile memory |
| US7189583B2 (en) * | 2003-07-02 | 2007-03-13 | Micron Technology, Inc. | Method for production of MRAM elements |
| US7473656B2 (en) * | 2003-10-23 | 2009-01-06 | International Business Machines Corporation | Method for fast and local anneal of anti-ferromagnetic (AF) exchange-biased magnetic stacks |
| US20050237676A1 (en) * | 2004-04-26 | 2005-10-27 | Hitachi Global Storage Technologies | Fe seeded self-pinned sensor |
| US7646569B2 (en) * | 2006-07-20 | 2010-01-12 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Pinned layer in magnetoresistive sensor |
| US20090218645A1 (en) * | 2007-02-12 | 2009-09-03 | Yadav Technology Inc. | multi-state spin-torque transfer magnetic random access memory |
| US7834410B2 (en) * | 2009-04-13 | 2010-11-16 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Spin torque transfer magnetic tunnel junction structure |
| US20100315869A1 (en) * | 2009-06-15 | 2010-12-16 | Magic Technologies, Inc. | Spin torque transfer MRAM design with low switching current |
| CN104766924A (zh) * | 2014-01-08 | 2015-07-08 | 上海矽睿科技有限公司 | 一种磁性材料退火工艺 |
| KR101661275B1 (ko) * | 2014-04-18 | 2016-09-29 | 한양대학교 산학협력단 | 메모리 소자 |
| CN105280214B (zh) * | 2015-09-10 | 2018-02-27 | 中国科学院物理研究所 | 电流驱动型磁随机存取存储器和自旋逻辑器件 |
| CN112289922B (zh) * | 2019-07-22 | 2023-05-30 | 中电海康集团有限公司 | 磁传感器及其制作方法 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5650958A (en) * | 1996-03-18 | 1997-07-22 | International Business Machines Corporation | Magnetic tunnel junctions with controlled magnetic response |
| JP3219713B2 (ja) * | 1997-02-07 | 2001-10-15 | アルプス電気株式会社 | 磁気抵抗効果素子の製造方法 |
| US6048739A (en) * | 1997-12-18 | 2000-04-11 | Honeywell Inc. | Method of manufacturing a high density magnetic memory device |
| US6114719A (en) * | 1998-05-29 | 2000-09-05 | International Business Machines Corporation | Magnetic tunnel junction memory cell with in-stack biasing of the free ferromagnetic layer and memory array using the cell |
| US6081446A (en) * | 1998-06-03 | 2000-06-27 | Hewlett-Packard Company | Multiple bit magnetic memory cell |
| US5982660A (en) | 1998-08-27 | 1999-11-09 | Hewlett-Packard Company | Magnetic memory cell with off-axis reference layer orientation for improved response |
| US6166948A (en) * | 1999-09-03 | 2000-12-26 | International Business Machines Corporation | Magnetic memory array with magnetic tunnel junction memory cells having flux-closed free layers |
| US6326637B1 (en) * | 1999-10-18 | 2001-12-04 | International Business Machines Corporation | Antiferromagnetically exchange-coupled structure for magnetic tunnel junction device |
| US6285581B1 (en) * | 1999-12-13 | 2001-09-04 | Motorola, Inc. | MRAM having semiconductor device integrated therein |
| JP2001196658A (ja) * | 2000-01-07 | 2001-07-19 | Fujitsu Ltd | 磁気素子及び磁気記憶装置 |
| US6172904B1 (en) * | 2000-01-27 | 2001-01-09 | Hewlett-Packard Company | Magnetic memory cell with symmetric switching characteristics |
| US6727105B1 (en) * | 2000-02-28 | 2004-04-27 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of fabricating an MRAM device including spin dependent tunneling junction memory cells |
| JP3550533B2 (ja) * | 2000-07-06 | 2004-08-04 | 株式会社日立製作所 | 磁界センサー、磁気ヘッド、磁気記録再生装置及び磁気記憶素子 |
| US6541316B2 (en) * | 2000-12-22 | 2003-04-01 | The Regents Of The University Of California | Process for direct integration of a thin-film silicon p-n junction diode with a magnetic tunnel junction |
| US6744086B2 (en) * | 2001-05-15 | 2004-06-01 | Nve Corporation | Current switched magnetoresistive memory cell |
| US6430085B1 (en) * | 2001-08-27 | 2002-08-06 | Motorola, Inc. | Magnetic random access memory having digit lines and bit lines with shape and induced anisotropy ferromagnetic cladding layer and method of manufacture |
| US6430084B1 (en) * | 2001-08-27 | 2002-08-06 | Motorola, Inc. | Magnetic random access memory having digit lines and bit lines with a ferromagnetic cladding layer |
| US6741496B2 (en) * | 2001-09-27 | 2004-05-25 | Intel Corporation | Electron spin mechanisms for inducing magnetic-polarization reversal |
| US7190611B2 (en) * | 2003-01-07 | 2007-03-13 | Grandis, Inc. | Spin-transfer multilayer stack containing magnetic layers with resettable magnetization |
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-
2003
- 2003-07-23 US US10/626,447 patent/US6828610B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7652913B2 (en) | 2006-01-31 | 2010-01-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistance effect element and magnetic memory |
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| Publication number | Publication date |
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