JP2006318983A - Magnetic memory element and memory - Google Patents

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Akihiro Maesaka
明弘 前坂
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic memory element wherein enough high MR ratio can be realized and which can be stably manufactured at a low cost. <P>SOLUTION: The magnetic memory element 10 is provided with a memory layer 1, a tunnel insulating film 2, and a magnetization fixed layer 3. A ferromagnetic layer constituting at least either of the memory layer 1 and the magnetization fixed layer 3 contains at least one or more kinds of elements selected from Fe, Co and Ni and a B element, and it is comprised of a compound having a crystal structure. In this case, the period x of the unit crystal structure of crystals of the compound is within 0.19 nm≤x≤0.23 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気メモリ素子及びこの磁気メモリ素子を備えたメモリ(記憶装置)に係わる。   The present invention relates to a magnetic memory element and a memory (storage device) including the magnetic memory element.

情報通信機器、特に携帯端末等の個人用小型情報機器の飛躍的な普及に伴い、これを構成するメモリやロジック等の素子には、高集積化、高速化、低消費電力化等、さらなる高性能化が求められている。特に、不揮発性メモリの高密度化・大容量化は、可動部分の存在等の原因により本質的に小型化・高速化・低消費電力化が困難な磁気ハードディスク等と相補的な技術として、ますます重要になってきている。   With the rapid spread of information communication devices, especially small personal information devices such as mobile terminals, the elements such as memory and logic that make up these devices have higher integration, higher speed, lower power consumption, etc. There is a need for performance. In particular, increasing the density and capacity of non-volatile memory is becoming a complementary technology to magnetic hard disks that are inherently difficult to reduce in size, increase speed, and reduce power consumption due to the presence of moving parts. It is becoming increasingly important.

不揮発性メモリとしては、半導体フラッシュメモリやFeRAM(強誘電体不揮発メモリ)等が実用化されており、さらなる高性能化に向けての活発な研究開発が行われている。   As nonvolatile memories, semiconductor flash memories, FeRAMs (ferroelectric nonvolatile memories) and the like have been put into practical use, and active research and development for further enhancement of performance is being performed.

最近、磁性体を利用した新しい不揮発メモリとして、トンネル磁気抵抗効果を利用したMRAM(Magnetic Random Access Memory)が試作され、注目を集めている(例えば、非特許文献1参照)。
このMRAMは、特にランダムアクセスがしやすいこと、書き換え可能回数が大きいこと、高速に動作させることが可能であること、の3点においてフラッシュメモリよりも優れており、また書き換え可能回数が大きい点でFeRAM(強誘電体メモリ)よりも優れている。さらに、DRAM並みの高集積度とSRAM並みのスピードの両立が期待されるため、システムLSI用混載メモリをすべて置き換える可能性も有している。
Recently, an MRAM (Magnetic Random Access Memory) using a tunnel magnetoresistive effect has been experimentally produced as a new nonvolatile memory using a magnetic material, and has attracted attention (for example, see Non-Patent Document 1).
This MRAM is superior to the flash memory in that it is easy to perform random access, has a large number of rewritable times, and can be operated at high speed, and also has a large number of rewritable times. It is superior to FeRAM (ferroelectric memory). Furthermore, since it is expected that the high integration level is equivalent to that of a DRAM and the speed is equivalent to that of an SRAM, there is a possibility that all the mixed memories for the system LSI are replaced.

MRAMは、情報の記録を行う微小な磁気メモリ素子を規則的に配置し、その各々にアクセスできるように、配線例えばワード線及びビット線を設けた構造を有している。
それぞれの磁気メモリ素子は、情報を強磁性体の磁化の向きとして記録させる記憶層を有して構成される。
The MRAM has a structure in which minute magnetic memory elements for recording information are regularly arranged, and wirings such as word lines and bit lines are provided so that each of them can be accessed.
Each magnetic memory element includes a storage layer that records information as the magnetization direction of the ferromagnetic material.

そして、磁気メモリ素子の構成としては、上述の記憶層と、トンネル絶縁膜(非磁性スペーサ膜)と、磁化の向きが固定された磁化固定層とから成る、いわゆる磁気トンネル接合(Magnetic Tunnel Junction:MTJ)を用いた構造が採用されている。磁化固定層の磁化の向きは、例えば反強磁性層を設けることにより固定することができる。   As a configuration of the magnetic memory element, a so-called magnetic tunnel junction (Magnetic Tunnel Junction) including the above-described storage layer, a tunnel insulating film (nonmagnetic spacer film), and a magnetization fixed layer whose magnetization direction is fixed. A structure using MTJ) is employed. The magnetization direction of the magnetization fixed layer can be fixed, for example, by providing an antiferromagnetic layer.

このような構造においては、記憶層の磁化の向きと磁化固定層の磁化の向きとのなす角度に応じて、トンネル絶縁膜を流れるトンネル電流に対する抵抗値が変化する、いわゆるトンネル磁気抵抗効果を生じるため、このトンネル磁気抵抗効果を利用して、情報の書き込み(記録)を行うことができる。この抵抗値の大きさは、記憶層の磁化の向きと磁化固定層の磁化の向きとが反平行であるときに最大値をとり、平行であるときに最小値をとる。   In such a structure, a so-called tunnel magnetoresistance effect is produced in which the resistance value with respect to the tunnel current flowing through the tunnel insulating film changes depending on the angle between the magnetization direction of the storage layer and the magnetization direction of the magnetization fixed layer. Therefore, information can be written (recorded) by utilizing the tunnel magnetoresistance effect. The magnitude of the resistance value takes a maximum value when the magnetization direction of the storage layer and the magnetization direction of the magnetization fixed layer are antiparallel, and takes a minimum value when they are parallel.

このように構成した磁気メモリ素子において、磁気メモリ素子への情報の書き込み(記録)は、ワード線及びビット線の両方に電流を流すことにより発生する合成電流磁界により、磁気メモリ素子の記憶層の磁化の向きを制御することにより行うことができる。一般的には、このときの磁化の向き(磁化状態)の違いを、「0」情報と「1」情報とにそれぞれ対応させて記憶させる。
一方、記録された情報の読み出しは、トランジスタ等の素子を用いてメモリセルの選択を行い、磁気メモリ素子のトンネル磁気抵抗効果を利用して、記憶層の磁化の向きの違いを電圧信号の差として検出することにより、記録された情報を検知することができる。
In the magnetic memory element configured as described above, writing (recording) of information to the magnetic memory element is performed on the storage layer of the magnetic memory element by a combined current magnetic field generated by flowing current to both the word line and the bit line. This can be done by controlling the direction of magnetization. In general, the difference in magnetization direction (magnetization state) at this time is stored in association with “0” information and “1” information.
On the other hand, when reading recorded information, a memory cell is selected using an element such as a transistor, and the difference in the magnetization direction of the storage layer is determined by using the tunnel magnetoresistive effect of the magnetic memory element. By detecting as, it is possible to detect the recorded information.

そして、MRAMにおいて、エラーレートを低くし、安定してメモリ動作させるためには、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率(MR比)をできるだけ大きくすることが重要である。   In the MRAM, in order to reduce the error rate and stably operate the memory, it is important to increase the magnetoresistance change rate (MR ratio) of the magnetoresistive element as much as possible.

従来、一般に、磁気トンネル接合(MTJ)を用いたトンネル磁気抵抗効果素子の強磁性層(磁化自由層及び磁化固定層)の材料として、NiFeやCoFe等の強磁性材料が用いられており、トンネル絶縁膜の材料としては、酸化アルミニウム(Al−O)が用いられていた。
そして、これらの材料を用いた磁気トンネル接合素子(MTJ素子)のMR比は、20〜50%であることが、様々な研究機関から報告されている。
Conventionally, a ferromagnetic material such as NiFe or CoFe has been generally used as a material of a ferromagnetic layer (a magnetization free layer and a magnetization fixed layer) of a tunnel magnetoresistive effect element using a magnetic tunnel junction (MTJ). Aluminum oxide (Al—O) has been used as a material for the insulating film.
Various research institutions have reported that the MR ratio of a magnetic tunnel junction element (MTJ element) using these materials is 20 to 50%.

これに対して、トンネル磁気抵抗効果素子の強磁性層(特に、磁化自由層)として、CoFeベースの強磁性材料にB元素を添加したアモルファス材料を用いることにより、従来の構成よりも高いMR比(50〜55%)が安定して得られることが報告されている(非特許文献2参照)。
この報告では、強磁性層へのB元素の添加によって、トンネル絶縁膜の酸化アルミニウムのO元素が強磁性層中へ拡散するのが抑制され、結果として、強磁性層の磁気分極率の劣化が抑制され、高MR比が得られたものと考えられている。
On the other hand, by using an amorphous material in which a B element is added to a CoFe-based ferromagnetic material as the ferromagnetic layer (particularly the magnetization free layer) of the tunnel magnetoresistive effect element, the MR ratio is higher than that of the conventional configuration. (50 to 55%) has been reported to be obtained stably (see Non-Patent Document 2).
In this report, the addition of the B element to the ferromagnetic layer suppresses the diffusion of the O element of the aluminum oxide of the tunnel insulating film into the ferromagnetic layer, resulting in the deterioration of the magnetic polarizability of the ferromagnetic layer. It is considered that a high MR ratio was obtained.

また、強磁性層へB元素を添加することによって、層間拡散を防止する効果や、磁性薄膜の連続性を向上する効果を得ることが開示されている(例えば、特許文献1や特許文献2を参考)。   Further, it is disclosed that an effect of preventing interlayer diffusion and an effect of improving the continuity of the magnetic thin film can be obtained by adding B element to the ferromagnetic layer (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). reference).

上述した各種の報告例では、いずれも、強磁性層にB元素を添加することにより、強磁性層がアモルファス化、もしくは微結晶化している。
なお、B元素の添加によって強磁性層が微結晶化した場合には、微結晶粒子の結晶構造は、ベースとなる磁性材料(例えばCoFe)の結晶構造が反映され、面心立方格子(fcc)もしくは、体心立方格子(bcc)のいずれかの構造を有する。
B元素を添加して微結晶化した強磁性層がfccもしくはbccのいずれの構造を有するかは、ベースとなる磁性材料の構成元素の組成比に依存する。例えば、CoFe合金の場合、元素組成がFeリッチの場合はbcc構造を有し、Coリッチの場合はfcc構造を有する。そして、Feの組成が25%以上のCoFe合金はbcc構造を有し、Feの組成が25%未満ではfcc構造を有することが報告されている(特許文献3参照)。
In the various report examples described above, the ferromagnetic layer is amorphized or microcrystallized by adding the B element to the ferromagnetic layer.
When the ferromagnetic layer is microcrystallized by the addition of B element, the crystal structure of the microcrystalline particles reflects the crystal structure of the base magnetic material (for example, CoFe), and the face-centered cubic lattice (fcc) Alternatively, it has any structure of a body-centered cubic lattice (bcc).
Whether the ferromagnetic layer microcrystallized by adding the B element has an fcc or bcc structure depends on the composition ratio of the constituent elements of the base magnetic material. For example, a CoFe alloy has a bcc structure when the element composition is Fe-rich, and has an fcc structure when it is Co-rich. It has been reported that a CoFe alloy having a Fe composition of 25% or more has a bcc structure, and if the Fe composition is less than 25%, it has an fcc structure (see Patent Document 3).

また、Co,Fe,Ni等の3d遷移金属元素をベースとした磁性材料の場合、単位格子の格子定数は、一般に、bccでは0.28〜0.29nm、fccでは0.35〜0.36nmであることが知られている。   In the case of a magnetic material based on a 3d transition metal element such as Co, Fe, or Ni, the unit cell lattice constant is generally 0.28 to 0.29 nm for bcc and 0.35 to 0.36 nm for fcc. It is known that

一方、最近、新たなトンネル絶縁膜(非磁性スペーサ層)の材料として、酸化マグネシウム(MgO)を用いた、MTJ素子が脚光を浴びている。
これは、酸化マグネシウムをトンネル絶縁膜に用いることにより、酸化アルミニウムを用いた場合と比較して、より高いMR比を実現することが可能になるからである。
On the other hand, an MTJ element using magnesium oxide (MgO) as a material for a new tunnel insulating film (nonmagnetic spacer layer) has recently been highlighted.
This is because a higher MR ratio can be realized by using magnesium oxide for the tunnel insulating film as compared with the case of using aluminum oxide.

例えば、酸化マグネシウムMgO(001)単結晶基板上に、エピタキシャル成長させたFe(001)/MgO(001)/Fe(001)からなる単結晶MTJ素子において、室温で100%を超えるMR比が初めて報告されている(非特許文献3及び非特許文献4参照)。   For example, in a single crystal MTJ element composed of Fe (001) / MgO (001) / Fe (001) epitaxially grown on a magnesium oxide MgO (001) single crystal substrate, an MR ratio exceeding 100% is reported for the first time at room temperature. (See Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4).

また、シリコン酸化膜が表面に形成されたSi基板上に、スパッタ成膜により、TaN下地層/IrMn反強磁性層/CoFe強磁性固定層/MgOスペーサ層/CoFe強磁性自由層からなる、(100)配向した多結晶MTJ素子を作製し、このMTJ素子において、室温で200%を超えるMR比をもつことが報告されている(非特許文献5参照)。
そして、この構成のMTJ素子のCoFe強磁性層は、bcc構造を持つことが報告されている。なお、このMTJ素子は、多結晶構造を持つために、磁気メモリへの応用も可能である。
Further, on the Si substrate having a silicon oxide film formed on the surface, it is made of TaN underlayer / IrMn antiferromagnetic layer / CoFe ferromagnetic pinned layer / MgO spacer layer / CoFe ferromagnetic free layer by sputtering film formation. 100) An oriented polycrystalline MTJ element is produced, and this MTJ element has been reported to have an MR ratio exceeding 200% at room temperature (see Non-Patent Document 5).
It has been reported that the CoFe ferromagnetic layer of the MTJ element having this configuration has a bcc structure. Since this MTJ element has a polycrystalline structure, it can be applied to a magnetic memory.

Wang et al.,IEEETrans.Magn.33,(1997),p4498Wang et al., IEEETrans.Magn. 33, (1997), p4498 Intermag Europe 2002,BB04,2002年4月Intermag Europe 2002, BB04, April 2002 Jpn. J. Appl. Phys.,43,L588(2004)Jpn. J. Appl. Phys., 43, L588 (2004) Nature material,3,868(2004)Nature material, 3,868 (2004) Nature material,3,862(2004)Nature material, 3,862 (2004) 特開2001−68760号公報JP 2001-68760 A 特開2002−204004号公報JP 2002-204004 A 特開2003−124541号公報JP 2003-124541 A

しかしながら、これまで報告されている材料や膜構成では、充分にMR比の高いMTJ素子を、安定してかつ安いコストで作製することができなかった。   However, with the materials and film configurations reported so far, MTJ elements having a sufficiently high MR ratio could not be produced stably and at low cost.

強磁性層にB元素を添加した場合には、上述したように従来の構成と比較してMR比が高くなるが、大幅にMR比を向上することは難しかった。   When the B element is added to the ferromagnetic layer, the MR ratio is higher than that of the conventional configuration as described above, but it is difficult to greatly improve the MR ratio.

また、上記非特許文献3に記載された材料は、単結晶MTJ素子を作製するために、単結晶基板が必要となることから、材料コストが高くなり、磁気メモリへの応用は困難である。   In addition, the material described in Non-Patent Document 3 requires a single crystal substrate in order to produce a single crystal MTJ element, which increases the material cost and is difficult to apply to a magnetic memory.

上記非特許文献4に記載された材料は、MTJ素子を構成する積層膜において、最下層のIrMn層から最上層の強磁性自由層までの全域で(100)配向させる必要があるため、下地材料や反強磁性材料の選択に制限がある。
このため、膜構成の設計の自由度が低くなり、その分材料コストが高くなる。
Since the material described in Non-Patent Document 4 needs to be (100) oriented in the entire region from the lowermost IrMn layer to the uppermost ferromagnetic free layer in the multilayer film constituting the MTJ element, And the choice of antiferromagnetic materials is limited.
For this reason, the freedom degree of design of a film | membrane structure becomes low, and material cost becomes high correspondingly.

上述した問題の解決のために、本発明においては、充分に高いMR比が得られ、安定してかつ安いコストで作製することができる磁気メモリ素子、及びこの磁気メモリ素子を備えたメモリを提供するものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a magnetic memory element that can obtain a sufficiently high MR ratio, can be stably manufactured at low cost, and a memory including the magnetic memory element. To do.

本発明の磁気メモリ素子は、強磁性層の磁化状態により情報を保持する記憶層と、トンネル絶縁膜と、磁化の向きが固定された磁化固定層とを有し、記憶層又は磁化固定層のうち少なくとも一方を構成する強磁性層が、Fe,Co,Niから選ばれる1種以上の元素とB元素とを少なくとも含み、かつ結晶質構造を有する化合物から構成され、この化合物の結晶の単位結晶構造の周期xが、0.19nm≦x≦0.23nmの範囲内であるものである。   The magnetic memory element of the present invention has a storage layer that retains information according to the magnetization state of the ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a magnetization fixed layer whose magnetization direction is fixed. The ferromagnetic layer constituting at least one of them is composed of a compound having at least one element selected from Fe, Co, and Ni and a B element and having a crystalline structure. The period x of the structure is in the range of 0.19 nm ≦ x ≦ 0.23 nm.

本発明の磁気メモリ素子は、強磁性層の磁化状態により情報を保持する記憶層と、トンネル絶縁膜と、磁化の向きが固定された磁化固定層とを有し、記憶層又は磁化固定層のうち少なくとも一方を構成する強磁性層が、Fe,Co,Niから選ばれる1種以上の元素とB元素とを少なくとも含み、かつ結晶質構造を有する化合物から構成され、この化合物の結晶の単位格子の格子定数aが、0.19×n(nm)≦a≦0.23×n(nm)(nは1,2)を満たすものである。   The magnetic memory element of the present invention has a storage layer that retains information according to the magnetization state of the ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a magnetization fixed layer whose magnetization direction is fixed. The ferromagnetic layer constituting at least one of them is composed of a compound having at least one element selected from Fe, Co, and Ni and a B element and having a crystalline structure. The lattice constant a satisfies the following condition: 0.19 × n (nm) ≦ a ≦ 0.23 × n (nm) (n is 1, 2).

本発明のメモリは、磁気メモリ素子と、互いに交差する2種類の配線とを有し、これら2種類の配線の交点付近に磁気メモリ素子が配置され、2種類の配線により、磁気メモリ素子に対して磁場又は電流が印加され、磁気メモリ素子が、上記本発明の磁気メモリ素子の構成であるものである。   The memory according to the present invention includes a magnetic memory element and two types of wirings that intersect each other, and the magnetic memory element is disposed near the intersection of the two types of wirings. Thus, a magnetic field or current is applied, and the magnetic memory element has the configuration of the magnetic memory element of the present invention.

上述の本発明の磁気メモリ素子の構成によれば、記憶層とトンネル絶縁膜と磁化固定層とを有し、記憶層又は磁化固定層のうち少なくとも一方を構成する強磁性層が、Fe,Co,Niから選ばれる1種以上の元素とB元素とを少なくとも含み、かつ結晶質構造を有する化合物から構成されていることにより、記憶層とトンネル絶縁膜と磁化固定層から成る磁気トンネル接合素子の磁気抵抗変化率(MR比)を高くすることが可能になる。
そして、上記化合物が結晶質構造を有するので、同様の元素を含むアモルファス構造又は微結晶構造とした場合と比較しても、MR比を向上することができる。
According to the above-described configuration of the magnetic memory element of the present invention, the ferromagnetic layer having the storage layer, the tunnel insulating film, and the magnetization fixed layer, and at least one of the storage layer and the magnetization fixed layer is Fe, Co. , Ni containing at least one element selected from Ni and B, and having a crystalline structure, a magnetic tunnel junction element comprising a memory layer, a tunnel insulating film, and a magnetization fixed layer is formed. The magnetoresistance change rate (MR ratio) can be increased.
And since the said compound has crystalline structure, MR ratio can be improved compared with the case where it is set as the amorphous structure or microcrystal structure containing the same element.

また、この化合物の結晶の単位結晶構造の周期xが、0.19nm≦x≦0.23nmの範囲内である、又は、この化合物の結晶の単位格子の格子定数aが、0.19×n(nm)≦a≦0.23×n(nm)(nは1,2)を満たすことにより、トンネル絶縁膜(酸化膜等)の結晶格子と前記化合物の結晶格子とを整合させることができる。これにより、化合物の結晶を良好な状態で形成することができるため、高いMR比を安定して再現性よく得ることが可能になる。   Further, the period x of the unit crystal structure of the crystal of this compound is in the range of 0.19 nm ≦ x ≦ 0.23 nm, or the lattice constant a of the unit cell of the crystal of this compound is 0.19 × n By satisfying (nm) ≦ a ≦ 0.23 × n (nm) (n is 1, 2), the crystal lattice of the tunnel insulating film (oxide film or the like) and the crystal lattice of the compound can be matched. . As a result, the crystal of the compound can be formed in a good state, so that a high MR ratio can be stably obtained with good reproducibility.

上述の本発明によれば、高いMR比(例えば200%以上)が、安定して再現性よく得られる。
これにより、磁気メモリ素子において、エラーレートを低くして、安定してメモリ動作させることができる。
また、高いMR比が得られるため、磁気メモリ素子の膜構成の設計の自由度が高くなり、安いコストで磁気メモリを作製することが可能になる。
According to the present invention described above, a high MR ratio (for example, 200% or more) can be stably obtained with good reproducibility.
Thereby, in the magnetic memory element, the error rate can be lowered and the memory operation can be stably performed.
Moreover, since a high MR ratio can be obtained, the degree of freedom in designing the film configuration of the magnetic memory element is increased, and a magnetic memory can be manufactured at a low cost.

従って、本発明により、エラーが少なく安定して動作すると共に、製造コストが安いメモリを実現することが可能になる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a memory that operates stably with few errors and at a low manufacturing cost.

まず、本発明の具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要を説明する。   First, prior to description of specific embodiments of the present invention, an outline of the present invention will be described.

前述したように、MRAMにおいて、エラーレートを低くし、安定してメモリ動作させるためには、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率(MR比)をできるだけ大きくすることが求められる。   As described above, in the MRAM, in order to reduce the error rate and stably operate the memory, it is required to increase the magnetoresistance change rate (MR ratio) of the magnetoresistive element as much as possible.

そこで、本発明者は、鋭意検討の結果、従来構造とは異なる、新しい構造をもつ強磁性材料を見い出した。
この新材料は、少なくともFe,Co,Niから選ばれる1種以上の元素を含み、かつ、少なくともB元素を含み、さらに、結晶質構造を有する化合物であることを特徴としている。
As a result of intensive studies, the present inventor has found a ferromagnetic material having a new structure different from the conventional structure.
This new material is characterized in that it is a compound containing at least one element selected from Fe, Co, and Ni, at least a B element, and having a crystalline structure.

また、この化合物の結晶は、下記の(1)又は(2)のいずれかの構成であることを特徴とする。
(1) 化合物の結晶の単位結晶構造が、0.19nm≦x≦0.23nmの周期xの周期性を持つ構造を有する。
(2) 化合物の結晶の単位格子の格子定数aが、0.19×n(nm)≦a≦0.23×n(nm)(nは1,2)を満たす。
Further, the crystal of this compound is characterized in that it has either of the following constitutions (1) or (2).
(1) The unit crystal structure of the compound crystal has a structure having a periodicity of a period x of 0.19 nm ≦ x ≦ 0.23 nm.
(2) The lattice constant a of the unit cell of the compound crystal satisfies 0.19 × n (nm) ≦ a ≦ 0.23 × n (nm) (n is 1, 2).

そして、磁気メモリ素子を構成するMTJ素子において、トンネル絶縁膜を挟む磁化自由層と磁化固定層のうち、少なくとも一方を構成する強磁性層に、上述した構成の新材料を用いる。
即ち、記憶層を構成する強磁性層のうちの一層或いは全ての層に、上述した新材料を用いた構成、磁化固定層を構成する強磁性層のうちの一層或いは全ての層に、上述した新材料を用いた構成、記憶層を構成する強磁性層のうちの一層或いは全ての層及び磁化固定層を構成する強磁性層のうちの一層或いは全ての層に、上述した新材料を用いた構成が挙げられる。
In the MTJ element constituting the magnetic memory element, the new material having the above-described structure is used for the ferromagnetic layer constituting at least one of the magnetization free layer and the magnetization fixed layer sandwiching the tunnel insulating film.
In other words, one or all of the ferromagnetic layers constituting the memory layer are constructed using the above-described new material, and one or all of the ferromagnetic layers constituting the magnetization fixed layer are described above. The new material described above was used for one or all of the ferromagnetic layers constituting the storage layer and one or all of the ferromagnetic layers constituting the pinned magnetic layer. A configuration is mentioned.

これにより、MTJ素子のMR比を非常に高く(例えば200%前後に)することが可能になり、磁気メモリ素子を安定して動作させることができる。   As a result, the MR ratio of the MTJ element can be made extremely high (for example, around 200%), and the magnetic memory element can be operated stably.

なお、上述した新材料を用いた構成の強磁性層と、材料又は組成範囲の異なる他の強磁性層とを直接積層させて記憶層又は磁化固定層を構成する強磁性層とすることも可能であり、このように積層させた場合でも、本発明の効果が得られる。   It is also possible to directly stack a ferromagnetic layer composed of the above-described new material and another ferromagnetic layer having a different material or composition range to form a ferromagnetic layer constituting a memory layer or a magnetization fixed layer. Even in such a case, the effects of the present invention can be obtained.

上述したように、MTJ素子の強磁性層として、上述したB元素を含む結晶質構造の化合物材料を用いた場合に、MR比が劇的に向上し、200%を超えるMR比が得られるようになる理由は、よく分かっていないが、材料固有の物理的性質(例えば磁気分極率等の物理的性質)に起因すると考えられる。
従って、強磁性層を構成する化合物材料の構造が、上述した条件を満たせば、製造方法や膜構成に依存せず、200%を超える高MR比が再現性よく得られることになる。
As described above, when the compound material having the crystalline structure containing the B element is used as the ferromagnetic layer of the MTJ element, the MR ratio is dramatically improved, and an MR ratio exceeding 200% can be obtained. The reason for this is not well understood, but is thought to be due to physical properties unique to the material (for example, physical properties such as magnetic polarizability).
Therefore, if the structure of the compound material constituting the ferromagnetic layer satisfies the above-described conditions, a high MR ratio exceeding 200% can be obtained with good reproducibility without depending on the manufacturing method and the film configuration.

上述した化合物材料において、B元素の含有量は、5%〜50%(原子%)とすることが好ましい。
含有量を5%以上とすれば、MR比を充分に高くすることができる。
一方、含有量を5%未満とすると、B元素が結晶粒界等に析出して、化合物を形成しないおそれがある。
また、含有量が50%を超えると、強磁性が消失してしまい、良好なMR比が得られなくなるおそれがある。
In the compound material described above, the content of B element is preferably 5% to 50% (atomic%).
If the content is 5% or more, the MR ratio can be sufficiently increased.
On the other hand, if the content is less than 5%, the B element may be precipitated at the grain boundaries or the like, and the compound may not be formed.
On the other hand, if the content exceeds 50%, the ferromagnetism disappears and a good MR ratio may not be obtained.

しかしながら、CoFeB化合物材料を、組成・膜構成・製造方法を、従来提案されている構成と全く同じにした場合には、アモルファス又は微結晶になってしまう。
そこで、結晶質構造とするために、これらの作製条件のうち少なくとも一部を従来提案されている構成から変更する。
However, when the composition, film configuration, and manufacturing method of the CoFeB compound material are made exactly the same as the conventionally proposed configuration, it becomes amorphous or microcrystalline.
Therefore, in order to obtain a crystalline structure, at least a part of these manufacturing conditions is changed from a conventionally proposed configuration.

例えば、成膜時の基板温度、或いは積層膜を形成した後の熱処理工程(反強磁性層の規則化熱処理工程を含む)の温度を、350℃〜380℃の範囲として、1時間以上(例えば4時間)熱を加えることにより、B元素を含む(CoFeB等の)化合物材料を、結晶質構造とすることができる。
従来提案されている構成では、短時間又はより低い温度の熱処理だけであるために、アモルファス又は微結晶になってしまうと考えられる。
For example, the temperature of the substrate at the time of film formation or the temperature of the heat treatment step (including the ordering heat treatment step of the antiferromagnetic layer) after forming the laminated film is set to a range of 350 ° C. to 380 ° C. By applying heat (4 hours), the compound material (such as CoFeB) containing the B element can have a crystalline structure.
In the structure proposed conventionally, since it is only heat processing for a short time or lower temperature, it will be considered that it will become amorphous or a microcrystal.

この他にも、各元素の組成比や膜構成を調整することにより、B元素を含む化合物材料を結晶質構造とすることが可能である。   In addition, the compound material containing the B element can have a crystalline structure by adjusting the composition ratio and the film configuration of each element.

続いて、本発明の具体的な実施の形態を説明する。
まず、本発明の磁気メモリ素子の一実施の形態の概略構成図(模式的斜視図)を図1に示す。
この磁気メモリ素子10は、MRAM等磁気記憶装置の1つのメモリセルに相当する部分を示しており、上層側から、記憶層1と、トンネル絶縁膜2と、磁化固定層3とを積層して成る磁気トンネル接合MTJを有して構成されている。
Subsequently, specific embodiments of the present invention will be described.
First, FIG. 1 shows a schematic configuration diagram (schematic perspective view) of an embodiment of a magnetic memory element of the present invention.
This magnetic memory element 10 shows a portion corresponding to one memory cell of a magnetic memory device such as an MRAM. From the upper layer side, a memory layer 1, a tunnel insulating film 2, and a magnetization fixed layer 3 are laminated. The magnetic tunnel junction MTJ is configured.

記憶層1は、磁性層から成り、磁化状態、即ち磁化の向きを情報として記録することができるものである。
トンネル絶縁膜2は、酸化膜や窒化膜、或いは酸窒化膜から成り、トンネル電流を流すために薄く形成されているものである。
磁化固定層3は、磁性層から成り、磁化の向きが固定されているものである。例えば、磁化固定層3に対して図示しない反強磁性層を設けることにより、磁化固定層3の磁化の向きを固定することができる。
The storage layer 1 is made of a magnetic layer and can record the magnetization state, that is, the magnetization direction as information.
The tunnel insulating film 2 is made of an oxide film, a nitride film, or an oxynitride film, and is formed thin to allow a tunnel current to flow.
The magnetization fixed layer 3 is made of a magnetic layer, and the magnetization direction is fixed. For example, by providing an antiferromagnetic layer (not shown) to the magnetization fixed layer 3, the magnetization direction of the magnetization fixed layer 3 can be fixed.

そして、この磁気トンネル接合MTJと、ビット線(BL)11と、書き込み用ワード線(WWL)12と、読み出し用ワード線(RWL)13と、メモリセルの選択を行うMOSトランジスタTrとを有して構成されている。
また、磁気トンネル接合MTJの上にビット線(BL)11が接続され、磁気トンネル接合MTJの下方に書き込み用ワード線(WWL)12が配置されている。
読み出し用ワード線(RWL)13は、MOSトランジスタTrのゲートGを兼ねている。
また、MOSトランジスタTrのソース(S)16及びドレイン(D)17は、半導体層21内に形成されている。
さらに、MOSトランジスタTrとMTJとを接続するために、バッファ配線14が設けられている。このバッファ配線14は、一端側が磁気トンネル接合MTJに接続され、他端側がコンタクト層15を介してMOSトランジスタTrのソース16に接続されている。
なお、書き込み用ワード線(WWL)12は、MTJや読み出し用ワード線(RWL)13やMOSトランジスタTrのドレイン17に対して、図示しない絶縁層により絶縁されている。
The magnetic tunnel junction MTJ, a bit line (BL) 11, a write word line (WWL) 12, a read word line (RWL) 13, and a MOS transistor Tr for selecting a memory cell are included. Configured.
A bit line (BL) 11 is connected on the magnetic tunnel junction MTJ, and a write word line (WWL) 12 is disposed below the magnetic tunnel junction MTJ.
The read word line (RWL) 13 also serves as the gate G of the MOS transistor Tr.
The source (S) 16 and the drain (D) 17 of the MOS transistor Tr are formed in the semiconductor layer 21.
Further, a buffer wiring 14 is provided to connect the MOS transistor Tr and MTJ. The buffer wiring 14 has one end connected to the magnetic tunnel junction MTJ and the other end connected to the source 16 of the MOS transistor Tr via the contact layer 15.
The write word line (WWL) 12 is insulated from the MTJ, the read word line (RWL) 13 and the drain 17 of the MOS transistor Tr by an insulating layer (not shown).

この磁気メモリ素子10に対する、情報の書き込み(記録)は、ビット線(BL)11及び書き込み用ワード線(WWL)12の両方に対してそれぞれ電流を流すことにより、発生する合成電流磁界によって、記憶層1の磁化の向きを制御することによって、行うことができる。   Information is written (recorded) in the magnetic memory element 10 by storing a current through both the bit line (BL) 11 and the write word line (WWL) 12 and using a resultant current magnetic field. This can be done by controlling the direction of magnetization of the layer 1.

一方、記録された情報の読み出しは、MOSトランジスタTrを用いてメモリセルの選択を行い、磁気メモリ素子10のトンネル絶縁膜2におけるトンネル磁気抵抗効果を利用して、記憶層1の磁化の向きの違いを電圧信号の差として検出することによって、行うことができる。   On the other hand, the recorded information is read out by selecting a memory cell using the MOS transistor Tr and using the tunnel magnetoresistance effect in the tunnel insulating film 2 of the magnetic memory element 10 to determine the magnetization direction of the storage layer 1. This can be done by detecting the difference as a voltage signal difference.

また、図1の磁気メモリ素子10を規則的に配置して構成したMRAMの集積回路の模式図を図2に示す。図2において、破線で囲った部分が、図1に示した磁気メモリ素子10に相当する。
図中上下方向に延びるビット線(BL)11と、図中左右方向に延びる書き込み用ワード線(WWL)12及び読み出し用ワード線(RWL)13とが、それぞれ多数平行して配置され、これらの配線11,12,13の交差点付近にメモリセル、即ち図1に示した磁気メモリ素子10が設けられている。
FIG. 2 is a schematic diagram of an MRAM integrated circuit configured by regularly arranging the magnetic memory elements 10 of FIG. In FIG. 2, the portion surrounded by a broken line corresponds to the magnetic memory element 10 shown in FIG.
A plurality of bit lines (BL) 11 extending in the vertical direction in the figure, and a plurality of write word lines (WWL) 12 and read word lines (RWL) 13 extending in the horizontal direction in the figure are arranged in parallel. A memory cell, that is, the magnetic memory element 10 shown in FIG. 1 is provided near the intersection of the wirings 11, 12, and 13.

この図2に示す構成の集積回路100において、情報を書き込む(記録)する際には、情報を書き込む対象のメモリセルに対応する、書き込み用ワード線(WWL)12及びビット線(BL)11の両方に電流を流して発生する合成電流磁界により、これらの配線11,12の交差する目的のメモリセルの記憶層1の磁化の向きを制御する。   In the integrated circuit 100 having the configuration shown in FIG. 2, when information is written (recorded), the write word line (WWL) 12 and the bit line (BL) 11 corresponding to the memory cell to which information is written. The direction of magnetization of the storage layer 1 of the target memory cell where these wirings 11 and 12 intersect is controlled by a combined current magnetic field generated by flowing current in both.

一方、メモリセルの記憶層1に記録された情報を読み出す際には、MOSトランジスタTrを用いて対象とするメモリセルを選択する。即ち、目的のメモリセルに接続された読み出し用ワード線(RWL)13をHigh(ON状態)にする。
さらに、ビット線(BL)11の電位変化を検出することにより、ビット線(BL)11と読み出し用ワード線(RWL)13とが交差する目的のメモリセルに記録された情報を読み出す。このとき、ビット線(BL)11の電位は、磁気メモリ素子10の記憶層1の磁化の向きによって決まる磁気抵抗(ΔR)に比例した値を示す。
このようにして、目的のメモリセルに対して、情報の書き込みや記録された情報の読み出しを行うことができる。
On the other hand, when reading the information recorded in the memory layer 1 of the memory cell, the target memory cell is selected using the MOS transistor Tr. That is, the read word line (RWL) 13 connected to the target memory cell is set to High (ON state).
Further, by detecting the potential change of the bit line (BL) 11, information recorded in the target memory cell where the bit line (BL) 11 and the read word line (RWL) 13 intersect is read. At this time, the potential of the bit line (BL) 11 shows a value proportional to the magnetic resistance (ΔR) determined by the magnetization direction of the storage layer 1 of the magnetic memory element 10.
In this manner, information can be written and recorded information can be read from the target memory cell.

ここで、図2の集積回路100等に用いられる、磁気トンネル接合MTJを有する磁気メモリ素子10の代表的な膜構成を図3に示す。   Here, FIG. 3 shows a typical film configuration of the magnetic memory element 10 having the magnetic tunnel junction MTJ used in the integrated circuit 100 of FIG.

図3は、磁化固定層を記憶層に対して下層に配置したボトムタイプの膜構成を示す。即ち図1と同様に、上層側から、記憶層1、トンネル絶縁膜2、磁化固定層3が配置されて磁気トンネル接合MTJが構成され、磁化固定層3の下に磁化固定層3の磁化の向きを固定するための反強磁性層4が配置されている。なお、図中31は下地層や電極やバイパス用のバッファ配線等であり、図中32は保護層やビット線(BL)等である。   FIG. 3 shows a bottom-type film configuration in which the magnetization fixed layer is disposed below the storage layer. That is, similarly to FIG. 1, the storage layer 1, the tunnel insulating film 2, and the magnetization fixed layer 3 are arranged from the upper layer side to form the magnetic tunnel junction MTJ, and the magnetization of the magnetization fixed layer 3 is formed below the magnetization fixed layer 3. An antiferromagnetic layer 4 for fixing the orientation is disposed. In the figure, reference numeral 31 denotes a base layer, an electrode, a buffer wiring for bypass, and the like, 32 denotes a protective layer, a bit line (BL), and the like.

本実施の形態においては、特に、記憶層1又は磁化固定層3のうち少なくとも一方の強磁性層を、Fe,Co,Niから選ばれる1種以上の元素と、B元素とを少なくとも含み、かつ結晶質構造を有する化合物から構成する。
また、この化合物の結晶を、下記の(1)又は(2)のいずれかの構成とする。
(1) 化合物の結晶の単位結晶構造が、0.19nm≦x≦0.23nmの周期xの周期性を持つ構造を有する。
(2) 化合物の結晶の単位格子の格子定数aが、0.19×n(nm)≦a≦0.23×n(nm)(nは1,2)を満たす。
In the present embodiment, in particular, at least one ferromagnetic layer of the storage layer 1 or the magnetization fixed layer 3 includes at least one element selected from Fe, Co, and Ni, and B element, and It is composed of a compound having a crystalline structure.
Moreover, the crystal | crystallization of this compound is set as the structure of either the following (1) or (2).
(1) The unit crystal structure of the compound crystal has a structure having a periodicity of a period x of 0.19 nm ≦ x ≦ 0.23 nm.
(2) The lattice constant a of the unit cell of the compound crystal satisfies 0.19 × n (nm) ≦ a ≦ 0.23 × n (nm) (n is 1, 2).

このように記憶層1又は磁化固定層3のうち少なくとも一方の強磁性層を、上述の結晶質構造を有する化合物から構成することにより、MR比を高くすることができる。   As described above, by configuring at least one of the ferromagnetic layers of the storage layer 1 or the magnetization fixed layer 3 from the compound having the crystalline structure described above, the MR ratio can be increased.

上述の本実施の形態の磁気メモリ素子10によれば、記憶層1又は磁化固定層3のうち少なくとも一方の強磁性層を、Fe,Co,Niから選ばれる1種以上の元素と、B元素とを少なくとも含み、かつ結晶質構造を有する化合物から構成することにより、同様の元素を含むアモルファス構造又は微結晶構造とした場合と比較しても、MR比を高くすることができる。
また、この化合物の結晶を、(1)化合物の結晶の単位結晶構造が、0.19nm≦x≦0.23nmの周期xの周期性を持つ構造を有する(2)化合物の結晶の単位格子の格子定数aが、0.19×n(nm)≦a≦0.23×n(nm)(nは1,2)を満たす、のいずれかの構成とすることにより、化合物の結晶格子とトンネル絶縁膜2に用いられる酸化物(例えば酸化マグネシウム等)の結晶格子とを整合させることができる。これにより、化合物の結晶を良好な状態で形成することができるため、高いMR比を安定して再現性よく得ることが可能になる。
According to the magnetic memory element 10 of the present embodiment described above, at least one of the ferromagnetic layers of the storage layer 1 or the magnetization fixed layer 3 is made of one or more elements selected from Fe, Co, Ni, and the B element. Therefore, the MR ratio can be increased even when compared with an amorphous structure or a microcrystalline structure containing the same element.
Further, the crystal of this compound has (1) the unit crystal structure of the compound crystal has a structure with a periodicity of a period x of 0.19 nm ≦ x ≦ 0.23 nm. When the lattice constant a satisfies any one of the following conditions: 0.19 × n (nm) ≦ a ≦ 0.23 × n (nm) (n is 1, 2) The crystal lattice of an oxide (for example, magnesium oxide) used for the insulating film 2 can be matched. As a result, the crystal of the compound can be formed in a good state, so that a high MR ratio can be stably obtained with good reproducibility.

このように高いMR比(例えば200%以上)が、安定して再現性よく得られることにより、磁気メモリ素子10において、エラーレートを低くして、安定してメモリ動作させることができる。
また、高いMR比が得られるため、磁気メモリ素子10の膜構成の設計の自由度が高くなり、安いコストで磁気メモリを作製することが可能になる。
Thus, a high MR ratio (for example, 200% or more) can be obtained stably and with good reproducibility, so that the magnetic memory element 10 can be operated stably with a low error rate.
Further, since a high MR ratio can be obtained, the degree of freedom in designing the film configuration of the magnetic memory element 10 is increased, and a magnetic memory can be manufactured at a low cost.

従って、本実施の形態の磁気メモリ10を用いて、エラーが少なく安定して動作すると共に、製造コストが安いメモリ(記憶装置)を実現することが可能になる。   Therefore, using the magnetic memory 10 of the present embodiment, it is possible to realize a memory (storage device) that operates stably with few errors and at a low manufacturing cost.

本発明の磁気メモリ素子では、図3に示した以外の膜構成も可能である。
磁化固定層を記憶層に対して上層に配置したトップタイプの膜構成や、磁化固定層を記憶層に対して上層と下層とに配置したデュアルタイプの膜構成とすることも可能である。
また、例えば、磁性層(記憶層1又は磁化固定層3)を、非磁性層を挟んだ2層以上の強磁性層から成る積層フェリ構造とすることも可能である。この場合、積層する強磁性層の数は、デバイス設計に応じて何層でもよく、このような構造を、一般に(強磁性層/非磁性層)+(強磁性層)(nは0以上の整数)と表すことができる。
上述したような膜構成により、磁気トンネル接合MTJを有する磁気メモリ素子10を構成することができる。そして、この磁気メモリ素子10を用いて図2に示した集積回路100を構成することができる。
In the magnetic memory element of the present invention, film configurations other than those shown in FIG. 3 are possible.
It is also possible to adopt a top type film configuration in which the magnetization fixed layer is disposed in an upper layer with respect to the storage layer, or a dual type film configuration in which the magnetization fixed layer is disposed in an upper layer and a lower layer with respect to the storage layer.
Further, for example, the magnetic layer (the storage layer 1 or the magnetization fixed layer 3) can have a laminated ferrimagnetic structure including two or more ferromagnetic layers with a nonmagnetic layer interposed therebetween. In this case, the number of laminated ferromagnetic layers may be any number depending on the device design, and such a structure is generally (ferromagnetic layer / nonmagnetic layer) n + (ferromagnetic layer) (n is 0 or more) Integer).
With the film configuration as described above, the magnetic memory element 10 having the magnetic tunnel junction MTJ can be configured. The magnetic memory element 10 can be used to configure the integrated circuit 100 shown in FIG.

本発明では、記憶層と磁化固定層を構成する強磁性層のうち、少なくとも1層の強磁性層において、B元素を含有する結晶質構造の化合物から成る磁性材料を用いればよい。
また、強磁性層全体にこの化合物から成る磁性材料を用いる構成の他、この化合物から成る磁性材料を用いた強磁性層と他の磁性材料から成る強磁性層とを直接積層して、記憶層又は磁化固定層を構成する強磁性層を形成してもよい。
In the present invention, a magnetic material made of a compound having a crystalline structure containing B element may be used in at least one of the ferromagnetic layers constituting the memory layer and the magnetization fixed layer.
In addition to a structure using a magnetic material made of this compound for the entire ferromagnetic layer, a ferromagnetic layer made of a magnetic material made of this compound and a ferromagnetic layer made of another magnetic material are directly laminated to form a memory layer Or you may form the ferromagnetic layer which comprises a magnetization fixed layer.

続いて、本発明の磁気メモリ素子を実際に作製して、その特性を調べた。   Subsequently, the magnetic memory element of the present invention was actually fabricated and its characteristics were examined.

図4に示すように、図3に示した膜構成の磁化固定層3を、2層の強磁性層5,7とその間の非磁性導電層6とから成る積層フェリ構造として、この図4に示す膜構成の磁気メモリ素子を作製した。   As shown in FIG. 4, the magnetization fixed layer 3 having the film configuration shown in FIG. 3 has a laminated ferrimagnetic structure composed of two ferromagnetic layers 5 and 7 and a nonmagnetic conductive layer 6 therebetween. A magnetic memory element having the film configuration shown was fabricated.

(実施例)
図4に示した膜構成において、各層の材料及び膜厚を、下地材料31として膜厚3nmのTa膜、反強磁性層4として膜厚25nmのPtMn膜、積層フェリ構造の磁化固定層3を構成する強磁性層5として膜厚1.8nmのCo80Fe20膜、非磁性導電層6として膜厚0.8nmのRu膜、強磁性層7として膜厚2.0nmのCo64Fe16B20膜、トンネル絶縁膜2として膜厚2.0nmのMgO膜、記憶層1として膜厚3nmのCo64Fe16B20膜、と選定した。
即ち、磁化固定層3の強磁性層7と記憶層1に、Co組成が64%,Fe組成が16%,B組成が20%のCo64Fe16B20合金を用いている。このように、トンネル絶縁膜(MgO膜)の両側の強磁性層(磁化固定層3の強磁性層7及び記憶層1)をCo64Fe16B20合金としたことにより、この合金の物理的な性質によって、MR比の大きさが決まることになる。
上述した各層を順次成膜した後、その上にTa膜から成る保護層32を形成した。各層の成膜はスパッタリング法により行った。
その後、反強磁性層4のPtMn膜に反強磁性を付加するために、熱処理を360℃で2時間行った。
このようにして、図4に示した膜構成の磁気メモリ素子を形成した。
(Example)
In the film configuration shown in FIG. 4, the material and film thickness of each layer are as follows: a Ta film with a film thickness of 3 nm as the base material 31, a PtMn film with a film thickness of 25 nm as the antiferromagnetic layer 4, and the magnetization fixed layer 3 with a laminated ferrimagnetic structure. The ferromagnetic layer 5 is a Co80Fe20 film having a thickness of 1.8 nm, the nonmagnetic conductive layer 6 is a Ru film having a thickness of 0.8 nm, the ferromagnetic layer 7 is a Co64Fe16B20 film having a thickness of 2.0 nm, and the tunnel insulating film 2 is The MgO film having a thickness of 2.0 nm and the Co64Fe16B20 film having a thickness of 3 nm were selected as the memory layer 1.
That is, a Co 64 Fe 16 B 20 alloy having a Co composition of 64%, an Fe composition of 16%, and a B composition of 20% is used for the ferromagnetic layer 7 and the memory layer 1 of the magnetization fixed layer 3. As described above, the ferromagnetic layers (the ferromagnetic layer 7 of the magnetization fixed layer 3 and the memory layer 1) on both sides of the tunnel insulating film (MgO film) are made of Co64Fe16B20 alloy, and therefore, due to the physical properties of this alloy, MR The magnitude of the ratio will be determined.
After forming each of the above layers in sequence, a protective layer 32 made of a Ta film was formed thereon. Each layer was formed by sputtering.
Thereafter, in order to add antiferromagnetism to the PtMn film of the antiferromagnetic layer 4, heat treatment was performed at 360 ° C. for 2 hours.
Thus, the magnetic memory element having the film configuration shown in FIG. 4 was formed.

磁化固定層3の2層の強磁性層5,7は、非磁性導電層6を介して積層されているため、それぞれの磁化の向きが反平行となり、反強磁性的に互いに強く結合する。
磁化の向きが反平行であるため、2層の強磁性層の磁気モーメントが打ち消し合って、磁化固定層3全体の正味の磁気モーメントが小さくなる。ピン止め磁界は、正味の磁気モーメントに反比例するため、結果的に、ピン止め磁界が増幅される効果がある。
Since the two ferromagnetic layers 5 and 7 of the pinned magnetization layer 3 are laminated via the nonmagnetic conductive layer 6, the directions of the respective magnetizations are antiparallel, and are strongly antiferromagnetically coupled to each other.
Since the magnetization directions are antiparallel, the magnetic moments of the two ferromagnetic layers cancel each other, and the net magnetic moment of the entire magnetization fixed layer 3 is reduced. Since the pinning magnetic field is inversely proportional to the net magnetic moment, the result is that the pinning magnetic field is amplified.

実施例の磁気メモリ素子の試料の断面を、高分解能の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。
観察結果を図5Aに示す。
また、図5AのTEM像の周期的コントラストを直線で結んだ格子縞模式図を図5Bに示す。
The cross section of the sample of the magnetic memory element of the example was observed with a high-resolution transmission electron microscope (TEM).
The observation results are shown in FIG. 5A.
FIG. 5B shows a schematic diagram of lattice fringes in which the periodic contrast of the TEM image in FIG. 5A is connected by a straight line.

MgOは、図6に示すように、NaCl型の結晶構造であり、Mg原子とO原子が交互に配置されている。
図5AのTEM像は、図6の[010]方向から見た、原子の配列・周期性を反映した像である。
As shown in FIG. 6, MgO has a NaCl-type crystal structure, and Mg atoms and O atoms are alternately arranged.
The TEM image in FIG. 5A is an image reflecting the arrangement and periodicity of atoms as viewed from the [010] direction in FIG.

そして、図5Aから、格子縞の間隔、即ち(002)面及び(200)面の面間隔は0.21nmと見積もられる。
また、図6に示す単位格子の格子定数aは、(002)面の面間隔(0.21nm)の2倍の値で、0.42nmとなる。MgOの(002)面の間隔は、MgO内のMgとOの組成比や、内部応力等に影響され、10%程度変化する。
From FIG. 5A, the interval between the lattice fringes, that is, the interval between the (002) plane and the (200) plane is estimated to be 0.21 nm.
Further, the lattice constant “a” of the unit cell shown in FIG. 6 is 0.42 nm, which is twice as large as the (002) plane spacing (0.21 nm). The interval between the (002) planes of MgO is affected by the composition ratio of Mg and O in MgO, internal stress, etc., and changes by about 10%.

一方、図5Aから、CoFeB(Co64Fe16B20)においても、格子縞が観察され、結晶質であることがわかる。
図5Bの格子縞模式図中の、格子縞が形成する4角形が、Co64Fe16B20の結晶の最小単位と考えることができる。
この4角形の格子縞は、図7に示すような立方晶,正方晶,斜方晶,単斜晶等の空間格子の[010]方向から観察したときの原子配列を反映した像である。
図5AのTEM像から、4角形の1辺の間隔は、0.19(nm)≦a≦0.23(nm) と見積もられた。この格子縞の間隔は、格子定数aに相当すると考えられる。また、Bと強磁性元素の組成比によっては、NaCl型の結晶構造のように、Bと強磁性元素が格子縞の2倍の周期で規則的に配列した規則格子をつくる可能性がある。この場合、格子定数aは格子縞の間隔の2倍と考えることができる。従って、一般に格子定数aは、0.19×n(nm)≦a≦0.23×n(nm)(nは1,2)と表現することができる。格子縞の間隔をn倍する意味は、基本格子の定義のしかたの問題であり、格子定数が大きくなることを意味するものではない。
On the other hand, from FIG. 5A, lattice fringes are also observed in CoFeB (Co64Fe16B20), which indicates that it is crystalline.
The quadrangle formed by the lattice fringes in the lattice fringe schematic diagram of FIG. 5B can be considered as the minimum unit of Co64Fe16B20 crystals.
The quadrangular lattice stripes reflect an atomic arrangement when observed from the [010] direction of a spatial lattice such as cubic, tetragonal, orthorhombic, and monoclinic as shown in FIG.
From the TEM image in FIG. 5A, the interval between one side of the quadrangular shape was estimated as 0.19 (nm) ≦ a ≦ 0.23 (nm). The interval between the lattice fringes is considered to correspond to the lattice constant a. Depending on the composition ratio of B and the ferromagnetic element, there is a possibility that a regular lattice in which B and the ferromagnetic element are regularly arranged with a period twice as long as the lattice fringe may be formed as in the NaCl type crystal structure. In this case, the lattice constant a can be considered to be twice the interval between lattice fringes. Therefore, in general, the lattice constant a can be expressed as 0.19 × n (nm) ≦ a ≦ 0.23 × n (nm) (n is 1, 2). The meaning of multiplying the interval between the lattice fringes by n is a problem of the definition of the basic lattice, and does not mean that the lattice constant becomes large.

図7に示した空間格子のうちいずれの空間格子をとるかは、局所的な歪み分布や、B元素の含有率(組成)等に依存して異なるが、実際の材料では、MgOとCo64Fe16B20の界面における局所的な歪みや、B元素の含有率(組成)の揺らぎが少なからず存在するので、同じ膜中でも、図7のいずれの空間格子もとりうる。また、どの空間格子をとる場合においても、a1,a2,a3のいずれも、0.19×n(nm)≦a≦0.23×n(nm)(nは1,2)を満たす。
別の観点からみると、Co64Fe16B20の結晶構造は、立方晶がベースであり、MgOとCo64Fe16B20との界面における局所的な歪みや、B元素の含有率(組成)の揺らぎに起因して、基本格子が変形すると考えることもできる。
Which of the spatial lattices shown in FIG. 7 is taken depends on the local strain distribution, the content ratio (composition) of the B element, etc., but in actual materials, MgO and Co64Fe16B20 Since there are not a few local strains at the interface and fluctuations in the content (composition) of the B element, any of the spatial lattices in FIG. 7 can be taken even in the same film. In any spatial lattice, all of a1, a2, and a3 satisfy 0.19 × n (nm) ≦ a ≦ 0.23 × n (nm) (n is 1, 2).
From another point of view, the crystal structure of Co64Fe16B20 is based on a cubic crystal, and the basic lattice is caused by local distortion at the interface between MgO and Co64Fe16B20 and fluctuations in the content (composition) of B element. Can be considered to be deformed.

注目すべきは、上述したCo64Fe16B20の格子定数aが、bcc構造のCoFe合金の格子定数(0.28〜0.29nm)や、fcc構造のCoFe合金の格子定数(0.35〜0.36nm)とは異なる点である。
これは、このCoFeB材料が従来報告されてきた材料とは異なる結晶構造を有していることを示している。
It should be noted that the lattice constant a of the above-mentioned Co64Fe16B20 is the lattice constant (0.28 to 0.29 nm) of the CoFe alloy having the bcc structure or the lattice constant (0.35 to 0.36 nm) of the CoFe alloy having the fcc structure. It is a different point.
This indicates that this CoFeB material has a different crystal structure from the materials reported so far.

続いて、エネルギーフィルター電顕法(エネルギーフィルターTEM法)と呼ばれる解析手法を用いて、実施例の試料の磁気メモリ素子内における、Co,O,Bの各元素の分布を解析した。
この解析手法は、イメージング電子エネルギー損失分光法(イメージングEELS法)とも呼ばれている。本発明者は、このエネルギーフィルター電顕法が、MRAMを歩留まり良く製造するために必須の検査手法であることを見出し、電子エネルギー損失分光法による検査工程を含むことを特徴とする磁気メモリの製造方法を提案している(特開2004−349574号公報参照)。測定原理の詳細は、この公報の明細書に記されている。
Subsequently, the distribution of each element of Co, O, and B in the magnetic memory element of the sample of the example was analyzed using an analysis method called an energy filter electron microscope method (energy filter TEM method).
This analysis method is also called imaging electron energy loss spectroscopy (imaging EELS method). The present inventor has found that this energy filter electron microscopic method is an indispensable inspection method for manufacturing an MRAM with a high yield, and includes an inspection process using electron energy loss spectroscopy. (See JP 2004-349574 A). Details of the measurement principle are described in the specification of this publication.

解析結果を図8A及び図8Bに示す。
図8Aは、エネルギーフィルターTEM像と呼ばれるもので、Co,O,Bの各元素の存在する領域を、白のコントラストで示している。
また、図8Bは、エネルギーフィルターTEM像のコントラスト強度のラインプロファイル結果を示す。縦軸は、磁気メモリ素子の積層膜の膜厚方向の位置を示しており、横軸は、コントラスト強度を示している。ラインプロファイルの横軸の単位は任意で、各元素のコントラスト強度は定量化されていない。従って、図8Bのラインプロファイルは、相対的な分布状況を示している。
The analysis results are shown in FIGS. 8A and 8B.
FIG. 8A is called an energy filter TEM image, and shows a region where Co, O, and B elements exist with white contrast.
FIG. 8B shows the line profile result of the contrast intensity of the energy filter TEM image. The vertical axis indicates the position in the film thickness direction of the laminated film of the magnetic memory element, and the horizontal axis indicates the contrast intensity. The unit of the horizontal axis of the line profile is arbitrary, and the contrast intensity of each element is not quantified. Therefore, the line profile of FIG. 8B shows a relative distribution situation.

図8A及び図8Bの結果から、B元素がMgO膜の両側に配置されたCoFeB膜内に均一に分布していることが分かる。
この結果は、B元素が結晶粒界に析出することなく、結晶格子を構成する一元素として化合物を形成していることを意味している。
From the results of FIGS. 8A and 8B, it can be seen that the B element is uniformly distributed in the CoFeB film disposed on both sides of the MgO film.
This result means that the compound is formed as one element constituting the crystal lattice without the B element being precipitated at the crystal grain boundary.

(比較例)
次に、図4に示した膜構成において、磁化固定層3の強磁性層7及び記憶層1を、Co組成が80%,Fe組成が20%のCo80Fe20合金とした他は、実施例と同様にして磁気メモリ素子を作製して、比較例の試料とした。
(Comparative example)
Next, in the film configuration shown in FIG. 4, the ferromagnetic layer 7 and the memory layer 1 of the pinned magnetization layer 3 are the same as in the embodiment except that the Co composition is 80% Co and the Fe composition is 20%. A magnetic memory element was manufactured as a comparative sample.

実施例及び比較例の磁気メモリ素子の各試料について、MR比を測定した。
測定結果を、表1に示す。
MR ratio was measured about each sample of the magnetic memory element of an Example and a comparative example.
The measurement results are shown in Table 1.

表1から、Co80Fe20を強磁性層として用いた比較例では、MR比が45%程度であるのに対し、Co64Fe16B20を強磁性層として用いた実施例では、220%と高いMR比が得られていることがわかる。   From Table 1, the MR ratio is about 45% in the comparative example using Co80Fe20 as the ferromagnetic layer, whereas the MR ratio as high as 220% is obtained in the example using Co64Fe16B20 as the ferromagnetic layer. I understand that.

なお、前記非特許文献5において、CoFe強磁性層とMgO層を組み合わせたMTJ素子においても、200%以上のMR比が報告されているが、この比較例では、50%以下のMRしか得られていない。
これは、CoFeを強磁性層として用いたMTJ素子では、層構成やCoFe組成、結晶配向によって、MR比が敏感に影響を受けることを示唆している。
従って、200%以上の高いMR比を得る目的で、CoFe合金材料を磁気メモリ素子に用いる場合には、磁気メモリ素子の層構成等の設計の自由度が小さくなる。
In Non-Patent Document 5, an MR ratio of 200% or more is also reported for an MTJ element in which a CoFe ferromagnetic layer and an MgO layer are combined, but in this comparative example, only 50% or less MR is obtained. Not.
This suggests that in an MTJ element using CoFe as a ferromagnetic layer, the MR ratio is sensitively influenced by the layer configuration, CoFe composition, and crystal orientation.
Therefore, when a CoFe alloy material is used for a magnetic memory element for the purpose of obtaining a high MR ratio of 200% or more, the degree of freedom in designing the layer configuration of the magnetic memory element is reduced.

上述の実施例では、本発明によるB元素を含む結晶質構造の化合物としてCoFeB合金を用いているが、原子半径の近い他の3d遷移金属で置換しても格子定数に大きな変化はない。
ただし、強磁性特性を得るために、Fe,Co,Niから選ばれるいずれかの元素が、少なくとも一種類以上含まれている必要がある。
また、CoFeB合金のCoとFeの組成比は特に限定されるものではなく、このCoとFeの組成比が結晶構造及び格子定数に与える影響は小さい。
In the above-described embodiment, a CoFeB alloy is used as the compound having a crystalline structure containing B element according to the present invention, but the lattice constant does not change greatly even if it is replaced with another 3d transition metal having a close atomic radius.
However, in order to obtain ferromagnetic properties, at least one element selected from Fe, Co, and Ni needs to be included.
Further, the composition ratio of Co and Fe in the CoFeB alloy is not particularly limited, and the influence of the composition ratio of Co and Fe on the crystal structure and lattice constant is small.

(熱処理温度と特性の関係)
次に、前述した実施例と同一の膜構成の磁気メモリ素子の各層を成膜した後、2時間の熱処理工程を行い、この熱処理工程の温度を265℃,340℃,360℃,380℃と変えて、それぞれ磁気メモリ素子の試料を作製した。
(Relationship between heat treatment temperature and properties)
Next, after forming each layer of the magnetic memory element having the same film configuration as the above-described embodiment, a heat treatment step for 2 hours is performed, and the temperature of this heat treatment step is 265 ° C., 340 ° C., 360 ° C., and 380 ° C. Instead, samples of magnetic memory elements were produced.

各試料について、MR比を測定した。
測定結果を図9に示す。
The MR ratio was measured for each sample.
The measurement results are shown in FIG.

図9より、熱処理温度が高くなるほど、MR比が高くなることがわかる。   FIG. 9 shows that the MR ratio increases as the heat treatment temperature increases.

さらに、265℃で熱処理した試料と、380℃で熱処理した試料について、磁気メモリ素子の積層膜の断面をTEMにより観察した。265℃で熱処理した試料のTEM像を図10に示し、380℃で熱処理した試料のTEM像を図11に示す。   Further, the cross section of the laminated film of the magnetic memory element was observed by TEM for the sample heat-treated at 265 ° C. and the sample heat-treated at 380 ° C. A TEM image of the sample heat treated at 265 ° C. is shown in FIG. 10, and a TEM image of the sample heat treated at 380 ° C. is shown in FIG.

図10より、265℃で熱処理した試料では、MgO膜との界面近傍のみでCoFeBが結晶化していることがわかる。
図11より、380℃で熱処理した試料では、結晶化領域が膜厚方向に広がっていることがわかる。
従って、熱処理温度を高くすると、結晶化領域が広がることによって、MR比も高くなっていると推測される。
FIG. 10 shows that in the sample heat-treated at 265 ° C., CoFeB is crystallized only in the vicinity of the interface with the MgO film.
From FIG. 11, it can be seen that in the sample heat-treated at 380 ° C., the crystallization region spreads in the film thickness direction.
Therefore, when the heat treatment temperature is increased, it is presumed that the MR ratio is also increased by expanding the crystallization region.

本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

本発明の磁気メモリ素子の一実施の形態の概略構成図(模式的斜視図)である。1 is a schematic configuration diagram (schematic perspective view) of an embodiment of a magnetic memory element of the present invention. 図1の磁気メモリ素子を規則的に配置したMRAMの集積回路の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an MRAM integrated circuit in which the magnetic memory elements of FIG. 1 are regularly arranged. 図1の磁気メモリ素子の膜構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a film configuration of the magnetic memory element of FIG. 1. 磁気メモリ素子の膜構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the film | membrane structure of a magnetic memory element. A 実施例の磁気メモリ素子の試料の断面のTEM像である。 B 図5AのTEM像から作成した格子縞模式図である。A is a TEM image of a cross section of a sample of a magnetic memory element of an example. B is a schematic diagram of lattice fringes created from the TEM image of FIG. 5A. MgOの結晶構造を示す図である。It is a figure which shows the crystal structure of MgO. 各種の空間格子を示す図である。It is a figure which shows various spatial lattices. 実施例の試料の磁気メモリ素子内における、Co,O,Bの各元素の分布を解析した結果である。 A エネルギーフィルターTEM像である。 B 図8AのエネルギーフィルターTEM像のコントラスト強度のラインプロファイルである。It is the result of having analyzed distribution of each element of Co, O, and B in the magnetic memory element of the sample of an Example. A is an energy filter TEM image. B is a line profile of contrast intensity of the energy filter TEM image of FIG. 8A. 熱処理温度と磁気メモリ素子のMR比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between heat processing temperature and MR ratio of a magnetic memory element. 265℃で熱処理した試料の断面のTEM像である。It is a TEM image of a section of a sample heat-treated at 265 ° C. 380℃で熱処理した試料の断面のTEM像である。It is a TEM image of the cross section of the sample heat-processed at 380 degreeC.

符号の説明Explanation of symbols

1 記憶層、2 トンネル絶縁膜、3 磁化固定層、4 反強磁性層、10 磁気メモリ素子、11 ビット線(BL)、12 書き込みワード線(WWL)、13 読み出しワード線(RWL)、14 バッファ配線、100 集積回路、MTJ 磁気トンネル接合、Tr MOSトランジスタ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Memory layer, 2 Tunnel insulating film, 3 Magnetization fixed layer, 4 Antiferromagnetic layer, 10 Magnetic memory element, 11 Bit line (BL), 12 Write word line (WWL), 13 Read word line (RWL), 14 Buffer Wiring, 100 integrated circuit, MTJ magnetic tunnel junction, Tr MOS transistor

Claims (6)

強磁性層の磁化状態により情報を保持する記憶層と、トンネル絶縁膜と、磁化の向きが固定された磁化固定層とを有し、
前記記憶層又は前記磁化固定層のうち、少なくとも一方を構成する強磁性層が、Fe,Co,Niから選ばれる1種以上の元素と、B元素とを少なくとも含み、かつ結晶質構造を有する化合物から構成され、
前記化合物の結晶の単位結晶構造の周期xが、0.19nm≦x≦0.23nmの範囲内である
ことを特徴とする磁気メモリ素子。
A storage layer that holds information according to the magnetization state of the ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a magnetization fixed layer in which the magnetization direction is fixed;
A compound in which at least one of the storage layer and the magnetization fixed layer includes at least one element selected from Fe, Co, and Ni and a B element and has a crystalline structure Consisting of
A magnetic memory element, wherein a period x of a unit crystal structure of the compound crystal is in a range of 0.19 nm ≦ x ≦ 0.23 nm.
強磁性層の磁化状態により情報を保持する記憶層と、トンネル絶縁膜と、磁化の向きが固定された磁化固定層とを有し、
前記記憶層又は前記磁化固定層のうち、少なくとも一方を構成する強磁性層が、Fe,Co,Niから選ばれる1種以上の元素と、B元素とを少なくとも含み、かつ結晶質構造を有する磁性材料から構成され、
前記化合物の結晶の単位格子の格子定数aが、0.19×n(nm)≦a≦0.23×n(nm)(nは1,2)を満たす
ことを特徴とする磁気メモリ素子。
A storage layer that holds information according to the magnetization state of the ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a magnetization fixed layer in which the magnetization direction is fixed;
A magnetic layer having at least one of the storage layer and the magnetization fixed layer including at least one element selected from Fe, Co, and Ni and a B element and having a crystalline structure Composed of materials,
A magnetic memory element, wherein a lattice constant a of a unit cell of the compound crystal satisfies 0.19 × n (nm) ≦ a ≦ 0.23 × n (nm) (n is 1, 2).
前記トンネル絶縁膜が、酸化マグネシウムから成ることを特徴とする請求項1に記載の磁気メモリ素子。   The magnetic memory element according to claim 1, wherein the tunnel insulating film is made of magnesium oxide. 前記トンネル絶縁膜が、酸化マグネシウムから成ることを特徴とする請求項2に記載の磁気メモリ素子。   The magnetic memory element according to claim 2, wherein the tunnel insulating film is made of magnesium oxide. 磁気メモリ素子と、
互いに交差する2種類の配線とを有し、
前記2種類の配線の交点付近に前記磁気メモリ素子が配置され、
前記2種類の配線により、前記磁気メモリ素子に対して、磁場又は電流が印加され、
前記磁気メモリ素子が、強磁性層の磁化状態により情報を保持する記憶層と、トンネル絶縁膜と、磁化の向きが固定された磁化固定層とを有し、前記記憶層又は前記磁化固定層のうち、少なくとも一方を構成する強磁性層が、Fe,Co,Niから選ばれる1種以上の元素と、B元素とを少なくとも含み、かつ結晶質構造を有する化合物から構成され、前記化合物の結晶の単位結晶構造の周期xが、0.19nm≦x≦0.23nmの範囲内である構成とされている
ことを特徴とするメモリ。
A magnetic memory element;
Two types of wiring intersecting each other,
The magnetic memory element is disposed near the intersection of the two types of wiring;
A magnetic field or current is applied to the magnetic memory element by the two types of wirings,
The magnetic memory element includes a storage layer that retains information according to the magnetization state of the ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a magnetization fixed layer whose magnetization direction is fixed, and the storage layer or the magnetization fixed layer includes: Among them, the ferromagnetic layer constituting at least one is composed of a compound having at least one element selected from Fe, Co and Ni and a B element and having a crystalline structure. A memory characterized in that the period x of the unit crystal structure is in a range of 0.19 nm ≦ x ≦ 0.23 nm.
磁気メモリ素子と、
互いに交差する2種類の配線とを有し、
前記2種類の配線の交点付近に前記磁気メモリ素子が配置され、
前記2種類の配線により、前記磁気メモリ素子に対して、磁場又は電流が印加され、
前記磁気メモリ素子が、強磁性層の磁化状態により情報を保持する記憶層と、トンネル絶縁膜と、磁化の向きが固定された磁化固定層とを有し、前記記憶層又は前記磁化固定層のうち、少なくとも一方を構成する強磁性層が、Fe,Co,Niから選ばれる1種以上の元素と、B元素とを少なくとも含み、かつ結晶質構造を有する化合物から構成され、前記化合物の結晶の単位格子の格子定数aが、0.19×n(nm)≦a≦0.23×n(nm)(nは1,2)を満たす構成とされている
ことを特徴とするメモリ。
A magnetic memory element;
Two types of wiring intersecting each other,
The magnetic memory element is disposed near the intersection of the two types of wiring;
A magnetic field or current is applied to the magnetic memory element by the two types of wirings,
The magnetic memory element includes a storage layer that retains information according to the magnetization state of the ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a magnetization fixed layer whose magnetization direction is fixed, and the storage layer or the magnetization fixed layer includes: Among them, the ferromagnetic layer constituting at least one is composed of a compound having at least one element selected from Fe, Co and Ni and a B element and having a crystalline structure. A memory characterized in that a lattice constant a of a unit cell satisfies 0.19 × n (nm) ≦ a ≦ 0.23 × n (nm) (n is 1, 2).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059879A (en) * 2005-07-28 2007-03-08 Hitachi Ltd Magnetoresistive effect element and nonvolatile magnetic memory equipped with the same
WO2009096012A1 (en) * 2008-01-30 2009-08-06 Fujitsu Limited Magnetoresistance effect element, magnetic head, and information storage device
JP2010127695A (en) * 2008-11-26 2010-06-10 Tdk Corp Spin accumulation magnetic sensor and spin accumulation magnetic detection device
JP2013012756A (en) * 2005-07-28 2013-01-17 Hitachi Ltd Magnetoresistance effect element and nonvolatile magnetic memory equipped with the same
US8908423B2 (en) 2009-11-27 2014-12-09 Nec Corporation Magnetoresistive effect element, and magnetic random access memory

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002092826A (en) * 2000-09-11 2002-03-29 Toshiba Corp Magnetoresistive effect element, magnetic head and magnetic recording and reproducing device
JP2004031605A (en) * 2002-06-25 2004-01-29 Sony Corp Magnetoresistive element, magnetic memory device, and method for manufacturing the same
JP2004071897A (en) * 2002-08-07 2004-03-04 Sony Corp Magnetoresistive effect element and magnetic memory

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002092826A (en) * 2000-09-11 2002-03-29 Toshiba Corp Magnetoresistive effect element, magnetic head and magnetic recording and reproducing device
JP2004031605A (en) * 2002-06-25 2004-01-29 Sony Corp Magnetoresistive element, magnetic memory device, and method for manufacturing the same
JP2004071897A (en) * 2002-08-07 2004-03-04 Sony Corp Magnetoresistive effect element and magnetic memory

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059879A (en) * 2005-07-28 2007-03-08 Hitachi Ltd Magnetoresistive effect element and nonvolatile magnetic memory equipped with the same
JP2013012756A (en) * 2005-07-28 2013-01-17 Hitachi Ltd Magnetoresistance effect element and nonvolatile magnetic memory equipped with the same
WO2009096012A1 (en) * 2008-01-30 2009-08-06 Fujitsu Limited Magnetoresistance effect element, magnetic head, and information storage device
KR101145044B1 (en) * 2008-01-30 2012-05-11 후지쯔 가부시끼가이샤 Magnetoresistance effect element, magnetic head, and information storage device
US8194362B2 (en) 2008-01-30 2012-06-05 Fujitsu Limited Magnetoresistive effect device including a nitride underlayer, an antiferromagnetic layer, a first ferromagnetic layer, a nonmagnetic layer and a second ferromagnetic layer which are multilayered in this order on a substrate, magnetic head including the same magnetoresistive effect device, and information storage apparatus including the same magnetic head
JP5012910B2 (en) * 2008-01-30 2012-08-29 富士通株式会社 Magnetoresistive element, magnetic head, and information storage device
JP2010127695A (en) * 2008-11-26 2010-06-10 Tdk Corp Spin accumulation magnetic sensor and spin accumulation magnetic detection device
US8908423B2 (en) 2009-11-27 2014-12-09 Nec Corporation Magnetoresistive effect element, and magnetic random access memory

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