JP2013055088A - Magnetic resistance element and magnetic storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気抵抗素子及び磁気記憶装置に関する。 The present invention relates to a magnetoresistive element and a magnetic storage device.
電源を断っても記憶が消失しない不揮発性メモリ素子の一つに、磁気ランダムアクセスメモリ(Magnetic random access memory:MRAM)がある。MRAMは、SRAMに匹敵する高速な読み書き動作が可能であり、消費電力がフラッシュメモリの1/10程度であること、高集積化が可能であること等の長所を有している。即ちMRAMは、メモリ素子として重要な属性を殆ど備えている。このため、SRAM(高速動作性)、DRAM(高集積性)、フラッシュメモリ(不揮発性)の全ての機能を備えた、いわゆるユニバーサルメモリとしての応用が期待されている。 One of the nonvolatile memory elements whose memory is not lost even when the power is turned off is a magnetic random access memory (MRAM). The MRAM can perform a high-speed read / write operation comparable to that of an SRAM, and has advantages such as that power consumption is about 1/10 that of a flash memory and that high integration is possible. That is, the MRAM has almost important attributes as a memory element. Therefore, application as a so-called universal memory having all the functions of SRAM (high-speed operation), DRAM (high integration), and flash memory (non-volatile) is expected.
スピン注入型のトンネル型磁気抵抗素子(Magnetic Tunnel Junction:MTJ)においては、当該MTJに流す電流の向きを変えて書き込みを行う双方向書き込みが採用されている。即ち、トンネルバリア層の上下に設けられる自由磁化層と固定磁化層との相対的な向きによって高抵抗状態(反平行状態)と低抵抗状態(平行状態)の2状態を持つ。スピン注入型のMRAMでは、この抵抗差を用いて読み出し動作を行う。 2. Description of the Related Art A spin injection tunneling magnetoresistive element (Magnetic Tunnel Junction: MTJ) employs bidirectional writing in which writing is performed by changing the direction of a current flowing through the MTJ. That is, there are two states, a high resistance state (anti-parallel state) and a low resistance state (parallel state), depending on the relative orientation of the free magnetic layer and the fixed magnetic layer provided above and below the tunnel barrier layer. In a spin injection type MRAM, a read operation is performed using this resistance difference.
MTJは上記のように、通常2つの抵抗状態だけを持つため、1つのMTJのみではNANDフラッシュメモリ等のように多値化メモリを構成することはできない。そこで、2つのMTJを直列に並べ、直列抵抗をセンスすることで3状態以上の抵抗状態を持つ素子を作ること提案されている(例えば、特許文献1を参照)。特に、2つのMTJを縦に連続成膜するだけで1つのMTJの場合と同じ面積で簡単に直列に並べることができる。 As described above, since the MTJ normally has only two resistance states, a multi-value memory such as a NAND flash memory cannot be configured with only one MTJ. Therefore, it has been proposed to produce an element having three or more resistance states by arranging two MTJs in series and sensing the series resistance (see, for example, Patent Document 1). In particular, it is possible to easily arrange two MTJs in series with the same area as in the case of one MTJ by simply depositing two MTJs vertically.
MTJを二つ以上縦に並べてSTT−MRAMを多値化メモリ構造にするためには、スイッチング電流(書き込み電流)Icの異なるMTJを並べるか、面積の異なるMTJを並べれば良い。ところが、書き込み電流Icの大きなMTJ、或いは面積の大きなMTJを用いると、消費電力が増加し、更には選択トランジスタのゲート幅も小さくすることができなくなる。そのため、MTJの大規模集積化が困難になるという問題がある。 In order to arrange the STT-MRAM in a multivalued memory structure by arranging two or more MTJs vertically, MTJs having different switching currents (write currents) I c may be arranged, or MTJs having different areas may be arranged. However, large MTJ write current I c, or the use of large MTJ area, power consumption increases, and further can not be reduced even if the gate width of the selection transistor. Therefore, there is a problem that it is difficult to integrate the MTJ on a large scale.
スピン注入型のMRAMにおける最も大きな課題は、記憶保持安定性を保った状態で、書き込み電流Icを低減することである。自由磁化層の膜厚を薄くしたり、素子面積を小さくすれば書き込み電流Icは減るが、記憶保持安定性(Δ)もフリー層の体積に比例するため一緒に減少してしまう。 The biggest problem in the spin injection type MRAM is to reduce the write current I c while maintaining the memory retention stability. If the film thickness of the free magnetic layer is reduced or the element area is reduced, the write current I c is reduced, but the storage retention stability (Δ) is also proportional to the volume of the free layer and thus decreases together.
MTJの書き込み電流密度Jc0は、以下の式(1)で表わされる(非特許文献1を参照)。
Jc0=αγeMst(Hext±Hk−±Hd)/μBg ・・・(1)
ここで、αはダンピング定数、γはザイロ定数、eは電子の電荷、Msは自由磁化層の飽和磁化、Hextは外部磁場、Hkは自由磁化層の磁気異方性、Hdは自由磁化層の面直方向の反磁界、μBはBohr magneton、gはスピントルク効率である。
The MTJ write current density J c0 is expressed by the following equation (1) (see Non-Patent Document 1).
J c0 = αγeM s t (H ext ± H k - ± H d) / μ B g ··· (1)
Where α is the damping constant, γ is the gyro constant, e is the charge of the electron, M s is the saturation magnetization of the free magnetic layer, H ext is the external magnetic field, H k is the magnetic anisotropy of the free magnetic layer, and H d is Demagnetizing field in the direction perpendicular to the surface of the free magnetic layer, μ B is Bohr magneton, and g is spin torque efficiency.
MTJのリテンションΔは以下の式(2)で表わされる。
Δ=KuV/kBT ・・・(2)
ここで、Kuは自由磁化層の異方性エネルギー、Vは自由磁化層の体積、kBはボルツマン定数、Tは絶対温度である。
The MTJ retention Δ is expressed by the following equation (2).
Δ = K u V / k B T (2)
Here, the volume of K u is the free magnetic layer anisotropic energy, V is the free magnetic layer, k B is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature.
書き込み電流IcはJc×自由磁化層の面積で規定され、書き込み電流IcとリテンションΔはいずれも自由磁化層の体積Vに比例するため、書き込み電流IcとリテンションΔはお互いにトレードオフの関係にある。即ち、自由磁化層の面積を小さくすれば書き込み電流Icは減少するが、リテンションΔも共に減少する。面内方式のMTJでKuは殆ど形状磁気異方性から発生するために、面積とアスペクト比を減らすことに限界がある。 Since the write current I c is defined by J c × the area of the free magnetic layer, and the write current I c and the retention Δ are both proportional to the volume V of the free magnetic layer, the write current I c and the retention Δ are traded off from each other. Are in a relationship. That is, if the area of the free magnetic layer is reduced, the write current I c decreases, but the retention Δ also decreases. In the in-plane MTJ, Ku is generated almost from the shape magnetic anisotropy, so there is a limit to reducing the area and aspect ratio.
これに対して、磁気異方性が大きく、微小な素子でも大きなリテンションΔを確保する垂直磁化膜を備えたMTJが提案された。このMTJでは、Kuは形状磁気異方性ではなく結晶磁気異方性から発生する。また、上記の式(1)中の、垂直方向への反磁界成分Hdが0になるため、Jcも小さくなる。ところが、主に貴金属とCo或いはFeとの金属間化合物からなる合金系の垂直磁化膜を形成するには、合金の規則度を高くするために基板を加熱しながら成膜する必要があり、製造のコスト及びスループットの面で不利である。また、自由磁化層の物理的な膜厚も一定以上に厚くしないと結晶磁気異方性が発生し難いため、フリー層が厚くなってJcが上昇するという問題がある。 On the other hand, an MTJ having a perpendicular magnetic film that has a large magnetic anisotropy and ensures a large retention Δ even with a small element has been proposed. In the MTJ, K u is generated from the crystal magnetic anisotropy rather than the shape magnetic anisotropy. In addition, since the demagnetizing field component Hd in the vertical direction in the above formula (1) becomes 0, J c also becomes small. However, in order to form an alloy-based perpendicular magnetization film mainly composed of an intermetallic compound of noble metal and Co or Fe, it is necessary to form the film while heating the substrate in order to increase the degree of order of the alloy. This is disadvantageous in terms of cost and throughput. The crystal anisotropy and no thicker than a certain physical film thickness of the free magnetic layer since it is difficult to occur, there is a problem that J c becomes thick free layer increases.
そこで、薄いCoFeB層のみで垂直磁化膜を構成したMTJが提案されている(非特許文献2を参照)。このMTJは、Ru及びTaが積層されてなる下部電極上に、厚みが1nm程度の一対のCoFeB層でMgOからなるトンネルバリア層を挟み、上部のCoFeB層上にTaからなるキャップ層が形成されてなる。この場合、2層のCoFeB層のうちの一方が固定磁化層、他方が自由磁化層となる。 Therefore, an MTJ in which a perpendicular magnetization film is formed only by a thin CoFeB layer has been proposed (see Non-Patent Document 2). In this MTJ, a tunnel barrier layer made of MgO is sandwiched between a pair of CoFeB layers having a thickness of about 1 nm on a lower electrode in which Ru and Ta are laminated, and a cap layer made of Ta is formed on the upper CoFeB layer. It becomes. In this case, one of the two CoFeB layers is a fixed magnetic layer and the other is a free magnetic layer.
現在のところ、薄いCoFeB層のみで垂直磁化膜を構成したMTJを用いたMRAMについて、これを多値化する試みはなされていない。この多値化を目指す場合には、CoFeB層下のTaについて種々の工夫を要するものと考えられ、その構想に至ってない現況にある。 At present, no attempt has been made to multi-value the MRAM using the MTJ in which the perpendicular magnetization film is formed only by the thin CoFeB layer. In order to achieve this multi-value, it is considered that various ideas are required for Ta under the CoFeB layer, and the present situation has not yet been reached.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、界面磁化膜を固定磁化層及び自由磁化層として有するMTJを積層し、エッチング工程のダメージのない所期の多値化を確実に実現することのできる信頼性の高い磁気抵抗素子及び磁気記憶装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an MTJ having an interface magnetization film as a fixed magnetization layer and a free magnetization layer is laminated to reliably realize an intended multi-value without damage in an etching process. It is an object of the present invention to provide a highly reliable magnetoresistive element and magnetic storage device that can be used.
磁気抵抗素子の一態様は、第1のメモリ構造と、前記第1のメモリ構造の上方に設けられた第2のメモリ構造と、前記第1のメモリ構造と前記第2のメモリ構造との間に設けられた接続層とを含み、前記第1のメモリ構造及び前記第2のメモリ構造は、夫々、Taからなる挿入層と、前記挿入層上で当該挿入層に接し、主面に垂直方向の磁気異方性を有する下部磁化層と、主面に垂直方向の磁気異方性を有する上部磁化層と、前記下部磁化層と前記上部磁化層との間に設けられたトンネルバリア層とを有しており、前記下部磁化層及び前記上部磁化層は、一方が固定磁化層であり、他方が自由磁化層である。 One aspect of the magnetoresistive element includes a first memory structure, a second memory structure provided above the first memory structure, and between the first memory structure and the second memory structure. The first memory structure and the second memory structure are each composed of an insertion layer made of Ta, and in contact with the insertion layer on the insertion layer and perpendicular to the main surface. A lower magnetic layer having a magnetic anisotropy, an upper magnetic layer having a magnetic anisotropy perpendicular to the main surface, and a tunnel barrier layer provided between the lower magnetic layer and the upper magnetic layer. One of the lower magnetic layer and the upper magnetic layer is a fixed magnetic layer, and the other is a free magnetic layer.
磁気記憶装置の一態様は、磁気抵抗素子及び駆動トランジスタを備えたメモリセルが複数配置されてなる磁気記憶装置であって、前記磁気抵抗素子は、第1のメモリ構造と、前記第1のメモリ構造の上方に設けられた第2のメモリ構造と、前記第1のメモリ構造と前記第2のメモリ構造との間に設けられた接続層とを含み、前記第1のメモリ構造及び前記第2のメモリ構造は、夫々、Taからなる挿入層と、前記挿入層上で当該挿入層に接し、主面に垂直方向の磁気異方性を有する下部磁化層と、主面に垂直方向の磁気異方性を有する上部磁化層と、前記下部磁化層と前記上部磁化層との間に設けられたトンネルバリア層とを有しており、前記下部磁化層及び前記上部磁化層は、一方が固定磁化層であり、他方が自由磁化層である。 One aspect of the magnetic memory device is a magnetic memory device in which a plurality of memory cells each including a magnetoresistive element and a drive transistor are arranged. The magnetoresistive element includes a first memory structure and the first memory. A second memory structure provided above the structure, and a connection layer provided between the first memory structure and the second memory structure, wherein the first memory structure and the second memory structure Each of the memory structures includes an insertion layer made of Ta, a lower magnetization layer in contact with the insertion layer on the insertion layer and having a magnetic anisotropy perpendicular to the main surface, and a magnetic difference perpendicular to the main surface. And a tunnel barrier layer provided between the lower magnetic layer and the upper magnetic layer, and one of the lower magnetic layer and the upper magnetic layer is fixed magnetization. The other layer is a free magnetic layer.
上記の諸態様によれば、界面磁化膜を固定磁化層及び自由磁化層として有するMTJを積層し、エッチング工程のダメージのない所期の多値化を確実に実現することのできる信頼性の高い磁気抵抗素子及び磁気記憶装置が実現する。 According to the above aspects, the MTJ having the interface magnetization film as the fixed magnetization layer and the free magnetization layer is laminated, and the desired multi-value can be reliably realized without any damage in the etching process. A magnetoresistive element and a magnetic storage device are realized.
以下、磁気抵抗素子及び磁気記憶装置の具体的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the magnetoresistive element and the magnetic memory device will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
本実施形態では、多値メモリの構造を開示する。
図1は、第1の実施形態による多値メモリの概略構成を示す概略断面図である。
(First embodiment)
In the present embodiment, a structure of a multi-level memory is disclosed.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of the multilevel memory according to the first embodiment.
本実施形態による多値メモリ10Aは、所定の下部電極、例えばTaからなる下部電極11上にバッファ層12を介して形成される。
多値メモリ10Aは、第1のMTJ10aと、第1のMTJ10a上に接続電極層13を介して積層された第2のMTJ10bとを備えて構成されている。
The
The
バッファ層12は、Ru,Pt,Rh,Pdから選ばれた少なくとも1種からなる2nm〜10nm程度の厚みのものである。本実施形態では、例えば厚み8nm程度のRuとされている。
The
接続電極層13は、厚み1nm〜10nm程度のRu、厚み0.2nm〜1.5nmのTa、又は上記のRu及びTaが積層されてなる。本実施形態では、接続電極層13は、例えば厚み5nmのRuとする。接続電極層13は、1のMTJ10aと第2のMTJ10bとを電気的に接続すると共に、第1の上部磁化層4aと第2の下部磁化層2bとの間における磁気的な相互作用を切断するものである。
The
第1のMTJ10aは、第1の挿入層1aと、第1の挿入層1a上に、第1のトンネルバリア層3aを挟持する第1の下部磁化層2a及び第1の上部磁化層4aと、第1の上部磁化層4a上に形成された第1のキャップ層5aとを備えて構成されている。
第2のMTJ10bは、第2の挿入層1bと、第2の挿入層1b上に、第2のトンネルバリア層3bを挟持する第2の下部磁化層2b及び第2の上部磁化層4bと、第2の上部磁化層4b上に形成された第2のキャップ層5bとを備えて構成されている。
The
The
第1のMTJ10aにおいて、第1の下部磁化層2a及び第1の上部磁化層4aは、いずれも主面に垂直方向の磁気異方性を有している。第1の下部磁化層2a及び第1の上部磁化層4aのうち、一方は磁化方向が固定された固定磁化層となり、他方は磁化方向が変化可能である自由磁化層となる。本実施形態では、後述するように、第1の下部磁化層2aは第1の上部磁化層4aよりも薄いが、第1のキャップ層5aとの関係も相俟って、第1の下部磁化層2aは第1の上部磁化層4aよりも体積が大きい。そのため、第1の下部磁化層2aが固定磁化層、第1の上部磁化層4aが自由磁化層となる。
In the
第2のMTJ10bにおいて、第2の下部磁化層2b及び第2の上部磁化層4bは、いずれも主面に垂直方向の磁気異方性を有している。第2の下部磁化層2b及び第2の上部磁化層4bのうち、一方は磁化方向が固定された固定磁化層となり、他方は磁化方向が変化可能である自由磁化層となる。本実施形態では、後述するように、第2の下部磁化層2bは第2の上部磁化層4bよりも薄いが、第2のキャップ層5bとの関係も相俟って、第2の下部磁化層2bは第2の上部磁化層4bよりも体積が大きい。そのため、第2の下部磁化層2bが固定磁化層、第2の上部磁化層4bが自由磁化層となる。
In the
第1のMTJ10aにおいて、第1の挿入層1aは、Taからなり、0.1nm〜1.1nm程度の厚みに形成される。第1の挿入層1aは、その厚みが0.1nmよりも薄いと第1の下部磁化層2aを十分に垂直磁性膜とすることができず、1.5nmよりも厚いと後述のように所期のエッチングが極めて困難であり、当該エッチングの容易性を考慮すると1.1nm程度が厚みの上限となる。従って、第1の挿入層1aを厚み0.1nm〜1.1nm程度に形成することにより、所期のエッチングを可能とするも、第1の下部磁化層2aを確実に垂直磁性膜とすることができる。本実施形態では、第1の挿入層1aは、所期のエッチングを特に考慮して、第1の下部磁化層2aの確実な垂直磁化を達成する最薄に近い厚み、例えば0.2nm程度に形成される。
In the
第2のMTJ10bにおいて、第2の挿入層1bは、Taからなり、0.1nm〜1.1nm程度の厚みに形成される。第2の挿入層1bは、その厚みが0.1nmよりも薄いと第2の下部磁化層2bを十分に垂直磁性膜とすることができず、1.5nmよりも厚いと後述のように所期のエッチングが極めて困難であり、当該エッチングの容易性を考慮すると1.1nm程度が厚みの上限となる。従って、第2の挿入層1bを厚み0.1nm〜1.1nm程度に形成することにより、所期のエッチングを可能とするも、第2の下部磁化層2bを確実に垂直磁性膜とすることができる。本実施形態では、第2の挿入層1bは、所期のエッチングを特に考慮して、第2の下部磁化層2bの確実な垂直磁化を達成する最薄に近い厚み、例えば0.2nm程度に形成される。
In the
第1のMTJ10aの第1の下部磁化層2a及び第2のMTJ10bの第2の下部磁化層2bは、CoFeBからなり、0.9nm〜1.1nm程度の厚みに形成される。第1の下部磁化層2a及び第2の下部磁化層2bは、その厚みが0.8nmよりも薄いと垂直磁化膜(これを界面垂直膜と呼ぶ。)にならず、1.1nmよりも厚いと水平磁化膜となる可能性がある。従って、第1の下部磁化層2a及び第2の下部磁化層2bを0.8nm〜1.1nm程度、更には界面垂直磁化の確実性を考慮して0.9nm〜1.1nm程度の厚みに形成することが好ましく、本実施形態では1nm程度とする。
The first lower
第1のMTJ10aの第1の上部磁化層4a及び第2のMTJ10bの第2の上部磁化層4bは、CoFeBからなり、1.0nm〜1.5nm程度、更には界面垂直磁化の確実性を考慮して1.1nm〜1.5nm程度の厚みに形成される。第1の上部磁化層4a及び第2の上部磁化層4bは、第1の下部磁化層2a及び第2の下部磁化層2bと同様の理由で厚みの範囲が規定される。しかしながら、第1の上部磁化層4a及び第2の上部磁化層4bは、後述するように第1の挿入層1a及び第2の挿入層1bのエッチングを考慮して、第1の下部磁化層2a及び第2の下部磁化層2bよりも厚く形成される。
The first upper
第1のMTJ10aの第1のトンネルバリア層3a及び第2のMTJ10bの第2のトンネルバリア層3bは、MgOからなり、0.8nm〜1.1nm程度の厚みに形成される。本実施形態では、後述するように、第1のMTJ10aと第2のMTJ10bとの抵抗値の差を更に大きく確保すべく、第1のトンネルバリア層3aを第2のトンネルバリア層3bよりも厚く形成しても良い。本実施形態では、第1のトンネルバリア層3a及び第2のトンネルバリア層3bを同じ厚みとする場合には、両者を例えば1.0nm程度に形成する。一方、異なる厚みとする場合には、第1のトンネルバリア層3aを例えば0.97nm程度、第2のトンネルバリア層3bを例えば1.0nm程度に形成する。
The first
第1のMTJ10aにおいて、第1のキャップ層5aは、Taからなり、0.5nm〜1.5nm程度の厚みに形成される。第1のキャップ層5aは、その厚みが0.5nmよりも薄いと効果がなく、1.5nmよりも厚いと反応性イオンエッチング(RIE)が困難となる。従って、第1のキャップ層5aを0.5nm〜1.5nm程度の厚みに形成することが好ましく、本実施形態では1nm程度とする。
In the
第2のMTJ10bにおいて、第2のキャップ層5bは、Taからなり、0.5nm〜1.5nm程度の厚みに形成される。第2のキャップ層5bは、その厚みが0.5nmよりも薄いと効果がなく、1.5nmよりも厚いとRIEが困難となる。従って、第2のキャップ層5bを0.5nm〜1.5nm程度の厚みに形成することが好ましく、本実施形態では1nm程度とする。
In the
本実施形態による多値メモリ10Aについて、実際に形成される形状を図2に示す。
多値メモリ10Aを形成する際には、COとNH3、又はメタノールをエッチングガスに用いたRIEにより、第2のMTJ10bから接続電極層13及び第1のMTJ10aまでを一括して加工する。このとき、RIEにおけるエッチング残渣が発生する。このエッチング残渣をオーバーエッチングにより除去すべく、多値メモリ10Aは、図2のように、その側面が順テーパ状となるようにエッチングされる。
A shape actually formed for the
When forming the
第1の挿入層1a及び第2の挿入層1bは、そのエッチングの容易性を考慮しなければ、その厚みは例えば2nm〜5nm程度に規定されると考えられる。ところがこの場合、上記した一括のRIEにおいて、TaはMTJのエッチングの際、エッチングストッパとして機能するほど、エッチング速度が遅い。従って、Taからなる第1の挿入層1a及び第2の挿入層1bの、エッチングに極めて長時間を要することになる。そのため、下部磁化層及び上部磁化層、トンネルバリア層が必要以上に長時間エッチングに晒され、ダメージを被ることになる。
The thickness of the first insertion layer 1a and the
本実施形態では、第1の挿入層1a及び第2の挿入層1bは、0.1nm〜1.1nm程度の極めて薄い膜として形成される。そのため、エッチング時間を短く抑えることができ、下部磁化層及び上部磁化層、トンネルバリア層にダメージを与えることなく、所期の一括エッチングが可能となる。
In the present embodiment, the first insertion layer 1a and the
多値メモリ10Aを構成する各MTJ(第1のMTJ10a及び第2のMTJ10b)において、下部磁化層と上部磁化層とで体積が大きい方が固定磁化層として機能し、体積が小さい方が自由磁化層として機能する。通常、RIEにより加工した場合には、本実施形態では、多値メモリ10Aはその側面が順テーパ状に形成されるため、下部磁化層の方が上部磁化層より体積が大きくなる。即ち、第1のMTJ10aでは、第1の下部磁化層2aが固定磁化層として、第1の上部磁化層4aが自由磁化層としてそれぞれ機能する。第2のMTJ10bでは、第2の下部磁化層2bが固定磁化層として、第2の上部磁化層4bが自由磁化層としてそれぞれ機能する。
In each MTJ (the
なお、バッファ層12は、以下の理由により用いられる。
上記のように、多値メモリ10Aを形成する際のRIEにより、エッチング残渣が下部電極11上に付着することがある。そのため、多値メモリ10Aに電流を流すときに、下部電極11上の付着物に電流がリークしてしまう。特に、トンネルバリア層3a,3bの側壁に付着した付着物は、例えば第1の下部磁化層2aと第2の上部磁化層4bとを短絡させる経路を形成し、TMR効果及びSTT効果を低減させる原因の一つになる。バッファ層12はこれを回避するために設けられる。例えば、上記のオーバーエッチングにより、RIEの際のエッチング残渣を十分に除去することができるのであれば、バッファ層12は形成しなくても良い。
The
As described above, an etching residue may adhere to the
本実施形態による多値メモリにおいて、下部磁化層下にTaの挿入層を、上部磁化層上にTaのキャップ層を配したことの技術的意義について、挿入層を設けない比較例との比較に基づいて説明する。
VSM(Vibrating Sample Magnetometry)により、主面に垂直方向の飽和磁場を測定し、CoFeBの垂直成分を評価した。その結果を図3に示す。
In the multilevel memory according to the present embodiment, the technical significance of the Ta insertion layer disposed below the lower magnetic layer and the Ta cap layer disposed on the upper magnetic layer is compared with the comparative example in which no insertion layer is provided. This will be explained based on.
A saturation magnetic field perpendicular to the main surface was measured by VSM (Vibrating Sample Magnetometry) to evaluate the vertical component of CoFeB. The result is shown in FIG.
本実施形態の試料Aとして、シリコン基板上にRu(8)/Ta(0.2)/CoFeB(t)/MgO(1)/Ta(5)の順に積層した構造物を用いた。比較例の試料Bとして、シリコン基板上にRu(8)/CoFeB(t)/MgO(1)/Ta(5)の順に積層した構造物を用いた。ここで、括弧内の数字は膜厚であり、単位はnmである。CoFeBの膜厚tを0.8nmから1.5nmまで変化させた。 As the sample A of the present embodiment, a structure in which Ru (8) / Ta (0.2) / CoFeB (t) / MgO (1) / Ta (5) was stacked in this order on a silicon substrate was used. As a sample B of the comparative example, a structure in which Ru (8) / CoFeB (t) / MgO (1) / Ta (5) was stacked in this order on a silicon substrate was used. Here, the number in parentheses is the film thickness, and the unit is nm. The film thickness t of CoFeB was changed from 0.8 nm to 1.5 nm.
ここで、垂直方向の反磁界Hdzと、飽和した磁場Hsとは同じである。有効反磁界Hd_effは、
Hd_eff=Hdz−Hkz
であるため、主面に垂直方向のHsが小さいということは、垂直方向の磁気異方性Hkzが大きいことを意味する。図3から、CoFeBにRuのみが接する構成の試料Bよりも、CoFeBとRuとの間に厚み0.2nmのTaが挿入された構成の試料Aの方が、磁気異方性が垂直になり易いことが判る。
Here, the vertical demagnetizing field H dz and the saturated magnetic field Hs are the same. The effective demagnetizing field H d _ eff is
H d _ eff = H dz -H kz
Therefore, a small Hs perpendicular to the main surface means that the magnetic anisotropy H kz in the perpendicular direction is large. As shown in FIG. 3, the magnetic anisotropy is more vertical in the sample A in which Ta having a thickness of 0.2 nm is inserted between CoFeB and Ru than in the sample B in which only Ru is in contact with CoFeB. It turns out that it is easy.
図4は、図3の試料AにおいてCoFeBの厚みが1nmの場合の磁化曲線を示す特性図である。図5は、図3の試料AにおいてCoFeBの厚みが1.1nmの場合の磁化曲線を示す特性図である。図4及び図5において、IPは主面に平行方向の飽和磁場を、OPは主面に垂直方向の飽和磁場を測定した場合をそれぞれ表す。
試料Bでは垂直異方性を示さないのに対して、図4及び図5のように試料Aでは角型性に優れ、界面垂直異方性により垂直膜になっていることが判る。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a magnetization curve when the thickness of CoFeB is 1 nm in the sample A of FIG. FIG. 5 is a characteristic diagram showing a magnetization curve when the thickness of CoFeB is 1.1 nm in the sample A of FIG. 4 and 5, IP represents a saturation magnetic field in a direction parallel to the main surface, and OP represents a case where a saturation magnetic field in the direction perpendicular to the main surface is measured.
Sample B does not show vertical anisotropy, but sample A is excellent in squareness as shown in FIGS. 4 and 5, and it is understood that a vertical film is formed by interface vertical anisotropy.
本実施形態による多値メモリにおいて、下部磁化層及び上部磁化層の適正膜厚について調べた。実験結果を図6及び図7に示す。図6は、MTJの下部磁化層(CoFeB)の厚みを変えて測定したMRループを示す特性図である。図7は、MTJの上部磁化層(CoFeB)の厚みを変えて測定したMRループを示す特性図である。図6及び図7において、(a),(b),(c)が磁化層の主面に垂直方向のMRループを、(d),(e),(f)が磁化層の主面に水平方向のMRループをそれぞれ示す。図6では、(a),(d)が厚み0.9nm、(b),(e)が厚み1.0nm、(c),(f)が厚み1.1nmの場合をそれぞれ示す。図7では、(a),(d)が厚み1.1nm、(b),(e)が厚み1.3nm、(c),(f)が厚み1.5nmの場合をそれぞれ示す。 In the multilevel memory according to the present embodiment, the proper film thicknesses of the lower magnetic layer and the upper magnetic layer were examined. The experimental results are shown in FIGS. FIG. 6 is a characteristic diagram showing an MR loop measured by changing the thickness of the lower magnetic layer (CoFeB) of the MTJ. FIG. 7 is a characteristic diagram showing an MR loop measured by changing the thickness of the upper magnetic layer (CoFeB) of the MTJ. 6 and 7, (a), (b), (c) are MR loops perpendicular to the main surface of the magnetic layer, and (d), (e), (f) are main surfaces of the magnetic layer. Each of the horizontal MR loops is shown. FIG. 6 shows a case where (a) and (d) are 0.9 nm thick, (b) and (e) are 1.0 nm thick, and (c) and (f) are 1.1 nm thick, respectively. FIG. 7 shows a case where (a) and (d) have a thickness of 1.1 nm, (b) and (e) have a thickness of 1.3 nm, and (c) and (f) have a thickness of 1.5 nm, respectively.
下部磁化層については、0.9nm〜1.1nmのCoFeBで、垂直方向の磁気異方性を示した。上部磁化層については、1.1nm〜1.5nmのCoFeBで、垂直方向の磁気異方性を示した。垂直方向の磁気異方性を示す上部磁化層の厚みは、垂直方向の磁気異方性を示す下部磁化層の厚みよりも厚い。これは、上部磁化層の場合、その上に形成したキャップ層のTaがCoFeB中に拡散し、表層に磁性膜として機能しない部分(いわゆるデッドレイヤー(dead layer))が存在するためである。 For the lower magnetized layer, the magnetic anisotropy in the perpendicular direction was exhibited with CoFeB of 0.9 nm to 1.1 nm. As for the upper magnetic layer, the magnetic anisotropy in the perpendicular direction was exhibited with CoFeB of 1.1 nm to 1.5 nm. The thickness of the upper magnetic layer showing the magnetic anisotropy in the vertical direction is thicker than the thickness of the lower magnetic layer showing the magnetic anisotropy in the vertical direction. This is because, in the case of the upper magnetic layer, Ta of the cap layer formed thereon diffuses into CoFeB, and a portion that does not function as a magnetic film (a so-called dead layer) exists on the surface layer.
本実施形態による多値メモリでは、以下のように多値記憶が可能となる。図8は、第1の実施形態による多値メモリにおける多値記憶を説明するための特性図である。
多値メモリ10Aは、図2に示したように、その側面が順テーパ状に形成されるため、第1のMTJ10aの方が第2のMTJ10bよりも大きなサイズとされる。従って、図8(a)に示すように、第1のMTJ(MTJ1)のスイッチング電流Ic1は第2のMTJ(MTJ2)のスイッチング電流Ic2よりも大きい。第1のMTJの面積抵抗(RA1)は第2のMTJの面積抵抗(RA2)よりも小さい。よって、図8(b)に示すように、記憶値として(1,1),(1,0),(0,1),(0,0)の4値をとることが可能となる。
In the multilevel memory according to the present embodiment, multilevel storage is possible as follows. FIG. 8 is a characteristic diagram for explaining multilevel storage in the multilevel memory according to the first embodiment.
As shown in FIG. 2, the
ここで、本実施形態による多値メモリにおいて、第1のMTJの第1のトンネルバリア層と第2のMTJの第2のトンネルバリア層とを、相異なる厚みに形成しても良い。
例えば、第1のMTJの第1のトンネルバリア層を、第2のMTJの第2のトンネルバリア層よりも厚く形成する。これにより、第1のMTJの面積抵抗と第2のMTJの面積抵抗との差が更に大きくなり、確実な多値記憶が実現する。また、多値メモリの側面のテーパ角が小さく、テーパ角により上記の面積抵抗の差を十分に確保できない場合には、第1のトンネルバリア層を第2のトンネルバリア層よりも厚く形成することにより、面積抵抗の差を補填することができる。
Here, in the multilevel memory according to the present embodiment, the first tunnel barrier layer of the first MTJ and the second tunnel barrier layer of the second MTJ may be formed to have different thicknesses.
For example, the first tunnel barrier layer of the first MTJ is formed thicker than the second tunnel barrier layer of the second MTJ. As a result, the difference between the area resistance of the first MTJ and the area resistance of the second MTJ is further increased, and reliable multi-value storage is realized. In addition, when the taper angle of the side surface of the multi-level memory is small and the above difference in sheet resistance cannot be sufficiently secured due to the taper angle, the first tunnel barrier layer should be formed thicker than the second tunnel barrier layer. Thus, the difference in sheet resistance can be compensated.
以上説明したように、本実施形態によれば、界面磁化膜を固定磁化層及び自由磁化層として有するMTJ10a,10bを積層し、エッチング工程のダメージのない所期の多値化を確実に実現することのできる信頼性の高い多値メモリ10Aが実現する。
As described above, according to the present embodiment, the
(変形例)
以下、本実施形態の諸変形例について説明する。なお、本実施形態による多値メモリと同一の構成部材等については、同符号を付して詳しい説明を省略する。
(Modification)
Hereinafter, various modifications of the present embodiment will be described. Note that the same components as those of the multi-level memory according to the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
−変形例1−
図9は、第1の実施形態の変形例1による多値メモリの概略構成を示す概略断面図である。
本例による多値メモリ10Bは、下部電極11上にバッファ層12を介して形成されており、第1のMTJ10cと、第1のMTJ10c上に接続電極層13を介して積層された第2のMTJ10dとを備えて構成されている。多値メモリ10Bも、本実施形態による多値メモリ10Aと同様に、その側面が順テーパ状となるように、RIEによる一括エッチングで形成される。
-Modification 1-
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a multilevel memory according to
The multi-level memory 10B according to this example is formed on the
第1のMTJ10cは、本実施形態における第1のMTJ10aと同様に、第1の挿入層1a、第1の下部磁化層2a、第1のトンネルバリア層3a、第1の上部磁化層4a、第1のキャップ層5aを備える。但し、第1の上部磁化層4aは例えば1nm程度の厚みに形成される。本例では、第1の上部磁化層4aの上面に接するように、第1の上部磁化層4aと第1のキャップ層5aとの間に、いわゆる材料垂直磁化膜(自身の厚みや挿入層と無関係に垂直磁化を示す膜を、以下ではこのように呼ぶ。)である垂直磁化層6aが設けられている。
Similar to the
第2のMTJ10dは、本実施形態における第2のMTJ10bと同様に、第2の挿入層1b、第2の下部磁化層2b、第2のトンネルバリア層3b、第2の上部磁化層4b、第2のキャップ層5bを備える。但し、第2の上部磁化層4bは例えば1nm程度の厚みに形成される。本例では、第2の上部磁化層4bの上面に接するように、第2の上部磁化層4bと第2のキャップ層5bとの間に、材料垂直磁化膜である垂直磁化層6bが設けられている。
Similarly to the
垂直磁化層6a,6bは、Co或いはFeのいずれかと、Pt或いはPdのいずれかとを含む合金、またはCo或いはFeのいずれかと、Pt或いはPdのいずれかとを含む多層膜系、またはCoとNiとを含む多層膜系の垂直磁性膜であり、0.5nm〜10nm程度の厚みに形成される。第1の上部磁化層4aと第1のキャップ層5aとの間、第2の上部磁化層4bと第2のキャップ層5bとの間に、厚みが0.1nm〜1nm程度のTa或いはRu、又はこれらの積層膜を挿入しても良い。
The
第1のMTJ10cでは、垂直磁化層6aを配置することにより、第1の上部磁化層4aが固定磁化層となり、これに伴い第1の下部磁化層2aが自由磁化層となる(いわゆるTop-pin構造)。
第2のMTJ10dでは、垂直磁化層6bを配置することにより、第2の上部磁化層4bが固定磁化層となり、これに伴い第2の下部磁化層2bが自由磁化層となる(Top-pin構造)。
In the
In the second MTJ 10d, by arranging the perpendicular
上記のように、固定磁化層及び自由磁化層を規定することにより、平行化書込み(P)から反平行化書込み(AP)へのスイッチングが容易となり、MRAMのメモリセルにおける駆動トランジスタの制御が容易となる。
即ち、固定磁化層がトンネルバリア層の下にある場合には、平行化書き込み電流(Ic+)より反平行化書込み電流Ic-の方が大きい。これは、メモリセルにおいて駆動トランジスタと組み合わせて(1T−1MTJ)動作させる場合、反平行化書込みスピン注入型のMRAMのMTJに対して反平行化書込み時には可変抵抗によって電圧が低下し、可変抵抗の影響を受けない平行化書き込み時よりも、大きな書き込み電流が必要になっていた。つまり、駆動トランジスタの電流駆動能力の低い方で、大きな電流が必要となる反平行化書込みをしなくてはならず、電流駆動能力が低い時でも、大きな書き込み電流を確保するために、駆動トランジスタのサイズを大きくする必要があった。
磁化固定層がトンネルバリアの上にある場合には、R−Iループは上記と逆の状態となり、Ic+>Ic-となり、1T−1MTJの動作を容易且つ確実に行うことができる。
As described above, by defining the fixed magnetization layer and the free magnetization layer, switching from the parallel writing (P) to the anti-parallel writing (AP) becomes easy, and the control of the driving transistor in the memory cell of the MRAM is easy. It becomes.
That is, when the fixed magnetization layer is under the tunnel barrier layer, the anti-parallel write current Ic − is larger than the parallel write current (Ic + ). This is because when a memory cell is operated in combination with a driving transistor (1T-1MTJ), the voltage decreases due to a variable resistance during anti-parallel writing with respect to the MTJ of an anti-parallel writing spin injection type MRAM, and the variable resistance A larger write current was required than during parallel writing, which was not affected. In other words, the anti-parallel writing that requires a large current is required at the lower current driving capability of the driving transistor, and the driving transistor is required to ensure a large writing current even when the current driving capability is low. There was a need to increase the size.
When the magnetization fixed layer is on the tunnel barrier, the RI loop is in the reverse state, and Ic + > Ic − , so that the operation of 1T-1MTJ can be performed easily and reliably.
本例による多値メモリでは、本実施形態と同様に、以下のように多値記憶が可能となる。図10は、第1の実施形態の変形例1による多値メモリにおける多値記憶を説明するための特性図である。
多値メモリ10Aは、その側面が順テーパ状に形成されるため、第1のMTJ10cの方が第2のMTJ10dよりも大きなサイズとされる。従って、図10(a)に示すように、第1のMTJ(MTJ1)のスイッチング電流Ic1は第2のMTJ(MTJ2)のスイッチング電流Ic2よりも大きい。第1のMTJの面積抵抗(RA1)は第2のMTJの面積抵抗(RA2)よりも小さい。よって、図10(b)に示すように、記憶値として(1,1),(1,0),(0,1),(0,0)の4値をとることが可能となる。
In the multi-value memory according to this example, multi-value storage can be performed as follows, as in the present embodiment. FIG. 10 is a characteristic diagram for explaining the multi-value storage in the multi-value memory according to the first modification of the first embodiment.
Since the side surface of the
以上説明したように、本例によれば、界面磁化膜を固定磁化層及び自由磁化層として有するMTJ10c,10dを積層し、エッチング工程のダメージのない所期の多値化を確実に実現することのできる信頼性の高い多値メモリ10Bが実現する。
As described above, according to this example, the
−変形例2−
図11は、第1の実施形態の変形例2による多値メモリの概略構成を示す概略断面図である。
本例による多値メモリ10Cは、下部電極11上にバッファ層12を介して形成されており、第1のMTJ10cと、第1のMTJ10c上に接続電極層13を介して積層された第2のMTJ10bとを備えて構成されている。多値メモリ10Cも、本実施形態による多値メモリ10Aと同様に、その側面が順テーパ状となるように、RIEによる一括エッチングで形成される。
-Modification 2-
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a multilevel memory according to
The multilevel memory 10C according to this example is formed on the
第1のMTJ10cは、変形例1における第1のMTJ10cと同様のものである。
第2のMTJ10bは、本実施形態における第2のMTJ10bと同様のものであるが、第2の上部磁化層4bは例えば1nm程度の厚みに形成される。
The
The
第1のMTJ10cでは、垂直磁化層6aを配置することにより、第1の上部磁化層4aが固定磁化層となり、これに伴い第1の下部磁化層2aが自由磁化層となる(Top-pin構造)。
第2のMTJ10bでは、上記の順テーパ状の側面形状にも起因して、第2の下部磁化層2bが固定磁化層となり、第2の上部磁化層4bが自由磁化層となる(いわゆるBottom-pin構造)。
In the
In the
上記のように、第1のMTJ10cの固定磁化層及び自由磁化層を規定することにより、平行化書込み(P)から反平行化書込み(AP)へのスイッチングが容易となり、MRAMのメモリセルにおける駆動トランジスタの制御が容易となる。
また、第1のMTJ10cがTop-pin構造、第2のMTJ10bがBottom-pin構造となるため、多値メモリ10Cの積層構造内において、自由磁化層である第1の下部磁化層2aと第2の上部磁化層4bとは可及的に離間した状態となる。多値メモリでは、第1のMTJと第2のMTJとにおいて、書き込み電流Icの差は自由磁化層の面積の差によるところが大きい。本例では、多値メモリ10Cはテーパ状の側面形状を有しており、従って当該積層構造内で第1の下部磁化層2aと第2の上部磁化層4bとの面積差は大きい。よって、多値メモリ10Cでは、より確実な多値化が可能となる。
As described above, by defining the fixed magnetic layer and the free magnetic layer of the
In addition, since the
本例による多値メモリでは、本実施形態と同様に、以下のように多値記憶が可能となる。図12は、第1の実施形態の変形例2による多値メモリにおける多値記憶を説明するための特性図である。
多値メモリ10Cにおいては、図12(a)に示すように、Top-pin構造の第1のMTJ10cでは正バイアス側にシフトしており、Bottom-pin構造の第2のMTJ10bでは負バイアス側にシフトしている。両者を重ねると図12(b)に示すように、記憶値として例えば(1,0),(0,1),(0,0)の4値をとることが可能となる。
In the multi-value memory according to this example, multi-value storage can be performed as follows, as in the present embodiment. FIG. 12 is a characteristic diagram for explaining multi-value storage in the multi-value memory according to the second modification of the first embodiment.
In the multilevel memory 10C, as shown in FIG. 12A, the
図13は、第1の実施形態の変形例2による多値メモリにおける他の多値記憶を説明するための特性図である。
図13(a)に示すように、第1のMTJ10c及び第2のMTJ10bの書き込み電流Ic及び面積抵抗RAに差を付ける。これにより、図13(b)に示すように、4値以上(ここでは(1,1),(1,0),(0,1),(0,0)の4値)の記憶値が可能とある。
FIG. 13 is a characteristic diagram for explaining another multi-value storage in the multi-value memory according to the second modification of the first embodiment.
As shown in FIG. 13A, a difference is made between the write current Ic and the sheet resistance R A of the
以上説明したように、本例によれば、界面磁化膜を固定磁化層及び自由磁化層として有するMTJ10c,10bを積層し、エッチング工程のダメージのない所期の多値化を確実に実現することのできる信頼性の高い多値メモリ10Cが実現する。
As described above, according to this example, the
(第2の実施形態)
本実施形態では、第1の実施形態又は諸変形例による多値メモリを備えたMRAMを開示する。MRAMの構造を、その製造方法と共に説明する。なお、第1の実施形態と同一の構成部材等については同符号を付す。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, an MRAM including a multilevel memory according to the first embodiment or various modifications is disclosed. The structure of the MRAM will be described together with its manufacturing method. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structural member etc. which are the same as 1st Embodiment.
本実施形態によるMRAMは、図14に示すように、複数のメモリセルMCが行列状に配設されている。列方向に並ぶ各メモリセルMCにおいては、ゲート電極24が共通とされており、各ゲート電極24がワード線として機能する。このようにゲート電極24を列ごとに共通とする代わりに、各メモリセルMCのゲート電極24を列ごとに電気的に接続するワード線を別途設けるようにしても良い。行方向に並ぶ各メモリセルMCにおいては、ビット線33が共通とされている。ワード線とビット線33とは互いに絶縁されて交差、ここでは直交するように配設される。
As shown in FIG. 14, the MRAM according to the present embodiment has a plurality of memory cells MC arranged in a matrix. In each memory cell MC arranged in the column direction, the
図15〜図17は、本実施形態によるMRAMの製造方法を工程順に示す概略図である。ここでは、第1の実施形態で示した多値メモリ10Aを備えたメモリセルを形成する場合を例示する。変形例1の多値メモリ10B、変形例2の多値メモリ10Cを形成する場合にも適用できる。
15 to 17 are schematic views showing the MRAM manufacturing method according to the present embodiment in the order of steps. Here, a case where a memory cell including the
先ず、図15(a)に示すように、メモリセル領域において、シリコン基板20上に駆動トランジスタとして機能するMOSトランジスタを形成する。
詳細には、シリコン基板20の表層に例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法により素子分離構造21を形成し、素子活性領域を確定する。
次に、素子活性領域に不純物、ここではホウ素(B+)を例えばドーズ量3.0×1013/cm2、加速エネルギー300keVの条件でイオン注入し、ウェル22を形成する。
First, as shown in FIG. 15A, a MOS transistor functioning as a drive transistor is formed on the
Specifically, the
Next, an impurity, here boron (B + ), is ion-implanted into the element active region under conditions of a dose amount of 3.0 × 10 13 / cm 2 and an acceleration energy of 300 keV to form the
次に、素子活性領域に熱酸化等により薄いゲート絶縁膜23を形成し、ゲート絶縁膜23上にCVD法により多結晶シリコン膜を堆積し、多結晶シリコン膜及びゲート絶縁膜23をリソグラフィー及びそれに続くドライエッチングにより電極形状に加工することにより、ゲート絶縁膜23上にゲート電極24をパターン形成する。
Next, a thin
次に、ゲート電極24をマスクとして素子活性領域に不純物、ここではn型不純物である砒素(As+)をイオン注入する。これにより、素子活性領域でゲート電極24の両側にソース/ドレインとして機能する不純物拡散領域25が形成される。
なお、不純物拡散領域25としては、浅いLDD領域(エクステンション領域)を形成した後に、これと一部重畳するようにソース/ドレインを形成するようにしても良い。
以上により、各メモリセルで選択トランジスタとして機能するMOSトランジスタが形成される。
Next, an impurity, here arsenic (As + ), which is an n-type impurity, is ion-implanted into the active region using the
As the
Thus, a MOS transistor that functions as a selection transistor in each memory cell is formed.
続いて、図15(b)に示すように、MOSトランジスタを覆う層間絶縁膜26を形成した後、MOSトランジスタの不純物拡散領域25と電気的に接続されるコンタクトプラグ27,28を形成する。
詳細には、MOSトランジスタを覆うように、例えばシリコン酸化物をCVD法により堆積し、例えば化学機械研磨(CMP)によりシリコン酸化物の表面を平坦化する。これにより、層間絶縁膜26が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 15B, after forming an
Specifically, for example, silicon oxide is deposited by CVD so as to cover the MOS transistor, and the surface of the silicon oxide is planarized by, for example, chemical mechanical polishing (CMP). Thereby, the
不純物拡散領域25の表面の一部が露出するまで層間絶縁膜26をリソグラフィー及びそれに続くドライエッチングにより加工する。これにより、層間絶縁膜26にコンタクト孔26a,26bが形成される。
コンタクト孔26a,26bの内壁面を覆うように、スパッタ法により例えばTi膜及びTiN膜を順次堆積して、不図示の下地膜(グルー膜)を形成する。そして、CVD法によりグルー膜を介してコンタクト孔26a,26bを埋め込むように例えばW膜を堆積する。その後、CMPにより層間絶縁膜26をストッパーとしてW膜及びグルー膜を研磨する。以上により、コンタクト孔26a,26b内をグルー膜を介してWで埋め込むコンタクトプラグ27,28が同時形成される。
The
For example, a Ti film and a TiN film are sequentially deposited by sputtering so as to cover the inner wall surfaces of the
続いて、図15(c)に示すように、配線34、第1の実施形態で開示した多値メモリ10Aを備えた磁気メモリ素子30等を形成する。
磁気メモリ素子30の作製方法について、図16〜図17を用いて説明する。ここでは、磁気メモリ素子30及びその周辺部分のみを拡大して示す。
Subsequently, as shown in FIG. 15C, the wiring 34, the
A method for manufacturing the
層間絶縁膜26上に配線材料、例えばAl合金をスパッタ法等により堆積し、リソグラフィー及びドライエッチングでAl合金を加工する。これにより、コンタクトプラグ27と電気的に接続される配線34が形成される。
A wiring material, for example, an Al alloy is deposited on the
図16(a)に示すように、層間絶縁膜26上に電極層40、バッファ層41、多値メモリ層42、及びハードマスク43を、例えばスパッタ法により連続成膜する。
電極層40は、導電材料として例えばRuを用い、20nm程度の厚みに成膜する。
バッファ層41は、例えばRuを用い、8nm程度の厚みに成膜する。
As shown in FIG. 16A, an
The
The
多値メモリ層42は、例えばTaを0.2nm程度、CoFeBを1nm程度、MgOを0.97nm程度、CoFeBを1.2nm程度、Taを1nm程度、Ruを5nm程度、Taを0.2nm程度、CoFeBを1nm程度、MgOを1.0nm程度、CoFeBを1.2nm程度、Taを1nm程度に、順次堆積する。これにより、例えば図1における、第1の挿入層1a、第1の下部磁化層2a、第1のトンネルバリア層3a、第1の上部磁化層4a、第1のキャップ層5a、接続電極層13、第2の挿入層1b、第2の下部磁化層2b、第2のトンネルバリア層3b、第2の上部磁化層4b、第2のキャップ層5bとなる各膜が順次積層されてなる多値メモリ層42が形成される。
ハードマスク43は、例えばTaを用い、50nm程度の厚みに成膜する。
For example, the
The
図16(b)に示すように、レジストマスク44を形成する。
詳細には、ハードマスク43上にレジストを塗布し、リソグラフィーによりレジストを加工する。これにより、レジストマスク44が形成される。
As shown in FIG. 16B, a resist mask 44 is formed.
Specifically, a resist is applied on the
図16(c)に示すように、ハードマスク43を加工する。
詳細には、レジストマスク44を用いて、Clガス、CF4ガス等をエッチングガスとした反応性イオンエッチング(RIE)によりハードマスク43をドライエッチングする。これにより、レジストマスク44の形状に倣ってハードマスク43が加工される。
レジストマスク44は、アッシング処理等により除去される。
As shown in FIG. 16C, the
Specifically, using the resist mask 44, the
The resist mask 44 is removed by ashing or the like.
図16(d)に示すように、多値メモリ層42及びバッファ層41を加工して、多値メモリ10Aを形成する。
詳細には、ハードマスク43を用いて、COガス+NH3ガス等をエッチングガスとしたRIEにより、多値メモリ層42及びバッファ層41をドライエッチングする。これにより、ハードマスク43の形状に倣って多値メモリ層42及びバッファ層41が加工され、電極層40上でバッファ層12を介した多値メモリ10Aが形成される。
多値メモリ10A上のハードマスク43は、多値メモリ10Aの上部電極の一部となる。
As shown in FIG. 16D, the
Specifically, the
The
図17(a)に示すように、レジストマスク45を形成する。
詳細には、電極層40上で多値メモリ10A及びバッファ層12を覆うようにレジストを塗布し、リソグラフィーによりレジストを加工する。これにより、レジストマスク45が形成される。
As shown in FIG. 17A, a resist
Specifically, a resist is applied on the
図17(b)に示すように、電極層40を加工する。
詳細には、レジストマスク45を用いて、電極層40をドライエッチングする。これにより、レジストマスク45の形状に倣って電極膜41が加工され、下部電極11が形成される。下部電極11はその下面でコンタクトプラグ28と電気的に接続される。
レジストマスク45は、灰化処理等により除去される。
以上により、下部電極11上にバッファ層12を介して多値メモリ10Aを備えてなる磁気メモリ素子30が形成される。
As shown in FIG. 17B, the
Specifically, the
The resist
As described above, the
図17(c)に示すように、層間絶縁膜29を形成する。
詳細には、図17(c)の配線34及び磁気メモリ素子30を覆うように、例えばシリコン酸化物をCVD法により堆積し、例えばCMPによりシリコン酸化物の表面を平坦化する。これにより、層間絶縁膜29が形成される。
As shown in FIG. 17C, an
Specifically, for example, silicon oxide is deposited by CVD so as to cover the wiring 34 and the
図17(d)に示すように、ビアプラグ32を形成する。
詳細には、多値メモリ10Aの表面の一部が露出するまで層間絶縁膜29をリソグラフィー及びそれに続くドライエッチングにより加工する。これにより、層間絶縁膜29にビア孔29aが形成される。
ビア孔29aの内壁面を覆うように、スパッタ法により例えばTi膜及びTiN膜を順次堆積して、不図示の下地膜(グルー膜)を形成する。そして、CVD法によりグルー膜を介してビア孔29aを埋め込むように例えばW膜を堆積する。その後、CMPにより層間絶縁膜29をストッパーとしてW膜及びグルー膜を研磨する。以上により、ビア孔29a内をグルー膜を介してWで埋め込むビアプラグ32が形成される。
As shown in FIG. 17D, the via
Specifically, the
For example, a Ti film and a TiN film are sequentially deposited by a sputtering method so as to cover the inner wall surface of the via
そして、図15(c)に示すように、層間絶縁膜29上に配線材料、例えばAl合金をスパッタ法等により堆積し、リソグラフィー及びドライエッチングでAl合金を加工する。これにより、ビアプラグ32と電気的に接続されるビット線33が形成される。
Then, as shown in FIG. 15C, a wiring material, for example, an Al alloy is deposited on the
なお、本実施形態では、第1の実施形態で開示した多値メモリ10Aを備えたメモリセルを形成する場合を例示したが、変形例1で開示した多値メモリ10B又は変形例2で開示した多値メモリ10Cを備えたメモリセルを形成する場合にも、同様に適用可能である。
In this embodiment, the case where a memory cell including the
以上説明したように、本実施形態によれば、第1の実施形態による多値メモリ10Aを磁気メモリ素子30に適用して、MRAMを構成することにより、界面磁化膜を固定磁化層及び自由磁化層として有するMTJ10a,10bを積層し、エッチング工程のダメージのない所期の多値化を確実に実現することのできる信頼性の高いMRAMが実現する。
As described above, according to the present embodiment, the
以下、磁気抵抗素子及び磁気記憶装置の諸態様について、付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the magnetoresistive element and the magnetic memory device will be collectively described as additional notes.
(付記1)第1のメモリ構造と、
前記第1のメモリ構造の上方に設けられた第2のメモリ構造と、
前記第1のメモリ構造と前記第2のメモリ構造との間に設けられた接続層と
を含み、
前記第1のメモリ構造及び前記第2のメモリ構造は、夫々、
Taからなる挿入層と、
前記挿入層上で当該挿入層に接し、主面に垂直方向の磁気異方性を有する下部磁化層と、
主面に垂直方向の磁気異方性を有する上部磁化層と、
前記下部磁化層と前記上部磁化層との間に設けられたトンネルバリア層と
を有しており、
前記下部磁化層及び前記上部磁化層は、一方が固定磁化層であり、他方が自由磁化層であることを特徴とする磁気抵抗素子。
(Supplementary note 1) a first memory structure;
A second memory structure provided above the first memory structure;
A connection layer provided between the first memory structure and the second memory structure;
The first memory structure and the second memory structure are respectively
An insertion layer made of Ta;
A lower magnetic layer in contact with the insertion layer on the insertion layer and having a magnetic anisotropy perpendicular to a main surface;
An upper magnetic layer having magnetic anisotropy perpendicular to the main surface;
A tunnel barrier layer provided between the lower magnetic layer and the upper magnetic layer,
One of the lower magnetic layer and the upper magnetic layer is a fixed magnetic layer, and the other is a free magnetic layer.
(付記2)前記挿入層は、厚みが0.1nm〜1.0nmの範囲内の値とされていることを特徴とする付記1に記載の磁気抵抗素子。
(Supplementary note 2) The magnetoresistive element according to
(付記3)前記下部磁化層は、厚みが0.8nm〜1.1nmの範囲内の値とされていることを特徴とする付記1又は2に記載の磁気抵抗素子。
(Supplementary note 3) The magnetoresistive element according to
(付記4)前記第1のメモリ構造及び前記第2のメモリ構造は、夫々、前記上部磁化層上で当該上部磁化層に接し、Taからなるキャップ層を更に含むことを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の磁気抵抗素子。
(Supplementary Note 4) The first memory structure and the second memory structure each further include a cap layer made of Ta in contact with the upper magnetic layer on the upper magnetic layer. 4. The magnetoresistive element according to any one of
(付記5)前記上部磁化層は、厚みが1.0nm〜1.5nmの範囲内の値とされていることを特徴とする付記4に記載の磁気抵抗素子。
(Supplementary note 5) The magnetoresistive element according to
(付記6)テーパ状の側面を有し、前記第2のメモリ構造のサイズが前記第1のメモリ構造のサイズよりも大きくなる積層構造とされることを特徴とする付記1〜5のいずれか1項に記載の磁気抵抗素子。
(Supplementary note 6) Any one of
(付記7)前記第1のメモリ構造の前記トンネルバリア層は、前記第2のメモリ構造の前記トンネルバリア層よりも面積が小さく且つ厚いことを特徴とする付記1〜6のいずれか1項に記載の磁気抵抗素子。
(Appendix 7) In any one of
(付記8)前記第1のメモリ構造及び前記第2のメモリ構造は、夫々、前記上部磁化層上で当該上部磁化層と接する垂直磁化層を有し、
前記第1のメモリ構造及び前記第2のメモリ構造では、夫々、前記下部磁化層が自由磁化層であり、前記上部磁化層が前記垂直磁化層と共に固定磁化層であることを特徴とする付記1〜7のいずれか1項に記載の磁気抵抗素子。
(Supplementary Note 8) Each of the first memory structure and the second memory structure has a perpendicular magnetic layer on the upper magnetic layer and in contact with the upper magnetic layer,
The first memory structure and the second memory structure, respectively, wherein the lower magnetic layer is a free magnetic layer, and the upper magnetic layer is a fixed magnetic layer together with the perpendicular magnetic layer, respectively. The magnetoresistive element of any one of -7.
(付記9)前記第1のメモリ構造は、前記上部磁化層上で当該上部磁化層と接する垂直磁化層を有し、
前記第1のメモリ構造では、前記下部磁化層が自由磁化層であり、前記上部磁化層が前記垂直磁化層と共に固定磁化層であって、
前記第2のメモリ構造では、前記下部磁化層が固定磁化層であり、前記上部磁化層が自由磁化層であることを特徴とする付記1〜7のいずれか1項に記載の磁気抵抗素子。
(Supplementary note 9) The first memory structure has a perpendicular magnetic layer on the upper magnetic layer and in contact with the upper magnetic layer,
In the first memory structure, the lower magnetic layer is a free magnetic layer, the upper magnetic layer is a fixed magnetic layer together with the perpendicular magnetic layer, and
8. The magnetoresistive element according to any one of
(付記10)磁気抵抗素子及び駆動トランジスタを備えたメモリセルが複数配置されてなる磁気記憶装置であって、
前記磁気抵抗素子は、
第1のメモリ構造と、
前記第1のメモリ構造の上方に設けられた第2のメモリ構造と、
前記第1のメモリ構造と前記第2のメモリ構造との間に設けられた接続層と
を含み、
前記第1のメモリ構造及び前記第2のメモリ構造は、夫々、
Taからなる挿入層と、
前記挿入層上で当該挿入層に接し、主面に垂直方向の磁気異方性を有する下部磁化層と、
主面に垂直方向の磁気異方性を有する上部磁化層と、
前記下部磁化層と前記上部磁化層との間に設けられたトンネルバリア層と
を有しており、
前記下部磁化層及び前記上部磁化層は、一方が固定磁化層であり、他方が自由磁化層であることを特徴とする磁気記憶装置。
(Supplementary Note 10) A magnetic storage device in which a plurality of memory cells each including a magnetoresistive element and a drive transistor are arranged,
The magnetoresistive element is
A first memory structure;
A second memory structure provided above the first memory structure;
A connection layer provided between the first memory structure and the second memory structure;
The first memory structure and the second memory structure are respectively
An insertion layer made of Ta;
A lower magnetic layer in contact with the insertion layer on the insertion layer and having a magnetic anisotropy perpendicular to a main surface;
An upper magnetic layer having magnetic anisotropy perpendicular to the main surface;
A tunnel barrier layer provided between the lower magnetic layer and the upper magnetic layer,
One of the lower magnetic layer and the upper magnetic layer is a fixed magnetic layer, and the other is a free magnetic layer.
(付記11)前記挿入層は、厚みが0.1nm〜1.0nmの範囲内の値とされていることを特徴とする付記10に記載の磁気記憶装置。
(Supplementary note 11) The magnetic storage device according to
(付記12)前記下部磁化層は、厚みが0.8nm〜1.1nmの範囲内の値とされていることを特徴とする付記10又は11に記載の磁気記憶装置。
(Supplementary note 12) The magnetic storage device according to
(付記13)前記第1のメモリ構造及び前記第2のメモリ構造は、夫々、前記上部磁化層上で当該上部磁化層に接し、Taからなるキャップ層を更に含むことを特徴とする付記10〜12のいずれか1項に記載の磁気記憶装置。
(Additional remark 13) Each of the first memory structure and the second memory structure further includes a cap layer made of Ta in contact with the upper magnetic layer on the upper magnetic layer. 13. The magnetic storage device according to any one of
(付記14)前記上部磁化層は、厚みが1.0nm〜1.5nmの範囲内の値とされていることを特徴とする付記13に記載の磁気記憶装置。
(Supplementary note 14) The magnetic memory device according to
(付記15)前記磁気抵抗素子は、テーパ状の側面を有し、前記第2のメモリ構造のサイズが前記第1のメモリ構造のサイズよりも大きくなる積層構造とされることを特徴とする付記10〜14のいずれか1項に記載の磁気記憶装置。 (Supplementary Note 15) The supplementary note is characterized in that the magnetoresistive element has a tapered side surface, and has a stacked structure in which the size of the second memory structure is larger than the size of the first memory structure. The magnetic storage device according to any one of 10 to 14.
(付記16)前記第1のメモリ構造の前記トンネルバリア層は、前記第2のメモリ構造の前記トンネルバリア層よりも面積が小さく且つ厚いことを特徴とする付記10〜15のいずれか1項に記載の磁気記憶装置。
(Supplementary note 16) In any one of
(付記17)前記第1のメモリ構造及び前記第2のメモリ構造は、夫々、前記上部磁化層上で当該上部磁化層と接する垂直磁化層を有し、
前記第1のメモリ構造及び前記第2のメモリ構造では、夫々、前記下部磁化層が自由磁化層であり、前記上部磁化層が前記垂直磁化層と共に固定磁化層であることを特徴とする付記10〜16のいずれか1項に記載の磁気記憶装置。
(Supplementary Note 17) Each of the first memory structure and the second memory structure has a perpendicular magnetic layer in contact with the upper magnetic layer on the upper magnetic layer,
(付記18)前記第1のメモリ構造は、前記上部磁化層上で当該上部磁化層と接する垂直磁化層を有し、
前記第1のメモリ構造では、前記下部磁化層が自由磁化層であり、前記上部磁化層が前記垂直磁化層と共に固定磁化層であって、
前記第2のメモリ構造では、前記下部磁化層が固定磁化層であり、前記上部磁化層が自由磁化層であることを特徴とする付記10〜16のいずれか1項に記載の磁気記憶装置。
(Supplementary Note 18) The first memory structure has a perpendicular magnetic layer on the upper magnetic layer and in contact with the upper magnetic layer,
In the first memory structure, the lower magnetic layer is a free magnetic layer, the upper magnetic layer is a fixed magnetic layer together with the perpendicular magnetic layer, and
17. The magnetic memory device according to any one of
1a 第1の挿入層
2a 第1の下部磁化層
3a 第1のトンネルバリア層
4a 第1の上部磁化層
5a 第1のキャップ層
6a,6b 垂直磁化層
1b 第2の挿入層
2b 第2の下部磁化層
3b 第2のトンネルバリア層
4b 第2の上部磁化層
5b 第2のキャップ層
10A,10B,10C 多値メモリ
10a,10c 第1のMTJ
10b,10d 第2のMTJ
11 下部電極
12 バッファ層
13 接続電極層
20 シリコン基板
21 素子分離構造
22 ウェル
23 ゲート絶縁膜
24 ゲート電極
25 不純物拡散領域
26,29 層間絶縁膜
26a,26b コンタクト孔
27,28 コンタクトプラグ
29a ビア孔
32 ビアプラグ
30 磁気メモリ素子
33 ビット線
34 配線
40 電極層
42 多値メモリ層
43 ハードマスク
44,45 レジストマスク
1a
10b, 10d Second MTJ
11
Claims (10)
前記第1のメモリ構造の上方に設けられた第2のメモリ構造と、
前記第1のメモリ構造と前記第2のメモリ構造との間に設けられた接続層と
を含み、
前記第1のメモリ構造及び前記第2のメモリ構造は、夫々、
Taからなる挿入層と、
前記挿入層上で当該挿入層に接し、主面に垂直方向の磁気異方性を有する下部磁化層と、
主面に垂直方向の磁気異方性を有する上部磁化層と、
前記下部磁化層と前記上部磁化層との間に設けられたトンネルバリア層と
を有しており、
前記下部磁化層及び前記上部磁化層は、一方が固定磁化層であり、他方が自由磁化層であることを特徴とする磁気抵抗素子。 A first memory structure;
A second memory structure provided above the first memory structure;
A connection layer provided between the first memory structure and the second memory structure;
The first memory structure and the second memory structure are respectively
An insertion layer made of Ta;
A lower magnetic layer in contact with the insertion layer on the insertion layer and having a magnetic anisotropy perpendicular to a main surface;
An upper magnetic layer having magnetic anisotropy perpendicular to the main surface;
A tunnel barrier layer provided between the lower magnetic layer and the upper magnetic layer,
One of the lower magnetic layer and the upper magnetic layer is a fixed magnetic layer, and the other is a free magnetic layer.
前記第1のメモリ構造及び前記第2のメモリ構造では、夫々、前記下部磁化層が自由磁化層であり、前記上部磁化層が前記垂直磁化層と共に固定磁化層であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の磁気抵抗素子。 The first memory structure and the second memory structure each have a perpendicular magnetic layer on the upper magnetic layer and in contact with the upper magnetic layer,
2. The first memory structure and the second memory structure, respectively, wherein the lower magnetic layer is a free magnetic layer, and the upper magnetic layer is a fixed magnetic layer together with the perpendicular magnetic layer. The magnetoresistive element of any one of 1-6.
前記第1のメモリ構造では、前記下部磁化層が自由磁化層であり、前記上部磁化層が前記垂直磁化層と共に固定磁化層であって、
前記第2のメモリ構造では、前記下部磁化層が固定磁化層であり、前記上部磁化層が自由磁化層であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の磁気抵抗素子。 The first memory structure has a perpendicular magnetic layer on the upper magnetic layer and in contact with the upper magnetic layer,
In the first memory structure, the lower magnetic layer is a free magnetic layer, the upper magnetic layer is a fixed magnetic layer together with the perpendicular magnetic layer, and
The magnetoresistive element according to claim 1, wherein in the second memory structure, the lower magnetic layer is a fixed magnetic layer, and the upper magnetic layer is a free magnetic layer. .
前記磁気抵抗素子は、
第1のメモリ構造と、
前記第1のメモリ構造の上方に設けられた第2のメモリ構造と、
前記第1のメモリ構造と前記第2のメモリ構造との間に設けられた接続層と
を含み、
前記第1のメモリ構造及び前記第2のメモリ構造は、夫々、
Taからなる挿入層と、
前記挿入層上で当該挿入層に接し、主面に垂直方向の磁気異方性を有する下部磁化層と、
主面に垂直方向の磁気異方性を有する上部磁化層と、
前記下部磁化層と前記上部磁化層との間に設けられたトンネルバリア層と
を有しており、
前記下部磁化層及び前記上部磁化層は、一方が固定磁化層であり、他方が自由磁化層であることを特徴とする磁気記憶装置。 A magnetic storage device in which a plurality of memory cells each including a magnetoresistive element and a drive transistor are arranged,
The magnetoresistive element is
A first memory structure;
A second memory structure provided above the first memory structure;
A connection layer provided between the first memory structure and the second memory structure;
The first memory structure and the second memory structure are respectively
An insertion layer made of Ta;
A lower magnetic layer in contact with the insertion layer on the insertion layer and having a magnetic anisotropy perpendicular to a main surface;
An upper magnetic layer having magnetic anisotropy perpendicular to the main surface;
A tunnel barrier layer provided between the lower magnetic layer and the upper magnetic layer,
One of the lower magnetic layer and the upper magnetic layer is a fixed magnetic layer, and the other is a free magnetic layer.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104362165A (en) * | 2014-10-10 | 2015-02-18 | 北京航空航天大学 | Magnetic field assistance based multilevel unit magnetic memory device and production method thereof |
JP2015103756A (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | 富士通セミコンダクター株式会社 | Method for manufacturing magnetic resistance element |
CN113228208A (en) * | 2018-10-30 | 2021-08-06 | 田中贵金属工业株式会社 | In-plane magnetization film, in-plane magnetization film multilayer structure, hard bias layer, magnetoresistance effect element, and sputtering target |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007504651A (en) * | 2003-08-26 | 2007-03-01 | グランディス インコーポレイテッド | Magnetic memory device using spin transfer switching and storing multiple bits |
JP2008159653A (en) * | 2006-12-21 | 2008-07-10 | Tdk Corp | Magnetism detecting element |
JP2009259316A (en) * | 2008-04-14 | 2009-11-05 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device |
WO2010101586A1 (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-10 | Yadav Technology, Inc. | A multi-state spin-torque transfer magnetic random access memory |
JP2011114108A (en) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Fujitsu Ltd | Spin injection magnetic random access memory |
WO2011087038A1 (en) * | 2010-01-13 | 2011-07-21 | 株式会社日立製作所 | Magnetic memory, method for producing magnetic memory and method of driving magnetic memory |
JP2011155073A (en) * | 2010-01-26 | 2011-08-11 | Hitachi Ltd | Magnetoresistive element, magnetic memory cell using the same, and random access memory |
WO2012008349A1 (en) * | 2010-07-16 | 2012-01-19 | 株式会社日立製作所 | Magnetic resistance element, magnetic memory cell and magnetic random access memory |
-
2011
- 2011-08-31 JP JP2011190153A patent/JP2013055088A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007504651A (en) * | 2003-08-26 | 2007-03-01 | グランディス インコーポレイテッド | Magnetic memory device using spin transfer switching and storing multiple bits |
JP2008159653A (en) * | 2006-12-21 | 2008-07-10 | Tdk Corp | Magnetism detecting element |
JP2009259316A (en) * | 2008-04-14 | 2009-11-05 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device |
WO2010101586A1 (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-10 | Yadav Technology, Inc. | A multi-state spin-torque transfer magnetic random access memory |
JP2011114108A (en) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Fujitsu Ltd | Spin injection magnetic random access memory |
WO2011087038A1 (en) * | 2010-01-13 | 2011-07-21 | 株式会社日立製作所 | Magnetic memory, method for producing magnetic memory and method of driving magnetic memory |
JP2011155073A (en) * | 2010-01-26 | 2011-08-11 | Hitachi Ltd | Magnetoresistive element, magnetic memory cell using the same, and random access memory |
WO2012008349A1 (en) * | 2010-07-16 | 2012-01-19 | 株式会社日立製作所 | Magnetic resistance element, magnetic memory cell and magnetic random access memory |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN6011065460; S.Ikeda, K.Miura, H.Yamamoto, K.Mizunuma, H.D.Gan, M.Endo, S.Kanai, J.Hayakawa, F.Matsukura and H.Oh: '"A perpendicular-anisotropy CoFeB-MgO magnetic tunnel junction"' Nature Materials Vol.9, 20100711, pp.721-724, Nature Publishing Group * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015103756A (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | 富士通セミコンダクター株式会社 | Method for manufacturing magnetic resistance element |
CN104362165A (en) * | 2014-10-10 | 2015-02-18 | 北京航空航天大学 | Magnetic field assistance based multilevel unit magnetic memory device and production method thereof |
CN113228208A (en) * | 2018-10-30 | 2021-08-06 | 田中贵金属工业株式会社 | In-plane magnetization film, in-plane magnetization film multilayer structure, hard bias layer, magnetoresistance effect element, and sputtering target |
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