JP2013069729A - 磁気抵抗効果素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁気抵抗効果素子は、磁化方向が膜面に対して垂直でかつ可変である第1磁性層31と、前記第1磁性層上に形成されたトンネルバリア層32と、前記トンネルバリア層上に形成され、磁化方向が膜面に対して垂直でかつ不変である第2磁性層40と、を具備する。前記第2磁性層は、垂直磁気異方性の起源となる本体層34と、前記トンネルバリア層と前記本体層との間に形成され、前記本体層よりも高い透磁率を有し、前記本体層よりも大きい平面サイズを有する界面層33と、を備える。前記本体層の側面に、前記本体層よりも高い透磁率を有するシールド層90が形成されている。
【選択図】 図3
Description
図1および図2を用いて、各実施形態に係るMARMの構成例について説明する。
図3乃至図8を用いて、第1の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJについて説明する。第1の実施形態は、磁気抵抗効果素子MTJにおいて、参照層40が参照層本体層34と参照層界面層33とを備え、参照層界面層33は、参照層本体層34よりも高い透磁率を有し、かつ大きい径を有する例である。これにより、参照層40(参照層本体層34)から記憶層31に作用する漏れ磁場を減少させることができる。以下に、第1の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJについて詳説する。
まず、第1の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJの構造について説明する。
次に、第1の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJの製造方法について説明する。
上記第1の実施形態によれば、磁気抵抗効果素子MTJにおいて、参照層40が参照層本体層34とトンネルバリア層32側の界面に位置する参照層界面層33とを備え、参照層界面層33は、参照層本体層34よりも高い透磁率を有し、かつ大きい径を有する。これにより、以下の効果を得ることができる。
図9乃至図11を用いて、第2の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJについて説明する。第2の実施形態は、磁気抵抗効果素子MTJにおいて、参照層本体層34の側面に、参照層本体層34よりも高い透磁率を有するシールド層90が形成される例である。以下に、第2の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJについて詳説する。なお、第2の実施形態において、上記第1の実施形態と同様の点については説明を省略し、主に異なる点について説明する。
まず、第2の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJの構造について説明する。
次に、第2の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJの製造方法について説明する。
上記第2の実施形態によれば、磁気抵抗効果素子MTJにおいて、参照層界面層33が参照層本体層34よりも高い透磁率を有し、かつ大きい径を有するとともに、参照層本体層34の側面に参照層本体層34よりも高い透磁率を有するシールド層90が形成される。これにより、以下の効果を得ることができる。
図12乃至図14を用いて、第3の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJについて説明する。第3の実施形態は、第2の実施形態の変形例であり、磁気抵抗効果素子MTJにおいて、参照層界面層33とシールド層90とが連続して形成されない例である。以下に、第3の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJについて詳説する。なお、第3の実施形態において、上記各実施形態と同様の点については説明を省略し、主に異なる点について説明する。
まず、第3の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJの構造について説明する。
次に、第3の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJの製造方法について説明する。
上記第3の実施形態によれば、磁気抵抗効果素子MTJにおいて、参照層界面層33が参照層本体層34よりも高い透磁率を有し、かつ大きい径を有するとともに、参照層本体層34の側面に参照層本体層34よりも高い透磁率を有するシールド層90が形成される。これにより、以下の効果を得ることができる。
図15乃至図20を用いて、第4の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJについて説明する。第4の実施形態は、磁気抵抗効果素子MTJにおいて、参照層界面層33の径と参照層本体層34の径とが同程度であり、参照層界面層33および参照層本体層34の側面にシールド層90が形成される例である。以下に、第4の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJについて詳説する。なお、第4の実施形態において、上記各実施形態と同様の点については説明を省略し、主に異なる点について説明する。
まず、第4の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJの構造について説明する。
次に、第4の実施形態に係る磁気抵抗効果素子MTJの製造方法について説明する。
上記第4の実施形態によれば、磁気抵抗効果素子MTJにおいて、参照層界面層33の径と参照層本体層34の径とが同程度であり、参照層界面層33および参照層本体層34の側面にシールド層90が形成される。これにより、以下の効果を得ることができる。
Claims (10)
- 磁化方向が膜面に対して垂直でかつ可変である第1磁性層と、
前記第1磁性層上に形成されたトンネルバリア層と、
前記トンネルバリア層上に形成され、磁化方向が膜面に対して垂直でかつ不変である第2磁性層と、
を具備し、
前記第2磁性層は、垂直磁気異方性の起源となる本体層と、前記トンネルバリア層と前記本体層との間に形成され、前記本体層よりも高い透磁率を有し、前記本体層よりも大きい平面サイズを有する界面層と、を備え、
前記本体層の側面に、前記本体層よりも高い透磁率を有するシールド層が形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 前記シールド層は、前記界面層に接して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記界面層と前記シールド層との最近接距離は、10nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記界面層および前記本体層の平面形状は、円形であり、
前記界面層の径と前記本体層の径との差は、2nm以上6nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果素子。 - 前記界面層の比透磁率は、50以上であることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記界面層の膜厚は、0.3nm以上5nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記シールド層は、Co、Fe、またはNiのうち少なくとも1つ以上の元素を含み、その組成比は1%以上であることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果素子。
- 磁化方向が膜面に対して垂直でかつ不変である第1磁性層と、
前記第1磁性層上に形成されたトンネルバリア層と、
前記トンネルバリア層上に形成され、磁化方向が膜面に対して垂直でかつ可変である第2磁性層と、
を具備し、
前記第2磁性層は、垂直磁気異方性の起源となる本体層と、前記トンネルバリア層と前記本体層との間に形成され、前記本体層よりも高い透磁率を有し、前記本体層よりも大きい平面サイズを有する界面層と、を備えることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 磁化方向が膜面に対して垂直でかつ可変である第1磁性層と、
前記第1磁性層上に形成されたトンネルバリア層と、
前記トンネルバリア層上に形成され、磁化方向が膜面に対して垂直でかつ不変である第2磁性層と、
を具備し、
前記第2磁性層は、垂直磁気異方性の起源となる本体層と、前記トンネルバリア層と前記本体層との間に形成され、前記本体層よりも高い透磁率を有する界面層と、を備え、
前記本体層の側面に、前記本体層よりも高い透磁率を有するシールド層が形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 磁化方向が膜面に対して垂直でかつ可変である第1磁性層を形成する工程と、
前記第1磁性層上に、トンネルバリア層を形成する工程と、
前記トンネルバリア層上に、磁化方向が膜面に対して垂直でかつ不変である界面層を形成する工程と、
前記界面層上に、磁化方向が膜面に対して垂直でかつ不変であり、垂直磁気異方性の起源となり、前記界面層よりも低い透磁率を有する本体層を形成する工程と、
前記本体層上に、ハードマスクを形成する工程と、
前記ハードマスクをマスクとして、前記本体層をエッチングする工程と、
前記本体層の側面上に、絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層をマスクとして、前記界面層の平面サイズが前記本体層の平面サイズよりも大きくなるように、前記界面層、前記トンネルバリア層、および前記第1磁性層をエッチングする工程と、
を具備し、
前記界面層、前記トンネルバリア層、および前記第1磁性層をエッチングする工程において、物理エッチングが行われることにより、前記本体層の側面に前記本体層よりも高い透磁率を有するシールド層が形成されることを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
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