JP2013258437A - スピン転移トルクメモリユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反射絶縁スペーサを有するスピン転移トルクメモリが開示される。スピン転移トルクメモリユニット30は、自由磁化層F6と、リファレンス磁化層RLと、自由磁化層をリファレンス磁化層から分離する電気的絶縁および非磁性トンネリングバリア層TBと、電極層E1,E2と、電極層および自由磁化層を分離する電気的絶縁および電子的反射層ERとを含む。
【選択図】図5
Description
広がるコンピュータおよび携帯/通信産業の急速な成長は、高容量の不揮発性ソリッドステートデータ記憶素子に対する爆発的な需要を生み出している。不揮発性メモリ、特にフラッシュメモリは、DRAMに代わりメモリ市場の最大のシェアを占めると考えられている。しかしながら、フラッシュメモリは、遅いアクセス速度(〜msの書込および〜50−100nsの読出)、制限された耐久性(〜103−104のプログラミング回数)、およびシステムオンチップ(SoC)に集積化することの難しさといったような、いくつかの欠点を有する。フラッシュメモリ(NANDまたはNOR)は、また、32nmノード、および、それより先での重要なスケーリング問題に直面する。
本開示は、反射絶縁スペーサを含むスピン転移トルクメモリに関する。反射絶縁スペーサは、電気的絶縁および電子的反射層とも称される。電気的絶縁および電子的反射層は、スピン電子を自由層に反射して戻し、自由層の磁化方向の切換えを支援し、したがって、スピン転移トルクメモリユニットに要求されるスイッチング電流を低減する。
以下の説明において、説明の一部を形成する添付の図面の組が参照され、図面においては、図示によって、いくつかの特定の実施形態が示される。他の実施形態が意図されるとともに、本開示の範囲または精神から逸脱することなくなされ得るということが理解されるべきである。したがって、以下の詳細な説明は限定する意味で解釈されるべきではない。本明細書で与えられる定義は、本明細書で頻繁に用いられる特定の用語の理解を容易にするためのものであり、本開示の範囲を制限することを意味するものではない。
態を包含する。この明細書および添付のクレームにおいて用いられるように、「または(or)」との用語は、その内容が明らかにそれ以外を示さない限りは、概して「および/または(and/or)」を含む意味において用いられる。
流をさらに減少させる。不均一な電気的絶縁および電子的反射層ERは、直列抵抗も減少して出力信号を維持することを可能にする。不均一な電気的絶縁および電子的反射層ERの2つの実施形態が示されるとともに以下に説明されているが、任意の不均一な電気的絶縁および電子的反射層ER構造がこの開示の範囲内であることが理解される。
ER2は、スピン電子を反射してスピン電流効率を増加することができる。第2の電気的絶縁および電子的反射層ER2の追加は、スイッチング電流をさらに低減する。
20オームμm2の面積抵抗を有し得る。電気的絶縁および電子的反射層ERは、電子の
少なくとも一部が、電気的絶縁および電子的反射層ERを通過できるようにしながら、電
子の少なくとも一部を自由層FLへ反射することができる。これらの反射された電子は、スピン電流効率を拡張することができ、平行状態(すなわち、低抵抗状態または「0」データ状態)および反平行状態(すなわち、高抵抗状態または「1」データ状態)の間でメモリユニット40を切換えるためにスピン転移トルクメモリユニット40を通して印加されることが必要とされる電流量を効果的に低減する。したがって、電気的絶縁および電子的反射層ERは、スピン電子を反射してスピン電流効率を増加することができ、スイッチング電流は大幅に低減され得る。
換えられ得る。
Claims (10)
- スピン転移トルクメモリユニットであって、
自由磁化層と、
リファレンス磁化層と、
前記自由磁化層を前記リファレンス磁化層から分離する、電気的絶縁および非磁性トンネリングバリア層と、
電極層と、
前記電極層および前記自由磁化層を分離する、第1の電気的絶縁および電子的反射層と、
第2の電気的絶縁および電子的反射層とを備え、
前記電気的絶縁および非磁性トンネリングバリア層は、前記第2の電気的絶縁および電子的反射層と前記自由磁化層との間にある、スピン転移トルクメモリユニット。 - 前記第1および第2の電気的絶縁および電子的反射層の少なくとも1つは、不均一な厚さを有する、請求項1に記載のスピン転移トルクメモリユニット。
- 前記第1および第2の電気的絶縁および電子的反射層は、3〜15オングストロームの範囲で変化する厚さ値を有する、請求項1または2に記載のスピン転移トルクメモリユニット。
- 前記第1および第2の電気的絶縁および電子的反射層は、AlN、TiO、MgO、ZnO、SiO、CuO、NiO、SiN、TaN、またはAlNを含む、請求項3に記載のスピン転移トルクメモリユニット。
- 前記第1および第2の電気的絶縁および電子的反射層は、1〜50オームμm2の面
積抵抗を有する、請求項4に記載のスピン転移トルクメモリユニット。 - 前記リファレンス磁化層は、合成反強磁性要素を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のスピン転移トルクメモリユニット。
- スピン転移トルクメモリユニットであって、
自由磁化層と、
合成反強磁性リファレンス磁化要素と、
前記自由磁化層を前記合成反強磁性リファレンス磁化要素から分離する、電気的絶縁および非磁性トンネリングバリア層と、
電極層と、
前記電極層および前記自由磁化層を分離する、電気的絶縁および電子的反射層とを備える、スピン転移トルクメモリユニット。 - 前記電気的絶縁および電子的反射層は、不均一な厚さを有する、請求項7に記載のスピン転移トルクメモリユニット。
- 前記合成反強磁性リファレンス磁化要素内に配置された、第2の電気的絶縁および電子的反射層をさらに備える、請求項7または8に記載のスピン転移トルクメモリユニット。
- 前記合成反強磁性リファレンス磁化要素は、
第1の強磁性層と、
第2の強磁性層と、
第3の強磁性層とを含み、
前記第1および第2の強磁性層は、反強磁性配列されるとともに、導電性および非強磁性スペーサ層によって分離され、
反強磁性層は前記第1の強磁性層に隣接し、
前記第2の電気的絶縁および電子的反射層は、前記第2の強磁性層を前記第3の強磁性層から分離する、請求項9に記載のスピン転移トルクメモリユニット。
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