JP2014140077A - 磁気抵抗効果素子及び磁気ランダムアクセスメモリの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁気抵抗効果素子の製造方法が、反転可能な磁化を有する磁化自由層を形成する工程と、磁化自由層の上に絶縁層を形成する工程と、絶縁層の上に、磁化がほぼ一方向に固定された磁化固定層を形成する工程とを具備する。磁化自由層を形成する工程は、NiFeBから成る第2磁化自由層を形成する工程と、第2磁化自由層の上に、Fe又はCoから成る第1磁化自由層を形成する工程とを備えている。絶縁層は、前記第1磁化自由層の上に形成される。
【選択図】図1B
Description
図1A及び図1Bは、本発明の実施の形態に係る磁気メモリセルの主要な部分(磁気抵抗効果素子の部分)の構造を表す模式図である。ただし、図1Aは平面図であり、図1Bは図1AにおけるA−A’断面図である。本発明の実施の形態に係る磁気メモリセルの主要部1はy軸方向に延伸して設けられる配線層70と磁気抵抗効果素子80とを備えている。
これにより、MgOトンネルバリア膜(絶縁層30)に隣接して、スピン分極率が高くMgOの結晶配向性を向上させるFe磁性膜(第1磁化自由層20a)を設けているので、MTJ素子のMR比の大きさを高くすることができる。すなわち、高速動作が可能となる。加えて、Fe磁性膜(第1磁化自由層20a)下にNiFeB磁性膜(第2磁化自由層20b)を相対的に厚く設けているので、MTJ素子のフリー層としては、結晶磁気異方性を小さくできるので、すなわち、反転磁化を小さくできるので、書き込み電流値を低く抑えることができる。
上記の磁気メモリセルの主要部1は、MRAMに集積化されて使用され得る。図6は、本発明の実施の形態に係るMRAMの構成を示す概念図である。当該MRAMは、複数の磁気メモリセル91がマトリックス状に配置されたメモリセルアレイ90を有している。各磁気メモリセル91は、磁気メモリセルの主要部1と、2つの選択トランジスタTR1、TR2とを有している。選択トランジスタTR1のソース/ドレインの一方は配線層70の一方の端に接続され、他方は第1ビット線BL1に接続されている。選択トランジスタTR2のソース/ドレインの一方は配線層70の他方の端に接続され、他方は第2ビット線BL2に接続されている。選択トランジスタTR1、TR2のゲートはワード線WLに接続されている。磁気抵抗素子80のキャップ層60は、配線を介して接地線に接続されている。
以上に説明されたように、本発明の実施の形態によれば新たなMRAMが提供される。そのMRAMは、アレイ状に配置された複数の磁気メモリセルを有しており、各磁気メモリセルは配線層70と磁気抵抗効果素子80とを備えている。磁気抵抗効果素子80は磁化固定層40、絶縁層30、及び第1磁化自由層20aおよび第2磁化自由層20bから構成されている。こうした磁気ランダムアクセスメモリにより、少なくとも以下の効果が得られる。
図7A及び図7Bは、本発明の実施の形態の変形例に係る磁気メモリセルの主要な部分(磁気抵抗効果素子の部分)の構造を表す模式図である。ただし、図7Aは平面図であり、図7Bは図7AにおけるB−B’断面図である。本発明の実施の形態の変形例に係る磁気メモリセルの主要部1は、y軸方向に延伸して設けられる配線層70と磁気抵抗効果素子80とを備えている。
Claims (6)
- 反転可能な磁化を有する磁化自由層を形成する工程と、
前記磁化自由層の上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上に、磁化がほぼ一方向に固定された磁化固定層を形成する工程と
を具備し、
前記磁化自由層を形成する工程は、
NiFeBから成る第2磁化自由層を形成する工程と、
前記第2磁化自由層の上に、Fe又はCoから成る第1磁化自由層を形成する工程と
を備え、
前記絶縁層は、前記第1磁化自由層の上に形成される
磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 請求項1に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法であって、
前記第1磁化自由層の膜厚が0.2nm以上1.0nm以下である
磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 請求項2に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法であって、
前記第2磁化自由層の膜厚が3nm以上20nm以下である
磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法であって、
前記第2磁化自由層の組成は、
Niが70at%以上、90at%以下、
Feが5at%以上、15at%以下、
Bが5at%以上、20at%以下
である
磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法であって、
前記絶縁層はMgOから成る
磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法を用いて磁気メモリセルが形成される
磁気ランダムアクセスメモリの製造方法。
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