JP2020184563A - スピン軌道トルク型磁化回転素子、スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
例えば、実際の素子において配線や第1強磁性層の間は、層間絶縁膜で保護されている。層間絶縁膜には、半導体デバイス等で用いられているものと同様の材料を用いることができる。例えば、酸化シリコン(SiOx)、窒化シリコン(SiNx)、炭化シリコン(SiC)、窒化クロム(CrN)、炭窒化シリコン(SiCN)、酸窒化シリコン(SiON)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ジルコニウム(ZrOx)等が用いられる。
次いで、スピン軌道トルク型磁化回転素子100の原理について説明する。また本実施形態にかかるスピン軌道トルク型磁化回転素子100が外部磁場を印加することなく、容易に磁化反転が可能な理由について説明する。
しかし、磁化容易軸M1’’は製造の形状ばらつきや、成膜時又はアニール時の磁場分布により磁化容易軸が必ずx方向を向くとは限らない。磁化M1’’がx方向を向かない場合、無磁場磁化反転はできず、書き込みエラーとなってしまう。
<スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子> 図10は、第2実施形態に係るスピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子の要部を拡大した断面図である。スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子は、上述のスピン軌道トルク型磁化回転素子と第2強磁性層2と非磁性層3とを備える。第2強磁性層2は、第1強磁性層1のスピン軌道トルク配線20と反対側に位置する。非磁性層3は、第1強磁性層1と第2強磁性層2に挟まれる。第1強磁性層1、非磁性層3及び第2強磁性層2とで、磁気抵抗効果素子10をなす。スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子の平面図は、第1強磁性層1が磁気抵抗効果素子を10に置き換えること以外は同様である。上述のスピン軌道トルク型磁化回転素子100と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省く。
<磁気メモリ> 図11は、複数のスピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子を備える磁気メモリ200の平面図である。図11に示す磁気メモリ200は、スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子が3×3のマトリックス配置をしている。図11は、磁気メモリの一例であり、スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子の数及び配置は任意である。
2 第2強磁性層
3 非磁性層
10 磁気抵抗効果素子
20、20’、20’’ スピン軌道トルク配線
30 ビア配線
31、31’、31’’ 第1ビア配線
32、32’、32’’ 第2ビア配線
40 第1配線
50 第2配線
60 ビア配線とビア配線の最近接点を結んだ線
70 スピン軌道トルク配線の延在する第1の方向に対に対する最も幅の狭い2点を結ぶ線の垂直二等分線
100、101、102 スピン軌道トルク型磁化回転素子
200 磁気メモリ
I、I’、I’’ 書き込み電流
M1、M1’、M1’’ 磁化
S1、S1’、S1’’ 第1スピン
Claims (9)
- 第1の方向に延在し、第1部と、第2部と、前記第1部と前記第2部の間の第3部と、を含むスピン軌道トルク配線と、 前記スピン軌道トルク配線の前記第3部に積層される第1強磁性層と、前記第1部に電気的に接続された第1ビア配線と、前記第2部に電気的に接続された第2ビア配線と、を備え、前記第3部における、前記第1方向と、前記第1ビア配線と前記スピン軌道トルク配線の接面との外周部と、前記第2ビア配線と前記スピン軌道トルク配線の接面の外周部との最近接点を結んだ線とが交差する、スピン軌道トルク型磁化回転素子。
- 第1の方向に延在し、第1部と、第2部と、前記第1部と前記第2部の間の第3部と、を含むスピン軌道トルク配線と、 前記スピン軌道トルク配線の前記第3部に積層される第1強磁性層と、前記第1部に電気的に接続された第1ビア配線と、前記第2部に電気的に接続された第2ビア配線と、を備え、前記第1強磁性層の磁化容易軸と、前記第1ビア配線と前記スピン軌道トルク配線の接面との外周部と、前記第2ビア配線と前記スピン軌道トルク配線の接面の外周部との最近接点を結んだ線とが交差する、スピン軌道トルク型磁化回転素子。
- 前記第1ビア配線及び前記第2ビア配線の電気抵抗率が、 前記スピン軌道トルク配線の電気抵抗率より低い、請求項1または2に記載のスピン軌道トルク型磁化回転素子
- 前記第1強磁性層の平面視形状が長辺と短辺を有する楕円形又は四角形又は平行四辺形である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のスピン軌道トルク型磁化回転素子。
- 前記第1ビア配線の平面視形状の重心が第1重心であり、前記第2ビア配線の平面視形状の重心が第2重心であり、 前記第1重心と前記第2重心を結んだ直線と、前記第1ビア配線と前記スピン軌道トルク配線の接面との外周部と、前記第2ビア配線と前記スピン軌道トルク配線の接面の外周部との最近接点を結んだ線とが交差する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のスピン軌道トルク型磁化回転素子。
- 前記第1強磁性層の平面視形状の重心が第3重心であり、前記第3重心の位置が、前記第1ビア配線と前記スピン軌道トルク配線の接面との外周部と、前記第2ビア配線と前記スピン軌道トルク配線の接面の外周部との最近接点を結んだ線と、前記スピン軌道トルク配線の前記第1方向に延在する長端の間に存在する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のスピン軌道トルク型磁化回転素子。
- 前記第1強磁性層がHo、Sm、Pt、Pdのいずれか一つの元素を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のスピン軌道トルク型磁化回転素子。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のスピン軌道トルク型磁化回転素子と、 前記第1強磁性層の前記スピン軌道トルク配線と反対側に位置する第2強磁性層と、 前記第1強磁性層と前記第2強磁性層との間に挟まれた非磁性層と、を備える、スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子。
- 請求項8に記載のスピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子を複数備える、磁気メモリ。
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