JP2021190690A - Domain wall moving element and magnetic recording array - Google Patents

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拓也 芦田
Takuya Ashida
竜雄 柴田
Tatsuo Shibata
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Abstract

To provide a reliable domain wall moving element and a magnetic recording array.SOLUTION: In a domain wall moving element according to an embodiment, a first ferromagnetic layer, a non-magnetic layer, and a second ferromagnetic layer are laminated in this order from the side closer to a substrate, and in the cut surface cut along a second direction orthogonal to a first direction in which the first ferromagnetic layer extends in a plan view from the stacking direction, the shortest width of the first ferromagnetic layer in the second direction is shorter than the width of the non-magnetic layer in the second direction.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、磁壁移動素子及び磁気記録アレイに関する。 The present invention relates to a domain wall moving element and a magnetic recording array.

微細化に限界が見えてきたフラッシュメモリ等に代わる次世代の不揮発性メモリに注目が集まっている。例えば、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)、ReRAM(Resistance Randome Access Memory)、PCRAM(Phase Change Random Access Memory)等が次世代の不揮発性メモリとして知られている。 Next-generation non-volatile memory is attracting attention as an alternative to flash memory, etc., whose miniaturization has reached its limit. For example, MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), ReRAM (Resistance Random Access Memory), PCRAM (Phase Change Random Access Memory), and the like are known as next-generation non-volatile memory.

MRAMは、磁化の向きの変化によって生じる抵抗値変化をデータ記録に利用している。データ記録は、MRAMを構成する磁気抵抗変化素子のそれぞれが担っている。例えば、特許文献1には、書き込み電流と読出し電流の経路を分ける3端子型の磁気抵抗効果素子が記載されている。 The MRAM utilizes the change in resistance value caused by the change in the direction of magnetization for data recording. Data recording is carried out by each of the magnetoresistance changing elements constituting the MRAM. For example, Patent Document 1 describes a three-terminal type magnetoresistive element that separates a write current and a read current path.

特許第6275806号公報Japanese Patent No. 6275806

磁気抵抗効果素子を微細化する際にスリミングという処理を行う場合がある。スリミングは、磁気抵抗効果素子の側面にイオンビームを照射し、磁気抵抗効果素子の平面視面積を小さくする処理である。しかしながら、イオンビームが露出する金属面に照射されると、金属の一部が飛散し、磁気抵抗効果素子の側壁に再付着する場合がある。磁気抵抗効果素子の側壁に付着した不純物は、磁気抵抗効果素子を構成する強磁性体の磁気特性を劣化させる。また付着した不純物は、磁気抵抗効果素子のリークの原因にもなる。磁気抵抗効果素子の側壁に付着した不純物は、磁気抵抗効果素子の信頼性を低下させる。 When the magnetoresistive sensor is miniaturized, a process called slimming may be performed. Slimming is a process of irradiating the side surface of the magnetoresistive sensor with an ion beam to reduce the planar viewing area of the magnetoresistive sensor. However, when the exposed metal surface of the ion beam is irradiated, a part of the metal may be scattered and reattached to the side wall of the magnetoresistive sensor. The impurities adhering to the side wall of the magnetoresistive sensor deteriorate the magnetic properties of the ferromagnet constituting the magnetoresistive sensor. The attached impurities also cause leakage of the magnetoresistive sensor. The impurities adhering to the side wall of the magnetoresistive sensor reduce the reliability of the magnetoresistive sensor.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い磁気抵抗効果素子及び磁気記録アレイを提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a highly reliable magnetoresistive sensor and a magnetic recording array.

(1)第1の態様にかかる磁壁移動素子は、基板に近い側から第1強磁性層、非磁性層、第2強磁性層の順に積層され、積層方向からの平面視で前記第1強磁性層が延びる第1方向と直交する第2方向に沿って切断した切断面において、前記第1強磁性層の前記第2方向の最短幅は、前記非磁性層の前記第2方向の幅より短い。 (1) The domain wall moving element according to the first aspect is laminated in the order of the first ferromagnetic layer, the non-magnetic layer, and the second ferromagnetic layer from the side closer to the substrate, and the first strength is seen in a plan view from the lamination direction. In the cut surface cut along the second direction orthogonal to the first direction in which the magnetic layer extends, the shortest width of the first ferromagnetic layer in the second direction is larger than the width of the non-magnetic layer in the second direction. short.

(2)上記態様にかかる磁壁移動素子の前記積層方向及び前記第2方向に沿う切断面において、前記第1強磁性層の側面は、前記積層方向に対して傾斜していてもよい。 (2) In the cut surface along the stacking direction and the second direction of the domain wall moving element according to the above aspect, the side surface of the first ferromagnetic layer may be inclined with respect to the stacking direction.

(3)上記態様にかかる磁壁移動素子の前記積層方向及び前記第2方向に沿う切断面において、前記第1強磁性層の側面は、第1傾斜面と第2傾斜面を有し、第1傾斜面は、前記第1強磁性層の前記基板に近い側の下端から前記第1強磁性層の前記第2方向の中央に向かって傾斜し、第2傾斜面は、前記第1強磁性層の前記基板から遠い側の上端から前記第1強磁性層の前記第2方向の中央に向かって傾斜してもよい。 (3) In the cut surface along the stacking direction and the second direction of the magnetic wall moving element according to the above aspect, the side surface of the first ferromagnetic layer has a first inclined surface and a second inclined surface, and is the first. The inclined surface is inclined from the lower end of the first ferromagnetic layer on the side close to the substrate toward the center of the first ferromagnetic layer in the second direction, and the second inclined surface is the first ferromagnetic layer. It may be inclined from the upper end on the side far from the substrate toward the center of the first ferromagnetic layer in the second direction.

(4)上記態様にかかる磁壁移動素子において、前記第1強磁性層の前記非磁性層側の第1面の前記第2方向の幅は、前記非磁性層の前記第2方向の幅より短くてもよい。 (4) In the domain wall moving element according to the above aspect, the width of the first surface of the first ferromagnetic layer on the non-magnetic layer side in the second direction is shorter than the width of the non-magnetic layer in the second direction. You may.

(5)上記態様にかかる磁壁移動素子において、前記第1強磁性層の前記第2方向の幅が最短となる位置は、前記第1強磁性層の前記積層方向の中央より前記非磁性層側にあってもよい。 (5) In the domain wall moving element according to the above aspect, the position where the width of the first ferromagnetic layer in the second direction is the shortest is on the non-magnetic layer side from the center of the first ferromagnetic layer in the stacking direction. May be there.

(6)上記態様にかかる磁壁移動素子において、前記第1強磁性層の前記第2方向の最長幅が、前記非磁性層の前記第2方向の幅より短くてもよい。 (6) In the domain wall moving element according to the above aspect, the longest width of the first ferromagnetic layer in the second direction may be shorter than the width of the non-magnetic layer in the second direction.

(7)上記態様にかかる磁壁移動素子において、前記第1強磁性層の前記非磁性層から遠い側の第2面の前記第2方向の幅は、前記非磁性層の前記第2方向の幅より長くてもよい。 (7) In the domain wall moving element according to the above aspect, the width of the second surface of the first ferromagnetic layer on the side far from the non-magnetic layer is the width of the non-magnetic layer in the second direction. It may be longer.

(8)上記態様にかかる磁壁移動素子において、前記非磁性層の厚みは、30Å以上でもよい。 (8) In the domain wall moving element according to the above aspect, the thickness of the non-magnetic layer may be 30 Å or more.

(9)上記態様にかかる磁壁移動素子において、前記非磁性層のミリングレートは、前記第1強磁性層のミリングレートより遅くてもよい。 (9) In the domain wall moving element according to the above aspect, the milling rate of the non-magnetic layer may be slower than the milling rate of the first ferromagnetic layer.

(10)上記態様にかかる磁壁移動素子は、前記第1強磁性層の前記非磁性層と反対側に下地層をさらに備え、前記下地層は、前記第1強磁性層よりもミリングレートが遅くもよい。 (10) The domain wall moving element according to the above aspect further includes a base layer on the opposite side of the first ferromagnetic layer to the non-magnetic layer, and the base layer has a slower milling rate than the first ferromagnetic layer. May be good.

(11)上記態様にかかる磁壁移動素子の前記第1強磁性層は、前記下地層を構成する元素を含み、前記元素の存在比は、前記積層方向において前記第1強磁性層の前記第2方向の幅が最短となる位置より前記下地層側にある第1領域が、前記積層方向において前記第1強磁性層の前記第2方向の幅が最短となる位置より前記非磁性層側にある第2領域より濃くてもよい。 (11) The first ferromagnetic layer of the domain wall moving element according to the above aspect contains an element constituting the base layer, and the abundance ratio of the element is the second of the first ferromagnetic layer in the stacking direction. The first region on the base layer side from the position where the width in the direction is the shortest is on the non-magnetic layer side from the position where the width in the second direction of the first ferromagnetic layer is the shortest in the stacking direction. It may be darker than the second region.

(12)上記態様にかかる磁壁移動素子は、前記第1方向に前記非磁性層を挟み、前記下地層を介して前記第1強磁性層と電気的に接続された第1導電部と第2導電部とを有し、前記第1導電部及び前記第2導電部のそれぞれの前記第2方向の幅は、前記第1強磁性層の前記第2方向の幅より広く、前記下地層のミリングレートは、前記第1導電部及び前記第2導電部のミリングレートより遅くてもよい。 (12) The magnetic wall moving element according to the above aspect has the non-magnetic layer sandwiched in the first direction, and the first conductive portion and the second conductive portion electrically connected to the first ferromagnetic layer via the base layer. It has a conductive portion, and the width of each of the first conductive portion and the second conductive portion in the second direction is wider than the width of the first ferromagnetic layer in the second direction, and the milling of the base layer. The rate may be slower than the milling rate of the first conductive portion and the second conductive portion.

(13)上記態様にかかる磁壁移動素子は、前記第2強磁性層の前記第2方向の側方に、前記第2強磁性層と異なる金属層をさらに備えてもよい。 (13) The domain wall moving element according to the above aspect may further include a metal layer different from the second ferromagnetic layer on the side of the second ferromagnetic layer in the second direction.

(14)第2の態様にかかる磁気記録アレイは、上記態様に係る磁壁移動素子を複数有する。 (14) The magnetic recording array according to the second aspect has a plurality of domain wall moving elements according to the above aspect.

上記態様にかかる磁壁移動素子及び磁気記録アレイは、信頼性に優れる。 The domain wall moving element and the magnetic recording array according to the above aspect are excellent in reliability.

第1実施形態に係る磁気記録アレイの構成図である。It is a block diagram of the magnetic recording array which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る磁気記録アレイの特徴部の断面図である。It is sectional drawing of the characteristic part of the magnetic recording array which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る磁壁移動素子のxz断面図である。It is an xz sectional view of the domain wall moving element which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る磁壁移動素子の平面図である。It is a top view of the domain wall moving element which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る磁壁移動素子のx方向の中央におけるyz断面図である。It is yz cross-sectional view in the center in the x direction of the domain wall moving element which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る磁壁移動素子の第1導電部におけるyz断面図である。It is yz cross-sectional view in the 1st conductive part of the domain wall moving element which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る磁壁移動素子を作製する際のスリミングを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating slimming at the time of manufacturing the domain wall moving element which concerns on 1st Embodiment. 第1変形例に係る磁壁移動素子のx方向の中央におけるyz断面図である。It is yz cross-sectional view in the center in the x direction of the domain wall moving element which concerns on 1st modification. 第2変形例に係る磁壁移動素子のx方向の中央におけるyz断面図である。It is yz cross-sectional view in the center in the x direction of the domain wall moving element which concerns on 2nd modification. 第3変形例に係る磁壁移動素子のx方向の中央におけるyz断面図である。It is a yz cross-sectional view in the center in the x direction of the domain wall moving element which concerns on 3rd modification. 第1実施形態に係る磁壁移動素子のxz断面図である。It is an xz sectional view of the domain wall moving element which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る磁壁移動素子のx方向の中央におけるyz断面図である。It is yz cross-sectional view in the center in the x direction of the domain wall moving element which concerns on 1st Embodiment.

以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. The drawings used in the following description may be enlarged for convenience in order to make the features of the present invention easy to understand, and the dimensional ratios of each component may differ from the actual ones. be. The materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited thereto, and can be appropriately modified and carried out within the range in which the effects of the present invention are exhibited.

まず方向について定義する。x方向及びy方向は、後述する基板Sub(図2参照)の一面と略平行な方向である。x方向は、後述する第1強磁性層10が延びる方向であり、後述する第1導電部51から第2導電部52へ向かう方向である。y方向は、x方向と直交する方向である。z方向は、後述する基板Subから磁壁移動素子100へ向かう方向である。z方向は積層方向の一例である。また本明細書で「x方向に延びる」とは、例えば、x方向、y方向、及びz方向の各寸法のうち最小の寸法よりもx方向の寸法が大きいことを意味する。他の方向に延びる場合も同様である。 First, define the direction. The x-direction and the y-direction are directions substantially parallel to one surface of the substrate Sub (see FIG. 2) described later. The x direction is a direction in which the first ferromagnetic layer 10 described later extends, and is a direction toward the second conductive portion 52 from the first conductive portion 51 described later. The y direction is a direction orthogonal to the x direction. The z-direction is a direction from the substrate Sub, which will be described later, toward the domain wall moving element 100. The z direction is an example of the stacking direction. Further, in the present specification, "extending in the x direction" means that, for example, the dimension in the x direction is larger than the smallest dimension among the dimensions in the x direction, the y direction, and the z direction. The same applies when extending in other directions.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態にかかる磁気記録アレイの構成図である。磁気記録アレイ200は、複数の磁壁移動素子100と、複数の第1配線Wp1〜Wpnと、複数の第2配線Cm1〜Cmnと、複数の第3配線Rp1〜Rpnと、複数の第1スイッチング素子110と、複数の第2スイッチング素子120と、複数の第3スイッチング素子130とを備える。磁気記録アレイ200は、例えば、磁気メモリ、積和演算器、ニューロモーフィックデバイスに利用できる。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram of a magnetic recording array according to the first embodiment. The magnetic recording array 200 includes a plurality of domain wall moving elements 100, a plurality of first wirings Wp1 to Wpn, a plurality of second wirings Cm1 to Cmn, a plurality of third wirings Rp1 to Rpn, and a plurality of first switching elements. It includes 110, a plurality of second switching elements 120, and a plurality of third switching elements 130. The magnetic recording array 200 can be used, for example, in a magnetic memory, a product-sum calculator, and a neuromorphic device.

<第1配線、第2配線、第3配線>
第1配線Wp1〜Wpnは、書き込み配線である。第1配線Wp1〜Wpnは、電源と1つ以上の磁壁移動素子100とを電気的に接続する。電源は、使用時に磁気記録アレイ200の一端に接続される。
<1st wiring, 2nd wiring, 3rd wiring>
The first wirings Wp1 to Wpn are write wirings. The first wirings Wp1 to Wpn electrically connect the power supply and one or more domain wall moving elements 100. The power supply is connected to one end of the magnetic recording array 200 during use.

第2配線Cm1〜Cmnは、共通配線である。共通配線は、データの書き込み時及び読み出し時の両方に用いることができる配線である。第2配線Cm1〜Cmnは、基準電位と1つ以上の磁壁移動素子100とを電気的に接続する。基準電位は、例えば、グラウンドである。第2配線Cm1〜Cmnは、複数の磁壁移動素子100のそれぞれに設けられてもよいし、複数の磁壁移動素子100に亘って設けられてもよい。 The second wirings Cm1 to Cmn are common wirings. The common wiring is wiring that can be used both when writing data and when reading data. The second wirings Cm1 to Cmn electrically connect the reference potential and one or more domain wall moving elements 100. The reference potential is, for example, ground. The second wirings Cm1 to Cmn may be provided in each of the plurality of domain wall moving elements 100, or may be provided over the plurality of domain wall moving elements 100.

第3配線Rp1〜Rpnは、読み出し配線である。第3配線Rp1〜Rpnは、電源と1つ以上の磁壁移動素子100とを電気的に接続する。電源は、使用時に磁気記録アレイ200の一端に接続される。 The third wirings Rp1 to Rpn are read wirings. The third wirings Rp1 to Rpn electrically connect the power supply and one or more domain wall moving elements 100. The power supply is connected to one end of the magnetic recording array 200 during use.

<第1スイッチング素子、第2スイッチング素子、第3スイッチング素子>
図1に示す第1スイッチング素子110、第2スイッチング素子120、第3スイッチング素子130は、複数の磁壁移動素子100のそれぞれに接続されている。第1スイッチング素子110は、磁壁移動素子100のそれぞれと第1配線Wp1〜Wpnとの間に接続されている。第2スイッチング素子120は、磁壁移動素子100のそれぞれと第2配線Cm1〜Cmnとの間に接続されている。第3スイッチング素子130は、磁壁移動素子100のそれぞれと第3配線Rp1〜Rpnとの間に接続されている。
<1st switching element, 2nd switching element, 3rd switching element>
The first switching element 110, the second switching element 120, and the third switching element 130 shown in FIG. 1 are connected to each of the plurality of domain wall moving elements 100. The first switching element 110 is connected between each of the domain wall moving elements 100 and the first wirings Wp1 to Wpn. The second switching element 120 is connected between each of the domain wall moving elements 100 and the second wirings Cm1 to Cmn. The third switching element 130 is connected between each of the domain wall moving elements 100 and the third wirings Rp1 to Rpn.

第1スイッチング素子110及び第2スイッチング素子120をONにすると、所定の磁壁移動素子100に接続された第1配線Wp1〜Wpnと第2配線Cm1〜Cmnとの間に書き込み電流が流れる。第1スイッチング素子110及び第3スイッチング素子130をONにすると、所定の磁壁移動素子100に接続された第2配線Cm1〜Cmnと第3配線Rp1〜Rpnとの間に読み出し電流が流れる。 When the first switching element 110 and the second switching element 120 are turned on, a write current flows between the first wiring Wp1 to Wpn and the second wiring Cm1 to Cmn connected to the predetermined domain wall moving element 100. When the first switching element 110 and the third switching element 130 are turned on, a read current flows between the second wirings Cm1 to Cmn and the third wirings Rp1 to Rpn connected to the predetermined domain wall moving element 100.

第1スイッチング素子110、第2スイッチング素子120及び第3スイッチング素子130は、電流の流れを制御する素子である。第1スイッチング素子110、第2スイッチング素子120及び第3スイッチング素子130は、例えば、トランジスタ、オボニック閾値スイッチ(OTS:Ovonic Threshold Switch)のように結晶層の相変化を利用した素子、金属絶縁体転移(MIT)スイッチのようにバンド構造の変化を利用した素子、ツェナーダイオード及びアバランシェダイオードのように降伏電圧を利用した素子、原子位置の変化に伴い伝導性が変化する素子である。 The first switching element 110, the second switching element 120, and the third switching element 130 are elements that control the flow of current. The first switching element 110, the second switching element 120, and the third switching element 130 are, for example, a transistor, an element such as an Ovonic Threshold Switch (OTS) that utilizes a phase change of a crystal layer, and a metal insulator transition. An element such as a (MIT) switch that utilizes a change in band structure, an element that utilizes a breakdown voltage such as a Zener diode and an avalanche diode, and an element whose conductivity changes as the atomic position changes.

第1スイッチング素子110、第2スイッチング素子120、第3スイッチング素子130のいずれかは、同じ配線に接続された磁壁移動素子100で、共用してもよい。例えば、第1スイッチング素子110を共有する場合は、第1配線Wp1〜Wpnの上流に一つの第1スイッチング素子110を設ける。例えば、第2スイッチング素子120を共有する場合は、第2配線Cm1〜Cmnの上流に一つの第2スイッチング素子120を設ける。例えば、第3スイッチング素子130を共有する場合は、第3配線Rp1〜Rpnの上流に一つの第3スイッチング素子130を設ける。 Any one of the first switching element 110, the second switching element 120, and the third switching element 130 may be shared by the domain wall moving element 100 connected to the same wiring. For example, when sharing the first switching element 110, one first switching element 110 is provided upstream of the first wiring Wp1 to Wpn. For example, when sharing the second switching element 120, one second switching element 120 is provided upstream of the second wirings Cm1 to Cmn. For example, when sharing the third switching element 130, one third switching element 130 is provided upstream of the third wiring Rp1 to Rpn.

図2は、第1実施形態に係る磁気記録アレイ200の特徴部の断面図である。図2は、図1における一つの磁壁移動素子100を第1強磁性層10のy方向の幅の中心を通るxz平面で切断した断面である。 FIG. 2 is a cross-sectional view of a feature portion of the magnetic recording array 200 according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross section of one domain wall moving element 100 in FIG. 1 cut along an xz plane passing through the center of the width of the first ferromagnetic layer 10 in the y direction.

図2に示す第1スイッチング素子110及び第2スイッチング素子120は、トランジスタTrである。トランジスタTrは、ゲート電極Gと、ゲート絶縁膜GIと、基板Subに形成されたソース領域S及びドレイン領域Dと、を有する。基板Subは、例えば、半導体基板である。第3スイッチング素子130は、電極Eと電気的に接続され、例えば、紙面奥行き方向(+y方向)に位置する。 The first switching element 110 and the second switching element 120 shown in FIG. 2 are transistors Tr. The transistor Tr has a gate electrode G, a gate insulating film GI, and a source region S and a drain region D formed on the substrate Sub. The substrate Sub is, for example, a semiconductor substrate. The third switching element 130 is electrically connected to the electrode E and is located, for example, in the depth direction (+ y direction) of the paper surface.

トランジスタTrのそれぞれと磁壁移動素子100とは、配線Wを介して、電気的に接続されている。配線Wは、導電性を有する材料を含む。配線Wは、例えば、z方向に延びる。配線Wは、例えば、絶縁層Inの開口部に形成されたビア配線である。 Each of the transistor Tr and the domain wall moving element 100 are electrically connected to each other via the wiring W. The wiring W includes a material having conductivity. The wiring W extends in the z direction, for example. The wiring W is, for example, a via wiring formed in the opening of the insulating layer In.

磁壁移動素子100とトランジスタTrとは、配線Wを除いて、絶縁層Inによって電気的に分離されている。絶縁層Inは、多層配線の配線間や素子間を絶縁する絶縁層である。絶縁層Inは、例えば、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、炭化シリコン(SiC)、窒化クロム、炭窒化シリコン(SiCN)、酸窒化シリコン(SiON)、酸化アルミニウム(Al)、酸化ジルコニウム(ZrO)等である。 The domain wall moving element 100 and the transistor Tr are electrically separated by an insulating layer In except for the wiring W. The insulating layer In is an insulating layer that insulates between the wirings of the multilayer wiring and between the elements. The insulating layer In may be, for example, silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), silicon carbide (SiC), chromium nitride, silicon carbide (SiCN), silicon oxynitride (SiON), aluminum oxide (Al 2 O). 3 ), zirconium oxide (ZrO x ) and the like.

「磁壁移動素子」
図3は、磁壁移動素子100を第1強磁性層10のy方向の中心を通るxz平面で切断した断面図である。図4は、磁壁移動素子100をz方向から平面視した図である。図5は、磁壁移動素子100のx方向の中央を通るyz平面で切断した断面図である。図5は、図4のA−A線に沿って磁壁移動素子100を切断した断面である。図6は、磁壁移動素子100の第1導電部51を通るyz平面で切断した断面図である。図6は、図4のB−B線に沿って磁壁移動素子100を切断した断面である。
"Domain wall moving element"
FIG. 3 is a cross-sectional view of the domain wall moving element 100 cut along the xz plane passing through the center of the first ferromagnetic layer 10 in the y direction. FIG. 4 is a plan view of the domain wall moving element 100 from the z direction. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the yz plane passing through the center of the domain wall moving element 100 in the x direction. FIG. 5 is a cross section of the domain wall moving element 100 cut along the line AA of FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view cut along the yz plane passing through the first conductive portion 51 of the domain wall moving element 100. FIG. 6 is a cross section of the domain wall moving element 100 cut along the line BB of FIG.

磁壁移動素子100は、例えば、第1強磁性層10と第2強磁性層20と非磁性層30と下地層40と第1導電部51と第2導電部52とを有する。例えば、基板Subに近い側から第1強磁性層10、非磁性層30、第2強磁性層20の順に積層されている。第1強磁性層10と非磁性層30との間及び非磁性層30と第2強磁性層20との間に、他の層が挿入されていてもよい。磁壁移動素子100にデータを書き込む際は、第1導電部51と第2導電部52との間の第1強磁性層10に書き込み電流を流す。磁壁移動素子100からデータを読み出す際は、第1導電部51又は第2導電部52と第2強磁性層20との間に読み出し電流を流す。 The domain wall moving element 100 has, for example, a first ferromagnetic layer 10, a second ferromagnetic layer 20, a non-magnetic layer 30, an underlayer 40, a first conductive portion 51, and a second conductive portion 52. For example, the first ferromagnetic layer 10, the non-magnetic layer 30, and the second ferromagnetic layer 20 are laminated in this order from the side closer to the substrate Sub. Another layer may be inserted between the first ferromagnetic layer 10 and the non-magnetic layer 30 and between the non-magnetic layer 30 and the second ferromagnetic layer 20. When writing data to the domain wall moving element 100, a writing current is passed through the first ferromagnetic layer 10 between the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52. When reading data from the domain wall moving element 100, a reading current is passed between the first conductive portion 51 or the second conductive portion 52 and the second ferromagnetic layer 20.

「第1強磁性層」
第1強磁性層10は、x方向に延びる。第1強磁性層10は、書き込み電流が通電される。第1強磁性層10は、例えば、z方向からの平面視で、x方向が長軸、y方向が短軸の矩形である。第1強磁性層10は、例えば、第2強磁性層20より基板Sub側にある。書き込み電流は、第1強磁性層10に沿って、第1導電部51から第2導電部52に向って、又は、第2導電部52から第1導電部51に向って流れる。
"First ferromagnetic layer"
The first ferromagnetic layer 10 extends in the x direction. The first ferromagnetic layer 10 is energized with a write current. The first ferromagnetic layer 10 is, for example, a rectangle having a major axis in the x direction and a minor axis in the y direction in a plan view from the z direction. The first ferromagnetic layer 10 is, for example, on the substrate Sub side of the second ferromagnetic layer 20. The write current flows along the first ferromagnetic layer 10 from the first conductive portion 51 toward the second conductive portion 52, or from the second conductive portion 52 toward the first conductive portion 51.

第1強磁性層10は、内部の磁気的な状態の変化により情報を磁気記録可能な層である。第1強磁性層10は、磁気記録層、磁壁移動層と呼ばれる場合がある。 The first ferromagnetic layer 10 is a layer capable of magnetically recording information by changing the internal magnetic state. The first ferromagnetic layer 10 may be referred to as a magnetic recording layer or a domain wall moving layer.

図3に示すように第1強磁性層10は、例えば、磁化固定領域11、12と磁壁移動領域13とを有する。磁壁移動領域13は、例えば、x方向に、二つの磁化固定領域11、12に挟まれる。 As shown in FIG. 3, the first ferromagnetic layer 10 has, for example, magnetized fixed regions 11 and 12 and a domain wall moving region 13. The domain wall moving region 13 is sandwiched between two magnetization fixing regions 11 and 12 in the x direction, for example.

磁化固定領域11は、z方向から見て、第1強磁性層10の第1導電部51と重なる領域である。磁化固定領域12は、z方向から見て、第1強磁性層10の第2導電部52と重なる領域である。磁化固定領域11、12の磁化M11、M12は、磁壁移動領域13の磁化M13A、M13Bより磁化反転しにくく、磁壁移動領域13の磁化M13A、M13Bが反転する閾値の外力を印加しても磁化反転しない。そのため、磁化固定領域11、12の磁化M11、M12は、磁壁移動領域13の磁化M13A、M13Bに対して固定されていると言われる。 The magnetization fixing region 11 is a region that overlaps with the first conductive portion 51 of the first ferromagnetic layer 10 when viewed from the z direction. The magnetization fixing region 12 is a region that overlaps with the second conductive portion 52 of the first ferromagnetic layer 10 when viewed from the z direction. The magnetizations M 11 and M 12 of the magnetized fixed regions 11 and 12 are more difficult to reverse the magnetization than the magnetizations M 13A and M 13B of the domain wall moving region 13, and the external force of the threshold value at which the magnetizations M 13A and M 13B of the domain wall moving region 13 are reversed is applied. Magnetization does not reverse even when applied. Therefore, it is said that the magnetizations M 11 and M 12 of the magnetization fixing regions 11 and 12 are fixed to the magnetizations M 13A and M 13B of the domain wall moving region 13.

磁化固定領域11の磁化M11と、磁化固定領域12の磁化M12とは異なる方向に配向している。磁化固定領域11の磁化M11と、磁化固定領域12の磁化M12とは、例えば、反対方向に配向している。磁化固定領域11の磁化M11は例えば+z方向に配向し、磁化固定領域12の磁化M12は例えば−z方向に配向している。 The magnetization M 11 in the magnetization fixing region 11 and the magnetization M 12 in the magnetization fixing region 12 are oriented in different directions. The magnetization M 11 in the magnetization fixing region 11 and the magnetization M 12 in the magnetization fixing region 12 are oriented in opposite directions, for example. Magnetization M 11 of the magnetization fixed regions 11 are aligned, for example, the + z direction, the magnetization M 12 of the magnetization fixed regions 12 are oriented in the -z direction, for example.

磁壁移動領域13は、第1磁区13Aと第2磁区13Bとからなる。第1磁区13Aは、磁化固定領域11に隣接する。第1磁区13Aの磁化M13Aは、磁化固定領域11の磁化M11の影響を受けて、例えば、磁化固定領域11の磁化M11と同じ方向に配向する。第2磁区13Bは、磁化固定領域12に隣接する。第2磁区13Bの磁化M13Bは、磁化固定領域12の磁化M12の影響を受けて、例えば、磁化固定領域12の磁化M12と同じ方向に配向する。そのため、第1磁区13Aの磁化M13Aと第2磁区13Bの磁化M13Bとは、異なる方向に配向する。第1磁区13Aの磁化M13Aと第2磁区13Bの磁化M13Bとは、例えば、反対方向に配向する。 The domain wall moving region 13 is composed of a first magnetic domain 13A and a second magnetic domain 13B. The first magnetic domain 13A is adjacent to the magnetization fixing region 11. Magnetization M 13A of the first magnetic domain 13A is influenced by the magnetization M 11 of the magnetization fixed regions 11, for example, oriented in the same direction as the magnetization M 11 of the magnetization fixed region 11. The second magnetic domain 13B is adjacent to the magnetization fixing region 12. Magnetization M 13B of the second magnetic domain 13B, under the influence of the magnetization M 12 of the magnetization fixed regions 12, for example, oriented in the same direction as the magnetization M 12 of the magnetization fixed region 12. Therefore, the magnetization M 13B of the magnetization M 13A and the second magnetic domain 13B of the first magnetic domain 13A, oriented in different directions. The magnetization M 13B of the magnetization M 13A and the second magnetic domain 13B of the first magnetic domain 13A, for example, oriented in opposite directions.

第1磁区13Aと第2磁区13Bとの境界が磁壁DWである。磁壁DWは、磁壁移動領域13内を移動する。磁壁DWは、原則、磁化固定領域11、12には侵入しない。 The boundary between the first magnetic domain 13A and the second magnetic domain 13B is the domain wall DW. The domain wall DW moves in the domain wall moving region 13. In principle, the domain wall DW does not penetrate into the magnetization fixing regions 11 and 12.

磁壁移動領域13において磁壁DWは、磁壁移動領域13のx方向に書き込み電流を流すことによって移動する。例えば、磁壁移動領域13に+x方向の書き込み電流(例えば、電流パルス)を印加すると、電子は電流と逆の−x方向に流れるため、磁壁DWは−x方向に移動する。第1磁区13Aから第2磁区13Bに向って電流が流れる場合、第2磁区13Bでスピン偏極した電子は、第1磁区13Aの磁化M13Aを磁化反転させる。第1磁区13Aの磁化M13Aが磁化反転することで、磁壁DWは−x方向に移動する。磁壁移動領域13において磁壁が移動すると、第1磁区13Aと第2磁区13Bとの比率が変化する。 In the domain wall moving region 13, the domain wall DW moves by passing a write current in the x direction of the domain wall moving region 13. For example, when a write current (for example, a current pulse) in the + x direction is applied to the domain wall moving region 13, electrons flow in the −x direction opposite to the current, so that the domain wall DW moves in the −x direction. When a current flows from the first magnetic domain 13A to the second magnetic domain 13B, the electrons spin-polarized in the second magnetic domain 13B reverse the magnetization M 13A of the first magnetic domain 13A. By magnetization M 13A of the first magnetic domain 13A is magnetization reversal, the domain wall DW moves in the -x direction. When the domain wall moves in the domain wall moving region 13, the ratio between the first magnetic domain 13A and the second magnetic domain 13B changes.

磁壁移動領域13において、磁壁DWが移動し、第1磁区13Aと第2磁区13Bとの比率が変化すると、第1磁区13Aと第2磁区13Bとの比率に応じて磁壁移動素子100の抵抗が変化する。また磁壁移動素子100の抵抗値は、磁壁DWの位置を段階的に移動させると段階的に変化し、磁壁DWの位置を連続的に移動させると連続的に変化する。抵抗値が段階的に変化する磁壁移動素子100は、多値のデータを扱うのに適している。抵抗値が連続的に変化する磁壁移動素子100は、アナログなデータを扱うのに適している。 When the domain wall DW moves in the domain wall moving region 13 and the ratio between the first magnetic domain 13A and the second magnetic domain 13B changes, the resistance of the domain wall moving element 100 increases according to the ratio between the first magnetic domain 13A and the second magnetic domain 13B. Change. Further, the resistance value of the domain wall moving element 100 changes stepwise when the position of the domain wall DW is moved stepwise, and continuously changes when the position of the domain wall DW is continuously moved. The domain wall moving element 100 whose resistance value changes stepwise is suitable for handling multi-valued data. The domain wall moving element 100 whose resistance value continuously changes is suitable for handling analog data.

図5及び図6に示すように、第1強磁性層10のy方向の最短幅L10minは、非磁性層30のy方向の幅L30より短い。非磁性層30のy方向の幅L30は、y方向の幅の平均値であり、例えばz方向の位置によってy方向の幅が変化する場合は、これらの平均値を意味する。 As shown in FIGS. 5 and 6, the shortest width L10 min in the y direction of the first ferromagnetic layer 10 is shorter than the width L30 in the y direction of the non-magnetic layer 30. The width L30 in the y direction of the non-magnetic layer 30 is an average value of the widths in the y direction, and for example, when the width in the y direction changes depending on the position in the z direction, it means these average values.

図5及び図6に示す第1強磁性層10のy方向の幅は、z方向の位置によって異なる。例えば、第1強磁性層10の第1面10aと第2面10bとはy方向の幅が異なる。第1面10aは、第1強磁性層10の非磁性層30側の面である。第2面10bは、第1強磁性層10の第1面10aと反対側の面である。 The width of the first ferromagnetic layer 10 shown in FIGS. 5 and 6 in the y direction differs depending on the position in the z direction. For example, the first surface 10a and the second surface 10b of the first ferromagnetic layer 10 have different widths in the y direction. The first surface 10a is the surface of the first ferromagnetic layer 10 on the non-magnetic layer 30 side. The second surface 10b is a surface opposite to the first surface 10a of the first ferromagnetic layer 10.

図5及び図6に示す第1面10aのy方向の幅は、非磁性層30のy方向の幅L30と同じである。図5及び図6に示す第1強磁性層10のy方向の幅は、第1面10aから第2面10bに向かうに従い狭くなり、最短幅L10minに至ったのち、広くなっていく。最短幅L10minとなる位置は、例えば、第1強磁性層10のz方向の中央より非磁性層30側である。図5及び図6に示す第1強磁性層10のy方向の幅は、第2面10bにおいて最長となる。図5及び図6に示す第2面10bのy方向の幅は、非磁性層30のy方向の幅L30より長い。第1強磁性層10のy方向の最長幅L10maxは、例えば、非磁性層30のy方向の幅L30より長い。 The width of the first surface 10a shown in FIGS. 5 and 6 in the y direction is the same as the width L30 of the non-magnetic layer 30 in the y direction. The width of the first ferromagnetic layer 10 shown in FIGS. 5 and 6 in the y direction narrows from the first surface 10a toward the second surface 10b, reaches the shortest width L10min, and then widens. The position where the shortest width is L10 min is, for example, the non-magnetic layer 30 side from the center of the first ferromagnetic layer 10 in the z direction. The width of the first ferromagnetic layer 10 shown in FIGS. 5 and 6 in the y direction is the longest on the second surface 10b. The width of the second surface 10b shown in FIGS. 5 and 6 in the y direction is longer than the width L30 of the non-magnetic layer 30 in the y direction. The longest width L10max of the first ferromagnetic layer 10 in the y direction is, for example, longer than the width L30 of the non-magnetic layer 30 in the y direction.

図5及び図6に示す第1強磁性層10のy方向の側面は、z方向に対してy方向に傾斜している。第1強磁性層10のy方向の側面は、第1傾斜面s1と第2傾斜面s2とに区分できる。第1傾斜面s1は、第1強磁性層10の側面の基板Sub側の下端を基準に、第1強磁性層10のy方向中央に向かって傾斜する傾斜面である。第2傾斜面s2は、第1強磁性層10の側面の非磁性層30側の上端を基準に、第1強磁性層10のy方向中央に向かって傾斜する傾斜面である。第2傾斜面s2は、第1傾斜面s1に対してオーバハングしている。 The side surface of the first ferromagnetic layer 10 shown in FIGS. 5 and 6 in the y direction is inclined in the y direction with respect to the z direction. The side surface of the first ferromagnetic layer 10 in the y direction can be divided into a first inclined surface s1 and a second inclined surface s2. The first inclined surface s1 is an inclined surface that is inclined toward the center of the first ferromagnetic layer 10 in the y direction with respect to the lower end of the side surface of the first ferromagnetic layer 10 on the substrate Sub side. The second inclined surface s2 is an inclined surface inclined toward the center in the y direction of the first ferromagnetic layer 10 with reference to the upper end of the side surface of the first ferromagnetic layer 10 on the non-magnetic layer 30 side. The second inclined surface s2 is overhanging with respect to the first inclined surface s1.

第1傾斜面s1と第2傾斜面s2とは、第1強磁性層10の側面の接線のz方向に対する傾きがゼロとなる変曲点p1を挟む。変曲点p1は、非磁性層30のy方向の端部より内側にある。第1強磁性層10のy方向の側面は、例えば、非磁性層30のy方向の端部からz方向に下した仮想面に対して窪んでいる。 The first inclined surface s1 and the second inclined surface s2 sandwich an inflection point p1 in which the inclination of the side surface of the first ferromagnetic layer 10 with respect to the z direction is zero. The inflection point p1 is inside the end of the non-magnetic layer 30 in the y direction. The side surface of the first ferromagnetic layer 10 in the y direction is recessed with respect to a virtual surface lowered in the z direction from the end portion of the non-magnetic layer 30 in the y direction, for example.

第1強磁性層10は、磁性体により構成される。第1強磁性層10は、Co、Ni、Fe、Pt、Pd、Gd、Tb、Mn、Ge、Gaからなる群から選択される少なくとも一つの元素を有することが好ましい。第1強磁性層10に用いられる材料として、例えば、CoとNiの積層膜、CoとPtの積層膜、CoとPdの積層膜、MnGa系材料、GdCo系材料、TbCo系材料が挙げられる。MnGa系材料、GdCo系材料、TbCo系材料等のフェリ磁性体は飽和磁化が小さく、磁壁DWを移動するために必要な閾値電流が小さくなる。またCoとNiの積層膜、CoとPtの積層膜、CoとPdの積層膜は、保磁力が大きく、磁壁DWの移動速度が遅くなる。 The first ferromagnetic layer 10 is made of a magnetic material. The first ferromagnetic layer 10 preferably has at least one element selected from the group consisting of Co, Ni, Fe, Pt, Pd, Gd, Tb, Mn, Ge and Ga. Examples of the material used for the first ferromagnetic layer 10 include a Co and Ni laminated film, a Co and Pt laminated film, a Co and Pd laminated film, a MnGa-based material, a GdCo-based material, and a TbCo-based material. Ferrimagnetic materials such as MnGa-based materials, GdCo-based materials, and TbCo-based materials have a small saturation magnetization, and the threshold current required to move the domain wall DW is small. Further, the Co and Ni laminated film, the Co and Pt laminated film, and the Co and Pd laminated film have a large coercive force, and the moving speed of the domain wall DW becomes slow.

第1強磁性層10は、下地層40を構成する元素を含んでもよい。元素の存在比は、例えば、z方向において第1強磁性層10が最短幅L10minとなる位置より下地層40側にある第1領域R1が、z方向において第1強磁性層10が最短幅L10minとなる位置より非磁性層30側にある第2領域R2より濃い。 The first ferromagnetic layer 10 may contain elements constituting the base layer 40. Regarding the abundance ratio of the elements, for example, the first region R1 on the base layer 40 side from the position where the first ferromagnetic layer 10 has the shortest width L10 min in the z direction, and the first ferromagnetic layer 10 has the shortest width L10 min in the z direction. It is darker than the second region R2 on the non-magnetic layer 30 side from the position where.

「非磁性層」
非磁性層30は、例えば、第1強磁性層10に接する。非磁性層30は、第1強磁性層10上にある。非磁性層30は、第1強磁性層10と第2強磁性層20との間にある。
"Non-magnetic layer"
The non-magnetic layer 30 is in contact with, for example, the first ferromagnetic layer 10. The non-magnetic layer 30 is on the first ferromagnetic layer 10. The non-magnetic layer 30 is located between the first ferromagnetic layer 10 and the second ferromagnetic layer 20.

非磁性層30は、例えば、非磁性の絶縁体、半導体又は金属からなる。非磁性の絶縁体は、例えば、Al、SiO、MgO、MgAl、およびこれらのAl、Si、Mgの一部がZn、Be等に置換された材料である。これらの材料は、バンドギャップが大きく、絶縁性に優れる。非磁性層30が非磁性の絶縁体からなる場合、非磁性層30はトンネルバリア層である。非磁性の金属は、例えば、Cu、Au、Ag等である。非磁性の半導体は、例えば、Si、Ge、CuInSe、CuGaSe、Cu(In,Ga)Se等である。 The non-magnetic layer 30 is made of, for example, a non-magnetic insulator, a semiconductor or a metal. The non-magnetic insulator is, for example, Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, MgAl 2 O 4 , and a material in which some of these Al, Si, and Mg are replaced with Zn, Be, and the like. These materials have a large bandgap and excellent insulation. When the non-magnetic layer 30 is made of a non-magnetic insulator, the non-magnetic layer 30 is a tunnel barrier layer. The non-magnetic metal is, for example, Cu, Au, Ag or the like. Non-magnetic semiconductors are, for example, Si, Ge, CuInSe 2 , CuGaSe 2 , Cu (In, Ga) Se 2 and the like.

非磁性層30のミリングレートは、例えば、第1強磁性層10のミリングレートより遅い。ミリングレートは、ドライエッチングに対するミリングレートである。ドライエッチングには、例えばイオンビームエッチングを使用する。イオンビームエッチングには、数百〜数kVの電圧で加速された、ミリングには、例えばAr、Kr、Xe等の希ガス元素、またはそのイオンを使用できる。非磁性層30が酸化物の場合、金属である第1強磁性層10よりミリングレートが遅くなる場合が多い。 The milling rate of the non-magnetic layer 30 is slower than, for example, the milling rate of the first ferromagnetic layer 10. The milling rate is the milling rate for dry etching. For dry etching, for example, ion beam etching is used. Noble gas elements such as Ar, Kr, and Xe, or ions thereof, can be used for ion beam etching, which is accelerated by a voltage of several hundred to several kV, and for milling. When the non-magnetic layer 30 is an oxide, the milling rate is often slower than that of the first ferromagnetic layer 10 which is a metal.

非磁性層30の厚みは、20Å以上であることが好ましく、30Å以上であることがより好ましい。非磁性層30の厚みが厚いと、磁壁移動素子100の抵抗面積積(RA)が大きくなる。磁壁移動素子100の抵抗面積積(RA)は、1×10Ωμm以上であることが好ましく、1×10Ωμm以上であることがより好ましい。磁壁移動素子100の抵抗面積積(RA)は、一つの磁壁移動素子100の素子抵抗と磁壁移動素子100の素子断面積(非磁性層30をxy平面で切断した切断面の面積)の積で表される。 The thickness of the non-magnetic layer 30 is preferably 20 Å or more, more preferably 30 Å or more. When the thickness of the non-magnetic layer 30 is large, the resistance area product (RA) of the domain wall moving element 100 becomes large. The resistance area product (RA) of the domain wall moving element 100 is preferably 1 × 10 4 Ω μm 2 or more, and more preferably 1 × 10 5 Ω μm 2 or more. The resistance area product (RA) of the domain wall moving element 100 is the product of the element resistance of one domain wall moving element 100 and the element cross-sectional area of the domain wall moving element 100 (the area of the cut surface obtained by cutting the non-magnetic layer 30 in the xy plane). expressed.

また非磁性層30の厚みが厚い場合と、スリミング時における他の層とのミリングレートの違いにより非磁性層30の側壁に不純物が再付着しやすい傾向にある。非磁性層30のy方向の幅L30と第1強磁性層10のy方向の最短幅L10minとの関係を制御すると、非磁性層30の厚みが厚い場合でも、非磁性層30の側壁への不純物の再付着を抑制できる。 Further, when the non-magnetic layer 30 is thick and the milling rate is different from that of other layers during slimming, impurities tend to reattach to the side wall of the non-magnetic layer 30. By controlling the relationship between the width L30 in the y direction of the non-magnetic layer 30 and the shortest width L10 min in the y direction of the first ferromagnetic layer 10, even if the thickness of the non-magnetic layer 30 is thick, the side wall of the non-magnetic layer 30 can be reached. Reattachment of impurities can be suppressed.

「第2強磁性層」
第2強磁性層20は、非磁性層30上にある。第2強磁性層20は、一方向に配向した磁化M20を有する。第2強磁性層20の磁化M20は、所定の外力が印加された際に磁壁移動領域13の磁化M13A、M13Bよりも磁化反転しにくい。所定の外力は、例えば外部磁場により磁化に印加される外力や、スピン偏極電流により磁化に印加される外力である。第2強磁性層20は、磁化固定層、磁化参照層と呼ばれることがある。
"Second ferromagnetic layer"
The second ferromagnetic layer 20 is on the non-magnetic layer 30. The second ferromagnetic layer 20 has a magnetization M 20 oriented in one direction. Magnetization M 20 of the second ferromagnetic layer 20, the magnetization M 13A of the magnetic domain wall moving region 13 when a predetermined external force is applied, it is difficult to magnetization reversal than M 13B. The predetermined external force is, for example, an external force applied to the magnetization by an external magnetic field or an external force applied to the magnetization by a spin polarization current. The second ferromagnetic layer 20 may be referred to as a magnetization fixed layer or a magnetization reference layer.

第2強磁性層20の磁化と磁壁移動領域13の磁化M13A、M13Bとの相対角の違いにより、磁壁移動素子100の抵抗値は変化する。第1磁区13Aの磁化M13Aは、例えば第2強磁性層20の磁化M20と同じ方向(平行)であり、第2磁区13Bの磁化M13Bは、例えば第2強磁性層20の磁化M20と反対方向(反平行)である。z方向からの平面視で第2強磁性層20と重畳する部分における第1磁区13Aの面積が広くなると、磁壁移動素子100の抵抗値は低くなる。反対に、z方向からの平面視で第2強磁性層20と重畳する部分における第2磁区13Bの面積が広くなると、磁壁移動素子100の抵抗値は高くなる。 The resistance value of the domain wall moving element 100 changes depending on the difference in the relative angle between the magnetization of the second ferromagnetic layer 20 and the magnetizations M 13A and M 13B of the domain wall moving region 13. Magnetization M 13A of the first magnetic domain 13A is, for example, the same direction as the magnetization M 20 of the second ferromagnetic layer 20 (parallel), the magnetization M 13B of the second magnetic domain 13B, for example magnetization M of the second ferromagnetic layer 20 It is in the opposite direction (antiparallel) to 20. When the area of the first magnetic domain 13A in the portion overlapping with the second ferromagnetic layer 20 in the plan view from the z direction becomes large, the resistance value of the domain wall moving element 100 becomes low. On the contrary, when the area of the second magnetic domain 13B in the portion overlapping with the second ferromagnetic layer 20 in the plan view from the z direction becomes large, the resistance value of the domain wall moving element 100 becomes high.

第2強磁性層20は、強磁性体を含む。第2強磁性層20は、例えば、第1強磁性層10との間で、コヒーレントトンネル効果を得やすい材料を含む。第2強磁性層20は、例えば、Cr、Mn、Co、Fe及びNiからなる群から選択される金属、これらの金属を1種以上含む合金、これらの金属とB、C、及びNの少なくとも1種以上の元素とが含まれる合金等を含む。第2強磁性層20は、例えば、Co−Fe、Co−Fe−B、Ni−Feである。 The second ferromagnetic layer 20 contains a ferromagnet. The second ferromagnetic layer 20 contains, for example, a material that easily obtains a coherent tunneling effect with the first ferromagnetic layer 10. The second ferromagnetic layer 20 is, for example, a metal selected from the group consisting of Cr, Mn, Co, Fe and Ni, an alloy containing one or more of these metals, and at least these metals and B, C, and N. Includes alloys and the like containing one or more elements. The second ferromagnetic layer 20 is, for example, Co—Fe, Co—Fe—B, Ni—Fe.

第2強磁性層20は、例えば、ホイスラー合金でもよい。ホイスラー合金はハーフメタルであり、高いスピン分極率を有する。ホイスラー合金は、XYZ又はXYZの化学組成をもつ金属間化合物であり、Xは周期表上でCo、Fe、Ni、あるいはCu族の遷移金属元素または貴金属元素であり、YはMn、V、CrあるいはTi族の遷移金属又はXの元素種であり、ZはIII族からV族の典型元素である。ホイスラー合金として例えば、CoFeSi、CoFeGe、CoFeGa、CoMnSi、CoMn1−aFeAlSi1−b、CoFeGe1−cGa等が挙げられる。 The second ferromagnetic layer 20 may be, for example, a Whistler alloy. The Whisler alloy is a half metal and has a high spin polarizability. The Whisler alloy is an intermetallic compound with a chemical composition of XYZ or X 2 YZ, where X is a transition metal element or noble metal element of the Co, Fe, Ni or Cu group on the periodic table, and Y is Mn, V. , Cr or a transition metal of Group Ti or an elemental species of X, and Z is a typical element of Group III to Group V. Examples of the Whisler alloy include Co 2 FeSi, Co 2 FeGe, Co 2 FeGa, Co 2 MnSi, Co 2 Mn 1-a Fe a Al b Si 1-b , and Co 2 FeGe 1-c Ga c .

第2強磁性層20の膜厚は、第2強磁性層20の磁化容易軸をz方向とする(垂直磁化膜にする)場合は、1.5nm以下とすることが好ましく、1.0nm以下とすることがより好ましい。第2強磁性層20の膜厚を薄くすると、第2強磁性層20と他の層(非磁性層30)との界面で、第2強磁性層20に垂直磁気異方性(界面垂直磁気異方性)が付加され、第2強磁性層20の磁化がz方向に配向しやすくなる。 The thickness of the second ferromagnetic layer 20 is preferably 1.5 nm or less, preferably 1.0 nm or less, when the easy axis of magnetization of the second ferromagnetic layer 20 is in the z direction (perpendicular magnetization film). Is more preferable. When the film thickness of the second ferromagnetic layer 20 is reduced, the second ferromagnetic layer 20 has a perpendicular magnetic anisotropy (interfacial vertical magnetism) at the interface between the second ferromagnetic layer 20 and another layer (non-magnetic layer 30). Anisotropy) is added, and the magnetism of the second ferromagnetic layer 20 tends to be oriented in the z direction.

第2強磁性層20の磁化容易軸をz方向とする(垂直磁化膜にする)場合は、第2強磁性層20をCo、Fe、Niからなる群から選択された強磁性体とPt、Pd、Ru、Rhからなる群から選択された非磁性体との積層体とすることが好ましく、Ir、Ruからなる群から選択された中間層を積層体のいずれかの位置に挿入することがより好ましい。強磁性体と非磁性体を積層すると垂直磁気異方性を付加することができ、中間層を挿入することによって第2強磁性層20の磁化がz方向に配向しやすくなる。 When the easy axis of magnetization of the second ferromagnet layer 20 is in the z direction (a vertical magnetization film is used), the second ferromagnet layer 20 is a ferromagnet selected from the group consisting of Co, Fe, and Ni, and Pt. It is preferable to use a laminated body with a non-magnetic material selected from the group consisting of Pd, Ru, and Rh, and an intermediate layer selected from the group consisting of Ir and Ru may be inserted at any position of the laminated body. More preferred. Vertical magnetic anisotropy can be added by laminating a ferromagnetic material and a non-magnetic material, and by inserting an intermediate layer, the magnetization of the second ferromagnetic layer 20 can be easily oriented in the z direction.

第2強磁性層20の非磁性層30と反対側の面に、スペーサ層を介して、反強磁性層を設けてもよい。第2強磁性層20、スペーサ層、反強磁性層は、シンセティック反強磁性構造(SAF構造)となる。シンセティック反強磁性構造は、非磁性層を挟む二つの磁性層からなる。第2強磁性層20と反強磁性層とが反強磁性カップリングするとことで、反強磁性層を有さない場合より第2強磁性層20の保磁力が大きくなる。反強磁性層は、例えば、IrMn,PtMn等である。スペーサ層は、例えば、Ru、Ir、Rhからなる群から選択される少なくとも一つを含む。 An antiferromagnetic layer may be provided on the surface of the second ferromagnetic layer 20 opposite to the non-magnetic layer 30 via a spacer layer. The second ferromagnetic layer 20, the spacer layer, and the antiferromagnetic layer have a synthetic antiferromagnetic structure (SAF structure). The synthetic antiferromagnetic structure consists of two magnetic layers sandwiching the non-magnetic layer. Since the second ferromagnetic layer 20 and the antiferromagnetic layer are antiferromagnetic coupled, the coercive force of the second ferromagnetic layer 20 becomes larger than that in the case where the antiferromagnetic layer is not provided. The antiferromagnetic layer is, for example, IrMn, PtMn, or the like. The spacer layer contains, for example, at least one selected from the group consisting of Ru, Ir, Rh.

下地層40は、第1強磁性層10の非磁性層30と反対側にある。下地層40は、z方向に磁壁移動領域13と重なる位置にのみあってもよい。 The base layer 40 is on the opposite side of the first ferromagnetic layer 10 from the non-magnetic layer 30. The base layer 40 may be present only at a position overlapping with the domain wall moving region 13 in the z direction.

下地層40は非磁性体からなる。下地層40は、例えば、第1強磁性層10の結晶構造を規定する。下地層40の結晶構造により第1強磁性層10の結晶性が高まり、第1強磁性層10の磁化の配向性が高まる。下地層40の結晶構造は、例えば、アモルファス、(001)配向したNaCl構造、ABOの組成式で表される(002)配向したペロブスカイト構造、(001)配向した正方晶構造または立方晶構造である。 The base layer 40 is made of a non-magnetic material. The base layer 40 defines, for example, the crystal structure of the first ferromagnetic layer 10. The crystal structure of the base layer 40 enhances the crystallinity of the first ferromagnetic layer 10 and enhances the orientation of the magnetization of the first ferromagnetic layer 10. The crystal structure of the base layer 40 may be, for example, amorphous, (001) oriented NaCl structure, (002) oriented perovskite structure represented by the composition formula of ABO 3, (001) oriented rectangular structure or cubic structure. be.

下地層40は、導体又は絶縁体である。下地層40は、導体であることが好ましい。下地層40が導体の場合、下地層40の厚みは、第1強磁性層10の厚みより薄いことが好ましい。下地層40は、例えば、Ta、Ru、Pt、Ir、Rh、W、Pd、Cu、Au、Cuを含む。下地層40は、例えば、Ta層、Pt層、Ta層とPt層との積層体である。 The base layer 40 is a conductor or an insulator. The base layer 40 is preferably a conductor. When the base layer 40 is a conductor, the thickness of the base layer 40 is preferably thinner than the thickness of the first ferromagnetic layer 10. The base layer 40 contains, for example, Ta, Ru, Pt, Ir, Rh, W, Pd, Cu, Au, and Cu. The base layer 40 is, for example, a Ta layer, a Pt layer, or a laminate of a Ta layer and a Pt layer.

下地層40は、例えば、第1強磁性層10よりもミリングレートが遅い。また下地層40は、例えば、第1導電部51、第2導電部52よりもミリングレートが遅い。例えば、下地層40がAl、Cr、Mg、Ta、Ti、Wから選択される1以上の元素を含み、第1強磁性層10がCo、Fe、Ni、Pt、Pd、Ir、Rhから選択される1以上の元素を含み、第1導電部51及び第2導電部52がAu、Cu、Ruから選択される1以上の元素を含む合金又は積層体の場合に上記関係を満たす。具体的には、例えば、下地層がTa又はTaとPtとの積層膜、第1強磁性層10がCoとPtとの積層膜、第1導電部51及び第2導電部52がAuの場合があげられる。 The underlayer 40 has a slower milling rate than, for example, the first ferromagnetic layer 10. Further, the underlayer 40 has a slower milling rate than, for example, the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52. For example, the base layer 40 contains one or more elements selected from Al, Cr, Mg, Ta, Ti, and W, and the first ferromagnetic layer 10 is selected from Co, Fe, Ni, Pt, Pd, Ir, and Rh. The above relationship is satisfied when the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 are alloys or laminates containing one or more elements selected from Au, Cu, and Ru. Specifically, for example, when the underlayer is Ta or a laminated film of Ta and Pt, the first ferromagnetic layer 10 is a laminated film of Co and Pt, and the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 are Au. Can be given.

下地層40の厚みは、例えば、xy面内において略一定である。下地層40の平均厚みは、例えば、50Å以下である。平均厚みは、下地層40をx方向に等間隔に10分割するそれぞれのx方向の位置で測定した下地層40の厚みの平均値である。 The thickness of the base layer 40 is, for example, substantially constant in the xy plane. The average thickness of the base layer 40 is, for example, 50 Å or less. The average thickness is an average value of the thickness of the base layer 40 measured at each position in the x direction in which the base layer 40 is divided into 10 at equal intervals in the x direction.

「第1導電部及び第2強磁性部」
第1導電部51及び第2導電部52は、第1強磁性層10と電気的に接続される。第1導電部51及び第2導電部52は、例えば、図6に示すように下地層40を介して接続される。第1導電部51及び第2導電部52は、第1強磁性層10に直接接続されてもよい。第1導電部51は、例えば第1強磁性層10の第1端部に接続され、第2導電部52は、例えば第1強磁性層10の第2端部に接続される。第1導電部51及び第2導電部52は、例えば、配線Wと第1強磁性層10との接続部である。
"1st conductive part and 2nd ferromagnetic part"
The first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 are electrically connected to the first ferromagnetic layer 10. The first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 are connected via, for example, the base layer 40 as shown in FIG. The first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 may be directly connected to the first ferromagnetic layer 10. The first conductive portion 51 is connected to, for example, the first end portion of the first ferromagnetic layer 10, and the second conductive portion 52 is connected to, for example, the second end portion of the first ferromagnetic layer 10. The first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 are, for example, connection portions between the wiring W and the first ferromagnetic layer 10.

第1導電部51及び第2導電部52は、柱状体である。図4に示す第1導電部51及び第2導電部52は、z方向からの平面視形状が矩形である。第1導電部51及び第2導電部52のz方向からの平面視形状は問わず、円形、楕円形、不定形でもよい。第1導電部51及び第2導電部52のy方向の幅は、例えば、第1強磁性層10、非磁性層30のy方向の幅より広い。第1導電部51及び第2導電部52の上面は、例えば、エッチングされ、xy平面に対して窪んでいる。 The first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 are columnar bodies. The first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 shown in FIG. 4 have a rectangular shape in a plan view from the z direction. The shapes of the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 in a plan view from the z direction may be circular, elliptical, or amorphous. The width of the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 in the y direction is wider than, for example, the width of the first ferromagnetic layer 10 and the non-magnetic layer 30 in the y direction. The upper surfaces of the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 are etched, for example, and are recessed with respect to the xy plane.

第1導電部51及び第2導電部52は、導電性を有する材料からなる。第1導電部51及び第2導電部52は、例えば、磁性体を含む。第1導電部51及び第2導電部52は、は、例えば、Cr、Mn、Co、Fe及びNiからなる群から選択される金属、これらの金属を1種以上含む合金、これらの金属とB、C、及びNの少なくとも1種以上の元素とが含まれる合金等を含む。第1導電部51及び第2導電部52は、は、例えば、Co−Fe、Co−Fe−B、Ni−Fe等である。また第1導電部51及び第2導電部52は、の磁化容易軸をz方向とする(垂直磁化膜にする)場合は、第1導電部51及び第2導電部52は、をCo、Fe、Niからなる群から選択された強磁性体とPt、Pd、Ru、Rhからなる群から選択された非磁性体との積層体とすることが好ましい。また第1導電部51及び第2導電部52は、シンセティック反強磁性構造(SAF構造)でもよい。シンセティック反強磁性構造は、非磁性層を挟む二つの磁性層からなる。二つの磁性層はそれぞれ磁化が固定されており、固定された磁化の向きは反対である。 The first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 are made of a conductive material. The first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 include, for example, a magnetic material. The first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 are, for example, a metal selected from the group consisting of Cr, Mn, Co, Fe and Ni, an alloy containing one or more of these metals, these metals and B. , C, and alloys containing at least one element of N. The first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 are, for example, Co—Fe, Co—Fe—B, Ni—Fe, or the like. Further, when the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 have the easy axis of magnetization in the z direction (to form a vertical magnetization film), the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 have Co, Fe. , A laminate of a ferromagnetic material selected from the group consisting of Ni and a non-magnetic material selected from the group consisting of Pt, Pd, Ru, and Rh is preferable. Further, the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 may have a synthetic antiferromagnetic structure (SAF structure). The synthetic antiferromagnetic structure consists of two magnetic layers sandwiching the non-magnetic layer. The magnetization of each of the two magnetic layers is fixed, and the directions of the fixed magnetization are opposite.

第1導電部51が磁性体を含む場合、第1導電部51の磁化M51は、一方向に配向する。磁化M51は、例えば、+z方向に配向する。第1導電部51は、磁化固定領域11の磁化M11を固定する。第1導電部51の磁化M51と磁化固定領域11の磁化M11とは、例えば、同じ方向に配向する。 When the first conductive portion 51 contains a magnetic material, the magnetization M 51 of the first conductive portion 51 is oriented in one direction. The magnetization M 51 is oriented in the + z direction, for example. The first conductive portion 51 fixes the magnetization M 11 in the magnetization fixing region 11. The magnetization M 11 of the magnetization M 51 and the magnetization fixed region 11 of the first conductive portion 51, for example, oriented in the same direction.

第2導電部52が磁性体を含む場合、第2導電部52の磁化M52は、第1導電部51の磁化M51と異なる方向に配向する。磁化M52は、例えば、−z方向に配向する。この場合、第2導電部52は、磁化固定領域12の磁化M12を固定し、第2導電部52の磁化M52と磁化固定領域12の磁化M12とは、例えば、同じ方向に配向する。 When the second conductive portion 52 contains a magnetic material, the magnetization M 52 of the second conductive portion 52 is oriented in a direction different from the magnetization M 51 of the first conductive portion 51. The magnetization M 52 is oriented in the −z direction, for example. In this case, the second conductive part 52, the magnetization M 12 of the magnetization fixed region 12 is fixed, the magnetization M 12 of the magnetization M 52 and the magnetization fixed region 12 of the second conductive portion 52, for example, be oriented in the same direction ..

磁壁移動素子100の各層の磁化の向きは、例えば磁化曲線を測定することにより確認できる。磁化曲線は、例えば、MOKE(Magneto Optical Kerr Effect)を用いて測定できる。MOKEによる測定は、直線偏光を測定対象物に入射させ、その偏光方向の回転等が起こる磁気光学効果(磁気Kerr効果)を用いることにより行う測定方法である。 The direction of magnetization of each layer of the domain wall moving element 100 can be confirmed, for example, by measuring the magnetization curve. The magnetization curve can be measured using, for example, MOKE (Magneto Optical Kerr Effect). The measurement by MOKE is a measurement method performed by incident linearly polarized light on an object to be measured and using a magneto-optical effect (magnetic Kerr effect) in which rotation in the polarization direction occurs.

次いで、磁気記録アレイ200の製造方法について説明する。磁気記録アレイ200は、各層の積層工程と、各層の一部を所定の形状に加工する加工工程により形成される。各層の積層は、スパッタリング法、化学気相成長(CVD)法、電子ビーム蒸着法(EB蒸着法)、原子レーザデポジッション法等を用いることができる。各層の加工は、フォトリソグラフィー等を用いて行うことができる。 Next, a method of manufacturing the magnetic recording array 200 will be described. The magnetic recording array 200 is formed by a laminating step of each layer and a processing step of processing a part of each layer into a predetermined shape. For the lamination of each layer, a sputtering method, a chemical vapor deposition (CVD) method, an electron beam vapor deposition method (EB vapor deposition method), an atomic laser deposit method, or the like can be used. Processing of each layer can be performed using photolithography or the like.

まず基板Subの所定の位置に、不純物をドープしソース領域S、ドレイン領域Dを形成する。次いで、ソース領域Sとドレイン領域Dとの間に、ゲート絶縁膜GI、ゲート電極Gを形成する。ソース領域S、ドレイン領域D、ゲート絶縁膜GI及びゲート電極GがトランジスタTrとなる。 First, impurities are doped at a predetermined position on the substrate Sub to form a source region S and a drain region D. Next, a gate insulating film GI and a gate electrode G are formed between the source region S and the drain region D. The source region S, the drain region D, the gate insulating film GI, and the gate electrode G form the transistor Tr.

次いで、トランジスタTrを覆うように絶縁層Inを形成する。また絶縁層Inに開口部を形成し、開口部内に導電体を充填することで配線Wが形成される。第1配線Wp、第2配線Cmは、絶縁層Inを所定の厚みまで積層した後、絶縁層Inに溝を形成し、溝に導電体を充填することで形成される。 Next, the insulating layer In is formed so as to cover the transistor Tr. Further, the wiring W is formed by forming an opening in the insulating layer In and filling the opening with a conductor. The first wiring Wp and the second wiring Cm are formed by laminating the insulating layer In to a predetermined thickness, forming a groove in the insulating layer In, and filling the groove with a conductor.

第1導電部51及び第2導電部52は、例えば、絶縁層In及び配線Wの一面に、強磁性層を積層し、第1導電部51及び第2導電部52となる部分以外を除去することで形成できる。除去された部分は、例えば、絶縁層Inで埋める。 In the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52, for example, a ferromagnetic layer is laminated on one surface of the insulating layer In and the wiring W, and the portions other than the portions that become the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52 are removed. It can be formed by. The removed portion is filled with, for example, the insulating layer In.

次いで、第1導電部51、第2導電部52及び絶縁層In上に、下地層40、第1強磁性層10、非磁性層30を順に積層する。そして、非磁性層30の上の一部にレジストを形成する。次いで、レジストを介して、z方向からドライエッチングを行うことで、下地層40、第1強磁性層10、非磁性層30を加工する。加工後の積層体のyz断面形状は、矩形又は台形となる。 Next, the base layer 40, the first ferromagnetic layer 10, and the non-magnetic layer 30 are laminated in this order on the first conductive portion 51, the second conductive portion 52, and the insulating layer In. Then, a resist is formed on a part of the non-magnetic layer 30. Next, the base layer 40, the first ferromagnetic layer 10, and the non-magnetic layer 30 are processed by performing dry etching from the z direction via the resist. The yz cross-sectional shape of the laminated body after processing is rectangular or trapezoidal.

次いで、積層体の第1強磁性層10を狙って、斜め方向からイオンビームを照射する。イオンビームの照射により第1強磁性層10が積層体のy方向の中央に向かって窪む。その後、第1強磁性層10と重なる位置に第2強磁性層20を積層する。 Next, an ion beam is irradiated from an oblique direction aiming at the first ferromagnetic layer 10 of the laminated body. The first ferromagnetic layer 10 is recessed toward the center of the laminated body in the y direction by irradiation with an ion beam. After that, the second ferromagnetic layer 20 is laminated at a position overlapping with the first ferromagnetic layer 10.

最後に、イオンビームのxy平面に対する照射角をより小さくし、積層体の横方向からイオンビームを照射することで、積層体全体をスリミングする。スリミングにより積層体は微細化される。最後に積層体の周囲を絶縁層Inで埋めることで、磁壁移動素子100が得られる。 Finally, the irradiation angle of the ion beam with respect to the xy plane is made smaller, and the ion beam is irradiated from the lateral direction of the laminate to slimm the entire laminate. The laminate is miniaturized by slimming. Finally, the domain wall moving element 100 is obtained by filling the periphery of the laminated body with the insulating layer In.

第1実施形態に係る磁壁移動素子100は、スリミング時に非磁性層30の側面に不純物が再付着しにくい。この理由について、図7を用いて説明する。図7は、第1実施形態に係る磁壁移動素子100を作製する際のスリミングを説明するための模式図である。 In the domain wall moving element 100 according to the first embodiment, impurities are unlikely to reattach to the side surface of the non-magnetic layer 30 during slimming. The reason for this will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining slimming when the domain wall moving element 100 according to the first embodiment is manufactured.

上述のように、スリミング時には、下地層40、第1強磁性層10、非磁性層30及び第2強磁性層20からなる積層体に対してy方向からイオンビームIBが照射される。イオンビームIBをy方向と平行に照射することは難しく、イオンビームIBはxy平面に対してz方向にわずかに傾いた方向から照射される。例えば、第1強磁性層10にイオンビームIBが照射されると、第1強磁性層10に含まれる金属粒子がパーティクルptとして飛散する。 As described above, at the time of slimming, the ion beam IB is irradiated from the y direction to the laminated body composed of the base layer 40, the first ferromagnetic layer 10, the non-magnetic layer 30 and the second ferromagnetic layer 20. It is difficult to irradiate the ion beam IB in parallel with the y direction, and the ion beam IB is irradiated from a direction slightly inclined in the z direction with respect to the xy plane. For example, when the first ferromagnetic layer 10 is irradiated with an ion beam IB, the metal particles contained in the first ferromagnetic layer 10 are scattered as particles pt.

第1実施形態に係る磁壁移動素子100は、第1強磁性層10のy方向の最短幅L10minが非磁性層30のy方向の幅L30より短いため、非磁性層30がカバーとなり、パーティクルptが非磁性層30の側壁に再付着することが抑制される。 In the domain wall moving element 100 according to the first embodiment, since the shortest width L10 min in the y direction of the first ferromagnetic layer 10 is shorter than the width L30 in the y direction of the non-magnetic layer 30, the non-magnetic layer 30 serves as a cover and the particles pt. Is suppressed from reattaching to the side wall of the non-magnetic layer 30.

また第1強磁性層10が第2傾斜面s2を有すると、第2傾斜面s2が第1傾斜面s1に対してオーバーハングしているため、パーティクルptが非磁性層30の側壁に至ることをより抑制できる。また第1強磁性層10のy方向の幅が最短となる位置が、第1強磁性層10のz方向の中央より非磁性層30側にあると、非磁性層30に近い部分が内側に向かって窪むことになり、パーティクルptが非磁性層30の側壁に至ることをより抑制できる。 Further, when the first ferromagnetic layer 10 has the second inclined surface s2, the second inclined surface s2 overhangs the first inclined surface s1, so that the particle pt reaches the side wall of the non-magnetic layer 30. Can be further suppressed. Further, when the position where the width of the first ferromagnetic layer 10 in the y direction is the shortest is on the non-magnetic layer 30 side from the center of the first ferromagnetic layer 10 in the z direction, the portion close to the non-magnetic layer 30 is inside. It will be dented toward the side, and it is possible to further suppress the particle pt from reaching the side wall of the non-magnetic layer 30.

また非磁性層30及び下地層40のミリングレートを第1強磁性層10より遅くすると、スリミングが進むほど、第1強磁性層10の側面が非磁性層30及び下地層40の側面に対して内側に入っていく。そのため、非磁性層30がカバーとなり、パーティクルptが非磁性層30の側壁に再付着することがより抑制される。また下地層40のミリングレートを第1導電部51及び第2導電部52のミリングレートより遅くすると、下地層40がカバーとなり、第1導電部51又は第2導電部52から飛散したパーティクルptが非磁性層30の側壁に至ることをより抑制できる。 Further, when the milling rate of the non-magnetic layer 30 and the base layer 40 is slower than that of the first ferromagnetic layer 10, the side surface of the first ferromagnetic layer 10 with respect to the side surface of the non-magnetic layer 30 and the base layer 40 as the slimming progresses. Go inside. Therefore, the non-magnetic layer 30 serves as a cover, and the reattachment of the particle pt to the side wall of the non-magnetic layer 30 is further suppressed. Further, when the milling rate of the base layer 40 is made slower than the milling rate of the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52, the base layer 40 becomes a cover, and the particles pt scattered from the first conductive portion 51 or the second conductive portion 52 are generated. It is possible to further suppress reaching the side wall of the non-magnetic layer 30.

また第1強磁性層10が下地層40を構成する元素を含むと、第1強磁性層10から飛散するパーティクルptの量を少なくできる。また第1領域R1における下地層40を構成する元素の存在比を第2領域R2より濃くすることで、パーティクルptが非磁性層30まで至る経路を確保しやすい第1領域R1からのパーティクルptの発生を抑制できる。 Further, when the first ferromagnetic layer 10 contains an element constituting the base layer 40, the amount of particles pt scattered from the first ferromagnetic layer 10 can be reduced. Further, by making the abundance ratio of the elements constituting the base layer 40 in the first region R1 higher than that in the second region R2, the particle pt from the first region R1 can easily secure a path for the particle pt to reach the non-magnetic layer 30. Occurrence can be suppressed.

パーティクルが付着して形成される不純物は、磁壁移動素子100のMR比を低下させ、場合によっては第1強磁性層10と第2強磁性層20とを短絡させる。第1実施形態に係る磁壁移動素子100は、非磁性層30の側壁への不純物付着を低減できるため、信頼性が高い。 Impurities formed by the adhesion of particles lower the MR ratio of the domain wall moving element 100, and in some cases, short-circuit the first ferromagnetic layer 10 and the second ferromagnetic layer 20. The domain wall moving element 100 according to the first embodiment is highly reliable because it can reduce the adhesion of impurities to the side wall of the non-magnetic layer 30.

以上、第1実施形態に係る磁気記録アレイ200及び磁壁移動素子100の一例について詳述したが、第1実施形態に係る磁気記録アレイ200及び磁壁移動素子100は、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although an example of the magnetic recording array 200 and the domain wall moving element 100 according to the first embodiment has been described in detail above, the magnetic recording array 200 and the domain wall moving element 100 according to the first embodiment are within the scope of the gist of the present invention. , Various modifications and changes are possible.

(第1変形例)
図8は、第1変形例に係る磁壁移動素子101のx方向の中央におけるyz断面図である。磁壁移動素子101は、第1強磁性層10の側面の形状が磁壁移動素子100と異なる。磁壁移動素子101において磁壁移動素子100と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
(First modification)
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line yz at the center of the domain wall moving element 101 according to the first modification in the x direction. The domain wall moving element 101 is different from the domain wall moving element 100 in the shape of the side surface of the first ferromagnetic layer 10. The same components as those of the domain wall moving element 100 in the domain wall moving element 101 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図8に示す第1強磁性層10のy方向の側面は、z方向に対してy方向に傾斜する傾斜面s3である。傾斜面s3は、第1強磁性層10の側面の非磁性層30側の上端を基準に、第1強磁性層10のy方向中央から離れるように傾斜する傾斜面である。 The side surface of the first ferromagnetic layer 10 in the y direction shown in FIG. 8 is an inclined surface s3 inclined in the y direction with respect to the z direction. The inclined surface s3 is an inclined surface that is inclined so as to be away from the center in the y direction of the first ferromagnetic layer 10 with respect to the upper end of the side surface of the first ferromagnetic layer 10 on the non-magnetic layer 30 side.

図8に示す第1面10aのy方向の幅は、非磁性層30のy方向の幅L30より短い。図8に示す第1強磁性層10のy方向の幅は、第1面10aから第2面10bに向かうに従い広がる。図8に示す第1強磁性層10のy方向の幅は、第1面10aにおいて最短となり、第2面10bにおいて最長となる。 The width of the first surface 10a shown in FIG. 8 in the y direction is shorter than the width L30 of the non-magnetic layer 30 in the y direction. The width of the first ferromagnetic layer 10 shown in FIG. 8 in the y direction increases from the first surface 10a to the second surface 10b. The width of the first ferromagnetic layer 10 shown in FIG. 8 in the y direction is the shortest on the first surface 10a and the longest on the second surface 10b.

第1変形例に係る磁壁移動素子101は、第1強磁性層10のy方向の側面の一部が、非磁性層30より内側にある。そのため、非磁性層30が庇となり、第1強磁性層10から飛散したパーティクルptが非磁性層30の側壁に再付着することを抑制できる。 In the domain wall moving element 101 according to the first modification, a part of the side surface of the first ferromagnetic layer 10 in the y direction is inside the non-magnetic layer 30. Therefore, the non-magnetic layer 30 becomes an eave, and the particles pt scattered from the first ferromagnetic layer 10 can be prevented from reattaching to the side wall of the non-magnetic layer 30.

(第2変形例)
図9は、第2変形例に係る磁壁移動素子102のx方向の中央におけるyz断面図である。磁壁移動素子102は、第1強磁性層10の側面の形状が磁壁移動素子100と異なる。磁壁移動素子102において磁壁移動素子100と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
(Second modification)
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line yz at the center of the domain wall moving element 102 according to the second modification in the x direction. The domain wall moving element 102 is different from the domain wall moving element 100 in the shape of the side surface of the first ferromagnetic layer 10. The same components as those of the domain wall moving element 100 in the domain wall moving element 102 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

第2変形例に係る磁壁移動素子102は、第1強磁性層10のy方向の幅が第2面10bにおいて最長となる点において磁壁移動素子100と同じだが、第2面10bのy方向の幅が、非磁性層30のy方向の幅L30より短い点で相違する。第2変形例に係る磁壁移動素子102は、例えば、第1強磁性層10のy方向の最長幅L10maxが非磁性層30のy方向の幅L30より短い。 The domain wall moving element 102 according to the second modification is the same as the domain wall moving element 100 in that the width of the first ferromagnetic layer 10 in the y direction is the longest on the second surface 10b, but is the same as that of the second surface 10b in the y direction. The difference is that the width is shorter than the width L30 in the y direction of the non-magnetic layer 30. In the domain wall moving element 102 according to the second modification, for example, the longest width L10max in the y direction of the first ferromagnetic layer 10 is shorter than the width L30 in the y direction of the non-magnetic layer 30.

第2変形例に係る磁壁移動素子102は、第1強磁性層10のy方向の側面が、非磁性層30より内側にある。そのため、非磁性層30が庇となり、第1強磁性層10から飛散したパーティクルptが非磁性層30の側壁に再付着することを抑制できる。 In the domain wall moving element 102 according to the second modification, the side surface of the first ferromagnetic layer 10 in the y direction is inside the non-magnetic layer 30. Therefore, the non-magnetic layer 30 becomes an eave, and the particles pt scattered from the first ferromagnetic layer 10 can be prevented from reattaching to the side wall of the non-magnetic layer 30.

(第3変形例)
図10は、第3変形例に係る磁壁移動素子103のx方向の中央におけるyz断面図である。磁壁移動素子103は、第2強磁性層20の側面に金属層60を有する点が磁壁移動素子100と異なる。磁壁移動素子103において磁壁移動素子100と同様の構成については、同様の符号を付し、説明を省く。
(Third modification example)
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line yz at the center of the domain wall moving element 103 according to the third modification in the x direction. The domain wall moving element 103 is different from the domain wall moving element 100 in that the metal layer 60 is provided on the side surface of the second ferromagnetic layer 20. The same components as those of the domain wall moving element 100 in the domain wall moving element 103 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

金属層60は、例えば、第2強磁性層20のy方向の側方にある。金属層60は、例えば、第2強磁性層20のy方向の側面に接している。第2強磁性層20と金属層60との間には別の層があってもよい。別の層は、例えば、酸化膜である。 The metal layer 60 is, for example, on the side of the second ferromagnetic layer 20 in the y direction. The metal layer 60 is in contact with, for example, the side surface of the second ferromagnetic layer 20 in the y direction. There may be another layer between the second ferromagnetic layer 20 and the metal layer 60. Another layer is, for example, an oxide film.

金属層60は、第2強磁性層20と連続していない。連続していないとは、透過型電子顕微鏡により界面が確認できることを意味する。金属層60は、第2強磁性層20と異なる。第2強磁性層20と異なるとは、材質又は組成が異なることを意味する。金属層60は、非磁性体でも磁性体でもよい。 The metal layer 60 is not continuous with the second ferromagnetic layer 20. Not continuous means that the interface can be confirmed by a transmission electron microscope. The metal layer 60 is different from the second ferromagnetic layer 20. Different from the second ferromagnetic layer 20 means that the material or composition is different. The metal layer 60 may be a non-magnetic material or a magnetic material.

第3変形例に係る磁壁移動素子103は、第1実施形態に係る磁壁移動素子100と同様の効果が得られる。また金属層60が第1強磁性層10より外側に向かって突出することで、磁壁移動素子103の放熱性が向上する。 The domain wall moving element 103 according to the third modification has the same effect as the domain wall moving element 100 according to the first embodiment. Further, the metal layer 60 projects outward from the first ferromagnetic layer 10, so that the heat dissipation of the domain wall moving element 103 is improved.

「第2実施形態」
図11は、第2実施形態に係る磁壁移動素子110を第1強磁性層70のy方向の中心を通るxz平面で切断した断面図である。図12は、磁壁移動素子110のx方向の中央を通るyz平面で切断した断面図である。第2実施形態に係る磁壁移動素子110のz方向からの平面図は、図4と同等である。
"Second embodiment"
FIG. 11 is a cross-sectional view of the domain wall moving element 110 according to the second embodiment cut in the xz plane passing through the center of the first ferromagnetic layer 70 in the y direction. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the yz plane passing through the center of the domain wall moving element 110 in the x direction. The plan view of the domain wall moving element 110 according to the second embodiment from the z direction is the same as that of FIG.

磁壁移動素子110は、例えば、第1強磁性層70と第2強磁性層80と非磁性層30と下地層40と第1導電部51と第2導電部52とを有する。磁壁移動素子110において第1実施形態と同様の構成は、同様の符号を付す。第1強磁性層70は、第2強磁性層0より基板Sub側にある。 The domain wall moving element 110 has, for example, a first ferromagnetic layer 70, a second ferromagnetic layer 80, a non-magnetic layer 30, an underlayer 40, a first conductive portion 51, and a second conductive portion 52. In the domain wall moving element 110, the same configuration as in the first embodiment is designated by the same reference numerals. The first ferromagnetic layer 70 is on the substrate Sub side with respect to the second ferromagnetic layer 0.

磁壁移動素子110にデータを書き込む際は、第1導電部51と第2導電部52との間の第2強磁性層80に書き込み電流を流す。磁壁移動素子100からデータを読み出す際は、第1導電部51又は第2導電部52と第1強磁性層70との間に読み出し電流を流す。 When writing data to the domain wall moving element 110, a writing current is passed through the second ferromagnetic layer 80 between the first conductive portion 51 and the second conductive portion 52. When reading data from the domain wall moving element 100, a reading current is passed between the first conductive portion 51 or the second conductive portion 52 and the first ferromagnetic layer 70.

第1強磁性層70は、一方向に配向した磁化M70を有する。第1強磁性層70は、磁化固定層、磁化参照層である。第1強磁性層70は、機能的には第1実施形態に係る第2強磁性層20と同等である。磁壁移動素子110は、磁化固定層が基板Sub側にあるボトムピン構造である。第1強磁性層70は、第2強磁性層20と同様の材料を用いることができる。第1強磁性層70は、下地層40を構成する元素を含んでもよい。 The first ferromagnetic layer 70 has a magnetization M 70 oriented in one direction. The first ferromagnetic layer 70 is a magnetization fixed layer and a magnetization reference layer. The first ferromagnetic layer 70 is functionally equivalent to the second ferromagnetic layer 20 according to the first embodiment. The domain wall moving element 110 has a bottom pin structure in which the magnetization fixing layer is on the substrate Sub side. As the first ferromagnetic layer 70, the same material as the second ferromagnetic layer 20 can be used. The first ferromagnetic layer 70 may contain elements constituting the base layer 40.

第2強磁性層80には、書き込み電流が通電される。第2強磁性層80は、機能的には第1実施形態に係る第1強磁性層10と同様である。第2強磁性層80は、第1強磁性層10と同様の材料を用いることができる。 A write current is energized in the second ferromagnetic layer 80. The second ferromagnetic layer 80 is functionally the same as the first ferromagnetic layer 10 according to the first embodiment. As the second ferromagnetic layer 80, the same material as the first ferromagnetic layer 10 can be used.

第2強磁性層80は、内部の磁気的な状態の変化により情報を磁気記録可能な層である。第2強磁性層80は、磁気記録層、磁壁移動層と呼ばれる場合がある。第2強磁性層80は、磁化固定領域81、82と磁壁移動領域83とを有する。磁化固定領域81の磁化M81と磁化固定領域82の磁化M82とは、反対方向に配向する。磁壁移動領域83は、第1磁区83Aと第2磁区83Bとを有する。第1磁区83Aと第2磁区83Bとの境界が磁壁DWである。磁壁DWを挟んで、磁化M83Aと磁化M84Aとは反対方向に配向する。 The second ferromagnetic layer 80 is a layer capable of magnetically recording information by changing the internal magnetic state. The second ferromagnetic layer 80 may be referred to as a magnetic recording layer or a domain wall moving layer. The second ferromagnetic layer 80 has a magnetization fixing region 81, 82 and a domain wall moving region 83. The magnetization M 81 in the magnetization fixing region 81 and the magnetization M 82 in the magnetization fixing region 82 are oriented in opposite directions. The domain wall moving region 83 has a first magnetic domain 83A and a second magnetic domain 83B. The boundary between the first magnetic domain 83A and the second magnetic domain 83B is the domain wall DW. The magnetization M 83A and the magnetization M 84A are oriented in opposite directions with the domain wall DW interposed therebetween.

図12に示すように、第1強磁性層70のy方向の最短幅L70minは、非磁性層30のy方向の幅L30より短い。第1強磁性層70のy方向の幅は、z方向の位置によって異なる。例えば、第1強磁性層70の第1面70aと第2面70bとはy方向の幅が異なる。第1強磁性層70のy方向の幅は、第1面10aから第2面10bに向かうに従い狭くなり、最短幅L70minに至ったのち、広くなっていく。最短幅L70minとなる位置は、例えば、第1強磁性層10のz方向の中央より非磁性層30側である。第1強磁性層70のy方向の最長幅L70maxは、例えば、非磁性層30のy方向の幅L30より長い。 As shown in FIG. 12, the shortest width L70min in the y direction of the first ferromagnetic layer 70 is shorter than the width L30 in the y direction of the non-magnetic layer 30. The width of the first ferromagnetic layer 70 in the y direction differs depending on the position in the z direction. For example, the first surface 70a and the second surface 70b of the first ferromagnetic layer 70 have different widths in the y direction. The width of the first ferromagnetic layer 70 in the y direction narrows from the first surface 10a toward the second surface 10b, reaches the shortest width L70min, and then widens. The position where the shortest width is L70 min is, for example, the non-magnetic layer 30 side from the center of the first ferromagnetic layer 10 in the z direction. The longest width L70max in the y direction of the first ferromagnetic layer 70 is, for example, longer than the width L30 in the y direction of the non-magnetic layer 30.

第1強磁性層70のy方向の側面は、例えば、z方向に対してy方向に傾斜している。第1強磁性層70のy方向の側面は、第1傾斜面s1と第2傾斜面s2とに区分できる。第1強磁性層70のy方向の側面は、例えば、非磁性層30のy方向の端部からz方向に下した仮想面に対して窪んでいる。 The side surface of the first ferromagnetic layer 70 in the y direction is inclined in the y direction with respect to the z direction, for example. The side surface of the first ferromagnetic layer 70 in the y direction can be divided into a first inclined surface s1 and a second inclined surface s2. The side surface of the first ferromagnetic layer 70 in the y direction is recessed with respect to, for example, a virtual surface lowered in the z direction from the end portion of the non-magnetic layer 30 in the y direction.

非磁性層30のミリングレートは、例えば、第1強磁性層70のミリングレートより遅い。下地層40は、例えば、第1強磁性層70よりもミリングレートが遅い。 The milling rate of the non-magnetic layer 30 is slower than, for example, the milling rate of the first ferromagnetic layer 70. The underlayer 40 has a slower milling rate than, for example, the first ferromagnetic layer 70.

第2実施形態に係る磁壁移動素子110は、第1強磁性層70のy方向の最短幅L70minが非磁性層30のy方向の幅L30より短いため、非磁性層30がカバーとなり、パーティクルptが非磁性層30の側壁に再付着することが抑制される。第2実施形態に係る磁壁移動素子110は、第1実施形態に係る磁壁移動素子100と同様の効果を奏する。また第2実施形態に係る磁壁移動素子110は、第1実施形態と同様の変形例を選択し得る。 In the domain wall moving element 110 according to the second embodiment, since the shortest width L70 min in the y direction of the first ferromagnetic layer 70 is shorter than the width L30 in the y direction of the non-magnetic layer 30, the non-magnetic layer 30 serves as a cover and the particles pt. Is suppressed from reattaching to the side wall of the non-magnetic layer 30. The domain wall moving element 110 according to the second embodiment has the same effect as the domain wall moving element 100 according to the first embodiment. Further, for the domain wall moving element 110 according to the second embodiment, a modification similar to that of the first embodiment can be selected.

以上、本発明の好ましい実施の形態についてそれぞれ詳述した。それぞれの実施形態及び変形例における特徴的な構成は、それぞれ組み合わせてもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. The characteristic configurations in each embodiment and modification may be combined.

10、70 第1強磁性層
10a、70a 第1面
10b、70b 第2面
20、80 第2強磁性層
30 非磁性層
40 下地層
51 第1導電部
52 第2導電部
60 金属層
100、101、102、103,110 磁壁移動素子
200 磁気記録アレイ
L10max 最長幅
L10min 最短幅
L30 幅
R1 第1領域
R2 第2領域
s1 第1傾斜面
s2 第2傾斜面
s3 傾斜面
10, 70 First ferromagnetic layer 10a, 70a First surface 10b, 70b Second surface 20, 80 Second ferromagnetic layer 30 Non-magnetic layer 40 Underlayer 51 First conductive section 52 Second conductive section 60 Metal layer 100, 101, 102, 103, 110 Magnetic wall moving element 200 Magnetic recording array L10max Longest width L10min Shortest width L30 Width R1 First area R2 Second area s1 First inclined surface s2 Second inclined surface s3 Inclined surface

Claims (14)

基板に近い側から第1強磁性層、非磁性層、第2強磁性層の順に積層され、
積層方向からの平面視で前記第1強磁性層が延びる第1方向と直交する第2方向に沿って切断した切断面において、
前記第1強磁性層の前記第2方向の最短幅は、前記非磁性層の前記第2方向の幅より短い、磁壁移動素子。
The first ferromagnetic layer, the non-magnetic layer, and the second ferromagnetic layer are laminated in this order from the side closest to the substrate.
In a cut surface cut along a second direction orthogonal to the first direction in which the first ferromagnetic layer extends in a plan view from the stacking direction.
A domain wall moving element in which the shortest width of the first ferromagnetic layer in the second direction is shorter than the width of the non-magnetic layer in the second direction.
前記積層方向及び前記第2方向に沿う切断面において、前記第1強磁性層の側面は、前記積層方向に対して傾斜している、請求項1に記載の磁壁移動素子。 The domain wall moving element according to claim 1, wherein the side surface of the first ferromagnetic layer is inclined with respect to the stacking direction in the cut surface along the stacking direction and the second direction. 前記積層方向及び前記第2方向に沿う切断面において、前記第1強磁性層の側面は、第1傾斜面と第2傾斜面を有し、
第1傾斜面は、前記第1強磁性層の前記基板に近い側の下端から前記第1強磁性層の前記第2方向の中央に向かって傾斜し、
第2傾斜面は、前記第1強磁性層の前記基板から遠い側の上端から前記第1強磁性層の前記第2方向の中央に向かって傾斜する、請求項2に記載の磁壁移動素子。
In the cut surface along the stacking direction and the second direction, the side surface of the first ferromagnetic layer has a first inclined surface and a second inclined surface.
The first inclined surface is inclined from the lower end of the first ferromagnetic layer on the side close to the substrate toward the center of the first ferromagnetic layer in the second direction.
The magnetic domain wall moving element according to claim 2, wherein the second inclined surface is inclined from the upper end of the first ferromagnetic layer on the side far from the substrate toward the center of the first ferromagnetic layer in the second direction.
前記第1強磁性層の前記非磁性層側の第1面の前記第2方向の幅は、前記非磁性層の前記第2方向の幅より短い、請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。 The width of the first surface of the first ferromagnetic layer on the non-magnetic layer side in the second direction is shorter than the width of the non-magnetic layer in the second direction, according to any one of claims 1 to 3. The described domain wall moving element. 前記第1強磁性層の前記第2方向の幅が最短となる位置は、前記第1強磁性層の前記積層方向の中央より前記非磁性層側にある、請求項1〜4のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。 The position where the width of the first ferromagnetic layer in the second direction is the shortest is any one of claims 1 to 4, which is on the non-magnetic layer side from the center of the first ferromagnetic layer in the stacking direction. The domain wall moving element described in the section. 前記第1強磁性層の前記第2方向の最長幅が、前記非磁性層の前記第2方向の幅より短い、請求項1〜5のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。 The domain wall moving element according to any one of claims 1 to 5, wherein the longest width of the first ferromagnetic layer in the second direction is shorter than the width of the non-magnetic layer in the second direction. 前記第1強磁性層の前記非磁性層から遠い側の第2面の前記第2方向の幅は、前記非磁性層の前記第2方向の幅より長い、請求項1〜5のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。 Any one of claims 1 to 5, wherein the width of the second surface of the first ferromagnetic layer far from the non-magnetic layer in the second direction is longer than the width of the non-magnetic layer in the second direction. The domain wall moving element described in the section. 前記非磁性層の厚みは、30Å以上である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。 The domain wall moving element according to any one of claims 1 to 7, wherein the thickness of the non-magnetic layer is 30 Å or more. 前記非磁性層のミリングレートは、前記第1強磁性層のミリングレートより遅い、請求項1〜8のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。 The domain wall moving element according to any one of claims 1 to 8, wherein the milling rate of the non-magnetic layer is slower than the milling rate of the first ferromagnetic layer. 前記第1強磁性層の前記非磁性層と反対側に下地層をさらに備え、
前記下地層は、前記第1強磁性層よりもミリングレートが遅い、請求項1〜9のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。
An underlayer is further provided on the opposite side of the first ferromagnetic layer to the non-magnetic layer.
The magnetic domain wall moving element according to any one of claims 1 to 9, wherein the underlying layer has a slower milling rate than the first ferromagnetic layer.
前記第1強磁性層は、前記下地層を構成する元素を含み、
前記元素の存在比は、前記積層方向において前記第1強磁性層の前記第2方向の幅が最短となる位置より前記下地層側にある第1領域が、前記積層方向において前記第1強磁性層の前記第2方向の幅が最短となる位置より前記非磁性層側にある第2領域より濃い、請求項10に記載の磁壁移動素子。
The first ferromagnetic layer contains elements constituting the underlayer and contains elements.
The abundance ratio of the element is such that the first region on the base layer side from the position where the width of the first ferromagnetic layer in the second direction is the shortest in the stacking direction is the first ferromagnet in the stacking direction. The magnetic wall moving element according to claim 10, which is darker than the second region on the non-magnetic layer side from the position where the width of the layer in the second direction is the shortest.
前記第1方向に前記非磁性層を挟み、前記下地層を介して前記第1強磁性層と電気的に接続された第1導電部と第2導電部とを有し、
前記第1導電部及び前記第2導電部のそれぞれの前記第2方向の幅は、前記第1強磁性層の前記第2方向の幅より広く、
前記下地層のミリングレートは、前記第1導電部及び前記第2導電部のミリングレートより遅い、請求項10又は11に記載の磁壁移動素子。
It has a first conductive portion and a second conductive portion that sandwich the non-magnetic layer in the first direction and are electrically connected to the first ferromagnetic layer via the base layer.
The width of each of the first conductive portion and the second conductive portion in the second direction is wider than the width of the first ferromagnetic layer in the second direction.
The domain wall moving element according to claim 10, wherein the milling rate of the base layer is slower than the milling rate of the first conductive portion and the second conductive portion.
前記第2強磁性層の前記第2方向の側方に、前記第2強磁性層と異なる金属層をさらに備える、請求項1〜12のいずれか一項に記載の磁壁移動素子。 The magnetic wall moving element according to any one of claims 1 to 12, further comprising a metal layer different from the second ferromagnetic layer on the side of the second ferromagnetic layer in the second direction. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の磁壁移動素子を複数有する、磁気記録アレイ。 A magnetic recording array having a plurality of domain wall moving elements according to any one of claims 1 to 13.
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