JP4580966B2 - ホイスラー合金を有する積層体、この積層体を用いたスピンmos電界効果トランジスタ及びトンネル磁気抵抗効果素子 - Google Patents
ホイスラー合金を有する積層体、この積層体を用いたスピンmos電界効果トランジスタ及びトンネル磁気抵抗効果素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4580966B2 JP4580966B2 JP2007218963A JP2007218963A JP4580966B2 JP 4580966 B2 JP4580966 B2 JP 4580966B2 JP 2007218963 A JP2007218963 A JP 2007218963A JP 2007218963 A JP2007218963 A JP 2007218963A JP 4580966 B2 JP4580966 B2 JP 4580966B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- heusler alloy
- mgo
- layer formed
- amorphous layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910001291 heusler alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 111
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 87
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 72
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 72
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 44
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 25
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 17
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 8
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 7
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- -1 lanthanum aluminate Chemical class 0.000 claims description 7
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 6
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 6
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 6
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910008310 Si—Ge Inorganic materials 0.000 claims description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 270
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 217
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 103
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 description 40
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 17
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 15
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 12
- 238000002128 reflection high energy electron diffraction Methods 0.000 description 11
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 7
- 229910015372 FeAl Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000005290 antiferromagnetic effect Effects 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 4
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3909—Arrangements using a magnetic tunnel junction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3929—Disposition of magnetic thin films not used for directly coupling magnetic flux from the track to the MR film or for shielding
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
- G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
- G11C11/161—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect details concerning the memory cell structure, e.g. the layers of the ferromagnetic memory cell
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
- G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
- G11C11/165—Auxiliary circuits
- G11C11/1659—Cell access
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66984—Devices using spin polarized carriers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
- H10B61/20—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having three or more electrodes, e.g. transistors
- H10B61/22—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having three or more electrodes, e.g. transistors of the field-effect transistor [FET] type
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
N. Tezuka, et.al., J.Appl. Phys. 99(2006)08T314 S. Yuasa, et.al., Appl. Phys. Lett. 87(2005)242503
まず、本発明の第1実施形態のホイスラー合金を有する積層体について説明する。図1は、第1実施形態のホイスラー合金を有する積層体の構造を示す断面図である。
次に、本発明の第2実施形態のホイスラー合金を有する積層体を用いたスピンMOSFETについて説明する。図2は、第2実施形態のスピンMOSFETの構造を示す断面図である。
次に、本発明の第3実施形態のホイスラー合金を有する積層体について説明する。図4は、第3実施形態のホイスラー合金を有する積層体の構造を示す断面図である。
次に、本発明の第4実施形態のホイスラー合金を有する積層体を用いたスピンMOSFETについて説明する。図5は、第4実施形態のスピンMOSFETの構造を示す断面図である。
次に、本発明の第5実施形態のホイスラー合金を有する積層体について説明する。図10は、第5実施形態のホイスラー合金を有する積層体の構造を示す断面図である。
次に、本発明の第6実施形態のホイスラー合金を有する積層体を用いたスピンMOSFETについて説明する。図11は、第6実施形態のスピンMOSFETの構造を示す断面図である。
次に、本発明の第7実施形態のMRAMについて説明する。このMRAMにおけるメモリセルには、ホイスラー合金を有する積層体をMTJ(Magnetic tunnel junction)素子を用いている。図16は、第7実施形態のMRAMにおけるメモリセルの構造を示す断面図である。
次に、本発明の第8実施形態のTMRヘッドについて説明する。このTMRヘッドは、MTJ素子を用いて形成されており、ハードディスクドライブ(HDD)に使用される。図18(a)及び図18(b)は、第8実施形態のTMRヘッドの構造を示す断面図である。
本発明の実施例1として、ホイスラー合金を有する積層体を作製した。その作製手順を以下に示す。図19は、実施例1のホイスラー合金を有する積層体の構造を示す断面図である。
本発明の実施例2として、図21に示すようなホイスラー合金を有する積層体を作製した。その作製手順を以下に示す。図21は、実施例2のホイスラー合金を有する積層体の構造を示す断面図である。
Claims (12)
- 半導体層上に形成された非磁性金属アモルファス層と、
前記非磁性金属アモルファス層上に形成され、(001)配向したMgO層と、
前記MgO層上に形成され、エピタキシャル成長したホイスラー合金と、
を積層した構造を有することを特徴とする積層体。 - 半導体層上に形成された非磁性金属アモルファス層と、
前記非磁性金属アモルファス層上に形成され、(001)配向したMgO層と、
前記MgO層上に形成され、エピタキシャル成長したホイスラー合金と、
を積層した構造を有するソース及びドレイン電極を具備することを特徴とするスピンMOS電界効果トランジスタ。 - 半導体層上に形成された絶縁体アモルファス層と、前記絶縁体アモルファス層上に形成され、(001)配向したMgO層とを有するトンネルバリア層と、
前記MgO層上に形成され、エピタキシャル成長したホイスラー合金と、
を積層した構造を有し、
前記絶縁体アモルファス層は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ビスマス、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、チタン酸ストロンチウム、ランタンアルミネート、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウムの少なくともいずれかを含むことを特徴とする積層体。 - 半導体層上に形成された絶縁体アモルファス層と、前記絶縁体アモルファス層上に形成され、(001)配向したMgO層とを有するトンネルバリア層と、
前記MgO層上に形成され、エピタキシャル成長したホイスラー合金と、
を積層した構造を有するソース及びドレイン電極を具備し、
前記絶縁体アモルファス層は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ビスマス、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、チタン酸ストロンチウム、ランタンアルミネート、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウムの少なくともいずれかを含むことを特徴とするスピンMOS電界効果トランジスタ。 - 多結晶金属層上に形成された非磁性金属アモルファス層と、
前記非磁性金属アモルファス層上に形成され、(001)配向したMgO層と、
前記MgO層上に形成され、エピタキシャル成長したホイスラー合金と、
を積層した構造を有することを特徴とする積層体。 - 電極層上に形成された非磁性金属アモルファス層と、
前記非磁性金属アモルファス層上に形成され、(001)配向したMgO層と、
前記MgO層上に形成され、エピタキシャル成長したホイスラー合金からなる第1強磁性層と、
前記第1強磁性層上に形成されたトンネルバリア層と、
前記トンネルバリア層上に形成された第2強磁性層と、
を積層した構造を有することを特徴とするトンネル磁気抵抗効果(TMR:Tunneling Magneto Resistance effect)素子。 - 電極層上に形成された絶縁体アモルファス層と、
前記絶縁体アモルファス層上に形成され、(001)配向したMgO層と、
前記MgO層上に形成され、エピタキシャル成長したホイスラー合金からなる第1強磁性層と、
前記第1強磁性層上に形成されたトンネルバリア層と、
前記トンネルバリア層上に形成された第2強磁性層と、
を積層した構造を有し、
前記絶縁体アモルファス層は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ビスマス、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、チタン酸ストロンチウム、ランタンアルミネート、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウムの少なくともいずれかを含むことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果(TMR:Tunneling Magneto Resistance effect)素子。 - 前記半導体層は、Si、GeもしくはSi−Geからなることを特徴とする請求項1または3に記載の積層体。
- 前記半導体層は、Si、GeもしくはSi−Geからなることを特徴とする請求項2または4に記載のスピンMOS電界効果トランジスタ。
- 前記非磁性金属アモルファス層は、Er(エルビウム)、Yb(イッテルビウム)、Y(イットリウム)、Gd(ガドリウム)、Dy(ジスプロシウム)の希土類元素、またはAg(銀)、Cu(銅)、Au(金)、Al(アルミニウム)、Ru(ルテニウム)、Ta(タンタル)、C(炭素)、Zr(ジリコニウム)、In(インジウム)、Ir(イリジウム)、W(タングステン)、Mo(モリブデン)、Pt(白金)、Ni(ニッケル)、Mg(マグネシウム)の非磁性元素の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1または5に記載の積層体。
- 前記非磁性金属アモルファス層は、Er(エルビウム)、Yb(イッテルビウム)、Y(イットリウム)、Gd(ガドリウム)、Dy(ジスプロシウム)の希土類元素、またはAg(銀)、Cu(銅)、Au(金)、Al(アルミニウム)、Ru(ルテニウム)、Ta(タンタル)、C(炭素)、Zr(ジリコニウム)、In(インジウム)、Ir(イリジウム)、W(タングステン)、Mo(モリブデン)、Pt(白金)、Ni(ニッケル)、Mg(マグネシウム)の非磁性元素の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項2に記載のスピンMOS電界効果トランジスタ。
- 前記非磁性金属アモルファス層は、Er(エルビウム)、Yb(イッテルビウム)、Y(イットリウム)、Gd(ガドリウム)、Dy(ジスプロシウム)の希土類元素、またはAg(銀)、Cu(銅)、Au(金)、Al(アルミニウム)、Ru(ルテニウム)、Ta(タンタル)、C(炭素)、Zr(ジリコニウム)、In(インジウム)、Ir(イリジウム)、W(タングステン)、Mo(モリブデン)、Pt(白金)、Ni(ニッケル)、Mg(マグネシウム)の非磁性元素の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項6に記載のトンネル磁気抵抗効果(TMR:Tunneling Magneto Resistance effect)素子。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007218963A JP4580966B2 (ja) | 2007-08-24 | 2007-08-24 | ホイスラー合金を有する積層体、この積層体を用いたスピンmos電界効果トランジスタ及びトンネル磁気抵抗効果素子 |
US12/194,797 US7709867B2 (en) | 2007-08-24 | 2008-08-20 | Spin MOS field effect transistor and tunneling magnetoresistive effect element using stack having Heusler alloy |
US12/662,100 US7943974B2 (en) | 2007-08-24 | 2010-03-31 | Spin MOS field effect transistor and tunneling magnetoresistive effect element using stack having Heusler alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007218963A JP4580966B2 (ja) | 2007-08-24 | 2007-08-24 | ホイスラー合金を有する積層体、この積層体を用いたスピンmos電界効果トランジスタ及びトンネル磁気抵抗効果素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009054724A JP2009054724A (ja) | 2009-03-12 |
JP4580966B2 true JP4580966B2 (ja) | 2010-11-17 |
Family
ID=40381349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007218963A Expired - Fee Related JP4580966B2 (ja) | 2007-08-24 | 2007-08-24 | ホイスラー合金を有する積層体、この積層体を用いたスピンmos電界効果トランジスタ及びトンネル磁気抵抗効果素子 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7709867B2 (ja) |
JP (1) | JP4580966B2 (ja) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4996390B2 (ja) * | 2007-08-28 | 2012-08-08 | 株式会社東芝 | スピンfet及び磁気抵抗効果素子 |
JP4703660B2 (ja) * | 2008-01-11 | 2011-06-15 | 株式会社東芝 | スピンmos電界効果トランジスタ |
JP4762285B2 (ja) * | 2008-09-24 | 2011-08-31 | 株式会社東芝 | スピントランジスタ、集積回路、及び、磁気メモリ |
JP4764466B2 (ja) | 2008-09-25 | 2011-09-07 | 株式会社東芝 | ホイスラー合金を有する積層体、この積層体を用いた磁気抵抗素子、及びスピントランジスタ |
JP2010238956A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Tdk Corp | スピン伝導デバイス |
JP2010239011A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Tdk Corp | スピン注入構造及びそれを用いたスピン伝導デバイス |
US8575674B2 (en) * | 2009-04-16 | 2013-11-05 | National Institute For Materials Science | Ferromagnetic tunnel junction structure, and magneto-resistive element and spintronics device each using same |
EP2434556B1 (en) * | 2009-05-22 | 2016-11-23 | National Institute for Materials Science | Ferromagnetic tunnel junction structure and magnetoresistive element using same |
JP5326841B2 (ja) * | 2009-06-10 | 2013-10-30 | Tdk株式会社 | スピン伝導素子 |
US9608119B2 (en) * | 2010-03-02 | 2017-03-28 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor-metal-on-insulator structures, methods of forming such structures, and semiconductor devices including such structures |
US9646869B2 (en) | 2010-03-02 | 2017-05-09 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor devices including a diode structure over a conductive strap and methods of forming such semiconductor devices |
US8288795B2 (en) | 2010-03-02 | 2012-10-16 | Micron Technology, Inc. | Thyristor based memory cells, devices and systems including the same and methods for forming the same |
US8507966B2 (en) | 2010-03-02 | 2013-08-13 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor cells, arrays, devices and systems having a buried conductive line and methods for forming the same |
JP5161951B2 (ja) | 2010-11-26 | 2013-03-13 | 株式会社東芝 | スピントルク発振子および磁気記録装置 |
US9166004B2 (en) * | 2010-12-23 | 2015-10-20 | Intel Corporation | Semiconductor device contacts |
US8948837B2 (en) | 2011-01-13 | 2015-02-03 | Rhythmia Medical, Inc. | Electroanatomical mapping |
US9002442B2 (en) | 2011-01-13 | 2015-04-07 | Rhythmia Medical, Inc. | Beat alignment and selection for cardiac mapping |
US8952418B2 (en) | 2011-03-01 | 2015-02-10 | Micron Technology, Inc. | Gated bipolar junction transistors |
US8519431B2 (en) | 2011-03-08 | 2013-08-27 | Micron Technology, Inc. | Thyristors |
JP5677347B2 (ja) * | 2012-03-22 | 2015-02-25 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗素子及び磁気メモリの書き込み方法 |
JP5959313B2 (ja) * | 2012-05-28 | 2016-08-02 | 三菱電機株式会社 | 磁気抵抗効果素子、磁界検出器および物理量検出器 |
JP6148450B2 (ja) * | 2012-10-29 | 2017-06-14 | 株式会社東芝 | 積層構造、スピントランジスタおよびリコンフィギャラブル論理回路 |
US9166152B2 (en) | 2012-12-22 | 2015-10-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Diffusionless transformations in MTJ stacks |
EP2983219B1 (en) | 2013-04-05 | 2018-03-28 | National Institute for Materials Science | Current-perpendicular-to-plane magneto-resistance effect element |
KR20140134068A (ko) * | 2013-05-13 | 2014-11-21 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 스핀 트랜지스터 및 이 스핀 트랜지스터를 포함하는 반도체 장치, 메모리 장치, 마이크로프로세서, 프로세서, 시스템, 데이터 저장 시스템 및 메모리 시스템 |
KR102124361B1 (ko) * | 2013-11-18 | 2020-06-19 | 삼성전자주식회사 | 수직 자기터널접합을 포함하는 자기 기억 소자 |
WO2015076298A1 (ja) * | 2013-11-20 | 2015-05-28 | Tdk株式会社 | 磁気抵抗効果素子、Spin-MOSFETおよびスピン伝導素子 |
WO2017053921A1 (en) | 2015-09-26 | 2017-03-30 | Boston Scientific Scimed Inc. | Intracardiac egm signals for beat matching and acceptance |
JP6754108B2 (ja) | 2015-12-04 | 2020-09-09 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 単結晶磁気抵抗素子、その製造方法及びその使用方法 |
US10396123B2 (en) * | 2017-07-26 | 2019-08-27 | International Business Machines Corporation | Templating layers for perpendicularly magnetized Heusler films |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003115623A (ja) * | 2001-06-04 | 2003-04-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気抵抗素子および磁気抵抗記憶素子および磁気メモリ |
JP2003318465A (ja) * | 2002-04-23 | 2003-11-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 平坦化トンネル磁気抵抗素子 |
JP2006286726A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Toshiba Corp | スピン注入fet |
JP2007189039A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Alps Electric Co Ltd | トンネル型磁気検出素子及びその製造方法 |
JP2008218641A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Tohoku Univ | トンネル磁気抵抗効果素子 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6311659A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気光学材料 |
US7411235B2 (en) * | 2004-06-16 | 2008-08-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Spin transistor, programmable logic circuit, and magnetic memory |
JP4599259B2 (ja) * | 2005-09-20 | 2010-12-15 | 株式会社東芝 | 磁気素子及びこれを用いた磁気信号処理装置 |
WO2007126071A1 (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Japan Science And Technology Agency | 磁性薄膜及びそれを用いた磁気抵抗効果素子並びに磁気デバイス |
JP4996390B2 (ja) * | 2007-08-28 | 2012-08-08 | 株式会社東芝 | スピンfet及び磁気抵抗効果素子 |
JP4703660B2 (ja) * | 2008-01-11 | 2011-06-15 | 株式会社東芝 | スピンmos電界効果トランジスタ |
-
2007
- 2007-08-24 JP JP2007218963A patent/JP4580966B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-08-20 US US12/194,797 patent/US7709867B2/en active Active
-
2010
- 2010-03-31 US US12/662,100 patent/US7943974B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003115623A (ja) * | 2001-06-04 | 2003-04-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気抵抗素子および磁気抵抗記憶素子および磁気メモリ |
JP2003318465A (ja) * | 2002-04-23 | 2003-11-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 平坦化トンネル磁気抵抗素子 |
JP2006286726A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Toshiba Corp | スピン注入fet |
JP2007189039A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Alps Electric Co Ltd | トンネル型磁気検出素子及びその製造方法 |
JP2008218641A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Tohoku Univ | トンネル磁気抵抗効果素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20100187585A1 (en) | 2010-07-29 |
JP2009054724A (ja) | 2009-03-12 |
US20090050948A1 (en) | 2009-02-26 |
US7709867B2 (en) | 2010-05-04 |
US7943974B2 (en) | 2011-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4580966B2 (ja) | ホイスラー合金を有する積層体、この積層体を用いたスピンmos電界効果トランジスタ及びトンネル磁気抵抗効果素子 | |
JP4703660B2 (ja) | スピンmos電界効果トランジスタ | |
US9780300B2 (en) | Magnetic memory element with composite perpendicular enhancement layer | |
US20180076384A1 (en) | Magnetic random access memory with perpendicular enhancement layer | |
US7352021B2 (en) | Magnetic random access memory devices having titanium-rich lower electrodes with oxide layer and oriented tunneling barrier | |
US9287323B2 (en) | Perpendicular magnetoresistive elements | |
JP6180972B2 (ja) | 磁気抵抗素子および磁気メモリ | |
US12027191B2 (en) | Free layer structure in magnetic random access memory (MRAM) for Mo or W perpendicular magnetic anisotropy (PMA) enhancing layer | |
KR101929583B1 (ko) | 비휘발성 자기 메모리 소자 | |
JP2007059879A (ja) | 磁気抵抗効果素子及びそれを搭載した不揮発性磁気メモリ | |
JP2012182217A (ja) | 半導体記憶装置 | |
US20220238799A1 (en) | Magnetoresistive element having a composite recording structure | |
JP2007305610A (ja) | トンネル磁気抵抗素子、不揮発性磁気メモリ、発光素子および3端子素子 | |
US20230039108A1 (en) | Perpendicular mtj element having a soft-magnetic adjacent layer and methods of making the same | |
US20200220071A1 (en) | Perpendicular magnetoresistive elements | |
JP2009239122A (ja) | 磁気抵抗効果素子及びスピンmos電界効果トランジスタ | |
JP5377531B2 (ja) | スピンmos電界効果トランジスタ | |
US20220246836A1 (en) | Composite recording structure for an improved write profermance | |
US11910721B2 (en) | Perpendicular MTJ element having a cube-textured reference layer and methods of making the same | |
JP5072877B2 (ja) | スピントランジスタ | |
WO2011062005A1 (ja) | 強磁性トンネル接合素子 | |
JP2013012756A (ja) | 磁気抵抗効果素子及びそれを搭載した不揮発性磁気メモリ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090710 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090721 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090924 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100302 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100602 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20100609 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100803 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100830 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |