JP4970113B2 - Magnetoresistive element and magnetic memory - Google Patents

Magnetoresistive element and magnetic memory

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JP4970113B2 JP2007094886A JP2007094886A JP4970113B2 JP 4970113 B2 JP4970113 B2 JP 4970113B2 JP 2007094886 A JP2007094886 A JP 2007094886A JP 2007094886 A JP2007094886 A JP 2007094886A JP 4970113 B2 JP4970113 B2 JP 4970113B2
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Description

本発明は、磁気抵抗素子及び磁気メモリに係り、例えば双方向に電流を供給することで情報を記録することが可能な磁気抵抗素子及び磁気メモリに関する。   The present invention relates to a magnetoresistive element and a magnetic memory, and more particularly to a magnetoresistive element and a magnetic memory capable of recording information by supplying a current in both directions.

強磁性体を用いた磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM:Magnetic Random Access Memory)は、不揮発性、高速動作、大容量、低消費電力を備えた不揮発性メモリとして期待されている。MRAMは、トンネル磁気抵抗(TMR:Tunneling Magnetoresistive)効果を利用するMTJ(Magnetic Tunnel Junction)素子を記憶素子として備え、このMTJ素子の磁化状態により情報を記憶する。   Magnetic random access memory (MRAM) using a ferromagnetic material is expected as a non-volatile memory having non-volatility, high-speed operation, large capacity, and low power consumption. The MRAM includes an MTJ (Magnetic Tunnel Junction) element that uses a tunneling magnetoresistive (TMR) effect as a storage element, and stores information according to the magnetization state of the MTJ element.

従来型の配線電流による磁場で書き込みを行なうMRAMにおいては、微細化に伴い配線に流すことのできる電流値が減少するために、MTJ素子に十分な電流磁場を供給することが困難になる。さらに、MTJ素子に情報を記録するために必要とする電流磁場の大きさは、微細化に伴い増加する。このため、従来型のMRAMでは、126Mbits〜256Mbits世代で原理的な限界が来ると考えられている。   In a conventional MRAM in which writing is performed with a magnetic field due to a wiring current, the current value that can be passed through the wiring is reduced with miniaturization, so that it is difficult to supply a sufficient current magnetic field to the MTJ element. Furthermore, the magnitude of the current magnetic field required for recording information on the MTJ element increases with miniaturization. For this reason, it is considered that the conventional MRAM has a theoretical limit in the 126 Mbits to 256 Mbits generation.

そこで、スピン角運動量移動(SMT:Spin Momentum Transfer)を利用した書き込み方式を用いたMRAMが提案されている(例えば、特許文献1)。スピン角運動量移動(以下、スピン注入という)による磁化反転は、素子を微細化しても、磁化反転に必要な電流密度の大きさはほとんど増加しないため、高効率な書き込みが可能であるという利点を有している。
米国特許第6,256,223号明細書
Therefore, an MRAM using a writing method using spin angular momentum transfer (SMT) has been proposed (for example, Patent Document 1). Magnetization reversal by spin angular momentum transfer (hereinafter referred to as spin injection) has the advantage that high-efficiency writing is possible because the current density required for magnetization reversal hardly increases even if the element is miniaturized. Have.
US Pat. No. 6,256,223

本発明は、自由層に高効率にスピントルクを与えることにより、磁化反転に必要な電流密度をより低減することが可能な磁気抵抗素子及び磁気メモリを提供する。   The present invention provides a magnetoresistive element and a magnetic memory that can further reduce the current density required for magnetization reversal by applying spin torque to a free layer with high efficiency.

本発明の一視点に係る磁気抵抗素子は、膜面に垂直な磁化を有し、磁化の方向が変化する第1の自由層と、膜面に垂直な磁化を有し、磁化の方向が固定された固定層と、前記第1の自由層と前記固定層との間に設けられ、磁化の方向が前記第1の自由層の磁化の方向と独立して変化し、自身が持つスピン拡散長以下の膜厚を有する第2の自由層と、前記第1の自由層と前記第2の自由層との間に設けられた第1の非磁性層と、前記第2の自由層と前記固定層との間に設けられた第2の非磁性層とを具備する。そして、前記第1の自由層の磁気異方性定数Ku1と活性化体積V1との積Ku1×V1と、前記第2の自由層の磁気異方性定数Ku2と活性化体積V2との積Ku2×V2との関係が、Ku1×V1>Ku2×V2を満たし、前記第1及び第2の非磁性層はそれぞれ、酸化物、窒化物、フッ化物、セレン化物、或いは化合物半導体からなる。前記第1の自由層から前記固定層へ電子を流して、前記固定層と前記第1の自由層との磁化を平行状態から反平行状態にする第1の書き込み動作は、前記第2の自由層の磁化が前記固定層の磁化と平行になるステップと、前記第1の自由層の磁化が前記第2の自由層の磁化と反平行になるステップとを含む。前記固定層から前記第1の自由層へ電子を流して、前記固定層と前記第1の自由層との磁化を反平行状態から平行状態にする第2の書き込み動作は、前記第2の自由層の磁化が前記固定層の磁化と平行になるステップと、前記第1の自由層の磁化が前記第2の自由層の磁化と平行になるステップとを含む。 A magnetoresistive element according to one aspect of the present invention has a first free layer having a magnetization perpendicular to the film surface and the direction of magnetization changed, and a magnetization perpendicular to the film surface, the magnetization direction being fixed. A spin diffusion length that is provided between the first free layer and the first free layer, the magnetization direction of which is independent of the magnetization direction of the first free layer, A second free layer having the following thickness; a first nonmagnetic layer provided between the first free layer and the second free layer; the second free layer; And a second nonmagnetic layer provided between the layers. Then, the product Ku1 × V1 of the magnetic anisotropy constant Ku1 of the first free layer and the activation volume V1, and the product Ku2 of the magnetic anisotropy constant Ku2 of the second free layer and the activation volume V2. The relationship with × V2 satisfies Ku1 × V1> Ku2 × V2, and the first and second nonmagnetic layers are each made of oxide, nitride, fluoride, selenide, or compound semiconductor . A first write operation in which electrons flow from the first free layer to the fixed layer to change the magnetization of the fixed layer and the first free layer from a parallel state to an antiparallel state is performed by the second free layer. Including a step in which the magnetization of the layer is parallel to the magnetization of the fixed layer, and the magnetization of the first free layer is antiparallel to the magnetization of the second free layer. The second write operation in which electrons flow from the fixed layer to the first free layer to change the magnetization of the fixed layer and the first free layer from an antiparallel state to a parallel state is performed by the second free operation. Including a step in which the magnetization of the layer is parallel to the magnetization of the pinned layer and the magnetization of the first free layer is parallel to the magnetization of the second free layer.

本発明の一視点に係る磁気メモリは、前記磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素子を挟むように設けられ、かつ前記磁気抵抗素子に対して通電を行う第1及び第2の電極とを含むメモリセルを具備する。
The magnetic memory according to an aspect of the present invention, a memory comprising said magnetoresistive element, wherein provided so as to sandwich the magnetoresistive element, and the first and second electrodes performing the energization to said magnetoresistive element A cell is provided.

本発明によれば、自由層に高効率にスピントルクを与えることにより、磁化反転に必要な電流密度をより低減することが可能な磁気抵抗素子及び磁気メモリを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a magnetoresistive element and a magnetic memory that can further reduce the current density required for magnetization reversal by applying spin torque to the free layer with high efficiency.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, elements having the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.

(第1の実施形態)
スピン注入磁化反転を用いて1Gビット級のMRAMを実現するためには数十μA以下の電流値で磁化を反転させる必要がある。例えば磁気抵抗素子のサイズを、幅が45nmでアスペクト比が2の矩形と仮定すると、面積は4,000nm程度になる。また、トランジスタに流すことのできる電流値を仮に100μА程度とすると、磁気抵抗素子に流すことのできる電流密度の最大値は、2.5×10А/cm程度と見積もられる。
(First embodiment)
In order to realize a 1 Gbit class MRAM using spin injection magnetization reversal, it is necessary to reverse the magnetization with a current value of several tens of μA or less. For example, assuming that the magnetoresistive element is a rectangle having a width of 45 nm and an aspect ratio of 2, the area is about 4,000 nm 2 . If the current value that can be passed through the transistor is about 100 μA, the maximum value of the current density that can be passed through the magnetoresistive element is estimated to be about 2.5 × 10 6 A / cm 2 .

一方、1996年にSloncewskiが提唱したスピントルクモデルに基づき、近年、高いMR(Magnetoresistance)比が得られているCoFeB/MgO/CoFeBの磁化反転電流密度Jcを計算すると、Jcは1×10A/cm程度と予想される。ここで、減衰定数0.01、飽和磁化1300emu/cc、スピン分極率0.5、磁気異方性磁場30Oe、熱ゆらぎ耐性(KuV/KbT)=100を用いた。Kuは磁気異方性定数、Vは活性化体積、Tは温度、KbTは熱振動エネルギーである。MRAMとしてスピントルクを用いた磁化反転を実用化するためには、電流密度Jcを半減以下にする必要がある。 On the other hand, when the magnetization reversal current density Jc of CoFeB / MgO / CoFeB, which has recently obtained a high MR (Magnetoresistance) ratio, is calculated based on the spin torque model proposed by Slancewski in 1996, Jc is 1 × 10 7 A / Cm 2 is expected. Here, an attenuation constant of 0.01, a saturation magnetization of 1300 emu / cc, a spin polarizability of 0.5, a magnetic anisotropic magnetic field of 30 Oe, and a thermal fluctuation resistance (KuV / KbT) = 100 were used. Ku is the magnetic anisotropy constant, V is the activation volume, T is the temperature, and KbT is the thermal vibration energy. In order to put magnetization reversal using spin torque into practical use as an MRAM, the current density Jc needs to be halved or less.

スピントルクモデルによれば、電流密度Jcは、磁性膜セルの飽和磁化、活性化体積、異方性磁界、スピン分極率、及び減衰定数に依存する。スピン分極率を除く各種制御因子による電流密度Jcの低減は、反転時間の増大、及び熱揺らぎ耐性の低下を招くため、これら因子による電流密度Jcの低減には限界がある。スピン分極率Pに関しては、磁性層にハーフメタルを使用することによってP=1になると提唱されているが、未だ室温で実現したという報告はない。   According to the spin torque model, the current density Jc depends on the saturation magnetization, activation volume, anisotropic magnetic field, spin polarizability, and damping constant of the magnetic film cell. Reduction of the current density Jc by various control factors other than the spin polarizability leads to an increase in inversion time and a decrease in resistance to thermal fluctuations. Therefore, there is a limit to the reduction of the current density Jc by these factors. Regarding the spin polarizability P, it has been proposed that P = 1 by using a half metal in the magnetic layer, but there is no report that it has been realized at room temperature.

そこで、一般的なトンネル磁気抵抗効果が得られる、自由層、トンネルバリア層、及び固定層の構造において、トンネルバリア層と自由層との間に自由層より磁気異方性エネルギーUが小さい磁性層を挟み込む構造を用いることによってスピントランスファー効率を向上させる構造を発明した。   Therefore, in a structure of a free layer, a tunnel barrier layer, and a fixed layer in which a general tunnel magnetoresistance effect can be obtained, a magnetic layer having a smaller magnetic anisotropy energy U than the free layer between the tunnel barrier layer and the free layer We have invented a structure that improves the spin transfer efficiency by using a structure that sandwiches.

図1は、本発明の第1の実施形態に係るMTJ素子(磁気抵抗素子)10の構成を示す断面図である。図中の矢印は、磁化の方向を示している。MTJ素子10は、固定層(或いは、ピン層ともいう)11、トンネルバリア層(非磁性層)12、第2の自由層13、トンネルバリア層(非磁性層)14、第1の自由層(或いは、フリー層、記録層ともいう)15が順に積層された積層構造を有する。なお、この積層構造は、積層順序が逆転していても構わない。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an MTJ element (magnetoresistance element) 10 according to the first embodiment of the present invention. The arrows in the figure indicate the direction of magnetization. The MTJ element 10 includes a fixed layer (or pinned layer) 11, a tunnel barrier layer (nonmagnetic layer) 12, a second free layer 13, a tunnel barrier layer (nonmagnetic layer) 14, a first free layer ( Alternatively, it is also referred to as a free layer or a recording layer. In this laminated structure, the lamination order may be reversed.

本実施形態では、シングルピン層構造(自由層に対して固定層が1つ配置される構造)を有するMTJ素子10を例に説明する。しかし、これに限定されるものではなく、デュアルピン層構造(自由層の両側にそれぞれ2つの固定層が配置される構造)を有する磁気抵抗素子に適用することも可能である。   In the present embodiment, an MTJ element 10 having a single pinned layer structure (a structure in which one fixed layer is arranged with respect to a free layer) will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a magnetoresistive element having a dual pinned layer structure (a structure in which two fixed layers are arranged on both sides of the free layer).

固定層11は、磁化(或いは、スピン)の方向が固着されている。第1の自由層15及び第2の自由層13は、磁化の方向が変化(反転)する。固定層11、第2の自由層13、及び第1の自由層15の容易磁化方向はそれぞれ、膜面に対して垂直である(以下、垂直磁化という)。すなわち、MTJ素子10は、固定層11、第2の自由層13、及び第1の自由層15の磁化の方向が膜面に対して垂直方向を向く、いわゆる垂直磁化型MTJ素子である。なお、本実施形態は、垂直磁化に限定されるものではなく、固定層11、第2の自由層13、及び第1の自由層15の容易磁化方向が膜面に対して面内であっても良い(以下、面内磁化という)。   The fixed layer 11 has a fixed magnetization (or spin) direction. The first free layer 15 and the second free layer 13 change (reverse) the magnetization direction. The easy magnetization directions of the fixed layer 11, the second free layer 13, and the first free layer 15 are each perpendicular to the film surface (hereinafter referred to as perpendicular magnetization). That is, the MTJ element 10 is a so-called perpendicular magnetization type MTJ element in which the magnetization directions of the fixed layer 11, the second free layer 13, and the first free layer 15 are perpendicular to the film surface. The present embodiment is not limited to perpendicular magnetization, and the easy magnetization directions of the fixed layer 11, the second free layer 13, and the first free layer 15 are in-plane with respect to the film surface. (Hereinafter referred to as in-plane magnetization).

なお、容易磁化方向とは、あるサイズの強磁性体を想定して、外部磁界のない状態で自発磁化がその方向を向くと最も内部エネルギーが低くなる方向である。困難磁化方向とは、あるサイズの強磁性体を想定して、外部磁界のない状態で自発磁化がその方向を向くと最も内部エネルギーが大きくなる方向である。   Note that the easy magnetization direction is a direction in which the internal energy is lowest when the spontaneous magnetization is directed in a state without an external magnetic field, assuming a certain size of ferromagnetic material. The difficult magnetization direction is a direction in which the internal energy is maximized when the spontaneous magnetization is directed in a state without an external magnetic field, assuming a ferromagnetic material of a certain size.

ところで、第1の自由層15の磁性材料の磁気異方性定数Ku1と活性化体積V1との積(磁気異方性エネルギーU1)と、第2の自由層13の磁性材料の磁気異方性定数Ku2と活性化体積V2との積(磁気異方性エネルギーU2)とは、U1>U2の関係を有する。このような関係を満たすことにより、MTJ素子10に書き込み電流が供給された場合、第2の自由層13は、第1の自由層15よりも早く磁化反転が起きることになる。本実施形態では、MTJ素子10にデータが書き込まれた場合に、データに応じた磁化状態は、第1の自由層15に記録される。第2の自由層13は、データ書き込み及び読み出し時に、電子スピンをフィルターするための層として機能する。   Incidentally, the product (magnetic anisotropy energy U1) of the magnetic anisotropy constant Ku1 of the magnetic material of the first free layer 15 and the activation volume V1 and the magnetic anisotropy of the magnetic material of the second free layer 13 are shown. The product of the constant Ku2 and the activation volume V2 (magnetic anisotropy energy U2) has a relationship of U1> U2. By satisfying such a relationship, when a write current is supplied to the MTJ element 10, the second free layer 13 undergoes magnetization reversal earlier than the first free layer 15. In the present embodiment, when data is written in the MTJ element 10, the magnetization state corresponding to the data is recorded in the first free layer 15. The second free layer 13 functions as a layer for filtering electron spin at the time of data writing and reading.

例えば、第1の自由層15と第2の自由層13とに同じ材料を用い、第1の自由層15の膜厚t1と第2の自由層13の膜厚t2とがt1>t2の関係を有するように設計すれば、U1>U2となる第1の自由層15と第2の自由層13とを作製することができる。また、第1の自由層15と第2の自由層13とが同じ材料でなくても良い。その場合、第1の自由層15と第2の自由層13との飽和磁化、或いは結晶磁気異方性を調整して、U1>U2の関係を満たすようにすれば良い。   For example, the same material is used for the first free layer 15 and the second free layer 13, and the film thickness t1 of the first free layer 15 and the film thickness t2 of the second free layer 13 are such that t1> t2. The first free layer 15 and the second free layer 13 satisfying U1> U2 can be manufactured. Further, the first free layer 15 and the second free layer 13 may not be the same material. In that case, the saturation magnetization or the magnetocrystalline anisotropy of the first free layer 15 and the second free layer 13 may be adjusted so as to satisfy the relationship U1> U2.

固定層11及び第1の自由層15としては、強磁性体が用いられ、例えば、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、マンガン(Mn)、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)のうち1つ以上の元素を含む強磁性体が用いられる。   As the fixed layer 11 and the first free layer 15, a ferromagnetic material is used. For example, iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), platinum (Pt), manganese (Mn), palladium (Pd ) And a ferromagnetic material containing one or more elements of chromium (Cr).

垂直磁化型MTJ素子の場合、強磁性体としては例えば、Fe50Pt50、Fe50Pd50、Co50Pt50、Co50Pd50、Fe30Ni20Pt50、Co30Fe20Pt50、Co30Ni20Pt50、Mn50Al50、或いはFe50Ni50の規則合金があげられる。これらの規則合金の組成比は一例であり、上記組成比に限定されない。なお、これらの規則合金に、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、Ag(銀)、Ni(ニッケル)、Co(コバルト)、Fe(鉄)、Mn(マンガン)、Cr、(クロム)、V(バナジウム)、Ti(チタン)、Os(オスミウム)等の不純物元素若しくはその合金、又は絶縁物を加えて磁気異方性エネルギー、及び飽和磁化を低く調整することができる。また、組成比を調整することによってL1型の規則合金を用いても良い。 In the case of a perpendicular magnetization type MTJ element, examples of the ferromagnetic material include Fe 50 Pt 50 , Fe 50 Pd 50 , Co 50 Pt 50 , Co 50 Pd 50 , Fe 30 Ni 20 Pt 50 , Co 30 Fe 20 Pt 50 , Co Examples thereof include 30 Ni 20 Pt 50 , Mn 50 Al 50 , and Fe 50 Ni 50 ordered alloys. The composition ratio of these ordered alloys is an example, and is not limited to the above composition ratio. These ordered alloys include Cu (copper), Zn (zinc), Ag (silver), Ni (nickel), Co (cobalt), Fe (iron), Mn (manganese), Cr, (chromium), V By adding an impurity element such as (vanadium), Ti (titanium), Os (osmium) or an alloy thereof, or an insulator, magnetic anisotropy energy and saturation magnetization can be adjusted to be low. It is also possible to use a L1 2 type ordered alloy by adjusting the composition ratio.

自由層15として例えば膜厚3nm程度のFe50Pt50を用い、固定層11も同様にFe50Pt50を用いた場合、固定層11は、自由層15に比べ磁化反転電流が大きくなければならないので、自由層15の膜厚より厚くする必要がある。例えば10〜20nmの膜厚を用いれば、情報の書き込み時に磁化の方向が反転しない固定層11として用いることができる。 Using Fe 50 Pt 50 about as a free layer 15, for example a thickness of 3 nm, when using a Fe 50 Pt 50 as well fixed layer 11, the fixed layer 11 must be greater magnetization reversal current as compared to the free layer 15 Therefore, it is necessary to make it thicker than the thickness of the free layer 15. For example, if a film thickness of 10 to 20 nm is used, it can be used as the fixed layer 11 in which the magnetization direction is not reversed when information is written.

固定層11に必要となる条件は、自由層15より異方性磁界が大きい、飽和磁化が大きい、膜厚が厚い、減衰定数が大きい、これら条件のいずれか一つ若しくは複数の条件を満たせば良いので、Fe50Pt50の他に、自由層15より膜厚が厚いL1型の結晶材料、L1型の結晶材料を用いても良い。また、自由層15及び固定層11の磁性材料としては下記(1)〜(3)の材料を用いることも可能である。 The conditions required for the fixed layer 11 are that the anisotropic magnetic field is larger than that of the free layer 15, the saturation magnetization is large, the film thickness is large, and the damping constant is large. If one or more of these conditions are satisfied, so good, in addition to the Fe 50 Pt 50, the free layer having a thickness of thicker L1 0 type than 15 crystalline material may be used an L1 2 type crystal material. Further, as the magnetic material of the free layer 15 and the fixed layer 11, the following materials (1) to (3) may be used.

(1)不規則合金
Co(コバルト)を主成分とし、Cr(クロム)、Ta(タンタル)、Nb(ニオブ)、V(バナジウム)、W(タングステン)、Hf(ハフニウム)、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、Pt(白金)、Pd(パラジウム)、Fe(鉄)、Ni(ニッケル)のうち1つ以上の元素を含む合金。例えば、CoCr合金、CoPt合金、CoCrTa合金、CoCrPt合金、CoCrPtTa合金、CoCrNb合金等があげられる。これらの合金は、非磁性元素の割合を増加させて磁気異方性エネルギー、及び飽和磁化を調整することができる。
(1) Irregular alloy Co (cobalt) as the main component, Cr (chromium), Ta (tantalum), Nb (niobium), V (vanadium), W (tungsten), Hf (hafnium), Ti (titanium), An alloy containing one or more elements of Zr (zirconium), Pt (platinum), Pd (palladium), Fe (iron), and Ni (nickel). Examples thereof include a CoCr alloy, a CoPt alloy, a CoCrTa alloy, a CoCrPt alloy, a CoCrPtTa alloy, and a CoCrNb alloy. These alloys can adjust the magnetic anisotropy energy and saturation magnetization by increasing the proportion of nonmagnetic elements.

(2)人工格子
Fe(鉄)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)のうちいずれか1つの元素或いは1つ以上の元素を含む合金と、Cr(クロム)、Pt(白金)、Pd(パラジウム)、Ir(イリジウム)、Rh(ロジウム)、Ru(ルテニウム)、Os(オスミウム)、Re(レニウム)、Au(金)、Cu(銅)のうちいずれか1つの元素或いは1つ以上の元素を含む合金とが交互に積層された積層膜。例えば、Co/Pt人工格子、Co/Pd人工格子、CoCr/Pt人工格子、Co/Ru人工格子、Co/Os人工格子、Co/Au人工格子、Ni/Cu人工格子等があげられる。これらの人工格子は、磁性層への元素の添加、磁性層と非磁性層との膜厚比を調整することで、磁気異方性エネルギー、及び飽和磁化を調整することができる。
(2) Artificial lattice Fe (iron), Co (cobalt), Ni (nickel) any one element or an alloy containing one or more elements, Cr (chromium), Pt (platinum), Pd (palladium) ), Ir (iridium), Rh (rhodium), Ru (ruthenium), Os (osmium), Re (rhenium), Au (gold), Cu (copper), or one or more elements. A laminated film in which alloys containing it are alternately laminated. Examples thereof include a Co / Pt artificial lattice, a Co / Pd artificial lattice, a CoCr / Pt artificial lattice, a Co / Ru artificial lattice, a Co / Os artificial lattice, a Co / Au artificial lattice, and a Ni / Cu artificial lattice. These artificial lattices can adjust magnetic anisotropy energy and saturation magnetization by adjusting the addition of elements to the magnetic layer and adjusting the film thickness ratio of the magnetic layer and the nonmagnetic layer.

(3)フェリ磁性体
希土類金属と遷移金属との合金からなるフェリ磁性体。例えば、Tb(テルビウム)、Dy(ジスプロシウム)、Gd(ガドリニウム)のうち1つ以上の元素と、遷移金属のうち1つ以上の元素とからなるアモルファス合金。具体的には、TbFe合金、TbCo合金、TbFeCo合金、DyTbFeCo合金、GdTbCo合金等があげられる。これらの合金は、組成比を調整することで磁気異方性エネルギー、及び飽和磁化を調整することができる。
(3) Ferrimagnetic material A ferrimagnetic material made of an alloy of a rare earth metal and a transition metal. For example, an amorphous alloy composed of one or more elements of Tb (terbium), Dy (dysprosium), and Gd (gadolinium) and one or more elements of a transition metal. Specific examples include TbFe alloys, TbCo alloys, TbFeCo alloys, DyTbFeCo alloys, GdTbCo alloys, and the like. These alloys can adjust magnetic anisotropy energy and saturation magnetization by adjusting the composition ratio.

一方、面内磁化型のMTJ素子の場合、自由層15としては2nm程度のFe、Co,Niのうち1つ以上の元素或いはこの1つの元素を含む合金からなる磁性金属からなっていても良い。又は、スピン分極率の大きいマグネタイト、CrO、RXMnO3-y(R:希土類元素、X:Ca(カルシウム)、Ba(バリウム)、Sr(ストロンチウム))等の酸化物の他、NiMnSb、PtMnSb等のホイスラー合金等を用いても良い。また、これら金属には、飽和磁化、結晶磁気異方性、及び減衰定数等を調整する意味で、強磁性を失わない範囲でAg(銀)、Cu(銅)、Au(金)、Al(アルミニウム)、Mg(マグネシウム)、Si(シリコン)、Bi(ビスマス)、Ta(タンタル)、B(ホウ素)、C(炭素)、O(酸素)、N(窒素)、Pd(パラジウム)、Pt(白金)、Zr(ジルコニウム)、Ir(イリジウム)、W(タングステン)、Mo(モリブデン)、Nb(ニオブ)等の非磁性元素を含んでいても良い。 On the other hand, in the case of an in-plane magnetization type MTJ element, the free layer 15 may be made of a magnetic metal made of one or more elements of about 2 nm of Fe, Co, and Ni or an alloy containing this one element. . In addition to oxides such as magnetite, CrO 2 , RXMnO 3 -y (R: rare earth element, X: Ca (calcium), Ba (barium), Sr (strontium)) having high spin polarizability, NiMnSb, PtMnSb, etc. A Heusler alloy or the like may be used. These metals include Ag (silver), Cu (copper), Au (gold), and Al (within a range not losing ferromagnetism in order to adjust saturation magnetization, magnetocrystalline anisotropy, attenuation constant, and the like. Aluminum), Mg (magnesium), Si (silicon), Bi (bismuth), Ta (tantalum), B (boron), C (carbon), O (oxygen), N (nitrogen), Pd (palladium), Pt ( It may contain a nonmagnetic element such as platinum, Zr (zirconium), Ir (iridium), W (tungsten), Mo (molybdenum), Nb (niobium) or the like.

固定層11としては、Fe、Co,Niのうち1つ以上の元素或いはこの1つの元素を含む合金からなる磁性金属からなっていても良い。又は、スピン分極率の大きいマグネタイト、CrO、RXMnO3-y(R:希土類元素、X:Ca、Ba、Sr)等の酸化物の他、NiMnSb、PtMnSb等のホイスラー合金等を用いても良い。また、これら金属には、飽和磁化、結晶磁気異方性、及び減衰定数等を調整する意味で、強磁性を失わない範囲でAg、Cu、Au、Al、Mg、Si、Bi、Ta、B、C、O、N、Pd、Pt、Zr、Ir、W、Mo、Nb等の非磁性元素を含んでも良い。但し、固定層11としては、第1の自由層15より反転電流の大きな磁性層が用いられる。 The fixed layer 11 may be made of one or more elements of Fe, Co, and Ni or a magnetic metal made of an alloy containing the one element. Alternatively, a magnetite having a high spin polarizability, an oxide such as CrO 2 , RXMnO 3 -y (R: rare earth element, X: Ca, Ba, Sr), or a Heusler alloy such as NiMnSb or PtMnSb may be used. . In addition, these metals include Ag, Cu, Au, Al, Mg, Si, Bi, Ta, B, and the like within the range in which ferromagnetism is not lost in order to adjust saturation magnetization, magnetocrystalline anisotropy, attenuation constant, and the like. , C, O, N, Pd, Pt, Zr, Ir, W, Mo, Nb, and other nonmagnetic elements may be included. However, as the fixed layer 11, a magnetic layer having a larger reversal current than that of the first free layer 15 is used.

スピン偏極した電子によって磁化反転を起こす場合、その反転電流は飽和磁化、異方性磁界、及び体積に比例するため、これらを適切に調整して、第1の自由層15と固定層11との反転電流に差をつけることで、固定層11の磁化の方向を固定することができる。また、固定層15に反強磁性層(PtMn、IrMn、或いはFeMn等)を付加して、固定層11の磁化の方向を固定するようにしても良い。   When the magnetization reversal is caused by spin-polarized electrons, the reversal current is proportional to the saturation magnetization, the anisotropic magnetic field, and the volume. Therefore, these are appropriately adjusted so that the first free layer 15 and the fixed layer 11 Thus, the magnetization direction of the fixed layer 11 can be fixed. Further, an antiferromagnetic layer (PtMn, IrMn, FeMn, or the like) may be added to the fixed layer 15 to fix the magnetization direction of the fixed layer 11.

第2の自由層13としては、第1の自由層15の材料として本実施例で挙げた強磁性体を自由に選択することが可能である。但し、U1>U2の関係を満たす第1の自由層15と第2の自由層13との材料の選択が必要である。例えば、第2の自由層13に第1の自由層15と同じ材料を用いる場合は第2の自由層13の膜厚を第1の自由層15の膜厚より薄く設計すれば良い。また、第2の自由層13は、室温かつ外部磁場がゼロの状態において磁化がゼロとなる、いわゆる常磁性体であっても良い。   As the second free layer 13, it is possible to freely select the ferromagnetic material mentioned in this embodiment as the material of the first free layer 15. However, it is necessary to select materials for the first free layer 15 and the second free layer 13 that satisfy the relationship of U1> U2. For example, when the same material as the first free layer 15 is used for the second free layer 13, the thickness of the second free layer 13 may be designed to be smaller than the thickness of the first free layer 15. Further, the second free layer 13 may be a so-called paramagnetic material in which magnetization becomes zero at a room temperature and an external magnetic field is zero.

また、第2の自由層13は、グラニュラー構造を有していても良い。図2は、第2の自由層13の一例を示す断面図である。第2の自由層13は、絶縁相13−1と、この絶縁相13−1内に設けられた複数の粒状の磁性相13−2とから構成されている。このように構成された第2の自由層13では、第2の自由層13を流れる電流は、最もトンネル障壁が小さいパスを流れることになる。この電流狭窄(CCP:current confined path)効果により、第2の自由層13を流れる電流密度を向上させることができる。この結果、高磁気異方性エネルギーを有する部分を磁化反転させるのに十分な電流密度が得られるようにMTJ素子10の設計が可能となる。磁性層13−2には第1の自由層15であげた材料を自由に選択することが可能である。例えば絶縁層13−1にMgO、磁性層13−2にCoFe或いはCoFeBを用いグラニュラー構造としても良い。   Further, the second free layer 13 may have a granular structure. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the second free layer 13. The second free layer 13 includes an insulating phase 13-1 and a plurality of granular magnetic phases 13-2 provided in the insulating phase 13-1. In the second free layer 13 configured as described above, the current flowing through the second free layer 13 flows through a path having the smallest tunnel barrier. Due to the current confined path (CCP) effect, the current density flowing through the second free layer 13 can be improved. As a result, the MTJ element 10 can be designed so as to obtain a current density sufficient to reverse the magnetization of the portion having high magnetic anisotropy energy. For the magnetic layer 13-2, the materials listed in the first free layer 15 can be freely selected. For example, MgO may be used for the insulating layer 13-1, and CoFe or CoFeB may be used for the magnetic layer 13-2 to form a granular structure.

また、グラニュラー構造の第2の自由層13を用いることで、第2の自由層13の活性化体積を減らすことができる。この場合、第2の自由層13と第1の自由層15との膜厚を同じにした場合でも、第2の自由層13の磁気異方性エネルギーU2を、第1の自由層15の磁気異方性エネルギーU1より小さくすることができる。これにより、第2の自由層13の磁気異方性エネルギーU2の設計が容易となる。   Moreover, the activation volume of the 2nd free layer 13 can be reduced by using the 2nd free layer 13 of a granular structure. In this case, even when the film thicknesses of the second free layer 13 and the first free layer 15 are the same, the magnetic anisotropy energy U2 of the second free layer 13 is changed to the magnetic force of the first free layer 15. It can be made smaller than the anisotropic energy U1. Thereby, the design of the magnetic anisotropy energy U2 of the second free layer 13 is facilitated.

なお、第2の自由層13の膜厚が増加すると、第2の自由層13の磁化を反転させるために必要な電流値が増大する。また、第2の自由層13の膜厚がスピン拡散長より長くなると、第2の自由層13中でスピントルクが緩和してしまい、第2の自由層13の磁化を反転させるために必要な電流値が増加してしまう。このため、第2の自由層13の膜厚は、当該第2の自由層13がもつスピン拡散長以下の膜厚であることが好ましい。同様の理由により、第1の自由層15の膜厚は、当該第1の自由層15がもつスピン拡散長以下の膜厚であることが好ましい。   Note that as the film thickness of the second free layer 13 increases, the current value required to reverse the magnetization of the second free layer 13 increases. Further, when the film thickness of the second free layer 13 becomes longer than the spin diffusion length, the spin torque is relaxed in the second free layer 13 and is necessary for reversing the magnetization of the second free layer 13. The current value will increase. For this reason, it is preferable that the film thickness of the second free layer 13 is equal to or less than the spin diffusion length of the second free layer 13. For the same reason, the film thickness of the first free layer 15 is preferably equal to or less than the spin diffusion length of the first free layer 15.

トンネルバリア層12としては、MgO、AlO、SiO、BiO、SrTiO、AlLaO等の酸化物、或いはTiN、VN等の窒化物、或いはMgF、CaF等のフッ化物、或いはZrSe、ZnSe等のセレン化物、AlAs等の化合物半導体があげられる。従って、本実施形態のMTJ素子10は、TMR(Tunneling Magnetoresistive)効果を有することになる。この中でも、酸化物絶縁体であるMgOは、トンネルバリア層12としては好ましい材料である。これは、MgOを用いた場合、MR比がより大きくなるからである。 The tunnel barrier layer 12 includes an oxide such as MgO, AlO x , SiO x , BiO x , SrTiO x , and AlLaO x , a nitride such as TiN and VN, a fluoride such as MgF x and CaF x , or ZrSe. And selenides such as ZnSe and compound semiconductors such as AlAs. Therefore, the MTJ element 10 of this embodiment has a TMR (Tunneling Magnetoresistive) effect. Among these, MgO which is an oxide insulator is a preferable material for the tunnel barrier layer 12. This is because the MR ratio becomes larger when MgO is used.

また、トンネルバリア層12として、Al(アルミニウム)、Au(金)、As(砒素)、Ag(銀)、Be(ベリリウム)、Ga(カルシウム)、P(リン)、Pt(白金)、Pd(パラジウム)、Ir(イリジウム)、Ru(ルテニウム)、Rh(ロジウム)、Cu(銅)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Nb(ニオブ)、Mo(モリブデン)、Ta(タンタル)、W(タングステン)のうち1つ以上の元素を含む非磁性金属を用いても良い。この非磁性金属を用いた場合は、GMR(Giant Magnetoresistive)効果を利用することができる。   As the tunnel barrier layer 12, Al (aluminum), Au (gold), As (arsenic), Ag (silver), Be (beryllium), Ga (calcium), P (phosphorus), Pt (platinum), Pd ( Palladium), Ir (iridium), Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Cu (copper), V (vanadium), Cr (chromium), Nb (niobium), Mo (molybdenum), Ta (tantalum), W ( A non-magnetic metal containing one or more elements of tungsten) may be used. When this nonmagnetic metal is used, a GMR (Giant Magnetoresistive) effect can be used.

トンネルバリア層14としては、MgO、AlO、SiO、BiO、SrTiO、AlLaO等の酸化物、或いはTiN、VN等の窒化物、或いはMgFx、CaFx等のフッ化物、或いはZrSe、ZnSe等のセレン化物、AlAs等の化合物半導体があげられる。或いは、トンネルバリア層14として、Al、Au、As、Ag、Be、Ga、P、Pt、Pd、Ir、Ru、Rh、Cu、V、Cr、Nb、Mo、Ta、Wのうち1つ以上の元素を含む非磁性金属を用いても良い。この中で、酸化物絶縁体、窒化物絶縁体、或いは化合物半導体がより好ましい材料である。このような材料を用いることで、TMR効果によるスピン分極率を向上させることができる。また、酸化物絶縁体であるMgOは、トンネルバリア層14としては好ましい材料である。これは、MgOを用いた場合、スピン分極率がより大きくなるからである。 As the tunnel barrier layer 14, an oxide such as MgO, AlO x , SiO x , BiO x , SrTiO x , and AlLaO x , a nitride such as TiN and VN, a fluoride such as MgFx and CaFx, or ZrSe and ZnSe And selenides such as AlAs and compound semiconductors such as AlAs. Alternatively, one or more of Al, Au, As, Ag, Be, Ga, P, Pt, Pd, Ir, Ru, Rh, Cu, V, Cr, Nb, Mo, Ta, and W are used as the tunnel barrier layer 14. A nonmagnetic metal containing any of these elements may be used. Among these, oxide insulators, nitride insulators, or compound semiconductors are more preferable materials. By using such a material, the spin polarizability due to the TMR effect can be improved. Further, MgO that is an oxide insulator is a preferable material for the tunnel barrier layer 14. This is because when MgO is used, the spin polarizability becomes larger.

なお、トンネルバリア層12とトンネルバリア層14とに同じ材料を用いる場合、トンネルバリア層14は、トンネルバリア層12より膜厚が薄くなるように設定される。これは、データ読み出し時に、MR比に差を持たせるためである。   Note that when the same material is used for the tunnel barrier layer 12 and the tunnel barrier layer 14, the tunnel barrier layer 14 is set to be thinner than the tunnel barrier layer 12. This is to provide a difference in MR ratio when reading data.

次に、このように構成されたMTJ素子10の情報の書き込み動作について説明する。MTJ素子10は、膜面に垂直な方向において、双方向に電流通電される。なお、ここでいう電流は、電子(e)の流れをいう。   Next, an information writing operation of the MTJ element 10 configured as described above will be described. The MTJ element 10 is energized in both directions in a direction perpendicular to the film surface. The current here refers to the flow of electrons (e).

まず、固定層11と第1の自由層15との磁化の方向を平行状態から反平行状態にする場合について説明する。図3は、固定層11と第1の自由層15との磁化の方向を平行状態から反平行状態に変化させる場合におけるMTJ素子10の磁化状態を説明する図である。この場合、MTJ素子10には、第1の自由層15から固定層11へ向かう電子が供給される。   First, the case where the magnetization directions of the fixed layer 11 and the first free layer 15 are changed from the parallel state to the antiparallel state will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining the magnetization state of the MTJ element 10 when the magnetization directions of the fixed layer 11 and the first free layer 15 are changed from the parallel state to the antiparallel state. In this case, electrons traveling from the first free layer 15 to the fixed layer 11 are supplied to the MTJ element 10.

第1の自由層15側から電子を供給した場合、第1の自由層15によりスピン偏極された電子が第2の自由層13に注入される(図3(a)参照)。これにより、第2の自由層13の磁化は、第1の自由層15の磁化と同じ方向に揃えられる(図3(b)参照)。   When electrons are supplied from the first free layer 15 side, the spin-polarized electrons by the first free layer 15 are injected into the second free layer 13 (see FIG. 3A). Thereby, the magnetization of the second free layer 13 is aligned in the same direction as the magnetization of the first free layer 15 (see FIG. 3B).

さらに、第2の自由層13により電子が反射されることで第2の自由層13の磁化と反対方向にスピン偏極された電子が、第1の自由層15に注入される。これにより、第1の自由層15の磁化は、固定層11の磁化の方向と反対方向に揃えられる(図3(c)参照)。これにより、固定層11と第1の自由層15との磁化の方向が反平行配列となる。   Furthermore, electrons that are spin-polarized in the direction opposite to the magnetization of the second free layer 13 due to the reflection of electrons by the second free layer 13 are injected into the first free layer 15. Thereby, the magnetization of the first free layer 15 is aligned in the direction opposite to the magnetization direction of the fixed layer 11 (see FIG. 3C). As a result, the magnetization directions of the fixed layer 11 and the first free layer 15 are antiparallel.

次に、固定層11と第1の自由層15との磁化の方向を反平行状態から平行状態に変化させる場合について説明する。図4は、固定層11と第1の自由層15との磁化の方向を反平行状態から平行状態にする場合におけるMTJ素子10の磁化状態を説明する図である。この場合、MTJ素子10には、固定層11から第1の自由層15へ向かう電子が供給される。   Next, a case where the magnetization directions of the fixed layer 11 and the first free layer 15 are changed from the antiparallel state to the parallel state will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating the magnetization state of the MTJ element 10 when the magnetization direction of the fixed layer 11 and the first free layer 15 is changed from the antiparallel state to the parallel state. In this case, electrons traveling from the fixed layer 11 to the first free layer 15 are supplied to the MTJ element 10.

固定層11側から電子を供給した場合、固定層11によりスピン偏極された電子が第2の自由層13に注入される(図4(a)参照)。この場合、第2の自由層13の磁化の方向は、固定層11の磁化の方向と同じ方向に揃えられる(図4(b)参照)。   When electrons are supplied from the fixed layer 11 side, electrons that are spin-polarized by the fixed layer 11 are injected into the second free layer 13 (see FIG. 4A). In this case, the magnetization direction of the second free layer 13 is aligned with the same direction as the magnetization direction of the fixed layer 11 (see FIG. 4B).

さらに、第2の自由層13によりスピン偏極された電子が第1の自由層15に注入され、第1の自由層15の磁化は、固定層11の磁化の方向と同じ方向に揃えられる(図4(c)参照)。これにより、固定層11と第1の自由層15との磁化の方向が平行配列となる。   Further, electrons spin-polarized by the second free layer 13 are injected into the first free layer 15, and the magnetization of the first free layer 15 is aligned in the same direction as the magnetization direction of the fixed layer 11 ( (Refer FIG.4 (c)). Thereby, the magnetization directions of the fixed layer 11 and the first free layer 15 are arranged in parallel.

次に、MTJ素子10のデータ読み出し動作について説明する。データの読み出しは、MTJ素子10に読み出し電流を供給することで行われる。この読み出し電流は、書き込み電流よりも小さい値に設定され、かつ第1の自由層15の磁化が反転しない電流に設定される。   Next, the data read operation of the MTJ element 10 will be described. Data is read by supplying a read current to the MTJ element 10. This read current is set to a value smaller than the write current, and is set to a current that does not reverse the magnetization of the first free layer 15.

まず、固定層11と第1の自由層15との磁化の方向が反平行状態の場合のデータ読み出し動作について説明する。図5は、固定層11と第1の自由層15との磁化の方向が反平行状態におけるデータ読み出し時のMTJ素子10の磁化状態を説明する図である。   First, a data read operation in the case where the magnetization directions of the fixed layer 11 and the first free layer 15 are antiparallel will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining the magnetization state of the MTJ element 10 at the time of data reading when the magnetization directions of the fixed layer 11 and the first free layer 15 are antiparallel.

例えば第1の自由層15から固定層11に向かう読み出し電流をMTJ素子10に供給すると、第1の自由層15によりスピン偏極された電子が第2の自由層13に注入される(図5(a)参照)。これにより、第2の自由層13の磁化は、第1の自由層15の磁化の方向と同じ方向に揃えられる(図5(b)参照)。   For example, when a read current from the first free layer 15 toward the fixed layer 11 is supplied to the MTJ element 10, electrons spin-polarized by the first free layer 15 are injected into the second free layer 13 (FIG. 5). (See (a)). Thereby, the magnetization of the second free layer 13 is aligned in the same direction as the magnetization direction of the first free layer 15 (see FIG. 5B).

この結果、固定層11と第2の自由層13との磁化の方向は、反平行配列となる。この反平行配列のときはMTJ素子10の抵抗値は最も大きくなり、この場合をデータ“1”と規定する。   As a result, the magnetization directions of the fixed layer 11 and the second free layer 13 are antiparallel. In this antiparallel arrangement, the MTJ element 10 has the largest resistance value, and this case is defined as data “1”.

次に、固定層11と第1の自由層15との磁化の方向が平行状態の場合のデータ読み出し動作について説明する。図5は、固定層11と第1の自由層15との磁化の方向が平行状態におけるデータ読み出し時のMTJ素子10の磁化状態を説明する図である。   Next, a data read operation when the magnetization directions of the fixed layer 11 and the first free layer 15 are in a parallel state will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining the magnetization state of the MTJ element 10 at the time of data reading when the magnetization directions of the fixed layer 11 and the first free layer 15 are parallel.

例えば第1の自由層15から固定層11に向かう読み出し電流をMTJ素子10に供給すると、第1の自由層15によりスピン偏極された電子が第2の自由層13に注入される(図6(a)参照)。これにより、第2の自由層13の磁化は、第1の自由層15の磁化の方向と同じ方向に揃えられる(図6(b)参照)。   For example, when a read current from the first free layer 15 toward the fixed layer 11 is supplied to the MTJ element 10, electrons that are spin-polarized by the first free layer 15 are injected into the second free layer 13 (FIG. 6). (See (a)). Thereby, the magnetization of the second free layer 13 is aligned in the same direction as the magnetization direction of the first free layer 15 (see FIG. 6B).

この結果、固定層11と第2の自由層13との磁化の方向は、平行配列となる。この平行配列のときはMTJ素子10の抵抗値は最も小さくなり、この場合をデータ“0”と規定する。このMTJ素子10の抵抗値の変化を検出することで、MTJ素子10に記録されたデータの読み出しを行う。   As a result, the magnetization directions of the fixed layer 11 and the second free layer 13 are in a parallel arrangement. In this parallel arrangement, the resistance value of the MTJ element 10 is the smallest, and this case is defined as data “0”. By detecting a change in the resistance value of the MTJ element 10, data recorded in the MTJ element 10 is read.

以下に、MTJ素子10の他の構成例について説明する。まず、第1の例として、第2の自由層13の他の構成について説明する。第2の自由層13は、磁性層とトンネルバリア層(非磁性層)とが複数積層された積層構造である。図7は、MTJ素子10の他の構成例を示す断面図である。   Hereinafter, another configuration example of the MTJ element 10 will be described. First, another configuration of the second free layer 13 will be described as a first example. The second free layer 13 has a laminated structure in which a plurality of magnetic layers and tunnel barrier layers (nonmagnetic layers) are laminated. FIG. 7 is a cross-sectional view showing another configuration example of the MTJ element 10.

図7に示すように、第2の自由層13は、磁性層13A、トンネルバリア層13B、磁性層13Cが積層されて構成されている。トンネルバリア層13Bの材料としては、トンネルバリア層14と同じ材料が用いられる。また、第2の自由層13を構成する磁性層13A、13Cとしては、前述したように、強磁性体、或いは常磁性体が用いられる。また、磁性層13A及び13Cの磁気異方性エネルギーはそれぞれ、第1の自由層15の磁気異方性エネルギーU1より小さく設定される。   As shown in FIG. 7, the second free layer 13 is formed by laminating a magnetic layer 13A, a tunnel barrier layer 13B, and a magnetic layer 13C. As the material of the tunnel barrier layer 13B, the same material as that of the tunnel barrier layer 14 is used. Further, as described above, a ferromagnetic material or a paramagnetic material is used as the magnetic layers 13A and 13C constituting the second free layer 13. Further, the magnetic anisotropy energy of the magnetic layers 13A and 13C is set smaller than the magnetic anisotropy energy U1 of the first free layer 15, respectively.

MTJ素子10を構成する層の具体例として、例えば、FePt(2nm)/MgO(0.7nm)/CoFeB(1nm)/MgO(0.7nm)/CoFeB(1nm)/MgO(1nm)/CoFeB(2nm)/FePt(10nm)を用いることができる。CoFeB(2nm)は図示していないが、界面層に相当するものであり、固定層11とトンネルバリア層12との間に設けられるものである。なお、積層膜の記載において、“/”の左側が上層、右側が下層を表している。   As a specific example of the layer constituting the MTJ element 10, for example, FePt (2 nm) / MgO (0.7 nm) / CoFeB (1 nm) / MgO (0.7 nm) / CoFeB (1 nm) / MgO (1 nm) / CoFeB ( 2 nm) / FePt (10 nm). CoFeB (2 nm) is not shown, but corresponds to the interface layer, and is provided between the fixed layer 11 and the tunnel barrier layer 12. In the description of the laminated film, the left side of “/” represents the upper layer and the right side represents the lower layer.

磁性層とトンネルバリア層とを複数積層して第2の自由層13を構成することで、第1の自由層15とトンネルバリア層14との界面のスピン分極率をより向上させることが可能となる。これにより、効率良くスピントランスファートルクを第1の自由層15に与えることができるため、磁化反転に必要な書き込み電流を低減することが可能となる。なお、第2の自由層13を構成する磁性層が3層以上であっても良い。   By forming the second free layer 13 by stacking a plurality of magnetic layers and tunnel barrier layers, it is possible to further improve the spin polarizability at the interface between the first free layer 15 and the tunnel barrier layer 14. Become. Thereby, since the spin transfer torque can be efficiently applied to the first free layer 15, the write current necessary for the magnetization reversal can be reduced. In addition, the magnetic layer which comprises the 2nd free layer 13 may be three or more layers.

トンネルバリア層13Bの材料として非磁性金属層を用いても良い。この場合はGMR効果を利用することになる。磁性層と非磁性金属層とを複数積層して第2の自由層13を構成することで、第1の自由層15とトンネルバリア層14との界面のスピン分極率をより向上させることが可能となる。これにより、効率良くスピントランスファートルクを第1の自由層15に与えることができるため、磁化反転に必要な書き込み電流を低減することが可能となる。   A nonmagnetic metal layer may be used as the material of the tunnel barrier layer 13B. In this case, the GMR effect is used. It is possible to further improve the spin polarizability at the interface between the first free layer 15 and the tunnel barrier layer 14 by forming the second free layer 13 by laminating a plurality of magnetic layers and nonmagnetic metal layers. It becomes. Thereby, since the spin transfer torque can be efficiently applied to the first free layer 15, the write current necessary for the magnetization reversal can be reduced.

次に、第2の例として、第1の自由層15の他の構成について説明する。図8は、MTJ素子10の他の構成例を示す断面図である。第1の自由層15は、磁性層15C/非磁性層15B/磁性層15Aの積層構造を有している。磁性層15Aと磁性層15Cとの磁化方向は、互いに反平行に設定される。また、磁性層15Aと磁性層15Cとは非磁性層15Bを挟んで反強磁性結合している。非磁性層15Bとしては、例えば非磁性金属が用いられる。   Next, another configuration of the first free layer 15 will be described as a second example. FIG. 8 is a cross-sectional view showing another configuration example of the MTJ element 10. The first free layer 15 has a laminated structure of magnetic layer 15C / nonmagnetic layer 15B / magnetic layer 15A. The magnetization directions of the magnetic layer 15A and the magnetic layer 15C are set antiparallel to each other. The magnetic layer 15A and the magnetic layer 15C are antiferromagnetically coupled with the nonmagnetic layer 15B interposed therebetween. As the nonmagnetic layer 15B, for example, a nonmagnetic metal is used.

非磁性層を介して互いの磁化の方向が反平行である第1の磁性層/非磁性層/第2の磁性層の積層構造をシンセティックアンチフェロ(SAF:Synthetic Anti-Ferromagnet)構造という。このSAF構造を用いることで、第1の自由層15の外部磁場に対する耐性及び熱的な安定性を向上させることができる。   The laminated structure of the first magnetic layer / nonmagnetic layer / second magnetic layer in which the directions of magnetization are antiparallel through the nonmagnetic layer is referred to as a synthetic anti-ferromagnet (SAF) structure. By using this SAF structure, the resistance to the external magnetic field and the thermal stability of the first free layer 15 can be improved.

MTJ素子10を構成する層の具体例として、例えば、FePt(2nm)/Ru(0.8)/FePt(2nm)/MgO(0.7nm)/CoFeB(1nm)/MgO(1nm)/CoFeB(2nm)/FePt(10nm)を用いることができる。CoFeB(2nm)は図示していないが、界面層に相当するものであり、固定層11とトンネルバリア層12との間に設けられるものである。   As a specific example of the layer constituting the MTJ element 10, for example, FePt (2 nm) / Ru (0.8) / FePt (2 nm) / MgO (0.7 nm) / CoFeB (1 nm) / MgO (1 nm) / CoFeB ( 2 nm) / FePt (10 nm). CoFeB (2 nm) is not shown, but corresponds to the interface layer, and is provided between the fixed layer 11 and the tunnel barrier layer 12.

次に、第3の例として、固定層11の他の構成について説明する。図9は、MTJ素子10の他の構成例を示す断面図である。固定層11は、磁性層11C/非磁性層11B/磁性層11Aの積層構造を有している。磁性層11Aと磁性層11Cとの磁化方向は、互いに反平行に設定される。また、磁性層11Aと磁性層11Cとは非磁性層11Bを挟んで反強磁性結合している。非磁性層11Bとしては、例えば非磁性金属が用いられる。   Next, another configuration of the fixed layer 11 will be described as a third example. FIG. 9 is a cross-sectional view showing another configuration example of the MTJ element 10. The fixed layer 11 has a laminated structure of magnetic layer 11C / nonmagnetic layer 11B / magnetic layer 11A. The magnetization directions of the magnetic layer 11A and the magnetic layer 11C are set antiparallel to each other. The magnetic layer 11A and the magnetic layer 11C are antiferromagnetically coupled with the nonmagnetic layer 11B interposed therebetween. For example, a nonmagnetic metal is used as the nonmagnetic layer 11B.

固定層11にSAF構造を用いることで、固定層11の磁化固着力が増強され、外部磁場に対する耐性及び熱的な安定性を向上させることができる。また、SAF構造において、磁性層11Cの飽和磁化をMs1、膜厚をt1、磁性層11Aの飽和磁化をMs2、膜厚をt2とすると、Ms1・t1≒Ms2・t2に設定することで、固定層11の見かけ上の飽和磁化と膜厚との積Ms・tをほぼゼロとすることが可能となる。これにより、固定層11は、外部磁場に反応しにくくなり、さらに外部磁場耐性を向上させることができる。   By using the SAF structure for the fixed layer 11, the magnetization fixing force of the fixed layer 11 can be enhanced, and the resistance to an external magnetic field and the thermal stability can be improved. In the SAF structure, when the saturation magnetization of the magnetic layer 11C is Ms1, the film thickness is t1, the saturation magnetization of the magnetic layer 11A is Ms2, and the film thickness is t2, Ms1 · t1≈Ms2 · t2 is set. The product Ms · t of the apparent saturation magnetization and the film thickness of the layer 11 can be made almost zero. Thereby, the fixed layer 11 becomes difficult to react to an external magnetic field, and can further improve external magnetic field resistance.

MTJ素子10を構成する層の具体例として、例えば、FePt(2nm)/MgO(0.7nm)/CoFeB(1nm)/MgO(1nm)/CoFeB(2nm)/FePt(8nm)/Ru(0.8)/FePt(10)を用いることができる。CoFeB(2nm)は図示していないが、界面層に相当するものであり、固定層11とトンネルバリア層12との間に設けられるものである。   Specific examples of the layers constituting the MTJ element 10 include, for example, FePt (2 nm) / MgO (0.7 nm) / CoFeB (1 nm) / MgO (1 nm) / CoFeB (2 nm) / FePt (8 nm) / Ru (0. 8) / FePt (10) can be used. CoFeB (2 nm) is not shown, but corresponds to the interface layer, and is provided between the fixed layer 11 and the tunnel barrier layer 12.

以上詳述したように本実施形態では、固定層11と第1の自由層15との間に第2の自由層13を設け、第2の自由層13の磁気異方性エネルギーU2を第1の自由層15の磁気異方性エネルギーU1より小さくなるように設定している。   As described in detail above, in the present embodiment, the second free layer 13 is provided between the fixed layer 11 and the first free layer 15, and the magnetic anisotropy energy U2 of the second free layer 13 is set to the first. The magnetic anisotropy energy U1 of the free layer 15 is set to be smaller.

従って本実施形態によれば、第1の自由層15とトンネルバリア層14との界面でのスピン分極率を向上させることができる。これにより、効率良くスピントランスファートルクを第1の自由層15に与えることができるため、磁化反転に必要な書き込み電流を低減することが可能となる。さらに、MTJ素子10の微細化が可能となるため、このMTJ素子10を用いて大容量(例えば256Mbits以上)のMRAMを具現化することができる。   Therefore, according to the present embodiment, the spin polarizability at the interface between the first free layer 15 and the tunnel barrier layer 14 can be improved. Thereby, since the spin transfer torque can be efficiently applied to the first free layer 15, the write current necessary for the magnetization reversal can be reduced. Further, since the MTJ element 10 can be miniaturized, a large capacity (for example, 256 Mbits or more) MRAM can be realized using the MTJ element 10.

(第2の実施形態)
第2の実施形態は、前述したMTJ素子10を用いてMRAMを構成した場合の例について示している。
(Second Embodiment)
The second embodiment shows an example in which an MRAM is configured using the MTJ element 10 described above.

図10は、本発明の第2の実施形態に係るMTJ素子10の構成を示す断面図である。固定層11、トンネルバリア層12、第2の自由層13、トンネルバリア層14、第1の自由層15が順に積層された基本構成は、第1の実施形態と同じであり、この基本構成を上下で挟むように、上部電極17及び下部電極16が設けられている。上部電極17及び下部電極16としては、例えば、タンタル(Ta)、窒化チタン(TiN)が用いられる。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the MTJ element 10 according to the second embodiment of the present invention. The basic configuration in which the fixed layer 11, the tunnel barrier layer 12, the second free layer 13, the tunnel barrier layer 14, and the first free layer 15 are sequentially stacked is the same as that of the first embodiment. An upper electrode 17 and a lower electrode 16 are provided so as to be sandwiched between the upper and lower sides. As the upper electrode 17 and the lower electrode 16, for example, tantalum (Ta) or titanium nitride (TiN) is used.

図11は、MRAMの構成を示す回路図である。MRAMは、マトリクス状に配列された複数のメモリセルMCを有するメモリセルアレイ20を備えている。メモリセルアレイ20には、それぞれが列(カラム)方向に延在するように、複数のビット線対BL,/BLが配置されている。また、メモリセルアレイ20には、それぞれが行(ロウ)方向に延在するように、複数のワード線WLが配置されている。   FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of the MRAM. The MRAM includes a memory cell array 20 having a plurality of memory cells MC arranged in a matrix. In the memory cell array 20, a plurality of bit line pairs BL, / BL are arranged so as to extend in the column direction. In the memory cell array 20, a plurality of word lines WL are arranged so as to extend in the row direction.

ビット線BLとワード線WLとの交差部分には、メモリセルMCが配置されている。各メモリセルMCは、MTJ素子10、及び選択トランジスタ21を備えている。MTJ素子10の上部電極17は、ビット線BLに接続されている。MTJ素子10の下部電極16は、選択トランジスタ21のドレイン端子に接続されている。選択トランジスタ21のゲート端子は、ワード線WLに接続されている。選択トランジスタ21のソース端子は、ビット線/BLに接続されている。   Memory cells MC are arranged at the intersections between the bit lines BL and the word lines WL. Each memory cell MC includes an MTJ element 10 and a selection transistor 21. The upper electrode 17 of the MTJ element 10 is connected to the bit line BL. The lower electrode 16 of the MTJ element 10 is connected to the drain terminal of the selection transistor 21. The gate terminal of the selection transistor 21 is connected to the word line WL. The source terminal of the selection transistor 21 is connected to the bit line / BL.

ワード線WLには、ロウデコーダ22が接続されている。ビット線対BL,/BLには、書き込み回路24及び読み出し回路25が接続されている。書き込み回路24及び読み出し回路25には、カラムデコーダ23が接続されている。各メモリセルMCは、ロウデコーダ22及びカラムデコーダ23により選択される。   A row decoder 22 is connected to the word line WL. A write circuit 24 and a read circuit 25 are connected to the bit line pair BL, / BL. A column decoder 23 is connected to the write circuit 24 and the read circuit 25. Each memory cell MC is selected by the row decoder 22 and the column decoder 23.

メモリセルMCへのデータ書き込みは、以下のように行われる。先ず、データ書き込みを行なうメモリセルMCを選択するために、このメモリセルMCに接続されたワード線WLが活性化される。これにより、選択トランジスタ21がターンオンする。   Data writing to the memory cell MC is performed as follows. First, in order to select a memory cell MC for data writing, the word line WL connected to the memory cell MC is activated. As a result, the selection transistor 21 is turned on.

ここで、MTJ素子10には、双方向の書き込み電流Iwが供給される。具体的には、MTJ素子10に左から右へ書き込み電流Iwを供給する場合、書き込み回路24は、ビット線BLに正の電位を印加し、ビット線/BLに接地電位を印加する。また、MTJ素子10に右から左へ書き込み電流Iwを供給する場合、書き込み回路24は、ビット線/BLに正の電位を印加し、ビット線BLに接地電位を印加する。このようにして、メモリセルMCにデータ“0”或いはデータ“1”を書き込むことができる。   Here, the bidirectional write current Iw is supplied to the MTJ element 10. Specifically, when supplying the write current Iw to the MTJ element 10 from left to right, the write circuit 24 applies a positive potential to the bit line BL and applies a ground potential to the bit line / BL. When supplying the write current Iw from the right to the left to the MTJ element 10, the write circuit 24 applies a positive potential to the bit line / BL and applies a ground potential to the bit line BL. In this way, data “0” or data “1” can be written in the memory cell MC.

次に、メモリセルMCからのデータ読み出しは、以下のように行われる。まず、選択されたメモリセルMCの選択トランジスタ21がターンオンする。読み出し回路25は、MTJ素子10に、例えば右から左へ流れる読み出し電流Irを供給する。そして、読み出し回路25は、この読み出し電流Irに基づいて、MTJ素子10の抵抗値を検出する。このようにして、MTJ素子10に記憶されたデータを読み出すことができる。   Next, data reading from the memory cell MC is performed as follows. First, the selection transistor 21 of the selected memory cell MC is turned on. The read circuit 25 supplies the MTJ element 10 with a read current Ir that flows from right to left, for example. Then, the read circuit 25 detects the resistance value of the MTJ element 10 based on the read current Ir. In this way, data stored in the MTJ element 10 can be read.

以上詳述したように本実施形態によれば、第1の実施形態で示したMTJ素子10を用いてMRAMを構成することができる。また、第1の実施形態で示したMTJ素子10を用いることで、微細化が可能で、かつ反転電流密度を低減することが可能なMRAMを構成することができる。   As described above in detail, according to the present embodiment, the MRAM can be configured using the MTJ element 10 shown in the first embodiment. Further, by using the MTJ element 10 shown in the first embodiment, it is possible to configure an MRAM that can be miniaturized and can reduce the inversion current density.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化できる。また、実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いし、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせても良い。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention. In addition, various inventions can be configured by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some constituent elements may be deleted from all the constituent elements disclosed in the embodiments, or constituent elements of different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第1の実施形態に係るMTJ素子10の構成を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a configuration of an MTJ element 10 according to a first embodiment of the present invention. 第2の自由層13の一例を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a second free layer 13. 固定層11と第1の自由層15との磁化の方向を平行状態から反平行状態に変化させる場合におけるMTJ素子10の磁化状態を説明する図。The figure explaining the magnetization state of the MTJ element 10 in the case of changing the magnetization direction of the fixed layer 11 and the first free layer 15 from the parallel state to the antiparallel state. 固定層11と第1の自由層15との磁化の方向を反平行状態から平行状態に変化させる場合におけるMTJ素子10の磁化状態を説明する図。The figure explaining the magnetization state of the MTJ element 10 in the case of changing the magnetization direction of the fixed layer 11 and the first free layer 15 from the antiparallel state to the parallel state. 固定層11と第1の自由層15との磁化の方向が反平行状態におけるデータ読み出し時のMTJ素子10の磁化状態を説明する図。The figure explaining the magnetization state of the MTJ element 10 at the time of data reading in the direction of magnetization of the fixed layer 11 and the first free layer 15 in an antiparallel state. 固定層11と第1の自由層15との磁化の方向が平行状態におけるデータ読み出し時のMTJ素子10の磁化状態を説明する図。The figure explaining the magnetization state of the MTJ element 10 at the time of data reading in the state where the magnetization directions of the fixed layer 11 and the first free layer 15 are parallel. MTJ素子10の他の構成例を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing another configuration example of the MTJ element 10. MTJ素子10の他の構成例を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing another configuration example of the MTJ element 10. MTJ素子10の他の構成例を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing another configuration example of the MTJ element 10. 本発明の第2の実施形態に係るMTJ素子10の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the MTJ element 10 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態に係るMRAMの構成を示す回路図。A circuit diagram showing composition of MRAM concerning a 2nd embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…MTJ素子、11…固定層、11C,11A…磁性層、11B…非磁性層、12…トンネルバリア層、13…第2の自由層、13−1…絶縁相、13−2…磁性相、13A,13C…磁性層、13B…トンネルバリア層、14…トンネルバリア層、15…第1の自由層、15C,15A…磁性層、15B…非磁性層、16…下部電極、17…上部電極、20…メモリセルアレイ、21…選択トランジスタ、22…ロウデコーダ、23…カラムデコーダ、24…書き込み回路、25…読み出し回路、MC…メモリセル、WL…ワード線、BL…ビット線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... MTJ element, 11 ... Fixed layer, 11C, 11A ... Magnetic layer, 11B ... Nonmagnetic layer, 12 ... Tunnel barrier layer, 13 ... Second free layer, 13-1 ... Insulating phase, 13-2 ... Magnetic phase , 13A, 13C ... magnetic layer, 13B ... tunnel barrier layer, 14 ... tunnel barrier layer, 15 ... first free layer, 15C, 15A ... magnetic layer, 15B ... nonmagnetic layer, 16 ... lower electrode, 17 ... upper electrode 20 ... memory cell array, 21 ... select transistor, 22 ... row decoder, 23 ... column decoder, 24 ... write circuit, 25 ... read circuit, MC ... memory cell, WL ... word line, BL ... bit line.

Claims (8)

膜面に垂直な磁化を有し、磁化の方向が変化する第1の自由層と、
膜面に垂直な磁化を有し、磁化の方向が固定された固定層と、
前記第1の自由層と前記固定層との間に設けられ、磁化の方向が前記第1の自由層の磁化の方向と独立して変化し、自身が持つスピン拡散長以下の膜厚を有する第2の自由層と、
前記第1の自由層と前記第2の自由層との間に設けられた第1の非磁性層と、
前記第2の自由層と前記固定層との間に設けられた第2の非磁性層と、
を具備し、
前記第1の自由層の磁気異方性定数Ku1と活性化体積V1との積Ku1×V1と、前記第2の自由層の磁気異方性定数Ku2と活性化体積V2との積Ku2×V2との関係が、Ku1×V1>Ku2×V2を満たし、
前記第1及び第2の非磁性層はそれぞれ、酸化物、窒化物、フッ化物、セレン化物、或いは化合物半導体からなり、
前記第1の自由層から前記固定層へ電子を流して、前記固定層と前記第1の自由層との磁化を平行状態から反平行状態にする第1の書き込み動作は、
前記第2の自由層の磁化が前記固定層の磁化と平行になるステップと、
前記第1の自由層の磁化が前記第2の自由層の磁化と反平行になるステップと、
を含み、
前記固定層から前記第1の自由層へ電子を流して、前記固定層と前記第1の自由層との磁化を反平行状態から平行状態にする第2の書き込み動作は、
前記第2の自由層の磁化が前記固定層の磁化と平行になるステップと、
前記第1の自由層の磁化が前記第2の自由層の磁化と平行になるステップと、
を含むことを特徴とする磁気抵抗素子。
A first free layer having magnetization perpendicular to the film surface and changing the direction of magnetization;
A fixed layer having magnetization perpendicular to the film surface and having a fixed magnetization direction;
Provided between the first free layer and the fixed layer, the magnetization direction changes independently of the magnetization direction of the first free layer, and has a film thickness equal to or less than its own spin diffusion length A second free layer;
A first nonmagnetic layer provided between the first free layer and the second free layer;
A second nonmagnetic layer provided between the second free layer and the pinned layer;
Comprising
The product Ku1 × V1 of the magnetic anisotropy constant Ku1 of the first free layer and the activation volume V1, and the product Ku2 × V2 of the magnetic anisotropy constant Ku2 of the second free layer and the activation volume V2. Satisfies the relationship Ku1 × V1> Ku2 × V2,
Each of the first and second nonmagnetic layers is made of an oxide, nitride, fluoride, selenide, or compound semiconductor,
A first write operation in which electrons flow from the first free layer to the fixed layer to change the magnetization of the fixed layer and the first free layer from a parallel state to an antiparallel state,
The magnetization of the second free layer is parallel to the magnetization of the pinned layer;
The magnetization of the first free layer is anti-parallel to the magnetization of the second free layer;
Including
A second write operation in which electrons flow from the fixed layer to the first free layer to change the magnetization of the fixed layer and the first free layer from an antiparallel state to a parallel state,
The magnetization of the second free layer is parallel to the magnetization of the pinned layer;
The magnetization of the first free layer is parallel to the magnetization of the second free layer;
Magnetoresistive element characterized by comprising a.
前記第1の自由層及び前記第2の自由層はそれぞれ、強磁性体からなることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗素子。   The magnetoresistive element according to claim 1, wherein each of the first free layer and the second free layer is made of a ferromagnetic material. 前記第2の自由層は、磁性層と非磁性層とが交互に積層された積層構造を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気抵抗素子。   The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the second free layer has a stacked structure in which magnetic layers and nonmagnetic layers are alternately stacked. 前記第2の自由層は、絶縁相中に磁性相が分散したグラニュラー構造を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気抵抗素子。   The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the second free layer has a granular structure in which a magnetic phase is dispersed in an insulating phase. 前記第2の自由層の膜厚は、前記第1の自由層の膜厚より薄いことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の磁気抵抗素子。   5. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein a film thickness of the second free layer is smaller than a film thickness of the first free layer. 請求項1乃至5のいずれかに記載の磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素子を挟むように設けられ、かつ前記磁気抵抗素子に対して通電を行う第1及び第2の電極とを含むメモリセルを具備することを特徴とする磁気メモリ。   6. A memory cell comprising: the magnetoresistive element according to claim 1; and first and second electrodes provided so as to sandwich the magnetoresistive element and energizing the magnetoresistive element. A magnetic memory comprising: 前記第1及び第2の電極に電気的に接続され、かつ前記磁気抵抗素子に双方向に電流を供給する書き込み回路をさらに具備することを特徴とする請求項6に記載の磁気メモリ。   The magnetic memory according to claim 6, further comprising a write circuit that is electrically connected to the first and second electrodes and that supplies current to the magnetoresistive element bidirectionally. 前記メモリセルは、前記第2の電極と前記書き込み回路との間に電気的に接続された選択トランジスタを含むことを特徴とする請求項7に記載の磁気メモリ。   The magnetic memory according to claim 7, wherein the memory cell includes a selection transistor electrically connected between the second electrode and the write circuit.
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