JP6271370B2 - 磁気メモリ、磁気メモリ装置、及び磁気メモリの製造方法 - Google Patents
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Description
別の実施形態の磁気メモリは、第1の磁性部と、第1の非磁性部と、第1の磁化固定部と、第2の磁化固定部と、第1の電極と、第2の電極と、第3の電極と、を備える。前記第1の磁性部は、第1の方向に延び、第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能である。前記第1の非磁性部は、前記第1の磁性部の一端に接している。前記第1の磁化固定部は、前記第1の磁性部と離間して前記第1の非磁性部に接している。前記第2の磁化固定部は、前記第1の磁性部および前記第1の磁化固定部と離間し、前記第1の非磁性部に接している。前記第2の磁化固定部は、前記第1の磁化固定部の磁化方向と異なる方向に磁化している。前記第1の電極は、前記第1の磁性部の他端に接続されている。前記第2の電極は、前記第1の磁化固定部に接続されている。前記第3の電極は、前記第2の磁化固定部に接続されている。前記第1の磁性部と離間し、前記第1の方向に延び、前記第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能な第2の磁性部と、前記第2の磁性部および前記第2の磁化固定部と離間して前記第1の非磁性部に接し、前記第2の磁化固定部と異なる方向に磁化した第3の磁化固定部と、前記第3の磁化固定部に接続された第4の電極と、前記第2の磁性部の一端に接続された第5の電極と、をさらに備える。前記第2の磁性部の他端は、前記第1の非磁性部に接し、前記第1の方向に直交する面への投影において、前記第1の磁性部の少なくとも一部は、前記第1の磁化固定部と前記第2の磁化固定部との間に位置し、前記第2の磁性部の少なくとも一部は、前記第2の磁化固定部と前記第3の磁化固定部との間に位置する。
別の実施形態の磁気メモリは、第1の磁性部と、第1の非磁性部と、第1の磁化固定部と、第2の磁化固定部と、第1の電極と、第2の電極と、第3の電極と、を備える。前記第1の磁性部は、第1の方向に延び、第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能である。前記第1の非磁性部は、前記第1の磁性部の一端に接している。前記第1の磁化固定部は、前記第1の磁性部と離間して前記第1の非磁性部に接している。前記第2の磁化固定部は、前記第1の磁性部および前記第1の磁化固定部と離間し、前記第1の非磁性部に接している。前記第2の磁化固定部は、前記第1の磁化固定部の磁化方向と異なる方向に磁化している。前記第1の電極は、前記第1の磁性部の他端に接続されている。前記第2の電極は、前記第1の磁化固定部に接続されている。前記第3の電極は、前記第2の磁化固定部に接続されている。前記第2の磁化固定部と前記第2の電極との間に設けられた、磁性材を含む磁化方向調整部をさらに備える。
別の実施形態の磁気メモリは、第1の磁性部と、第1の非磁性部と、第1の磁化固定部と、第2の磁化固定部と、第1の電極と、第2の電極と、第3の電極と、を備える。前記第1の磁性部は、第1の方向に延び、第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能である。前記第1の非磁性部は、前記第1の磁性部の一端に接している。前記第1の磁化固定部は、前記第1の磁性部と離間して前記第1の非磁性部に接している。前記第2の磁化固定部は、前記第1の磁性部および前記第1の磁化固定部と離間し、前記第1の非磁性部に接している。前記第2の磁化固定部は、前記第1の磁化固定部の磁化方向と異なる方向に磁化している。前記第1の電極は、前記第1の磁性部の他端に接続されている。前記第2の電極は、前記第1の磁化固定部に接続されている。前記第3の電極は、前記第2の磁化固定部に接続されている。前記第1の非磁性部は、前記第1の磁性部と接する部分に絶縁部を含む。
別の実施形態の磁気メモリは、第1の磁性部と、第1の非磁性部と、第1の磁化固定部と、第2の磁化固定部と、第1の電極と、第2の電極と、第3の電極と、を備える。前記第1の磁性部は、第1の方向に延び、第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能である。前記第1の非磁性部は、前記第1の磁性部の一端に接している。前記第1の磁化固定部は、前記第1の磁性部と離間して前記第1の非磁性部に接している。前記第2の磁化固定部は、前記第1の磁性部および前記第1の磁化固定部と離間し、前記第1の非磁性部に接している。前記第2の磁化固定部は、前記第1の磁化固定部の磁化方向と異なる方向に磁化している。前記第1の電極は、前記第1の磁性部の他端に接続されている。前記第2の電極は、前記第1の磁化固定部に接続されている。前記第3の電極は、前記第2の磁化固定部に接続されている。前記第1の電極と、前記第2の電極および前記第3の電極の少なくともいずれか一方と、の間に電流を流す電流源と、前記第2の電極と、前記第3の電極と、の間の電圧を検出する電圧検出部と、をさらに備える。
別の実施形態によれば、上記のいすれか1つに記載の複数の磁気メモリと、各々が前記第1の電極に接続された、複数の第1のビット線と、ゲートが第1のワード線に接続され、前記ゲート以外の一方の端子が、対応する前記第1の電極に接続され、前記ゲート以外の他方の端子が、第2のビット線に接続された、複数の第1のトランジスタと、ゲートが第2のワード線に接続され、前記ゲート以外の一方の端子が、対応する前記第2の電極に接続され、前記ゲート以外の他方の端子が、第3のビット線に接続された、複数の第2のトランジスタと、を備えた磁気メモリ装置が提供される。
別の実施形態によれば、基材に対して第1方向に延びる孔を形成し、前記孔の内壁に膜を堆積させ、前記孔の角部以外の前記膜を除去し、前記孔の内壁および前記角部に残った前記膜の上に磁性材料を堆積させ、前記角部に残った前記膜を、前記角部に残った前記膜の上に堆積された前記磁性材料と共に除去することで、前記第1方向に延びる磁性部を形成し、前記磁性部に接する非磁性部を形成し、前記磁性部と離間して前記非磁性部に接し、互いに離間した第1の磁化固定部および第2の磁化固定部を形成する磁気メモリの製造方法が提供される。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
一部の図面では、磁性材料を含む構成要素に矢印を付して表し、その磁化方向を例示している。
一部の図面では、磁性部20に含まれる磁区の一部にのみ矢印を付して、その磁区の磁化方向を例示している。
本実施形態に係る磁気メモリ100について図1を用いて説明する。
図1は、第1実施形態に係る磁気メモリ100の断面図である。
磁気メモリ100は、基板10の上に設けられている。図1の矢印は磁化方向の一例を表す。基板10の上には、磁気メモリ100の他に集積回路が搭載されていても良い。
磁気メモリ100は、磁性部20と、書き込み/読出し部30と、電極(第1の電極)40と、電極(第2の電極)50と、電極(第3の電極)51と、を備える。書き込み/読出し部30は、非磁性部31、第1の磁化固定部32、及び第2の磁化固定部33を備える。
第1の方向は、例えば、図1に示すD1である。
第1の磁化固定部32及び第2の磁化固定部33は、互いに離間して設けられている。第1の磁化固定部32及び第2の磁化固定部33は、基板10の表面に対して平行な面を有する。第1の磁化固定部32及び第2の磁化固定部33の膜厚は、例えば0.4nm以上100nm以下である。
図2(a)に表す状態と、図2(b)に表す状態と、では、電極50と電極51との間に生じる電圧が異なる。すなわち、第1の磁化固定部32の磁化方向と、磁性部20の非磁性部31に接した領域における磁化方向とが異なる場合と、第1の磁化固定部32の磁化方向と、磁性部20の非磁性部31に接した領域における磁化方向とが同じ場合とで、電極50と電極51との間に生じる電圧が異なる。従って、電極50と電極51との間の電圧を検出することで、非磁性部31に接した領域における磁化方向を読み出すことができる。
電流による発熱等で、スピン起電力が生じ、電圧出力は前述のものからバイアスがかかる場合がある。この場合においても、予め発熱を考慮した判定基準を用いて電圧出力の大きさを判定することで、磁性部の非磁性部31に接した領域における磁化方向を判定することが可能である。
1ビット(1つの磁区の磁化情報)を読み出したのち、磁壁をシフトさせる。磁壁のシフトは、図3のように、電極40と、電極50および電極51の少なくとも一方と、の間に、シフト電流Ishiftを流すことで行う。Ishiftの絶対値は、読み出し電流Ireadの絶対値よりも大きい。シフト電流は、ビット(磁壁)が非磁性部へ向かって移動する方向に流す。ビットのシフト動作とビットの読出し動作とを繰り返すことで、磁気メモリ100からデータを順次読み出していく。
第2実施形態に係る磁気メモリ200について図6を用いて説明する。
図6は、第2実施形態に係る磁気メモリ200の断面図である。
磁気メモリ200は、磁性部20と、第1の磁化固定部32及び第2の磁化固定部33と、が、非磁性部31に対して、同じ側に設けられている点で、磁気メモリ100と異なる。
本実施形態においても、第1実施形態と同様に、容易に磁性部20に対して磁区の磁化方向の読出しおよび書き込みを行うことが可能となる。
第3実施形態に係る磁気メモリ300について図7を用いて説明する。
図7は、第3実施形態に係る磁気メモリ300の断面図である。
磁気メモリ300は、第1の磁化固定部32と電極50との間に第1の反強磁性部70が設けられ、第2の磁化固定部33と電極51との間に第2の反強磁性部71が設けられている点で磁気メモリ100と異なる。本実施形態では、例えば、第1の反強磁性部70のネール温度と、第2の反強磁性部71のネール温度と、を異ならせることで、第1の磁化固定部32の磁化と第2の磁化固定部33の磁化とを反平行の状態にできる。
第4実施形態に係る磁気メモリ400について図8を用いて説明する。
図8は、第4実施形態に係る磁気メモリ400の断面図である。
磁気メモリ400は、第2の磁化固定部33と第2の反強磁性部71との間に、Ru等の非磁性体からなる非磁性部72と、第4の磁化固定部73と、を備える点で、磁気メモリ300と異なる。
本実施形態では、第4の磁化固定部73との交換相互作用により、第2の磁化固定部33の磁化方向を、第1の磁化固定部32の磁化方向と反平行の状態にできる。
第5実施形態に係る磁気メモリ500について図9を用いて説明する。
図9は、第5実施形態に係る磁気メモリ500の断面図である。
磁気メモリ500は、第1の磁化固定部32と電極50との間に設けられた第1の磁化方向調整部74aと、第2の磁化固定部33と電極51との間に設けられた第2の磁化方向調整部74bと、を備える点で、磁気メモリ100と異なる。
第6実施形態に係る磁気メモリ600について図10を用いて説明する。
図10は、第6実施形態に係る磁気メモリ600の断面図である。
磁気メモリ600は、非磁性部31が、絶縁層75a、75b、および75cを含んでいる点で、磁気メモリ100と異なる。非磁性部31は、銅(Cu)などを含む金属の非磁性部31cと、酸化マグネシウムや酸化アルミニウムなどからなる絶縁層(バリア層)と、を含む。絶縁層75aは、非磁性部31cと、磁性部20と、の間に設けられている。絶縁層75bは、非磁性部31cと、第1の磁化固定部32と、の間に設けられている。絶縁層75cは、非磁性部31cと、第2の磁化固定部33と、の間に設けられている。非磁性部31は、絶縁層75a、75b、および75cのすべてを含んでいる必要はなく、非磁性部31は、絶縁層75a、75b、および75cのうち少なくとも1つを含んでいればよい。非磁性部31が、絶縁層75a、75b、および75cのうち少なくとも1つを含んでいることで、信号読出し時の出力電圧を大きくすることができる。
なお、非磁性部31が、非磁性部31cと磁性部20との境界部分にバリア層を含んでいる場合は、磁性部20への書き込みを容易とするために、電極40と、電極50及び51の少なくとも一方と、の間に電流Iwriteを流すことで、磁性部20へ情報を書き込むことが好ましい。
第7実施形態に係る磁気メモリ700について図11を用いて説明する。
図11は、第7実施形態に係る磁気メモリ700の断面図である。
磁気メモリ700は、磁性部20aと、非磁性部31aと、第1の磁化固定部32と、第2の磁化固定部33と、電極40aと、電極50と、電極51と、を備える。磁気メモリ700は、磁性部(第2の磁性部)20bと、非磁性部(第2の非磁性部)31bと、第3の磁化固定部34と、電極(第4の電極)40bと、電極(第5の電極)52と、をさらに備える。書き込み/読出し部30bは、非磁性部31bと、第2の磁化固定部33と、第3の磁化固定部34と、により構成されている。第3の磁化固定部34の磁化方向は、第2の磁化固定部33の磁化方向と異なる。好ましくは、第3の磁化固定部34の磁化方向は、第2の磁化固定部33の磁化方向と反対の方向である。非磁性部31aと非磁性部31bとは、互いに離間して、第2の磁化固定部33に接して設けられている。換言すると、非磁性部31aと非磁性部31bとは、第2の磁化固定部33を共有している。
また、各磁性部20に対応させて非磁性部31を分離することで、非磁性部31に蓄積されたスピン偏極電子の拡散を防ぐことができる。このため、読出し時には出力を向上させ、書き込み時には書き込み電流を低減させることが可能となる。
第8実施形態に係る磁気メモリ800について図12を用いて説明する。
図12は、第8実施形態に係る磁気メモリ800の断面図である。
磁気メモリ800は、複数の磁性部および複数の磁化固定部に対して、共通の非磁性部31が設けられている点で磁気メモリ700と異なる。
本実施形態では、第1の方向に直交する面へ投影した際に、磁性部20aの少なくとも一部は、第1の磁化固定部32と第2の磁化固定部33との間に位置し、磁性部20bの少なくとも一部は、第2の磁化固定部33と第3の磁化固定部34との間に位置している。
本実施形態によれば、非磁性部を、各磁性部に対応させて分離する必要がないため、作製が容易となる。
磁気メモリ700を複数接続する場合は、図13に表すような共通電極40を設け、各々の磁性部20を共通電極40に接続することができる。電極50および51は、それぞれ2つの選択トランジスタを介して電流源回路もしくは電圧検出部へ接続されている。それぞれの選択トランジスタのゲート電極は、ワード線に接続されている。
共通電極40に代えて、図14に表すように、各々の電極40を、対応するビット線BLに接続してもよい。図14では、電極50および51は、それぞれ1つの選択トランジスタを介して電流源回路もしくは電圧検出部へ接続されている。それぞれの選択トランジスタのゲート電極はワード線に接続されている。
以降の説明では、複数の磁気メモリを備えた装置を磁気メモリ装置と称する。
図15の回路構成は、電極40をビット線で繋げた図14の磁気メモリに対応する。
磁気メモリ装置1は、磁気メモリ600と、第1のトランジスタ81と、第2のトランジスタ82と、第1のセレクタ90と、第2のセレクタ91と、電流源回路92と、電圧検出部93と、を備える。
磁性部20の一端(電極40)は、第1のビット線BL1と接続されている。
第1のトランジスタ81のゲートは、第1のワード線WL1に接続されている。第1のトランジスタ81のゲート以外の一方の端子は、第1の磁化固定部32に接続され、他方の端子は、第2のビット線BL2に接続されている。
第2のトランジスタ82のゲートは、第2のワード線WL2に接続されている。第2のトランジスタ82のゲート以外の一方の端子は、第2の磁化固定部33に接続され、他方の端子は、第3のビット線BL3に接続されている。
第2のセレクタ91には電圧検出部93が接続されている。電圧検出部93は、第1の磁化固定部32に接続された第2のビット線BL2と、第2の磁化固定部33に接続された第3のビット線BL3と、の間に生じた電圧を検出することができる。
図16の回路構成は、電極40をビット線で繋げた図13の磁気メモリに対応する。
磁気メモリ装置2は、磁気メモリ装置1と比較して、さらに第3のトランジスタ83と、第4のトランジスタ84と、第3のワード線WL3と、第4のワード線WL4と、を備える。
第3のトランジスタ83のゲートは、第3のワード線WL3に接続されている。第3のトランジスタ83のゲート以外の一方の端子は、第1の磁化固定部32に接続され、他方の端子は、第1のトランジスタ81のゲート以外の一方の端子と接続されている。第3のトランジスタ83は、第1のトランジスタ81を介して第3のビット線BL3に接続されている。
第4のトランジスタ84のゲートは、第4のワード線WL4に接続されている。第4のトランジスタ84のゲート以外の一方の端子は、第3のビット線BL3と接続され、他方の端子は、第2のトランジスタ82のゲート以外の一方の端子と接続されている。第4のトランジスタ84は、第2のトランジスタ82を介して第2の磁化固定部33に接続されている。
図17は、磁気メモリ700の製造工程を表す工程平面図である。
図18は、磁気メモリ700の製造工程を表す工程断面図である。
図18は、図17(d)のA−A´断面における、図17(d)以降の工程を表している。
RIE法により、孔の角部以外に堆積したポリマーを除去する(図17(b))。この角部に残ったポリマー502aは、後に、角部に堆積した磁性材料を除去するためのマスクとして機能する。
孔の角部および中心部を、非磁性体503で充填する(図17(d))。非磁性体503は、例えば酸化アルミニウムであり、ALD法を用いて堆積される。
選択トランジスタと配線が設けられた基板を用意し、これを磁化固定部の電極が形成されている面に接合する。このとき、各配線に対応する各電極が接続されるように、基板の張り合わせを行う。
このようにして、磁気メモリ700を作製する。
第9実施形態に係る磁気メモリ900について図19を用いて説明する。
図19(a)は、第9実施形態に係る磁気メモリ900の平面図である。
図19(b)は、第9実施形態に係る磁気メモリ900の断面図である。
図19(b)は、図19(a)の、B−B´断面図である。
磁気メモリ900は、主に、磁性部20が中空部を有し、第1の方向において幅(第1の方向に直交する方向における一方の端部から他方の端部までの寸法)が狭い部分を有する点で、磁気メモリ100と異なる。
第1の磁化固定部32と第2の磁化固定部33は、磁性部20の非磁性部31に接している部分に対して、第1の方向に垂直な方向であってホールの内壁から中心に向かう方向にスピントルクを与えるように、磁化していることが好ましい。
なお、本実施形態では、非磁性部31、第1の磁化固定部32、および第2の磁化固定部33が、磁性部20の上側(磁性部20に対して第1の方向の側)に設けられている。
第10実施形態に係る磁気メモリ1000について図20を用いて説明する。
図20(a)は、第10実施形態に係る磁気メモリ1000の平面図である。
図20(b)は、第10実施形態に係る磁気メモリ1000の断面図である。
図20(b)は、図20(a)のC−C´断面図である。
磁気メモリ1000は、磁性部20が、部分FVにおいて、非磁性部31と接している点で、磁気メモリ900と異なる。
図21は、第10実施形態に係る磁気メモリの製造工程を表す工程断面図である。
まず、例えば基材としてのアルミニウムの基板401を用意する(図21(a))。
次に、基板401に対して陽極酸化を施し、ホールの配列が形成された酸化物(酸化アルミニウム)402を作製する(図21(b))。
あるいは、トランジスタや電極などが形成された基板の上に、アルミやシリコンなどの、陽極酸化の対象となる基材を形成し、図21に表す工程を実施することで、孔を形成してもよい。
ここでは、第10実施形態に係る磁気メモリの製造方法について述べたが、バリア層403の剥離量を調整し、あるいは、バリア層403を剥離した後に表面研磨を行う際の研磨量を調整し、幅が狭い部分SVをホールの一端に位置させることで、第9実施形態に係る磁気メモリを製造することが可能である。
図22は、磁性部20の製造工程を表す工程断面図である。
SiO2膜は、例えば、スパッタリングターゲットにSiO2ターゲットを用い、予め8×10−7Paまで排気されたチャンバーへアルゴンガスと酸素ガスの混合ガスを導入してプラズマを生成し、ターゲットをスパッタリングすることで、基板10上に形成される。
SiN膜は、例えば、スパッタリングターゲットにSiNターゲットを用い、予め8×10−7Paまで排気されたチャンバーへアルゴンガスと窒素ガスの混合ガスを導入してプラズマを生成し、ターゲットをスパッタリングすることで、基板10上に形成される。
この2種の誘電体膜の成膜を繰り返すことで、SiO2膜とSiN膜を含む多層膜が形成される。1つのSiO2膜と1つのSiN膜の厚さの合計は、1ビットの寸法に対応する。1つのSiO2膜と1つのSiN膜の厚さの合計は、例えば、30nmである。
なお、マスクとして用いたTi/Au/Tiは、磁気メモリには不要である。このため、磁性部20をホールの内壁に形成した後に、エッチングもしくは表面研磨で除去する。Ti/Au/Tiは、例えば、非磁性部31を形成する前に行われる、非磁性部31が接する磁性部20の端部を表面に露出させる工程を行う際に、取り除かれる。このようにして、第9もしくは第10実施形態に係る磁気メモリを製造することが可能である。
第1の方向に延び、第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能な磁性部と、
前記磁性部の一端に接する非磁性部と、
前記磁性部と離間し、前記非磁性部に接する第1の磁化固定部と、
前記磁性部および前記第1の磁化固定部と離間して前記非磁性部に接し、前記第1の磁化固定部の磁化方向と異なる方向に磁化した第2の磁化固定部と、
前記磁性部の他端に接続された第1の電極と、
前記第1の磁化固定部に接続された第2の電極と、
前記第1の磁化固定部に接続された第3の電極と、
を備えた磁気メモリの動作方法であって、
前記第1の電極から前記第2の電極に向かう第1の経路、あるいは前記第1の電極から前記第3の電極に向かう第2の経路に電流を流し、前記磁性部の前記非磁性部に接した領域の磁化方向を、前記第1の経路あるいは前記第2の経路に対応した方向に制御する磁気メモリの動作方法。
前記磁性部の前記非磁性部に接した領域の磁化方向を制御した後、前記第1の経路あるいは前記第2の経路に電流を流し、前記第1の磁性部における前記複数の磁区を、前記第1の電極に向かって移動させる付記1に記載の磁気メモリの動作方法。
前記第1の経路あるいは前記第2の経路に電流を流して、前記磁性部の前記非磁性部に接した領域の磁化方向を制御すると同時に、前記磁性部における前記複数の磁区を、前記第3の電極に向かって移動させる付記1に記載の磁気メモリの動作方法。
第1の方向に延び、第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能な磁性部と、
前記磁性部の一端に接する非磁性部と、
前記磁性部と離間し、前記非磁性部に接する第1の磁化固定部と、
前記磁性部および前記第1の磁化固定部と離間して前記非磁性部に接し、前記第1の磁化固定部の磁化方向と異なる方向に磁化した第2の磁化固定部と、
前記磁性部の他端に接続された第1の電極と、
前記第1の磁化固定部に接続された第2の電極と、
前記第2の磁化固定部に接続された第3の電極と、
を備えた磁気メモリの動作方法であって、
前記第2の電極と前記第3の電極との間に電流を流し、前記磁性部の前記非磁性部に接した領域の磁化方向を、前記電流の流れる方向に対応した方向に制御する磁気メモリの動作方法。
前記磁性部の前記非磁性部に接した領域の磁化方向を制御した後、前記第2の電極および前記第3の電極の少なくとも一方と、前記第1の電極と、の間に電流を流し、前記磁性部における前記複数の磁区を、前記第1の電極に向かって移動させる付記4に記載の磁気メモリの動作方法。
第1の方向に延び、第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能な磁性部と、
前記磁性部の一端に接する非磁性部と、
前記磁性部と離間し、前記非磁性部に接する第1の磁化固定部と、
前記磁性部および前記第1の磁化固定部と離間して前記非磁性部に接し、前記第1の磁化固定部の磁化方向と異なる方向に磁化した第2の磁化固定部と、
前記磁性部の他端に接続された第1の電極と、
前記第1の磁化固定部に接続された第2の電極と、
前記第2の磁化固定部に接続された第3の電極と、
を備えた磁気メモリの動作方法であって、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に電流を流し、前記磁性部における前記複数の磁区を移動させる磁気メモリの動作方法。
前記磁性部における前記複数の磁区を移動させた後に、前記第1の電極と前記第2の電極との間に電流を流し、前記第2の電極と前記第3の電極との間の電圧差を検出することで、前記磁性部の前記非磁性部に接した領域の磁化方向を読み出す付記6に記載の磁気メモリの動作方法。
前記磁性部における前記複数の磁区を移動させた後に、前記第1の電極から前記第2の電極に向かう第1の経路、あるいは前記第1の電極から前記第3の電極に向かう第2の経路に電流を流し、前記磁性部の前記非磁性部に接した領域の磁化方向を、前記第1の経路あるいは前記第2の経路に対応した方向に制御する付記6に記載の磁気メモリの動作方法。
前記磁性部における前記複数の磁区を移動させた後に、前記第2の電極と前記第3の電極との間に電流を流し、前記磁性部の前記非磁性部に接した領域の磁化方向を、前記電流の流れる方向に対応した方向に制御する付記6に記載の磁気メモリの動作方法。
基材に対して第1方向に延びる孔を形成し、
前記孔の内壁に膜を堆積させ、
前記孔の角部以外の前記膜を除去し、
前記孔の内壁および前記角部に残った前記膜の上に磁性材料を堆積させ、
前記角部に残った前記膜を、前記角部に残った前記膜の上に堆積された前記磁性材料と共に除去することで、前記第1方向に延びる磁性部を形成し、
前記磁性部に接する非磁性部を形成し、
前記磁性部と離間して前記非磁性部に接し、互いに離間した第1の磁化固定部および第2の磁化固定部を形成する磁気メモリの製造方法。
前記孔は、前記第1の方向に延び、前記第1の方向と交差する第2の方向の寸法が小さい部分を前記第1の方向において周期的に有する付記10に記載の磁気メモリの製造方法。
前記基材に対して、第1の電圧と、前記第1の電圧よりも高い第2の電圧と、を交互に印加して陽極酸化を行うことで、前記孔を形成する付記11に記載の磁気メモリの製造方法。
前記第1の電圧が印加される時間は、前記第2の電圧が印加される時間よりも長い、付記12に記載の磁気メモリの製造方法。
用意された前記基材に反応起点を形成し、
前記反応起点が形成された前記基材に、前記陽極酸化を行う、付記12または13に記載の磁気メモリの製造方法。
前記基材は、交互に積層された第1の誘電膜と第2の誘電膜とを含み、
前記第1の誘電膜と前記第2の誘電膜に対するエッチングレートが異なる反応性ガスを用いて反応性イオンエッチングを行うことで、前記孔を形成する付記11に記載の磁気メモリの製造方法。
前記孔の内壁に堆積された前記磁性材料は、前記孔の内壁に対して垂直な方向に磁化容易軸を有する付記10〜15のいずれか1つに記載の磁気メモリの製造方法。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
Claims (20)
- 第1の方向に延び、前記第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能な第1の磁性部と、
前記第1の磁性部の一端に接する第1の非磁性部と、
前記第1の磁性部と離間し、前記第1の非磁性部に接する第1の磁化固定部と、
前記第1の磁性部および前記第1の磁化固定部と離間して前記第1の非磁性部に接し、前記第1の磁化固定部の磁化方向と異なる方向に磁化した第2の磁化固定部と、
前記第1の磁性部の他端に接続された第1の電極と、
前記第1の磁化固定部に接続された第2の電極と、
前記第2の磁化固定部に接続された第3の電極と、
前記第1の磁性部と離間し、前記第1の方向に延び、前記第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能な第2の磁性部と、
前記第2の磁性部の一端に接する第2の非磁性部と、
前記第2の磁性部および前記第2の磁化固定部と離間して前記第2の非磁性部に接し、前記第2の磁化固定部と異なる方向に磁化した第3の磁化固定部と、
前記第2の磁性部の他端に接続された第4の電極と、
前記第3の磁化固定部に接続された第5の電極と、
を備え、
前記第2の非磁性部は、前記第1の非磁性部と離間して前記第2の磁化固定部に接する、磁気メモリ。 - 第1の方向に延び、前記第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能な第1の磁性部と、
前記第1の磁性部の一端に接する第1の非磁性部と、
前記第1の磁性部と離間し、前記第1の非磁性部に接する第1の磁化固定部と、
前記第1の磁性部および前記第1の磁化固定部と離間して前記第1の非磁性部に接し、前記第1の磁化固定部の磁化方向と異なる方向に磁化した第2の磁化固定部と、
前記第1の磁性部の他端に接続された第1の電極と、
前記第1の磁化固定部に接続された第2の電極と、
前記第2の磁化固定部に接続された第3の電極と、
前記第1の磁性部と離間し、前記第1の方向に延び、前記第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能な第2の磁性部と、
前記第2の磁性部および前記第2の磁化固定部と離間して前記第1の非磁性部に接し、前記第2の磁化固定部と異なる方向に磁化した第3の磁化固定部と、
前記第3の磁化固定部に接続された第4の電極と、
前記第2の磁性部の一端に接続された第5の電極と、
を備え、
前記第2の磁性部の他端は、前記第1の非磁性部に接し、
前記第1の方向に直交する面への投影において、前記第1の磁性部の少なくとも一部は、前記第1の磁化固定部と前記第2の磁化固定部との間に位置し、前記第2の磁性部の少なくとも一部は、前記第2の磁化固定部と前記第3の磁化固定部との間に位置する、磁気メモリ。 - 前記第2の磁化固定部と前記第2の電極との間に設けられた、磁性材を含む磁化方向調整部をさらに備えた請求項1または2に記載の磁気メモリ。
- 前記第1の非磁性部は、前記第1の磁性部と接する部分に絶縁部を含む請求項1〜3のいずれか1つに記載の磁気メモリ。
- 第1の方向に延び、前記第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能な第1の磁性部と、
前記第1の磁性部の一端に接する第1の非磁性部と、
前記第1の磁性部と離間し、前記第1の非磁性部に接する第1の磁化固定部と、
前記第1の磁性部および前記第1の磁化固定部と離間して前記第1の非磁性部に接し、前記第1の磁化固定部の磁化方向と異なる方向に磁化した第2の磁化固定部と、
前記第1の磁性部の他端に接続された第1の電極と、
前記第1の磁化固定部に接続された第2の電極と、
前記第2の磁化固定部に接続された第3の電極と、
前記第2の磁化固定部と前記第2の電極との間に設けられた、磁性材を含む磁化方向調整部と、
を備えた磁気メモリ。 - 第1の方向に延び、前記第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能な第1の磁性部と、
前記第1の磁性部の一端に接する第1の非磁性部と、
前記第1の磁性部と離間し、前記第1の非磁性部に接する第1の磁化固定部と、
前記第1の磁性部および前記第1の磁化固定部と離間して前記第1の非磁性部に接し、前記第1の磁化固定部の磁化方向と異なる方向に磁化した第2の磁化固定部と、
前記第1の磁性部の他端に接続された第1の電極と、
前記第1の磁化固定部に接続された第2の電極と、
前記第2の磁化固定部に接続された第3の電極と、
を備え、
前記第1の非磁性部は、前記第1の磁性部と接する部分に絶縁部を含む、磁気メモリ。 - 前記第1の電極と、前記第2の電極および前記第3の電極の少なくともいずれか一方と、の間に電流を流す電流源と、
前記第2の電極と、前記第3の電極と、の間の電圧を検出する電圧検出部と、
をさらに備えた請求項1〜6のいずれか1つに記載の磁気メモリ。 - 第1の方向に延び、前記第1の方向に並んだ複数の磁区を保持可能な第1の磁性部と、
前記第1の磁性部の一端に接する第1の非磁性部と、
前記第1の磁性部と離間し、前記第1の非磁性部に接する第1の磁化固定部と、
前記第1の磁性部および前記第1の磁化固定部と離間して前記第1の非磁性部に接し、前記第1の磁化固定部の磁化方向と異なる方向に磁化した第2の磁化固定部と、
前記第1の磁性部の他端に接続された第1の電極と、
前記第1の磁化固定部に接続された第2の電極と、
前記第2の磁化固定部に接続された第3の電極と、
前記第1の電極と、前記第2の電極および前記第3の電極の少なくともいずれか一方と、の間に電流を流す電流源と、
前記第2の電極と、前記第3の電極と、の間の電圧を検出する電圧検出部と、
を備えた磁気メモリ。 - 前記電流源は、さらに前記第2の電極と前記第3の電極との間に電流を流す請求項7または8に記載の磁気メモリ。
- 前記第1の非磁性部は、前記第1の磁化固定部と前記第1の磁性部の間および前記第2の磁化固定部と前記第1の磁性部の間に設けられた請求項1〜9のいずれか1つに記載の磁気メモリ。
- 前記第1の磁性部の磁化容易軸は、前記第1の方向に直交する請求項1〜10のいずれか1つに記載の磁気メモリ。
- 前記第1の磁性部の磁化容易軸、前記第1の磁化固定部の磁化容易軸、及び前記第2の磁化固定部の磁化容易軸は、互いに平行である請求項1〜11のいずれか1つに記載の磁気メモリ。
- 前記第1の磁化固定部の磁化方向と、前記第2の磁化固定部の磁化方向と、は、互いに反対である請求項1〜12のいずれか1つに記載の磁気メモリ。
- 前記第2の磁化固定部と前記第2の電極との間に設けられた反強磁性部をさらに備えた請求項1〜13のいずれか1つに記載の磁気メモリ。
- 第3の非磁性部であって、前記第2の磁化固定部が、前記第3の非磁性部と前記第1の非磁性部との間に位置するように設けられた前記第3の非磁性部と、
第4の磁化固定部であって、前記第3の非磁性部が、前記第4の磁化固定部と前記第2の磁化固定部との間に位置するように設けられた前記第4の磁化固定部と、
をさらに備え、
前記第4の磁化固定部は、前記反強磁性層と前記第3の非磁性部との間に設けられた請求項14記載の磁気メモリ。 - 前記第1の非磁性部は、銅、アルミニウム、銀、およびシリコンから選択される少なくとも1つを含む材料、又はグラファイトを含む請求項1〜15のいずれか1つに記載の磁気メモリ。
- 請求項1〜16のいずれか1つに記載の複数の磁気メモリと、
各々が前記第1の電極に接続された、複数の第1のビット線と、
ゲートが第1のワード線に接続され、前記ゲート以外の一方の端子が、対応する前記第1の電極に接続され、前記ゲート以外の他方の端子が、第2のビット線に接続された、複数の第1のトランジスタと、
ゲートが第2のワード線に接続され、前記ゲート以外の一方の端子が、対応する前記第2の電極に接続され、前記ゲート以外の他方の端子が、第3のビット線に接続された、複数の第2のトランジスタと、
を備えた磁気メモリ装置。 - 基材に対して第1方向に延びる孔を形成し、
前記孔の内壁に膜を堆積させ、
前記孔の角部以外の前記膜を除去し、
前記孔の内壁および前記角部に残った前記膜の上に磁性材料を堆積させ、
前記角部に残った前記膜を、前記角部に残った前記膜の上に堆積された前記磁性材料と共に除去することで、前記第1方向に延びる磁性部を形成し、
前記磁性部に接する非磁性部を形成し、
前記磁性部と離間して前記非磁性部に接し、互いに離間した第1の磁化固定部および第2の磁化固定部を形成する磁気メモリの製造方法。 - 前記孔は、前記第1の方向に延び、前記第1の方向と交差する第2の方向における寸法が小さい部分を、前記第1の方向において周期的に有する請求項18記載の磁気メモリの製造方法。
- 前記孔の内壁に堆積された前記磁性材料は、前記孔の内壁に対して垂直な方向に磁化容易軸を有する請求項18または19に記載の磁気メモリの製造方法。
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