JP7081842B2 - スピン起動トルクベースのスイッチング素子の製造方法 - Google Patents

スピン起動トルクベースのスイッチング素子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7081842B2
JP7081842B2 JP2020174818A JP2020174818A JP7081842B2 JP 7081842 B2 JP7081842 B2 JP 7081842B2 JP 2020174818 A JP2020174818 A JP 2020174818A JP 2020174818 A JP2020174818 A JP 2020174818A JP 7081842 B2 JP7081842 B2 JP 7081842B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tungsten
thin film
spin
switching element
vanadium
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.)
Active
Application number
JP2020174818A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021064791A (ja
Inventor
永根 金
奎▲げん▼ 金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea University Research and Business Foundation
Original Assignee
Korea University Research and Business Foundation
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020200011887A external-priority patent/KR102298399B1/ko
Application filed by Korea University Research and Business Foundation filed Critical Korea University Research and Business Foundation
Publication of JP2021064791A publication Critical patent/JP2021064791A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7081842B2 publication Critical patent/JP7081842B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G11C11/18—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using Hall-effect devices
    • 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
    • H10N50/80—Constructional details
    • H10N50/85—Magnetic active materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/02—Alloys based on vanadium, niobium, or tantalum
    • C22C27/025—Alloys based on vanadium, niobium, or tantalum alloys based on vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/04—Alloys based on tungsten or molybdenum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/352—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using more than one target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5806—Thermal treatment
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3286—Spin-exchange coupled multilayers having at least one layer with perpendicular magnetic anisotropy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/329—Spin-exchange coupled multilayers wherein the magnetisation of the free layer is switched by a spin-polarised current, e.g. spin torque effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE]
    • H01F41/302—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • 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
    • H10N50/01—Manufacture or treatment
    • 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
    • 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
    • H10N50/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N52/00—Hall-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N52/00—Hall-effect devices
    • H10N52/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N52/00—Hall-effect devices
    • H10N52/80—Constructional details

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Description

〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１９年１０月１６日付の韓国特許出願第１０－２０１９－０１２８６６４号及び２０２０年０１月３１日付の韓国特許出願第１０－２０２０－００１１８８７号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として組み込まれる。
スピン軌道トルクベースのスイッチング素子及びその製造方法に関し、より詳細には、垂直磁気異方性を維持しながら、スピン軌道トルクスイッチングを可能にするスイッチング素子に関する。
図１は、一般的な磁気トンネル接合素子を説明するための図である。図１を参照すると、スピン軌道トルク（ｓｐｉｎ－ｏｒｂｉｔ ｔｏｒｑｕｅ、ＳＯＴ）スイッチングベースのＭＲＡＭの核心素子である磁気トンネル接合（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｕｎｎｅｌ ｊｕｎｃｔｉｏｎ；ＭＴＪ）１００は、非磁性のスピントルク発生層、磁化自由層、トンネルバリア層及び磁化固定層の積層構造で構成されており、磁化自由層と磁化固定層の相対的な磁化方向に応じて絶縁層を通過するトンネル電流の電気抵抗値が変わるトンネル磁気抵抗（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｏ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ、ＴＭＲ）現象を用いて情報を格納する。
高いトンネル磁気抵抗比、高い書き込み安定性、低い書き込み電流、高集積化を実現するために、磁気トンネル接合１００は、必須に垂直磁気異方性（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、ＰＭＡ）の特性を有しなければならない。垂直磁気異方性とは、磁性層の磁化方向が磁性層面に垂直であることを意味する。
最近は、磁化自由層に隣接するスピントルク発生層の面内の平行な方向に電流が流れるときに発生するスピンホール効果（ｓｐｉｎ ｈａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ）またはラシュバ効果（ｒａｓｈｂａ ｅｆｆｅｃｔ）を用いて磁化自由層のスイッチングを誘導するスピン軌道トルク現象が見出され、既存のスピントランスファートルク（ｓｐｉｎ－ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｏｒｑｕｅ、ＳＴＴ）書き込み（ｗｒｉｔｉｎｇ）方式よりも高速、低電流消耗で情報の書き込みが可能な技術として関心を集めており、核心は、スピントルク発生層の物質の組み合わせを多様化して、スピン軌道トルクの効率を示すスピンホール角度（ｓｐｉｎ ｈａｌｌ ａｎｇｌｅ）が大きい構造を作ることである。
そこで、公知の技術では、スピン軌道トルクの効率を向上させるために、磁気トンネル接合１００においてスピントルク発生層と磁化自由層との間に異種の単一物質を挿入する構造を提案したが、このような構造は、垂直磁気異方性エネルギーの観点で損失が発生するという問題がある。
韓国登録特許第１０－１８２９４５２号、「磁気メモリ素子」 韓国登録特許第１０－１４５７５１１号、「スピンホール効果磁気装置、方法、及び適用」
本発明は、単一の金属物質であるタングステン上にタングステン－バナジウムを合金化して蒸着することによって、垂直磁気異方性エネルギーの損失なしにスピン軌道トルクの効率を増大させることができるスピン軌道トルクベースのスイッチング素子及びその製造方法を提供しようとする。
また、本発明は、磁化自由層に接触して面内電流を提供する導線層としてタングステン－バナジウム合金を使用することができるスピン軌道トルクベースのスイッチング素子及びその製造方法を提供しようとする。
また、本発明は、垂直磁気異方性の特性の発現のために、タングステン－バナジウム合金の組成範囲及び熱処理条件が最適化されたスピン軌道トルクベースのスイッチング素子及びその製造方法を提供しようとする。
本発明の一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子は、垂直磁気異方性（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、ＰＭＡ）の特性が発現されるタングステン－バナジウム（ｔｕｎｇｓｔｅｎ－ｖａｎａｄｉｕｍ）合金薄膜を備えるスピントルク発生層と、スピントルク発生層上に形成される磁化自由層とを含むことができる。
一態様によれば、スピントルク発生層は、タングステン薄膜、及びタングステン薄膜と磁化自由層との間に形成されるタングステン－バナジウム合金薄膜を含むことができる。
一態様によれば、スピン軌道トルクベースのスイッチング素子は、２５０℃～４００℃の温度範囲内での熱処理を通じて形成されてもよい。
一態様によれば、タングステン－バナジウム合金薄膜は、熱処理の温度に応じて予め設定された組成比率で形成されてもよい。
一態様によれば、タングステン－バナジウム合金薄膜は、熱処理の温度が２５０℃である場合、バナジウムの組成比率（ｘ）（ここで、ｘは実数）が２０ａｔ％≦ｘ≦９０ａｔ％であり、熱処理の温度が３００℃である場合、バナジウムの組成比率（ｘ）が０ａｔ％＜ｘ≦７０ａｔ％であり、熱処理の温度が４００℃である場合、バナジウムの組成比率（ｘ）が０ａｔ％＜ｘ≦３０ａｔ％であってもよい。
本発明の一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の製造方法は、垂直磁気異方性（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、ＰＭＡ）の特性が発現されるタングステン－バナジウム（ｔｕｎｇｓｔｅｎ－ｖａｎａｄｉｕｍ）合金薄膜を備えるスピントルク発生層を形成するステップと、スピントルク発生層上に磁化自由層を形成するステップとを含むことができる。
一態様によれば、スピントルク発生層を形成するステップは、タングステン薄膜を形成するステップと、タングステン薄膜上にタングステン－バナジウム合金薄膜を形成するステップとをさらに含むことができる。
一態様によれば、合金薄膜を形成するステップは、タングステンスパッタリングターゲット及びバナジウムターゲットを用いた同時蒸着法を通じてタングステン－バナジウム合金薄膜を形成することができる。
一態様によれば、スピン軌道トルクベースのスイッチング素子の製造方法は、２５０℃～４００℃の温度範囲内で熱処理するステップをさらに含むことができる。
一態様によれば、合金薄膜を形成するステップは、熱処理の温度に応じて予め設定された組成比率でタングステン－バナジウム合金薄膜を形成することができる。
一態様によれば、合金薄膜を形成するステップは、熱処理の温度が２５０℃である場合、バナジウムの組成比率（ｘ）（ここで、ｘは実数）が２０ａｔ％≦ｘ≦９０ａｔ％であるタングステン－バナジウム合金薄膜を形成し、熱処理の温度が３００℃である場合、バナジウムの組成比率（ｘ）が０ａｔ％＜ｘ≦７０ａｔ％であるタングステン－バナジウム合金薄膜を形成し、熱処理の温度が４００℃である場合、バナジウムの組成比率（ｘ）が０ａｔ％＜ｘ≦３０ａｔ％であるタングステン－バナジウム合金薄膜を形成することができる。
一実施例によれば、本発明のスイッチング素子は、単一の金属物質であるタングステン上にタングステン－バナジウムを合金化して蒸着することによって、垂直磁気異方性エネルギーの損失なしにスピン軌道トルクの効率を増大させることができる。
一実施例によれば、本発明のスイッチング素子は、磁化自由層に接触して面内電流を提供する導線層としてタングステン－バナジウム合金を使用し、垂直磁気異方性の特性の発現のために、タングステン－バナジウム合金の組成範囲及び熱処理の条件を最適化することができる。
一般的な磁気トンネル接合素子を説明するための図である。 一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子を説明するための図である。 一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の具現例を説明するための図である。 ２５０℃で熱処理された一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の垂直磁気異方性の特性を説明するための図である。 ３００℃で熱処理された一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の垂直磁気異方性の特性を説明するための図である。 ４００℃で熱処理された一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の垂直磁気異方性の特性を説明するための図である。 ３００℃で熱処理された一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子のスピン軌道トルクの効率を説明するための図である。 一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子のスイッチング電流及びスピン－軌道トルクの有効磁場の特性を説明するための図である。 一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の製造方法を説明するための図である。
以下、本明細書の様々な実施例が添付の図面を参照して記載される。
実施例及びこれに使用された用語は、本明細書に記載された技術を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、当該実施例の様々な変更、均等物、及び／又は代替物を含むものと理解しなければならない。
以下で様々な実施例を説明するにおいて、関連する公知の機能又は構成についての具体的な説明が発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
そして、後述する用語は、様々な実施例における機能を考慮して定義された用語であって、これは、使用者、運用者の意図又は慣例などによって変わり得る。したがって、その定義は、本明細書全般にわたる内容に基づいて行われるべきである。
図面の説明に関連して、類似の構成要素に対しては類似の参照符号が使用され得る。
単数の表現は、文脈上明らかに別の意味を示すものでない限り、複数の表現を含むことができる。
本文書において、「Ａ又はＢ」又は「Ａ及び／又はＢのうち少なくとも１つ」などの表現は、共に並べられた項目の全ての可能な組み合わせを含むことができる。
「第１」、「第２」、「第一」、又は「第二」などの表現は、当該構成要素を、順序又は重要度に関係なく修飾することができ、ある構成要素を他の構成要素と区分するために用いられるだけで、当該構成要素を限定しない。
ある（例：第１）構成要素が他の（例：第２）構成要素に「（機能的に又は通信的に）連結されて」いるとか、「接続されて」いると言及された際には、前記ある構成要素が前記他の構成要素に直接的に連結されるか又は別の構成要素（例：第３構成要素）を介して連結され得る。
本明細書において、「～するように構成された（又は設定された）（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ）」は、状況によって、例えば、ハードウェア的又はソフトウェア的に「～に適した」、「～する能力を有する」、「～するように変更された」、「～するように作られた」、「～ができる、」又は「～するように設計された」と相互互換的に（ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｙ）使用され得る。
ある状況では、「～するように構成された装置」という表現は、その装置が他の装置又は部品と共に「～できる」ことを意味し得る。
例えば、文句「Ａ、Ｂ、及びＣを行うように構成された（又は設定された）プロセッサ」は、当該動作を行うための専用プロセッサ（例：エンベデッドプロセッサ）、又はメモリ装置に格納された１つ以上のソフトウェアプログラムを実行することによって、当該動作を行うことができる汎用プロセッサ（例：ＣＰＵ又はａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を意味し得る。
また、「又は」という用語は、排他的論理和「ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ｏｒ」よりは、包含的論理和「ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ ｏｒ」を意味する。
すなわち、別に言及しない限り、又は文脈から明らかでない限り、「ｘがａ又はｂを用いる」という表現は、包含的な自然順列（ｎａｔｕｒａｌ ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎｓ）のいずれか１つを意味する。
上述した具体的な実施例において、発明に含まれる構成要素は、提示された具体的な実施例によって単数又は複数で表現された。
しかし、単数又は複数の表現は、説明の便宜のために提示した状況に適するように選択されたものであって、上述した実施例が単数又は複数の構成要素に制限されるものではなく、複数で表現された構成要素であっても単数で構成されてもよく、単数で表現された構成要素であっても複数で構成されてもよい。
一方、発明の説明では具体的な実施例について説明したが、様々な実施例が内包する技術的思想の範囲から逸脱しない限り、様々な変形が可能であることは勿論である。
したがって、本発明の範囲は、説明された実施例に限定されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものによって定められなければならない。
図２は、一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子を説明するための図である。
図２を参照すると、一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子２００は、垂直磁気異方性（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、ＰＭＡ）の特性が発現されるタングステン－バナジウム（ｔｕｎｇｓｔｅｎ－ｖａｎａｄｉｕｍ）合金薄膜を備えるスピントルク発生層と、スピントルク発生層上に形成される磁化自由層と、磁化自由層上に形成されるトンネルバリア層とを含むことができる。
一態様によれば、スピン軌道トルクベースのスイッチング素子２００は、スピントルク発生層、磁化自由層及びトンネルバリア層を順次積層形成した後に、所定の温度での熱処理を通じて形成されてもよい。
また、タングステン－バナジウム合金薄膜は、熱処理の温度に対応して組成範囲が最適化され得、最適化された組成範囲に基づいて形成されたタングステン－バナジウム合金薄膜を通じて、スピン軌道トルクベースのスイッチング素子２００は、垂直磁気異方性エネルギーの損失なしにスピン軌道トルクの効率を増大させることができる。
一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子２００は、後で図３を通じてより具体的に説明する。
図３は、一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の具現例を説明するための図である。
図３を参照すると、一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子３００は、タングステン薄膜３１０及びタングステン－バナジウム合金薄膜３２０を含むスピントルク発生層と、磁化自由層３３０との積層構造体で形成され得、磁化自由層３３０上に形成されるトンネルバリア層３４０及びキャッピング層（ｃａｐｐｉｎｇ ｌａｙｅｒ）３５０をさらに含むこともできる。
例えば、磁化自由層３３０は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ホウ素（Ｂ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）及びマンガン（Ｍｎ）及びその合金からなる群から選択された少なくとも１つの物質を含むことができる。
また、トンネルバリア層３４０は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）及び酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３）のうち少なくとも１つの物質を含むことができる。
好ましくは、磁化自由層３３０は、コバルト－鉄－ホウ素合金（ＣｏＦｅＢ）薄膜で形成され、トンネルバリア層３４０は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜で形成されてもよい。また、キャッピング層３５０は、タンタル（Ｔａ）薄膜で形成されてもよい。
一態様によれば、タングステン薄膜３１０は、基板上に形成される非晶質の自然酸化層上に形成されてもよい。例えば、基板はシリコン（Ｓｉ）基板であり、自然酸化層はシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）であってもよい。
一態様によれば、スピン軌道トルクベースのスイッチング素子３００は、金属層を積層するとき、直流（ｄｃ）マグネトロンスパッタリング法を適用し、絶縁体を積層するとき、交流（ａｃ）マグネトロンスパッタリング法を適用し、初期真空（ｂａｓｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）はそれぞれ５×１０－９Ｔｏｒｒ以下、アルゴン（Ａｒ）雰囲気で蒸着形成されてもよい。
また、スピン軌道トルクベースのスイッチング素子３００の各層の厚さは、蒸着時間及びスパッタリングパワーを調節して制御することができる。
例えば、蒸着時間及びスパッタリングパワーの調節を通じて、タングステン薄膜３１０は４ｎｍ、タングステン－バナジウム合金薄膜３２０は２ｎｍ、磁化自由層３３０は０．９ｎｍ、トンネルバリア層３４０は１ｎｍ、キャッピング層３５０は２ｎｍの厚さに形成されてもよい。
一方、スピン軌道トルクベースのスイッチング素子３００は、２５０℃～４００℃の温度範囲内での熱処理を通じて形成され得る。例えば、熱処理は、１０－６Ｔｏｒｒ帯域の初期真空及び６ｋＯｅの外部磁場が印加される環境で約１時間行われてもよい。
言い換えると、スピン軌道トルクベースのスイッチング素子３００は、タングステン薄膜３１０、タングステン－バナジウム合金薄膜３２０、磁化自由層３３０、トンネルバリア層３４０及びキャッピング層３５０を積層形成した後、２５０℃～４００℃の温度範囲内での熱処理を通じて形成され得る。
一態様によれば、タングステン－バナジウム合金薄膜３２０は、熱処理の温度に応じて予め設定された組成比率で形成され得る。
より具体的には、タングステン－バナジウム合金薄膜３２０は、熱処理の温度が２５０℃である場合、バナジウムの組成比率（ｘ）（ここで、ｘは実数）が２０ａｔ％≦ｘ≦９０ａｔ％であってもよい。
また、タングステン－バナジウム合金薄膜３２０は、熱処理の温度が３００℃である場合、バナジウムの組成比率（ｘ）が０ａｔ％＜ｘ≦７０ａｔ％であってもよい。
また、タングステン－バナジウム合金薄膜３２０は、熱処理の温度が４００℃である場合、バナジウムの組成比率（ｘ）が０ａｔ％＜ｘ≦３０ａｔ％であってもよい。
図４は、２５０℃で熱処理された一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の垂直磁気異方性の特性を説明するための図である。
図４を参照すると、図４の（ａ）は、一実施例に係るタングステン－バナジウム合金薄膜のバナジウム（Ｖ）及びタングステン（Ｗ）の組成比率（ａｔ％）が調節された試片を、２５０℃で１時間熱処理を行った後、熱処理された試片の垂直方向に対応する磁気履歴曲線の測定結果を示し、図４の（ｂ）は、熱処理された試片の面内方向に対応する磁気履歴曲線の測定結果を示し、ここで、磁気履歴曲線は、振動試片磁力計（ｖｉｂｒａｔｉｎｇ ｓａｍｐｌｅ ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ、ＶＳＭ）を通じて測定することができる。
図４の（ａ）及び（ｂ）によれば、２５０℃の温度で熱処理されたスピン軌道トルクベースのスイッチング素子（Ｗ：４ｎｍ／Ｗ－Ｖ：２ｎｍ／ＣｏＦｅＢ：０．９ｎｍ／ＭｇＯ：１ｎｍ／Ｔａ：２ｎｍ）の構造において、タングステン－バナジウム（Ｗ－Ｖ）合金薄膜のバナジウム（Ｖ）の組成は、２０ａｔ％から９０ａｔ％の区間で薄膜の垂直磁気異方性が発現されることを確認することができる。
図５は、３００℃で熱処理された一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の垂直磁気異方性の特性を説明するための図である。
図５を参照すると、図５の（ａ）は、一実施例に係るタングステン－バナジウム合金薄膜のバナジウム（Ｖ）及びタングステン（Ｗ）の組成比率（ａｔ％）が調節された試片を、３００℃で１時間熱処理を行った後、熱処理された試片の垂直方向に対応する磁気履歴曲線の測定結果を示し、図５の（ｂ）は、熱処理された試片の面内方向に対応する磁気履歴曲線の測定結果を示す。
図５の（ａ）及び（ｂ）によれば、３００℃の温度で熱処理されたスピン軌道トルクベースのスイッチング素子（Ｗ：４ｎｍ／Ｗ－Ｖ：２ｎｍ／ＣｏＦｅＢ：０．９ｎｍ／ＭｇＯ：１ｎｍ／Ｔａ：２ｎｍ）の構造において、タングステン－バナジウム合金薄膜（Ｗ－Ｖ）のバナジウム（Ｖ）の組成は、０ａｔ％～７０ａｔ％の区間で薄膜の垂直磁気異方性が発現されることを確認することができる。
図６は、４００℃で熱処理された一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の垂直磁気異方性の特性を説明するための図である。
図６を参照すると、図６の（ａ）は、一実施例に係るタングステン－バナジウム合金薄膜のバナジウム（Ｖ）及びタングステン（Ｗ）の組成比率（ａｔ％）が調節された試片を、４００℃で１時間熱処理を行った後、熱処理された試片の垂直方向に対応する磁気履歴曲線の測定結果を示し、図６の（ｂ）は、熱処理された試片の面内方向に対応する磁気履歴曲線の測定結果を示す。
図６の（ａ）及び（ｂ）によれば、４００℃の温度で熱処理されたスピン軌道トルクベースのスイッチング素子（Ｗ：４ｎｍ／Ｗ－Ｖ：２ｎｍ／ＣｏＦｅＢ：０．９ｎｍ／ＭｇＯ：１ｎｍ／Ｔａ：２ｎｍ）の構造において、タングステン－バナジウム合金薄膜（Ｗ－Ｖ）のバナジウム（Ｖ）の組成は、０ａｔ％～３０ａｔ％の区間で薄膜の垂直磁気異方性が発現されることを確認することができる。
図７は、３００℃で熱処理された一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子のスピン軌道トルクの効率を説明するための図である。
図７を参照すると、図７の（ａ）は、スピン軌道トルクの効率の測定のために、一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子を十字状に形成する例示を示し、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）に示された十字状のスイッチング素子のスピンホール角度（ｓｐｉｎ ｈａｌｌ ａｎｇｌｅ）の測定結果を示し、ここで、スピンホール角度は、ハーモニックス測定法（ｈａｒｍｏｎｉｃｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）を通じて測定することができる。
図７の（ａ）によれば、タングステン薄膜７１０、タングステン－バナジウム合金薄膜７２０、磁化自由層７３０、トンネルバリア層７４０及びキャッピング層７５０が積層形成されるスピン軌道トルクベースのスイッチング素子は、十字状に形成されてスピンホール角度を測定することができる。
図７の（ｂ）によれば、一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子において、タングステン－バナジウム合金薄膜７２０のバナジウムの組成が２０ａｔ％と７０ａｔ％である場合に、タングステン－バナジウム合金薄膜７２０なしに単一層であるタングステン薄膜７１０のみを使用する従来の技術（０．３５）とスピンホール角度の測定結果を比較したとき、一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子は、約４０％増加した０．５０のスピンホール角度を示すことを確認することができる。
言い換えると、一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子は、従来技術に比べて約４０％程度向上したスピン軌道トルクの効率を示すことを確認することができる。
図８は、一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子のスイッチング電流及びスピン－軌道トルクの有効磁場の特性を説明するための図である。
図８を参照すると、図８の（ａ）は、タングステン－バナジウム合金薄膜のバナジウム含量が２０ａｔ％である一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の外部磁場（Ｈｅｘｔ）の大きさの変化によるスイッチング電流（電流密度）の測定結果を示す。すなわち、図８の（ａ）は、４点プローブ法（ｆｏｕｒ－ｐｏｉｎｔ ｐｒｏｂｅ）を用いたスイッチング測定の結果を示す。
また、図８の（ｂ）は、タングステン－バナジウム合金薄膜のバナジウム含量が２０ａｔ％である一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子のスイッチング測定に基づいて、スピン－軌道トルクの有効磁場（ＳＯＴ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）を算出した結果を示し、ここで、点線は、ハーモニックス測定法により算出したスピン－軌道トルクの有効磁場の大きさを示す。
図８の（ａ）によれば、一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子は、外部磁場の大きさが１０Ｏｅから１５０Ｏｅまで増加するにつれて、磁化反転に必要なスイッチング電流（又は電流密度）の値が減少することを確認し、印加した全ての外部磁場下でスピン－軌道トルクスイッチング現象を観察することができた。
また、外部磁場の大きさが±１２０Ｏｅ以上である場合には、スイッチングに必要な電流（密度）の値が飽和し、平均値で３．５２ｍＡ（１．０２×１０７Ａ／ｃｍ２）のスイッチング電流（密度）値を示すことが確認できた。
図８の（ｂ）によれば、一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子は、印加される外部磁場が増加するにつれてスイッチング電流が減少するようになって、スピンホール角度が増加するようになり、±１２０Ｏｅからは、その値が飽和して、ハーモニックス測定法により測定した結果（図８の（ｂ）に示された点線）とほぼ同一のレベルの値を示すことを確認することができる。
言い換えると、先に図７の（ｂ）を通じて説明したハーモニックス測定法で最大の効率を示した、バナジウムの組成が２０ａｔ％である試片に対して、スイッチング測定をベースとするスピンホール角度を測定した結果、ハーモニックス測定法と同様に、５０％の効率（０．５０のスピンホール角度）が測定されることを確認することができる。
図９は、一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の製造方法を説明するための図である。
言い換えると、図９は、図１乃至図８を通じて説明した一実施例に係るスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の製造方法を説明する図であって、後で図９を通じて説明する内容のうち、図１乃至図８を通じて説明した内容と重複する説明は省略する。
図９を参照すると、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、金属層を積層するとき、直流（ｄｃ）マグネトロンスパッタリング法を適用し、絶縁体を積層するとき、交流（ａｃ）マグネトロンスパッタリング法を適用し、初期真空（ｂａｓｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）はそれぞれ５×１０－９Ｔｏｒｒ以下、アルゴン（Ａｒ）雰囲気でスイッチング素子を蒸着形成することができる。
また、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、スイッチング素子の各層の厚さを、蒸着時間及びスパッタリングパワーを調節して制御することができる。
例えば、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、蒸着時間及びスパッタリングパワーの調節を通じて、タングステン薄膜は４ｎｍ、タングステン－バナジウム（ｔｕｎｇｓｔｅｎ－ｖａｎａｄｉｕｍ）合金薄膜は２ｎｍ、磁化自由層は０．９ｎｍ、トンネルバリア層は１ｎｍ、キャッピング層は２ｎｍの厚さに形成することができる。
具体的には、ステップ９１０において、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、垂直磁気異方性（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、ＰＭＡ）の特性が発現されるタングステン－バナジウム合金薄膜を備えるスピントルク発生層を形成することができる。
具体的には、ステップ９１１において、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、タングステン薄膜を形成することができる。
次に、ステップ９１２において、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、タングステン薄膜上にタングステン－バナジウム合金薄膜を形成することができる。
一態様によれば、ステップ９１２において、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、タングステンスパッタリングターゲット及びバナジウムターゲットを用いた同時蒸着法を通じてタングステン－バナジウム合金薄膜を形成することができる。
次に、ステップ９３０において、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、スピントルク発生層上に磁化自由層を形成することができる。
例えば、磁化自由層は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ホウ素（Ｂ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）及びマンガン（Ｍｎ）及びその合金からなる群から選択された少なくとも１つの物質を含むことができる。
好ましくは、磁化自由層は、コバルト－鉄－ホウ素合金（ＣｏＦｅＢ）薄膜で形成されてもよく、コバルト－鉄－ホウ素合金薄膜を形成するためのスパッタリングターゲットの組成は、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０（ａｔ％）であってもよい。
次に、ステップ９４０において、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、磁化自由層上にトンネルバリア層及びキャッピング層を順次積層形成することができる。
例えば、トンネルバリア層は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）及び酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３）のうち少なくとも１つの物質を含むことができる。
好ましくは、トンネルバリア層は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜で形成され、キャッピング層は、タンタル（Ｔａ）薄膜で形成されてもよい。
次に、ステップ９５０において、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、２５０℃～４００℃の温度範囲内で熱処理を行うことができる。
一態様によれば、ステップ９１２において、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、熱処理の温度に応じて予め設定された組成比率でタングステン－バナジウム合金薄膜を形成することができる。
より具体的には、ステップ９１２において、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、熱処理の温度が２５０℃である場合、バナジウムの組成比率（ｘ）（ここで、ｘは実数）が２０ａｔ％≦ｘ≦９０ａｔ％であるタングステン－バナジウム合金薄膜を形成することができる。
また、ステップ９１２において、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、熱処理の温度が３００℃である場合、バナジウムの組成比率（ｘ）が０ａｔ％＜ｘ≦７０ａｔ％であるタングステン－バナジウム合金薄膜を形成することができる。
また、ステップ９１２において、一実施例に係るスイッチング素子の製造方法は、熱処理の温度が４００℃である場合、バナジウムの組成比率（ｘ）が０ａｔ％＜ｘ≦３０ａｔ％であるタングステン－バナジウム合金薄膜を形成することができる。
結局、本発明を用いると、単一の金属物質であるタングステン上にタングステン－バナジウムを合金化して蒸着することによって、垂直磁気異方性エネルギーの損失なしにスピン軌道トルクの効率を増大させることができる。
また、本発明は、磁化自由層に接触して面内電流を提供する導線層としてタングステン－バナジウム合金を使用することができる。
また、本発明は、垂直磁気異方性の特性の発現のために、タングステン－バナジウム合金の組成範囲及び熱処理の条件を最適化することができる。
以上のように、実施例が、たとえ限定された図面によって説明されたが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、前記の記載から様々な修正及び変形が可能である。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順序で行われたり、及び／又は説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法と異なる形態で結合又は組み合わせられたり、他の構成要素又は均等物によって代替又は置換されたりしても適切な結果が達成され得る。
したがって、他の具現、他の実施例及び特許請求の範囲と均等なものも、後述する特許請求の範囲の範囲に属する。
２００ スピン軌道トルクベースのスイッチング素子

Claims (3)

  1. 垂直磁気異方性（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、ＰＭＡ）の特性が発現されるタングステン－バナジウム（ｔｕｎｇｓｔｅｎ－ｖａｎａｄｉｕｍ）合金薄膜を備えるスピントルク発生層を形成するステップと、
    前記スピントルク発生層上に磁化自由層を形成するステップとを含み、
    前記スピントルク発生層を形成するステップは、
    タングステン薄膜を形成するステップと、
    前記タングステン薄膜上に前記タングステン－バナジウム合金薄膜を形成するステップと、
    ２５０℃～４００℃の温度範囲内で熱処理するステップと、を含み、
    前記タングステン－バナジウム合金薄膜を形成するステップは、
    前記熱処理の温度に応じて予め設定された組成比率で前記タングステン－バナジウム合金薄膜を形成する、スピン軌道トルクベースのスイッチング素子の製造方法。
  2. 前記タングステン－バナジウム合金薄膜を形成するステップは、
    タングステンスパッタリングターゲット及びバナジウムターゲットを用いた同時蒸着法を通じて前記タングステン－バナジウム合金薄膜を形成する、請求項１に記載のスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の製造方法。
  3. 前記タングステン－バナジウム合金薄膜を形成するステップは、
    前記熱処理の温度が２５０℃である場合、バナジウムの組成比率（ｘ）（ここで、ｘは実数）が２０ａｔ％≦ｘ≦９０ａｔ％である前記タングステン－バナジウム合金薄膜を形成し、
    前記熱処理の温度が３００℃である場合、前記バナジウムの組成比率（ｘ）が０ａｔ％＜ｘ≦７０ａｔ％である前記タングステン－バナジウム合金薄膜を形成し、
    前記熱処理の温度が４００℃である場合、前記バナジウムの組成比率（ｘ）が０ａｔ％＜ｘ≦３０ａｔ％である前記タングステン－バナジウム合金薄膜を形成する、請求項１に記載のスピン軌道トルクベースのスイッチング素子の製造方法。
JP2020174818A 2019-10-16 2020-10-16 スピン起動トルクベースのスイッチング素子の製造方法 Active JP7081842B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0128664 2019-10-16
KR20190128664 2019-10-16
KR1020200011887A KR102298399B1 (ko) 2019-10-16 2020-01-31 스핀궤도토크 기반의 스위칭 소자 및 그 제조방법
KR10-2020-0011887 2020-01-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021064791A JP2021064791A (ja) 2021-04-22
JP7081842B2 true JP7081842B2 (ja) 2022-06-07

Family

ID=71111234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020174818A Active JP7081842B2 (ja) 2019-10-16 2020-10-16 スピン起動トルクベースのスイッチング素子の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11641782B2 (ja)
EP (1) EP3809413B1 (ja)
JP (1) JP7081842B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220165943A1 (en) * 2020-11-20 2022-05-26 Korea University Research And Business Foundation Spin-orbit torque (sot)-based magnetic tunnel junction and method of fabricating the same
DE102021127346A1 (de) * 2021-10-21 2023-04-27 Infineon Technologies Ag Magnetfeldsensor, verfahren zu dessen herstellung und verfahren zum messen eines magnetfelds
CN114184833A (zh) * 2021-10-27 2022-03-15 中国科学院微电子研究所 自旋霍尔器件、霍尔电压的获取方法及最大池化的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004227621A (ja) 2003-01-20 2004-08-12 Fuji Photo Film Co Ltd 磁気記録媒体の製造方法およびその製造装置
JP2017059634A (ja) 2015-09-15 2017-03-23 株式会社東芝 磁気メモリ
US20170338021A1 (en) 2014-10-27 2017-11-23 Brown University Beta tungsten thin films with giant spin Hall effect for use in compositions and structures with perpendicular magnetic anisotropy
WO2017208576A1 (ja) 2016-06-03 2017-12-07 国立大学法人東北大学 磁性積層膜、磁気メモリ素子、磁気メモリ、及びその製造方法
US20190295615A1 (en) 2018-03-23 2019-09-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Novel Free Layer Structure in Magnetic Random Access Memory (MRAM) for Mo or W Perpendicular Magnetic Anisotropy (PMA) Enhancing Layer

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013025994A2 (en) 2011-08-18 2013-02-21 Cornell University Spin hall effect magnetic apparatus, method and applications
US9076954B2 (en) 2013-08-08 2015-07-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing magnetic memories switchable using spin accumulation and selectable using magnetoelectric devices
KR101829452B1 (ko) 2016-01-11 2018-02-20 한국과학기술원 자기 메모리 소자
KR102179913B1 (ko) 2016-09-29 2020-11-17 삼성전자주식회사 자기 메모리 소자
JP2018148157A (ja) * 2017-03-09 2018-09-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 磁気メモリ及び磁気メモリの記録方法
WO2019014131A1 (en) * 2017-07-10 2019-01-17 Everspin Technologies, Inc. STACK / MAGNETORESISTANCE STRUCTURE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004227621A (ja) 2003-01-20 2004-08-12 Fuji Photo Film Co Ltd 磁気記録媒体の製造方法およびその製造装置
US20170338021A1 (en) 2014-10-27 2017-11-23 Brown University Beta tungsten thin films with giant spin Hall effect for use in compositions and structures with perpendicular magnetic anisotropy
JP2017059634A (ja) 2015-09-15 2017-03-23 株式会社東芝 磁気メモリ
WO2017208576A1 (ja) 2016-06-03 2017-12-07 国立大学法人東北大学 磁性積層膜、磁気メモリ素子、磁気メモリ、及びその製造方法
US20190295615A1 (en) 2018-03-23 2019-09-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Novel Free Layer Structure in Magnetic Random Access Memory (MRAM) for Mo or W Perpendicular Magnetic Anisotropy (PMA) Enhancing Layer

Also Published As

Publication number Publication date
US20210119117A1 (en) 2021-04-22
EP3809413A1 (en) 2021-04-21
EP3809413C0 (en) 2023-09-06
US11641782B2 (en) 2023-05-02
JP2021064791A (ja) 2021-04-22
EP3809413B1 (en) 2023-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7081842B2 (ja) スピン起動トルクベースのスイッチング素子の製造方法
EP3264481B1 (en) Perpendicularly magnetized ferromagnetic layers having an oxide interface allowing for improved control of oxidation
US20180301266A1 (en) Magnetic structures having dusting layer
EP2839501B1 (en) Free layer with high thermal stability for magnetic device applications by insertion of a boron dusting layer
US8946834B2 (en) High thermal stability free layer with high out-of-plane anisotropy for magnetic device applications
US20190189911A1 (en) Fully Compensated Synthetic Ferromagnet for Spintronics Applications
EP3340246B1 (en) Improved storage element for stt mram applications
US9705075B2 (en) Cobalt (Co) and platinum (Pt)-based multilayer thin film having inverted structure and method for manufacturing same
JP7431558B2 (ja) ホウ素非含有自由層のためのハイブリッド酸化物／金属キャップ層。
WO2016171800A1 (en) Spin transfer torque structure for mram devices having a spin current injection capping layer
EP2943957A1 (en) Mg discontinuous insertion layer for improving mt j shunt
US20130032910A1 (en) Magnetic memory device and method of manufacturing the same
US10553781B2 (en) In-situ annealing and etch back steps to improve exchange stiffness in cobalt iron boride based perpendicular magnetic anisotropy free layers
CN109564968B (zh) 磁性隧道结装置及其制造方法
JP2012080058A (ja) 記憶素子、メモリ装置
Honjo et al. Impact of tungsten sputtering condition on magnetic and transport properties of double-MgO magnetic tunneling junction with CoFeB/W/CoFeB free layer
Lee et al. Interdiffusion in antiferromagnetic/ferromagnetic exchange coupled NiFe/IrMn/CoFe multilayer
US20170200885A1 (en) Magnetic Memory Device
JP4541861B2 (ja) ホイスラー合金膜の成膜方法
KR102298399B1 (ko) 스핀궤도토크 기반의 스위칭 소자 및 그 제조방법
US10686123B2 (en) Multilayered magnetic free layer structure for spin-transfer torque (STT) MRAM
Chen et al. Large enhancement of spin-orbit torques in Pd/CoFeB: The role of boron
WO2018163575A1 (ja) 強磁性トンネル接合素子及びその製造方法
US20200259071A1 (en) Mtj pillar having temperature-independent delta
KR102617267B1 (ko) 이지-콘 상태의 자유층을 가지는 자기 터널 접합 소자

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201016

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210915

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210921

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211220

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: 20220510

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220519

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7081842

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150