WO2003085750A1

WO2003085750A1 - Element a effet de magnetoresistance et dispositif a memoire magnetique

Info

Publication number: WO2003085750A1
Application number: PCT/JP2003/004461
Authority: WO
Inventors: Masanori Hosomi; Tetsuya Mizuguchi; Kazuhiro Ohba; Kazuhiro Bessho; Tetsuya Yamamoto; Hiroshi Kano
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2003-10-16
Also published as: EP1494295B1; KR100989792B1; US7700982B2; US7315053B2; KR20040100846A; US20080006860A1; JP4100025B2; EP1494295A1; JP2003304010A; EP1494295A4; US20040245553A1

Description

明細書

磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ装置技術分野

本発明は、膜面に対して垂直に電流を流すことによって磁気抵抗変化を得る構成の磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ装置に関する。

背景技術

情報通信機器、特に携帯端末等の個人用小型機器の飛躍的な普及に伴い、これを構成するメモリやロジック等の素子には、高集積化、高速化、低電力化等、一層の高性能化が要請されている。特に不揮発性メモリの高密度 · 大容量化は、可動部分の存在により本質的に小型化が不可能なハードディスクや光ディスクを置き換える技術として、ますます重要度が増している。

不揮発性メモリとしては、半導体を用いたフラッシュメモリや、強誘電体を用いた F R AM ( Ferro electric Random Access

Memory) 等が挙げられる。しかしながら、フラッシュメモリは、書き込み速度が μ 秒オーダーと遅いという欠点がある。一方、 F R A Μにおいては、書き換え可能回数が少ないという問題が指摘されている。

これらの欠点がない不揮発性メモリとして注目されているのが例えば「Wang et al. , IEEE Trans Magn. 33 (1997), 4498」に記載されているような、 M R AM (Magnetic Random Access Memory) とよばれる磁気メモリ装置である。この M R AMは、構造が単純であるため高集積化が容易であり、また磁気モーメントの回転により記憶を行うために書き換え可能回数が大である。またァクセス時間についても非常に高速であることが予想され、既にナノ秒台で動作可能であることが確認されている。

この M R AMに用いられる磁気抵抗効果素子、特にトンネル磁気抵抗効果 (Tunnel Magnetoresistance ： TMR) 素子は基本的に強磁性層 Zトンネルパリア層 Z強磁性層の強磁性トンネル接合で構成される。この素子では、強磁性層間に一定の電流を流した状態で強磁性層間に外部磁場を印加した場合、両磁性層の磁化の相対角度に応じて磁気抵抗効果が現れる。双方の強磁性層の磁化の向きが反平行の場合は抵抗値が最大となり、平行の場合は抵抗値が最小となる。メモリ素子としての機能は外部磁場により反平行と平行の状態を作り出すことによってもたらされる。

特にスピンパルプ型の T M R素子においては、一方の強磁性層が隣接する反強磁性層と反強磁性的に結合することによって磁化の向きを常に一定とされ、磁化固定層とされる。他方の強磁性層は、外部磁場等によって容易に磁化反転する情報記録層とされる。

この抵抗の変化率はそれぞれの磁性層のスピン分極率を P 1 、 P 2 とすると、下記の式（ 1 ) で表される。

2 P 1 P 2 / ( 1 - P 1 P 2 ) ... ( 1 )

このように、それぞれのスピン分極率が大きいほど抵抗変化率が大きくなる。強磁性層に用いる材料と、この抵抗変化率の関係についてはこれまでに、 F e、 C o、 N i 等の F e族の強磁性体元素やそれら 3種類のうちの合金についての報告がなされている < ところで、 MR AMの基本的な構成は、例えば特開平 1 0— 1 1 6 4 9 0号公報に開示されているように、複数のビット書き込み線と、これら複数のビット書き込み線に直交する複数のワード書き込み線とを設け、これらビット書き込み線とワード書き込み線との交点に磁気メモリ素子として TMR素子が配されてなる。そして、このような MR AMで記録を行う際には、ァステロイド特性を利用して TMR素子に対して選択書き込みを行う。

MRAMに使用されるビット書き込み線及びヮード書き込み線には、通常の半導体装置の配線材料である C u、 A 1 等の導体薄膜が使用される。このような通常の配線材料を用い、且つ 0. 2 5 μ m線幅とされたビット書き込み線及ぴヮ一ド書き込み線によつて例えば反転磁界が 2 0 O eである磁気メモリ素子に対して書き込むためには、約 2 mAの電流が必要となる。ビット書き込み線及びワード書き込み線の厚みが線幅と同じ 0. 2 5 / mである場合、このときの電流密度は、エレクト口マイグレーションによる断線限界値に近い 3. 2 X 1 0 ⁶ A Z c m ³である。したがって、配線の信頼性を維持するためには、書き込み電流の低減が不可欠である。また、書き込み電流による発熱の問題や、消費電力低減の観点からも、この書き込み電流を低減させる必要がある。

MR AMにおける書き込み電流の低減を実現する手法として、 TMR素子の保磁力を低減させることが挙げられる。 TMR素子の保磁力は、 TMR素子の大きさ、形状、層構成、材料の選択等によって適宜決定されるものである。しかしながら、例えば MR AMの記録密度の向上を目的として TMR素子を微細化した場合には、 TMR素子の保磁力が上昇するといつた不都合が生じる。したがって、 MR AMの微細化（高集積化）と書き込み電流の低減とを同時に達成するためには、材料面から TMR素子の保磁力低減を達成する必要がある。

また、 M R AMにおいて T M R素子の磁気特性が素子毎にばらつくことや、同一素子を繰り返し測定した場合のばらつきが存在するとァステロイド特性を使用した選択書き込みが困難となるという問題点がある。したがって、 T M R素子には、理想的なァステロイド曲線を描かせるための磁気特性も求められる。理想的なァステロイド曲線を描かせるためには、 TMR測定を行った際の R - H (抵抗一磁場）曲線においてバルクハウゼンノイズ等のノィズがないこと、波形の角形性が良いこと、磁化状態が安定しており保磁力 H cのばらつきが少ないことが必要である。ところで、 T M R素子の情報読み出しは、トンネルバリア層を挟んだ一方の強磁性層と他方の強磁性層との磁気モーメントが反平行であり抵抗値が高い場合を例えば〃 1〃、その逆に各々の磁気モーメントが平行である場合を〃 0〃としてそれらの状態での一定バイアス電圧での差電流や一定バイアス電流での差電圧により読み出しを行う。したがって、素子間の抵抗ばらつきが同じである場合には、 T M R比が高いほど有利であり、高速で集積度が高く、エラーレートの低いメモリが実現される。

また、 T M R素子には抵抗変化率のバイアス電圧依存性が存在し、バイアス電圧が上昇するにつれて TMR比が減少していくことが知られている。差電流又は差電圧で読み出しを行う場合に、多くの場合に抵抗変化率がバイアス電圧依存性により半減する電圧（V h ) で読み出し信号の最大値をとることが知られているので、バイアス電圧依存性も少ない方が読み出しエラーの低減において有効である。

以上のように、 MR AMに用いられる TMR素子には、上述の書き込み特性要件と読み出し特性要件とを同時に満足することが必要である。

しかしながら、 T M R素子の強磁性層の材料を選択する場合に、式（ 1 ) の P 1及び P 2で示されるスピン分極率が大きくなるような合金組成を C o、 F e、 N i の強磁性遷移金属元素のみを成分とする材料から選択すると、一般的に TMR素子の保磁力 H e が增大する傾向にある。

例えば、 C o 7 5 F e 2 5 (原子％) 合金等を情報記録層に用いた場合は、スピン分極率が大きく 4 0 %以上の高い TMR比が確保できるが、保磁力 H e も大きくなる。

代わりに、軟磁性材料として知られるパーマロイと呼称される N i 8 0 F e 2 0 (原子％) 合金等を用いた場合、保磁力 H e の低減は可能であるものの、上述の C o 7 5 F e 2 5 (原子％) 合金と比較してスピン分極率が小さいために T M R比が 3 3 %程度まで低下してしまう。

また、 C o 9 0 F e 1 0 (原子⁰ /₀ ) は、約 3 7 %の T M R比を得られるとともに、保磁力 H e を上述の C o 7 5 F e 2 5 (原子％) 合金と N i 8 0 F e 2 0 (原子％) 合金との中間程度に抑えられるが、 R— H曲線の角形性が劣り、書き込みを可能とするァステロイド特性が得られない。発明の開示

そこで本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、これまでにない新規な材料を強磁性層に適用することにより、書き込み特性及ぴ読み出し特性を同時に向上する磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る磁気抵抗効果素子は、一対の強磁性層が中間層を介して対向されてなり、膜面に対して垂直に電流を流すことによって磁気抵抗変化を得る構成の磁気抵抗効果素子において、上記強磁性層のうち少なくとも一方は、 F e、 C o及び Bを含有する強磁性材料を含むことを特徴とする。また、本発明に係る磁気メモリ装置は、一対の強磁性層が中間層を介して対向されてなり、膜面に対して垂直に電流を流すことによって磁気抵抗変化を得る構成の磁気抵抗効果素子と、上記磁気抵抗効果素子を厚み方向に挟むワード線及びビット線とを備え上記強磁性層のうち少なくとも一方は、 F e、 C o及ぴ Bを含有する強磁性材料を含むことを特徴とする。

少なくとも一方の強磁性層が、強磁性材料として強磁性遷移金属元素である F e及ぴ C oに加えて Bを含有することによって、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗（M R ) 比の向上、 R— H曲線の角形性の改善、 M R比のバイアス電圧依存性の改善、保磁力のばらつきの改善を図ることができる。図面の簡単な説明

図 1 は本発明を適用した TMR素子の一例を示す要部概略断面図である。

図 2 は情報記録層に F e、 C o、 Bを含有する強磁性材料を用いた T M R素子、及ぴ情報記録層に F e、 C o を含有する強磁性材料を用いた TMR素子の抵抗一外部磁場曲線を示す特性図である。

図 3 は本発明を適用した TMR素子の他の例であって、積層フエリ構造を有する TMR素子を示す要部概略断面図である。

図 4は本発明の TMR素子をメモリセルとして有する、クロスポィント型 MR AMアレイの要部概略斜視図である。

図 5 は図 4に示すメモリセルの拡大断面図である。

図 6 は TMR素子評価用の T E Gの平面図である。

図 7は図 6 中 A— A線の断面図である。

図 8 は本発明の最適な合金組成を説明するための三元系状態図 C、める。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明を適用した磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用したトンネル磁気抵抗効果素子（以下、 TMR素子と称する。） 1 は、例えば図 1 に示すように、 S i 等からなる基板 2上に、下地層 3 と、反強磁性層 4 と、強磁性層である磁化固定層 5 と、トンネルパリァ層 6 と、強磁性層である情報記録層 7 と、トップコート層 8 とがこの順に積層されて構成される。この T M R素子 1 は、一対の強磁性層である磁化固定層 5 と情報記録層 7 とでトンネルバリア層 6 を挟み込むことにより、強磁性トンネル接合 9 を形成している。 T M R素子 1 は、強磁性層の一方が磁化固定層 5 とされ、他方が情報記録層 7 とされたいわゆるスピンバルブ型の T M R素子である。

反強磁性層 4は、強磁性層の一方である磁化固定層 5 と反強磁性的に結合することにより、書き込みのための電流磁界によっても磁化固定層 5の磁化を反転させず、磁化固定層 5 の磁化の向きを常に一定とするための層である。すなわち、図 1 に示す T M R 素子 1 においては、他方の強磁性層である情報記録層 7だけを外部磁場等によって磁化反転させる。反強磁性層 4を構成する材料としては、 F e、 N i 、 P t 、 I r 、 R h等を含む M n合金、 C o酸化物、 N i 酸化物等を使用することができる。

同図に示すスピンバルブ型の T M R素子 1 においては、磁化固定層 5は、反強磁性層 4 と反強磁性的に結合することによつて磁化の向きを一定とされる。このため、書き込みの際の電流磁界によっても磁化固定層 5の磁化は反転しない。

トンネルバリア層 6 は、スパッタリング法や蒸着法等によって成膜された金属膜を、酸化又は窒化することにより得ることができる。また、トンネルパリア層 6 は、有機金属と、酸素、オゾン、窒素、ハロゲン、ハロゲン化ガス等とを用いる C V D法によって得ることもできる。

そして本発明では、強磁性トンネル接合 9 のうち強磁性層である磁化固定層 5、情報記録層 7の少なくとも一方が、強磁性材料として強磁性遷移金属元素である F e及ぴ C o とともに Bを含有する。強磁性遷移金属元素のみで強磁性層を構成した従来の T M R素子では、スピン分極率を高めると保磁力も増大するといつた不都合を伴うが、本発明ではこのような強磁性材料を含有することによってスピン分極率の向上と保磁力の低減とを両立し、 TM R比の向上及び書き込み電流の低減を実現できる。しかも、本発明では、高い TMR比と低い保磁力とを両立しつつ、 R— H曲線の角形性を損なうことがない。また、 Bを含有することによって、バイアス電圧依存性の改善も可能となる。

ここで、情報記録層が強磁性材料として本発明の範囲内である ( C o 9 0 F e l O ) 8 0 B 1 0を含有する TMR素子と、情報記録層が強磁性材料として C o 9 0 F e 1 0 を含有する TMR素子とをそれぞれ実際に作製し、これらについて抵抗一外部磁場曲線を測定した結果を図 2に示す。図 2から明らかなように、情報記録層が強磁性材料として F e、 C o、 Bを含有する TMR素子では、 F e及ぴ C oのみを含有する TMR素子に比べて、 TMR 比を高く維持しつつ保磁力 H e を低減することが可能であった。また、 R— Hループの角形性が向上するとともにバルクハウゼンノイズも低減された。したがって、本発明によれば、書き込み電流の低減が可能となるばかりでなく、ァステロイド曲線の形状も改善されて書き込み特性が向上し、書き込みエラーの低減を図ることが可能となる。

このような効果が現れる原因は明確ではないが、 Bを含有する強磁性層では、微視的な構造が通常の金属組織から微結晶又はァモルファス組織へと組織形態が変化するためと考えられる。ただし、単に微視的な構造がアモルファスであれば T M R特性が改善するというわけではなく、強磁性層が上述の元素を含有し、また、後述する組成範囲を満足することが重要である。

ところで、強磁性層が含有する F e、 C o、 Bの合金組成には最適範囲が存在し、磁性層のうち少なくとも一方が含有する強磁性材料は、不可避な不純物元素を除いて、組成式 F e X C o y B z (式中、 x、 y及ぴ z は原子％を表す。）から構成され、 x≤ 4 5 , 3 5 ≤ y≤ 8 5 , 1 0 ≤ z ≤ 3 0であることが好ましいといえる。このとき、 x + y + z = 1 0 0である。これらの規定について以下に述べる。

先ず、強磁性層に添加する Bについて説明する。 Bの添加量が 1 0原子％未満である場合には、ベースとなる F e — C o合金の磁気特性が大きく反映され、緩やかな改善効果が認められるのみである。したがって、 1 0原子％以上の Bを含有することにより、 F e、 C o等を同じ比率で含む合金と比較して、 TMR比が顕著に増大するとともに、 R— H曲線の角形性が改善される。また、 TMR比のバイアス依存性も改善され、さらに情報記録層の磁化状態が安定しているため、保磁力のばらつきが小さく、 R— H曲線上に見られるノイズも大幅に低減する。また、 Bの添加量は 3 0原子％以下であることが好ましい。 Bの添加量が 3 0原子％を上回ると、情報記録層の強磁性的な特性及び磁化固定層の固定磁界が損なわれ始める。この結果、 TMR比の低下、 R— H曲線の角形性の劣化及び保磁力の減少を招くおそれがある。したがって、 Bを添加することによる本発明の効果を確実に得るためには、 F e — C o合金の組成により若干変化するが、少なくとも一方の強磁性層は 1 0原子％以上、 3 0原子％以下の Bを含有することが好ましい。

次に、ベースとなる（ F e、 C o ) 合金について説明する。本発明の効果を顕著に得る観点では、 C o は必須の元素である。具体的には、 Bを含めた合金組成で少なくとも 3 5原子％の C oが必要である。 Bが添加された場合の効果を促進し、しかも強磁性的な性質を保持するためである。その上で F e が添加されると、 C o - F eベース合金での変化と同様に、 TMR比の向上及び保磁力の増大効果が認められる。しかし、 F e の含有量が 4 5原子％を上回ると、実際の素子寸法では保磁力が過剰に増大し、 TMR 素子として不適当である。また、 F e の含有量が 5原子％未満であると強磁性層のスピン分極率が小さく、磁気抵抗効果素子として動作するのに充分な T M R比が得られなくなるおそれがある。したがって、 F e の含有量は 5原子％以上、 4 5原子％以下とすることが好ましい。

また、本発明の強磁性トンネル接合の強磁性層の少なくとも一方は、 F e 、 C o、 Bの他に N i を含有していてもかまわない。強磁性層がさらに N i を含有する場合でも、保磁力の増大を抑えつつ良好な T M R比を維持し、 R— H曲線の角形性の改善効果を得られる。 N i の含有量にも最適範囲が存在し、 N i は 0原子％以上、 3 5原子％以下であることが好ましい。 N i の含有量が 3 5原子％を上回ると、保磁力が小さくなりすぎて TMR素子の動作の制御が困難となるおそれがあるためである。すなわち、強磁性層のうち少なくとも一方が含有する強磁性材料は、不可避な不純物元素を除いて、組成式 F e a C o b N i c B d (式中、 a、 b、 c及ぴ dは原子％を表す。）から構成され、 5 ≤ a 4 5、 3 5 ≤ b ≤ 8 5 0 < c ≤ 3 5 1 0≤ d≤ 3 0であることが好ましい。このとき、 a + b + c + d = 1 0 0である。

以上のような F e、 C o、 Bを含有する強磁性材料は、情報記録層 7、磁化固定層 5の少なくとも一方に適用すればよいが、少なくとも情報記録層 7、より好ましくは情報記録層 7及ぴ磁化固定層 5の双方に適用させることによって、本発明の効果をより顕著に得られる。勿論、 F e、 C o、 Bを含有する強磁性材料を含む強磁性層以外の強磁性層は、この種の磁気抵抗効果素子に通常用いられる材料をいずれも使用可能である。

また、例えば上述の材料を情報記録層 7に適用する場合、情報記録層 7の膜厚は 1 n m以上、 1 0 n m以下であることが好ましく、この範囲内であることによって良好な磁気特性を確保できる。情報記録層 7 の膜厚が 1 n m未満である場合には磁気特性が大幅に損なわれ、逆に情報記録層 7の膜厚が 1 0 n mを上回る場合には TMR素子の保磁力が過剰に高くなるので実用上不適当となるおそれがあるためである。ただし、情報記録層 7が上述の元素を含む材料からなる層の単層ではなく、例えば上述の元素を含む材料からなる層と、例えば磁化量の小さな N i F e層等との積層構造である場合には、情報記録層 7の膜厚の合計は 1 O n mを上回つてもかまわない。

また、上述の材料を磁化固定層 5 に適用する場合、磁化固定層 5の膜厚は 0 . 5 n m以上、 6 n m以下であることが好ましく、この範囲内であることによって本発明の効果をより確実に得られる。磁化固定層 5 の膜厚が 0. 5 n m未満である場合には磁気特性が損なわれ、逆に磁化固定層の膜厚が 6 n mを上回る場合には反強磁性層 4 との交換結合磁界を充分に得られなくなるおそれがある。

なお、本発明の TMR素子としては、図 1 に示すような磁化固定層 5及び情報記録層 7のそれぞれが単層から構成される場合に限定されない。例えば図 3 に示すように、磁化固定層 5が、第 1 の磁化固定層 5 a と第 2の磁化固定層 5 b とで導電体層 5 c を挟み込んでなる積層フェリ構造とされる場合であっても、本発明の効果を得ることができる。図 3に示す TMR素子 1 0では、第 1 の磁化固定層 5 a が反強磁性層 4 と接しており、これらの層間に働く交換相互作用によって、第 1 の磁化固定層 5 a は強い一方向の磁気異方性を持つ。積層フェリ構造の導電体層 5 c に用いられる材料としては、例えば R u、 C u、 C r 、 A u、 A g等が挙げられる。図 3 の TMR素子 1 0の他の層については、図 1 に示す TMR素子 1 とほぼ同様の構成であるため、図 1 と同じ符号を付し詳細な説明を省略する。また、本発明の T MR素子は、図 1及び図 3 に示す層構成に限定されず、公知の様々な層構成をとりうることは勿論である。

さらに、本発明は、一対の強磁性層が非磁性導体層を挟んでなり、膜面に対して垂直に電流を流すことによって磁気抵抗変化を得る構成のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子に適用した場合であつても上述の効果を得ることができる。

上述のような TMR素子等の磁気抵抗効果素子は、例えば MR AM等の磁気メモリ装置に用いられて好適である。以下、本発明の TMR素子を用いた MRAMについて、図 4及ぴ図 5を参照しながら説明する。

本発明の TMR素子を有するクロスポィント型の MR AMァレィを、図 4に示す。同図に示す MR AMアレイは、複数のワード線 WL.と、これらワード線 WL と直交する複数のビット線 B L とを有し、ヮード線 W Lとビット線 B L との交点に本発明の T M R 素子が配置されてなるメモリセル 1 1 とを有する。すなわち、この MR AMアレイでは、 3 X 3 のメモリセル 1 1 がマトリクス状に配列される。勿論、 MR AMアレイに用いられる TMR素子としては、図 1 に示す TMR素子に限定されず、積層フヱリ構造を有する図 3 に示す TMR素子 1 0等、膜面に対して垂直に電流を流すことによって磁気抵抗変化を得る構成の磁気抵抗効果素子において強磁性層のうち少なくとも一方が上述の強磁性材料を含んでいるのであればいかなる構成であってもかまわない。

各メモリセル 1 1 は、図 5 に示すように、例えばシリコン基板 1 2上に、ゲート電極 1 3、ソース領域 1 4及びドレイン領域 1 5力らなるトランジスタ 1 6 を有する。ゲート電極 1 3は、読み出し用のヮード線 W L 1 を構成している。ゲート電極 1 3上には、絶縁層を介して書き込み用のヮード線 WL 2が形成されている。トランジスタ 1 6のドレイン領域 1 5 にはコンタクトメタル 1 7 が接続され、さらにコンタクトメタル 1 7には下地層 1 8が接続されている。この下地層 1 8上の書き込み用のワード線 WL 2 の上方に対応する位置に、本発明の TMR素子 1が形成されている。この TMR素子 1 上に、ヮード線 W L 1及ぴ WL 2 と直交するビット線 B L 'が形成されている。

本発明を適用した M R AMは、先に述べたように、強磁性トンネル接合を構成する強磁性層のいずれか一方が特定の元素を含有する TMR素子 1 を用いているので、 TMR出力に極めて優れ、メモリ動作の安定性が飛躍的に向上する。また、本発明の MR A Mは、 TMR比のバイアス電圧依存特性が向上した TMR素子 1 を用いているので、読み出し時に低抵抗状態と高抵抗状態との判別が容易となり、エラーレート'が低減する。さらに、 R— H曲線においてノイズが低減し、ァステロイド特性が向上するので書き込みエラーの低減が図られる。以上まとめると、本発明の MR A Mは、読み出し特性及ぴ書き込み特性を同時に満足することができる。

なお、本発明の TMR素子等の磁気抵抗効果素子は、先に述べ, た磁気メモリ装置のみならず、磁気へッド及びこの磁気へッドを搭載したハードディスクドライブ、集積回路チップ、さらにはパソコン、携帯端末、携帯電話をはじめとする各種電子機器、電気機器等に適用することが可能である。

また、本発明は上述の記載に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

【実施例】

以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。なお、図 4及ぴ図 5 を用いて説明したように、 MR AMには TMR素子以外にスィツチング用のトランジスタ等が存在するが、本実施例では TMR特性を調べるために図 6及び図 7に示すような強磁性トンネル接合のみを形成したウェハにより検討を行った。

実験 1 先ず、強磁性トンネル接合の強磁性層のいずれか一方が F e 、 C o及ぴ Bを含むことによる効果、並びに強磁性層の組成の最適範囲について検討した。

<サンプル 1 >

図 6及び図 7 に示すように、本実施例で用いる特性評価用素子 (Test Element Group ： TEG) は、基板 2 1上に、ワード線 W とビット線 B L とが直交して配され、これらワード線 W Lとビット線 B L との交差する部分に磁気抵抗効果素子 2 2が形成されている。ここで形成される磁気抵抗効果素子 2 2は、短軸 0. 5 /i m X長軸 1 . 0 mの楕円形状を呈する。また、ワード線 W L及ぴビット線 B Lの両端には、それぞれ端子パッド 2 3 ， 2 4が形成されている。また、ワード線 W L とビット線 B L とは、 A 1 ₂0₃ からなる絶縁膜 2 5 によって電気的に絶縁される。

このような T E Gは、以下のようにして作製される。先ず、基板 2 1上にワード線材料を成膜し、フォトリソグラフィによってマスクした後にヮード線以外の部分を A r プラズマにより選択的にエッチングし、ワード線を形成した。このとき、ワード線以外の領域は、基板の深さ 5 n mまでエッチングされた。基板としては、厚み 0. 6 mmの熱酸化膜（ 2 /z m) 付きシリコン基板を用いた。

次に、ワード線 W Lに下記の層構成（ 1 ) からなる強磁性トンネル接合、つまり TMR素子を、公知のリソグラフィ法及びエッチングにより作製した。括弧内は膜厚を示す。

T a ( 3 n m ) / C u ( l O O n m) / P t M n ( 2 0 n m ) / C o F e ( 3 n m) / R ( 0 . 8 n m ) / C o F e ( 2 . 5 n m) / A 1 ( l n m) - O _x/ F e C o B ( 4 n m ) / T a ( 5 n m )

上記の層構成のうち、情報記録層を構成する F e C o Bの組成を、 F e 9 C o 8 1 B 1 0 (原子％) とした。また、情報記録層以外の C o F eからなる層の組成を、 C o 7 5 F e 2 5 (原子％) とした。

トンネルバリア層である A 1 — O _x層は、先ず金属 A 1 膜を D Cスパッタ法により 1 n m堆積させ、その後に、酸素/アルゴンの流量比を 1 ： 1 とし、チャンバ一ガス圧を 0. I mT o r r とし、 I C Pプラズマにより金属 A 1 膜をプラズマ酸化することにより形成された。酸化時間は I C Pプラズマ出力に依存するが、今回の実施例では 3 0秒とした。

また、トンネルバリア層である A 1 _ O _x層以外は、 D Cマグネトロンスパック法を用いて成膜した。

上記の膜を積層した後、磁場中熱処理炉にて、 1 0 k O e、 2 7 0 °C、 4時間の熱処理を行い、反強磁性層である P t M n層の規則化熱処理を行い、強磁性トンネル接合を得た。

上記のような強磁性トンネル接合の作製後、 A 1 ₂ O ₃をスパッタすることにより厚さ 1 0 O n m程度の絶縁層 2 5 を成膜し、さらにフォトリソグラフィによりビット線 B L及び端子パッド 2 4 を形成することで、図 6及ぴ図 7に示す T E Gを得た。

<サンプル 2 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e 8 C o 7 2 B 2 0 (原子⁰ /₀) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 3 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e 7 C o 6 3 B 3 0 (原子⁰ /₀) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。 <サンプル 4 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e 2 2. 5 C o 6 7. 5 B 1 0 (原子％) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 5 〉

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e 2 0 C o 6 0 B 2 0 (原子％) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 6 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e l 7. 5 C o 5 2. 5 B 3 0 (原子⁰ /₀) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 7 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e 3 6 C o 5 4 B 1 0 (原子。 /₀) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

くサンプノレ 8 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e 3 2 C o 4 8 B 2 0 (原子％) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプノレ 9 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e 2 8 C o 4 2 B 3 0 (原子％) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 1 0 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e 2 5 C o 7 5 (原子％) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。くサンプノレ 1 1 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e l O C o 8 2 B 8 (原子％) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

くサンプル 1 2 >

強磁性トンネル接合の層構成 .（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e 5 0 C o 4 3 B 7 (原子⁰ /₀) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 1 3 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 C o 9 5 B 5 (原子％) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 1 4 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e l O C o 5 5 B 3 5 (原子⁰ /₀) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 1 5 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e 3 0 C o 3 5 B 3 5 (原子⁰ /₀) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 1 6 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e 4 0 C o 3 0 B 3 0 (原子。 /₀) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 1 Ί >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を、 F e 5 0 C o 3 0 B 2 0 (原子％) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。以上のように作製されたサンプル 1〜サンプル 1 7の T E Gについて、下記のようにして TMR比、保磁力 H e のばらつき、角形比及びバイァス電圧依存性を測定した。

T M R比の測定

通常の MR AM等の磁気メモリ装置では、電流磁界によって磁気抵抗効果素子を磁化反転させて情報を書き込むが、本実施例では、外部磁界によって磁気抵抗効果素子を磁化反転させることにより、 TMR比の測定を行った。すなわち、先ず、 TMR素子の情報記録層を磁化反転させるための外部磁界を、情報記録層の磁化容易軸に対して平行となるように印加した。測定のための外部磁界の大きさは、 5 0 0 O e とした。次に、情報記録層の磁化容易軸の一方から見て一 5 0 O O e力、ら + 5 0 O O e まで掃引するのと同時に、ヮード線 W Lの端子パッド 2 3 とビット線 B Lの端子パッド 2 4 とにかかるバイアス電圧が 1 0 0 m Vとなるように調節して、強磁性トンネル接合にトンネル電流を流した。このときの、各外部磁界に対する抵抗値を測定した。そして、磁化固定層と情報記録層との磁化が反平行の状態であって抵抗が高い状態での抵抗値と、磁化固定層と情報記録層との磁化が平衡の状態であって抵抗が低い状態での抵抗値の比を、 T M R比とした。なお、良好な読み出し特性を得るといった観点から、この TMR比は、 4 5 °/₀以上であることが好ましい。

保磁力 H e のばらつきの測定

保磁力（H e ) は、上記の T M R比の測定法から求められる R 一 H曲線から求めた。そして、同一素子に対して R— H曲線を 5 0回繰り返し測定し、最大抵抗値と最小抵抗値との半分の値に対し、保磁力（H e ) のばらつきを求めた。ばらつき値は、 A H c ZH c平均値として算出した。なお、書き込み特性の向上を図るといった観点から、保磁力（H e ) のばらつきは 4 %以下であることが好ましい。

角形比の測定 ,

R— H曲線から波形の角形比を求めた。すなわち、測定時の一 5 0 O O e から + 5 0 0 0 eまでの磁場範囲での R _ H曲線の R l m a x— R l m i n とゼロ磁場（H = 0 ) での R 2 m a x— R 2 m i nの比、 (R 2 m a x— R 2 m i n ) / ( R 1 m a x - R l m i n ) の値を示す。角形比は、書き込み特性の向上を図るといった観点から、 0. 9以上であることが好ましい。

バイアス電圧依存性の測定

バイアス電圧を 1 0 O mVから 1 0 0 O mVまで 1 O mV刻みに変化させながら R— H曲綠の測定を行い、 T M R比を求め、バィァス電圧に対してプロットした。そして、外揷された O mVでの TMR比に対して、半分になるバイアス電圧を求め、これを V half とした。 V half は、 5 5 O mV以上であることが好ましい。

以上のサンプル 1〜サンプル 1 7の情報記録層の組成及ぴ膜厚を、下記の表 1 に示す。また、以上のように求められた TMR比、保磁力 H e のばらつき、角形比及ぴバイアス電圧依存性の結果を下記表 2に示す。

表 1 サンプル N Fe含有量 Co含有量 Ni含 ¾ B含有量層膜厚

o. 膜構成 (原子お） (原子％) (原子％) (原子 ½) (nm)

1 9 81 10 4

2 8 72 20 4

3 7 63 30 4

4 22.5 67.5 10 4

5 20 60 20 4

6 17.5 52.5 30 . 4

7 36 54 10 4

8 32 48 20 4

9 28 42 30 4

10 25 75 4

11 10 32 8 4

12 50 43 7 4

13 95 5 4

14 10 55 35 4

15 30 '35 35 4

16 40 30 30 4

17 50 30 20 4 表 2

以上の表 1及び表 2から明らかなように、磁化固定層及び情報記録層のいずれにおいても Bを含有しないサンプル 1 0は、例えば情報記録層に Bを僅かに含むサンプル 1 1〜サンプル 1 3がバィァス電圧依存性 V half に限っては良好な値を示したのに対して、 TMR比、保磁力（H e ) のばらつき、角形比及びバイアス電圧依存性 V half のいずれにおいても劣っていた。このことから強磁性トンネル接合の少なくとも一方の強磁性層が F e C o とともに Bを含有することにより、書き込み特性の改善効果が得られることがわかる。

また、本発明の合金組成の範囲内であるサンプル 1 〜サンプル 9は、 4 5 %以上の T M R比が得られ、角形比が 0. 9以上と優れた T M R特性を示した。また、サンプル 1〜サンプル 9 は、保磁力（H e ) のばらつきが 4 %以下に抑制されており、磁気的に非常に安定した状態といえる。さらに、サンプル 1〜サンプル 9 は、 V half が 5 5 O mV以上の高い値を示しているので、 MR A Mとしての動作時において 0 / 1 の差電圧が大きくなる。したがつて、サンプル 1〜サンプル 9 は、書き込み特性及び読み出し特性の双方に優れ、書き込み及び読み出しのいずれにおいてもエラ一の非常に小さな MR AMを実現することができる。これに対して、本発明の組成の範囲外であるサンプル 1 0〜サンプル 1 7 は、 T M R比、保磁力（H e ) のばらつき、角形比及ぴ V half に劣り、書き込み特性及び読み出し特性が不十分なものであるとわかる。

図 8は、 F e、 C o、 Bの三元系状態図であり、上述のサンプル 1〜サンプル 1 7 をプロットしたものである。同図中の数値はサンプル番号を表す。図 8の斜線で示す領域は、本発明の組成範囲、すなわち F e が 5原子％以上 4 5原子％以下、 C oが 3 5 原子％以上 8 5原子％以下、 Bが 1 0原子％以上 3 0原子％以下の糸且成範囲であり、サンプル 1 〜サンプル 9 はこの範囲内におさまる。

以上のことから、強磁性トンネル接合のうちいずれか一方の強磁性層が、 F e、 C o及び Bを含有し、 6 が 5原子％以上 4 5 原子％以下、 C oが 3 5原子％以上 8 5原子％以下、 Bが 1 0原子％以上 3 0原子％以下であることが好ましいとわかった。

実験 2 次に、強磁性トンネル接合の層構成を変化させた上で、情報記録層の最適な膜厚範囲について検討した。

<サンプル 1 8 >

強磁性トンネル接合の層構成を下記のような層構成（ 2 ) とするとともに、磁化固定層及び情報記録層の組成を変化させたこと以外は、サンプル 1 と同様にして T E Gを得た。すなわち、このサンプル 1 8では、磁化固定層の組成を、本発明の組成範囲内である F e 2 0 C o 6 0 B 2 0 (原子⁰ /₀) とした。また、このサンプル 1 8の情報記録層の組成を、 F e 4 5 C o 4 5 B 2 0 (原子％ ) とした。さらに、このサンプル 1 8 においては、サンプル 1〜サンプル 1 7 とは異なり、情報記録層の膜厚を 5 η πιとした。 T a ( 3 n m) / C u ( l O O n m) / P t M n ( 2 0 n m ) /

C o F e ( 3 n m ) / R u ( 0. 8 n m ) / C o F e ( 2 n m )

/ C o F e B ( l n m) ZA l ( 1 n m ) - Oノ F e C o B ( 5 n m ) / T a ( 5 n m )

<サンプル 1 9 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 2 ) のうち、情報記録層の組成を F e 4 0 C o 4 0 B 2 0 (原子⁰ /₀) としたこと以外はサンプル

1 8 と同様にして T E Gを得た。

くサンプル 2 0 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 2 ) のうち、情報記録層の組成を F e 3 5 C o 3 5 B 3 0 (原子⁰ /₀) としたこと以外はサンプル

1 8 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 2 1 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 2 ) のうち、情報記録層の組成を F e 8 C o 7 2 B 2 0 (原子⁰ /₀) とし、さらに情報記録層の膜厚を 2. 5 n mとしたこと以外はサンプル 1 8 と同様にして T E

Gを得た。

くサンプル 2 2 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 2 ) のうち、情報記録層の組成を F e 2 0 C o 6 0 B 2 0 (原子⁰ /₀) としたこと以外はサンプル

2 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 2 3 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 2 ) のうち、情報記録層の組成を F e 3 2 C o 4 8 B 2 0 (原子⁰ /₀) としたこと以外はサンプル 2 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 2 4 > 強磁性トンネル接合の層構成（ 2 ) のうち、情報記録層の組成を F e 4 0 C o 4 0 B 2 0 (原子％) としたこと以外はサンプル 2 1 と同様にして T E Gを得た。 <サンプノレ 2 5 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 2 ) のうち、情報記録層の組成を F e 8 C o 7 2 B 2 0 (原子％) とし、さらに情報記録層の膜厚を 1 . 8 n mとしたこと以外はサンプル 1 8 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 2 6 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 2 ) のうち、情報記録層の組成を F e 2 0 C o 6 0 B 2 0 (原子％) としたこと以外はサンプル 2 5 と同様にして T E Gを得た。

くサンプル 2 7 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 2 ) のうち、情報記録層の組成を F e 3 2 C o 4 8 B 2 0 (原子⁰ /₀) としたこと以外はサンプル 2 5 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 2 8 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 2 ) のうち、情報記録層の組成を 6 9 じ ₀ 8 1 8 1 0 (原子％) とし、さらに情報記録層の膜厚を 1 0. 5 n mとしたこと以外はサンプル 1 8 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 2 9 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 2 ) のうち、情報記録層の組成を F e 8 C o 7 2 B 2 0 (原子％) としたこと以外はサンプル 2 8 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 3 0 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 2 ) のうち、情報記録層の組成を F e 7 C o 6 3 B 3 0 (原子⁰ /₀) としたこと以外はサンプル 2 8 と同様にして T E Gを得た。

以上のサンプル 1 8〜サンプル 3 0の情報記録層の組成及ぴ膜厚を、下記の表 3 に示す。また、以上のように求められた TM R比、保磁力 H c のばらつき、角形比及びバイ..ァス電圧依存性の結果を下記表 4に示す。

表 3

表 4

以上の表 3及び表 4から明らかなように、情報記録層の膜厚が 1， 8 n mであるサンプル 2 5〜サンプル 2 7及び情報記録層の膜厚が 1 0. 5 n mであるサンプル 2 8〜サンプル 3 0は、サンプル 1 8〜サンプル 2 4に比べて、各特性のいずれかが若干劣るものであった。したがって、情報記録層の膜厚には最適範囲が存在し、 l n m以上 1 0 n m以下、特に 2. 5 n m以上 7 n m以下であることが好ましいとわかった。

実験 3 次に、強磁性トンネル接合を構成する強磁性層のいずれか一方が、 F e、 C o、 Bの他にさらに N i を含有する場合について検討する。

くサンプル 3 1 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を F e 2 0 C o 3 5 N i 3 5 B 1 0 (原子％) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

くサンプル 3 2 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を F e l O C o 3 5 N i 3 5 B 2 0 (原子％) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 3 3 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を F e 7 C o 3 5 N i 2 8 B 3 0 (原子⁰ /。）としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 3 4 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を F e l 5 C o 5 0 N i 2 5 B 1 0 (原子％) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。，

<サンプル 3 5 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を F e l 5 C o 4 0 N i 2 5 B 2 0 (原子。 /₀) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

くサンプル 3 6 〉

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を F e l O C o 3 5 N i 2 5 B 3 0 (原子⁰ /₀) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。くサンプル 3 7 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を F e l O C o 3 5 N i 3 5 B 2 0 (原子⁰ /₀) とし、情報記録層の膜厚を 2. 5 n mとしたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 3 8 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を F e l 5 C o 4 0 N i 2 5 B 2 0 (原子⁰ /₀) とし、情報記録層の膜厚を 2. 5 n mとしたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 3 9 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を F e 2 0 C o 3 0 N i 3 0 B 2 0 (原子％) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

<サンプル 4 0 >

強磁性トンネル接合の層構成（ 1 ) のうち、情報記録層の組成を F e 5 C o 4 0 N i 4 5 B 1 0 (原子％) としたこと以外はサンプル 1 と同様にして T E Gを得た。

以上のサンプル 3 1 〜サンプル 4 0の情報記録層の組成及ぴ膜厚を、下記の表 5 に示す。また、以上のように求められた TMR 比、保磁力 H e のばらつき、角形比及びバイアス電圧依存性の結果を下記表 6 に示す。

表 5

表 6

以上の表 5及び表 6 力ら明らかなように、 F e 、 C o 、 Bの組成範囲が適正な範囲内であるサンプル 3 1〜サンプル 3 8 は、さらに N i を含有した場合であっても優れた書き込み特性及び読み出し特性を得られることがわかった。しかしなら、 N i の含有量が 4 5原子 %であるサンプル 4 0は、 T M R比の低下、角形比の劣化及び V ha lf の低下を引き起こした。このことから、 N i の含有量には最適な範囲が存在し、 3 5原子％以下であることが好ましいとわかつた。また、 C o含有量が不足しているサンプル 3 9 では T M R比が低下していることから、強磁性層のベースとなる合金として、 F e及び C o の含有量が重要であるとわかった。' 以上説明したように、本発明によれば、 M R比の向上、 R— H 曲線の角形性の改善、 M R比のバイアス電圧依存性の改善、保磁力のばらつきの改善を図ることにより、磁気メモリ装置等に用いられたときに書き込み特性及び読み出し特性を同時に満足し得る磁気抵抗効果素子を提供することが可能である。

また、このような磁気抵抗効果素子を用いることにより、書き込み特性及ぴ読み出し特性を同時に満足することが可能な磁気メモリ装置を実現できる。

Claims

請.求の範囲

1 . 一対の強磁性層が中間層を介して対向されてなり、膜面に対して垂直に電流を流すことによって磁気抵抗変化を得る構成の磁気抵抗効果素子において、

上記強磁性層のうち少なくとも一方は、 F e 、 C o及び Bを含有する強磁性材料を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子。

2. 上記強磁性材料は、 F e a C o b N i c B d (式中、 a、 b、 c及ぴ dは原子％を表す。また、 5 ≤ a ≤ 4 5、 3 5 ≤ b ≤ 8 5、 0 < c ≤ 3 5、 1 0 ≤ d ≤ 3 0である。また、 a + b + c + d = 1 0 0である。）を含有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の磁気抵抗効果素子。

3. 上記強磁性材料は、 F e x C o y B z (式中、 x、 y及ぴ z は原子％を表す。また、 5 ≤ x ≤ 4 5、 3 5 ≤ y ≤ 8 5 , 1 0 ≤ ζ ^ 3 0である。また、 x + y + z = 1 0 0である。）を含有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の磁気抵抗効果素子,

4. 上記強磁性材料はアモルファスであることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の磁気抵抗効果素子。

5. 上記中間層としてトンネルパリァ層を用いたトンネル磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の磁気抵抗効果素子。

6 . 上記強磁性層のうち一方が磁化固定層であり、他方が情報記録層であるスピンパルプ型磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の磁気抵抗効果素子。

7. 積層フェリ構造を有することを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の磁気抵抗効果素子。

8 . —対の強磁性層が中間層を介して対向されてなり、膜面に対して垂直に電流を流すことによって磁気抵抗変化を得る構成の磁気抵抗効果素子と、上記磁気抵抗効果素子を厚み方向に挟むワード線及びビット線とを備え、

上記強磁性層のうち少なくとも一方は、 F e、 C o及び Bを含有する強磁性材料を含むことを特徴とする磁気メモリ装置。

9. 上記強磁性材料は、 F e a C o b N i c B d (式中、 a、 b、 c及ぴ dは原子％を表す。また、 5 ≤ a 4 5、 3 5 ≤ b ≤ 8 5、 0 < c ≤ 3 5 , 1 0 ≤ d ≤ 3 0である。また、 a + b + c + d = 1 0 0である。）を含有することを特徴とする請求の範囲第 8項記載の磁気メモリ装置。

1 0 . 上記強磁性材料は、 F e x C o y B z (式中、 x、 y及び z は原子⁰ /₀を表す。また、 5 ≤ x ≤ 4 5、 3 5 ≤ y≤ 8 5 , 1 0 ≤ z ≤ 3 0である。また、 x + y + z = 1.0 0である。）を含有することを特徴とする請求の範囲第 8項記載の磁気メモリ装置。

1 1 . 上記強磁性材料はアモルファスであることを特徴とする請求の範囲第 8項記載の磁気メモリ装置。

1 2 . 上記磁気抵抗効果素子は、上記中間層としてトンネルバリァ層を用いたトンネル磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求の範囲第 8項記載の磁気メモリ装置。

1 3 . 上記磁気抵抗効果素子は、上記強磁性層のうち一方が磁化固定層であり、他方が情報記録層であるスピンパルプ型磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求の範囲第 8項記載の磁気メモリ装置。

1 4. 積層フェリ構造を有することを特徴とする請求の範囲第 8 項記載の磁気メモリ装置。