CN116569676A - 磁畴壁移动元件、磁阵列和磁畴壁移动元件的制造方法 - Google Patents

磁畴壁移动元件、磁阵列和磁畴壁移动元件的制造方法 Download PDF

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CN116569676A CN202180082105.4A CN202180082105A CN116569676A CN 116569676 A CN116569676 A CN 116569676A CN 202180082105 A CN202180082105 A CN 202180082105A CN 116569676 A CN116569676 A CN 116569676A
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Abstract

本实施方式的磁畴壁移动元件包括：磁阻效应元件，其具有参照层、磁畴壁移动层和非磁性层，参照层和磁畴壁移动层包含铁磁性体；和分别与磁畴壁移动层直接或间接地接触的、彼此隔开间隔的第一磁化固定层和第二磁化固定层，第一磁化固定层具有：与磁畴壁移动层接触的第一区域；最靠近第一区域的非磁性的第一中间层；和与第一中间层接触的第二区域，第一区域具有与第一中间层接触的第一铁磁性层，第二区域具有与第一中间层接触的第二铁磁性层，第一铁磁性层和第二铁磁性层铁磁性耦合，第一区域中最靠近磁畴壁移动层的铁磁性层的膜结构与第二磁化固定层中最靠近磁畴壁移动层的铁磁性层的膜结构相同，第一区域的膜结构与第二区域的膜结构不同。

Description

磁畴壁移动元件、磁阵列和磁畴壁移动元件的制造方法
技术领域
本发明涉及磁畴壁移动元件、磁阵列和磁畴壁移动元件的制造方法。
背景技术
代替在微细化方面逐渐可见极限的闪存等的下一代的非易失性存储器正在受到关注。例如，MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory：磁阻式随机存取存储器)、ReRAM(Resistive Random Access Memory：电阻式随机存取存储器)、PCRAM(Phase ChangeRandom Access Memory：相变随机存取存储器)等作为下一代的非易失性存储器为人们所知。
MRAM是将因磁化方向的变化而产生的电阻值变化用于数据记录。数据记录由构成MRAM的各个磁阻变化元件承担。例如，专利文献1中公开了一种能够通过使第一磁化自由层(磁畴壁移动层)内的磁畴壁移动来记录多值的数据的磁阻变化元件(磁畴壁移动元件)。另外，专利文献1中公开了在第一磁化自由层(磁畴壁移动层)的两端设置用于限制磁畴壁的移动范围的磁化固定区域。设置在两端的磁化固定区域各自的磁化的取向方向不同。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2011/052475号
发明内容
发明要解决的技术问题
磁化固定区域的磁化的取向方向例如可通过施加外部磁场来决定。然而，用于制作磁化的取向方向各自不同的两个磁化固定区域的处理，存在在将一个磁化固定区域的磁化固定时另一个磁化固定区域的磁化向预料不到的方向取向的情况，容易复杂化。
本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供容易决定铁磁性层的磁化的取向方向的磁畴壁移动元件、磁阵列和磁畴壁移动元件的制造方法。
用于解决技术问题的手段
(1)第一方式提供一种磁畴壁移动元件，其包括：磁阻效应元件，其具有参照层、磁畴壁移动层和非磁性层，所述参照层和所述磁畴壁移动层包含铁磁性体，所述非磁性层位于所述参照层与所述磁畴壁移动层之间；和分别与所述磁畴壁移动层直接或间接地接触的、彼此隔开间隔的第一磁化固定层和第二磁化固定层，所述第一磁化固定层具有：最靠近所述磁畴壁移动层的第一区域；与所述第一区域接触的非磁性的第一中间层；和与所述第一中间层接触的第二区域，所述第一区域具有与所述第一中间层接触的第一铁磁性层，所述第二区域具有与所述第一中间层接触的第二铁磁性层，所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层铁磁性耦合，所述第一区域中最靠近所述磁畴壁移动层的铁磁性层的膜结构与所述第二磁化固定层中最靠近所述磁畴壁移动层的铁磁性层的膜结构相同，所述第一区域的膜结构与所述第二区域的膜结构不同。
(2)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第一区域包含多个铁磁性层。
(3)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第二区域具有：非磁性的第二中间层；和隔着所述第二中间层彼此铁磁性耦合的多个铁磁性层。
(4)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第一中间层的材料或厚度与所述第二中间层不同。
(5)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，具有多个所述第二中间层，所述第一中间层和多个所述第二中间层中的任一层的材料或厚度与其它层不同。
(6)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第一中间层由多个非磁性层构成。
(7)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第一中间层的厚度为1nm以上。
(8)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第一中间层为散布有非磁性体的不连续膜，或者为具有开口的结构。
(9)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第一中间层为氧化物或非晶。
(10)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第二中间层由多个非磁性层构成。
(11)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第二中间层的厚度为1nm以上。
(12)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第二中间层为散布有非磁性体的不连续膜，或者为具有开口的结构。
(13)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第二中间层为氧化物或非晶。
(14)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第一区域具有：非磁性的第三中间层；和隔着所述第三中间层彼此反铁磁性耦合的多个铁磁性层。
(15)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第一区域的矫顽力大于所述第二区域的矫顽力。
(16)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第一铁磁性层与所述第二铁磁性层静磁耦合。
(17)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，构成所述第二区域的铁磁性层的磁化的取向方向与所述参照层的磁化的取向方向不同。
(18)就上述方式的磁畴壁移动元件而言，可以是，还包括与所述第一磁化固定层连接的第一电极、和与所述第二磁化固定层连接的第二电极，所述第一电极的形状与所述第二电极的形状不同。
(19)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第二电极覆盖所述第二磁化固定层的侧面的一部分。
(20)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第二电极中，与所述第二磁化固定层连接的第一面的周长小于与所述第一面相反的第二面的周长。
(21)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，从层叠方向看时，所述第二电极与所述磁畴壁移动层延伸的第一方向上的所述磁畴壁移动层的中点重叠。
(22)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，覆盖所述第一磁化固定层的所述第二磁化固定层侧的第一侧面的绝缘层的材料，与覆盖所述第一磁化固定层的与所述第一侧面相反的一侧的第二侧面的绝缘层的材料不同。
(23)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，与所述第一磁化固定层或所述第二磁化固定层直接或间接地接触的接触部分的所述磁畴壁移动层的厚度，大于两个所述接触部分的中间部位的所述磁畴壁移动层的厚度。
(24)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，所述第二磁化固定层具有非磁性的第四中间层，所述第四中间层包含与所述第一中间层相同的材料。
(25)在上述方式的磁畴壁移动元件中，可以是，还包括与所述磁畴壁移动层的与所述非磁性层相反的一侧的面连接的导电层。
(26)第二方式提供一种磁阵列，其具有多个上述方式的磁畴壁移动元件。
(27)第三方式提供一种磁畴壁移动元件的制造方法，其具有：将包含铁磁性体的参照层、非磁性层、包含铁磁性体的磁畴壁移动层依次层叠的工序；在所述磁畴壁移动层上形成将包含铁磁性体的第一层、非磁性的中间层、包含铁磁性体的第二层依次层叠而得到的层叠体的工序；将所述层叠体的一部分除去至到达所述磁畴壁移动层，形成彼此隔开间隔的两个层叠体的工序；和至少将所述两个层叠体中的一者的所述第二层除去的工序。
发明效果
上述方式的磁畴壁移动元件、磁阵列和磁畴壁移动元件的制造方法，能够容易地决定铁磁性层的磁化的取向方向。
附图说明
图1是第一实施方式的磁阵列的结构图。
图2是第一实施方式的磁阵列的磁畴壁移动元件附近的截面图。
图3是第一实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图4是第一实施方式的磁畴壁移动元件的平面图。
图5是用于对第一实施方式的磁畴壁移动元件的制造方法进行说明的图。
图6是用于对第一实施方式的磁畴壁移动元件的制造方法进行说明的图。
图7是用于对第一实施方式的磁畴壁移动元件的制造方法进行说明的图。
图8是用于对第一实施方式的磁畴壁移动元件的制造方法进行说明的图。
图9是用于对第一实施方式的磁畴壁移动元件的制造方法进行说明的图。
图10是第二实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图11是第三实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图12是第四实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图13是第五实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图14是第六实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图15是第七实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图16是第八实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图17是第九实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图18是第十实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图19是第十一实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图20是变形例的磁畴壁移动元件的截面图。
具体实施方式
下面，适当参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。在下面的说明中使用的附图，有时为了使得容易理解本发明的特征，方便起见将作为特征的部分放大表示，有时各构成要素的尺寸比例等与实际情况并不相同。在下面的说明中例示的材料、尺寸等是一个例子，本发明并不限于此，可以在能够得到本发明的效果的范围内适当改变而实施。
首先，对方向进行定义。x方向和y方向是与后述的基片Sub(参照图2)的一面大致平行的方向。x方向是后述的磁畴壁移动层1延伸的方向。x方向是第一方向的一个例子。y方向是与x方向正交的方向。z方向是从后述的基片Sub向磁畴壁移动元件去的方向。在本说明书中，有时将+z方向表示为“上”，将-z方向表示为“下”，但这些表达是为了方便起见，并不是规定重力方向。
[第一实施方式]
图1是第一实施方式的磁阵列的结构图。磁阵列200包括多个磁畴壁移动元件100、多个第一配线WL、多个第二配线CL、多个第三配线RL、多个第一开关元件SW1、多个第二开关元件SW2和多个第三开关元件SW3。磁阵列200例如能够用于磁存储器、乘法累加运算器、神经形态器件、自旋忆阻器、磁光学元件。
第一配线WL各自是写入配线。第一配线WL各自用于将电源与一个以上的磁畴壁移动元件100电连接。电源在使用时与磁阵列200的一端连接。
第二配线CL各自是共用配线。共用配线是能够在数据的写入时和读出时这两者使用的配线。第二配线CL各自用于将基准电位与一个以上的磁畴壁移动元件100电连接。基准电位例如为接地。第二配线CL可以是对多个磁畴壁移动元件100各自设置，也可以是对多个磁畴壁移动元件100设置。
第三配线RL各自是读出配线。第三配线RL各自用于将电源与一个以上的磁畴壁移动元件100电连接。电源在使用时与磁阵列200的一端连接。
在图1中，多个磁畴壁移动元件100各自与第一开关元件SW1、第二开关元件SW2、第三开关元件SW3连接。第一开关元件SW1连接在磁畴壁移动元件100与第一配线WL之间。第二开关元件SW2连接在磁畴壁移动元件100与第二配线CL之间。第三开关元件SW3连接在磁畴壁移动元件100与第三配线RL之间。
当使第一开关元件SW1和第二开关元件SW2导通时，会在与规定的磁畴壁移动元件100连接的第一配线WL和第二配线CL之间流动写入电流。当使第二开关元件SW2和第三开关元件SW3导通时，会在与规定的磁畴壁移动元件100连接的第二配线CL和第三配线RL之间流动读出电流。
第一开关元件SW1、第二开关元件SW2和第三开关元件SW3是控制电流的流动的元件。第一开关元件SW1、第二开关元件SW2和第三开关元件SW3例如是晶体管、双向阈值开关(OTS：Ovonic Threshold Switch)那样利用晶体层的相变的元件、金属绝缘体转移(MIT)开关那样利用能带结构的变化的元件、齐纳二极管和雪崩二极管那样利用击穿电压的元件、传导性随着原子位置的变化而变化的元件。
第一开关元件SW1、第二开关元件SW2、第三开关元件SW3中的任一者可以由与相同的配线连接的磁畴壁移动元件100共用。例如，在共用第一开关元件SW1的情况下，在第一配线WL的上游(一端)设置一个第一开关元件SW1。例如，在共用第二开关元件SW2的情况下，在第二配线CL的上游(一端)设置一个第二开关元件SW2。例如，在共用第三开关元件SW3的情况下，在第三配线RL的上游(一端)设置一个第三开关元件SW3。
图2是第一实施方式的磁阵列200的磁畴壁移动元件100附近的截面图。图2是将图1中的一个磁畴壁移动元件100利用通过磁畴壁移动层1的y方向的宽度的中心的xz平面截断而得到的截面。
图2所示的第一开关元件SW1和第二开关元件SW2是晶体管Tr。晶体管Tr具有栅极电极G、栅极绝缘膜GI以及形成在基片Sub上的源极S和漏极D。源极S和漏极D是由电流的流动方向规定的，均为有源区域。图2只是表示一个例子，源极S和漏极D的位置关系可以反转。基片Sub例如是半导体基片。第三开关元件SW3与第三配线RL电连接，例如在图2中位于在y方向上错开的位置。
晶体管Tr各自与磁畴壁移动元件100经由配线w1、w2电连接。配线w1、w2包含具有导电性的材料。配线w1是在z方向上延伸的过孔(via)配线。配线w2是在xy面内的任一方向上延伸的面内配线。配线w1、w2形成在绝缘层90的开口内。
绝缘层90是用于使多层配线的配线之间或元件之间绝缘的绝缘层。磁畴壁移动元件100和晶体管Tr除了配线w1、w2以外由绝缘层90电分离。绝缘层90例如是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、碳化硅(SiC)、氮化铬、碳氮化硅(SiCN)、氧氮化硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrOx)、氧化镁(MgO)等。
在图2中，表示出了磁畴壁移动元件100隔着绝缘层90位于基片Sub的上方的例子，但也可以是磁畴壁移动元件100位于基片Sub上。
[磁畴壁移动元件]
图3是将磁畴壁移动元件100利用通过磁畴壁移动层1的y方向的中心的xz平面截断而得到的截面图。图3是沿着图4的A-A线的截面。图4是从z方向俯视磁畴壁移动元件100而得到的俯视图。图中所示的箭头是铁磁性体的磁化的取向方向的一个例子。
磁畴壁移动元件100例如具有磁阻效应元件10、第一磁化固定层20和第二磁化固定层30。磁畴壁移动元件100例如是与三个电极40、41、42连接的三端子型的元件。磁畴壁移动元件100的周围被绝缘层90覆盖。
磁阻效应元件10包括磁畴壁移动层1、非磁性层2和参照层3。磁阻效应元件10例如从靠近基片Sub的一侧起依次包括参照层3、非磁性层2和磁畴壁移动层1。在向磁阻效应元件10写入数据时，使写入电流沿着磁畴壁移动层1流动。在从磁阻效应元件10读出数据时，使读出电流在电极40与电极41或电极42之间流动，在磁阻效应元件10的z方向上施加电流。
磁畴壁移动层1在x方向上延伸。磁畴壁移动层1在内部具有多个磁畴，在多个磁畴的边界具有磁畴壁DW。磁畴壁移动层1例如是能够通过磁状态的变化来对信息进行磁记录的层。磁畴壁移动层1有时被称为模拟层、磁记录层。
磁畴壁移动层1具有磁化固定区域A1、磁化固定区域A2和磁畴壁移动区域A3。磁化固定区域A1是从z方向看时与第一磁化固定层20重叠的区域。磁化固定区域A2是从z方向看时与第二磁化固定层30重叠的区域。磁畴壁移动区域A3是磁畴壁移动层1的磁化固定区域A1和磁化固定区域A2以外的区域。磁畴壁移动区域A3例如是在x方向上被磁化固定区域A1和磁化固定区域A2夹着的区域。
磁化固定区域A1的磁化MA1被第一磁化固定层20的磁化M21固定。磁化固定区域A2的磁化MA2被第二磁化固定层30的磁化M30固定。磁化被固定是指，在磁畴壁移动元件100的通常的动作(没有被施加超过设想的外力)中，磁化不会反转。磁化固定区域A1的磁化MA1和磁化固定区域A2的磁化MA2例如取向方向相反。
磁畴壁移动区域A3是磁化的方向能够变化、磁畴壁DW能够移动的区域。磁畴壁移动区域A3具有第一磁畴A3a和第二磁畴A3b。第一磁畴A3a的磁化MA3a和第二磁畴A3b的磁化MA3b例如取向方向相反。第一磁畴A3a与第二磁畴A3b的边界是磁畴壁DW。第一磁畴A3a的磁化MA3a例如在与磁化固定区域A1的磁化MA1相同的方向上取向。第二磁畴A3b的磁化MA3b例如在与磁化固定区域A2的磁化MA2相同的方向上取向。磁畴壁DW原则上在磁畴壁移动区域A3内移动，不会侵入磁化固定区域A1和磁化固定区域A2。
当磁畴壁移动区域A3内的第一磁畴A3a与第二磁畴A3b的体积的比例发生变化时，磁畴壁DW会移动。磁畴壁DW会因使写入电流在磁畴壁移动区域A3的x方向上流动而移动。例如，当对磁畴壁移动区域A3施加+x方向的写入电流(例如，电流脉冲)时，电子向与电流相反的-x方向流动，因此，磁畴壁DW向-x方向移动。在电流从第一磁畴A3a向第二磁畴A3b流动的情况下，在第二磁畴A3b进行了自旋极化的电子使第一磁畴A3a的磁化反转。通过第一磁畴A3a的磁化反转，磁畴壁DW向-x方向移动。
磁畴壁移动层1包含磁性体。磁畴壁移动层1可以是铁磁性体、亚铁磁性体、或者它们与能够利用电流使磁状态变化的反铁磁性体的组合。磁畴壁移动层1优选具有选自Co、Ni、Fe、Pt、Pd、Gd、Tb、Mn、Ge和Ga中的至少一种元素。作为磁畴壁移动层1中使用的材料，例如可以举出Co与Ni的层叠膜、Co与Pt的层叠膜、Co与Pd的层叠膜、CoFe与Pd的层叠膜、MnGa类材料、GdCo类材料、TbCo类材料。MnGa类材料、GdCo类材料、TbCo类材料等亚铁磁性体，饱和磁化小，用于使磁畴壁DW移动所需要的阈值电流小。另外，Co与Ni的层叠膜、Co与Pt的层叠膜、Co与Pd的层叠膜，矫顽力大，磁畴壁DW的移动速度慢。反铁磁性体例如为Mn3X(X为Sn、Ge、Ga、Pt、Ir等)、CuMnAs、Mn2Au等。磁畴壁移动层1也能够应用与后述的参照层3同样的材料。
非磁性层2位于磁畴壁移动层1与参照层3之间。非磁性层2层叠在参照层3的一面上。
非磁性层2例如由非磁性的绝缘体、半导体或金属构成。非磁性的绝缘体例如是Al2O3、SiO2、MgO、MgAl2O4、以及这些的Al、Si、Mg的一部分被置换为Zn、Be等而得到的材料。这些材料带隙大，绝缘性优异。在非磁性层2由非磁性的绝缘体构成的情况下，非磁性层2是隧道势垒层。非磁性的金属例如为Cu、Au、Ag等。非磁性的半导体例如为Si、Ge、CuInSe2、CuGaSe2、Cu(In，Ga)Se2等。
非磁性层2的厚度例如为以上，可以为/>以上。当非磁性层2的厚度厚时，磁畴壁移动元件100的电阻面积积(RA)大。磁畴壁移动元件100的电阻面积积(RA)优选为1×104Ωμm2以上，更优选为5×104Ωμm2以上。磁畴壁移动元件100的电阻面积积(RA)由一个磁畴壁移动元件100的元件电阻与磁畴壁移动元件100的元件截面积(将非磁性层2利用xy平面截断而得到的截断面的面积)的积表示。
参照层3与磁畴壁移动层1一起夹着非磁性层2。参照层3例如位于电极40上。参照层3也可以是层叠在基片Sub上。参照层3位于在z方向上与磁畴壁移动层1重叠的位置。参照层3的磁化M3比磁畴壁移动层1的磁畴壁移动区域A3的磁化MA3a、MA3b难以反转。参照层3的磁化M3在被施加磁畴壁移动区域A3的磁化MA3a、MA3b反转的程度的外力时方向不变化而被固定。参照层3有时被称为磁化固定层。参照层3可以由多个层构成。例如，可以具有多个铁磁性层和被多个铁磁性层夹着的中间层。夹着中间层的两个铁磁性层可以磁耦合，成为合成反铁磁性结构(SAF)。
参照层3包含铁磁性体。参照层3例如包含容易在与磁畴壁移动层1之间得到相干隧道效应的材料。参照层3例如包含选自Cr、Mn、Co、Fe和Ni中的金属、包含一种以上这些金属的合金、包含这些金属与B、C和N中的至少一种以上的元素的合金等。参照层3例如为Co-Fe、Co-Fe-B、Ni-Fe。
参照层3例如可以是霍伊斯勒合金。霍伊斯勒合金是半金属，具有高的自旋极化率。霍伊斯勒合金是具有XYZ或X2YZ的化学组成的金属间化合物，X在周期表上为Co、Fe、Ni或Cu族的过渡金属元素或贵金属元素，Y为Mn、V、Cr或Ti族的过渡金属或X的元素种，Z为IIIA族～VA族的典型元素。作为霍伊斯勒合金，例如可以举出Co2FeSi、Co2FeGe、Co2FeGa、Co2MnSi、Co2Mn1-aFeaAlbSi1-b、Co2FeGe1-cGac等。
第一磁化固定层20和第二磁化固定层30直接地或间接地与磁畴壁移动层1连接。间接地连接是指在第一磁化固定层20与磁畴壁移动层1之间、第二磁化固定层30与磁畴壁移动层1之间夹着其它层。第一磁化固定层20和第二磁化固定层30例如位于磁畴壁移动层1上。第一磁化固定层20和第二磁化固定层30在x方向上隔开间隔。第一磁化固定层20将磁化固定区域A1的磁化MA1固定。第二磁化固定层30将磁化固定区域A2的磁化MA2固定。
第一磁化固定层20具有第一区域R1、中间层22和第二区域R2。第一区域R1最靠近磁畴壁移动层1。第一区域R1例如与磁畴壁移动层1接触。中间层22被第一区域R1和第二区域R2夹着。第二区域R2与中间层22接触。中间层22为第一中间层的一个例子。
例如如图3所示的那样，第一区域R1由铁磁性层21构成，第二区域R2由铁磁性层23构成。铁磁性层21最靠近磁畴壁移动层1。铁磁性层21例如与磁畴壁移动层1接触。铁磁性层21例如与中间层22接触。铁磁性层21为第一铁磁性层的一个例子。铁磁性层23例如与中间层22接触。铁磁性层23为第二铁磁性层的一个例子。第一区域R1的膜结构与第二区域R2的膜结构不同。膜结构是指膜厚、材料、组成、构成各个区域的层的层叠顺序等。第一区域R1的矫顽力例如大于第二区域R2的矫顽力。
与中间层22接触且夹着中间层22的两个铁磁性层21、23铁磁性耦合。因此，铁磁性层21的磁化M21的取向方向与铁磁性层23的磁化M23的取向方向一致。铁磁性耦合可以是层间交换耦合，也可以是静磁耦合。在铁磁性耦合是静磁耦合的情况下，不易受到铁磁性层21和铁磁性层23与中间层22的界面的状态的影响，磁化M21、M23的稳定性高。
构成铁磁性层21和铁磁性层23的材料与上述的参照层3或上述的磁畴壁移动层1同样。铁磁性层21和铁磁性层23可以是多层膜。铁磁性层21和铁磁性层23例如膜厚或材料或组成不同。
中间层22为非磁性体。构成中间层22的材料例如与上述的非磁性层2同样。中间层22例如包含选自MgO、Mg-Al-O、Mg、W、Mo、Ta、Pd和Pt中的任一者。
中间层22例如为氧化物。氧化物一般比金属硬，不易加工。中间层22与在制造时形成在第二磁化固定层30上的层为同一层，详细情况将在后面进行说明。当该层硬时，会成为对第二磁化固定层30进行加工时的止挡器(stopper)，能够抑制对第二磁化固定层30造成蚀刻损伤。
另外，中间层22也可以为非晶。氧化物或非晶电阻高，在施加电流时会发热。当中间层22发热时，相邻的铁磁性层21、23的磁化M21、M23会发生扰动，从第一磁化固定层20产生的漏磁场变小。来自第一磁化固定层20和第二磁化固定层30的漏磁场，在第一磁化固定层20的饱和磁化与第二磁化固定层30的饱和磁化一致的情况下，在磁畴壁移动层1的x方向的中央部分会被消除，但是在第一磁化固定层20整体的饱和磁化与第二磁化固定层30整体的饱和磁化存在差异的情况下，在磁畴壁移动层1的x方向的中央部分也会产生。漏磁场会成为扰乱磁畴壁DW的行为的原因。
中间层22的厚度例如为1nm以上。当中间层22的厚度足够厚时，铁磁性层23的粗糙度变小。而且，铁磁性层23与磁畴壁移动层1的距离变大，来自铁磁性层23的漏磁场对磁畴壁移动层1造成的影响变小。
另一方面，也可以是中间层22的厚度足够薄。例如，也可以是中间层22的厚度为原子层水平，中间层22不构成完整的层。例如，中间层22可以为散布有非磁性体的不连续膜，也可以具有开口。当在中间层22的一部分存在不连续的部分时，铁磁性层21和铁磁性层23在一部分接触，第一磁化固定层20整体的电阻值下降。当第一磁化固定层20整体的电阻值下降时，在使写入电流经由第一磁化固定层20向磁畴壁移动层1流动时，磁畴壁移动所需要的电压减小。
第二磁化固定层30由铁磁性层构成。第二磁化固定层30最靠近磁畴壁移动层1。第二磁化固定层30例如与磁畴壁移动层1接触。第二磁化固定层30的膜结构与第一区域R1的铁磁性层21的膜结构相同。第二磁化固定层30和铁磁性层21是同时形成的层，详细情况将在后面进行说明。
第二磁化固定层30的磁化M30的取向方向与第一区域R1的铁磁性层21、23和磁化M21、M23的取向方向相反。
电极40与参照层3连接。电极41与第一磁化固定层20连接。电极41为第一电极的一个例子。电极42与第二磁化固定层30连接。电极42为第二电极的一个例子。电极40、41、42包含具有导电性的材料。
电极41的形状与电极42的形状不同。电极42的体积大于电极41的体积。电极42例如与作为共用配线的第二配线CL连接。第二配线CL在写入时和读出时均使用，电极42的体积变大，电阻下降，由此，寄生电阻下降。电极42的与第二磁化固定层30连接的第一面42a的周长L1例如小于与第一面42a相反的第二面42b的周长L2。当电极42为该形状时，电流会沿着电极42的侧面流动，电流的流动变得顺畅。
磁畴壁移动元件100的各层的磁化的方向例如能够通过测量磁化曲线来确认。磁化曲线例如能够利用MOKE(Magneto Optical Kerr Effect：磁光克尔效应)进行测量。利用MOKE进行的测量，是通过使线偏振光入射到测量对象物，利用会引起其偏振方向的旋转等的磁光效应(磁Kerr效应)来进行的测量方法。
接着，对磁畴壁移动元件100的制造方法进行说明。磁畴壁移动元件100具有第一层叠工序、第二层叠工序、第一加工工序、第二加工工序和磁化固定工序。图5～图9是用于对第一实施方式的磁畴壁移动元件100的制造方法进行说明的图。
首先，在第一层叠工序中，将包含铁磁性体的参照层3、非磁性层2、包含铁磁性体的磁畴壁移动层1依次层叠。各层的层叠可以使用溅射法、化学气相沉积(CVD)法、电子束蒸镀法(EB蒸镀法)、原子激光沉积法等。
接着，如图5所示，作为第二层叠工序，在磁畴壁移动层1上依次层叠包含铁磁性体的第一层81、非磁性的中间层82、包含铁磁性体的第二层83。通过层叠这些层，形成具有第一层81、中间层82和第二层83的层叠体80。各层的层叠方法与第一层叠工序同样。
接着，如图6所示，作为第一加工工序，将层叠体80的一部分除去至到达磁畴壁移动层1。加工可以使用光刻法和蚀刻(例如，Ar蚀刻)等进行。通过将层叠体80的一部分除去，在磁畴壁移动层1上形成彼此隔开间隔的第一磁化固定层20和层叠体86。层叠体86由第二磁化固定层30、中间层84、铁磁性层85构成。
接着，如图7所示，作为第二加工工序，至少将层叠体86的铁磁性层85除去。中间层84与铁磁性层85相比难以被蚀刻。中间层84能够防止因第二加工工序中的蚀刻而导致第二磁化固定层30被蚀刻。其结果是，一定体积的第二磁化固定层30保留，第二磁化固定层30显示出规定值以上的矫顽力。
接着，形成电极41、42。电极41形成在第一磁化固定层20上。电极42通过利用导电体填埋在第二加工工序中形成的开口、并进一步层叠导电层而得到。
接着，如图8所示，对制作出的磁畴壁移动元件100进行磁化固定工序。首先，在一个方向(例如，-z方向)上对磁畴壁移动元件100施加外部磁场Hex1。各层的磁化M21、M23、M30在被施加外部磁场Hex1的方向上取向(例如，-z方向)。
接着，如图9所示，在与之前施加的外部磁场Hex1相反的方向上对磁畴壁移动元件100施加外部磁场Hex2。外部磁场Hex2小于外部磁场Hex1。外部磁场Hex2例如从非常小的强度开始逐渐变大。第二区域R2的矫顽力小于第一区域R1的矫顽力。通过施加外部磁场Hex2，矫顽力小的铁磁性层23的磁化M23首先反转。第二磁化固定层30具有一定的体积，具有规定值以上的矫顽力，因此，磁化M30在外部磁场Hex2中不反转。
当铁磁性层23的磁化M23反转时，与铁磁性层23铁磁性耦合的铁磁性层21的磁化M21反转。通过磁化M21反转，与磁畴壁移动层1接触的两个铁磁性层(铁磁性层21和第二磁化固定层30)的磁化的取向方向成为相反方向。
通过上述的流程，能够制作出图3所示的磁畴壁移动元件100。即使在同时制作多个磁畴壁移动元件100的情况下，中间层84也能够作为蚀刻的止挡器发挥作用，各自的第二磁化固定层30不会被过度地除去。其结果是，各自的第二磁化固定层30具有一定的体积，具有规定值以上的矫顽力。因此，能够避免一些磁畴壁移动元件100的第二磁化固定层30的磁化M30因外部磁场Hex2而意外反转的情况。另外，因为利用铁磁性耦合进行磁化反转，所以仅通过施加小的外部磁场Hex1、Hex2就能够规定磁化方向。另外，通过使铁磁性层21和铁磁性层23铁磁性耦合，与使铁磁性层21和铁磁性层23反铁磁性耦合的情况相比，铁磁性层21与铁磁性层23之间的电阻值下降。当铁磁性层21与铁磁性层23之间的电阻值下降时，在使写入电流经由第一磁化固定层20向磁畴壁移动层1流动时，磁畴壁移动所需要的电压减小。
另外，通过第二磁化固定层30的磁化M30的取向方向稳定化，能够抑制在多个磁畴壁移动元件100之间磁化方向产生偏差。
[第二实施方式]
图10是将第二实施方式的磁畴壁移动元件101利用通过磁畴壁移动层1的y方向的中心的xz平面截断而得到的截面图。第二实施方式的磁畴壁移动元件101中，第一磁化固定层20A的结构与第一实施方式不同。在第二实施方式中，对于与第一实施方式同样的构成要素，标注同样的附图标记，并省略说明。
第一磁化固定层20A具有第一区域R1、中间层22和第二区域R2。如图10所示，第一区域R1由多个铁磁性层21、24构成，第二区域R2由铁磁性层23构成。铁磁性层24和铁磁性层23与中间层22接触。铁磁性层24为第一铁磁性层的一个例子。铁磁性层23为第二铁磁性层的一个例子。铁磁性层21的膜结构与第二磁化固定层30的膜结构一致。
与中间层22接触且夹着中间层22的两个铁磁性层24、23铁磁性耦合。因此，铁磁性层24的磁化M24的取向方向与铁磁性层23的磁化M23的取向方向一致。铁磁性层21与铁磁性层24直接接触，因此，磁化M21、M24的取向方向一致。构成铁磁性层24的材料与上述的参照层3同样。铁磁性层24例如材料或组成与铁磁性层21不同。
第二实施方式的磁畴壁移动元件101能够通过在形成层叠体80时，在第一层81与中间层82之间层叠另一个铁磁性层来制作。
第二实施方式的磁畴壁移动元件101能够得到与第一实施方式的磁畴壁移动元件100同样的效果。另外，通过第一区域R1由多个铁磁性层21、24构成，能够对铁磁性耦合的强度、作为第一磁化固定层20A整体的矫顽力的强度进行调整。
[第三实施方式]
图11是将第三实施方式的磁畴壁移动元件102利用通过磁畴壁移动层1的y方向的中心的xz平面截断而得到的截面图。第三实施方式的磁畴壁移动元件102中，第一磁化固定层20B的结构与第一实施方式的磁畴壁移动元件100不同。在第三实施方式中，对于与第一实施方式同样的构成要素，标注同样的附图标记，并省略说明。
第一磁化固定层20B具有第一区域R1、中间层22和第二区域R2。如图11所示，第一区域R1由铁磁性层21构成，第二区域R2由铁磁性层23与中间层25的层叠体构成。铁磁性层21为第一铁磁性层的一个例子，多个铁磁性层23中的与中间层22接触的铁磁性层23为第二铁磁性层的一个例子。中间层25有一层以上。中间层25为第二中间层的一个例子。中间层25各自可以为单层，也可以为多层。中间层25各自例如可以由多个非磁性层构成。
与中间层22接触且夹着中间层22的两个铁磁性层21、23铁磁性耦合。另外，与中间层25接触且夹着中间层25的两个铁磁性层23铁磁性耦合。其结果是，铁磁性层21的磁化M21的取向方向与各个铁磁性层23的磁化M23的取向方向一致。
中间层25由与中间层22同样的材料构成。中间层22和多个中间层25各自可以是由相同的材料构成，也可以是任一层的材料或厚度与其它层不同。中间层25例如为氧化物。中间层25例如为非晶。能够通过中间层22、25的厚度、材质等，对相邻的铁磁性层21、23之间的铁磁性耦合的强度进行调整。中间层25的厚度例如为1nm以上。
第三实施方式的磁畴壁移动元件102能够得到与第一实施方式的磁畴壁移动元件100同样的效果。另外，第一磁化固定层20B的高度因***中间层25而变高，由此能够使从第一磁化固定层20B的上表面产生的漏磁场对磁畴壁移动层1造成的影响进一步减小。
[第四实施方式]
图12是将第四实施方式的磁畴壁移动元件103利用通过磁畴壁移动层1的y方向的中心的xz平面截断而得到的截面图。第四实施方式的磁畴壁移动元件103中，第一磁化固定层20C的结构与第一实施方式的磁畴壁移动元件100不同。在第四实施方式中，对于与第一实施方式同样的构成要素，标注同样的附图标记，并省略说明。
第一磁化固定层20C具有第一区域R1、中间层26和第二区域R2。如图12所示，第一区域R1由铁磁性层21构成，第二区域R2由铁磁性层23构成。中间层26由多个非磁性层26A、26B构成。
多个非磁性层26A、26B各自可以使用与中间层22同样的材料。
第四实施方式的磁畴壁移动元件103能够得到与第一实施方式的磁畴壁移动元件100同样的效果。另外，通过中间层26由多个非磁性层26A、26B构成，能够将中间层22利用一层承担的作用分给各个非磁性层26A、26B。例如，能够对非磁性层26A选择适合作为铣削时的止挡器的材料，对非磁性层26B选择能够提高铁磁性层23的磁特性的材料。
[第五实施方式]
图13是将第五实施方式的磁畴壁移动元件104利用通过磁畴壁移动层1的y方向的中心的xz平面截断而得到的截面图。第五实施方式的磁畴壁移动元件104中，第一磁化固定层20D和第二磁化固定层30A的结构与第一实施方式的磁畴壁移动元件100不同。在第五实施方式中，对于与第一实施方式同样的构成要素，标注同样的附图标记，并省略说明。
第一磁化固定层20D具有第一区域R1、中间层22和第二区域R2。第一区域R1中的与中间层22接触的铁磁性层29和第二区域R2中的与中间层22接触的铁磁性层23铁磁性耦合。铁磁性层29为第一铁磁性层的一个例子，铁磁性层23为第二铁磁性层的一个例子。
如图13所示，第一区域R1由铁磁性层27、中间层28和铁磁性层29构成，第二区域R2由铁磁性层23构成。铁磁性层27与铁磁性层29夹着中间层28反铁磁性耦合。铁磁性层27的磁化M27的取向方向与铁磁性层29的磁化M29的取向方向相反。中间层28为第三中间层的一个例子。中间层28例如为Ru、Ir、Rh等。
另外，构成第二区域R2的铁磁性层23的磁化M23的取向方向与参照层3的磁化M3的取向方向不同。当磁畴壁移动元件104的位于最上层的铁磁性层23的磁化M23与位于最下层的参照层3的磁化M3处于反向平行的关系时，能够使磁畴壁移动元件104整体的漏磁场减小，能够使对周围的元件的影响减小。
另外，第二磁化固定层30A具有铁磁性层31、中间层32和铁磁性层33。铁磁性层31与铁磁性层33夹着中间层32反铁磁性耦合。铁磁性层31的磁化M31的取向方向与铁磁性层33的磁化M33的取向方向相反。第一区域R1中的与磁畴壁移动层1接触的铁磁性层27的膜结构和第二磁化固定层30A中的与磁畴壁移动层1接触的铁磁性层31的膜结构相同。另外，中间层32为与中间层28相同的结构，铁磁性层33为与铁磁性层29相同的结构。中间层32例如为Ru、Ir、Rh等。
第五实施方式的磁畴壁移动元件104能够得到与第一实施方式的磁畴壁移动元件100同样的效果。另外，通过第一区域R1和第二磁化固定层30A成为合成反铁磁性结构(SAF)，能够使来自第一区域R1和第二磁化固定层30A的漏磁场减小。
[第六实施方式]
图14是将第六实施方式的磁畴壁移动元件105利用通过磁畴壁移动层1的y方向的中心的xz平面截断而得到的截面图。第六实施方式的磁畴壁移动元件105中，第二磁化固定层30B的结构与第一实施方式的磁畴壁移动元件100不同。在第六实施方式中，对于与第一实施方式同样的构成要素，标注同样的附图标记，并省略说明。
第二磁化固定层30B具有铁磁性层34和中间层35。中间层35为第四中间层的一个例子。中间层35为对层叠体86进行铣削后的中间层84的剩余。另外，可以在中间层35与电极42之间还具有铁磁性层。中间层35包含与中间层22相同的材料。中间层35与中间层22同时形成。
第六实施方式的磁畴壁移动元件105能够得到与第一实施方式的磁畴壁移动元件100同样的效果。
[第七实施方式]
图15是将第七实施方式的磁畴壁移动元件106利用通过磁畴壁移动层1的y方向的中心的xz平面截断而得到的截面图。第七实施方式的磁畴壁移动元件106中，电极42A的形状与第一实施方式的磁畴壁移动元件100不同。在第七实施方式中，对于与第一实施方式同样的构成要素，标注同样的附图标记，并省略说明。
电极42A覆盖第二磁化固定层30的侧面的一部分。通过电极42A覆盖第二磁化固定层30的侧面，第二磁化固定层30的散热性提高。其结果是，第二磁化固定层30的磁化M30的稳定性提高。
第七实施方式的磁畴壁移动元件106能够得到与第一实施方式的磁畴壁移动元件100同样的效果。
[第八实施方式]
图16是将第八实施方式的磁畴壁移动元件107利用通过磁畴壁移动层1A的y方向的中心的xz平面截断而得到的截面图。第八实施方式的磁畴壁移动元件107中，磁畴壁移动层1A的形状与第一实施方式的磁畴壁移动元件100不同。在第八实施方式中，对于与第一实施方式同样的构成要素，标注同样的附图标记，并省略说明。
磁畴壁移动层1A的厚度不是一定的。与第一磁化固定层20或第二磁化固定层30接触的接触部分的磁畴壁移动层1A的厚度h2，大于两个接触部分的x方向的中间部位的磁畴壁移动层1A的厚度h1。磁畴壁移动层1A的上表面以向参照层3凹陷的方式弯曲。磁畴壁移动层1A的上表面例如是向参照层3凹陷的平滑的弯曲面。
第八实施方式的磁畴壁移动元件107能够得到与第一实施方式的磁畴壁移动元件100同样的效果。另外，当与第一磁化固定层20或第二磁化固定层30接触的接触部分的厚度厚时，该部分的电流密度小，能够进一步防止磁畴壁DW侵入到磁化固定区域A1、A2。另外，通过磁畴壁移动层1A的上表面弯曲，能够防止在绝缘层90与磁畴壁移动层1A的界面产生应力集中。
[第九实施方式]
图17是将第九实施方式的磁畴壁移动元件108利用通过磁畴壁移动层1的y方向的中心的xz平面截断而得到的截面图。第九实施方式的磁畴壁移动元件108还包括绝缘层91这一点与第一实施方式的磁畴壁移动元件100不同。在第九实施方式中，对于与第一实施方式同样的构成要素，标注同样的附图标记，并省略说明。
绝缘层91覆盖第一磁化固定层20和第二磁化固定层30的外侧面。外侧面是指位于x方向的外侧的侧面。外侧面为第二侧面的一个例子。第一磁化固定层20和第二磁化固定层30的内侧面由绝缘层90覆盖。内侧面为第一侧面的一个例子。在图17中，表示出了第一磁化固定层20和第二磁化固定层30的x方向的侧面由绝缘层91覆盖的例子，但也可以是y方向的侧面由绝缘层91覆盖。
绝缘层91可以使用与绝缘层90同样的材料。绝缘层91与绝缘层90不同。绝缘层91的热导率例如比绝缘层90的热导率高。例如，绝缘层91为MgO，绝缘层90为SiO2。
第九实施方式的磁畴壁移动元件108能够得到与第一实施方式的磁畴壁移动元件100同样的效果。另外，通过导热性优异的绝缘层91位于外侧面，能够防止第一磁化固定层20和第二磁化固定层30的磁化稳定性的降低。另外，通过利用绝缘层90覆盖内侧面，能够在第一磁化固定层20与第二磁化固定层30之间积存热，促进磁畴壁移动层1的磁畴壁DW的移动。
[第十实施方式]
图18是将第十实施方式的磁畴壁移动元件109利用通过磁畴壁移动层1的y方向的中心的xz平面截断而得到的截面图。第十实施方式的磁畴壁移动元件109还包括导电层50这一点与第一实施方式的磁畴壁移动元件100不同。在第十实施方式中，对于与第一实施方式同样的构成要素，标注同样的附图标记，并省略说明。
导电层50与磁畴壁移动层1连接。导电层50与非磁性层2一起夹着磁畴壁移动层1。
导电层50包含具有能够利用电流流动时的自旋霍尔效应产生自旋流的功能的金属、合金、金属间化合物、金属硼化物、金属碳化物、金属硅化物和金属磷化物中的任一者。
导电层50例如包含非磁性的重金属作为主要元素。主要元素是指构成导电层50的元素中的比例最高的元素。导电层50例如包含具有钇(Y)以上的比重的重金属。非磁性的重金属因为原子序数大到39以上、且在最外层具有d电子或f电子，所以会产生强烈的自旋轨道相互作用。通过自旋轨道相互作用会产生自旋霍尔效应，在导电层50内，自旋容易不均匀分布，容易产生自旋流。导电层50例如包含选自Au、Hf、Mo、Pt、W和Ta中的任一者。
导电层50能够利用电流流动时的自旋霍尔效应产生自旋流，向磁畴壁移动层1注入自旋。导电层50例如能够对磁畴壁移动层1的磁化提供自旋轨道转矩(SOT)。通过从导电层50注入的自旋产生的自旋轨道转矩(SOT)，能够对磁畴壁DW的移动进行辅助。磁畴壁移动层1的磁畴壁DW容易受到自旋轨道转矩(SOT)而移动。
第十实施方式的磁畴壁移动元件109能够得到与第一实施方式的磁畴壁移动元件100同样的效果。另外，磁畴壁移动元件109因为从导电层50向磁畴壁移动层1注入的自旋能够对磁畴壁DW的移动进行辅助，所以能够高效率地使磁畴壁DW移动，耗电量少。
[第十一实施方式]
图19是将第十一实施方式的磁畴壁移动元件110利用通过磁畴壁移动层1的y方向的中心的xz平面截断而得到的截面图。第十一实施方式的磁畴壁移动元件110中，电极42B的形状与第一实施方式的磁畴壁移动元件100不同。在第十一实施方式中，对于与第一实施方式同样的构成要素，标注同样的附图标记，并省略说明。
从z方向看时，电极42B与磁畴壁移动层1的x方向的中点重叠。即，电极42B与磁畴壁移动层1的大部分相对，覆盖磁畴壁移动层1的大部分。电极42B的第二磁化固定层30侧的第一面的x方向的宽度例如大于第二磁化固定层30的x方向的宽度和电极41的x方向的宽度。另外，例如，电极42B的第二磁化固定层30侧的第一面的x方向的宽度大于磁畴壁移动层1的x方向的宽度的一半。
第十一实施方式的磁畴壁移动元件110能够得到与第一实施方式的磁畴壁移动元件100同样的效果。另外，由于能够从磁畴壁移动层1向相对的电极42B散热，磁畴壁移动元件110的散热性优异。
上面，对本发明的优选的实施方式进行了详细说明，但是本发明并不限于这些实施方式。例如，可以将各个实施方式的特征构成组合，也可以在不改变发明的主旨的范围内改变一部分。
例如，上面说明了各层的侧面与z方向平行的例子，但是例如也可以是如图20所示的那样各层的侧面相对于z方向倾斜。图20所示的磁畴壁移动元件中，磁阻效应元件10的x方向的侧面相对于z方向倾斜。相对于z方向倾斜的面并不限于x方向的侧面，也可以是y方向的侧面相对于z方向倾斜。
附图标记说明
1、1A…磁畴壁移动层，2…非磁性层，3…参照层，10…磁阻效应元件，20、20A、20B、20C、20D…第一磁化固定层，21、23、24、27、29、31、33、34、85…铁磁性层，22、25、26、28、32、35、82、84…中间层，26A、26B…非磁性层，30、30A、30B…第二磁化固定层，40、41、42、42A、42B…电极，42a…第一面，42b…第二面，50…导电层，80、86…层叠体，81…第一层，83…第二层，90、91…绝缘层，100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110…磁畴壁移动元件，R1…第一区域，R2…第二区域。

Claims (27)

1.一种磁畴壁移动元件，其包括：
磁阻效应元件，其具有参照层、磁畴壁移动层和非磁性层，所述参照层和所述磁畴壁移动层包含铁磁性体，所述非磁性层位于所述参照层与所述磁畴壁移动层之间；和
分别与所述磁畴壁移动层直接或间接地接触的、彼此隔开间隔的第一磁化固定层和第二磁化固定层，
所述第一磁化固定层具有：最靠近所述磁畴壁移动层的第一区域；与所述第一区域接触的非磁性的第一中间层；和与所述第一中间层接触的第二区域，
所述第一区域具有与所述第一中间层接触的第一铁磁性层，
所述第二区域具有与所述第一中间层接触的第二铁磁性层，
所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层铁磁性耦合，
所述第一区域中最靠近所述磁畴壁移动层的铁磁性层的膜结构与所述第二磁化固定层中最靠近所述磁畴壁移动层的铁磁性层的膜结构相同，
所述第一区域的膜结构与所述第二区域的膜结构不同。
2.根据权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第一区域包含多个铁磁性层。
3.根据权利要求1或2所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第二区域具有：非磁性的第二中间层；和隔着所述第二中间层彼此铁磁性耦合的多个铁磁性层。
4.根据权利要求3所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第一中间层的材料或厚度与所述第二中间层不同。
5.根据权利要求3所述的磁畴壁移动元件，其中，
具有多个所述第二中间层，
所述第一中间层和多个所述第二中间层中的任一层的材料或厚度与其它层不同。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第一中间层由多个非磁性层构成。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第一中间层的厚度为1nm以上。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第一中间层为散布有非磁性体的不连续膜，或者具有开口。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第一中间层为氧化物或非晶。
10.根据权利要求3～5中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第二中间层由多个非磁性层构成。
11.根据权利要求3～5中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第二中间层的厚度为1nm以上。
12.根据权利要求3～5中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第二中间层为散布有非磁性体的不连续膜，或者具有开口。
13.根据权利要求3～5中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第二中间层为氧化物或非晶。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第一区域具有：非磁性的第三中间层；和隔着所述第三中间层彼此反铁磁性耦合的多个铁磁性层。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第一区域的矫顽力大于所述第二区域的矫顽力。
16.根据权利要求1～15中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第一铁磁性层与所述第二铁磁性层静磁耦合。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
构成所述第二区域的铁磁性层的磁化的取向方向与所述参照层的磁化的取向方向不同。
18.根据权利要求1～17中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
还包括与所述第一磁化固定层连接的第一电极、和与所述第二磁化固定层连接的第二电极，
所述第一电极的形状与所述第二电极的形状不同。
19.根据权利要求18所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第二电极覆盖所述第二磁化固定层的侧面的一部分。
20.根据权利要求18或19所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第二电极中，与所述第二磁化固定层连接的第一面的周长小于与所述第一面相反的第二面的周长。
21.根据权利要求18～20中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
从层叠方向看时，所述第二电极与所述磁畴壁移动层延伸的第一方向上的所述磁畴壁移动层的中点重叠。
22.根据权利要求1～21中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
覆盖所述第一磁化固定层的所述第二磁化固定层侧的第一侧面的绝缘层的材料，与覆盖所述第一磁化固定层的与所述第一侧面相反的一侧的第二侧面的绝缘层的材料不同。
23.根据权利要求1～22中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
与所述第一磁化固定层或所述第二磁化固定层直接或间接地接触的接触部分的所述磁畴壁移动层的厚度，大于两个所述接触部分的中间部位的所述磁畴壁移动层的厚度。
24.根据权利要求1～23中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
所述第二磁化固定层具有非磁性的第四中间层，
所述第四中间层包含与所述第一中间层相同的材料。
25.根据权利要求1～24中任一项所述的磁畴壁移动元件，其中，
还包括与所述磁畴壁移动层的与所述非磁性层相反的一侧的面连接的导电层。
26.一种磁阵列，其具有多个权利要求1～25中任一项所述的磁畴壁移动元件。
27.一种磁畴壁移动元件的制造方法，其具有：
将包含铁磁性体的参照层、非磁性层、包含铁磁性体的磁畴壁移动层依次层叠的工序；
在所述磁畴壁移动层上形成将包含铁磁性体的第一层、非磁性的中间层、包含铁磁性体的第二层依次层叠而得到的层叠体的工序；
将所述层叠体的一部分除去至到达所述磁畴壁移动层，形成彼此隔开间隔的两个层叠体的工序；和
至少将所述两个层叠体中的一者的所述第二层除去的工序。
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