JP2002217382A - Magnetic memory and method for manufacturing the same - Google Patents
Magnetic memory and method for manufacturing the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル効果を用
いた複数の磁気メモリ素子からなる磁気メモリおよび磁
気メモリの製造方法、特に高密度化を実現する磁気メモ
リおよび磁気メモリの製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic memory comprising a plurality of magnetic memory elements using a tunnel effect and a method of manufacturing the magnetic memory, and more particularly to a magnetic memory realizing high density and a method of manufacturing the magnetic memory. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、異方性磁気抵抗効果（Anisotropy
Magneto Resistive: ＡＭＲ）素子や巨大磁気抵抗効果
（Giant Magneto Resistive:ＧＭＲ）素子、磁気トンネ
ル接合（Magneto Tunneling Joint:ＭＴＪ）素子のＨＤ
Ｄ用再生ヘッドや磁気メモリへの応用が考えられてい
る。磁気メモリは、半導体メモリと同じく稼動部の無い
固体メモリであるが、電源が断たれても情報を失わな
い、無限回数の繰り返し使用ができる、放射線が入射し
ても記録内容が消失する危険性が無い等、半導体メモリ
と比較して、多くの利点がある。2. Description of the Related Art In recent years, the anisotropic magnetoresistance effect (Anisotropy
HD of Magneto Resistive (AMR) element, Giant Magneto Resistive (GMR) element, and Magnetic Tunneling Joint (MTJ) element
Applications to D reproducing heads and magnetic memories are being considered. A magnetic memory is a solid-state memory that has no moving parts like a semiconductor memory, but does not lose information even when the power is turned off, can be used repeatedly for an infinite number of times, and the danger of losing recorded contents even if radiation is incident There are many advantages as compared to semiconductor memories, such as no memory.
【０００３】特に、ＭＴＪ素子は、ＭＴＪ素子を形成す
る二層の強磁性層の磁化の方向によって、抵抗変化率を
大きく変化させることができるため、メモリセルとして
の使用が期待されている。[0003] In particular, the MTJ element is expected to be used as a memory cell because the rate of change in resistance can be greatly changed depending on the direction of magnetization of the two ferromagnetic layers forming the MTJ element.
【０００４】従来のＭＴＪ素子の構造は、例えば、特開
平９−１０６５１４号公報に開示されている。[0004] The structure of a conventional MTJ element is disclosed in, for example, JP-A-9-106514.
【０００５】ＭＴＪ素子５０は、図１０に示すように、
反強磁性層５１、強磁性層５２、絶縁層５３および強磁
性層５４を積層して構成されている。[0005] As shown in FIG.
The antiferromagnetic layer 51, the ferromagnetic layer 52, the insulating layer 53, and the ferromagnetic layer 54 are stacked.
【０００６】反強磁性層５１としては、ＦｅＭｎ、Ｎｉ
Ｍｎ、ＰｔＭｎまたはＩｒＭｎ等の合金が用いられる。
強磁性層５２および強磁性層５４としては、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、あるいはこれらの合金が用いられる。また、
絶縁層５３としては、各種の酸化物や窒化物が検討され
ているが、Ａｌ2 Ｏ3 膜を使用した場合に、最も高い磁
気抵抗（ＭＲ）比が得られることが知られている。As the antiferromagnetic layer 51, FeMn, Ni
An alloy such as Mn, PtMn or IrMn is used.
The ferromagnetic layers 52 and 54 are made of Fe, C
o, Ni, or an alloy thereof is used. Also,
Various oxides and nitrides have been studied as the insulating layer 53, but it is known that the highest magnetoresistance (MR) ratio can be obtained when an Al 2 O 3 film is used.
【０００７】また、この他に、反強磁性層５１を除いた
構成で、強磁性層５２と強磁性層５４との保磁力差を利
用したＭＴＪ素子が提案されている。[0007] In addition, there has been proposed an MTJ element having a configuration excluding the antiferromagnetic layer 51 and utilizing a difference in coercive force between the ferromagnetic layers 52 and 54.
【０００８】ＭＴＪ素子５０を磁気メモリとして使用し
た場合の動作原理を、図１１に示す。FIG. 11 shows the principle of operation when the MTJ element 50 is used as a magnetic memory.
【０００９】強磁性層５２および強磁性層５４の磁化
は、いずれも面内磁化であり、平行もしくは反平行とな
るように、実効的な一軸磁気異方性を有している。そし
て、強磁性層５２の磁化は、反強磁性層５１との交換結
合により実質的に一方向に固定されている。また、一軸
磁気異方性の範囲内で自由に磁化方向の変化する強磁性
層５４の磁化方向で記録が保持される。なお、反平行と
は、強磁性層５２および強磁性層５４の磁化が、互いに
平行で方向が反対であることを表している。The magnetizations of the ferromagnetic layer 52 and the ferromagnetic layer 54 are both in-plane magnetizations and have an effective uniaxial magnetic anisotropy such that they are parallel or antiparallel. The magnetization of the ferromagnetic layer 52 is substantially fixed in one direction by exchange coupling with the antiferromagnetic layer 51. Further, the recording is held in the magnetization direction of the ferromagnetic layer 54 whose magnetization direction freely changes within the range of the uniaxial magnetic anisotropy. Note that antiparallel indicates that the magnetizations of the ferromagnetic layer 52 and the ferromagnetic layer 54 are parallel to each other and have opposite directions.
【００１０】このメモリ層となる強磁性層５４の磁化
は、強磁性層５２の磁化に対して、平行もしくは反平行
のいずれの方向になるかによって、ＭＴＪ素子５０全体
の抵抗値が変化するという性質がある。The resistance of the entire MTJ element 50 changes depending on whether the magnetization of the ferromagnetic layer 54 serving as the memory layer is parallel or antiparallel to the magnetization of the ferromagnetic layer 52. There is nature.
【００１１】よって、再生時には、この抵抗値を検出し
てＭＴＪ素子５０に記録された情報データの読み出しが
行われる。Therefore, at the time of reproduction, the resistance value is detected, and the information data recorded in the MTJ element 50 is read.
【００１２】また、記録時には、ＭＴＪ素子５０の近傍
に配置した電流線が発生する磁界を利用して、強磁性層
５４の磁化の方向を変えることにより、ＭＴＪ素子５０
への書き込みを行う。At the time of recording, the direction of the magnetization of the ferromagnetic layer 54 is changed by utilizing the magnetic field generated by the current line disposed near the MTJ element 50 so that the MTJ element 50
Write to.
【００１３】ところで、上記構造のＭＴＪ素子５０で
は、強磁性層５２および強磁性層５４の磁化が面内方向
であるため、両端部には磁極が発生する。その結果、こ
のようなＭＴＪ素子５０でメモリアレイを形成すると、
ＭＴＪ素子５０と隣り合う他のＭＴＪ素子との間に静磁
気相互作用が生じることになる。これは個々のＭＴＪ素
子の特性が隣接するＭＴＪ素子の状態に影響されること
を意味し、ＭＴＪ素子の間隔を狭めて記録密度を増大す
ることを困難にしている。In the MTJ element 50 having the above structure, since the ferromagnetic layers 52 and 54 have in-plane magnetization, magnetic poles are generated at both ends. As a result, when a memory array is formed with such an MTJ element 50,
A magnetostatic interaction occurs between the MTJ element 50 and another adjacent MTJ element. This means that the characteristics of each MTJ element are affected by the state of the adjacent MTJ element, and it is difficult to increase the recording density by reducing the interval between the MTJ elements.
【００１４】このような問題に対し、特開平１１−１６
１９１９号公報に、端部磁極の影響を低減する方法が開
示されている。To solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-16 / 1999
No. 1919 discloses a method for reducing the influence of end magnetic poles.
【００１５】端部磁極の影響を低減するＭＴＪ素子６０
の構造を、図１２に示す。これによれば、反強磁性層６
１と結合してその磁化の方向が固定されている強磁性層
（固定層）６２と、外部磁界に対して自由に回転できる
強磁性層（自由層）６４とが、絶縁層６３を挟むように
積層されている。さらに、強磁性層６２は、反強磁性的
に結合する二層の強磁性層７１・７３が、非磁性金属層
７２を挟むような構成である。同様に、強磁性層６４
は、反強磁性的に結合する二層の強磁性層７４・７６
が、非磁性金属層７５を挟むような構成である。従っ
て、自由層である強磁性層６４および固定層である強磁
性層６２の両方の端部で発生する磁極を低減することが
できる。MTJ element 60 for reducing the influence of end poles
12 is shown in FIG. According to this, the antiferromagnetic layer 6
1 and a ferromagnetic layer (free layer) 64 that can rotate freely with respect to an external magnetic field, with an insulating layer 63 interposed therebetween. Are laminated. Further, the ferromagnetic layer 62 is configured such that two ferromagnetic layers 71 and 73 that are antiferromagnetically coupled sandwich the nonmagnetic metal layer 72. Similarly, the ferromagnetic layer 64
Are two ferromagnetic layers 74 and 76 that are antiferromagnetically coupled.
However, the configuration is such that the nonmagnetic metal layer 75 is interposed. Therefore, it is possible to reduce the magnetic poles generated at both ends of the ferromagnetic layer 64 as the free layer and the ferromagnetic layer 62 as the fixed layer.
【００１６】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の磁気メモリは、以下のような問題点を有し
ている。However, the above-described conventional magnetic memory has the following problems.
【００１７】反強磁性層に隣接しない強磁性層（自由
層）６４は、ＮｉＦｅ層／Ｒｕ層／ＮｉＦｅ層という構
成であり、外部磁界の印加により自由に回転する。従来
例では、非磁性金属層（Ｒｕ層）７５の層厚は、二層の
強磁性層（ＮｉＦｅ層）７４・７６が最大の反強磁性結
合強度を持つように、かつ、二層の強磁性層（ＮｉＦｅ
層）７４・７６の層厚がわずかに異なるように設定され
ている。外部から磁界が印加された場合、自由層である
強磁性層６４は、二層の強磁性層（ＮｉＦｅ層）７４・
７６の層厚の差によって生じる正味の磁化を回転させ
る。The ferromagnetic layer (free layer) 64 not adjacent to the antiferromagnetic layer has a structure of NiFe layer / Ru layer / NiFe layer, and rotates freely by application of an external magnetic field. In the conventional example, the layer thickness of the nonmagnetic metal layer (Ru layer) 75 is set so that the two ferromagnetic layers (NiFe layers) 74 and 76 have the maximum antiferromagnetic coupling strength, and Magnetic layer (NiFe
The layers 74 and 76 are set to have slightly different layer thicknesses. When a magnetic field is applied from the outside, the ferromagnetic layer 64, which is a free layer, has two ferromagnetic layers (NiFe layers) 74
Rotate the net magnetization caused by the layer thickness difference of 76.
【００１８】ところが、非磁性金属層（Ｒｕ層）７５の
層厚は、二層の強磁性層（ＮｉＦｅ層）７４・７６が、
最大の反強磁性結合強度を持つように設定されている。
このため、非磁性金属層（Ｒｕ層）７５の層厚は、４Å
〜８Åと非常に薄い。この構成では、ピンホールが生じ
た場合には逆に、強磁性結合が発生してしまうことか
ら、反強磁性結合強度を安定して得ることは難しい。ま
た、外部磁界による磁化反転が生じるためには、二層の
強磁性層（ＮｉＦｅ層）７４・７６の層厚が異なる必要
がある。つまり、二層の見かけ上の磁化が０であれば、
磁化反転を生じさせることは難しく、層厚を変えて磁化
を生じさせる必要がある。しかし、二層の層厚が異なる
と、外部から見たＭＴＪ素子６０の正味の磁化をゼロに
することができない。よって、上記従来の磁気メモリ
は、強磁性層の端部で発生する磁極によって、隣接する
磁気メモリ素子に悪影響を与えるため、高密度化された
磁気メモリを提供できないという問題を有していた。However, the thickness of the nonmagnetic metal layer (Ru layer) 75 is such that the two ferromagnetic layers (NiFe layers) 74 and 76
It is set to have the maximum antiferromagnetic coupling strength.
Therefore, the thickness of the nonmagnetic metal layer (Ru layer) 75 is 4Å
Very thin, ~ 8mm. In this configuration, when pinholes occur, conversely, ferromagnetic coupling occurs, and it is difficult to stably obtain antiferromagnetic coupling strength. Further, in order to cause the magnetization reversal due to the external magnetic field, the two ferromagnetic layers (NiFe layers) 74 and 76 need to have different thicknesses. In other words, if the apparent magnetization of the two layers is 0,
It is difficult to cause magnetization reversal, and it is necessary to change the layer thickness to generate magnetization. However, if the two layers have different thicknesses, the net magnetization of the MTJ element 60 viewed from the outside cannot be reduced to zero. Therefore, the above-mentioned conventional magnetic memory has a problem that a magnetic pole generated at an end of a ferromagnetic layer has an adverse effect on an adjacent magnetic memory element, so that it is not possible to provide a high-density magnetic memory.
【００１９】また、ＭＴＪ素子６０を磁気メモリ素子と
して用いる場合には、磁化反転を生じるために必要な磁
界を、隣接する導体線を流れる電流により発生させる。
しかし、上記従来例には、消費電力を低減させるための
構成について、何ら考慮されていない。When the MTJ element 60 is used as a magnetic memory element, a magnetic field required to cause magnetization reversal is generated by a current flowing through an adjacent conductor line.
However, the above-mentioned conventional example does not consider a configuration for reducing power consumption at all.
【００２０】さらに従来の磁気メモリでは、ＭＴＪ素子
６０を磁気ヘッドに用いた場合、印加磁界および強磁性
層（自由層）６４の困難軸方向が、直交するように配置
された状態で使用されている。しかし、磁気メモリ素子
に使用する場合は、通常、磁気メモリ素子上で交差する
二本の導体線により発生する磁界によって、強磁性層
（自由層）６４の磁化を回転させている。よって、印加
磁界は強磁性層（自由層）６４の困難軸方向に対し斜め
に傾いた方向になる。そのため、従来例に記載されてい
るような単純な磁化回転による磁化反転が生じるとは考
えにくく、この構成の素子を磁気メモリ素子として用い
ることは難しい。Further, in the conventional magnetic memory, when the MTJ element 60 is used in a magnetic head, the MTJ element 60 is used in a state where the applied magnetic field and the hard axis direction of the ferromagnetic layer (free layer) 64 are arranged to be orthogonal to each other. I have. However, when used in a magnetic memory element, the magnetization of the ferromagnetic layer (free layer) 64 is usually rotated by a magnetic field generated by two conductor lines crossing each other on the magnetic memory element. Therefore, the applied magnetic field is in a direction inclined obliquely to the hard axis direction of the ferromagnetic layer (free layer) 64. For this reason, it is unlikely that magnetization reversal due to simple magnetization rotation as described in the conventional example will occur, and it is difficult to use an element having this configuration as a magnetic memory element.
【００２１】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、磁気メモリ素子間の距離を小さ
くしても、メモリ層に記録された磁化が安定した状態で
存在し、消費電力が小さい複数の磁気メモリ素子からな
る磁気メモリおよび磁気メモリの製造方法を提供するこ
とにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object that the magnetization recorded in the memory layer exists in a stable state even when the distance between the magnetic memory elements is reduced. An object of the present invention is to provide a magnetic memory including a plurality of magnetic memory elements with low power consumption and a method of manufacturing the magnetic memory.
【００２２】[0022]
【課題を解決するための手段】本発明の磁気メモリの製
造方法は、上記課題を解決するために、複数の強磁性層
と絶縁層とを積層して構成されており、磁化情報が記録
される記憶部を備え、トンネル効果により記憶部を流れ
る電流の抵抗変化を検出して磁化情報の再生を行う磁気
メモリの製造方法において、基板上に一軸異方性の面内
磁化を有する第１強磁性層を形成する工程と、上記第１
強磁性層の磁化方向に対して直交方向に隣接する磁気メ
モリ素子と連結して電流を供給する第１導体層を形成す
る工程と、絶縁層を、上記第１導体層上を覆い、また各
磁気メモリ素子間を充填するように形成する工程と、上
記抵抗変化を検出する下部電極となる第２導体層を形成
する工程と、第１強磁性層の磁化と平行な軸上に一軸異
方性の面内磁化を有する複数の強磁性層と絶縁層とを備
えた記憶部を形成する工程と、上記抵抗変化を検出する
上部電極であるとともに、第１強磁性層の磁化方向に対
して平行な方向に隣接する磁気メモリ素子と連結して電
流を供給する第３導体層を形成する工程とを含んでいる
ことを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing a magnetic memory according to the present invention comprises a plurality of ferromagnetic layers and an insulating layer laminated on each other, on which magnetization information is recorded. A magnetic memory having a storage unit for detecting a resistance change of a current flowing through the storage unit by a tunnel effect and reproducing magnetization information, the first memory having a uniaxial anisotropic in-plane magnetization on a substrate. Forming a magnetic layer;
Forming a first conductor layer for supplying a current by connecting to a magnetic memory element adjacent to the magnetization direction of the ferromagnetic layer in a direction orthogonal to the magnetization direction; and covering an insulating layer on the first conductor layer with each other. A step of forming a space between the magnetic memory elements, a step of forming a second conductor layer serving as a lower electrode for detecting the resistance change, and Forming a storage section having a plurality of ferromagnetic layers having an in-plane magnetization and an insulating layer; and forming an upper electrode for detecting the resistance change, and Forming a third conductor layer for supplying a current in connection with an adjacent magnetic memory element in a parallel direction.
【００２３】上記の製造方法によれば、磁気メモリを構
成する磁気メモリ素子毎の見かけ上の磁化を従来の磁気
メモリよりも小さくできるため、磁気メモリ素子を近接
して配置しても記録層の磁化が安定した状態で保持され
る。これにより、従来の磁気メモリよりもさらに高密度
化された磁気メモリを実現できる。According to the above-described manufacturing method, the apparent magnetization of each magnetic memory element constituting the magnetic memory can be made smaller than that of the conventional magnetic memory. The magnetization is maintained in a stable state. As a result, a magnetic memory having a higher density than the conventional magnetic memory can be realized.
【００２４】すなわち、磁気メモリへの磁化情報の記録
は、第１導体層および第３導体層に流れる電流から生じ
るそれぞれの磁界の合成磁化が、第１強磁性層と、記憶
部を構成する記録層である強磁性層とに与えられて行わ
れる。That is, the recording of the magnetization information in the magnetic memory is performed by combining the respective magnetizations of the magnetic fields generated from the currents flowing through the first conductor layer and the third conductor layer with the first ferromagnetic layer and the recording constituting the storage section. And the ferromagnetic layer, which is a layer.
【００２５】第１導体層は、第１強磁性層と記憶部との
間に位置している。よって、右ネジの法則により第１導
体層に流れる電流によって生じる磁界は、第１強磁性層
と記憶部とに互いに反対方向の磁化を与える。The first conductor layer is located between the first ferromagnetic layer and the storage section. Therefore, a magnetic field generated by a current flowing through the first conductor layer according to the right-hand rule gives magnetizations in opposite directions to the first ferromagnetic layer and the storage unit.
【００２６】また、第３導体層は最上層に位置してお
り、第１強磁性層の磁化方向と平行な方向に電流を流し
ている。よって、第３導体層から与えられる磁界は、第
１強磁性層および記憶部の磁化方向に垂直となる。The third conductor layer is located on the uppermost layer, and allows a current to flow in a direction parallel to the magnetization direction of the first ferromagnetic layer. Therefore, the magnetic field applied from the third conductor layer is perpendicular to the magnetization directions of the first ferromagnetic layer and the storage unit.
【００２７】さらに、第１強磁性層と記憶部の強磁性層
との面内磁化は互いに平行の一軸異方性を有している。
このため、第１導体層および第３導体層に流れる電流に
よって生じた磁界により、第１強磁性層および記憶部の
強磁性層に与えられた磁化は、一軸上で反対方向とな
り、打ち消し合う。記憶部の強磁性層に記録された磁化
情報は、次に記録される磁化情報が与えられるまで保持
されるため、磁気メモリ素子内で第１強磁性層と打ち消
し合ったままの状態となる。よって、磁気メモリ素子の
個々の見かけ上の磁化を従来の磁気メモリ素子よりも小
さくすることができる。Further, the in-plane magnetizations of the first ferromagnetic layer and the ferromagnetic layer of the storage unit have uniaxial anisotropy parallel to each other.
For this reason, the magnetizations given to the first ferromagnetic layer and the ferromagnetic layer of the storage unit by the magnetic field generated by the current flowing through the first conductor layer and the third conductor layer become unidirectionally opposite directions and cancel each other. Since the magnetization information recorded in the ferromagnetic layer of the storage unit is held until the next magnetization information to be recorded is given, the state remains canceled with the first ferromagnetic layer in the magnetic memory element. Therefore, the individual apparent magnetization of the magnetic memory element can be made smaller than that of the conventional magnetic memory element.
【００２８】これにより、磁気メモリを構成する磁気メ
モリ素子間の距離を小さくしてパターンを微細化して
も、隣接する磁気メモリ素子に影響を与える可能性が低
くなり、より高密度化された磁気メモリを提供できる。As a result, even if the pattern is miniaturized by reducing the distance between the magnetic memory elements constituting the magnetic memory, the possibility of affecting the adjacent magnetic memory elements is reduced, and the density of the magnetic memory is increased. Can provide memory.
【００２９】また、磁化情報が記録される記録層となる
第２強磁性層と、絶縁層と、第３強磁性層と、第３強磁
性層と交換結合している反強磁性層とを積層して記憶部
を形成することがより好ましい。Further, a second ferromagnetic layer serving as a recording layer on which magnetization information is recorded, an insulating layer, a third ferromagnetic layer, and an antiferromagnetic layer exchange-coupled to the third ferromagnetic layer. It is more preferable to form the storage unit by stacking.
【００３０】これによれば、第３強磁性層は、反強磁性
層と交換結合しているため、磁化が固定された固定層と
なる。この固定層となる第３強磁性層と記録層となる第
２強磁性層の磁化の方向との相違によって電気抵抗が変
わる磁気抵抗効果を利用した磁気メモリを提供できる。According to this, since the third ferromagnetic layer is exchange-coupled with the antiferromagnetic layer, the third ferromagnetic layer becomes a fixed layer having a fixed magnetization. It is possible to provide a magnetic memory utilizing a magnetoresistive effect in which the electric resistance changes depending on the difference in the magnetization direction between the third ferromagnetic layer serving as the fixed layer and the second ferromagnetic layer serving as the recording layer.
【００３１】また、二層の強磁性層の間に金属層を配置
した３層構造になるように第３強磁性層を形成すること
がより好ましい。It is more preferable to form the third ferromagnetic layer so as to have a three-layer structure in which a metal layer is disposed between the two ferromagnetic layers.
【００３２】これによれば、第３強磁性層を構成する二
層の強磁性層の磁化を反平行に向ける力が生じるため、
上記二層の強磁性層の磁化が反対向きで打ち消し合い、
第３強磁性層の見かけ上の磁化を０にできる。よって、
第３強磁性層を単層で形成した場合と比べて、端部に生
じる磁極の発生を抑えることができ、磁気メモリ素子毎
の見かけ上の磁化をより小さくすることができる。この
結果、磁気メモリを構成する磁気メモリ素子が近接して
配置されても、記録層は安定した磁化状態が保持できる
ため、より高密度化された磁気メモリを提供できる。According to this, a force is generated that causes the magnetizations of the two ferromagnetic layers constituting the third ferromagnetic layer to be antiparallel, and
The magnetizations of the two ferromagnetic layers cancel each other out in opposite directions,
The apparent magnetization of the third ferromagnetic layer can be reduced to zero. Therefore,
As compared with the case where the third ferromagnetic layer is formed as a single layer, the generation of a magnetic pole generated at the end can be suppressed, and the apparent magnetization of each magnetic memory element can be further reduced. As a result, even if the magnetic memory elements constituting the magnetic memory are arranged close to each other, the recording layer can maintain a stable magnetization state, so that a higher density magnetic memory can be provided.
【００３３】本発明の磁気メモリは、上記課題を解決す
るために、互いに平行な軸上に一軸異方性の面内磁化を
有する複数の強磁性層と、絶縁層とを備え、トンネル効
果を利用して磁化情報の再生を行う磁気メモリにおい
て、上記複数の強磁性層のうち、記録層となる強磁性層
と、自由に磁化方向が反転する強磁性層との間に電流を
供給する導体層を設け、該導体層は強磁性層の磁化方向
に対して直交方向に電流を供給することを特徴としてい
る。In order to solve the above problem, the magnetic memory of the present invention comprises a plurality of ferromagnetic layers having uniaxial anisotropic in-plane magnetization on axes parallel to each other, and an insulating layer, and has a tunnel effect. In a magnetic memory for reproducing magnetization information by utilizing, a conductor for supplying a current between a ferromagnetic layer serving as a recording layer and a ferromagnetic layer whose magnetization direction is freely inverted among the plurality of ferromagnetic layers. A conductive layer that supplies a current in a direction perpendicular to the magnetization direction of the ferromagnetic layer.
【００３４】本発明によれば、磁気メモリへの磁化情報
の記録は、上記導体層を流れる電流が記録層となる強磁
性層へ磁界を印加することによって行われる。この記録
層となる強磁性層に与えられた磁化は、上記導体層を挟
んで反対側に形成された強磁性層に与えられた磁化と反
対方向で互いに打ち消し合う。つまり、導体層の上下に
位置している強磁性層には、右ネジの法則から反対方向
の磁界が印加され、その結果二つの強磁性層の磁化は反
対方向を向く。これにより、各強磁性層の磁化は打ち消
し合うため、磁気メモリ素子の見かけ上の磁化が小さく
なり、隣接する他の磁気メモリに対して悪影響を及ぼす
可能性を低くできる。According to the present invention, the recording of the magnetization information in the magnetic memory is performed by applying a magnetic field to the ferromagnetic layer, which is a current flowing through the above-mentioned conductor layer. The magnetization given to the ferromagnetic layer serving as the recording layer cancels each other in the opposite direction to the magnetization given to the ferromagnetic layer formed on the opposite side of the conductor layer. That is, a magnetic field in the opposite direction is applied to the ferromagnetic layers located above and below the conductor layer according to the right-hand rule, and as a result, the magnetizations of the two ferromagnetic layers are directed in opposite directions. As a result, the magnetizations of the ferromagnetic layers cancel each other, so that the apparent magnetization of the magnetic memory element becomes small, and the possibility of adversely affecting other adjacent magnetic memories can be reduced.
【００３５】よって、磁気メモリ素子間の距離を小さく
して配置できるため、従来の磁気メモリより高密度化さ
れた磁気メモリを実現できる。さらに、磁化情報を与え
る電流を供給する導体層が、記録層である強磁性層に近
接して設けられているため、小電流であっても磁化を反
転させるために十分な磁界を発生でき、消費電力の少な
い磁気メモリを提供できる。Therefore, since the distance between the magnetic memory elements can be reduced, a magnetic memory having a higher density than the conventional magnetic memory can be realized. Furthermore, since the conductor layer that supplies a current for providing magnetization information is provided close to the ferromagnetic layer that is the recording layer, it is possible to generate a magnetic field sufficient to reverse the magnetization even with a small current, A magnetic memory with low power consumption can be provided.
【００３６】[0036]
【発明の実施の形態】本発明の磁気メモリおよび磁気メ
モリの製造方法に関する実施の一形態について、図１〜
図９を用いて説明すれば、以下の通りである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a magnetic memory and a method of manufacturing the magnetic memory according to the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.
【００３７】最初に、本実施形態の磁気メモリの製造方
法により製造された磁気メモリを構成する磁気メモリ素
子１について説明する。First, the magnetic memory element 1 constituting the magnetic memory manufactured by the magnetic memory manufacturing method of the present embodiment will be described.
【００３８】磁気メモリ素子１は、図１に示すように、
第１強磁性層１１、ワード線（第１導体層）１２、絶縁
層１９、第２導体層（下部電極）１３、記憶部２４およ
びビット線（第３導体層）１８をこの順に積層して構成
されているＭＴＪ素子である。The magnetic memory element 1 is, as shown in FIG.
The first ferromagnetic layer 11, the word line (first conductor layer) 12, the insulating layer 19, the second conductor layer (lower electrode) 13, the storage unit 24, and the bit line (third conductor layer) 18 are laminated in this order. It is an MTJ element configured.
【００３９】なお、本実施形態の磁気メモリは、従来の
磁気メモリにも採用されているトンネル効果を利用して
記録された磁化情報を再生する磁気メモリであり、磁化
情報を記録する記憶部２４の構成は、従来の磁気メモリ
とほぼ同様の構成となっている。特に、本実施形態の磁
気メモリは、記録時に使用されるワード線１２およびビ
ット線１８と、再生時に使用される第２導体層１３およ
びビット線１８とが、磁気メモリ素子１を構成する構成
要素として、各強磁性層とともに積層されている点に特
徴を有している。The magnetic memory according to the present embodiment is a magnetic memory for reproducing magnetization information recorded by utilizing a tunnel effect which is also employed in a conventional magnetic memory, and a storage unit 24 for recording magnetization information. Is almost the same as a conventional magnetic memory. In particular, in the magnetic memory of the present embodiment, the word line 12 and the bit line 18 used at the time of recording and the second conductor layer 13 and the bit line 18 used at the time of reproduction are constituent elements of the magnetic memory element 1. It is characterized in that it is stacked with each ferromagnetic layer.
【００４０】第１強磁性層１１は、一軸異方性の面内磁
化を有しており、後述する第２強磁性層１４と第３強磁
性層１６とが有する一軸異方性の面内磁化と互いに平行
である。The first ferromagnetic layer 11 has a uniaxial anisotropic in-plane magnetization, and has a uniaxial anisotropic in-plane anisotropy of a second ferromagnetic layer 14 and a third ferromagnetic layer 16 described later. Parallel to the magnetization.
【００４１】また、ワード線１２は、第１強磁性層１１
の面内磁化方向に対して直交方向に電流を流している導
体層である。The word line 12 is connected to the first ferromagnetic layer 11
Is a conductor layer that allows current to flow in a direction orthogonal to the in-plane magnetization direction.
【００４２】第２導体層１３は、記録再生を行う磁気メ
モリ素子を選択するトランジスタのソース電極と接続さ
れている。また、後述するビット線１８との間の記憶部
２４に流れる電流の抵抗変化を検出して、磁気メモリ素
子１に記録された磁化情報の読み出しを行う下部電極で
ある。The second conductor layer 13 is connected to a source electrode of a transistor for selecting a magnetic memory element for performing recording and reproduction. Further, it is a lower electrode for detecting a change in resistance of a current flowing in the storage unit 24 between the storage unit 24 and a bit line 18 described later and reading out magnetization information recorded in the magnetic memory element 1.
【００４３】記憶部２４は、記録される磁化情報を書き
込むための記録層となる第２強磁性層１４を含む複数の
強磁性層と絶縁層とで構成されており、図２に示すよう
に、第２強磁性層（自由層）１４、絶縁層１５、第３強
磁性層（固定層）１６および反強磁性層１７をこの順に
積層して形成されている。The storage section 24 is composed of a plurality of ferromagnetic layers including a second ferromagnetic layer 14 serving as a recording layer for writing magnetic information to be recorded, and an insulating layer. As shown in FIG. , A second ferromagnetic layer (free layer) 14, an insulating layer 15, a third ferromagnetic layer (fixed layer) 16, and an antiferromagnetic layer 17 in this order.
【００４４】第３強磁性層１６は、ほぼ等しい磁化をも
つ強磁性層２０と強磁性層２２とが、金属層２１を挟ん
で三層構造となっている。金属層２１の層厚は、強磁性
層２０と強磁性層２２とが反強磁性結合するように設定
されているため、第３強磁性層１６の見かけ上の磁化は
０となっている。また、第３強磁性層１６は、隣接する
反強磁性層１７と交換結合しているため、第３強磁性層
１６の強磁性層２２の磁化は一方向に固定されている。
さらに、強磁性層２０・２２は反強磁性結合しているた
め、結果的に強磁性層２０の磁化方向は強磁性層２２と
反対の方向に固定されている。The third ferromagnetic layer 16 has a three-layer structure in which a ferromagnetic layer 20 and a ferromagnetic layer 22 having substantially the same magnetization are sandwiched by a metal layer 21. Since the thickness of the metal layer 21 is set so that the ferromagnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 22 are antiferromagnetically coupled, the apparent magnetization of the third ferromagnetic layer 16 is zero. Since the third ferromagnetic layer 16 is exchange-coupled with the adjacent antiferromagnetic layer 17, the magnetization of the ferromagnetic layer 22 of the third ferromagnetic layer 16 is fixed in one direction.
Further, since the ferromagnetic layers 20 and 22 are antiferromagnetically coupled, as a result, the magnetization direction of the ferromagnetic layer 20 is fixed in a direction opposite to the ferromagnetic layer 22.
【００４５】ビット線１８は、配線ルールによって決ま
る間隔を隔てて、隣接する他の磁気メモリ素子に接続さ
れている。また、ビット線１８は、後述するが、ビット
線としての役割と、記録層である第２強磁性層１４の磁
化の方向によって変化する抵抗値を検出するための上部
電極としての役割とを兼ねている。The bit line 18 is connected to another adjacent magnetic memory element at an interval determined by a wiring rule. As will be described later, the bit line 18 also has a role as a bit line and a role as an upper electrode for detecting a resistance value that changes according to the direction of magnetization of the second ferromagnetic layer 14 as a recording layer. ing.
【００４６】ここで、本実施形態の磁気メモリの記録、
再生方法について説明すると以下の通りである。Here, the recording of the magnetic memory of the present embodiment,
The reproducing method will be described below.
【００４７】磁気メモリ素子１への記録は、直交するよ
うに配置されたワード線１２およびビット線１８に、そ
れぞれ電流を供給することによって行われる。ワード線
１２は、第１強磁性層１１の磁化方向に対して垂直に、
ビット線１８は、第１強磁性層１１の磁化方向に対して
平行に、それぞれ電流を供給している。この時、記録層
である第２強磁性層１４には、図３に示すように、ワー
ド線１２に流れる電流により生じる磁界Ｈw とビット線
１８に流れる電流により生じる磁界ＨB との合成磁化が
印加される。この印加された合成磁化によって、記録す
るべき磁化情報が書き込まれる。Recording on the magnetic memory element 1 is performed by supplying currents to the word lines 12 and the bit lines 18 arranged orthogonally. The word line 12 is perpendicular to the magnetization direction of the first ferromagnetic layer 11,
The bit lines 18 supply currents in parallel to the magnetization direction of the first ferromagnetic layer 11, respectively. At this time, the second ferromagnetic layer 14 is a recording layer, synthetic magnetization of the magnetic field H B generated by the current flowing through the magnetic field H w and the bit lines 18 as shown in FIG. 3, caused by the current flowing through the word line 12 Is applied. The magnetization information to be recorded is written by the applied synthetic magnetization.
【００４８】一方、再生時には、上部電極であるビット
線１８と下部電極である第２導体層１３との間の電気抵
抗値を検出して行われる。この電気抵抗値は、固定され
た強磁性層２０の磁化の方向と記録層の第２強磁性層１
４における磁化の方向とが、平行、反平行のどちらの状
態であるかによって変化する。すなわち、第２強磁性層
１４に記録された磁化の方向が、固定された強磁性層２
０の磁化の方向と同じであれば、トンネル効果により絶
縁層１５を通り抜ける電子の数は多くなって電気抵抗は
小さくなる。反対に、第２強磁性層１４に記録された磁
化の方向が、固定された強磁性層２０の磁化の方向と反
対であれば、トンネル効果により絶縁層１５を通り抜け
る電子の数は少なくなり、電気抵抗は大きくなる。以上
のように、再生時には、ビット線１８と第２導体層１３
とに電圧をかけて、記憶部２４を流れる電流から電気抵
抗変化を検出し、記憶部２４に記録された磁化情報を信
号として得ることで、記録情報の再生を行う。On the other hand, the reproduction is performed by detecting the electric resistance between the bit line 18 as the upper electrode and the second conductor layer 13 as the lower electrode. This electric resistance value depends on the magnetization direction of the fixed ferromagnetic layer 20 and the second ferromagnetic layer 1 of the recording layer.
4 changes depending on whether the magnetization direction is parallel or anti-parallel. That is, the direction of magnetization recorded in the second ferromagnetic layer 14 is
If the magnetization direction is the same as 0, the number of electrons passing through the insulating layer 15 increases due to the tunnel effect, and the electric resistance decreases. Conversely, if the direction of magnetization recorded in the second ferromagnetic layer 14 is opposite to the direction of magnetization of the fixed ferromagnetic layer 20, the number of electrons passing through the insulating layer 15 due to the tunnel effect decreases, The electric resistance increases. As described above, at the time of reproduction, the bit line 18 and the second conductor layer 13
The recorded information is reproduced by detecting the change in electric resistance from the current flowing through the storage unit 24 and obtaining the magnetization information recorded in the storage unit 24 as a signal.
【００４９】特に、本実施形態の磁気メモリでは、記録
時に磁化情報を与える電流を供給するワード線１２が、
記録層である第２強磁性層１４と、自由層である第１強
磁性層１１との間に形成されている。このため、ワード
線１２は、右ネジの法則により、ワード線１２の上に位
置する第２強磁性層１４と、下に位置する第１強磁性層
１１とに反対方向の磁化を与える。さらに、第１強磁性
層１１と第２強磁性層１４とは、同じ大きさの磁気モー
メントが与えられている。よって、第２強磁性層１４に
記録された磁化情報と同じ大きさで反対方向の磁化が、
第１強磁性層１１に与えられることになる。これによ
り、磁気メモリ素子１の見かけ上の磁化は０になる。In particular, in the magnetic memory of the present embodiment, the word line 12 for supplying a current for giving magnetization information during recording is
It is formed between the second ferromagnetic layer 14 as a recording layer and the first ferromagnetic layer 11 as a free layer. Therefore, the word line 12 gives magnetizations in opposite directions to the second ferromagnetic layer 14 located above the word line 12 and the first ferromagnetic layer 11 located below the word line 12 according to the right-hand rule. Further, the first ferromagnetic layer 11 and the second ferromagnetic layer 14 are given the same magnetic moment. Therefore, the magnetization in the opposite direction with the same magnitude as the magnetization information recorded in the second ferromagnetic layer 14 is
This will be given to the first ferromagnetic layer 11. Thereby, the apparent magnetization of the magnetic memory element 1 becomes zero.
【００５０】以上により、本実施形態の磁気メモリで
は、各磁気メモリ素子間の距離を小さくしてパターンを
微細化しても、隣接する磁気メモリ素子の磁化が記録層
に保持されている磁化に影響を及ぼすことはない。よっ
て、記録密度を高くしても記録層の磁化が安定した磁気
メモリを実現できる。さらに、本実施形態の磁気メモリ
は、従来のように磁気ヘッドを必要とせず、記録・再生
を本実施形態の磁気メモリだけで行うことが可能であ
る。As described above, in the magnetic memory of this embodiment, even when the distance between the magnetic memory elements is reduced and the pattern is miniaturized, the magnetization of the adjacent magnetic memory element affects the magnetization held in the recording layer. Does not affect. Therefore, it is possible to realize a magnetic memory in which the magnetization of the recording layer is stable even when the recording density is increased. Further, the magnetic memory of the present embodiment does not require a magnetic head as in the related art, and recording and reproduction can be performed only by the magnetic memory of the present embodiment.
【００５１】なお、本実施形態の磁気メモリでは、第１
強磁性層１１および第２強磁性層１４に同じ大きさの磁
気モーメントが与えられている例について説明した。し
かし、これに限定されるものではなく、上記と同様の構
成の磁気メモリであれば、第１強磁性層１１および第２
強磁性層１４には、互いに打ち消し合う方向の磁化が与
えられるため、磁気メモリ素子１の見かけ上の磁化を、
従来の磁気メモリよりも小さくできる。よって、上記の
ように高密度化された磁気メモリを得ることができる。In the magnetic memory of this embodiment, the first
The example in which the ferromagnetic layer 11 and the second ferromagnetic layer 14 are given the same magnetic moment has been described. However, the present invention is not limited to this. If the magnetic memory has the same configuration as described above, the first ferromagnetic layer 11 and the second
Since the ferromagnetic layers 14 are given magnetizations in directions that cancel each other, the apparent magnetization of the magnetic memory element 1 is
It can be smaller than a conventional magnetic memory. Therefore, it is possible to obtain a high-density magnetic memory as described above.
【００５２】ただし、本実施形態の磁気メモリのよう
に、第１強磁性層１１および第２強磁性層１４が同じ大
きさの磁気モーメントを有していれば、磁気メモリ素子
１の見かけ上の磁化が０になり、隣接する他の磁気メモ
リ素子に悪影響を与えることを完全に防止できるためよ
り好ましい。However, if the first ferromagnetic layer 11 and the second ferromagnetic layer 14 have the same magnitude of magnetic moment as in the magnetic memory of the present embodiment, the apparent This is more preferable because magnetization can be completely prevented from becoming zero and adversely affecting other adjacent magnetic memory elements.
【００５３】また、各磁気メモリ素子１は、図４に示す
ように、ワード線１２とビット線１８との交差部にそれ
ぞれ形成されている。上記第１・２強磁性層１１・１４
を磁化反転させるのに必要な磁界は、上記ワード線１２
またはビット線１８に流れる電流により生じるそれぞれ
の磁界Ｈw ・ＨB よりも大きく、Ｈw ・ＨB の合成磁化
よりも小さい。これにより、磁化情報を記録する際にワ
ード線１２およびビット線１８に電流を供給しても、隣
接する他の磁気メモリ素子に影響を与えることなく、上
記交差部に位置する磁気メモリ素子１のみを磁化反転さ
せることができる。Each magnetic memory element 1 is formed at an intersection of a word line 12 and a bit line 18 as shown in FIG. The first and second ferromagnetic layers 11 and 14
The magnetic field required to reverse the magnetization of the word line 12
Alternatively , it is larger than the respective magnetic fields H w · H B generated by the current flowing through the bit line 18 and smaller than the combined magnetization of H w · H B. Thus, even when a current is supplied to the word line 12 and the bit line 18 when recording magnetization information, it does not affect other adjacent magnetic memory elements, and only the magnetic memory element 1 located at the intersection is provided. Can be reversed.
【００５４】さらに、磁気メモリ素子１に記録を行う際
には、上述したように、記録される磁化情報によってワ
ード線１２に供給される電流の方向を変えることで記憶
部２４に記録される磁化の方向を変えている。ワード線
１２と磁化反転させる記憶部２４とが近接して設けられ
ているため、小電流であっても記憶部２４の磁化を反転
させるための十分な磁界を与えることができる。よっ
て、本実施形態の磁気メモリの構成を採用することで、
消費電力の少ない磁気メモリを提供できる。Further, when recording is performed on the magnetic memory element 1, as described above, the direction of the current supplied to the word line 12 is changed according to the recorded magnetization information, so that the magnetization recorded on the storage unit 24 is changed. Has changed direction. Since the word line 12 and the storage unit 24 for reversing the magnetization are provided close to each other, it is possible to apply a sufficient magnetic field for reversing the magnetization of the storage unit 24 even with a small current. Therefore, by adopting the configuration of the magnetic memory of the present embodiment,
A magnetic memory with low power consumption can be provided.
【００５５】次に、上述した、さらなる高密度化の可能
な磁気メモリの製造方法に関して、図５〜図９を用いて
説明すれば以下のとおりである。なお、通常、磁気メモ
リ素子１が形成される基板は、記録再生を行う磁気メモ
リ素子を選択するためのトランジスタが形成された半導
体基板上に、さらに絶縁層が形成され平坦化されてい
る。この絶縁層上に磁気メモリ素子１を形成していく工
程について、以下に示す。Next, a method of manufacturing a magnetic memory capable of further increasing the density will be described with reference to FIGS. Normally, the substrate on which the magnetic memory element 1 is formed is formed by flattening an insulating layer further on a semiconductor substrate on which a transistor for selecting a magnetic memory element for performing recording and reproduction is formed. The process of forming the magnetic memory element 1 on this insulating layer will be described below.
【００５６】第１の工程では、上記絶縁層の全面にスパ
ッタリング法を用いて一軸異方性の面内磁化を有する強
磁性層を形成する。In the first step, a ferromagnetic layer having uniaxial anisotropic in-plane magnetization is formed on the entire surface of the insulating layer by sputtering.
【００５７】第２の工程では、図５（ａ）に示すよう
に、フォトリソグラフィを用いてレジストパターンを形
成し、イオンビームエッチングなどにより、上記強磁性
層を所望の形状に加工する。この工程により、孤立した
磁気メモリ素子形状の強磁性体のアレイを形成して、第
１強磁性層１１とする。In the second step, as shown in FIG. 5A, a resist pattern is formed using photolithography, and the ferromagnetic layer is processed into a desired shape by ion beam etching or the like. By this process, an array of ferromagnetic materials in the shape of an isolated magnetic memory element is formed, and the first ferromagnetic layer 11 is formed.
【００５８】第３の工程では、図５（ｂ）に示すよう
に、第１強磁性層１１の形成された基板の全面に導体層
１２’を形成する。In the third step, as shown in FIG. 5B, a conductor layer 12 'is formed on the entire surface of the substrate on which the first ferromagnetic layer 11 is formed.
【００５９】第４の工程では、導体層１２’上にレジス
トパターンを形成し、図６（ａ）に示すように、導体層
１２’を介して、第１強磁性層１１の磁化方向に対して
直交方向に磁気メモリ素子が連結するように導体層１
２’を加工して、ワード線１２とする。In the fourth step, a resist pattern is formed on the conductor layer 12 ', and as shown in FIG. 6A, the resist pattern is formed on the conductor layer 12' with respect to the magnetization direction of the first ferromagnetic layer 11. Conductor layer 1 so that the magnetic memory elements are connected in the orthogonal direction.
The word line 12 is formed by processing 2 ′.
【００６０】第５の工程では、図６（ｂ）に示すよう
に、ワード線１２上を覆い、また隣接する磁気メモリ素
子の間の空間部分を充填するように絶縁層１９を形成す
る。In the fifth step, as shown in FIG. 6B, an insulating layer 19 is formed so as to cover the word lines 12 and fill a space between adjacent magnetic memory elements.
【００６１】第６の工程では、図７（ａ）に示すよう
に、一定の膜厚を残してワード線１２上の絶縁層１９を
平坦化した後、第２導体層１３、第２強磁性層１４、絶
縁層１５、第３強磁性層１６および反強磁性層１７の積
層膜を基板側から順に連続して形成する。ただし、第２
導体層１３を形成する前に、トランジスタのソース電極
と第２導体層１３とが電気的に接続されるための導体層
を別に形成する必要がある。これには、第１強磁性層１
１、ワード線１２を所望のパターンに形成して使用す
る。In the sixth step, as shown in FIG. 7A, after the insulating layer 19 on the word line 12 is planarized while leaving a constant film thickness, the second conductor layer 13 and the second ferromagnetic A laminated film of the layer 14, the insulating layer 15, the third ferromagnetic layer 16 and the antiferromagnetic layer 17 is formed successively from the substrate side. However, the second
Before forming the conductor layer 13, it is necessary to separately form a conductor layer for electrically connecting the source electrode of the transistor and the second conductor layer 13. This includes the first ferromagnetic layer 1
1. The word line 12 is formed in a desired pattern and used.
【００６２】第７の工程では、図７（ｂ）に示すよう
に、反強磁性層１７上にレジストパターンを形成して、
第１強磁性層１１と略同形状に加工し、分離された複数
の磁気メモリ素子を形成する。In a seventh step, a resist pattern is formed on the antiferromagnetic layer 17 as shown in FIG.
The first ferromagnetic layer 11 is processed into substantially the same shape to form a plurality of separated magnetic memory elements.
【００６３】第８の工程では、図８（ａ）に示すよう
に、第２導体層（下部電極）１３にレジストパターンを
形成し、第２導体層１３を下部電極の形状に加工する。In the eighth step, as shown in FIG. 8A, a resist pattern is formed on the second conductor layer (lower electrode) 13, and the second conductor layer 13 is processed into the shape of the lower electrode.
【００６４】第９の工程では、図８（ｂ）に示すよう
に、前記分離された複数の磁気メモリ素子の間の空間を
充填するように絶縁層２３を形成する。In a ninth step, as shown in FIG. 8B, an insulating layer 23 is formed so as to fill a space between the separated magnetic memory elements.
【００６５】第１０の工程では、ＣＭＰ（Chemical-Mec
hanical Polish：化学的機械研磨）を使用して絶縁層２
３を平坦化した後に、図９に示すように、複数の磁気メ
モリ素子上および前記複数の磁気メモリ素子間の絶縁層
１９上にビット線１８を形成する。In the tenth step, CMP (Chemical-Mec
insulating layer 2 using hanical Polish)
After flattening 3, the bit lines 18 are formed on the plurality of magnetic memory elements and on the insulating layer 19 between the plurality of magnetic memory elements, as shown in FIG.
【００６６】第１１の工程では、隣接する磁気メモリ素
子が、ワード線１２と直交する方向にのみ連結するよう
に、ビット線１８を加工して磁気メモリを製造する。In the eleventh step, the bit line 18 is processed so that the adjacent magnetic memory elements are connected only in the direction orthogonal to the word lines 12 to manufacture a magnetic memory.
【００６７】以上の製造方法によって、得られた磁気メ
モリは、上述のように、第４の工程で形成したワード線
１２に電流を供給して、第１強磁性層１１と第２強磁性
層１４とに反対方向の磁化を与えている。また、第１〜
第３強磁性層１１・１４・１６は、互いに平行な軸上に
一軸異方性の面内磁化を有している。上記ワード線１２
は、この一軸異方性の面内磁化方向に対して直交方向に
電流を供給している。よって、ワード線１２から生じる
磁界によって与えられる磁化は、第１〜第３強磁性層１
１・１４・１６の面内磁化の軸と平行あるいは反平行で
ある。さらに、ワード線１２の上下に位置する第１強磁
性層１１と第２強磁性層１４とには、反対方向の磁化が
与えられる。よって、第１強磁性層１１および第２強磁
性層１４の面内磁化はつりあった状態となる。As described above, the magnetic memory obtained by the above-described manufacturing method supplies a current to the word line 12 formed in the fourth step, and the first ferromagnetic layer 11 and the second ferromagnetic layer 14 and 14 in the opposite direction. Also, the first to first
The third ferromagnetic layers 11, 14, 16 have uniaxial anisotropic in-plane magnetization on axes parallel to each other. The word line 12
Supplies current in a direction orthogonal to the uniaxial anisotropic in-plane magnetization direction. Therefore, the magnetization given by the magnetic field generated from the word line 12 changes the first to third ferromagnetic layers 1.
It is parallel or anti-parallel to the axis of 1.14.16 in-plane magnetization. Further, the first ferromagnetic layer 11 and the second ferromagnetic layer 14 located above and below the word line 12 are given magnetization in opposite directions. Therefore, the in-plane magnetizations of the first ferromagnetic layer 11 and the second ferromagnetic layer 14 are in a balanced state.
【００６８】また、第３強磁性層１６は、強磁性層／金
属層／強磁性層の３層構造である。二層の強磁性層２０
・２２は、互いに反対向きの磁化を有しているため、第
３強磁性層１６内で磁化はつりあった状態である。The third ferromagnetic layer 16 has a three-layer structure of ferromagnetic layer / metal layer / ferromagnetic layer. Two ferromagnetic layers 20
22 has magnetizations in the third ferromagnetic layer 16 because the magnetizations are opposite to each other.
【００６９】これにより、上述したような、さらなる高
密度化が図れ、消費電力の小さい磁気メモリを得ること
ができる。As a result, a higher density and a lower power consumption magnetic memory can be obtained as described above.
【００７０】なお、第１の工程において、上記スパッタ
リング法以外にも、例えば、蒸着法などの他の一般的な
成膜法を用いて、第１強磁性層１１を形成してもよい。In the first step, the first ferromagnetic layer 11 may be formed by using another general film forming method such as a vapor deposition method other than the sputtering method.
【００７１】また、絶縁層１９の平坦化の方法として
は、例えば、ＣＭＰなどの機械加工によって行われても
よいし、絶縁層１９形成後に生じた凹凸を、さらにレジ
ストで平坦化して、全体をエッチバックすることで絶縁
層１９を除去してもよい。あるいは、第４の工程でエッ
チングマスクとして用いたレジストを剥離せずに、ワー
ド線１２の間の空間部分を充填するように絶縁層１９を
形成して、リフトオフによりワード線１２上の絶縁層を
除去して平坦化した後、絶縁層とワード線１２より上層
の膜を連続して形成してもよい。As a method of flattening the insulating layer 19, for example, it may be performed by machining such as CMP, or unevenness generated after the formation of the insulating layer 19 may be further flattened with a resist, and the whole may be formed. The insulating layer 19 may be removed by etching back. Alternatively, the insulating layer 19 is formed so as to fill the space between the word lines 12 without removing the resist used as the etching mask in the fourth step, and the insulating layer on the word lines 12 is lifted off. After removal and planarization, an insulating layer and a film above the word line 12 may be formed continuously.
【００７２】本実施形態では、一個の磁気メモリ素子部
分を用いて説明したが、これは説明を分かりやすくする
ためであり、実際の素子形成においては基板、保護層お
よび密着層等が必要となる。In this embodiment, the description has been made using one magnetic memory element portion. However, this is for the purpose of making the description easy to understand. In actual element formation, a substrate, a protective layer, an adhesion layer, and the like are required. .
【００７３】第１〜第３強磁性層１１・１４・１６の材
料としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉあるいはこれらの合金を
用いることができる。As a material of the first to third ferromagnetic layers 11, 14, and 16, Fe, Co, Ni, or an alloy thereof can be used.
【００７４】また、反強磁性層１７の材料としては、Ｆ
ｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ等の合金を用い
てもよい。The material of the antiferromagnetic layer 17 is F
An alloy such as eMn, NiMn, PtMn, IrMn may be used.
【００７５】また、絶縁層１５としては、ＭＲ比の点か
らＡｌ2 Ｏ3 膜が好ましいが、その他の酸化膜、窒化膜
等の絶縁膜であっても、またＳｉ膜、ダイヤモンド膜、
ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜等の絶縁膜を
用いてもよい。The insulating layer 15 is preferably an Al 2 O 3 film from the viewpoint of MR ratio. However, other insulating films such as an oxide film and a nitride film may be used.
An insulating film such as a diamond-like carbon (DLC) film may be used.
【００７６】さらに、第１〜第３強磁性層１１・１４・
１６の層厚は、１０Å以上に形成することが望ましい。
この範囲に設定することにより、熱エネルギーの影響で
強磁性体が超常磁性化するのを防止することができる。Further, the first to third ferromagnetic layers 11, 14.
The layer thickness of 16 is desirably formed at 10 ° or more.
By setting this range, it is possible to prevent the ferromagnetic material from becoming superparamagnetic due to the influence of heat energy.
【００７７】また、前記絶縁層１５の層厚が、３Å以上
３０Å以下になるように形成することが好ましい。絶縁
層１５の層厚が、３Å未満になるように形成した場合、
第２強磁性層１４と第３強磁性層１６とが近接した構成
になるため、電気的にショートする可能性がある。ま
た、反対に絶縁層１５の層厚を３０Åより厚くなるよう
に形成した場合、第２強磁性層１４と第３強磁性層１６
との間で電子のトンネルが起きにくく、磁気抵抗比が小
さくなってしまうためである。It is preferable that the insulating layer 15 is formed so that the thickness thereof is 3 ° or more and 30 ° or less. When the thickness of the insulating layer 15 is less than 3 mm,
Since the second ferromagnetic layer 14 and the third ferromagnetic layer 16 are configured to be close to each other, there is a possibility of an electrical short circuit. On the other hand, when the insulating layer 15 is formed to have a thickness greater than 30 °, the second ferromagnetic layer 14 and the third ferromagnetic layer 16
This is because tunneling of electrons is unlikely to occur between them, and the magnetoresistance ratio becomes small.
【００７８】また、第３強磁性層１６は、単層の強磁性
体で構成することもできるが、本実施形態のような構成
の三層構造とすることにより、第３強磁性層１６の端部
に発生する磁極を実質的にゼロにできる。Although the third ferromagnetic layer 16 can be made of a single-layer ferromagnetic material, the third ferromagnetic layer 16 has a three-layer structure as in the present embodiment, so that the third ferromagnetic layer 16 The magnetic pole generated at the end can be made substantially zero.
【００７９】また、本実施形態では第３強磁性層（固定
層）１６の磁化は、反強磁性層１７との交換結合により
固定されている。しかし、第３強磁性層１６として、保
持力の大きい強磁性材料で形成する等の他の手段を採用
することで、反強磁性層１７を削除した構成とすること
も可能である。例えば、第３強磁性層１６を、補償点近
傍組成の希土類−遷移金属合金膜のようなフェリ磁性材
料で形成すると、端部に磁極が発生することはなく、隣
接する磁気メモリに悪影響を与えるのを防止できるため
である。In this embodiment, the magnetization of the third ferromagnetic layer (fixed layer) 16 is fixed by exchange coupling with the antiferromagnetic layer 17. However, it is also possible to adopt a configuration in which the antiferromagnetic layer 17 is omitted by employing other means such as forming the third ferromagnetic layer 16 from a ferromagnetic material having a large coercive force. For example, if the third ferromagnetic layer 16 is formed of a ferrimagnetic material such as a rare earth-transition metal alloy film having a composition in the vicinity of the compensation point, no magnetic pole is generated at an end portion, which adversely affects an adjacent magnetic memory. This is because it can be prevented.
【００８０】また、強磁性層２０および強磁性層２２
に、異方性磁界が大きい材料を用いることで、反強磁性
層１７を省略した構成とすることも可能である。The ferromagnetic layers 20 and 22
Alternatively, by using a material having a large anisotropic magnetic field, a configuration in which the antiferromagnetic layer 17 is omitted can be adopted.
【００８１】さらに、磁気メモリ素子の構成として、第
１強磁性層１１の保磁力を第２強磁性層１４の保磁力よ
りも小さくなるように設定することで、記録時に第１強
磁性層１１の磁化を先に反転させることができる。これ
により、第３強磁性層１６の両端に発生する磁極は、第
２強磁性層１４の磁化反転を促進する方向の磁界を発生
する。よって、記録時に磁化反転させるのがより容易に
なるため、さらに記録に必要な電流を低減し、消費電力
を減らすことができる。Further, as a configuration of the magnetic memory element, by setting the coercive force of the first ferromagnetic layer 11 to be smaller than that of the second ferromagnetic layer 14, the first ferromagnetic layer 11 Can be reversed first. Thus, the magnetic poles generated at both ends of the third ferromagnetic layer 16 generate a magnetic field in a direction that promotes the magnetization reversal of the second ferromagnetic layer 14. Therefore, it is easier to perform the magnetization reversal at the time of recording, so that the current required for recording can be further reduced and the power consumption can be reduced.
【００８２】また、本実施形態ではＭＴＪ素子としての
磁気メモリを例に説明したが、磁気メモリ素子１の反強
磁性層１７、第３強磁性層１６、第２強磁性層１４、第
１強磁性層１１の積層部分と、導体層とを絶縁すればＧ
ＭＲ素子として用いることも可能である。In this embodiment, the magnetic memory as the MTJ element has been described as an example. However, the antiferromagnetic layer 17, the third ferromagnetic layer 16, the second ferromagnetic layer 14, and the first ferromagnetic layer 17 of the magnetic memory element 1 are described. If the laminated portion of the magnetic layer 11 and the conductor layer are insulated, G
It can also be used as an MR element.
【００８３】なお、本発明に係る製造方法として、第１
磁性層、非磁性層、記録層となる第２磁性層を積層した
複数の磁気メモリ素子からなる磁気メモリの製造方法で
あって、少なくとも、基板上に第３磁性層を形成する工
程と、前記第３磁性層を互いに分離された磁気メモリ素
子の形状に加工する工程と、基板上に第１導体層を形成
する工程と、分離された隣接する第３磁性層を１方向に
のみに連結するように前記第１導体層を加工する工程
と、加工された前記第１導体層の間の空間を充填するよ
うに基板上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上
に、第２導体層、前記第１磁性層、前記非磁性層、前記
第２磁性層の積層膜を基板側から順に連続して形成する
工程と、第２導体層を残して前記第１磁性層、前記非磁
性層、前記第２磁性層の積層膜を前記第３磁性層と略同
形状に加工して、分離された複数の磁気メモリ素子を形
成する工程と、第２導体層を下部電極の形状に加工する
工程と、前記複数の磁気メモリ素子の間の空間を充填す
るように絶縁層を形成する工程と、前記複数の磁気メモ
リ素子上および前記複数の磁気メモリ素子間の絶縁層上
に第３導体層を形成する工程と、前記第３導体層を、分
離された隣接する磁気メモリ素子を第１導体層と直交す
る方向にのみ連結するように加工する工程とを含むもの
であってもよい。Note that the manufacturing method according to the present invention includes the first method.
A method of manufacturing a magnetic memory including a plurality of magnetic memory elements in which a magnetic layer, a non-magnetic layer, and a second magnetic layer serving as a recording layer are stacked, at least a step of forming a third magnetic layer on a substrate; Processing the third magnetic layer into a shape of a magnetic memory element separated from each other, forming a first conductor layer on the substrate, and connecting the separated adjacent third magnetic layer in only one direction. Processing the first conductive layer, forming an insulating layer on a substrate so as to fill a space between the processed first conductive layers, and forming a second conductive layer on the insulating layer. Successively forming a laminated film of a layer, the first magnetic layer, the non-magnetic layer, and the second magnetic layer in this order from the substrate side; and excluding the second conductor layer, the first magnetic layer, the non-magnetic layer, Layer and the laminated film of the second magnetic layer are processed into substantially the same shape as the third magnetic layer, and separated. Forming a plurality of formed magnetic memory elements, processing a second conductor layer into a shape of a lower electrode, and forming an insulating layer so as to fill a space between the plurality of magnetic memory elements. Forming a third conductor layer on the plurality of magnetic memory elements and on an insulating layer between the plurality of magnetic memory elements; and separating the third conductor layer from the separated adjacent magnetic memory element by a first conductor. And processing to connect only in a direction perpendicular to the layer.
【００８４】[0084]
【発明の効果】本発明の磁気メモリの製造方法は、以上
のように、基板上に一軸異方性の面内磁化を有する第１
強磁性層を形成する工程と、上記第１強磁性層の磁化方
向に対して直交方向に隣接する磁気メモリ素子と連結し
て電流を供給する第１導体層を形成する工程と、絶縁層
を、上記第１導体層上を覆い、また各磁気メモリ素子間
を充填するように形成する工程と、上記抵抗変化を検出
する下部電極となる第２導体層を形成する工程と、第１
強磁性層の磁化と平行な軸上に一軸異方性の面内磁化を
有する複数の強磁性層と絶縁層とを備えた記憶部を形成
する工程と、上記抵抗変化を検出する上部電極であると
ともに、第１強磁性層の磁化方向に対して平行な方向に
隣接する磁気メモリ素子と連結して電流を供給する第３
導体層を形成する工程とを含んでいる。According to the method of manufacturing a magnetic memory of the present invention, as described above, the first method having the uniaxially anisotropic in-plane magnetization on the substrate is used.
Forming a ferromagnetic layer, forming a first conductor layer for supplying a current in connection with a magnetic memory element adjacent in a direction perpendicular to the magnetization direction of the first ferromagnetic layer, Forming a second conductor layer that covers the first conductor layer and fills between the magnetic memory elements; forming a second conductor layer serving as a lower electrode for detecting the resistance change;
Forming a storage section having a plurality of ferromagnetic layers having an in-plane magnetization of uniaxial anisotropy and an insulating layer on an axis parallel to the magnetization of the ferromagnetic layer, and an upper electrode for detecting the resistance change. In addition, the third magnetic field supplying device supplies an electric current in connection with a magnetic memory element adjacent in a direction parallel to the magnetization direction of the first ferromagnetic layer.
Forming a conductor layer.
【００８５】それゆえ、本発明の製造方法によって得ら
れた磁気メモリは、磁気メモリ素子の個々の見かけ上の
磁化を抑えた磁気メモリであるため、隣接する磁気メモ
リ素子に悪影響を与えることを防止できる。よって、磁
気メモリを構成する磁気メモリ素子が近接して配置され
ても安定した磁化状態が保持でき、より高密度化された
磁気メモリを提供できるという効果を奏する。また、記
録層となる強磁性層を含む記憶部と、磁界を与える電流
を流す各導体層とが近傍にあるため、各導体層に流れる
電流が小電流であっても、記録に必要な磁界を与えるこ
とができ、消費電力の少ない磁気メモリを製造できる。
さらに、磁気ヘッドを用いることなく、磁気メモリだけ
で記録、再生を行うことができる磁気メモリを製造でき
る。Therefore, the magnetic memory obtained by the manufacturing method of the present invention is a magnetic memory in which the apparent magnetization of each magnetic memory element is suppressed, so that the magnetic memory element does not adversely affect adjacent magnetic memory elements. it can. Therefore, even if the magnetic memory elements constituting the magnetic memory are arranged close to each other, a stable magnetization state can be maintained, and an effect that a higher density magnetic memory can be provided. In addition, since a storage unit including a ferromagnetic layer serving as a recording layer and each conductor layer for supplying a current for applying a magnetic field are close to each other, even if the current flowing in each conductor layer is a small current, the magnetic field required for recording is small. And a magnetic memory with low power consumption can be manufactured.
Further, it is possible to manufacture a magnetic memory capable of performing recording and reproduction using only the magnetic memory without using a magnetic head.
【００８６】また、磁化情報が記録される記録層となる
第２強磁性層と、絶縁層と、第３強磁性層と、第３強磁
性層と交換結合している反強磁性層とを積層して記憶部
を形成することがより好ましい。これにより、第３強磁
性層は、反強磁性層と交換結合しているため、磁化が固
定された固定層となる。この固定層となる第３強磁性層
と記録層となる第２強磁性層の磁化の方向との相違によ
って電気抵抗が変わる磁気抵抗効果を利用した磁気メモ
リとすることができるという効果を奏する。The second ferromagnetic layer serving as a recording layer on which magnetization information is recorded, an insulating layer, a third ferromagnetic layer, and an antiferromagnetic layer exchange-coupled with the third ferromagnetic layer are formed. It is more preferable to form the storage unit by stacking. Thus, the third ferromagnetic layer is exchange-coupled with the antiferromagnetic layer, and thus becomes a fixed layer in which the magnetization is fixed. There is an effect that a magnetic memory utilizing a magnetoresistive effect in which electric resistance changes depending on the direction of magnetization of the third ferromagnetic layer serving as the fixed layer and the second ferromagnetic layer serving as the recording layer can be obtained.
【００８７】また、二層の強磁性層の間に金属層を配置
した３層構造になるように第３強磁性層を形成すること
がより好ましい。これにより、第３強磁性層を構成する
二層の強磁性層同士が反対向きの磁化を有するため、第
３強磁性層の見かけ上の磁化を０にできる。よって、第
３強磁性層を単層で形成した場合と比べて、端部に生じ
る磁極の発生を抑えることができ、磁気メモリ素子毎の
見かけ上の磁化をより小さくすることができるという効
果を奏する。この結果、磁気メモリを構成する磁気メモ
リ素子を近接して配置しても、記録層は安定した磁化状
態を保持できるため、より高密度化された磁気メモリを
提供できる。It is more preferable to form the third ferromagnetic layer so as to have a three-layer structure in which a metal layer is disposed between the two ferromagnetic layers. Thereby, since the two ferromagnetic layers constituting the third ferromagnetic layer have magnetizations of opposite directions, the apparent magnetization of the third ferromagnetic layer can be made zero. Therefore, as compared with the case where the third ferromagnetic layer is formed as a single layer, the generation of the magnetic pole generated at the end can be suppressed, and the effect of reducing the apparent magnetization of each magnetic memory element can be obtained. Play. As a result, even if the magnetic memory elements constituting the magnetic memory are arranged close to each other, the recording layer can maintain a stable magnetization state, so that a higher density magnetic memory can be provided.
【００８８】本発明の磁気メモリは、以上のように、互
いに平行な軸上に一軸異方性の面内磁化を有している複
数の強磁性層と、絶縁層とを備え、トンネル効果を利用
して磁化情報の再生を行う磁気メモリにおいて、上記複
数の強磁性層のうち、記録層となる強磁性層と、自由に
磁化方向が反転する強磁性層との間に電流を供給する導
体層を設け、該導体層は強磁性層の磁化方向に対して直
交方向に電流を供給する構成である。As described above, the magnetic memory of the present invention includes a plurality of ferromagnetic layers having uniaxial anisotropic in-plane magnetization on axes parallel to each other, and an insulating layer, and has a tunnel effect. In a magnetic memory for reproducing magnetization information by utilizing, a conductor for supplying a current between a ferromagnetic layer serving as a recording layer and a ferromagnetic layer whose magnetization direction is freely inverted among the plurality of ferromagnetic layers. A conductive layer for supplying a current in a direction perpendicular to the magnetization direction of the ferromagnetic layer.
【００８９】これによれば、磁気メモリへの磁化情報の
記録は、上記導体層を流れる電流が記録層となる強磁性
層へ磁界を印加することによって行われる。この記録層
となる強磁性層に与えられた磁化は、上記導体層を挟ん
で反対側に形成された強磁性層に与えられた磁化と反対
方向である。つまり、導体層の上下に位置している強磁
性層には、右ネジの法則から上下で反対方向の磁化が与
えられる。これにより、磁気メモリの見かけ上の磁化を
小さくすることができ、従来の磁気メモリよりも隣接す
る他の磁気メモリに対して悪影響を及ぼす可能性を低く
できる。よって、磁気メモリ素子間の距離を小さくして
配置でき、より高密度化された磁気メモリを実現できる
という効果を奏する。さらに、磁化情報を与える電流を
供給する導体層が、記録層である強磁性層に近接して設
けられているため、小電流であっても磁化を反転させる
ために十分な磁界を発生でき、消費電力の少ない磁気メ
モリを提供できる。According to this, the recording of the magnetization information in the magnetic memory is performed by applying the magnetic field to the ferromagnetic layer, which is the current flowing through the conductor layer, which is the recording layer. The magnetization given to the ferromagnetic layer serving as the recording layer is in the opposite direction to the magnetization given to the ferromagnetic layer formed on the opposite side of the conductor layer. That is, the upper and lower ferromagnetic layers above and below the conductor layer are given upper and lower opposite magnetizations according to the right-hand rule. As a result, the apparent magnetization of the magnetic memory can be reduced, and the possibility of adversely affecting other adjacent magnetic memories than the conventional magnetic memory can be reduced. Therefore, there is an effect that the distance between the magnetic memory elements can be reduced and a higher density magnetic memory can be realized. Furthermore, since the conductor layer for supplying a current for providing magnetization information is provided close to the ferromagnetic layer as the recording layer, it is possible to generate a magnetic field sufficient to reverse the magnetization even with a small current, A magnetic memory with low power consumption can be provided.
【図１】本発明における磁気メモリの製造方法の実施の
一形態により製造された磁気メモリ素子の全体図であ
る。FIG. 1 is an overall view of a magnetic memory element manufactured by an embodiment of a method of manufacturing a magnetic memory according to the present invention.
【図２】図１の磁気メモリ素子の詳しい構成を示す断面
図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the magnetic memory device of FIG.
【図３】図２の磁気メモリ素子の強磁性層に発生する磁
界の方向を示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing directions of a magnetic field generated in a ferromagnetic layer of the magnetic memory device of FIG. 2;
【図４】図２の磁気メモリ素子が配列された磁気メモリ
の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a magnetic memory in which the magnetic memory elements of FIG. 2 are arranged.
【図５】（ａ）、（ｂ）は、図２の磁気メモリ素子の製
造方法の製造プロセスを示した説明図である。FIGS. 5A and 5B are explanatory views showing a manufacturing process of the method for manufacturing the magnetic memory device of FIG. 2;
【図６】（ａ）、（ｂ）は、図２の磁気メモリ素子の製
造方法の製造プロセスを示した説明図である。FIGS. 6A and 6B are explanatory views showing a manufacturing process of the method for manufacturing the magnetic memory device of FIG. 2;
【図７】（ａ）、（ｂ）は、図２の磁気メモリ素子の製
造方法の製造プロセスを示した説明図である。FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing a manufacturing process of the method for manufacturing the magnetic memory element of FIG. 2;
【図８】（ａ）、（ｂ）は、図２の磁気メモリ素子の製
造方法の製造プロセスを示した説明図である。FIGS. 8A and 8B are explanatory views showing a manufacturing process of the method for manufacturing the magnetic memory device of FIG. 2;
【図９】図２の磁気メモリ素子の製造方法の製造プロセ
スを示した説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the method for manufacturing the magnetic memory device of FIG. 2;
【図１０】従来のＭＴＪ素子の構成を示す断面図であ
る。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional MTJ element.
【図１１】上記従来のＭＴＪ素子の動作原理を示す断面
図である。FIG. 11 is a sectional view showing the operation principle of the conventional MTJ element.
【図１２】従来の他のＭＴＪ素子の構成を示す断面図で
ある。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of another conventional MTJ element.
１ 磁気メモリ素子 １１ 第１強磁性層 １２ ワード線（第１導体層） １３ 第２導体層（下部電極） １４ 第２強磁性層（自由層） １５ 絶縁層 １６ 第３強磁性層（固定層） １７ 反強磁性層 １８ ビット線（第３導体層、上部電極） １９ 絶縁層 ２０ 強磁性層 ２１ 金属層 ２２ 強磁性層 ２３ 絶縁層 ２４ 記憶部 Reference Signs List 1 magnetic memory element 11 first ferromagnetic layer 12 word line (first conductor layer) 13 second conductor layer (lower electrode) 14 second ferromagnetic layer (free layer) 15 insulating layer 16 third ferromagnetic layer (fixed layer) 17) Antiferromagnetic layer 18 Bit line (third conductor layer, upper electrode) 19 Insulating layer 20 Ferromagnetic layer 21 Metal layer 22 Ferromagnetic layer 23 Insulating layer 24 Storage unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南方 量二 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5E049 AC05 BA16 DB12 DB14 5F083 FZ10 PR22 PR40 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Kazuji Minami 22-22, Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka F-term (reference) 5E049 AC05 BA16 DB12 DB14 5F083 FZ10 PR22 PR40
Claims (4)
されており、磁化情報が記録される記憶部を備え、トン
ネル効果により記憶部を流れる電流の抵抗変化を検出し
て磁化情報の再生を行う磁気メモリの製造方法におい
て、 基板上に一軸異方性の面内磁化を有する第１強磁性層を
形成する工程と、 上記第１強磁性層の磁化方向に対して直交方向に隣接す
る磁気メモリ素子と連結して電流を供給する第１導体層
を形成する工程と、 絶縁層を、上記第１導体層上を覆い、また各磁気メモリ
素子間を充填するように形成する工程と、 上記抵抗変化を検出する下部電極となる第２導体層を形
成する工程と、 第１強磁性層の磁化と平行な軸上に一軸異方性の面内磁
化を有する複数の強磁性層と絶縁層とを備えた記憶部を
形成する工程と、 上記抵抗変化を検出する上部電極であるとともに、第１
強磁性層の磁化方向に対して平行な方向に隣接する磁気
メモリ素子と連結して電流を供給する第３導体層を形成
する工程とを含んでいることを特徴とする磁気メモリの
製造方法。A storage section for storing magnetization information, wherein a change in resistance of a current flowing through the storage section is detected by a tunnel effect so that magnetization is performed. In a method of manufacturing a magnetic memory for reproducing information, a step of forming a first ferromagnetic layer having a uniaxially anisotropic in-plane magnetization on a substrate, and a direction orthogonal to a magnetization direction of the first ferromagnetic layer. Forming a first conductor layer for supplying a current in connection with a magnetic memory element adjacent to the first memory layer; and forming an insulating layer so as to cover the first conductor layer and to fill between the magnetic memory elements. Forming a second conductor layer serving as a lower electrode for detecting the change in resistance; Forming a storage unit having a layer and an insulating layer; As well as a top electrode for detecting a reduction, first
Forming a third conductor layer for supplying a current by connecting to a magnetic memory element adjacent in a direction parallel to the magnetization direction of the ferromagnetic layer.
磁性層と、絶縁層と、第３強磁性層と、第３強磁性層と
交換結合している反強磁性層とを積層して上記記憶部を
形成することを特徴とする請求項１記載の磁気メモリの
製造方法。A second ferromagnetic layer serving as a recording layer on which magnetization information is recorded, an insulating layer, a third ferromagnetic layer, and an antiferromagnetic layer exchange-coupled to the third ferromagnetic layer. 2. The method for manufacturing a magnetic memory according to claim 1, wherein said storage section is formed by laminating.
層構造になるように上記第３強磁性層を形成することを
特徴とする請求項２記載の磁気メモリの製造方法。3. A method in which a metal layer is arranged between two ferromagnetic layers.
3. The method according to claim 2, wherein the third ferromagnetic layer is formed to have a layer structure.
を有する複数の強磁性層と、絶縁層とを備え、トンネル
効果を利用して磁化情報の再生を行う磁気メモリにおい
て、 上記複数の強磁性層のうち、記録層となる強磁性層と、
自由に磁化方向が反転する強磁性層との間に電流を供給
する導体層を設け、該導体層は強磁性層の磁化方向に対
して直交方向に電流を供給することを特徴とする磁気メ
モリ。4. A magnetic memory comprising a plurality of ferromagnetic layers having uniaxial anisotropic in-plane magnetization on axes parallel to each other and an insulating layer and reproducing magnetization information by utilizing a tunnel effect. A ferromagnetic layer serving as a recording layer among the plurality of ferromagnetic layers;
A magnetic memory, comprising: a conductor layer for supplying a current between a ferromagnetic layer whose magnetization direction is freely reversed, and the conductor layer supplying a current in a direction perpendicular to the magnetization direction of the ferromagnetic layer. .
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