JP5177938B2 - 磁気メモリセルおよび磁気メモリアレイならびにそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る磁気メモリアレイの構成について説明する。なお、本発明の磁気メモリセルは、上記の磁気メモリアレイに含まれるものであるので、以下併せて説明する。
次に、図5を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る磁気メモリアレイおよびその製造方法について説明する。ここでは、上記第1の実施の形態における磁気メモリアレイおよびその製造方法と異なる部分のみ説明し、それ以外については適宜省略する。
Claims (71)
- 基体と、
前記基体上の一部領域に形成された磁気トンネル接合素子と、
前記基体上の一部領域以外の領域を覆うと共に、前記磁気トンネル接合素子の端面を全て覆うように形成された第1絶縁層と、
前記第1絶縁層を介して前記磁気トンネル接合素子の周囲の少なくとも一部を取り囲むように形成され、前記基体および磁気トンネル接合素子と電気的に絶縁された磁気シールド層と、
前記磁気トンネル接合素子以外の部分を覆うように形成された第2絶縁層とを備え、
前記磁気トンネル接合素子と前記磁気シールド層とは互いに静磁結合しており、
前記磁気トンネル接合素子は、磁化自由層とトンネル絶縁層と磁化固着層とを順に含み、
前記磁化自由層の磁化容易軸は、積層面内において前記磁気シールド層の磁化容易軸と直交している
ことを特徴とする磁気メモリセル。 - 前記磁気トンネル接合素子は、それに対応した所望の形状をなすステンシルマスクを用いてフォトリソグラフィを施したのち、前記ステンシルマスクをイオンミリングマスクとして用いてイオンミリングを施すことにより形成されたものである
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気メモリセル。 - 前記磁気トンネル接合素子は、水平断面形状が円形、楕円形、矩形、菱形、一部に切り欠き部分を有する多角形および糸巻き形状のうちのいずれかを呈するように形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気メモリセル。 - 前記磁気トンネル接合素子は、特に、楕円形をなしている
ことを特徴とする請求項3に記載の磁気メモリセル。 - 前記第1および第2絶縁層は、酸化アルミニウム(Al2O3),酸化ハフニウム(HfO2),酸化ジルコニウム(ZrO2)または二酸化珪素(SiO2)のうちの少なくとも1種を含んで構成され、かつ5nm以上100nm以下の厚みを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気メモリセル。 - 前記磁気シールド層は、前記磁気トンネル接合素子の形成時に用いるステンシルマスクを使用したフォトリソグラフィ法により自己整合的に形成されたものである
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気メモリセル。 - 前記磁気シールド層は、ニッケル鉄合金(NiFe),コバルト鉄合金(CoFe),コバルトニッケル鉄合金(CoNiFe),コバルト鉄ボロン合金(CoFeB),コバルトジルコニウムボロン合金(CoZrB),コバルトハフニウムボロン合金(CoHfB),窒化鉄(FeN),コバルトジルコニウムタンタル合金(CoZrTa),コバルトニオブタンタル合金(CoNbTa)およびコバルトハフニウムタンタル合金(CoHfTa)のうちの少なくとも1種を含み、かつ、結晶異方性を示す方向と磁化容易軸とが平行をなすように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気メモリセル。 - 前記磁気シールド層は、コバルト鉄合金(CoFe)からなり、かつ、1nm以上100nm以下の厚みを有する
ことを特徴とする請求項7に記載の磁気メモリセル。 - 前記磁化自由層は第1の軸方向に沿った結晶異方性を有し、
前記磁化固着層は、
前記第1の軸方向に沿った結晶異方性を有する第1強磁性ピンド層と、
この第1強磁性ピンド層の上に形成された非磁性結合層と、
この非磁性結合層の上に形成され、前記第1の軸方向に沿った結晶異方性を有する第2強磁性ピンド層と、
前記第1強磁性ピンド層の下に形成され、前記第1強磁性ピンド層の磁化方向を固定する反強磁性ピンニング層とを有し、
前記第1および第2強磁性ピンド層は、全体の磁気モーメントが実質的に零となるように、前記第1の軸方向に沿って互いに反平行の磁化方向を示すように磁気的に結合している
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気メモリセル。 - 前記磁気トンネル接合素子は、その水平断面形状が前記第1の軸方向における寸法と、前記第1の軸方向と直交する第2の軸方向における寸法とによって規定されるものであり、前記第1の軸方向の寸法が前記第2の軸方向の寸法よりも大きくなるように構成されている
ことを特徴とする請求項9に記載の磁気メモリセル。 - 前記磁化自由層ならびに前記第1および第2強磁性ピンド層は、コバルト鉄合金(CoFe),ニッケル鉄合金(NiFe),コバルトニッケル鉄合金(CoNiFe),コバルトジルコニウムタンタル合金(CoZrTa),コバルト鉄ボロン合金(CoFeB),コバルトニオブタンタル合金(CoNbTa)およびコバルトハフニウムタンタル合金(CoHfTa)のうちの少なくとも1種を含んで構成され、かつ、0.5nm以上50nm以下の厚みを有する
ことを特徴とする請求項9に記載の磁気メモリセル。 - 前記非磁性結合層は、ロジウム(Rh),ルテニウム(Ru),クロム(Cr)および銅(Cu)のうちの少なくとも1種を含んで構成され、かつ、0.5nm以上5nm以下の厚みを有する
ことを特徴とする請求項9に記載の磁気メモリセル。 - 前記非磁性結合層は、前記第1および第2強磁性ピンド層が互いに交換結合した状態となるような厚みを有する
ことを特徴とする請求項12に記載の磁気メモリセル。 - 前記反強磁性ピンニング層は、白金マンガン合金(PtMn),ニッケルマンガン合金(NiMn),オスミウムマンガン合金(OsMn),イリジウムマンガン合金(IrMn),酸化ニッケル(NiO)またはコバルトニッケル酸化物(CoNiO)のうちの少なくとも1種を含んで構成され、かつ、3nm以上30nm以下の厚みを有する
ことを特徴とする請求項9に記載の磁気メモリセル。 - 前記磁化自由層は、非磁性結合膜によって分離されると共に互いに反平行の磁化方向を有し静磁結合した2つの強磁性膜を含むものである
ことを特徴とする請求項9に記載の磁気メモリセル。 - 前記磁気シールド層は、0A/m以上(200/4π)×103A/m以下の保磁力を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気メモリセル。 - さらに、前記磁気トンネル接合素子の下面と接触するように前記基体に埋設された第1導電層を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気メモリセル。 - さらに、前記磁気トンネル接合素子の上面と接触すると共に前記第2絶縁層を覆うように設けられた第2導電層を有する
ことを特徴とする請求項17に記載の磁気メモリセル。 - 基体上に配列された複数の磁気メモリセルを有する磁気メモリアレイであって、
前記複数の磁気メモリセルは、それぞれ、
前記基体上の一部領域に形成された磁気トンネル接合素子と、
前記基体上の一部領域以外の領域を覆うと共に、前記磁気トンネル接合素子の端面を全て覆うように形成された第1絶縁層と、
前記第1絶縁層を介して前記磁気トンネル接合素子の周囲の少なくとも一部を取り囲むように形成され、前記基体および磁気トンネル接合素子と電気的に絶縁された磁気シールド層と、
前記磁気トンネル接合素子以外の部分を覆うように形成された第2絶縁層とを備え、
前記磁気トンネル接合素子と前記磁気シールド層とは互いに静磁結合しており、
前記磁気トンネル接合素子は、磁化自由層とトンネル絶縁層と磁化固着層とを順に含み、
前記磁化自由層の磁化容易軸は、積層面内において前記磁気シールド層の磁化容易軸と直交している
ことを特徴とする磁気メモリアレイ。 - 前記磁気トンネル接合素子は、それに対応した所望の形状をなすステンシルマスクを用いてフォトリソグラフィを施したのち、前記ステンシルマスクをイオンミリングマスクとして用いてイオンミリングを施すことにより形成されたものである
ことを特徴とする請求項19に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気シールド層は、前記ステンシルマスクを使用して自己整合的に形成されたものである
ことを特徴とする請求項20に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気シールド層は、(30/4π)×103A/m以上(60/4π)×103A/m以下の磁界中において成膜することにより方向付けられた磁化容易軸を有する
ことを特徴とする請求項21に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気シールド層は、ニッケル鉄合金(NiFe),コバルト鉄合金(CoFe),コバルトニッケル鉄合金(CoNiFe),コバルト鉄ボロン合金(CoFeB),コバルトジルコニウムボロン合金(CoZrB),コバルトハフニウムボロン合金(CoHfB),窒化鉄(FeN),コバルトジルコニウムタンタル合金(CoZrTa),コバルトニオブタンタル合金(CoNbTa)およびコバルトハフニウムタンタル合金(CoHfTa)のうちの少なくとも1種を含み、かつ、1nm以上100nm以下の厚みを有するように構成されている
ことを特徴とする請求項19に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気シールド層は、コバルト鉄合金(CoFe)からなることを特徴とする請求項23に記載の磁気メモリアレイ。
- 前記磁気トンネル接合素子は、水平断面形状が円形、楕円形、矩形、菱形、一部に切り欠き部分を有する多角形および糸巻き形状のうちのいずれかを呈するように形成されている
ことを特徴とする請求項19に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気トンネル接合素子は、その水平断面形状が互いに直交する第1の軸方向および第2の軸方向における寸法によって規定されるものであり、前記第1の軸方向の寸法が前記第2の軸方向の寸法よりも大きくなるように構成されており、
前記複数の磁気メモリセルは、前記基体上において、前記第1の軸方向へ配列されて複数の行を形成すると共に前記第2の軸方向へ配列されて複数の列を形成することにより、全体としてマトリクス状をなしている
ことを特徴とする請求項25に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気トンネル接合素子は、特に、楕円形をなしている
ことを特徴とする請求項26に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気シールド層は、0A/m以上(200/4π)×103A/m以下の保磁力を
有する
ことを特徴とする請求項24に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気トンネル接合素子を含む水平断面において、
前記磁気シールド層は、前記第1および第2絶縁層からなる絶縁層パターンにより前記第1の軸方向において分割され、前記第2の軸方向に延在するように形成されたものであり、
前記絶縁層パターンは、前記第2の軸方向に沿った前記磁気トンネル接合素子の間の連結部分が、前記第1の軸方向において前記磁気トンネル接合素子よりも小さな寸法を有するように形成され、かつ、前記連結部分の第1の軸方向における中心位置が、前記磁気トンネル接合素子の前記第1の軸方向における中心位置と一致するよう構成されている
ことを特徴とする請求項26に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記絶縁層パターンは、さらに、
前記第2の軸方向に沿って隣り合う前記磁気トンネル接合素子同士の間の領域において前記第1の軸方向に沿って延在する第1の軸方向延在部分を含む
ことを特徴とする請求項29に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記絶縁層パターンは、さらに、
前記第1の軸方向に沿って隣り合う前記磁気トンネル接合素子同士の間の領域において前記第2の軸方向に沿って延在する第2の軸方向延在部分を含む
ことを特徴とする請求項30に記載の磁気メモリアレイ。 - さらに、前記磁気トンネル接合素子の下面と接触するように前記基体に埋設された第1導電層と、
前記磁気トンネル接合素子の上面と接触すると共に前記第2絶縁層を覆うように設けられた第2導電層と
を有する
ことを特徴とする請求項19に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁化自由層は第1の軸方向に沿った結晶異方性を有し、
前記磁化固着層は、
前記第1の軸方向に沿った結晶異方性を有する第1強磁性ピンド層と、
この第1強磁性ピンド層の上に形成された非磁性結合層と、
この非磁性結合層の上に形成され、前記第1の軸方向に沿った結晶異方性を有する第2強磁性ピンド層と、
前記第1強磁性ピンド層の下に形成され、前記第1強磁性ピンド層の磁化方向を固定する反強磁性ピンニング層とを有し、
前記第1および第2強磁性ピンド層は、全体の磁気モーメントが実質的に零となるように、前記第1の軸方向に沿って互いに反平行の磁化方向を示すように磁気的に結合している
ことを特徴とする請求項19に記載の磁気メモリアレイ。 - 基体上に配列された複数の磁気メモリセルを有する磁気メモリアレイであって、
前記複数の磁気メモリセルは、それぞれ、
前記基体上の一部領域に形成された磁気トンネル接合素子と、
前記基体上の一部領域以外の領域を覆うと共に、前記磁気トンネル接合素子の端面を全て覆うように形成された第1絶縁層と、
前記第1絶縁層を介して前記磁気トンネル接合素子の周囲の少なくとも一部を取り囲むように形成され、前記基体および磁気トンネル接合素子と電気的に絶縁された第1の部分と、この第1の部分と磁気的に結合することにより前記第1の部分の磁化を安定化させる第2の部分とを含む磁気シールド層と、
前記磁気トンネル接合素子以外の部分を覆うように形成された第2絶縁層とを備え、
前記磁気トンネル接合素子と前記磁気シールド層の第1の部分とは互いに静磁結合しており、
前記磁気トンネル接合素子は、磁化自由層とトンネル絶縁層と磁化固着層とを順に含み、
前記磁化自由層の磁化容易軸は、積層面内において前記磁気シールド層の第2の部分の磁化容易軸と直交している
ことを特徴とする磁気メモリアレイ。 - 前記磁気トンネル接合素子は、それに対応した所望の形状をなすステンシルマスクを用いてフォトリソグラフィを施したのち、前記ステンシルマスクをイオンミリングマスクとして用いてイオンミリングを施すことにより形成されたものである
ことを特徴とする請求項34に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気シールド層における第1および第2の部分は、前記ステンシルマスクを用いたフォトリソグラフィ法およびイオンミリング法によって自己整合的に形成されたものである
ことを特徴とする請求項35に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気トンネル接合素子は、その水平断面形状が互いに直交する第1の軸方向および第2の軸方向における寸法によって規定されるものであり、前記第1の軸方向の寸法が前記第2の軸方向の寸法よりも大きくなるように構成されており、
前記複数の磁気メモリセルは、前記基体上において、前記第1の軸方向へ配列されて複数の行を形成すると共に前記第2の軸方向へ配列されて複数の列を形成することにより、全体としてマトリクス状をなしている
ことを特徴とする請求項36に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気トンネル接合素子を含む水平断面において、
前記磁気シールド層の第1の部分は、前記第1および第2絶縁層からなる絶縁層パターンにより前記第1の軸方向において分割されて前記第2の軸方向に延在するように形成されたものであり、
前記磁気シールド層の第2の部分は、前記第1の軸方向に沿って隣り合う前記磁気トンネル接合素子の間の領域を前記第2の軸方向に沿って延在し、かつ、前記第1の軸方向において前記第1の部分と隣接するように形成されたものであり、
前記絶縁層パターンは、前記第2の軸方向に沿った前記磁気トンネル接合素子の間の連結部分が、前記第1の軸方向において前記磁気トンネル接合素子よりも小さな寸法を有するように形成され、かつ、前記連結部分の第1の軸方向における中心位置が、前記磁気トンネル接合素子の前記第1の軸方向における中心位置と一致するように形成されたものである
ことを特徴とする請求項37に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気トンネル接合素子を含む水平断面において、
前記磁気シールド層の第1の部分は、前記第1および第2絶縁層からなる絶縁層パターンにより前記第1の軸方向において分割されるように形成されたものであり、
前記磁気シールド層の第2の部分は、前記第2の軸方向に沿って隣り合う前記磁気トンネル接合素子の間の領域を前記第1の軸方向に沿って延在し、かつ、前記第2の軸方向において前記第1の部分を分離するように形成されたものであり、
前記絶縁層パターンは、前記第2の軸方向に沿った前記磁気トンネル接合素子の間の連結部分が、前記第1の軸方向において前記磁気トンネル接合素子よりも小さな寸法を有するように形成され、かつ、前記連結部分の第1の軸方向における中心位置が、前記磁気トンネル接合素子の前記第1の軸方向における中心位置と一致するように形成されたものである
ことを特徴とする請求項37に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気シールド層の第2の部分は、さらに、前記第1の軸方向に沿って隣り合う前記磁気トンネル接合素子の間の領域を前記第2の軸方向に沿って延在し、かつ、前記第1の軸方向においても前記第1の部分を分離するように形成されたものである
ことを特徴とする請求項39に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気シールド層の第1の部分は、前記第2の軸方向よりも前記第1の軸方向に沿って大きな寸法を有する矩形領域を占めており、
この矩形領域は、前記第1および第2の軸方向へ延在して格子状をなす前記磁気シールド層の第2の部分によって境界が規定されると共に少なくとも1つの磁気トンネル接合素子を含んでいる
ことを特徴とする請求項37に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気シールド層の第1の部分は、ニッケル鉄合金(NiFe),コバルト鉄合金(CoFe),コバルトニッケル鉄合金(CoNiFe),コバルト鉄ボロン合金(CoFeB),コバルトジルコニウムボロン合金(CoZrB),コバルトハフニウムボロン合金(CoHfB),窒化鉄(FeN),コバルトジルコニウムタンタル合金(CoZrTa),コバルトニオブタンタル合金(CoNbTa)およびコバルトハフニウムタンタル合金(CoHfTa)のうちの少なくとも1種を含んで構成され、
前記磁気シールド層の第2の部分は、コバルト(Co),コバルトクロム合金(CoCr),コバルトクロム白金合金(CoCrPt),コバルト白金合金(CoPt),コバルトクロムボロン合金(CoCrB),コバルト白金ボロン合金(CoPtB),コバルトリン(CoP)およびコバルトニッケル鉄合金(CoNiFe)のうちの少なくとも1種を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項38から請求項41のいずれか1項に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁気シールド層の第1の部分は、ニッケル鉄合金(NiFe),コバルト鉄合金(CoFe),コバルトニッケル鉄合金(CoNiFe),コバルト鉄ボロン合金(CoFeB),コバルトジルコニウムボロン合金(CoZrB),コバルトハフニウムボロン合金(CoHfB),窒化鉄(FeN),コバルトジルコニウムタンタル合金(CoZrTa),コバルトニオブタンタル合金(CoNbTa)およびコバルトハフニウムタンタル合金(CoHfTa)のうちの少なくとも1種を含んで構成され、
前記磁気シールド層の第2の部分は、白金マンガン合金(PtMn),ニッケルマンガン合金(NiMn),イリジウムマンガン合金(IrMn),オスミウムマンガン合金(OsMn),パラジウム白金マンガン合金(PdPtMn),酸化ニッケル(NiO),酸化コバルト(CoO),またはコバルトニッケル酸化物(CoNiO)のうちの少なくとも1種を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項38から請求項41のいずれか1項に記載の磁気メモリアレイ。 - 前記磁化自由層は第1の軸方向に沿った結晶異方性を有し、
前記磁化固着層は、
前記第1の方向に沿った結晶異方性を有する第1強磁性ピンド層と、
この第1強磁性ピンド層の上に形成された非磁性結合層と、
この非磁性結合層の上に形成され、前記第1の方向に沿った結晶異方性を有する第2強磁性ピンド層と、
前記第1強磁性ピンド層の下に形成され、前記第1強磁性ピンド層の磁化方向を固定する反強磁性ピンニング層とを有し、
前記第1および第2強磁性ピンド層は、全体の磁気モーメントが実質的に零となるように、前記第1の方向に沿って互いに反平行の磁化方向を示すように磁気的に結合している
ことを特徴とする請求項34に記載の磁気メモリアレイ。 - 基体を用意する工程と、
前記基体上の一部領域に、磁化固着層とトンネル絶縁層と磁化自由層とを順に積層することにより磁気トンネル接合素子を形成する工程と、
前記基体上の一部領域以外の領域を覆うと共に、前記磁気トンネル接合素子の端面を全て覆うように第1絶縁層を形成する工程と、
前記第1絶縁層を介して前記磁気トンネル接合素子の周囲の少なくとも一部を取り囲むように磁気シールド層を形成する工程と、
前記磁気トンネル接合素子以外の部分を覆うように第2絶縁層を形成する工程と
を含み、
積層面内において互いの磁化容易軸が直交するように前記磁化自由層と前記磁気シールド層とを形成する
ことを特徴とする磁気メモリセルの製造方法。 - 前記磁気トンネル接合素子に対応した所望の形状をなすステンシルマスクを用いてフォトリソグラフィを施したのち、前記ステンシルマスクをイオンミリングマスクとして用いてイオンミリングを施すことにより、前記磁気トンネル接合素子を形成する
ことを特徴とする請求項45に記載の磁気メモリセルの製造方法。 - 水平断面形状が円形、楕円形、矩形、菱形、一部に切り欠き部分を有する多角形および糸巻き形状のうちのいずれかを呈するように、前記磁気トンネル接合素子を形成する
ことを特徴とする請求項46に記載の磁気メモリセルの製造方法。 - 前記ステンシルマスクを使用したフォトリソグラフィ法により、自己整合的に前記磁気シールド層を形成する
ことを特徴とする請求項46に記載の磁気メモリセルの製造方法。 - 前記磁化自由層を、第1の軸方向に沿った結晶異方性を示すように形成し、
前記磁化固着層を形成する工程が、
前記基体の側から、反強磁性ピンニング層と、この反強磁性ピンニング層によって磁化方向が固定され、かつ、前記第1の軸方向に沿った結晶異方性を示す第1強磁性ピンド層と、非磁性結合層と、前記第1の軸方向に沿った結晶異方性を示す第2強磁性ピンド層とを順に積層する工程と、
互いに反平行をなすように前記第1強磁性ピンド層の磁化方向と第2強磁性ピンド層の磁化方向とを設定し、前記磁化固着層の全体の磁気モーメントが実質的に零となるように磁気的に結合させる工程とを含む
ことを特徴とする請求項45に記載の磁気メモリセルの製造方法。 - 水平断面形状が、前記第1の軸方向において前記第2の軸方向よりも大きな寸法となるように前記磁気トンネル接合素子を形成する
ことを特徴とする請求項49に記載の磁気メモリセルの製造方法。 - 前記第1および第2強磁性ピンド層が互いに交換結合した状態となるような厚みをなすように前記非磁性結合層を形成する
ことを特徴とする請求項49に記載の磁気メモリセルの製造方法。 - 0A/m以上(200/4π)×103A/m以下の保磁力を有するように前記磁気シールド層を形成する
ことを特徴とする請求項45に記載の磁気メモリセルの製造方法。 - 基体上に複数の磁気メモリセルを配列した磁気メモリアレイを製造する方法であって、
前記複数の磁気メモリセルの各々を製造する工程は、
前記基体上の一部領域に、磁化固着層とトンネル絶縁層と磁化自由層とを順に積層することにより磁気トンネル接合素子を形成する工程と、
前記基体上の一部領域以外の領域を覆うと共に、前記磁気トンネル接合素子の端面を全て覆うように第1絶縁層を形成する工程と、
前記第1絶縁層を介して前記磁気トンネル接合素子の周囲の少なくとも一部を取り囲むように磁気シールド層を形成する工程と、
前記磁気トンネル接合素子以外の部分を覆うように第2絶縁層を形成する工程と
を含み、
積層面内において互いの磁化容易軸が直交するように前記磁化自由層と前記磁気シールド層とを形成する
ことを特徴とする磁気メモリアレイの製造方法。 - 前記磁気トンネル接合素子に対応した所望の形状をなすステンシルマスクを用いてフォトリソグラフィを施したのち、前記ステンシルマスクをイオンミリングマスクとして用いてイオンミリングを施すことにより前記磁気トンネル接合素子を形成する
ことを特徴とする請求項53に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - 前記ステンシルマスクを使用したフォトリソグラフィ法およびイオンミリング法により、自己整合的に前記磁気シールド層を形成する
ことを特徴とする請求項54に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - 前記磁気シールド層を形成する工程では、
(30/4π)×103A/m以上(60/4π)×103A/m以下の磁界中において成膜することにより磁化容易軸の方向付けを行う
ことを特徴とする請求項55に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - 水平断面形状が円形、楕円形、矩形、菱形、一部に切り欠き部分を有する多角形および糸巻き形状のうちのいずれかを呈するように、前記磁気トンネル接合素子を形成する
ことを特徴とする請求項54に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - 水平断面において、第1の軸方向の寸法が、この第1の軸方向と直交する第2の軸方向の寸法よりも大きくなるように前記磁気トンネル接合素子を形成し、
前記基体上において、前記複数の磁気メモリセルを、前記第1の軸方向へ配列して複数の行を形成すると共に前記第2の軸方向へ配列して複数の列を形成することにより、全体としてマトリクスを形成する
ことを特徴とする請求項57に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - 前記磁気トンネル接合素子を含む水平断面において、
前記第1および第2絶縁層からなる絶縁層パターンにより前記第1の軸方向において分割され、前記第2の軸方向に延在するように前記磁気シールド層を形成し、
前記第2の軸方向に沿った前記磁気トンネル接合素子の間の連結部分が前記第1の軸方向において前記磁気トンネル接合素子よりも小さな寸法を有し、かつ、前記連結部分の第1の軸方向における中心位置が前記磁気トンネル接合素子の前記第1の軸方向における中心位置と一致するように前記絶縁層パターンを形成する
ことを特徴とする請求項58に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - 前記第2の軸方向に沿って隣り合う前記磁気トンネル接合素子同士の間の領域において前記第1の軸方向に沿って延在する第1の軸方向延在部分をさらに含むように前記絶縁層パターンを形成する
ことを特徴とする請求項59に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - 前記第1の軸方向に沿って隣り合う前記磁気トンネル接合素子同士の間の領域において前記第2の軸方向に沿って延在する第2の軸方向延在部分をさらに含むように前記絶縁層パターンを形成する
ことを特徴とする請求項60に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - 基体上に複数の磁気メモリセルを配列した磁気メモリアレイを製造する方法であって、
前記複数の磁気メモリセルの各々を製造する工程は、
前記基体上の一部領域に、磁化固着層とトンネル絶縁層と磁化自由層とを順に積層することにより磁気トンネル接合素子を形成する工程と、
前記基体上の一部領域以外の領域を覆うと共に、前記磁気トンネル接合素子の端面を全て覆うように第1絶縁層を形成する工程と、
前記第1絶縁層を介して前記磁気トンネル接合素子の周囲の少なくとも一部を取り囲む第1の部分と、この第1の部分と磁気的に結合することにより第1の部分の磁化を安定化させる第2の部分とを含む磁気シールド層を形成する工程と、
前記磁気トンネル接合素子以外の部分を覆うように第2絶縁層を形成する工程と
を含み、
積層面内において互いの磁化容易軸が直交するように前記磁化自由層と前記磁気シールド層の第2の部分とを形成する
ことを特徴とする磁気メモリアレイの製造方法。 - 前記磁気トンネル接合素子に対応した所望の形状をなすステンシルマスクを用いてフォトリソグラフィを施したのち、前記ステンシルマスクをイオンミリングマスクとして用いてイオンミリングを施すことにより、前記磁気トンネル接合素子を形成する
ことを特徴とする請求項62に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - 前記ステンシルマスクを用いたフォトリソグラフィ法およびイオンミリング法によって自己整合的に前記第1および第2の部分を形成する
ことを特徴とする請求項63に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - 水平断面において、第1の軸方向の寸法が、この第1の軸方向と直交する第2の軸方向の寸法よりも大きくなるように前記磁気トンネル接合素子を形成し、
前記基体上において、前記複数の磁気メモリセルを、前記第1の軸方向へ配列して複数の行を形成すると共に前記第2の軸方向へ配列して複数の列を形成することにより、全体としてマトリクスを形成する
ことを特徴とする請求項63に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - 前記磁気トンネル接合素子を含む水平断面において、
前記第1および第2絶縁層からなる絶縁層パターンにより前記第1の軸方向において分割され、かつ、前記第2の軸方向に延在するように前記磁気シールド層の第1の部分を形成し、
前記第2の軸方向に沿って延在し、かつ、前記第1の軸方向において前記第1の部分と隣接するように前記磁気シールド層の第2の部分を形成し、
前記第2の軸方向に沿った前記磁気トンネル接合素子の間の連結部分が前記第1の軸方向において前記磁気トンネル接合素子よりも小さな寸法を有し、かつ、前記連結部分の第1の軸方向における中心位置が前記磁気トンネル接合素子の前記第2の軸方向における中心位置と一致するように前記絶縁層パターンを形成する
ことを特徴とする請求項65に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - 前記磁気トンネル接合素子を含む水平断面において、
前記第1および第2絶縁層からなる絶縁層パターンにより前記第1の軸方向において分割されるように前記磁気シールド層の第1の部分を形成し、
前記第2の軸方向に沿って隣り合う前記磁気トンネル接合素子の間の領域を前記第1の軸方向に沿って延在し、かつ、前記第2の軸方向において前記第1の部分と隣接するように前記磁気シールド層の第2の部分を形成し、
前記第2の軸方向に沿った前記磁気トンネル接合素子の間の連結部分が、前記第1の軸方向において前記磁気トンネル接合素子よりも小さな寸法を有し、かつ、前記連結部分の第1の軸方向における中心位置が、前記磁気トンネル接合素子の前記第1の軸方向における中心位置と一致するように前記絶縁層パターンを形成する
ことを特徴とする請求項65に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - さらに、前記第1の軸方向に沿って隣り合う前記磁気トンネル接合素子の間の領域を前記第2の軸方向に沿って延在し、かつ、前記第1の軸方向において前記第1の部分と隣接するように前記磁気シールド層の第2の部分を形成する
ことを特徴とする請求項67に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - 前記磁気シールド層を形成する工程では、
前記第1および第2の軸方向へ延在して格子状をなすように前記磁気シールド層の第2の部分を形成することにより、前記磁気シールド層の第1の部分が前記第2の軸方向よりも前記第1の軸方向に沿って大きな寸法を有する矩形領域をなすように境界を規定する
ことを特徴とする請求項65に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - ニッケル鉄合金(NiFe),コバルト鉄合金(CoFe),コバルトニッケル鉄合金(CoNiFe),コバルトジルコニウムタンタル合金(CoZrTa),コバルト鉄ボロン合金(CoFeB),コバルトニオブタンタル合金(CoNbTa)およびコバルトハフニウムタンタル合金(CoHfTa)のうちの少なくとも1種を含むように前記磁気シールド層の第1の部分を形成し、
コバルト(Co),コバルトクロム合金(CoCr),コバルトクロム白金合金(CoCrPt),コバルト白金合金(CoPt),コバルトクロムボロン合金(CoCrB),コバルト白金ボロン合金(CoPtB),コバルトリン(CoP)およびコバルトニッケル鉄合金(CoNiFe)のうちの少なくとも1種を含むように前記磁気シールド層の第2の部分を形成する
ことを特徴とする請求項65から請求項68のいずれか1項に記載の磁気メモリアレイの製造方法。 - ニッケル鉄合金(NiFe),コバルト鉄合金(CoFe),コバルトニッケル鉄合金(CoNiFe),コバルトジルコニウムタンタル合金(CoZrTa),コバルト鉄ボロン合金(CoFeB),コバルトニオブタンタル合金(CoNbTa)およびコバルトハフニウムタンタル合金(CoHfTa)のうちの少なくとも1種を含むように前記磁気シールド層の第1の部分を形成し、
白金マンガン合金(PtMn),ニッケルマンガン合金(NiMn),イリジウムマンガン合金(IrMn),オスミウムマンガン合金(OsMn),パラジウム白金マンガン合金(PdPtMn),酸化ニッケル(NiO),酸化コバルト(CoO),またはコバルトニッケル酸化物(CoNiO)のうちの少なくとも1種を含むように前記磁気シールド層の第2の部分を形成する
ことを特徴とする請求項65から請求項68のいずれか1項に記載の磁気メモリアレイの製造方法。
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