JP5514256B2 - 磁気記憶素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
[1−1]構成
図1及び図2を用いて、第1の実施形態に係るMTJ素子10(磁気記憶素子、磁気抵抗素子)の構成について説明する。
図3(a)乃至(c)を用いて、第1の実施形態に係るMTJ素子10の加工プロセスの一例を説明する。
下地層12は、(i)Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素と、(ii)Bとを含んでいる。堆積層20は、下地層12を構成する(i)及び(ii)のうち、少なくとも(i)を含んだ絶縁材料で形成されることが望ましい。尚、窒化物からなる堆積層20の場合、下地層12を構成する(i)及び(ii)のうち、少なくとも(ii)を含んだ絶縁材料で形成されてもよい。この点の詳細について、以下に述べる。
上記第1の実施形態によれば、MTJ素子10の下地層12は、Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素とホウ素とを含んだ材料で形成されている。そして、MTJ素子10のミリング加工において、MTJ素子10の側壁に、下地層12からスパッタリングされた原子の一部を堆積させる。さらに、堆積層を絶縁化することで、MTJ素子10の側壁には、下地層12を構成する元素を含んだ絶縁物からなる堆積層20が形成される。
第2の実施形態は、下地層12を2層化した例である。尚、第2の実施形態では、上記第1の実施形態と同様の点の説明は省略する。
図6及び図7を用いて、第2の実施形態に係るMTJ素子10の構成について説明する。
上記第2の実施形態では、下地層12を2層化し、第1の下地層12Aを窒化物で形成し、第2の下地層12Bを第1の実施形態における下地層12と同様の材料で形成する。これにより、MTJ素子10の側壁の絶縁物からなる堆積層20によって、中間層14の側壁による絶縁破壊の防止とともに、高MRと低電流書き込みが可能になる。
第3の実施形態は、第2の実施形態の第1の下地層12A及び第2の下地層12Bの間に、第3の下地層12Cを設けた例である。尚、第3の実施形態では、上記第1及び第2の実施形態と同様の点の説明は省略する。
図8及び図9を用いて、第3の実施形態に係るMTJ素子10の構成について説明する。
上記第3の実施形態では、上記第1及び第2の実施形態と同様の効果を得ることができるだけでなく、さらに以下のような効果も得ることができる。
Claims (15)
- 第1の磁性層と、
第2の磁性層と、
前記第1の磁性層と前記第2の磁性層との間に設けられた中間層と、
前記第1の磁性層の前記中間層が設けられた面と反対面に設けられ、Nを含む第1の層と、
前記第1の層の前記第1の磁性層が設けられた面と反対面に設けられ、Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素とBとを含む第2の層と、
前記第1の層と前記第2の層との間に設けられ、Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素とBとを含む第3の層と、
前記中間層の側壁に設けられ、前記第2の層及び前記第3の層に含まれる前記Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素とBとを含む酸化物又は窒化物で形成された絶縁層と、
を具備し、
前記第2の層の前記Bの量は、前記第3の層の前記Bの量より多く、
前記第1、第2、第3の層は前記第1の磁性層の下地である、磁気記憶素子。 - 第1の磁性層と、
第2の磁性層と、
前記第1の磁性層と前記第2の磁性層との間に設けられた中間層と、
前記第1の磁性層の前記中間層が設けられた面と反対面に設けられ、Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素とBとを含む層と、
前記中間層の側壁に設けられ、前記層に含まれる前記Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素を含む絶縁層と、
を具備し、
前記層は前記第1の磁性層の下地である、磁気記憶素子。 - 第1の磁性層と、
第2の磁性層と、
前記第1の磁性層と前記第2の磁性層との間に設けられた中間層と、
前記第1の磁性層の前記中間層が設けられた面と反対面に設けられ、Nを含む第1の層と、
前記第1の層の前記第1の磁性層が設けられた面と反対面に設けられ、Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素を含む第2の層と、
前記中間層の側壁に設けられ、前記第2の層に含まれる前記Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素を含む絶縁層と、
を具備し、
前記第1、第2の層は前記第1の磁性層の下地である、磁気記憶素子。 - 前記第2の層は、Bを含む、請求項3に記載の磁気記憶素子。
- 前記第1の層と前記第2の層との間に設けられ、Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素を含む第3の層をさらに具備する、請求項4に記載の磁気記憶素子。
- 前記第3の層は、Bを含み、
前記第2の層の前記Bの量は、前記第3の層の前記Bの量より多い、請求項5に記載の磁気記憶素子。 - 前記絶縁層は、Bを含む、請求項2、4、5、6のうちいずれか1項に記載の磁気記憶素子。
- 層、第1の磁性層、中間層及び第2の磁性層を順に積層する工程と、
前記層、前記第1の磁性層、前記中間層及び前記第2の磁性層をミリングで加工することで、前記層の一部を前記中間層の側壁に堆積し、堆積層を形成する工程と、
前記堆積層を絶縁化し、絶縁層を形成する工程と、
を具備する磁気記憶素子の製造方法であって、
前記層は、Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素とBとを含み、
前記絶縁層は、前記層に含まれる前記Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素を含む、磁気記憶素子の製造方法。 - 第1の層、第2の層、第1の磁性層、中間層及び第2の磁性層を順に積層する工程と、
前記第1の層、前記第2の層、前記第1の磁性層、前記中間層及び前記第2の磁性層をミリングで加工することで、前記第1の層の一部を前記中間層の側壁に堆積し、堆積層を形成する工程と、
前記堆積層を絶縁化し、絶縁層を形成する工程と、
を具備する磁気記憶素子の製造方法であって、
前記第1の層は、Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素を含み、
前記第2の層は、Nを含み、
前記絶縁層は、前記第1の層に含まれる前記Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素を含む、磁気記憶素子の製造方法。 - 前記ミリングは、第1のミリング工程と、前記第1のミリング工程後の第2のミリング工程とを有し、
前記第1のミリング工程は、前記磁気記憶素子の膜面に対して垂直な方向に対して傾斜する第1の方向でイオンを入射し、
前記第2のミリング工程は、前記磁気記憶素子の前記膜面に対して前記第1の方向より垂直な方向で前記イオンを入射し、
前記堆積層は、前記第2のミリング工程によって前記中間層の側壁に形成する、請求項8又は9に記載の磁気記憶素子の製造方法。 - 前記第1の層は、Bを含む、請求項9又は10に記載の磁気記憶素子の製造方法。
- 前記第1の層と前記第2の層との間に設けられ、Hf、Al及びMgの中から選択された1つ以上の元素を含む第3の層をさらに具備する、請求項11に記載の磁気記憶素子の製造方法。
- 前記第3の層は、Bを含み、
前記第1の層の前記Bの量は、前記第3の層の前記Bの量より多い、請求項12に記載の磁気記憶素子の製造方法。 - 前記絶縁層は、Bを含む、請求項8、11、12、13のうちいずれか1項に記載の磁気記憶素子の製造方法。
- 前記絶縁層は、酸化物又は窒化物で形成される、請求項8乃至14のうちいずれか1項に記載の磁気記憶素子の製造方法。
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