(57)【要約】【課題】安定した動作が可能な磁気記憶装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、磁気記憶装置は、第１磁性領域と、第１対向磁性領域と、前記第１磁性領域と前記第１対向磁性領域との間に設けられた第１非磁性領域と、を含む。前記第１磁性領域は、第１磁性膜と、第２磁性膜と、中間膜と、を含む。前記第１磁性膜は、前記第２磁性膜と前記第１非磁性領域との間に設けられる。前記中間膜は、前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との間に設けられ、Ｒｕを含む。前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との間の前記第１対向磁性領域から前記第１磁性領域への第１方向に沿う距離は、１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下である。【選択図】図１
2020088222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１磁性領域と、
第１対向磁性領域と、
前記第１磁性領域と前記第１対向磁性領域との間に設けられた第１非磁性領域と、
を備え、
前記第１磁性領域は、第１磁性膜と、第２磁性膜と、中間膜と、を含み、前記第１磁性膜は、前記第２磁性膜と前記第１非磁性領域との間に設けられ、前記中間膜は、前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との間に設けられ、Ｒｕを含み、
前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との間の前記第１対向磁性領域から前記第１磁性領域への第１方向に沿う距離は、１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下である、磁気記憶装置。
【請求項２】
前記第１磁性膜及び前記第２磁性膜の少なくとも１つは、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１記載の磁気記憶装置。
【請求項３】
前記第１磁性膜及び前記第２磁性膜の少なくとも１つは、体心立方構造または非晶質構造を含む、請求項１または２に記載の磁気記憶装置。
【請求項４】
前記第１磁性膜は、Ｍｎを含む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【請求項５】
前記中間膜は、Ｍｎを含む、請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【請求項６】
磁性部をさらに含み、
前記中間膜と前記磁性部との間に前記第２磁性膜が設けられ、
前記磁性部は、Ｉｒ及びＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つと、Ｍｎと、を含む、請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【請求項７】
導電部材をさらに備え、
前記導電部材は、第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間の第３部分と、を含み、
前記第１部分から前記第２部分への第２方向は、前記第１方向と交差し、
前記第１対向磁性領域は、前記第１方向において、前記第３部分と前記第１磁性領域との間に位置した、請求項１〜６のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【請求項８】
制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１部分及び前記第２部分と電気的に接続され、
前記制御部は、
前記第１部分から前記第２部分への第１電流を前記導電部材に供給する第１動作と、
前記第２部分から前記第１部分への第２電流を前記導電部材に供給する第２動作と、
を少なくとも実施する、請求項７記載の磁気記憶装置。
【請求項９】
第２磁性領域と、
第２対向磁性領域と、
第２非磁性領域と、
制御部と、
をさらに備え、
前記導電部材は、第４部分及び第５部分をさらに含み、前記第２部分は、前記第２方向において前記第３部分と前記第４部分との間にあり、前記第５部分は、前記第２方向において前記第２部分と前記第４部分との間にあり、
前記第２対向磁性領域は、前記第１方向において前記第５部分と前記第２磁性領域との間に設けられ、
前記第２非磁性領域は、前記第２磁性領域と前記第２対向磁性領域との間に設けられ、
前記制御部は、前記第１部分、前記第２部分、前記第４部分、前記第１磁性領域、及び、前記第２磁性領域とさらに電気的に接続され、
第１動作において、前記制御部は、前記第１部分から前記第２部分に向けた第１電流、及び、前記第４部分から前記第２部分に向けた第２電流を供給し、
第２動作において、前記制御部は、前記第２部分から前記第１部分に向けた第３電流、及び、前記第２部分から前記第４部分に向けた第４電流を供給する、請求項７記載の磁気記憶装置。
【請求項１０】
第３動作において、前記制御部は、前記第１磁性領域と前記第２磁性領域との間に電圧を印加し、前記第２部分の電位を検出する、請求項９記載の磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記憶装置において、安定した動作が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、安定した動作が可能な磁気記憶装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、磁気記憶装置は、第１磁性領域と、第１対向磁性領域と、前記第１磁性領域と前記第１対向磁性領域との間に設けられた第１非磁性領域と、を含む。前記第１磁性領域は、第１磁性膜と、第２磁性膜と、中間膜と、を含む。前記第１磁性膜は、前記第２磁性膜と前記第１非磁性領域との間に設けられる。前記中間膜は、前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との間に設けられ、Ｒｕを含む。前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との間の前記第１対向磁性領域から前記第１磁性領域への第１方向に沿う距離は、１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実験結果を例示するグラフ図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｄ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の特性を例示するグラフ図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。
【図６】図６は、磁気記憶装置の特性を例示するグラフ図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図８】図８は、第３実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第４実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。
【図１０】図１０は、第５実施形態に係る磁気記憶装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。  
図１（ａ）は、断面図である。図１（ｂ）は、斜視図である。
【０００９】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、磁気記憶装置１１０は、第１磁性領域１１、第１対向磁性領域１１ｃ、及び、第１非磁性領域１１ｎを含む。この例では、磁気記憶装置１１０は、導電部材２０をさらに含む。図１（ｂ）に示すように、磁気記憶装置１１０は、制御部７０をさらに含んでも良い。
【００１０】
第１非磁性領域１１ｎは、第１磁性領域１１と第１対向磁性領域１１ｃとの間に設けられる。図１（ａ）に示すように、第１磁性領域１１は、第１磁性膜１１ａ、第２磁性膜１１ｂ及び中間膜１１ｍを含む。第１磁性膜１１ａは、第２磁性膜１１ｂと第１非磁性領域１１ｎとの間に設けられる。中間膜１１ｍは、第１磁性膜１１ａと第２磁性膜１１ｂとの間に設けられる。中間膜１１ｍは、Ｒｕを含む。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、第１対向磁性領域１１ｃから第１磁性領域１１への方向（第１方向）をＺ軸方向とする。図１（ｂ）に示すように、Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１２】
第１磁性領域１１、第１対向磁性領域１１ｃ、及び、第１非磁性領域１１ｎは、例えば、Ｘ−Ｙ平面に対して実質的に平行な部分を含む。第１磁性膜１１ａ、第２磁性膜１１ｂ及び中間膜１１ｍは、例えば、Ｘ−Ｙ平面に対して実質的に平行な部分を含む。実施形態において、上記の領域は、Ｘ−Ｙ平面に対してカーブしてもよい。実施形態において、上記の膜は、Ｘ−Ｙ平面に対してカーブしてもよい。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、第１磁性膜１１ａと第２磁性膜１１ｂとの間の第１方向（例えばＺ軸方向）に沿う距離を距離ｔｍとする。実施形態において、距離ｔｍは、例えば、１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下である。
【００１４】
１つの例について、中間膜１１ｍは、第１磁性膜１１ａと接し、第２磁性膜１１ｂと接する。この場合、距離ｔｍは、例えば、中間膜１１ｍのＺ軸方向に沿う厚さに対応する。後述するように、中間膜１１ｍと第１磁性膜１１ａとの間、及び、中間膜１１ｍと第２磁性膜１１ｂとの間の少なくともいずれかに別の膜（例えば、別の領域）が設けられても良い。
【００１５】
第１磁性膜１１ａ及び第２磁性膜１１ｂの少なくとも１つは、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１磁性膜１１ａ及び第２磁性膜１１ｂは、例えば、ＦｅＣｏを含む。例えば、第１磁性膜１１ａ及び第２磁性膜１１ｂの少なくとも１つは、Ｂをさらに含んでも良い。例えば、第１磁性膜１１ａ及び第２磁性膜１１ｂは、例えば、ＦｅＣｏＢを含んでも良い。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、１つの例において、第１磁性膜１１ａは、第１部分膜１１ａａ及び第２部分膜１１ａｂなどを含んでも良い。第１部分膜１１ａａは、第２部分膜１１ａｂと第１非磁性領域１１ｎとの間に設けられる。第１部分膜１１ａａは、例えば、ＣｏＦｅＢを含む。第２部分膜１１ａｂは、例えば、Ｃｏを含む。
【００１７】
第１対向磁性領域１１ｃは、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１対向磁性領域１１ｃは、Ｂをさらに含んでも良い。
【００１８】
第１非磁性領域１１ｎは、例えばＭｇＯなどを含む。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、磁気記憶装置１１０は、磁性部１１ｐをさらに含んでも良い。中間膜１１ｍと磁性部１１ｐとの間に第２磁性膜１１ｂが設けられる。磁性部１１ｐは、例えば、Ｍｎを含む。磁性部１１ｐは、例えば、Ｉｒ及びＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つと、Ｍｎと、を含む。磁性部１１ｐは、例えば、ＩｒＭｎを含む。磁性部１１ｐは、例えば、反強磁性体である。
【００２０】
磁性部１１ｐは、例えば、第２磁性膜１１ｂと接する。例えば、磁性部１１ｐと第２磁性膜１１ｂとの間に交換結合が働く。例えば、磁場中熱処理することで第２磁性膜１１ｂの磁化を特定の方向に向けることができる。
【００２１】
第１磁性膜１１ａは、第２磁性膜１１ｂと反強磁性的に層間結合している。例えば、上記の距離ｔｍが適切な範囲に設定されることで、第１磁性膜１１ａは、第２磁性膜１１ｂと反強磁性（Synthetic Anti-Ferromagnetic）結合する。第１磁性膜１１ａの磁化の向きは、第２磁性膜１１ｂの磁化の向きに対して、実質的に反対である。この様に、第１磁性領域１１は、例えば、反強磁性結合の構成を有する。第１磁性膜１１ａ及び第２磁性膜１１ｂの組み合わせにより、例えば、漏洩磁界が抑制される。
【００２２】
このような構成において、第１磁性領域１１の磁化は、磁気記憶装置１１０の記憶動作において、実質的に安定である。第１磁性領域１１の磁化の向きは、実質的に変化しない。
【００２３】
一方、第１対向磁性領域１１ｃの磁化の向きは、第１磁性領域１１の磁化の向きよりも、変化し易い。第１磁性領域１１は、例えば、参照層である。第１対向磁性領域１１ｃは、例えば、記憶層（例えば磁化自由層）である。
【００２４】
図１（ｂ）に示すように、第１磁性領域１１、第１対向磁性領域１１ｃ、及び、第１非磁性領域１１ｎは、第１積層体ＳＢ１に含まれる。第１積層体ＳＢ１は、例えば、ＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）素子である。
【００２５】
第１積層体ＳＢ１の電気抵抗は、例えば、外部からの影響（電圧または電流など）により変化する。例えば、外部からの影響により、第１対向磁性領域１１ｃの磁化１１ｃＭ（図１（ｂ）参照）の向きが変化する。これにより、第１対向磁性領域１１ｃの磁化１１ｃＭの向きと、第１磁性領域１１の磁化１１Ｍの向きと、の間の角度が変化する。これにより、第１積層体ＳＢ１の電気抵抗は、外部からの影響により変化する。例えば、複数の電気抵抗の状態が形成される。複数の電気抵抗の状態は、磁気記憶装置１１０に記憶される複数の情報に対応する。例えば、高抵抗状態は、「０」及び「１」の一方に対応する。例えば、低抵抗状態は、「０」及び「１」の他方に対応する。第１積層体ＳＢ１は、１つの磁気素子である。１つの例において、第１積層体ＳＢ１は、１つのメモリセルＭＣに対応する。
【００２６】
第１積層体ＳＢ１の電気抵抗の状態は、例えば、第１積層体ＳＢ１に電気的に接続される導電体を介して、検出できる。
【００２７】
図１（ａ）に示すように、この例では、磁気記憶装置１１０は、導電部材２０及び導電層１１ｅをさらに含む。導電部材２０と導電層１１ｅとの間に第１積層体ＳＢ１が設けられる。導電層１１ｅは、例えば、ＲｕまたはＴａなどを含む。導電層１１ｅの材料は、任意である。例えば、導電部材２０及び導電層１１ｅは、記憶された情報の読み出し動作において用いられる。
【００２８】
導電部材２０は、例えば、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｈｆ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。
【００２９】
１つの例において、導電部材２０に流れる電流により、第１対向磁性領域１１ｃの磁化１１ｃＭが制御されても良い。このように、導電部材２０は、第１積層体ＳＢ１（例えば、メモリセルＭＣ）への情報の書き込み動作に用いられても良い。
【００３０】
以下、導電部材２０を用いた第１積層体ＳＢ１への情報の記憶動作の例について説明する。
【００３１】
図１（ｂ）に示すように、導電部材２０は、第１部分２０ａ、第２部分２０ｂ及び第３部分２０ｃを含む。第３部分２０ｃは、第１部分２０ａと第２部分２０ｂとの間に設けられる。
【００３２】
第１対向磁性領域１１ｃは、第１方向において、第３部分２０ｃと第１磁性領域１１との間に設けられる。第１方向（Ｚ軸方向）は、第２方向と交差する。第２方向は、第１部分２０ａから第２部分２０ｂに向かう方向である。この例では、第２方向は、Ｘ軸方向である。
【００３３】
第１非磁性領域１１ｎは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１磁性領域１１と第１対向磁性領域１１ｃとの間に設けられる。
【００３４】
制御部７０は、例えば、第１部分２０ａ及び第２部分２０ｂと電気的に接続される。例えば、制御部７０は、制御回路７５を含む。例えば、第１配線７０ａにより、制御回路７５と第１部分２０ａとが互いに電気的に接続される。例えば、第１配線７０ｂにより、制御回路７５と第２部分２０ｂとが互いに電気的に接続される。例えば、スイッチＳｗＳ１が、制御回路７５と導電部材２０との間の電流経路に設けられても良い。スイッチＳｗＳ１は、制御部７０に含まれても良い。
【００３５】
例えば、制御部７０は、第１動作及び第２動作を実施する。第１動作において、制御部７０は、第１部分２０ａから第２部分２０ｂへの第１電流Ｉｗ１を導電部材２０に供給する。第２動作において、制御部７０は、第２部分２０ｂから第１部分２０ａへの第２電流Ｉｗ２を導電部材２０に供給する。
【００３６】
このような動作により、第１積層体ＳＢ１において、異なる電気抵抗が得られる。電気抵抗の変化は、例えば、第１磁性領域１１と第１対向磁性領域１１ｃとの間の抵抗の変化に対応する。電気抵抗の変化は、例えば、第１部分２０ａ及び第２部分２０ｂの一方と、第１磁性領域１１との間の抵抗の変化に対応しても良い。電気抵抗の変化は、例えば、第１磁性領域１１と、導電部材２０、との間の電気抵抗に対応しても良い。
【００３７】
例えば、第１電流Ｉｗ１が流れたときの第１電気抵抗は、第２電流Ｉｗ２が流れたときの第２電気抵抗とは異なる。
【００３８】
例えば、第１電流Ｉｗ１により、第１対向磁性領域１１ｃの磁化１１ｃＭは、１つの向きに制御される。例えば、第２電流Ｉｗ２により、第１対向磁性領域１１ｃの磁化１１ｃＭは、別の向きに制御される。磁化１１ｃＭの向きの制御は、磁気的な作用（例えば、スピンホール効果など）に基づく。このように、磁化１１ｃＭの向きが、異なる複数の向きに制御される。これにより、互いに異なる複数の電気抵抗が得られる。
【００３９】
例えば、制御部７０の制御回路７５は、第１磁性領域１１と電気的に接続されても良い。電気的な接続は、例えば、導電層１１ｅを介して行われる。制御回路７５と第１磁性領域１１との間の経路（例えば配線７０ｃ）にスイッチＳｗ１が設けられても良い。例えば、制御部７０により、第１積層体ＳＢ１の電気抵抗が検出されても良い。例えば、制御部７０により、第１磁性領域１１の電位が制御され、第１積層体ＳＢ１の選択または非選択が制御されても良い。
【００４０】
磁気記憶装置の製造工程において、上記のような第１積層体ＳＢ１を作製した後に、第１積層体ＳＢ１を各種の回路と接続する工程（例えば、ＢＥＯＬ工程：Back End of Line）が行われる。この工程において、例えば、４００℃などの高温が、第１積層体ＳＢ１に加わる。このような高温により、磁気記憶装置において、所望の特性が得難くなる場合があることが分かった。例えば、４００℃などの高温により、第１磁性領域１１において、所望の状態が変化する（例えば破壊する）場合があることが分かった。第１磁性領域１１において、所望の状態が変化すると、第１磁性領域１１における反強磁性結合が不安定になり、その結果、所望の電気抵抗の変化を得ることが困難である。
【００４１】
発明者の実験によると、第１磁性領域１１における距離ｔｍ（図１（ａ））を、例えば、１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下にすることで、４００℃などの高温処理の後の、所望の状態の変化が抑制できることが分かった。
【００４２】
以下、実験結果について説明する。実験においては、第１対向磁性領域１１ｃが設けられない試料が作製される。試料において、基体（ＳｉＯ２基板）の上に、順に、Ｔａ膜（厚さは５ｎｍ）、ＴａＢ膜（厚さは３ｎｍ）、ＭｇＯ膜（厚さは１．６ｎｍ）、ＣｏＦｅＢ膜（厚さは１．３ｎｍ）、Ｃｏ膜（厚さは０．７ｎｍ）、Ｒｕ膜、Ｃｏ５０Ｆｅ５０膜（厚さは２ｎｍ）、及び、Ｔａ膜（厚さは３ｎｍ）が設けられる。
【００４３】
ＭｇＯ膜は、例えば、第１非磁性領域１１ｎに対応する。ＣｏＦｅＢ膜は、例えば、第１部分膜１１ａａ（図１（ａ）参照）に対応する。Ｃｏ膜は、第２部分膜１１ａｂ（図１（ａ）参照）に対応する。第１部分膜１１ａａ及び第２部分膜１１ａｂが、第１磁性膜１１ａに対応する。Ｒｕ膜は、中間膜１１ｍに対応する。Ｃｏ５０Ｆｅ５０膜は、第２磁性膜１１ｂに対応する。このような構成の試料において、Ｒｕ膜の厚さは、図１（ａ）に示す距離ｔｍに対応する。Ｒｕ膜の厚さを変更した試料において、３００℃、３５０℃、または、４００℃の熱処理が行われる。熱処理の時間は、１時間である。熱処理後の試料において、第１磁性膜１１ａと第２磁性膜１１ｂとの間の交換結合磁界Ｈｅｘが評価される。
【００４４】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実験結果を例示するグラフ図である。  
図２（ａ）は、３００℃の熱処理の試料に対応する。図２（ｂ）は、３５０℃の熱処理の試料に対応する。図２（ｃ）は、４００℃の熱処理の試料に対応する。これらの図の横軸は、距離ｔｍ（ｎｍ）である。距離ｔｍは、Ｒｕ膜の厚さに対応する。縦軸は、交換結合磁界Ｈｅｘ（ｋＯｅ）である。
【００４５】
図２（ａ）に示すように、熱処理の温度Ｔａｎが３００℃である場合、３つのピークが観測される。距離ｔｍが約０．４ｎｍにおけるピーク（第１ピークｐ１）における交換結合磁界Ｈｅｘは、非常に高い。距離ｔｍが約０．８４ｎｍにおけるピーク（第２ピークｐ２）における交換結合磁界Ｈｅｘは、第１ピークｐ１におけるそれよりも低い。距離ｔｍが約２ｎｍにおけるピーク（第３ピークｐ３）における交換結合磁界Ｈｅｘは、第２ピークｐ２におけるそれよりも低い。
【００４６】
第１ピークｐ１は、ＲＫＫＹ（Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida）結合の第１ピークに対応すると考えられる。第２ピークｐ２は、ＲＫＫＹ結合における第２ピークに対応すると考えられる。第３ピークｐ３は、ＲＫＫＹ結合における第３ピークに対応すると考えられる。
【００４７】
図２（ａ）に示す三角印は、残留磁化が明確に観測されたことを示している。残留磁化は、磁性膜全体が反強磁性結合していれば生じない。三角印に対応する条件は、反強磁性結合が不十分なので、実用的ではない。このため、第１ピークｐ１を採用しないことが好ましい。一方、第３ピークｐ３における交換結合磁界Ｈｅｘは、第２ピークｐ２における交換結合磁界Ｈｅｘよりも低い。このため、３００℃の熱処理においては、第２ピークｐ２の条件（例えば、約０．８４ｎｍの距離ｔｍ）を採用することが好ましいと考えられる。
【００４８】
図２（ｂ）に示すように、熱処理の温度Ｔａｎが３５０℃の場合、第１ピークｐ１は観測されず、第２ピークｐ２及び第３ピークｐ３が観測される。図２（ｂ）に示す三角印のように、距離ｔｍが０．６ｎｍ〜０．７ｎｍにおいては、残留磁化が明確に観測され、実用的ではない。これに対して、図２（ｂ）における第３ピークｐ３は、図２（ａ）における第３ピークｐ３と実質的に同じである。
【００４９】
図２（ｃ）に示すように、熱処理の温度Ｔａｎが４００℃の場合も、第１ピークｐ１は観測されず、第２ピークｐ２及び第３ピークｐ３が観測される。図２（ｃ）に示す三角印のように、距離ｔｍが０．８４ｎｍ〜１ｎｍにおいては、残留磁化が明確に観測され、実用的ではない。これに対して、図２（ｃ）における第３ピークｐ３は、図２（ａ）及び図２（ｂ）における第３ピークｐ３と実質的に同じである。
【００５０】
このように、第３ピークｐ３の特性は、熱処理の温度Ｔａｎを３００℃から４００℃に上昇しても実質的に変化しないことが分かった。
【００５１】
このことから、距離ｔｍを第３ピークｐ３の近傍に設定することで、高温での熱処理においても、安定な特性が得られることが分かった。例えば、４００℃などの高温での熱処理により、種々の層に含まれる元素の拡散が生じやすくなる。例えば、中間膜１１ｍとなるＲｕ膜の厚さが、４００℃などの高温での熱処理により不均一になる可能性がある。第３ピークｐ３は、Ｒｕ膜の厚さの変動の許容幅が広い。第３ピークｐ３の条件を採用することで、反強磁性結合の特性は、高温での熱処理により生じるＲｕの厚さの不均一に影響を受けなくなる。
【００５２】
実施形態においては、距離ｔｍは、例えば、１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下である。これにより、高温での熱処理においても、安定な特性が得られる。実施形態によれば、高い耐熱性が得られる。安定した動作が可能な磁気記憶装置が得られる。
【００５３】
実施形態において、距離ｔｍは、例えば、２．０ｎｍ±０．２ｎｍである。例えば、中間膜１１ｍの厚さは、例えば、２．０ｎｍ±０．２ｎｍである。
【００５４】
図２（ａ）に示すように、第１ピークｐ１の高さは、第３ピークｐ３の高さよりも高い。第２ピークｐ２の高さは、第３ピークｐ３の高さよりも高い。さらに、第１ピークｐ１においては、距離ｔｍの変化に対するピークの高さの変化が大きい。これらのことを考慮すると、熱処理の温度Ｔａｎを考慮しないで良い場合は、第２ピークｐ２の条件が採用されるのが一般的である。第３ピークｐ３の高さが比較的低いため、熱処理の温度Ｔａｎを考慮しない場合には、第３ピークｐ３の条件は採用されない。
【００５５】
これに対して、発明者の実験によれば、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、第３ピークｐ３の特性は、熱処理に対して安定である。実施形態においては、一般には採用されない第３ピークｐ３の条件を採用することで、高温への耐性が高い磁気記憶装置を提供できる。
【００５６】
上記で説明した試料の構成（Ｔａ膜、ＴａＢ膜、ＭｇＯ膜、ＣｏＦｅＢ膜、Ｃｏ膜、Ｒｕ膜、及び、Ｃｏ５０Ｆｅ５０膜）において、さらに、別のＣｏＦｅＢ膜が設けられる。この別のＣｏＦｅＢ膜は、ＴａＢ膜とＭｇＯ膜との間に設けられる。さらに、Ｃｏ５０Ｆｅ５０膜の上に、ＩｒＭｎ膜（厚さは８ｎｍ）、Ｔａ膜（厚さは５ｎｍ）及び、Ｒｕ膜（厚さは７ｎｍ）が設けられる。この試料において、外部磁界を変化させて、磁性層の磁化の状態を測定することで、第１磁性膜１１ａ及び第２磁性膜１１ｂにおける磁化の固定の程度が評価できる。例えば、距離ｔｍが０．８ｎｍ〜１ｎｍの条件は、第２ピークｐ２に対応する。この試料において、熱処理の温度Ｔａｎが３００℃の場合には、２つの磁性膜の磁化は、反平行に強く固定される。熱処理の温度Ｔａｎが３５０℃と上昇すると、２つの磁性膜の磁化の固定は、弱くなる。熱処理の温度Ｔａｎが４００℃にさらに上昇すると、磁化の固定は弱くなり、２つの磁性膜の磁化は実質的に平行になる。
【００５７】
一方、距離ｔｍが２．０ｎｍ±０．２ｎｍの条件は、第３ピークｐ３に対応する。この試料においては、熱処理の温度Ｔａｎが４００℃の場合も、２つの磁性膜の磁化は、反平行を維持する。
【００５８】
実施形態において、図１（ｂ）に示すように、第１磁性領域１１及び第１対向磁性領域１１ｃにおける磁化容易軸は、Ｘ−Ｙ平面に沿っている。例えば、第１磁性膜１１ａの磁化容易軸、及び、第２磁性膜１１ｂの磁化容易軸の少なくとも１つは、例えば、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する。例えば、第１磁性膜１１ａの磁化容易軸と、第１方向（Ｚ軸方向）と、の間の角度は、例えば、６０度以上である。例えば、第２磁性膜１１ｂの磁化容易軸と、第１方向（Ｚ軸方向）と、の間の角度は、例えば、６０度以上である。
【００５９】
一方、垂直磁化膜を含むＭＴＪ素子において、４００℃程度の熱処理においても、Ｒｕ膜の厚さが約０．４ｎｍまたは約０．９ｎｍにおいて、安定した反強磁性結合が得られることが報告されている。垂直磁化膜を含むＭＴＪ素子において、厚いＲｕ膜を用いる必要はない。
【００６０】
これに対して、面内磁化膜を含むＭＴＪ素子においては、４００℃のような高温により、反強磁性結合が不安定になることが分かった。そして、Ｒｕ膜の厚さに対応する距離ｔｍを長くすることで、反強磁性結合の安定性が向上することが分かった。
【００６１】
垂直磁化膜と面内磁化膜との間の上記のような違いは、磁化膜の材料、及び、磁性膜の材料による結晶構造と関係している可能性がある。実施形態において、第１磁性膜１１ａ及び第２磁性膜１１ｂの少なくとも１つは、体心立方構造または非晶質構造を含む。
【００６２】
既に説明したように、第１磁性膜１１ａ及び第２磁性膜１１ｂの少なくとも１つは、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。このような磁性膜において、図２（ａ）〜図２（ｃ）に関して説明した温度依存性が生じやすいと考えられる。
【００６３】
以下、実施形態に係る第１積層体ＳＢ１における元素のプロファイルの例について説明する。
【００６４】
図３（ａ）〜図３（ｄ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の特性を例示するグラフ図である。  
これらの図は、本実施形態に係る磁気記憶装置１１０における元素のプロファイルを例示している。これらの図において、横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺ（ｎｍ）に対応する。縦軸は、元素の濃度Ｃ１（ａｔｏｍ％）に対応する。これらの図は、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ：Energy dispersive X-ray spectrometry）により得られる。
【００６５】
試料においては、基体（ＳｉＯ２基板）の上に、順に、Ｔａ膜（厚さは５ｎｍ）、ＴａＢ膜（厚さは３ｎｍ）、ＣｏＦｅＢ膜（厚さは１．６ｎｍ）、ＭｇＯ膜（厚さは１．６ｎｍ）、ＣｏＦｅＢ膜（厚さは１．２ｎｍ）、Ｃｏ膜（厚さは０．６ｎｍ）、Ｒｕ膜（厚さは２．０ｎｍ）、Ｃｏ５０Ｆｅ５０膜（厚さは１．８ｎｍ）、ＩｒＭｎ膜（厚さは８ｎｍ）、Ｔａ膜（厚さは５ｎｍ）、及び、Ｒｕ膜（厚さは７ｎｍ）が設けられる。
【００６６】
Ｔａ膜（厚さは５ｎｍ）及びＴａＢ膜（厚さは３ｎｍ）は、導電部材２０に対応する。ＣｏＦｅＢ膜は、第１対向磁性領域１１ｃに対応する。ＭｇＯ膜は、例えば、第１非磁性領域１１ｎに対応する。ＣｏＦｅＢ膜は、例えば、第１部分膜１１ａａ（図１（ａ）参照）に対応する。Ｃｏ膜は、第２部分膜１１ａｂ（図１（ａ）参照）に対応する。第１部分膜１１ａａ及び第２部分膜１１ａｂが、第１磁性膜１１ａに対応する。Ｒｕ膜は、中間膜１１ｍに対応する。Ｃｏ５０Ｆｅ５０膜は、第２磁性膜１１ｂに対応する。ＩｒＭｎ膜は、磁性部１１ｐに対応する。Ｔａ膜及びＲｕ膜は、導電層１１ｅに対応する。
【００６７】
このような試料において、３００℃、３５０℃または４００℃の熱処理が行われる。熱処理の時間は、１時間である。
【００６８】
図３（ａ）は、３００℃の熱処理が行われた後の試料に対応する。図３（ａ）においては、Ｒｕ、Ｔａ、Ｍｎ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＭｇのそれぞれの濃度Ｃ１のプロファイルが示されている。図３（ｂ）〜図３（ｄ）は、熱処理の温度Ｔａｎが３００℃、３５０℃または４００℃の時における、一部の元素のプロファイルを示す。図３（ｂ）は、Ｍｎに対応する。図３（ｃ）は、Ｉｒに対応する。図３（ｄ）は、Ｒｕに対応する。
【００６９】
図３（ａ）及び図３（ｄ）に示すように、位置ｐＺが約２３ｎｍの位置において、Ｒｕのピークが観察される。この位置は、中間膜１１ｍに対応する。図３（ａ）に示すように、位置ｐＺが約２５ｎｍの位置に、Ｃｏのピークが観察される。この位置は、第１磁性膜１１ａに対応する。図３（ａ）に示すように、位置ｐＺが約２１ｎｍの位置に、Ｃｏの別のピークが観察される。この位置は、第２磁性膜１１ｂに対応する。
【００７０】
図３（ａ）に示すように、位置ｐＺが約１４ｎｍ〜約２０ｎｍの範囲において、Ｍｎ及びＩｒの濃度Ｃ１が高い。この領域は、磁性部１１ｐに対応する。
【００７１】
図３（ｂ）に示すように、熱処理の温度Ｔａｎが３００℃のときにおいて、位置ｐＺが約２３ｎｍ〜約２６ｎｍの範囲におけるＭｎの濃度Ｃ１は、低い。熱処理の温度Ｔａｎが３５０℃のときにおいて、この範囲におけるＭｎの濃度Ｃ１がやや上昇する。熱処理の温度Ｔａｎが４００℃のときにおいて、この範囲におけるＭｎの濃度Ｃ１は、明確に上昇する。
【００７２】
熱処理の温度Ｔａｎが４００℃のときの、位置ｐＺが約２３ｎｍ〜約２６ｎｍの範囲におけるＭｎの濃度Ｃ１の上昇は、磁性部１１ｐに含まれるＭｎが、熱処理により第１磁性膜１１ａなどに移動したことによると、考えられる。
【００７３】
図３（ｃ）に示すように、熱処理の温度Ｔａｎが３００℃及び３５０℃のときにおいて、位置ｐＺが約２３ｎｍ〜約２６ｎｍの範囲におけるＩｒの濃度Ｃ１は、低い。熱処理の温度Ｔａｎが４００℃のときにおいて、この範囲におけるＩｒの濃度Ｃ１は、上昇する。
【００７４】
熱処理の温度Ｔａｎが４００℃のときの、位置ｐＺが約２３ｎｍ〜約２６ｎｍの範囲におけるＩｒの濃度Ｃ１の上昇は、磁性部１１ｐに含まれるＩｒが、熱処理により第１磁性膜１１ａなどに移動したことによると、考えられる。
【００７５】
実施形態に係る磁気記憶装置１１０は、４００℃などのような高温で処理される。磁気記憶装置１１０においては、第１磁性膜１１ａは、Ｍｎを含む（図３（ｂ）参照）。磁気記憶装置１１０において、中間膜１１ｍが、Ｍｎを含んでも良い。さらに、第２磁性膜１１ｂは、Ｍｎを含んでも良い。
【００７６】
図３（ｂ）に示すように、第１磁性膜１１ａ（位置ｐＺが約２４ｎｍ〜約２６ｎｍの位置）におけるＭｎの濃度Ｃ１は、１０原子％以上である。一方、磁性部１１ｐ（位置ｐＺが約１４ｎｍから約２０ｎｍの範囲）におけるＭｎの濃度は、約６０原子％である。実施形態において、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分析において、第１磁性膜１１ａにおけるＭｎの濃度Ｃ１（例えば最大値）は、磁性部１１ｐにおけるＭｎの濃度Ｃ１（例えば最大値）の０．１倍以上である。
【００７７】
図３（ｂ）に示すように、中間膜１１ｍ（位置ｐＺが約２３ｎｍ〜約２４ｎｍの位置）におけるＭｎの濃度０は、７原子％以上である。磁性部１１ｐにおけるＭｎの濃度は、約６０原子％である。実施形態において、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分析において、中間膜１１ｍにおけるＭｎの濃度Ｃ１（例えば最大値）は、磁性部１１ｐにおけるＭｎの濃度Ｃ１（例えば最大値）の０．１倍以上である。
【００７８】
図３（ｂ）に示すように、第２磁性膜１１ｂ（位置ｐＺが約２２ｎｍ〜約２３ｎｍの位置）におけるＭｎの濃度０は、６原子％以上である。磁性部１１ｐにおけるＭｎの濃度は、約６０原子％である。実施形態において、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分析において、第２磁性膜１１ｂにおけるＭｎの濃度Ｃ１（例えば最大値）は、磁性部１１ｐにおけるＭｎの濃度Ｃ１（例えば最大値）の０．１倍以上である。
【００７９】
実施形態において、製造工程における熱処理などにより、磁性部１１ｐに含まれる元素（例えばＭｎなど）が第１磁性領域１１に移動しても良い。例えば、第１磁性膜１１ａ及び第２磁性膜１１ｂの少なくとも一部にアモルファス領域が設けられても良い。
【００８０】
このように、第１磁性領域１１は、Ｍｎを含む領域を含んでも良い。Ｍｎを含む領域により、例えば、第１磁性領域１１におけるダンピングが強化されても良い。例えば、読み出し動作において、スピントルクの反作用により第１磁性領域１１の磁化１１Ｍが揺らぐ場合がある。Ｍｎを含む領域によりダンピングが強化されることで、磁化１１Ｍの揺らぎが抑制される。より安定した動作が得られる。
【００８１】
図４は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。  
図４に示すように、第１磁性領域１１は、第１膜１１ａｍ及び第２膜１１ｂｍの少なくともいずれかを含んでも良い。第１膜１１ａｍは、第１磁性膜１１ａと中間膜１１ｍとの間に設けられる。第２膜１１ｂｍは、第２磁性膜１１ｂと中間膜１１ｍとの間に設けられる。
【００８２】
第１膜１１ａｍ及び第２膜１１ｂｍの少なくともいずれかは、Ｉｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ及びＢよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１膜１１ａｍ及び第２膜１１ｂｍの少なくともいずれかは、酸素を含んでも良い。
【００８３】
第２膜１１ｂｍにより、例えば、磁性部１１ｐに含まれる元素（例えばＭｎなど）が中間膜１１ｍなどに移動することが抑制されても良い。
【００８４】
第１膜１１ａｍにより、例えば、磁性部１１ｐに含まれる元素（例えばＭｎなど）が第１磁性膜１１ａなどに移動することが抑制されても良い。
【００８５】
図１（ｂ）に示すように、本実施形態において、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する第２方向（Ｘ軸方向）に沿う第１磁性領域１１の長さを長さＬｘとする。長さＬｘは、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。第１磁性領域１１の第３方向に沿う長さを長さＬｙとする。長さＬｙは、例えば、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。第３方向は、第１方向及び第２方向を含む平面と交差する。第３方向は、例えばＹ軸方向である。
【００８６】
これらの長さは、第１積層体ＳＢ１（磁性素子）のサイズに対応する。磁性素子の微細化により、磁性素子の中央部分の静磁エネルギーによる反平行安定性が増加する。例えば、長さＬｘが１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、長さＬｙが１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である場合に、例えば、反平行安定性が増加することで、低い交換結合磁界Ｈｅｘでも安定した動作が得やすい。
【００８７】
実施形態において、長さＬｙは長さＬｘよりも長くても良い。例えば、形状異方性により、第１磁性領域１１の磁化１１Ｍが所望の向きに固定されやすくなる。
【００８８】
本実施形態において、制御部７０は、以下の第１動作及び第２動作を少なくとも実施しても良い。既に説明したように、制御部７０は、第１部分２０ａ及び第２部分２０ｂと電気的に接続される（図１（ｂ）参照）。制御部７０は、第１動作において、第１部分２０ａから第２部分２０ｂへの第１電流Ｉｗ１を導電部材２０に供給する。制御部７０は、第２動作において、第２部分２０ｂから第１部分２０ａへの第２電流Ｉｗ２を導電部材２０に供給する。
【００８９】
既に説明したように、制御部７０は、第１磁性領域１１とさらに電気的に接続されても良い。制御部７０は、後述する第３動作及び第４動作をさらに実施しても良い。制御部７０は、上記の第１動作において、第１部分２０ａと第１磁性領域１１との間の電位差を第１電圧Ｖ１（図１（ｂ）参照）とする。制御部７０は、上記の第２動作において、第１部分２０ａと第１磁性領域１１との間の電位差を第１電圧Ｖ１とする。電圧は、例えば、第１部分２０ａの電位Ｖ０を規準にした電圧である。
【００９０】
制御部７０は、第３動作において、第１部分２０ａと第１磁性領域１１との間の電位差を第２電圧Ｖ２（図１（ｂ）参照）とし、第１電流Ｉｗ１を導電部材２０に供給する。制御部７０は、第４動作において、第１部分２０ａと第１磁性領域１１との間の電位差を第２電圧Ｖ２とし、第２電流Ｉｗ２を導電部材２０に供給する。
【００９１】
第１電圧Ｖ１は、第２電圧Ｖ２とは異なる。第１動作後における第１磁性領域１１と第１部分２０ａとの間の第１電気抵抗は、第２動作後における第１磁性領域１１と第１部分２０ａとの間の第２電気抵抗とは異なる。第１電圧Ｖ１は、例えば、選択電位である。
【００９２】
例えば、第３動作後における第１磁性領域１１と第１部分２０ａとの間の第３電気抵抗は、第３動作の前の電気抵抗と実質的に同じである。例えば、第４動作後における第１磁性領域１１と第１部分２０ａとの間の第４電気抵抗は、第４動作の前の電気抵抗と実質的に同じである。第２電圧Ｖ２は、例えば、非選択電位である。
【００９３】
例えば、第１電気抵抗と第２電気抵抗との差の絶対値は、第３動作後における第１磁性領域１１と第１部分２０ａとの間の第３電気抵抗と、第４動作後における第１磁性領域１１と第１部分２０ａとの間の第４電気抵抗と、の差の絶対値よりも大きい。
【００９４】
第１動作及び第２動作により、情報の書き換え（例えば書き込み）が行われる。第３動作及び第４動作により、情報の書き換え（例えば書き込み）が行われない。
【００９５】
（第２実施形態）  
以下の説明において、第１実施形態と同様の部分については、適宜省略する。  
図５は、第２実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。  
図５に示すように、磁気記憶装置１２０は、導電部材２０、第１磁性領域１１、第１対向磁性領域１１ｃ、及び、第１非磁性領域１１ｎを含む。磁気記憶装置１２０は、制御部７０をさらに含んでも良い。
【００９６】
導電部材２０は、第１部分２０ａ、第２部分２０ｂ及び第３部分２０ｃを含む。第３部分２０ｃは、第１部分２０ａと第２部分２０ｂとの間に設けられる。第１対向磁性領域１１ｃは、第１方向において、第３部分２０ｃと第１磁性領域１１との間に設けられる。第１方向は、第２方向と交差する。第２方向は、第１部分２０ａから第２部分２０ｂに向かう方向である。この例では、第２方向は、Ｘ軸方向である。
【００９７】
第３部分２０ｃは、第１導電領域２１、第２導電領域２２及び第３導電領域２３を含む。第１対向磁性領域１１ｃは、Ｚ軸方向において、第１非磁性領域１１ｎと、第３導電領域２３との間に設けられる。第２導電領域２２は、Ｚ軸方向において、第１対向磁性領域１１ｃと、第３導電領域２３との間に設けられる。第１導電領域２１は、Ｚ軸方向において、第２導電領域２２と第３導電領域２３との間に設けられる。
【００９８】
第１導電領域２１は、第１金属を含む。第１金属は、例えば、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【００９９】
第２導電領域２２は、第２金属及びホウ素を含む。１つの例において、第２金属は、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１導電領域２１は、ホウ素を含まない。または、第１導電領域２１におけるホウ素の濃度（第１濃度）は、第２導電領域２２におけるホウ素の濃度（第２濃度）よりも低い。第２金属は、第１金属と同じでも良い。
【０１００】
第３導電領域２３は、第３金属及びホウ素を含む。１つの例において、第３金属は、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１導電領域２１は、ホウ素を含まない。または、第１導電領域２１におけるホウ素の濃度（第１濃度）は、第３導電領域２３におけるホウ素の濃度（第３濃度）よりも低い。第３金属は、第１金属と同じでも良い。第３金属は、第２金属と同じでも良い。
【０１０１】
このような導電部材２０により、以下に説明するように、良好な書き込み特性が得られる。
【０１０２】
以下に説明する実験において、第１〜第６試料が作製される。第１〜第６試料において、基体の上に、導電部材２０、第１対向磁性領域１１ｃ、第１非磁性領域１１ｎ及び第１磁性領域１１がこの順で設けられる。第１非磁性領域１１ｎは、ＭｇＯ膜（厚さは、１．６ｎｍ）である。第１磁性領域１１は、第１磁性膜１１ａ、中間膜１１ｍ、及び、第２磁性膜１１ｂを含む。第１磁性膜１１ａは、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０膜（厚さは、１．８ｎｍ）である。中間膜１１ｍは、Ｒｕ膜（厚さは、０．８ｎｍ）である。第２磁性膜１１ｂは、Ｃｏ５０Ｆｅ５０膜（厚さは、１．８ｎｍ）である。
【０１０３】
第１〜第４試料においては、導電部材２０は、第１〜第３導電領域２１〜２３が設けられる。
【０１０４】
第１試料においては、第１対向磁性領域１１ｃは、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０膜（厚さは、１．９ｎｍ）である。第２導電領域２２は、Ｈｆ５０Ｂ５０膜（厚さは、１ｎｍ）である。第１導電領域２１は、Ｗ膜（厚さは、３ｎｍ）である。第３導電領域２３は、Ｈｆ５０Ｂ５０膜（厚さは、２ｎｍ）である。
【０１０５】
第２試料においては、第１対向磁性領域１１ｃは、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０膜（厚さは、１．８５ｎｍ）である。第２導電領域２２は、Ｈｆ５０Ｂ５０膜（厚さは、１ｎｍ）である。第１導電領域２１は、Ｗ膜（厚さは、２ｎｍ）である。第３導電領域２３は、Ｈｆ５０Ｂ５０膜（厚さは、２ｎｍ）である。
【０１０６】
第３試料においては、第１対向磁性領域１１ｃは、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０膜（厚さは、１．８ｎｍ）である。第２導電領域２２は、Ｈｆ５０Ｂ５０膜（厚さは、１ｎｍ）である。第１導電領域２１は、Ｗ膜（厚さは、３ｎｍ）である。第３導電領域２３は、Ｈｆ５０Ｂ５０膜（厚さは、１ｎｍ）である。
【０１０７】
第４試料においては、第１対向磁性領域１１ｃは、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０膜（厚さは、１．８ｎｍ）である。第２導電領域２２は、Ｈｆ５０Ｂ５０膜（厚さは、１ｎｍ）である。第１導電領域２１は、Ｗ８０Ｂ２０膜（厚さは、２ｎｍ）である。第３導電領域２３は、Ｈｆ５０Ｂ５０膜（厚さは、１ｎｍ）である。
【０１０８】
第５試料においては、導電部材２０は、第１導電領域２１及び第１導電領域２２を含み、第３導電領域２３が設けられない。第５試料においては、第１対向磁性領域１１ｃは、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０膜（厚さは、１．５ｎｍ）である。第２導電領域２２は、Ｔａ５０Ｂ５０膜（厚さは３ｎｍ）である。第１導電領域２１は、Ｔａ膜（厚さは１ｎｍ）である。
【０１０９】
第６試料においては、導電部材２０は、ホウ素を含まない。第６試料においては、導電部材２０は、第１導電領域２１を含み、第２導電領域２２及び第３導電領域２３を含まない。第６試料においては、第１対向磁性領域１１ｃは、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０膜（厚さは、１．２５ｎｍ）である。導電部材２０（第１導電領域２１）は、Ｔａ膜（厚さは、５ｎｍ）である。
【０１１０】
図６は、磁気記憶装置の特性を例示するグラフ図である。  
図６は、磁気記憶装置における書き込み効率を例示している。図６の横軸は、第１パラメータＰ１（×１０−４、任意単位）である。第１パラメータＰ１は、第１対向磁性領域１１ｃの飽和磁化と厚さとの積（Ｍｓｔ）と、第１対向磁性領域１１ｃにおける実効的な垂直異方性磁界Ｈｋ＿ｅｆｆと、の積の１／２である。第１パラメータＰ１は、第１対向磁性層１１ｃにおける磁化反転エネルギーに相当する。図６の縦軸は、書き込み効率に関する第２パラメータＰ２（×１０−６、任意単位）である。第２パラメータＰ２は、「Ｉｓｗ／Δ」と表記される。第２パラメータＰ２は、単位リテンションエネルギーΔ当たりの第１対向磁性領域１１ｃの磁化１１ｃＭの向きの変化のため反転電流Ｉｓｗに対応する。図６において、同じ第１パラメータＰ１（横軸）の値について、第２パラメータＰ２（縦軸）の値が小さいときに、書き込みの効率は、高い。図６には、第１〜第６試料ＳＰＬ１〜ＳＰＬ６の特性が示されている。第１パラメータＰ１と第２パラメータＰ２との関係は、図６のグラフの原点を通る。図６において、第１パラメータＰ１に対する第２パラメータＰ２の傾きが低いときに、書き込みの効率は、高い。
【０１１１】
図６に示すように、第６試料ＳＰＬ６においては、書き込み効率が低い。第１〜第６試料ＳＰＬ１〜ＳＰＬ５においては、書き込み効率が高い。
【０１１２】
このように、導電部材２０がホウ素を含むことで、高い書き込み効率が得られる。
【０１１３】
これらの試料に関して、複数の磁性素子（第１積層体ＳＢ１）が形成され、複数の磁性素子における電気抵抗が評価される。例えば、複数の磁性素子となる積層膜が形成され、この積層膜が加工されて、複数の磁性素子が得られる。この加工の際に、導電部材２０の表面部分（例えば第２導電領域２２）の一部も除去される。導電部材２０の表面部分（第２導電領域２２）に含まれた第２金属が、複数の磁性素子の側面に付着する場合がある。付着物は、第２金属を含む化合物である。この付着物（化合物）の絶縁性が高い場合は、第１積層体ＳＢ１において、目的とする電気抵抗が得られる。一方、この付着物の絶縁性が低い場合は、この付着物を介して、例えば、導電部材２０と第１磁性領域１１との間の電気抵抗が異常に低くなる。電気抵抗の異常は、例えば、電気的なショートとなる。付着物の特性は、製造工程における歩留まりに影響を与える場合がある。
【０１１４】
上記の試料について、電気抵抗の異常を評価したところ、第６試料ＳＰＬ６においては、電気抵抗の異常の発生率が高い。第５試料ＳＰＬ５における電気抵抗の異常の発生率は、第６試料ＳＰＬ６における電気抵抗の異常の発生率よりも低いことが分かった。導電部材２０がホウ素を含むことで、例えば、第１積層体ＳＢ１の側面への付着物の絶縁性が高くなると考えられる。
【０１１５】
さらに、第１〜第４試料ＳＰＬ１〜ＳＰＬ４における電気抵抗の異常の発生率は、第５試料ＳＰＬ５における電気抵抗の異常の発生率よりも低いことが分かった。例えば、第２導電領域２２がＨｆを含む場合に、第１積層体ＳＢ１の側面への付着物の絶縁性がより高くなると考えられる。
【０１１６】
第１〜第４試料ＳＰＬ１〜ＳＰＬ４においては、第１導電領域２１及び第２導電領域２２に加えて、ホウ素を含む第３導電領域２３が設けられる。このような第３導電領域２３により、第３導電領域２３の平坦性が向上すると、考えられる。平坦性の良い第３導電領域２３の上に、第１導電領域２１及び第２導電領域２２が設けられることで、これらの領域における平坦性も向上する。このような平坦性の良い導電部材２０の上に第１対向磁性領域１１ｃが設けられることで、第１対向磁性領域１１ｃにおける平坦性が向上する。平坦性の良い第１対向磁性領域１１ｃの上に第１非磁性領域１１ｎが設けられることで、結晶品質の高い第１非磁性領域１１ｎが得られる。これにより、より高い磁気特性（例えば、ＭＲ比など）が得られる。これにより、より安定した記憶動作が可能になる。
【０１１７】
本実施形態においれ、第１対向磁性層１１ｃの少なくとも一部におけるホウ素の濃度は、第２濃度（第２導電領域２２におけるホウ素の濃度）よりも高くても良い。第１対向磁性層１１ｃにおけるホウ素の濃度が高いことで、例えば、第１対向磁性層１１ｃにおける非結晶性の程度が高くなり、高い書き込み効率が得易くなる。
【０１１８】
図７は、第２実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。  
図７に示すように、導電部材２０は、基体２０ｓに設けられても良い。例えば、基体２０ｓの上に、導電部材２０の第１導電領域２１が設けられても良い。第１導電領域２１の上に、第２導電領域２２が設けられても良い。第３導電領域２３は、基体２０ｓと第１導電領域２１との間に設けられる。
【０１１９】
図７に示すように、磁気記憶装置１２０は、第１化合物領域４１ａをさらに含んでも良い。第１化合物領域４１ａは、例えば、第２導電領域２２に含まれる第２金属（例えばＨｆなど）と、酸素及び窒素よりなる群から選択された少なくとも１つと、を含む。第１化合物領域４１ａは、例えば、Ｈｆ及び酸素を含む。第１化合物領域４１ａは、第２金属及び酸素を含む化合物を含む。第１化合物領域４１ａは、さらにホウ素（Ｂ）を含んでも良い。
【０１２０】
第１非磁性領域１１ｎから第１化合物領域４１ａへの方向は、第２方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿う。この例では、第１対向磁性領域１１ｃから第１化合物領域４１ａへの方向は、第２方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿う。第１磁性領域１１から第１化合物領域４１ａへの方向は、第２方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿う。
【０１２１】
磁気記憶装置１２０は、第２化合物領域４１ｂをさらに含んでも良い。第２化合物領域４１ｂは、第２金属と、酸素及び窒素よりなる群から選択された少なくとも１つと、を含む。第２化合物領域４１ｂは、例えば、Ｈｆ及び酸素を含む。第２化合物領域４１ｂは、第２金属及び酸素を含む化合物を含む。第２化合物領域４１ｂは、さらにホウ素（Ｂ）を含んでも良い。
【０１２２】
第１非磁性領域１１ｎは、第２方向（例えばＸ軸方向）において、第１化合物領域４１ａと第２化合物領域４１ｂとの間に設けられる。第１対向磁性領域１１ｃは、第２方向（例えばＸ軸方向）において、第１化合物領域４１ａと第２化合物領域４１ｂとの間に設けられても良い。第１磁性領域１１は、第２方向（例えばＸ軸方向）において、第１化合物領域４１ａと第２化合物領域４１ｂとの間に設けられてもよい。
【０１２３】
磁気記憶装置１２０は、例えば、以下のようにして形成される。例えば、基体２０ｓの上に、導電部材２０が設けられる。導電部材２０の上に、第１対向磁性領域１１ｃとなる膜、第１非磁性領域１１ｎとなる膜、及び、第１磁性領域１１となる膜が形成される。この後、これらの膜が加工される。この加工により、第１積層体ＳＢ１が得られる。
【０１２４】
この加工により、導電部材２０の表面が露出する。この際、導電部材２０の第２導電領域２２に含まれる元素の一部が、第１積層体ＳＢ１の側面に付着する場合がある。この付着物は、第２導電領域２２に含まれる第２金属（例えばＨｆ）の化合物を含む。化合物は、酸化物、窒化物、または酸窒化物を含む。この化合物は、第２金属を含む。このような付着物が、第１化合物領域４１ａ及び第２化合物領域４１ｂなどに対応する。
【０１２５】
上記の第１〜第４試料ＳＰＬ１〜ＳＰＬ４においては、この付着物が安定した絶縁物である。これにより、第１積層体ＳＢ１において、適切な動作が維持される。
【０１２６】
磁気記憶装置１２０において、第１実施形態に関して説明した構成が適用されても良い。例えば、第１磁性領域１１において、中間膜１１ｍがＲｕを含み、距離ｔｍが１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下でも良い。
【０１２７】
（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。  
図８に示すように、本実施形態に係る磁気記憶装置２１０においては、複数の積層体（第１積層体ＳＢ１、第２積層体ＳＢ２及び積層体ＳＢｘなど）が設けられる。そして、複数のスイッチ（スイッチＳｗ１、スイッチＳｗ２及びスイッチＳｗｘなど）が設けられる。磁気記憶装置２１０におけるこれ以外の構成は、磁気記憶装置１１０または１２０と同様である。
【０１２８】
複数の積層体は、導電部材２０に沿って並ぶ。例えば、第２積層体ＳＢ２は、第２磁性領域１２、第２対向磁性領域１２ｃ及び第２非磁性領域１２ｎを含む。第２磁性領域１２は、導電部材２０の一部と、第１方向（Ｚ軸方向）において離れる。第２対向磁性領域１２ｃは、導電部材２０のその一部と、第２磁性領域１２と、の間に設けられる。第２非磁性領域１２ｎは、第２磁性領域１２と第２対向磁性領域１２ｃとの間に設けられる。
【０１２９】
例えば、第２磁性領域１２は、第２方向（例えばＸ軸方向）において、第１磁性領域１１から離れる。第２対向磁性領域１２ｃは、第２方向において、第１対向磁性領域１１ｃから離れる。第２非磁性領域１２ｎは、第２方向において、第１非磁性領域１１ｎから離れる。
【０１３０】
例えば、積層体ＳＢｘは、磁性領域１１ｘ、対向磁性領域１１ｃｘ及び非磁性領域１１ｎｘを含む。磁性領域１１ｘは、導電部材２０の別の一部と、第１方向（Ｚ軸方向）において離れる。対向磁性領域１１ｃｘは、導電部材２０のその別の一部と、磁性領域１１ｘと、の間に設けられる。非磁性領域１１ｎｘは、磁性領域１１ｘと対向磁性領域１１ｃｘとの間に設けられる。
【０１３１】
例えば、第２磁性領域１２の材料及び構成は、第１磁性領域１１の材料及び構成と同じである。例えば、第２対向磁性領域１２ｃの材料及び構成は、第１対向磁性領域１１ｃの材料及び構成と同じである。例えば、第２非磁性領域１２ｎの材料及び構成は、第１非磁性領域１１ｎの材料及び構成と同じである。
【０１３２】
複数の積層体は、複数のメモリセルＭＣとして機能する。
【０１３３】
スイッチＳｗ１は、第１磁性領域１１と電気的に接続される。スイッチＳｗ２は、第２磁性領域１２と電気的に接続される。スイッチＳｗｘは、磁性領域１１ｘと電気的に接続される。これらのスイッチは、制御部７０の制御回路７５と電気的に接続される。これらのスイッチにより、複数の積層体のいずれかが選択される。
【０１３４】
磁気記憶装置２１０の例においては、第２導電領域２２は、第２方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿って延びる。複数の積層体の間に対応する領域において、第２導電領域２２が設けられなくても良い。
【０１３５】
（第４実施形態）  
図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第４実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的斜視図である。  
図９（ａ）に示すように、本実施形態に係る磁気記憶装置２２０は、導電部材２０、第１積層体ＳＢ１及び第２積層体ＳＢ２を含む。既に説明したように、第１積層体ＳＢ１は、第１磁性領域１１、第１対向磁性領域１１ｃ及び第１非磁性領域１１ｎを含む。
【０１３６】
第２積層体ＳＢ２は、第２磁性領域１２、第２対向磁性領域１２ｃ及び第２非磁性領域１２ｎを含む。
【０１３７】
導電部材２０は、第１部分２０ａ、第２部分２０ｂ及び第３部分２０ｃに加えて、第４部分２０ｄ及び第５部分２０ｅをさらに含む。第２部分２０ｂは、第２方向（例えば、Ｘ軸方向）において、第３部分２０ｃと第４部分２０ｄとの間にある。第５部分２０ｅは、第２方向（例えば、Ｘ軸方向）において、第２部分２０ｂと第４部分２０ｄとの間にある。第２対向磁性領域１２ｃは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第５部分２０ｅと第２磁性領域１２との間に設けられる。
【０１３８】
第２積層体ＳＢ２においても、導電部材２０を流れる電流により、第２対向磁性領域１２ｃの磁化１２ｃＭの向きが制御される。一方、第２磁性領域１２の磁化１２Ｍの向きは、実質的に固定される。第２積層体ＳＢ２の構成は、第１積層体ＳＢ１の構成と同様で良い。
【０１３９】
この例では、第１部分２０ａに第１端子Ｔ１が電気的に接続される。第２部分２０ｂに第３端子Ｔ３が電気的に接続される。第４部分２０ｄに第２端子Ｔ２が電気的に接続される。第１磁性領域１１に第４端子Ｔ４が電気的に接続される。第２磁性領域１２に第５端子Ｔ５が電気的に接続される。
【０１４０】
制御部７０（図１（ｂ）参照）は、第１〜第５端子Ｔ１〜Ｔ５と電気的に接続される。
【０１４１】
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、制御部７０は、例えば、第１動作ＯＰ１及び第２動作ＯＰ２を実施する。
【０１４２】
図９（ａ）に示すように、第１動作ＯＰ１において、制御部７０は、第１端子Ｔ１から第３端子Ｔ３に向けた第１電流Ｉ１、及び、第２端子Ｔ２から第３端子Ｔ３に向けた第２電流Ｉ２を供給する。
【０１４３】
図９（ｂ）に示すように、第２動作ＯＰ２において、制御部７０は、第３端子Ｔ３から第１端子Ｔ１に向けた第３電流Ｉ３、及び、第３端子Ｔ３から第２端子Ｔ２に向けた第４電流Ｉ４を供給する。
【０１４４】
第１動作ＯＰ１により、２つの磁性素子（２つの積層体）の組みにおいて、１つの抵抗状態が得られる。第２動作ＯＰ２により、２つの磁性素子の組みにおいて、別の１つの抵抗状態が得られる。第１動作ＯＰ１は、例えば、「１」及び「０」の一方の書き込み動作に対応する。第２動作ＯＰ２は、例えば、「１」及び「０」の他方の書き込み動作に対応する。
【０１４５】
図９（ｃ）に示すように、第３動作ＯＰ３において、制御部７０は、第４端子Ｔ４と第５端子Ｔ５との間（第１磁性領域１１と第２磁性領域１２との間）に電圧を印加し、第３端子Ｔ３（第２部分２０ｂ）の電位を検出する。複数の抵抗状態において、第３端子Ｔ３（第２部分２０ｂ）の電位が異なる。第３端子Ｔ３（第２部分２０ｂ）の電位を検出することで、複数の抵抗状態（複数の記憶状態）が検出できる。
【０１４６】
定電流を積層体（磁気抵抗素子）に供給して磁気抵抗素子の２つの磁性領域の間の電圧（電位差）を測定する場合に比べて、上記の読み出し動作ＯＰ３においては、例えば、読み取り時の消費エネルギーを低減できる。上記の読み出し動作ＯＰ３においては、例えば、高速読み出しを行なうことができる。
【０１４７】
（第５実施形態）  
図１０は、第５実施形態に係る磁気記憶装置を示す模式図である。  
図１０に示すように、本実施形態に係る磁気記憶装置３１０においては、メモリセルアレイＭＣＡ、複数の第１配線（例えば、ワード線ＷＬ１及びＷＬ２など）、複数の第２配線（例えば、ビット線ＢＬ１、ＢＬ２及びＢＬ３など）、及び、制御部７０が設けられる。複数の第１配線は、１つの方向に延びる。複数の第２配線は、別の１つの方向に延びる。制御部７０は、ワード線選択回路７０ＷＳ、第１ビット線選択回路７０ＢＳａ、第２ビット線選択回路７０ＢＳｂと、第１書込み回路７０Ｗａ、第２書き込み回路７０Ｗｂ、第１読出し回路７０Ｒａ、及び、第２読出し回路７０Ｒｂを含む。メモリセルアレイＭＣＡにおいて、複数のメモリセルＭＣが、アレイ状に並ぶ。
【０１４８】
例えば、複数のメモリセルＭＣの１つに対応して、スイッチＳｗ１及びスイッチＳｗＳ１が設けられる。これらのスイッチは、複数のメモリセルＭＣの１つに含まれる、と見なしても良い。これらのスイッチは、制御部７０に含まれる、と見なしても良い。これらのスイッチは、例えば、トランジスタである。複数のメモリセルＭＣの１つは、例えば、積層体（例えば第１積層体ＳＢ１）を含む。
【０１４９】
図８に関して説明したように、１つの導電部材２０に、複数の積層体（第１積層体ＳＢ１、第２積層体ＳＢ２及び積層体ＳＢｘなど）が設けられても良い。そして、複数の積層体に、複数のスイッチ（スイッチＳｗ１、スイッチＳｗ２及びスイッチＳｗｘなど）がそれぞれ設けられても良い。図１０においては、図を見やすくするために、１つの導電部材２０に１つに対応して、１つの積層体（積層体ＳＢ１など）と、１つのスイッチ（スイッチＳｗ１など）と、が描かれている。
【０１５０】
図１０に示すように、第１積層体ＳＢ１の一端は、導電部材２０に接続される。第１積層体ＳＢ１の他端は、スイッチＳｗ１のソース及びドレインの一方に接続される。スイッチＳｗ１のソース及びドレインの他方は、ビット線ＢＬ１に接続される。スイッチＳｗ１のゲートは、ワード線ＷＬ１に接続される。導電部材２０の一端（例えば第１部分２０ａ）は、スイッチＳｗＳ１のソース及びドレインの一方に接続される。導電部材２０の他端（例えば第２部分２０ｂ）は、ビット線ＢＬ３に接続される。スイッチＳｗＳ１のソース及びドレインの他方は、ビット線ＢＬ２に接続される。スイッチＳｗＳ１のゲートは、ワード線ＷＬ２に接続される。
【０１５１】
複数のメモリセルＭＣの他の１つにおいて、積層体ＳＢｎ、スイッチＳｗｎ及びスイッチＳｗＳｎが設けられる。
【０１５２】
メモリセルＭＣへの情報の書込み動作の例について説明する。  
書込みを行なう１つのメモリセルＭＣ（選択メモリセル）のスイッチＳｗＳ１がオン状態とされる。例えば、オン状態は、この１つのスイッチＳｗＳ１のゲートが接続されたワード線ＷＬ２が、ハイレベルの電位に設定されて形成される。電位の設定は、ワード線選択回路７０ＷＳにより行われる。上記の１つのメモリセルＭＣ（選択メモリセル）を含む列の他のメモリセルＭＣ（非選択メモリセル）におけるスイッチＳｗＳ１もオン状態となる。メモリセルＭＣ（選択メモリセル）内のスイッチＳｗＳ１のゲートに接続されるワード線ＷＬ１、及び、他の列に対応するワード線ＷＬ１及びＷＬ２は、ロウレベルの電位に設定される。
【０１５３】
書込みを行なうメモリセルＭＣ（選択セル）に接続されたビット線ＢＬ２及びＢＬ３が、選択される。選択は、第１ビット線選択回路７０ＢＳａ及び第２ビット線選択回路７０ＢＳｂにより行われる。この選択されたビット線ＢＬ２及びＢＬ３に、書込み電流が供給される。書き込み電流の供給は、第１書込み回路７０Ｗａ及び第２書き込み回路７０Ｗｂによって行われる。書き込み電流は、第１ビット線選択回路７０ＢＳａ及び第２ビット線選択回路７０ＢＳｂの一方から、第１ビット線選択回路７０ＢＳａ及び第２ビット線選択回路７０ＢＳｂの他方に向けて流れる。書込み電流によって、ＭＴＪ素子（第１積層体ＳＢ１など）の記憶層（第２磁性領域１２など）の磁化方向が変化可能になる。第１ビット線選択回路７０ＢＳａ及び第２ビット線選択回路７０ＢＳｂの他方から、第１ビット線選択回路７０ＢＳａ及び第２ビット線選択回路７０ＢＳｂの一方に向けて書込み電流が流れると、ＭＴＪ素子の記憶層の磁化方向が、上記とは反対方向に変化可能となる。このようにして、書込みが行われる。
【０１５４】
以下、メモリセルＭＣからの情報の読出し動作の例について説明する。  
読出しを行なうメモリセルＭＣ（選択セル）に接続されたワード線ＷＬ１がハイレベルの電位に設定される。上記のメモリセルＭＣ（選択セル）内のスイッチＳｗ１がオン状態にされる。このとき、上記のメモリセルＭＣ（選択セル）を含む列の他のメモリセルＭＣ（非選択セル）におけるスイッチＳｗ１もオン状態となる。上記のメモリセルＭＣ（選択セル）内のスイッチＳｗＳ１のゲートに接続されるワード線ＷＬ２、及び、他の列に対応するワード線ＷＬ１及びＷＬ２は、ロウレベルの電位に設定される。
【０１５５】
読出しを行なうメモリセルＭＣ（選択セル）に接続されたビット線ＢＬ１及びＢＬ３が、選択される。選択は、第１ビット線選択回路７０ＢＳａ及び第２ビット線選択回路７０ＢＳｂにより行われる。この選択されたビット線ＢＬ１及びビット線ＢＬ３に、読出し電流が供給される。読み出し電流の供給は、第１読出し回路７０Ｒａ及び第２読み出し回路７０Ｒｂにより行われる。読み出し電流は、第１ビット線選択回路７０ＢＳａ及び第２ビット線選択回路７０ＢＳｂの一方から、第１ビット線選択回路７０ＢＳａ及び第２ビット線選択回路７０ＢＳｂの他方に向けて流れる。例えば、上記の選択されたビット線ＢＬ１及びＢＬ３の間の電圧が、第１読出し回路７０Ｒａ及び第２読み出し回路７０Ｒｂによって、検出される。例えば、ＭＴＪ素子の、記憶層（第２磁性領域１２）の磁化と、参照層（第１磁性領域１１）の磁化と、の間の差が検出される。差は、磁化の向きが互いに平行状態（同じ向き）か、または、互いに反平行状態（逆向き）か、を含む。このようにして、読出し動作が行われる。
【０１５６】
実施形態は、例えば、以下の構成（例えば技術案）を含んでも良い。  
（構成１）  
第１磁性領域と、
第１対向磁性領域と、
前記第１磁性領域と前記第１対向磁性領域との間に設けられた第１非磁性領域と、
を備え、
前記第１磁性領域は、第１磁性膜と、第２磁性膜と、中間膜と、を含み、前記第１磁性膜は、前記第２磁性膜と前記第１非磁性領域との間に設けられ、前記中間膜は、前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との間に設けられ、Ｒｕを含み、
前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との間の前記第１対向磁性領域から前記第１磁性領域への第１方向に沿う距離は、１．８ｎｍ以上２．２ｎｍ以下である、磁気記憶装置。
【０１５７】
（構成２）  
前記第１磁性膜は、前記第２磁性膜と反強磁性結合している、構成１記載の磁気記憶装置。
【０１５８】
（構成３）  
前記第１磁性膜の磁化容易軸、及び、前記第２磁性膜の磁化容易軸の少なくとも１つは、前記第１方向と交差した、構成１または２に記載の磁気記憶装置。
【０１５９】
（構成４）  
前記第１磁性膜及び前記第２磁性膜の少なくとも１つは、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１〜３のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【０１６０】
（構成５）  
前記少なくとも１つは、Ｂをさらに含む、構成４記載の磁気記憶装置。
【０１６１】
（構成６）  
前記第１磁性膜及び前記第２磁性膜の少なくとも１つは、体心立方構造または非晶質構造を含む、構成１〜３のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【０１６２】
（構成７）  
前記第１磁性膜は、Ｍｎを含む、構成１〜６のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【０１６３】
（構成８）  
前記中間膜は、Ｍｎを含む、構成１〜７のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【０１６４】
（構成９）  
前記第２磁性膜は、Ｍｎを含む、構成１〜８のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【０１６５】
（構成１０）  
磁性部をさらに含み、
前記中間膜と前記磁性部との間に前記第２磁性膜が設けられ、
前記磁性部は、Ｉｒ及びＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つと、Ｍｎと、を含む、構成１〜９のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【０１６６】
（構成１１）  
エネルギー分散型Ｘ線分析において、前記第２磁性膜におけるＭｎの濃度は、前記磁性部におけるＭｎの濃度の０．１倍以上である、構成１０記載の磁気記憶装置。
【０１６７】
（構成１２）  
エネルギー分散型Ｘ線分析において、前記第１中間膜におけるＭｎの濃度は、前記磁性部におけるＭｎの濃度の０．１倍以上である、構成１０記載の磁気記憶装置。
【０１６８】
（構成１３）  
前記第１方向と交差する第２方向に沿う前記第１磁性領域の長さは、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である、構成１〜１２のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【０１６９】
（構成１４）  
前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する第３方向に沿う前記第１磁性領域の長さは、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である、構成１３記載の磁気記憶装置。
【０１７０】
（構成１３）  
前記第１対向磁性領域は、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１〜１２のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【０１７１】
（構成１４）  
前記第１対向磁性領域は、Ｂをさらに含む、構成１３記載の磁気記憶装置。
【０１７２】
（構成１５）  
導電部材をさらに備え、
前記導電部材は、第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間の第３部分と、を含み、
前記第１部分から前記第２部分への第２方向は、前記第１方向と交差し、
前記第１対向磁性領域は、前記第１方向において、前記第３部分と前記第１磁性領域との間に位置した、構成１〜１４のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【０１７３】
（構成１６）  
制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１部分及び前記第２部分と電気的に接続され、
前記制御部は、
前記第１部分から前記第２部分への第１電流を前記導電部材に供給する第１動作と、
前記第２部分から前記第１部分への第２電流を前記導電部材に供給する第２動作と、
を少なくとも実施する、構成１５記載の磁気記憶装置。
【０１７４】
（構成１７）  
前記制御部は、
前記第１磁性領域とさらに電気的に接続され、
前記制御部は、少なくとも第３動作及び第４動作をさらに実施し、
前記制御部は、
前記第１動作において、前記第１部分と前記第１磁性領域との間の電位差を第１電圧とし、
前記第２動作において、前記第１部分と前記第１磁性領域との間の電位差を前記第１電圧とし、
前記第３動作において、前記第１部分と前記第１磁性領域との間の電位差を第２電圧とし、前記第１電流を前記導電部材に供給し、
前記第４動作において、前記第１部分と前記第１磁性領域との間の電位差を前記第２電圧とし、前記第２電流を前記導電部材に供給し、
前記第１電圧は、前記第２電圧とは異なり、
前記第１動作後における前記第１磁性領域と前記第１部分との間の第１電気抵抗は、前記第２動作後における前記第１磁性領域と前記第１部分との間の第２電気抵抗とは異なり、
前記第１電気抵抗と前記第２電気抵抗との差の絶対値は、前記第３動作後における前記第１磁性領域と前記第１部分との間の第３電気抵抗と、前記第４動作後における前記第１磁性領域と前記第１部分との間の第４電気抵抗と、の差の絶対値よりも大きい、構成１６記載の磁気記憶装置。
【０１７５】
（構成１８）  
第２磁性領域と、
第２対向磁性領域と、
第２非磁性領域と、
制御部と、
をさらに備え、
前記導電部材は、第４部分及び第５部分をさらに含み、前記第２部分は、前記第２方向において前記第３部分と前記第４部分との間にあり、前記第５部分は、前記第２方向において前記第２部分と前記第４部分との間にあり、
前記第２対向磁性領域は、前記第１方向において前記第５部分と前記第２磁性領域との間に設けられ、
前記第２非磁性領域は、前記第２磁性領域と前記第２対向磁性領域との間に設けられ、
前記制御部は、前記第１部分、前記第２部分、前記第４部分、前記第１磁性領域、及び、前記第２磁性領域とさらに電気的に接続され、
第１動作において、前記制御部は、前記第１部分から前記第２部分に向けた第１電流、及び、前記第４部分から前記第２部分に向けた第２電流を供給し、
第２動作において、前記制御部は、前記第２部分から前記第１部分に向けた第３電流、及び、前記第２部分から前記第４部分に向けた第４電流を供給する、構成１５記載の磁気記憶装置。
【０１７６】
（構成１９）  
第３動作において、前記制御部は、前記第１磁性領域と前記第２磁性領域との間に電圧を印加し、前記第２部分の電位を検出する、構成１８記載の磁気記憶装置。
【０１７７】
（構成２０）  
前記第１磁性領域は、３５０℃よりも高い温度で熱処理された、構成１記載の磁気記憶装置。
【０１７８】
（構成２１）  
第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間の第３部分と、を含む導電部材と、
第１磁性層と、
前記第１部分から前記第２部分への第２方向と交差する第１方向において前記第３部分と前記第１磁性層との間に設けられた第１対向磁性層と、
前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
を備え、
前記第３部分は、第１導電領域、第２導電領域及び第３導電領域を含み、前記第２導電領域は、前記第１方向において前記第３導電領域と前記第１対向磁性層との間にあり、前記第１導電領域は、前記第１方向において前記第２導電領域と前記第３導電領域との間にあり、
前記第１導電領域におけるホウ素の第１濃度は、前記第２導電領域におけるホウ素の第２濃度以下であり、前記第３導電領域におけるホウ素の第３濃度よりも低い、磁気記憶装置。
【０１７９】
（構成２２）  
前記第１対向磁性層の少なくとも一部におけるホウ素の濃度は、前記第２濃度よりも高い、構成２１記載の磁気記憶装置。
【０１８０】
（構成２３）  
第１化合物領域をさらに備え、
前記第２導電領域は、第２金属を含み、
前記第１化合物領域は、前記第２金属と、酸素及び窒素よりなる群から選択された少なくとも１つと、を含み、
前記第１非磁性層から前記第１化合物領域への方向は、前記第２方向に沿う、構成２１または２２に記載の磁気記憶装置。
【０１８１】
（構成２４）  
前記第２金属と、酸素及び窒素よりなる群から選択された少なくとも１つと、を含む第２化合物領域をさらに備え、
前記第１非磁性層は、前記第２方向において、前記第１化合物領域と前記第２化合物領域との間に設けられた、構成２３記載の磁気記憶装置。
【０１８２】
（構成２５）  
前記第２金属は、Ｈｆを含む、構成２３または２４に記載の磁気記憶装置。
【０１８３】
（構成２６）
前記第１導電領域は、第１金属を含み、
前記第１金属は、例えば、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成２１〜２５のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【０１８４】
（構成２７）
前記第２導電領域は、第２金属及びホウ素を含み、
前記第２金属は、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成２１または２２または２６に記載の磁気記憶装置。
【０１８５】
（構成２８）
前記第３導電領域は、第３金属及びホウ素を含み、
前記第３金属は、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成２１または２２または２６または２７に記載の磁気記憶装置。
【０１８６】
（構成２９）  
制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１部分及び前記第２部分と電気的に接続され、
前記制御部は、
前記第１部分から前記第２部分への第１電流を前記導電部材に供給する第１動作と、
前記第２部分から前記第１部分への第２電流を前記導電部材に供給する第２動作と、
を少なくとも実施する、構成２１〜２８のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【０１８７】
（構成３０）  
前記制御部は、
前記第１磁性領域とさらに電気的に接続され、
前記制御部は、少なくとも第３動作及び第４動作をさらに実施し、
前記制御部は、
前記第１動作において、前記第１部分と前記第１磁性領域との間の電位差を第１電圧とし、
前記第２動作において、前記第１部分と前記第１磁性領域との間の電位差を前記第１電圧とし、
前記第３動作において、前記第１部分と前記第１磁性領域との間の電位差を第２電圧とし、前記第１電流を前記導電部材に供給し、
前記第４動作において、前記第１部分と前記第１磁性領域との間の電位差を前記第２電圧とし、前記第２電流を前記導電部材に供給し、
前記第１電圧は、前記第２電圧とは異なり、
前記第１動作後における前記第１磁性領域と前記第１部分との間の第１電気抵抗は、前記第２動作後における前記第１磁性領域と前記第１部分との間の第２電気抵抗とは異なり、
前記第１電気抵抗と前記第２電気抵抗との差の絶対値は、前記第３動作後における前記第１磁性領域と前記第１部分との間の第３電気抵抗と、前記第４動作後における前記第１磁性領域と前記第１部分との間の第４電気抵抗と、の差の絶対値よりも大きい、構成２９記載の磁気記憶装置。
【０１８８】
（構成３１）  
第２磁性領域と、
第２対向磁性領域と、
第２非磁性領域と、
制御部と、
をさらに備え、
前記導電部材は、第４部分及び第５部分をさらに含み、前記第２部分は、前記第２方向において前記第３部分と前記第４部分との間にあり、前記第５部分は、前記第２方向において前記第２部分と前記第４部分との間にあり、
前記第２対向磁性領域は、前記第１方向において前記第５部分と前記第２磁性領域との間に設けられ、
前記第２非磁性領域は、前記第２磁性領域と前記第２対向磁性領域との間に設けられ、
前記制御部は、前記第１部分、前記第２部分、前記第４部分、前記第１磁性領域、及び、前記第２磁性領域とさらに電気的に接続され、
第１動作において、前記制御部は、前記第１部分から前記第２部分に向けた第１電流、及び、前記第４部分から前記第２部分に向けた第２電流を供給し、
第２動作において、前記制御部は、前記第２部分から前記第１部分に向けた第３電流、及び、前記第２部分から前記第４部分に向けた第４電流を供給する、構成２１〜２８のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【０１８９】
（構成３２）  
第３動作において、前記制御部は、前記第１磁性領域と前記第２磁性領域との間に電圧を印加し、前記第２部分の電位を検出する、構成３１記載の磁気記憶装置。
【０１９０】
実施形態によれば、安定した動作が可能な磁気記憶装置が提供できる。
【０１９１】
本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【０１９２】
以上、例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの例に限定されるものではない。例えば、磁気記憶装置に含まれる磁性領域、非磁性領域、導電部材及び制御部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【０１９３】
各例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１９４】
本発明の実施の形態として上述した磁気記憶装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気記憶装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１９５】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１９６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１９７】
１１…第１磁性領域、  １１Ｍ…磁化、  １１ａ…第１磁性膜、  １１ａａ…第１部分膜、  １１ａｂ…第２部分膜、  １１ａｍ…第１膜、  １１ｂ…第２磁性膜、  １１ｂｍ…第２膜、  １１ｃ…対向磁性領域、  １１ｃＭ…磁化、  １１ｃｘ…対向磁性領域、  １１ｅ…導電層、  １１ｍ…中間膜、  １１ｎ…第１非磁性領域、  １１ｎｘ…非磁性領域、  １１ｐ…磁性部、  １１ｘ…磁性領域、  １２…第２磁性領域、  １２Ｍ…磁化、  １２ｃ…第２対向磁性領域、  １２ｃＭ…磁化、  １２ｎ…第２非磁性領域、  ２０…導電部材、  ２０ａ〜２０ｅ…第１〜第５部分、  ２０ｓ…基体、  ２１〜２３…第１〜第３導電領域、  ４１ａ、４１ｂ…第１、第２化合物領域、  ７０…制御部、  ７０ＢＳａ、７０ＢＳｂ…第１、第２ビット線選択回路、  ７０Ｒａ、７０Ｒｂ…第１、第２読出し回路、  ７０ＷＳ…ワード線選択回路、  ７０Ｗａ、７０Ｗｂ…第１、第２書き込み回路、  ７０ａ〜７０ｃ…配線、  ７５…制御回路、  １１０、１２０、２１０、２２０、３１０…磁気記憶装置、  ＢＬ１〜ＢＬ３…第１〜第３ビット線、  Ｃ１…濃度、  Ｈｅｘ…交換結合磁界、  Ｉ１〜Ｉ４…第１〜第４電流、  Ｉｗ１、Ｉｗ２…第１、第２電流、  Ｌｘ、Ｌｙ…長さ、  ＭＣ…メモリセル、  ＭＣＡ…メモリセルアレイ、  ＯＰ１〜ＯＰ３…第１〜第３動作、  Ｐ１、Ｐ２…第１、第２パラメータ、  ＳＢ１、ＳＢ２…第１、第２積層体、  ＳＢｎ、ＳＢｘ…積層体、  ＳＰＬ１〜ＳＰＬ６…第１〜第６試料、  Ｓｗ１、Ｓｗ２、ＳｗＳ１、ＳｗＳｎ、ＳｗｎＳｗｘ…スイッチ、  Ｔ１〜Ｔ５…第１〜第５端子、  Ｔａｎ…温度、  Ｖ０…電位、  Ｖ１、Ｖ２…第１、第２電圧、  ＷＬ１、ＷＬ２…第１、第２ワード線、  ｐ１〜ｐ３…第１〜第３ピーク、  ｐＺ…位置、  ｔｍ…距離
【図１】
2020088222.tif 000003
【図２】
2020088222.tif 000004
【図３】
2020088222.tif 000005
【図４】
2020088222.tif 000006
【図５】
2020088222.tif 000007
【図６】
2020088222.tif 000008
【図７】
2020088222.tif 000009
【図８】
2020088222.tif 000010
【図９】
2020088222.tif 000011
【図１０】
2020088222.tif 000012