(57)【要約】【課題】本発明は、渦電流障壁を備えた磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）に関し、特に渦電流障害を軽減するための渦電流障壁を備えたＭＲＡＭに関する。【解決手段】基板上に複数の層を備えた磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）が開示される。複数の層は、ピン止め層と、フリップ層と、ピン止め層及びフリップ層の間の少なくとも１つの絶縁層とを含む。渦電流側壁は、複数の層の内の少なくともピン止め層を密閉する。渦電流側壁は、電気絶縁用の粒子絶縁層と、磁気分離用の磁気障壁層とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピン止め層と、フリップ層と、前記ピン止め層及び前記フリップ層の間の少なくとも１つの絶縁層とを含む基板上の複数の層と、
電気絶縁用の粒子絶縁層と、磁気分離用の磁気障壁層とを備え、前記複数の層の少なくともピン止め層を密閉する渦電流側壁と、を備えた磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）装置。
【請求項２】
前記基板から離れた前記複数の層上にさらにキャップ層を備えることを特徴とする請求項１に記載のＭＲＡＭ装置。
【請求項３】
前記渦電流側壁が、磁気的及び電気的両方の潜在的干渉を軽減するために、前記基板と前記キャップ層との間に伸びていることを特徴とする請求項２に記載のＭＲＡＭ装置。
【請求項４】
ピン止め層と、フリップ層と、前記ピン止め層及び前記フリップ層の間の少なくとも１つの絶縁層とを含む基板上の複数の層と、
前記基板から離れた前記複数の層上のキャップ層と、
前記キャップ層と前記基板との間及びそこから伸びていて、前記複数の層を密閉及び絶縁する渦電流側壁と、
を備えた磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）装置。
【請求項５】
前記渦電流側壁が、前記基板の上表面と前記キャップ層の側壁及び下表面の少なくとも一方との間に伸びていることを特徴とする請求項２に記載のＭＲＡＭ装置。
【請求項６】
前記磁気障壁層が、比較的高い常磁性を有する材料を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＭＲＡＭ装置。
【請求項７】
前記材料が、銅と、高い銅含有率を有する銅化合物とから成る群から選択されることを特徴とする請求項６に記載のＭＲＡＭ装置。
【請求項８】
前記粒子絶縁層が、Ｏ３化合物と、Ｏ３金属化合物とから成る群から選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から３、６または７のいずれか１項に記載のＭＲＡＭ装置。
【請求項９】
前記粒子絶縁層が、Ａｌ２Ｏ３と、Ｆｅ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３とから成る群から選択されることを特徴とする請求項８に記載のＭＲＡＭ装置。
【請求項１０】
前記粒子絶縁層が前記フリップ層上に位置し、前記磁気障壁層が前記粒子絶縁層上に位置することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載のＭＲＡＭ装置。
【請求項１１】
ピン止め層と、フリップ層と、前記ピン止め層及び前記フリップ層の間の少なくとも１つの絶縁層とを含む基板上の複数の層を備えた磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）装置を絶縁する方法であって、
前記方法が、
前記複数の層の内の少なくともピン止め層を密閉する渦電流側壁を形成する段階を含み、
前記渦電流障壁が、最初に電気絶縁用の粒子絶縁層の一方を形成し、次いで電気絶縁用の粒子絶縁層の他方及び磁気分離用の磁気障壁層を形成することによって形成されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
電気絶縁用の前記粒子絶縁層が少なくとも前記複数のフリップ層の側壁上に形成され、前記磁気障壁層が前記粒子絶縁層上に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記渦電流側壁を形成する以前に、渦電流側壁を必要としない表面上にフォトレジスト層が形成され、前記渦電流側壁がめっき及びスパッタ法の内の１つによって形成されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板から離れた前記複数の層上にさらにキャップ層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記渦電流側壁が、磁気的及び電気的両方の潜在的干渉を軽減するために、前記基板と前記キャップ層との間に形成されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記渦電流側壁が、前記基板の上表面と前記キャップ層の側壁及び下表面の少なくとも一方との間に形成されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記磁気障壁層が、比較的高い常磁性を有する材料を含むことを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記材料が、銅と、比較的高い銅含有率を有する銅化合物とから成る群から選択されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記粒子絶縁層が、Ｏ３化合物と、Ｏ３金属化合物とから成る群から選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１１から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記粒子絶縁層が、Ａｌ２Ｏ３と、Ｆｅ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３とから成る群から選択されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦電流障壁を備えた磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）に関し、特に渦電流障害を軽減するための渦電流障壁を備えたＭＲＡＭに関するものであるが、それに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
周知のＭＲＡＭ構造が、図１に概略的に示されている。基板１０１上に、参照層１０３と、インターフェース層１０５と、絶縁層１０７と、第２インターフェース層１０９と、自由層１１１とがある。キャップ層１１３は最上層であり、基板１０１と対向する。電流は矢印１１５で示され、磁気ピン止めは矢印１１７で示される。磁気フリップは矢印１１９で示されるように双方向である。
【０００３】
ＭＲＡＭでは各装置が縮小されるため、誘起される磁場が隣接セルと重なり得、隣接セルにおける誤った書き込みへとつながる可能性がある。この問題は半選択または書き込み妨害問題と称されることがある。そのためＭＲＡＭは比較的大きなセルサイズに限定されると長い間信じられてきた。さらに、高速書き込みサイクルの間に、渦電流トンネリングによって隣接セルへのリークが生じ得る。問題は、特に隣接セルのピン止め層１０３、１０５からの外部干渉がフリップ層１０９、１１１における誤った書き込みを引き起こし得る、第２インターフェース層１０９及び自由層１１１にある。
【０００４】
さらに、ＭＲＡＭは高スイッチングスピードとともに低スイッチングエネルギーを有するものとして提案されてきた。しかしながら、個々のセルを互いに接近して配置させると、ピン層の磁気の向きによって漂遊磁界干渉が起こり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、渦電流障害を軽減するための渦電流障壁を備えたＭＲＡＭを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
典型的側面によると、基板上に複数の層を備えた磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）装置が提供される。複数の層は、ピン止め層と、フリップ層と、ピン止め層及びフリップ層の間の少なくとも１つの絶縁層とを含む。渦電流側壁は、複数の層の内、少なくともピン止め層を密閉する。渦電流側壁は、電気絶縁用の粒子絶縁層と、磁気分離用の磁気障壁層とを備える。
【０００７】
ＭＲＡＭ装置はさらに、基板から離れた複数の層の上にキャップ層を備える。渦電流側壁は、磁気的及び電気的両方の潜在的干渉を軽減するために、基板とキャップ層との間に伸び得る。粒子絶縁層は、フリップ層を覆い、磁気障壁層は粒子絶縁層を覆い得る。
【０００８】
別の典型的側面によると、基板上に複数の層を備えた磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）が提供される。複数の層は、ピン止め層と、フリップ層と、ピン止め層及びフリップ層の間の少なくとも１つの絶縁層とを含む。キャップ層は基板から離れた複数の層上にある。渦電流側壁は、複数の層を密閉し絶縁する。渦電流側壁は、キャップ層と基板との間及びそこから伸びる。
【０００９】
両方の側面において、渦電流側壁は、基板の上表面とキャップ層の側壁及び下表面の内の少なくとも一方との間に伸び得る。
【００１０】
さらなる典型的側面によると、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）装置を絶縁する方法が提供される。ＭＲＡＭ装置は、基板上に複数の層を備える。複数の層は、ピン止め層と、フリップ層と、ピン止め層及びフリップ層の間の少なくとも１つの絶縁層とを含む。この方法は、複数の層の内の少なくともピン止め層を密閉する渦電流側壁を形成する段階を含む。渦電流障壁は、最初に電気絶縁用の粒子絶縁層の一方を形成し、次いで電気絶縁用の粒子絶縁層の他方及び磁気分離用の磁気障壁層を形成することによって形成される。
【００１１】
さらなる側面では、電気絶縁用の粒子絶縁層は、少なくとも複数のフリップ層の側面上に形成され得る。磁気障壁層は、粒子絶縁層上に形成され得る。渦電流側壁を形成する以前に、渦電流側壁を必要としない表面上にフォトレジスト層が形成され得る。渦電流側壁は、めっき及びスパッタ法の内の１つによって形成され得る。前記方法はさらに、基板から離れた複数の層状にキャップ層を形成する段階を含む。渦電流側壁は、磁気的及び電気的両方の潜在的干渉を軽減するために、基板とキャップ層との間に形成され得る。渦電流側壁は、基板の上表面とキャップ層の側壁及び下表面の内の少なくとも一方との間に形成され得る。
【００１２】
あらゆる側面では、磁気障壁層は、比較的高い常磁性を有する材料を含み得る。材料は、銅と、銅含有率の高い銅化合物とから選択され得る。粒子絶縁層は、Ｏ３化合物またはＯ３金属化合物を含み得る。粒子絶縁層は、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３またはＢ２Ｏ３であり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】周知の典型的なＭＲＡＭ構造の概略図である。
【図２】ＭＲＡＭ構造の典型的実施形態の概略図である。
【図３】ＭＲＡＭ構造の別の典型的実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明が完全に理解され、容易に実施されるように、ここで非制限的な例によって、添付の図面を参照して典型的実施形態を説明する。
【００１５】
図面において、同様の構成部品は関連する図面を示す識別番号とともに同様の参照数字を有する。
【００１６】
上記したように、周知のＭＲＡＭ構造１００が図１に概略的に示されている。基板１０１上に、参照層１０３と、インターフェース層１０５と、絶縁層１０７と、第２インターフェース層１０９と、自由層１１１とがある。キャップ層１１３は最上層であり、（電気接続層として）基板１０１１０７と対向する。粒子対粒子（ｇｒａｉｎ  ｔｏ  ｇｒａｉｎ）絶縁体（図示せず）が備えられる。電流は矢印１１５で示され、磁気ピン止めは矢印１１７で示される。磁気フリップは矢印１１９で示されるように双方向である。この構造は、半選択または書き込み妨害問題、高速書き込みサイクルの間の渦電流トンネリング、隣接セルへの渦電流リーク、漂遊磁界干渉、熱的条件の間の不完全異方性均一性の問題がある。
【００１７】
図２に典型的な実施形態のＭＲＡＭ構造２００が示されている。基板２０１上に、参照層２０３と、インターフェース層２０５と、絶縁層２０７と、第２インターフェース層２０９と、自由層２１１とがある。キャップ層２１３は最上層であり、基板２０１と対向する。電流は矢印２１５で示され、磁気ピン止めは矢印１１７で示される。磁気フリップは矢印２１９で示されるように双方向である。これらは全て図１の周知の構造と同様である。典型的実施形態ではさらに、２２１として通常ＭＲＡＭ構造２００を覆って設計される渦電流側壁がある。
【００１８】
渦電流側壁２２１は、渦電流を伝導するように導電性ではなく、一般的に絶縁性である。電気絶縁用の粒子分離層２２３と、磁気分離用の磁気障壁層２２４との２つの要素の層を備える。示されているように、粒子分離層２２３はＭＲＡＭ構造２００に直接隣接し、磁気障壁層２２４は粒子分離層２２３上に適用される。しかしながら、磁気障壁層２２４はＭＲＡＭ構造２００に直接隣接し得、粒子分離層２２３は磁気障壁層２２４上に適用され得る。
【００１９】
粒子分離層２２３は、好ましくは外部干渉信号の電気的短絡による電流保護を提供する材料から成る。例えばＯ３化合物、特にＯ３金属化合物などのあらゆる適切な材料から成り得る。金属は剛性を有すると好ましい。例えば、粒子分離層２２３は、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、及びＢ２Ｏ３の内の１つ以上であり得る。粒子分離層２２３は、誤った書き込みを引き起こし得、さらにフリップ層２０９、２１１からの干渉信号の発生を阻止し得る外部信号からそれらを遮断するために少なくともフリップ層２０９、２１１を覆う。好ましくは粒子阻止層２２３がＭＲＡＭ構造体２００を、基板２０１の上表面２２５とキャップ層２１３の下表面２２９または側壁２２７との間を完全に密閉する。
【００２０】
粒子分離層２２３は、粒子層２２３を必要としない表面（例えば自由層２１１またはキャップ層２１３の上部）にフォトレジストを適用した後、例えばＡｌＯまたはＳｉＯのめっきもしくはスパッタリング等の周知技術を使用して適用され得る。
【００２１】
磁気障壁層２２４は、例えばＣｕまたはＡｌ等の比較的高い常磁性を有する材料から成り、誤った書き込みを引き起こし得、さらにフリップ層２０９、２１１からの干渉信号の発生を阻止し得る外部磁気信号からそれらを遮断するために少なくともフリップ層２０９、２１１を覆う。好ましくは磁気障壁層２２４がＭＲＡＭ構造体２００を、基板２０１の上表面２２５とキャップ層２１３の側壁２２７または下表面２２９との間を完全に密閉する。磁気障壁層２２４は、例えば銅または高い銅含有量を有する銅化合物等の比較的高い常磁性を有するあらゆる適切な材料から成り得る。
【００２２】
磁性障壁層２２４は、磁性障壁層２２４を必要としない表面（例えば自由層２１１またはキャップ層２１３の上部）にフォトレジスト層を適用した後、例えばめっきまたはスパッタリング等の周知技術を使用して適用され得る。
【００２３】
従って、ＭＲＡＭ構造体２００は、渦電流側壁２２１と、キャップ層２１３と、基板２０１とによって外部干渉から遮蔽される。外部干渉は、１つ以上の隣接セルまたは例えば電力供給などの別のソースからのものであり得る。
【００２４】
図３は、変形を示す。ここでは、フリップ層３０９、３１１のみに渦電流側壁３２１が適用されている。ピン止め層３１３、３０５または絶縁層３０７上には渦電流側壁３２１は存在しない。渦電流側壁３２１の構造は前述と同じであり、同じ方法で形成される。従って、フォトレジストはピン止め層３０３、３０５及び絶縁層３０７の側壁に適用される。
【００２５】
両方の典型的実施形態において、ＭＲＡＭ構造体２００、３００は、
−半選択または書き込み妨害問題と、
−高速書き込みサイクルの間の渦電流トンネリングと、
−隣接セルへの渦電流リークと、
−漂遊磁界干渉と、
−熱的条件の間の不完全異方性均一性と
の内の１つ以上の問題を有さない。
【００２６】
さらに、渦電流側壁２２１、３２１を加えることによって、
セル間での磁気的及び電気的両方の潜在的干渉を軽減し、セル間隔を狭めることができるためより高密度ＭＲＡＭが可能となり、ウエハーあたりの密度を向上し得る。
【００２７】
前述の説明は典型的実施形態を説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく設計、構成及び／または動作の詳細における多くの変形がなされ得ることが当業者に理解されるだろう。
【符号の説明】
【００２８】
１００、２００、３００  ＭＲＡＭ構造体
１０１、２０１、３０１  基板
１０３、２０３、３０３  参照層
１０５、２０５、３０５  インターフェース層
１０７、２０７、３０７  絶縁層
１０９、２０９、３０９  第２インターフェース層
１１１、２１１、３１１  自由層
１１３、２１３、３１３  キャップ層
１１５、２１５、３１５  電流
１１７、２１７、３１７  磁気ピニング
１１９、２１９、３１９  磁気フリップ
２２３、３２３、  粒子分離層
２２４、３２４  磁気障壁層
２２５、３２５  上表面
２２７、３２７  側壁
２２９、３２９  下表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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