(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コモン・センター電極の周囲に配置される、少なくとも第１、及び第２の垂直サイドウォールと、第３のウォールとを含むＭＴＪセルを具備し、
前記第１、及び第２の垂直サイドウォールの各々は、ユニークな垂直磁区を規定し、
各ユニークな垂直磁区は、基板の平面に対して垂直方向に指向され、前記第３のウォールは、第３の磁区を規定し、
前記磁区の各々は、デジタル値を格納するように適応される、
磁気トンネル接合（ＭＴＪ）ストラクチャ。
【請求項２】
前記第１の垂直サイドウォールは、前記第１の垂直サイドウォールの高さ未満の距離で、前記第２の垂直サイドウォールから分離され、前記コモン・センター電極の厚さは、前記第１の垂直サイドウォールの内側の表面と、前記第２の垂直サイドウォールの内側の表面との間の距離の約半分である、
請求項１のＭＴＪストラクチャ。
【請求項３】
前記第３のウォールは、垂直磁区を有する垂直のサイドウォールである、請求項１のＭＴＪストラクチャ。
【請求項４】
前記第３のウォールは、少なくとも二つの垂直サイドウォールに結合されたボトムウォールである、請求項１のＭＴＪストラクチャ。
【請求項５】
４つのターミナルストラクチャをさらに具備し、
前記４つのターミナルストラクチャのうちの３つのターミナルストラクチャは、前記垂直サイドウォールに結合され、前記４つのターミナルストラクチャのうちの４つめのターミナルストラクチャは、前記ボトムウォールに結合される、請求項４のＭＴＪストラクチャ。
【請求項６】
前記ＭＴＪセルは、上面から見てＵ字形状である、請求項１のＭＴＪストラクチャ。
【請求項７】
前記ＭＴＪセルは、実質的に長方形の形状の４つの垂直サイドウォールを具備する、請求項１のＭＴＪストラクチャ。
【請求項８】
前記ＭＴＪセルは、前記４つの垂直サイドウォールに結合されたボトムウォールをさらに具備する、請求項７のＭＴＪストラクチャ。
【請求項９】
前記ＭＴＪストラクチャは、６つのターミナルストラクチャをさらに具備する、請求項８のＭＴＪストラクチャ。
【請求項１０】
コモン・センター電極の周囲に配置される、少なくとも第１、及び第２のサイドウォール及び第３のウォールを備え、
前記第１、及び第２のサイドウォールの各々は、ユニークな垂直磁区を規定し、
各ユニークな垂直磁区は、基板の平面に対して垂直方向に指向され、
前記第３のウォールは、第３の磁区を規定し、
前記磁区の各々は、デジタル値を格納するように適応され、
少なくとも二つのターミナルに結合される、
１つの磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルと、
前記少なくとも二つのターミナルのうち第１のターミナル、データ書き込み線、及び第１のソース線に結合されるトランジスタと、
前記少なくとも二つのターミナルのうち第２のターミナル、データ書き込み線、及び第２のソース線に結合される第２のトランジスタと、
を具備するデバイス。
【請求項１１】
第３のターミナルに結合された第３のトランジスタをさらに具備し、
前記第３のトランジスタは、前記データ書き込み線に結合され、第３のソース線に結合される、請求項１０のデバイス。
【請求項１２】
前記第１のターミナルは、前記ＭＴＪセルの第１のサイドウォールに結合され、
前記第２のターミナルは、前記ＭＴＪセルの第２のサイドウォールに結合され、
前記第３のターミナルは、前記ＭＴＪセルのボトムウォールに結合される、請求項１１のデバイス。
【請求項１３】
ビット線に結合された第４のターミナルをさらに具備する、請求項１２のデバイス。
【請求項１４】
基板内にディープトレンチを作成するために、ディープトレンチフォトおよびエッチングプロセスを行うことと、
前記ディープトレンチ内にボトム電極を堆積することと、
固定層、トンネル障壁、および自由層を含み、第１の部分が前記ボトム電極に結合される磁気トンネル接合（ＭＴＪ）ストラクチャを形成するために層を堆積することと、
前記ＭＴＪストラクチャの少なくとも第２の部分上に、前記ディープトレンチ内に設けられたコモン・センター電極を含むトップ電極を堆積することと、
前記基板の面と実質的に平行な水平方向および前記基板の前記面に実質的に垂直な垂直方向に前記ＭＴＪストラクチャ上に磁気アニールプロセスを行うことと、
を具備し、
前記ＭＴＪストラクチャの前記自由層は、
前記コモン・センター電極の周囲に配置される、少なくとも第１、及び第２の垂直サイドウォールと、第３のウォールとを有し、
前記第１、及び第２の垂直サイドウォールの各々は、ユニークな垂直磁区を規定し、
各ユニークな垂直磁区は、基板の平面に対して垂直方向に指向され、
前記第３のウォールは、第３の磁区を規定し、
前記磁区の各々は、デジタル値を格納するように適応される
デバイス形成方法。
【請求項１５】
前記磁気アニールプロセスを実行した後に前記トップ電極上に層間絶縁体（ＩＬＤ）層の堆積を行うことと、前記ＩＬＤ層に化学的機械研磨（ＣＭＰ）プロセスを行うことと、
をさらに具備する、請求項１４の方法。
【請求項１６】
フォトレジストパターニングを実行するために、前記層間絶縁体層上にフォトレジストを形成することと、
前記パターニングされたフォトレジストを用いて前記層間絶縁体層をエッチングすることにより、ヴィアホールを形成することと、
前記ヴィアホール内に導電層を埋め込むことと、
前記導電層に対してＣＭＰプロセスを実行することにより、前記トップ電極に結合されるトップヴィア、及び前記ボトム電極に結合されるボトムヴィアを形成することと、
をさらに具備する、請求項１５の方法。
【請求項１７】
前記層間絶縁体層を堆積する前に、前記トップ電極と、前記層間絶縁体層との間にキャップ膜層を堆積すること
をさらに具備する、請求項１５の方法。
【請求項１８】
前記ＭＴＪストラクチャは、上面から見てＵ字形状である、請求項１４の方法。
【請求項１９】
前記第３のウォールは、垂直磁区を有する垂直サイドウォールであり、
前記ディープトレンチは、前記第１及び第２の垂直サイドウォールの高さ及び前記第３のウォールの高さより大きな深さを有し、前記第１及び第２の垂直サイドウォールの前記高さ及び前記第３のウォールの前記高さは、前記ディープトレンチの長さより大きく、かつ前記ディープトレンチの幅より大きい、請求項１４の方法。
【発明の詳細な説明】
【分野】
【０００１】
本開示は、一般に、多数の垂直磁区を含む磁気トンネル接合セルに関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
一般に、ポータブル計算装置およびワイヤレス通信装置の広範囲の採用には、高密度と低電力の不揮発性メモリの需要増がある。プロセス技術が改善するにつれて、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイスに基づいた磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）を作ることは可能になった。従来のスピントルクトンネル（ＳＴＴ）接合デバイスは、水平なスタックストラクチャとして一般的に形成される。一般的には、そのようなデバイスには、単一磁区を備えた二次元の磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルがある。ＭＴＪセルは、一般的には、固定磁性層、障壁層（つまり、トンネル酸化障壁層、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３など）、自由磁性層および反強磁性膜（ＡＦ）層を含んでいる。ここで、ビット値は、自由磁性層に引き起こされた磁界によって表される。一般に、ＭＴＪデバイスは、さらに追加層を含んでもよい。固定磁性層によって運ばれた固定磁界の方向に関連のある自由層の磁界の方向は、ビット値を決定する。
【０００３】
慣例通りに、ＭＴＪデバイスを使用して、データ密度を改善するために、１つの技術は、小面積でより多くのＭＴＪデバイスを置くためにＭＴＪデバイスのサイズを縮小することを含んでいる。しかしながら、ＭＴＪデバイスのサイズは、製造技術のクリティカルディメンション（ＣＤ）によって制限されている。別の技術は、１つのＭＴＪデバイス中に多数のＭＴＪストラクチャを形成することを含んでいる。例えば、１つのインスタンスでは、第１の固定層、第１のトンネル障壁および第１の自由層を含んでいる第１のＭＴＪストラクチャが形成される。層間絶縁層は、第１のＭＴＪストラクチャ上に形成される。また、第２のＭＴＪストラクチャは、層間絶縁層の上に形成される。そのようなストラクチャは、Ｚ方向でメモリアレイのサイズを増加させながら、Ｘ-Ｙ方向で記憶密度を増加させる。不運にも、そのようなストラクチャは、１個のセル当たりわずか１ビットしか格納しない。したがって、Ｘ−Ｙ方向のデータ密度は、Ｚ方向のエリアを犠牲にして増加され、ＭＴＪ製造コストを２倍にしてもよい。さらに、そのようなストラクチャは、ワイヤトレースルーティング複雑性を増加させる。従って、ＭＴＪセルの個々の回路エリアを増加させずおよびプロセス技術に対応可能な、より大きな記憶密度を備えた改善されたメモリデバイスが必要とされる。
【概要】
【０００４】
実施形態では、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）ストラクチャが開示される。ＭＴＪストラクチャは、ＭＴＪセルを含んでいる。ＭＴＪセルは、多数の垂直サイドウォールを含んでいる。多数の垂直サイドウォールの各々は、ユニークな垂直磁区を定義する。ユニークな垂直磁区の各々は、デジタル値を格納するように構成される。
【０００５】
別の実施形態では、多数のデジタル値を格納するように構成された１つの磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含んでいるデバイスが開示される。多数のデジタル値の少なくとも１つは、垂直磁界を使用して格納される。デバイスは、さらにＭＴＪセルにつながれた多数のターミナルを含んでいる。
【０００６】
別の実施形態では、デバイスを作る方法が開示される。方法は、酸化層間絶縁基板のような基板内にディープトレンチを作成するために、ディープトレンチフォトおよびエッチングプロセスを行うことを含んでいる。方法は、ディープトレンチ内にボトム電極を堆積することを含んでいる。方法は、固定層、トンネル障壁および自由層を含む磁気トンネル接合（ＭＴＪ）ストラクチャを形成するために、層を堆積することを含んでいる。反強磁性膜（ＡＦ）層のような、追加層が含まれていてもよい。ＭＴＪストラクチャの少なくとも第１の部分は、ボトム電極につながれる。方法は、さらにＭＴＪストラクチャの少なくとも第２の部分上にトップ電極を堆積することを含んでいる。方法は、水平方向および垂直方向でＭＴＪストラクチャ上に磁気アニールプロセスを行うことをさらに含んでいる。水平方向は、基板の面と実質的に平行である。また、垂直方向は、基板の面に実質的に垂直である。自由層の第１の部分は、垂直方向で第１の磁区を有している。また、自由層の第２の部分は、水平方向で第２の磁区を有している。
【０００７】
多数の垂直磁区を含む磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイスの実施形態によって提供される特定の１つの利点は、多数のデジタル値が１つのＭＴＪセルに格納されてもよいということを提供する。例えば、１つのＭＴＪセルは、４ビット以上を格納するように構成されてもよい。４ビットを有しているＭＴＪは、各ＭＴＪセルに１６の論理状態を格納することができる。
【０００８】
別の特定の利点は、ＭＴＪセルサイズの減少とともに、ＭＴＪセル毎にマルチビットを可能にして、プロセス技術に対応したマルチビットＭＴＪセルが提供される。
【０００９】
さらに、別の特定の利点は、デジタル値を格納するために多数の独立した磁区を含んでいるＭＴＪセルが提供される。特定の実施形態中で、ＭＴＪセルは、（基板の平面から垂直に伸びる）多数のサイドウォールを含むことができる。ここで、多数のサイドウォールの各々は、データビットを格納するためにユニークな垂直磁区を運ぶ。さらに、ＭＴＪセルは、別のデータビットを格納するために水平磁区を含むボトムウォールを含むことができる。例えば、様々な実施形態で、ＭＴＪセルは、様々な方向に３つのサイドウォールを含んでいる、向かい合う方向あるいは連結に２つのサイドウォール、または１つのサイドウォールを含むことができる。
【００１０】
さらに、別の特定の利点は、縮小されたデバイスフットプリントを備え、ＭＴＪセル密度を増加することが可能な垂直磁区が提供される。
【００１１】
さらに、別の特定の利点は、ＭＴＪセル内の他の磁区で格納されたデータを変更せずに、書き込みまたは読み出しされてもよい、多数の独立した磁区を含んでいるＭＴＪセルが提供される。
【００１２】
本開示の他の態様、利点および特徴は、次のセクション（図面の簡単な説明、詳細な説明および請求項）を含む全出願のレビューの後に明白になるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、多数のデジタルビットを格納するために使用することができる多数の垂直磁区を含む磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルの特定の実例となる実施形態の斜視図である。
【図２】図２は、多数のデジタルビットを格納するように構成された多数の垂直磁区を含む磁気トンネル接合セルの断面図である。
【図３】図３は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスの特定の実例となる実施形態の平面図である。
【図４】図４は、図３の中の線４−４に沿って得られた、図３のメモリデバイスの断面図である。
【図５】図５は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスの第２の特定の実例となる実施形態の断面図である。
【図６】図６は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスの第３の特定の実例となる実施形態の断面図である。
【図７】図７は、ＭＴＪセルがビット０状態に書き込まれている場合の多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタックの特定の実例となる実施形態の平面図である。
【図８】図８は、書き込み０電流フロー方向を例証する磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタックの層の特定の実例となる実施形態の図である。
【図９】図９は、図７の中の線９−９に沿って得られた、図７のＭＴＪスタックの断面図である。
【図１０】図１０は、図７の中の線１０−１０に沿って得られた、図７のＭＴＪスタックの断面図である。
【図１１】図１１は、ＭＴＪスタックがビット１状態に書き込まれている場合の多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタックの平面図である。
【図１２】図１２は、書き込み１電流フロー方向を例証する磁気トンネル接合（ＭＴＪ）ストラクチャの層の特定の実例となる実施形態の図である。
【図１３】図１３は、図１１の中の線１３−１３に沿って得られた、図１１のＭＴＪスタックの断面図である。
【図１４】図１４は、図１１の中の線１４−１４に沿って得られた、図１１のＭＴＪスタックの断面図である。
【図１５】図１５は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスの第４の実例となる実施形態の平面図である。
【図１６】図１６は、図１５の中の線１６−１６に沿って得られた、図１５のメモリデバイスの断面図である。
【図１７】図１７は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスの第５の実例となる実施形態の平面図である。
【図１８】図１８は、図１７の中の線１８−１８に沿って得られた、図１７のメモリデバイスの断面図である。
【図１９】図１９は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスの第６の実例となる実施形態の平面図である。
【図２０】図２０は、図１９の中の線２０−２０に沿って得られた、図１９のメモリデバイスの断面図である。
【図２１】図２１は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスの第７の実例となる実施形態の平面図である。
【図２２】図２２は、図２１の中の線２２−２２に沿って得られた、図２１のメモリデバイスの断面図である。
【図２３】図２３は、ＭＴＪセルがビット０状態に書き込まれている場合の多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタックの第２の実例となる実施形態の平面図である。
【図２４】図２４は、書き込み０電流フロー方向を例証する磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタックの層の第２の実例となる実施形態の図である。
【図２５】図２５は、図２３の中の線２５−２５に沿って得られた、図２３のＭＴＪスタックの断面図である。
【図２６】図２６は、図２３の中の線２６−２６に沿って得られた、図２３のＭＴＪスタックの断面図である。
【図２７】図２７は、ＭＴＪスタックがビット１状態で書き込まれている場合の多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタックの第２の実例となる実施形態の平面図である。
【図２８】図２８は、書き込み１電流フロー方向を例証する磁気トンネル接合（ＭＴＪ）ストラクチャの層の第２の実例となる実施形態の図である。
【図２９】図２９は、図２７の中の線２９−２９に沿って得られた、図２７のＭＴＪスタックの断面図である。
【図３０】図３０は、図２７の中で線３０−３０に沿って得られた、図２７のＭＴＪスタックの断面図である。
【図３１】図３１は、ＭＴＪセルからデータを読み出すおよびＭＴＪセルにデータを書き込むための双方向スイッチにつながれた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルの特定の実例となる実施形態の断面図を示す図である。
【図３２】図３２は、ＭＴＪセルからデータを読み出すおよびＭＴＪセルにデータを書き込むための双方向スイッチにつながれたＭＴＪセルの第２の実例となる実施形態の断面図を示す図である。
【図３３】図３３は、多数の垂直磁区を備え、ＭＴＪセルからデータを読み出すおよびＭＴＪセルにデータを書き込むための２個のスイッチにつながれた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルの断面図を示す図である。
【図３４】図３４は、多数の垂直磁区を備え、ＭＴＪセルからデータを読み出すおよびＭＴＪセルにデータを書き込むための３個のスイッチにつながれた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルの特定の実例となる実施形態の断面図を示す図である。
【図３５】図３５は、多数の垂直磁区を備え、ＭＴＪセルからデータを読み出すおよびＭＴＪセルにデータを書き込むための３個のスイッチにつながれた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルの第２の実例となる実施形態の断面図を示す図である。
【図３６】図３６は、多数の垂直磁区を備え、ＭＴＪセルからデータを読み出すおよびＭＴＪセルにデータを書き込むための４個のスイッチにつながれた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルの断面図を示す図である。
【図３７】図３７は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイスを作る方法の特定の実例となる実施形態のフロー図である。
【図３８】図３８は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイスを作る方法の第２の特定の実例となる実施形態のフロー図である。
【図３９】図３９は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイスを作る方法の第３の特定の実例となる実施形態のフロー図である。
【図４０】図４０は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイスを動作する方法の特定の実例となる実施形態のフロー図である。
【図４１】図４１は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスを含む通信デバイスのブロック図である。
【詳細な説明】
【００１４】
図１は、多数のデジタル値を格納するために使用することができる多数の垂直磁区を含む磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セル１００の特定の実例となる実施形態の斜視図である。ＭＴＪセル１００は、実質的に長方形の形状に整えられた、固定磁性層１０２、トンネル接合層１０４および自由磁性層１０６を有する磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタックを含んでいる。第１のサイドウォール部分１１０、第２のサイドウォール部分１１２、第３のサイドウォール部分１１４およびボトムウォール部分１１６を有する電極膜は、電気的および物理的に固定磁性層１０２につながれる。センター電極１０８は、自由層１０６に電気的および物理的につながれる。第１のターミナルストラクチャ１６０は、センター電極１０８につながれる。第２のターミナルストラクチャ１６２は、第１のサイドウォール１１０につながれる。第３のターミナルストラクチャ１６４は、第２のサイドウォール１１２につながれる。第４のターミナルストラクチャ１６６は、第３のサイドウォール１１４につながれる。第５のターミナルストラクチャ１６８は、ボトムウォール１１６につながれる。ＭＴＪセル１００は、トップおよびボトム電極間で１つ以上の追加層（示されない）をさらに含んでいてもよい。例えば、ＭＴＪセル１００は、固定層１０２の磁界方向を固定するために反強磁性体（ＡＦＭ）層（示されない）を含んでいてもよい。別の例として、ＭＴＪセル１００は、ＭＴＪセルのパフォーマンスを向上させるために１つ以上の合成固定層あるいは合成自由層（示されない）、または、デュアルスピンフィルタＭＴＪのオペレーション用のデュアルスピンフィルタ層をピンするために追加の反強磁性体（ＡＦＭ）層（示されない）をさらに含んでいてもよい。さらに、特定の実施形態では、層１０２−１０６の順序は反転してもよい。
【００１５】
サイドウォール１１０、１１２および１１４の各々は、ＭＴＪセル１００がＵ字形状の構成を有するように、上から見た時、実質的に長方形で整えられる。他の実施形態では、ＭＴＪセル１００は、第６のターミナルストラクチャ（示されない）につながれた第４のサイドウォール（示されない）を含んでいてもよいし、上から見た時、長方形の形状を有してもよい。
【００１６】
特定の実施形態では、電圧は、センター電極１０８に加えられてもよい。また、電流は、センター電極１０８から、自由層１０６を通って、トンネル接合１０４を横切って、固定層１０２を通って流れてもよい。矢印１２０、１３０、１４０および１５０によって示されるように、電流は流れてもよい。第４のサイドウォール（示されない）が含まれている実施形態では、矢印１６０によって示されるように、電流は流れてもよい。
【００１７】
特定の実例となる実施形態では、自由層１０６は、多数の独立した磁区を運んでもよい。それらの個々は、データ値を表すために固定層１０２に関連した固定磁界に関する自由層１０６内の磁界の方向を適応させるために、書き込み電流によって独立して構成されてもよい。特に、固定層１０２の磁界の方向（配向性）および自由層１０６の磁界の方向が整列した場合、「０」のデータ値が表される。これに対して、自由層１０６の磁界の方向（方向）が、固定層１０２の磁界の方向と反対の場合、「１」のデータ値が表される。
【００１８】
特定の実施形態では、磁区は、大部分は一様または等方性の方向を有している磁界を運ぶ磁性材料の物理的な領域を表す。２つの磁区間のインターフェースは、ドメインウォールと呼ばれてもよい。固定層１０２は、多数の固定磁区および関連するドメインウォールを有してもよい。それらは、反強磁性体（ＡＦＭ）層（示されない）によって「ピンドされる」（つまり、磁気アニーリングプロセスの間に外部磁界のアプリケーションによる製造中に固定される）。
【００１９】
特定の実施形態では、サイドウォールと実質的に平行な自由層１０６の垂直部分の各々は、別個の垂直磁区を含んでいる。各垂直磁区は、サイドウォールと実質的に平行またはボトムウォールに実質的に垂直な方向に垂直に方向付けられた独立した磁界を含んでいる。それは、ボトムウォール１１６に向かう（つまり、矢印１５０の方向で下方へ）磁界方向またはボトムウォール１１６から離れる（つまり、矢印１５０の方向と反対に上方へ）磁界方向を有する。サイドウォール１１０に隣接している自由層１０６に関連した垂直磁区の磁界の方向は、第１のデータ値を表してもよい。サイドウォール１１２に隣接している自由層１０６に関連した垂直磁区の磁界の方向は、第２のデータ値を表してもよい。サイドウォール１１４に隣接している自由層１０６に関連した垂直磁区の磁界の方向は、第３のデータ値を表してもよい。さらに、ボトムウォール１１６に隣接している自由層１０６に関連した水平磁区の磁界の方向は、第４のデータ値を表してもよい。
【００２０】
図２は、多数のデジタル値を格納するように構成された多数の垂直磁区を含む磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セル２００の断面図である。ＭＴＪセル２００は、ボトム電極層２０２、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタック２０４およびトップ電極膜２０６を含んでいる。ＭＴＪスタック２０４は、磁界を運ぶ自由磁性層２０８を含んでいる。それは、トップ電極２０６とボトム電極２０２との間に書き込み電流を適用することにより、プログラムされてもよい。ＭＴＪスタック２０４は、トンネル接合障壁層２１０および固定磁性層２１２をさらに含んでいる。
【００２１】
特定の実施形態では、固定層２１２は、固定層２１２によって運ばれる磁界の方向を固定するために反強磁性（ＡＦＭ）層（示されない）によってピンドされるために、一般にアニールされる。トンネル障壁２１０は、酸化障壁層（例えばＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３など）または固定層２１２と自由層２０８の間のトンネル接合または障壁を提供するのに適した他の反磁性層でもよい。自由層２０８は、プログラム可能な（書き込み可能）磁区を運ぶ強磁性材料から形成される。それは、データ値（つまり、「１」または「０」データ値）を格納するために変更することができる。
【００２２】
特定の実施形態では、ＭＴＪスタック２０４の自由層２０８は、多数の独立した磁区を運ぶように構成されてもよい。例えば、第１のサイドウォール２１４の自由層２０８は、第１のデータ値に関連した第１の垂直磁区を含んでもよい。第２のサイドウォール２１６の自由層２０８は、第２のデータ値に関連した第２の垂直磁区を含んでもよい。ボトムウォール２１８の自由層２０８は、第３のデータ値に関連した水平磁区を含んでもよい。サイドウォール２１４および２１６、およびボトムウォール２１８の自由層内の磁界の特定の方向は、ＭＴＪセル２００の長さ、幅および深さの寸法を制御することにより、部分的に制御されてもよい。特定の実施形態では、垂直磁区の磁界（例えば、サイドウォール２１４または２１６に沿った自由層２０８で）は、ＭＴＪセル２００のウォールの長さに沿って、垂直方向（つまり、ボトムウォール２１８に向かって下方へまたはボトムウォール２１８から遠ざけて上方へ）に方向付けられる。
【００２３】
図３は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セル３０４を備えた基板３０２を含むメモリデバイス３００の特定の実例となる実施形態の平面図である。ＭＴＪセル３０４は、実質的に長方形の形状で整えられた、第１のサイドウォール３０６、第２のサイドウォール３０８、第３のサイドウォール３１０および第４のサイドウォール３１２を含んでいる。デバイス３００は、ＭＴＪセル３０４にアクセスするための第１のターミナル３２８および第２のターミナル３３２のような電気的なターミナルをさらに含んでいる。デバイス３００は、ＭＴＪセル３０４の電極３２７につなぐための第３のターミナル３２２をさらに含んでいる。
【００２４】
サイドウォール３０６、３０８、３１０および３１２の各々は、固定層、トンネル障壁、自由層および反強磁性体（ＡＦＭ）層を含んでもよい。特定の実施形態では、サイドウォール３０６、３０８、３１０および３１２の各々は、追加層を含んでもよい。固定層は、固定層によって運ばれる磁区の方向を固定するために、反強磁性層によってピンドされるために、一般にアニールされる。トンネル障壁は、酸化障壁層（つまり、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３など）またはトンネル接合あるいは固定層と自由層との間の障壁を提供するように構成された他の反磁性層でもよい。自由層は、プログラム可能な（書き込み可能）磁区を運ぶ強磁性材料から形成される。それは、データ値（つまり、「１」または「０」データ値）を格納するために変更することができる。例えば、サイドウォール３１０は、第１の垂直磁区３１８を運ぶ。サイドウォール３１２は、第２の垂直磁区３２０を運ぶ。フィールド方向の記号（・）および（＊）は、（それぞれ、ページからのおよびページへの）ドメインの磁界の可能な方向を示す。特定の実施形態では、第１のサイドウォール３０６および第２のサイドウォール３０８は、さらに垂直磁区を含んでいる。ターミナル３２２は、電極３２７につながれる。それは、サイドウォール３０６、３０８、３１０および３１２の個々の近くに伸びる（図４の中で描かれた）センターコンポーネント３２６を含んでいる。センターコンポーネント３２６は、サイドウォール３０６、３０８、３１０および３１２の各々に隣接している、第２の電極３２１からほぼ等しく間隔をあける。
【００２５】
図４は、図３の中の線４−４に沿って得られた、図３のメモリデバイスの断面図である。断面図４００は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セル３０４を含む基板３０２を示す。この図では、断面は、ＭＴＪセル３０４を通って縦に得られる。ターミナル３２２は、基板３０２の上面４０１（つまり、平面）から電極３２７へ伸びる。ターミナル３２８および３３２は、基板３０２の上面４０１から第２の電極３２１へ伸びる。電極３２７は、サイドウォール３１０および３１２の各々に近く、サイドウォール３１０および３１２、ならびにボトムウォール４０２の個々に沿ってボトム電極３２１からほぼ等しく間隔をあけるセンターコンポーネント３２６を含んでいる。ＭＴＪセル３０４は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタック４０６、キャッピング層４０８および４１０を含んでいる。ＭＴＪスタック４０６は、サイドウォール３１０および３１２を含んでいる。それは、格納されたデジタル値を表すユニークな垂直磁区を運ぶように構成される。ＭＴＪスタック４０６は、深さ（ｄ）を有するトレンチ内に位置する。
【００２６】
電極３２１は、ＭＴＪセル３０４のボトムウォール４０２に沿って伸びて、サイドウォール３１０および３１２に沿って伸びる。ＭＴＪスタック４０６は、多数のユニークな垂直磁区を運ぶ。ＭＴＪスタック４０６のサイドウォール部分３１０は、磁界３１８を含んでいる磁区を運ぶ。それは、サイドウォール３１０および３１２の高さ（ａ）に沿って（つまり、ページの表面に沿って）伸びる。一般に、サイドウォール３１０または３１２の高さ（ａ）がサイドウォールの幅（ｃ）より大きい場合、ＭＴＪスタック４０６のサイドウォール３１０または３１２によって運ばれた磁界３１８または３２０は、それぞれのサイドウォールに沿って垂直に方向付けられる。従って、断面図４００では、磁界３１８は、サイドウォール３１０の高さ（ａ）に対応する方向にページの表面に沿って伸びる。磁界３１８の方向は、格納されたデータ値によって決定される。例えば、「１」値は、ボトムウォール４０２に向かって下方へ伸びる磁界３１８によって表されてもよい。一方、「０」値は、電極３２７に向かって上方に伸びる磁界３１８によって表されてもよい。
【００２７】
ボトムウォール４０２に最も近いＭＴＪスタック４０６は、別のユニークな磁区４０４を運ぶ。それは、ＭＴＪセル３０４のボトムウォール４０２に沿って縦方向（つまりの図３中の方向（ｃ）に沿っておよび図４のページに垂直）に伸びる。ボトムウォール４０２の長さ（ｃ）がボトムウォール４０２の幅（ｂ）より大きいので、磁区４０４は、長さ（ｃ）の方向に方向付けられる。
【００２８】
特定の実施形態では、ＭＴＪセル３０４は、サイドウォール高さ（ａ）未満である幅（ｂ）および（ｃ）を含んでいる。それは、深さ（ｄ）とほぼ等しい。ボトムウォール４０２には、幅（ｂ）より大きい長さ（ｃ）がある。従って、ＭＴＪセル３０４のボトムウォール４０２に沿った磁区４０４は、長さ（ｃ）に沿って方向付けられる。また、サイドウォール３１０および３１２の磁区３１８および３２０は、サイドウォール３１０および３１２の長さに沿った垂直方向（つまり、図４の中で例証されたディメンション矢印（ａ）と平行な方向）で方向付けられる。
【００２９】
図５を参照して、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスの第２の特定の実例となる実施形態の断面図が描かれ一般に５００で示される。図５００は、ＭＴＪセル５０４がある基板５０２を含んでいる。ターミナル５３２および５２８は、ボトム電極５１３につながれる。ターミナル５２２は、基板５０２の上面５０１から伸びて、センターコンポーネント５２６を含んでいる電極５２７につながれる。センターコンポーネント５２６は、ＭＴＪスタック５０６のサイドウォール５１０および５１２に近く伸びる。センターコンポーネント５２６は、サイドウォール５１０および５１２からおよびボトムウォール５１５からほぼ等しく間隔をあけられる。ＭＴＪセル５０４は、キャッピング層５１７および５１９、ならびにＭＴＪスタック５０６をさらに含んでいる。ＭＴＪスタック５０６は、少なくとも、固定層、トンネル障壁および自由層を含んでいる。それは、多数のユニークな磁区を運ぶ。特定の実施形態では、追加層（ＡＦＭまたは他の層）もトップ電極５２７およびボトム電極５１３の間に含まれていてもよい。
【００３０】
例えば、ＭＴＪスタック５０６は、サイドウォール５１０で第１のユニークな垂直磁区を運ぶ。それは、磁界５１８を含んでいる。ＭＴＪスタック５０６は、さらにサイドウォール５１２で第２のユニークな垂直磁区を運ぶ。それは、磁界５２０を含んでいる。ＭＴＪスタック５０６は、さらにボトムウォール５１５で水平磁区を運ぶ。それは、磁界５２４を含んでいる。多数のユニークな垂直磁区は、サイドウォール高さ（ａ）未満の（（ｂ）のような）サイドウォール幅で、サイドウォールの相対的な寸法によって可能になる。それは、トレンチ深さ（ｄ）とほぼ等しい。磁界５１８、５２０および５２４の各々は、それぞれのフィールドのために示された２つのそれぞれの方向のうちの１つを有するようにプログラムされてもよい。例えば、垂直フィールド５１８および５２０は、上部の矢印によって示された方向または下部の矢印によって示された方向を有するように独立してプログラムされてもよい。同様に、水平フィールド５２４は、（「＊」によって示された）ページの中への方向または（「・」によって示された）ページの外への方向を有するようにプログラムされてもよい。
【００３１】
図６を参照して、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスの第３の特定の実例となる実施形態の断面図が描かれ一般に６００で示される。図６００は、ＭＴＪセル６０４がある基板６０２を含んでいる。ターミナル６３２および６２８は、ボトム電極６１３につながれ、上面６０１から伸びる。ターミナル６２３は、ボトム電極６１３につながれ、ボトム電極６１３から下方へ伸びる。ターミナル６２２は、基板６０２の上面６０１から伸びて、センターコンポーネント６２６を含んでいる電極６２７につながれる。センターコンポーネント６２６は、ＭＴＪスタック６０６のサイドウォール６１０および６１２の近くに伸びる。センターコンポーネント６２６は、サイドウォール６１０および６１２からおよびボトムウォール６１５からほぼ等しく間隔をあけられる。ＭＴＪセル６０４は、キャッピング層６１７および６１９、ならびにＭＴＪスタック６０６をさらに含んでいる。ＭＴＪスタック６０６は、固定層、トンネル障壁および自由層を含んでいる。それは、多数のユニークな磁区を運ぶ。ＭＴＪスタック６０６は、反強磁性層、他の層またはそれらの任意の組合せをさらに含んでもよい。
【００３２】
例えば、ＭＴＪスタック６０６は、サイドウォール６１０で第１のユニークな垂直磁区を運ぶ。それは、磁界６１８を含んでいる。ＭＴＪスタック６０６は、さらにサイドウォール６１２で第２のユニークな垂直磁区を運ぶ。それは、磁界６２０を含んでいる。ＭＴＪスタックは、さらにボトムウォール６１５で水平磁区を運ぶ。それは、磁界６２４を含んでいる。多数のユニークな垂直磁区は、サイドウォール高さ（ａ）未満の（（ｂ）のような）サイドウォール幅で、サイドウォールの相対的な寸法によって可能になる。それはトレンチ深さ（ｄ）とほぼ等しい。磁界６１８、６２０および６２４の各々は、それぞれのフィールドのために示された２つのそれぞれの方向のうちの１つを有するようにプログラムされてもよい。例えば、垂直フィールド６１８および６２０は、上部の矢印によって示された方向または下部の矢印よって示された方向を有するように独立してプログラムされてもよい。同様に、水平フィールド６２４は、（「＊」によって示された）ページの中への方向または（「・」によって示された）ページの外への方向を有するようにプログラムされてもよい。
【００３３】
特定の実施形態では、ボトム電極６１３につながれるターミナル６２８、６３２および６２３の１つ以上は、ボトムウォール６１５と同様に、サイドウォール６１０および６１２の個々の磁区によって格納された値を決定するために使用されてもよい。例えば、ターミナル６２２からターミナル６２８への電流フローは、サイドウォール６１０に関連した固定磁場に関する磁界６１８の方向に主として応答する。同様に、ターミナル６２２からターミナル６３２への電流フローは、サイドウォール６１２に関連した固定磁場に関する磁界６２０の方向に主として応答する。ターミナル６２２からターミナル６２３への電流フローは、ボトムウォール６１５に関連した固定磁場に関する磁界６２４の方向に主として応答する。
【００３４】
図７は、ＭＴＪセルがビット０状態に書き込まれている場合の多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタックの特定の実例となる実施形態の平面図である。この例において、ＭＴＪスタック７００は、ビット０状態に例証される。ここで、ビットの各々は、０の値を表す。ＭＴＪスタック７００は、第１のサイドウォール７０２、第２のサイドウォール７０４、第３のサイドウォール７０６、第４のサイドウォール７０８およびボトムウォール７１０を含んでいる。サイドウォール７０２、７０４、７０６および７０８およびボトムウォール７１０の各々は、固定層、トンネル障壁および自由層を含んでいる。サイドウォール７０２、７０４、７０６および７０８の個々の自由層は、ユニークな垂直磁区を運ぶ。また、ボトムウォール７１０の自由層は、「１」または「０」値のようなデータ値を表すように構成されたユニークな磁区を運ぶ。第１のサイドウォール７０２は、垂直の第１の磁区７１２を運ぶ自由層を含んでいる。第２のサイドウォール７０４は、垂直の第２の磁区７１４を運ぶ自由層を含んでいる。第３のサイドウォール７０６は、垂直の第３の磁区７１６を運ぶ自由層を含んでいる。第４のサイドウォール７０８は、垂直の第４の磁区７１８を運ぶ自由層を含んでいる。ボトムウォール７１０は、水平の第５の磁区７２０を運ぶ自由層を含んでいる。
【００３５】
第１のサイドウォール７０２の第１の磁区７１２は、第１のドメイン障壁７３２によって、第２のサイドウォール７０４の第２の磁区７１４から分離される。同様に、第２のサイドウォール７０４の第２の磁区７１４は、第２のドメイン障壁７３４によって、第３のサイドウォール７０６の第３の磁区７１６から分離される。第３のサイドウォール７０６の第３の磁区７１６も、第３のドメイン障壁７３６によって、第４のサイドウォール７０８の第４の磁区７１８から分離される。第４のサイドウォール７０８の第４の磁区７１８は、第４のドメイン障壁７３８によって、第１のサイドウォール７０２の第１の磁区７１２から分離される。
【００３６】
一般に、第１のドメイン障壁７３２、第２のドメイン障壁７３４、第３のドメイン障壁７３６および第４のドメイン障壁７３８は、磁壁を表す。それは、磁区７１２、７１４、７１６および７１８のような磁区をそれぞれ分離するインターフェースである。そのようなドメイン障壁７３２、７３４、７３６および７３８は、異なる磁気モーメント間のトランジションを表す。特定の実施形態では、ドメイン障壁７３２、７３４、７３６および７３８は、磁気モーメントの変更を表してもよい。ここで、磁界は、０または１８０度の角偏位を受ける。
【００３７】
第１のサイドウォール７０２中の第１の磁区７１２に関連した磁界の方向（つまり、自由層内の磁界の方向）は、第１の書き込み電流７２２を使用して変更されてもよい。同様に、サイドウォール７０４の自由層によって運ばれた第２の磁区７１４に関連した磁界の方向は、第２の書き込み電流７２４を使用して変更されてもよい。第３のサイドウォール７０６の自由層によって運ばれた第３の磁区７１６に関連した磁界の方向は、第３の書き込み電流７２６を使用して変更されてもよい。第４のサイドウォール７０８の自由層によって運ばれた第４の磁区７１８に関連した磁界の方向は、第４の書き込み電流７２８を使用して変更されてもよい。ボトムウォール７１０の自由層によって運ばれた第５の磁区７２０に関連した磁界の方向は、第５の書き込み電流７３０を使用して変更されてもよい。
【００３８】
一般に、サイドウォール７０２、７０４、７０６および７０８の個々の固定層中の固定磁界に関連のある自由層によって運ばれた磁界の相対的な方向は、特にそのサイドウォールによって格納されたビット値を決定する。示された例では、固定層および自由層の磁気方向は、（図８の磁界８１４および８１６によって例証されるように）並行である。従って、書き込み電流７２２、７２４、７２６、７２８および７３０は、書き込み「０」電流を表してもよく、リセットまたは「０」状態でＭＴＪスタック７００を判別する。
【００３９】
図８は、書き込み０電流フロー方向を例証する、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタック８００の層の特定の実例となる実施形態の図である。ＭＴＪストラクチャ８００は、トップ電極８０２、自由層８０４、磁気トンネル接合トンネル障壁８０６、固定層８０８およびボトム電極８１０を含んでいる。反強磁性（ＡＦ）層は、固定層８０８とボトム電極８１０との間に位置してもよい。一般に、トップ電極８０２およびボトム電極８１０は、電気的に電流を運ぶように構成された導電層である。固定層８０８は、固定層８０８の内の磁界８１６の方向を固定するために、ＡＦ層によってのように、ピンドされるためにアニールされた強磁性層である。自由層８０４は、書き込み電流によってプログラムされてもよい強磁性層である。ＭＴＪトンネル障壁または障壁層８０６は、酸化障壁層（つまりＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３など）または他の反磁性材料から形成されてもよい。自由層８０４内の磁界８１４の方向は、書き込み電流を使用して変更されてもよい。ＭＴＪスタック８００は、合成固定層ストラクチャ、合成自由層（ＳｙＦ）ストラクチャ、デュアルスピンフィルタ（ＤＳＦ）ストラクチャまたはそれらの任意の組合せをさらに含んでもよい。
【００４０】
固定層８０８の固定磁界に関する自由層８０４中の磁界の方向は、特定のＭＴＪセル８００の自由層８０４で格納されたデータビットが「１」のビット値または「０」のビット値かどうかを示す。一般に８１４で示された、自由層８０４中の磁界の磁気方向は、書き込み電流８１２を使用して変更されてもよい。示されたように、書き込み電流は、トップ電極８０２から、自由層８０４を通って、磁気トンネル接合障壁８０６を横切り、固定層８０８を通って、ボトム電極８１０を通って流れる書き込み０電流を表す。
【００４１】
図９は、図７の中の線９−９に沿って得られた、図７のＭＴＪスタックの断面図９００である。ＭＴＪスタックは、第１のサイドウォール７０２、第３のサイドウォール７０６およびボトムウォール７１０を含んでいる。この例において、第１のサイドウォール７０２における自由層によって運ばれた第１の磁界の方向は、７１２で示されるように、第１のサイドウォール７０２に沿って垂直におよび矢印７１２に対応する方向に伸びる。第３のサイドウォール７０６の自由層によって運ばれた第３の磁界の方向は、７１６で示されるように、第３のサイドウォール７０６に沿って垂直におよび矢印７１６に対応する方向に伸びる。
【００４２】
ＭＴＪスタックは、第１のドメイン障壁（ウォール）９３４および第２のドメイン障壁９３６を含んでいる。特定の例では、第２のドメイン障壁９３６は、サイドウォール７０２とボトムウォール７１０との間のストラクチャのインターフェースに相当してもよい。第２のドメイン障壁９３６は、ボトムウォール７１０で第５の磁区７２０から第１のサイドウォール７０２の自由層の第１の磁区７１２を分離する。ＭＴＪスタックは、さらに第３のドメイン障壁９３８および第４のドメイン障壁９４０を含んでいる。第４のドメイン障壁９４０は、ボトムウォール７１０とサイドウォール７０６との間のストラクチャのインターフェースに相当してもよい。第４のドメイン障壁９４０は、ボトムウォール７１０に関連した自由層の磁界７２０からサイドウォール７０６の自由層の磁界７１６を分離する。
【００４３】
図９の中で例証された実施形態の中では、ＭＴＪスタックは、少なくとも３つのデータビットを格納するように構成されてもよい。第１のデータビットは、第１のサイドウォール７０２の自由層によって運ばれた第１の磁界７１２によって表されてもよい。第２のデータビットは、ボトムウォール７１０の自由層によって運ばれた第５の磁界７２０によって表されてもよい。第３のデータビットは、第３のサイドウォール７０６の自由層によって運ばれた第３の磁界７１６によって表されてもよい。書き込み電流７２２、７２６および７３０は、例えば、別のサイドウォールに関連した磁界またはボトムウォール７１０の配向性を変更せずに、選択されたサイドウォールの磁界の配向性を変更するために選択的に適用されてもよい。
【００４４】
図１０は、図７の中の線１０−１０に沿って得られた、図７のＭＴＪスタックの断面図１０００である。ＭＴＪスタックは、ＭＴＪスタックのサイドウォール７０４および７０８を例証する。この特定の例では、ＭＴＪスタックは、磁区障壁１００４および１００６を含んでいる。磁区障壁（またはウォール）１００６は、ボトムウォール７１０の自由層によって運ばれた磁区７２０から、サイドウォール７０８の自由層によって運ばれた磁区７１８を分離する。さらに、ＭＴＪスタックは、磁区障壁１００８および１０１０を含んでいる。ドメイン障壁１０１０は、サイドウォール７０４とボトムウォール７１０との間のストラクチャのインターフェースに相当してもよい。ドメイン障壁１０１０は、ボトムウォール７１０の自由層によって運ばれた磁界７２０から、サイドウォール７０４の自由層によって運ばれた磁界７１４を分離してもよい。
【００４５】
特定の実例となる実施形態では、図７の中で例証されたドメイン障壁７３２、７３４、７３６および７３８、図９の中で例証されたドメイン障壁９３６および９４０、図１０の中で例証されたドメイン障壁１００６および１０１０は、ＭＴＪスタックに多数のデジタル値を格納することができる。特に、図７の中で例証したＭＴＪスタックは、５つまでのデジタル値を格納するように構成されてもよい。それは、図７、９および１０の中で例証された磁界７１２、７１４、７１６、７１８および７２０によって表されてもよい。磁界７１２、７１４、７１６、７１８および７２０によって表されるデジタル値は、３２までの論理状態を表してもよい。
【００４６】
図１１は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタック１１００の平面図である。ここで、ＭＴＪスタックは、ビット１状態で書き込まれている。ＭＴＪスタック１１００で格納されたビットの各々は、論理ハイまたは「１」値を有している。ＭＴＪスタック１１００は、サイドウォール１１０２、１１０４、１１０６および１１０８、ならびにボトムウォール１１１０を含んでいる。サイドウォール１１０２、１１０４、１１０６および１１０８、ならびにボトムウォール１１１０の各々は、固定層、トンネル障壁および自由層を含んでいる。サイドウォール１１０２、１１０４、１１０６および１１０８、ならびにボトムウォール１１１０の各々は、ユニークな磁区を運ぶ。第１のサイドウォール１１０２は、垂直の第１の磁区１１１２を運ぶ自由層を含んでいる。第２のサイドウォール１１０４は、垂直の第２の磁区１１１４を運ぶ自由層を含んでいる。第３のサイドウォール１１０６は、垂直の第３の磁区１１１６を運ぶ自由層を含んでいる。第４のサイドウォール１１０８は、垂直の第４の磁区１１１８を運ぶ自由層を含んでいる。ボトムウォール１１１０は、水平の第５の磁区１１２０を運ぶ自由層を含んでいる。ＭＴＪスタック１１００は、さらに合成固定層ストラクチャ、合成自由層（ＳｙＦ）ストラクチャ、デュアルスピンフィルタ（ＤＳＦ）ストラクチャまたはそれらの任意の組合せを含んでもよい。
【００４７】
第１のサイドウォール１１０２の第１の磁区１１１２は、第１のドメイン障壁１１３２によって、第２のサイドウォール１１０４の第２の磁区１１１４から分離される。同様に、第２のサイドウォール１１０４の第２の磁区１１１４は、第２のドメイン障壁１１３４によって、第３のサイドウォール１１０６の第３の磁区１１１６から分離される。第３のサイドウォール１１０６の第３の磁区１１１６は、第３のドメイン障壁１１３６によって、第４のサイドウォール１１０８の第４の磁区１１１８から分離される。第４のサイドウォール１１０８の第４の磁区１１１８は、第４のドメイン障壁１１３８によって、第１のサイドウォール１１０２の第１の磁区１１１２から分離される。
【００４８】
第１のサイドウォール１１０２の自由層における第１の磁区１１１２に関連した磁界の配向性の方向は、書き込み電流１１２２を使用して変更されてもよい。同様に、第２のサイドウォール１１０４で第２の磁区１１１４に関連した磁界の配向性の方向は、書き込み電流１１２４を使用して変更されてもよい。第３のサイドウォール１１０６で自由層によって運ばれた第３の磁区１１１６に関連した磁界の配向性の方向は、書き込み電流１１２６を使用して変更されてもよい。第４のサイドウォール１１０８で第４の磁区１１１８に関連した磁界の配向性の方向は、書き込み電流１１２８を使用して変更されてもよい。ボトムウォール１１１０で第５の磁区１１２０に関連した磁界の方向は、書き込み電流１１３０を使用して変更されてもよい。
【００４９】
一般に、サイドウォール１１０２、１１０４、１１０６および１１０８の個々の固定層の中の固定磁界の配向性の方向に関連のある自由層によって運ばれた、第１の磁区１１１２の磁界の相対的な方向は、特にそのサイドウォールによって格納されたビット値を決定する。示された例では、固定層および自由層の磁気方向は、反平行関係である。書き込み電流１１２２、１１２４、１１２６および１１２８の各々は、書き込み「１」電流を表してもよい。それは、サイドウォール１１０２、１１０４、１１０６および１１０８の個々で、「１」の値をそれぞれ表すために、垂直磁区１１１２、１１１４、１１１６、１１１８の磁界の方向を選択的に方向付けるために使用することができる。さらに、書き込み電流１１３０は、書き込み「１」電流を表してもよい。それは、ボトムウォール１１１０で水平の第５の磁区１１２０の磁界を選択的に方向付けるために使用することができる。
【００５０】
図１２は、書き込み１電流フロー方向を例証する磁気トンネル接合（ＭＴＪ）ストラクチャの層の特定の実例となる実施形態の図である。ＭＴＪスタック１２００は、トップ電極１２０２、自由層１２０４、磁気トンネル接合トンネル障壁１２０６、固定層１２０８およびボトム電極１２１０を含んでいる。反強磁性体（ＡＦ）層（示されない）は、固定層１２０８とボトム電極１２１０との間に位置してもよい。一般に、トップ電極１２０２およびボトム電極１２１０は、電気的に電流を運ぶように構成された導電層である。固定層１２０８は、固定層１２０８の内の磁界１２１６の方向を固定するために、反強磁性層によってピンドされるように、アニールされた強磁性層である。自由層１２０４は、さらに書き込み電流によってプログラムされてもよい強磁性層である。ＭＴＪトンネル障壁または障壁層１２０６は、酸化障壁層（つまり、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３など）または他の反磁性材料から形成されてもよい。自由層１２０４内の磁界１２１４の方向は、書き込み電流１２１２を使用して変更されてもよい。
【００５１】
固定層１２０８の固定磁界１２１６に関する自由層１２０４によって運ばれた磁界１２１４の方向は、特定のＭＴＪスタック１２００に格納されたデータビットが「１」のビット値または「０」のビット値かどうかを示す。この例において、自由層１２０４内の磁界１２１４は、「１」のデータ値を表して、固定層１２０８の内の磁界１２１６の方向の反対である方向に方向付けられる。自由層１２０４中の磁界１２１４の方向は、書き込み電流１２１２を使用して変更されてもよい。示されたように、書き込み電流は、ボトム電極１２１０から、固定層１２０８を通って、磁気トンネル接合障壁１２０６を横切り、自由層１２０４を通って、トップ電極１２０２を通って流れる書き込み「１」流れを表す。
【００５２】
図１３は、図１１の中の線１３−１３に沿って得られた、図１１のＭＴＪスタック１１００の断面図１３００である。ＭＴＪスタック１１００は、サイドウォール１１０２および１１０６、ならびにボトムウォール１１１０を含んでいる。この例において、１１１２で示されるように、第１のサイドウォール１１０２の自由層によって運ばれる磁界の方向は、図１３の中で例証された矢印１１１２によって示されるように伸びる。図１３の特定の断面図では、磁界１１１２は、ページに沿っておよびボトムウォール１１１０に向かう方向に伸びる。第３のサイドウォール１１０６の自由層によって運ばれた磁界１１１６は、ページに沿っておよびボトムウォール１１１０に向かう方向に伸びる。
【００５３】
ＭＴＪスタック１１００は、第１のドメイン障壁１３３４および第２のドメイン障壁１３３６を含んでいる。特定の例では、第２のドメイン障壁１３３６は、第１のサイドウォール１１０２とボトムウォール１１１０との間のストラクチャのインターフェースに相当してもよい。第２のドメイン障壁１３３６は、ボトムウォール１１１０の第５の磁区１１２０から、第１のサイドウォール１１０２の自由層の第１の磁区１１１２を分離する。ＭＴＪスタック１１００は、さらにドメイン障壁１３３８およびドメイン障壁１３４０を含んでいる。ドメイン障壁１３４０は、ボトムウォール１１１０と第３のサイドウォール１１０６との間のストラクチャのインターフェースに相当してもよい。ドメイン障壁１３４０は、ボトムウォール１１１０に関連した自由層の磁界１１２０から、サイドウォール１１０６の自由層の磁界１１１６を分離する。
【００５４】
図１３の中で例証された実施形態では、ＭＴＪスタック１１００は、少なくとも３つのデジタル値を格納するように構成されてもよい。データビットのような第１のデジタル値は、サイドウォール１１０２の自由層によって運ばれた磁界１１１２によって表されてもよい。第２のデジタル値は、ボトムウォール１１１０の自由層によって運ばれた磁界１１２０によって表されてもよい。第３のデジタル値は、サイドウォール１１０６の自由層によって運ばれた磁界１１１６によって表されてもよい。特定の例では、「１」値またはロジックハイ値を有しているデータビットは、書き込み電流１１２２、１１２６および１１３０によって垂直のサイドウォール１１０２および１１０６の磁区および水平のボトムウォール１１１０の磁区にそれぞれ書かれてもよい。書き込み電流１１２２、１１２６および１１３０は、別のサイドウォール（例えば、サイドウォール１１０６）に関連した磁界（例えば、磁界１１１６）の方向を変更することなく、そして、ボトムウォール１１１０の磁界１１２０の方向を変更することなく、選択されたサイドウォール（例えば、第１のサイドウォール１１０２）の磁界（例えば、磁界１１１２）の方向を選択的に変更するために適用されてもよい。同様に、磁界１１２０および１１１６の方向は、独立して変更されてもよい。
【００５５】
図１４は、図１１の中の線１４−１４に沿って得られた、図１１のＭＴＪスタック１１００の断面図である。ＭＴＪスタック１１００は、サイドウォール１１０８および１１０４を含んでいる。この特定の例では、ＭＴＪスタック１１００は、磁区障壁１４０４および１４０６を含んでいる。磁区障壁（またはウォール）１４０６は、ボトムウォール１１１０の自由層によって運ばれた磁区１１２０から、サイドウォール１１０８の自由層によって運ばれた磁区１１１８を分離する。さらに、ＭＴＪスタック１１００は、磁区障壁１４０８および１４１０を含んでいる。ドメイン障壁１４１０は、サイドウォール１１０４とボトムウォール１１１０との間のストラクチャのインターフェースに相当してもよい。ドメイン障壁１４１０は、ボトムウォール１１１０の自由層によって運ばれた磁界１１２０から、サイドウォール１１０４の自由層によって運ばれた磁界１１１４を分離する。書き込み電流１１２８、１１３０および１１２４は、磁界１１１８、１１２０および１１１４の方向をそれぞれ変更するために使用されてもよい。特定の実施形態では、書き込み電流１１２８、１１３０および１１２４は、サイドウォール１１０４またはボトムウォール１１１０の磁界（つまり、それぞれ、磁界１１１４および１１２０）に関連した磁化方向を変更することなく、選択されたサイドウォールに関連した磁界（例えば、サイドウォール１１０８の磁界１１１８）の磁化方向を選択的に変更するために独立して適用されてもよい。
【００５６】
図１５は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスの第４の実例となる実施形態の平面図である。メモリデバイス１５００は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セル１５０４を備えた基板１５０２を含んでいる。マスキング領域１５５０の下のサイドウォール材料は、ＭＴＪセル１５０４の第１のサイドウォール１５０６を削除するために削除された。ＭＴＪセル１５０４は、実質的にＵ字形状に整えられた、第２のサイドウォール１５０８、第３のサイドウォール１５１０および第４のサイドウォール１５１２を含んでいる。デバイス１５００は、さらにＭＴＪセル１５０４にアクセスするために、第１のターミナル１５２８、第２のターミナル１５３２および第３のターミナル１５５２のような電気的なターミナルを含んでいる。第４のターミナル１５２２は、ＭＴＪセル１５０４の電極１５２７につながれる。ターミナル１５２８、１５３２、１５５２および１５２２は、ワイヤ１５６０、１５６２、１５６４および１５６６にそれぞれつながれる。
【００５７】
サイドウォール１５０８、１５１０および１５１２の各々は、固定層、トンネル障壁および自由層を含んでいる。反強磁性（ＡＦ）層のような追加層は、含まれてもよい。固定層は、固定層によって運ばれる磁区の方向を固定するために、ＡＦ層によってピンドされるように、一般にアニールされる。トンネル障壁は、酸化障壁層（つまり、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３など）またはトンネル接合あるいは固定層と自由層との間の障壁を提供するのに適した他の反磁性層でもよい。自由層は、プログラム可能な（書き込み可能）磁区を運ぶ強磁性材料から形成される。それは、データ値（つまり、「１」または「０」データ値）を格納するために変更することができる。サイドウォール１５０８は、ターミナル１５５２によってアクセス可能な垂直磁区１５５４を運ぶ。サイドウォール１５１０は、ターミナル１５２８によってアクセス可能な垂直磁区１５１８を運ぶ。サイドウォール１５１２は、ターミナル１５３２によってアクセス可能な垂直磁区１５２０を運ぶ。フィールド方向の記号（・）および（＊）は、ドメインの磁界の可能な方向（それぞれ、ページからのおよびページの中への）を示す。ターミナル１５２２は、電極１５２７につながれる。それは、サイドウォール１５０８、１５１０および１５１２の個々の近くに伸びる（図１６の中で描かれた）センターコンポーネント１５２６を含んでいる。
【００５８】
図１６は、図１５の中の線１６−１６に沿って得られた、図１５のメモリデバイスの断面図である。断面図１６００は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セル１５０４を含む基板１５０２を示す。この図では、断面は、ＭＴＪセル１５０４を通って縦に得られる。電極１５２７は、サイドウォール１５１０および１５１２の各々に近く、サイドウォール１５１０および１５１２、ならびにボトムウォール１６７２の個々に沿ってボトム電極１６７０からほぼ等しく間隔をあけられたセンターコンポーネント１５２６を含んでいる。ＭＴＪセル１５０４は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタック１６８０、キャッピング層１６８２、１６８４および１６８６を含んでいる。ＭＴＪスタック１６８０は、サイドウォール１５１０および１５１２を含んでいる。それは、格納されたデジタル値を表すユニークな垂直磁区を運ぶように構成されている。ＭＴＪスタック１６８０は、深さ（ｄ）を有するトレンチ内に位置する。
【００５９】
ボトム電極１６７０は、ＭＴＪセル１５０４のボトムウォール１６７２に沿って伸びて、サイドウォール１５１０および１５１２に沿って伸びる。ＭＴＪスタック１６８０は、サイドウォール１５１０、１５１２および１５０８の垂直の高さ（ａ）に沿った、多数のユニークな垂直磁区１５１８、１５２０および１５５４をそれぞれ運ぶ。特定の実施形態では、ＭＴＪセル１５０４は、サイドウォール高さ（ａ）未満である垂直寸法（ｂ）および（ｃ）を含んでいる。それは、トレンチ深さ（ｄ）とほぼ等しい。
【００６０】
一般に、サイドウォール１５０８、１５１０または１５１２の高さ（ａ）がサイドウォールの幅（ｂ）または（ｃ）より大きい場合、サイドウォール内の磁界は、高さ（ａ）に沿って垂直に方向付けられた縦のサイドウォール方向に整列する。特定の実施形態の中では、第１のサイドウォール１５０６の削除により、ＭＴＪデバイス１５００の垂直のサイドウォール中の磁界は、垂直に方向付けられる。
【００６１】
ボトムウォール１６７２に近いＭＴＪスタック１６８０は、第２のユニークな磁区１６７４を運ぶ。それは、縦方向（つまり、図１５の方向（ｃ）に沿っておよび図１６のページに垂直に）に伸びる。ボトムウォール１６７２の長さ（ｃ）がボトムウォール１６７２の幅（ｂ）より大きいので、磁区１６７４は、長さ（ｃ）の方向に方向付けられる。
【００６２】
図１７は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスの第５の実例となる実施形態の平面図である。メモリデバイス１７００は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セル１７０４を備えた基板１７０２を含んでいる。マスキング領域１７５０の下のサイドウォール材料は、ＭＴＪセルの第１のサイドウォール１７０６を削除するために削除された。ＭＴＪセル１７０４は、実質的にＵ字形状に整えられた、第２のサイドウォール１７０８、第３のサイドウォール１７１０および第４のサイドウォール１７１２を含んでいる。デバイス１７００は、さらにＭＴＪセル１７０４にアクセスするために、第１のターミナル１７２８、第２のターミナル１７３２および第３のターミナル１７５２のような電気的なターミナルを含んでいる。デバイス１７００は、さらにＭＴＪセル１７０４の電極１７２７につなぐ第４のターミナル１７２２を含んでいる。ターミナル１７２８、１７３２および１７５２は、ボトムワイヤ１７６０、１７６２および１７６４にそれぞれつながれる。また、ターミナル１７２２は、トップワイヤ１７６６につながれる。
【００６３】
サイドウォール１７０８、１７１０および１７１２の各々は、固定層、トンネル障壁および自由層を含んでいる。固定層は、固定層によって運ばれる磁区の方向を固定するために、反強磁性膜層（示されない）によってピンドされるために、一般にアニールされる。トンネル障壁は、酸化障壁層（つまり、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３など）またはトンネル接合あるいは固定層と自由層との間の障壁を提供するのに適した他の反磁性層でもよい。自由層は、プログラム可能な（書き込み可能）磁区を運ぶ強磁性材料から形成される。それは、データ値（つまり、「１」または「０」データ値）を格納するために変更することができる。サイドウォール１７０８は、ターミナル１７５２によってアクセス可能な垂直磁区１７５４を運ぶ。サイドウォール１７１０は、ターミナル１７２８によってアクセス可能な垂直磁区１７１８を運ぶ。サイドウォール１７１２は、ターミナル１７３２によってアクセス可能な垂直磁区１７２０を運ぶ。フィールド方向の記号（・）および（＊）は、ドメインの磁界の可能な方向（それぞれ、ページからのおよびページの中への）を示す。ターミナル１７２２は、電極１７２７につながれる。それは、サイドウォール１７０８、１７１０および１７１２の個々の近くに伸びる（図の中で描かれた）センターコンポーネント１７２６を含んでいる。
【００６４】
図１８は、図１７の中の線１８−１８に沿って得られた、図１７のメモリデバイスの断面図である。断面図１８００は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セル１７０４を含む基板１７０２を示す。この図では、断面は、ＭＴＪセル１７０４を通って縦に得られる。電極１７２７は、サイドウォール１７１０および１７１２の各々に近く、サイドウォール１７１０および１７１２、ならびにボトムウォール１８７２の個々に沿ってボトム電極１８７０からほぼ等しく間隔をあけられたセンターコンポーネント１７２６を含んでいる。ＭＴＪセル１７０４は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタック１８８０、キャッピング層１８８２、１８８４および１８８６を含んでいる。ＭＴＪスタック１８８０は、サイドウォール１７１０および１７１２を含んでいる。それは、格納されたデジタル値を表すユニークな垂直磁区を運ぶように構成されている。ＭＴＪスタック１８８０は、深さ（ｄ）を有するトレンチ内に位置する。
【００６５】
ボトム電極１８７０は、ＭＴＪセル１７０４のボトムウォール１８７２に沿って伸びて、サイドウォール１７１０および１７１２に沿って伸びる。ＭＴＪスタック１８８０は、サイドウォール１７１０、１７１２および１７０８の垂直の高さ（ａ）に沿った、多数のユニークな垂直磁区１７１８、１７２０および１７５４をそれぞれ運ぶ。特定の実施形態では、ＭＴＪセル１７０４は、サイドウォール高さ（ａ）未満である垂直寸法（ｂ）および（ｃ）を含んでいる。それは、トレンチ深さ（ｄ）とほぼ等しい。
【００６６】
一般に、サイドウォール１７０８、１７１０または１７１２の高さ（ａ）がサイドウォールの幅（ｂ）または（ｃ）より大きい場合、サイドウォール内の磁界は、高さ（ａ）に沿って垂直に方向付けられる。特定の実施形態では、第１のサイドウォール１７０６の削除により、ＭＴＪデバイス１７００の垂直のサイドウォール中の磁界は、垂直に方向付けられる。
【００６７】
ボトムウォール１８７２に近いＭＴＪスタック１８８０は、別のユニークな磁区１８７４を運ぶ。それは、縦方向（つまり、図１７の方向（ｃ）に沿っておよび図１８のページに垂直に）に伸びる。ボトムウォール１８７２の長さ（ｃ）がボトムウォール１８７２の幅（ｂ）より大きいので、磁区１８７４は、長さ（ｃ）の方向に方向付けられる。
【００６８】
図１９は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスの第６の実例となる実施形態の平面図である。メモリデバイス１９００は、多数の垂直磁区および水平磁区を有する磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セル１９０４を備えた基板１９０２を含んでいる。マスキング領域１９５０の下のサイドウォール材料は、ＭＴＪセルの第１のサイドウォール１９０６を削除するために削除された。ＭＴＪセル１９０４は、実質的にＵ字形状に整えられた、第２のサイドウォール１９０８、第３のサイドウォール１９１０および第４のサイドウォール１９１２を含んでいる。デバイス１９００は、さらにＭＴＪセル１９０４にアクセスするために、（図２０の中で描かれた）第１のターミナル１９２８、第２のターミナル１９３２、第３のターミナル１９５２および第４のターミナル２０９０のような、電気的なターミナルを含んでいる。デバイス１９００は、さらにＭＴＪセル１９０４の電極１９２７につなぐ第５のターミナル１９２２を含んでいる。ターミナル１９２８、１９３２、１９５２および１９２２は、トップワイヤ１９６０、１９６２、１９６４および１９６６にそれぞれつながれる。また、ターミナル２０９０は、ボトムワイヤ２０９２につながれる。
【００６９】
サイドウォール１９０８、１９１０および１９１２の各々は、固定層、トンネル障壁および自由層を含んでいる。固定層は、固定層によって運ばれる磁区の方向を固定するために、反強磁性膜層によってのように、ピンドされるために一般にアニールされる。トンネル障壁は、酸化障壁層（つまり、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３など）またはトンネル接合あるいは固定層と自由層との間の障壁を提供するのに適した他の反磁性層でもよい。自由層は、プログラム可能な（書き込み可能）磁区を運ぶ強磁性材料から形成される。それは、データ値（つまり、「１」または「０」データ値）を格納するために変更することができる。サイドウォール１９０８は、ターミナル１９５２によってアクセス可能な垂直磁区１９５４を運ぶ。サイドウォール１９１０は、ターミナル１９２８によってアクセス可能な垂直磁区１９１８を運ぶ。サイドウォール１９１２は、ターミナル１９３２によってアクセス可能な垂直磁区１９２０を運ぶ。フィールド方向の記号（・）および（＊）は、ドメインの磁界の可能な方向（それぞれ、ページからのおよびページの中への）を示す。ターミナル１９２２は、電極１９２７につながれる。それは、サイドウォール１９０８、１９１０および１９１２の個々の近くに伸びる（図２０の中で描かれた）センターコンポーネント１９２６を含んでいる。
【００７０】
図２０は、図１９の中の線２０−２０に沿って得られた、図１９のメモリデバイスの断面図である。断面図２０００は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セル１９０４を含む基板１９０２を示す。この図では、断面は、ＭＴＪセル１９０４を通って縦に得られる。電極１９２７は、サイドウォール１９１０および１９１２の各々に近く、サイドウォール１９１０および１９１２、ならびにボトムウォール２０７２の個々に沿ってボトム電極２０７０からほぼ等しく間隔をあけられたセンターコンポーネント１９２６を含んでいる。ＭＴＪセル１９０４は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタック２０８０、キャッピング層２０８２、２０８４および２０８６を含んでいる。ＭＴＪスタック２０８０は、サイドウォール１９１０および１９１２を含んでいる。それは、格納されたデジタル値を表すユニークな垂直磁区を運ぶように構成されている。ＭＴＪスタック２０８０は、深さ（ｄ）を有するトレンチ内に位置する。
【００７１】
ボトム電極２０７０は、ＭＴＪセル１９０４のボトムウォール２０７２に沿って伸びて、サイドウォール１９１０および１９１２に沿って伸びる。ＭＴＪスタック２０８０は、サイドウォール１９１０、１９１２および１９０８の垂直の高さ（ａ）に沿って、多数のユニークな垂直磁区１９１８、１９２０および１９５４をそれぞれ運ぶ。特定の実施形態では、ＭＴＪセル１９０４は、サイドウォール高さ（ａ）未満である垂直寸法（ｂ）および（ｃ）を含んでいる。それは、トレンチ深さ（ｄ）とほぼ等しい。
【００７２】
一般に、サイドウォール１９０８、１９１０または１９１２の高さ（ａ）がサイドウォールの幅（ｂ）または（ｃ）より大きい場合、サイドウォール内の磁界は、高さ（ａ）に沿って垂直に方向付けられる。特定の実施形態では、第１のサイドウォール１９０６を削除するので、ＭＴＪデバイス１９００の垂直のサイドウォール中の磁界は、垂直に方向付けられる。
【００７３】
ボトムウォール２０７２に近いＭＴＪスタック２０８０は、第２のユニークな磁区２０７４を運ぶ。それは、縦方向（つまり、図１９の中の方向（ｃ）に沿っておよび図２０の中のページに垂直）に伸びる。ボトムウォール２０７２の長さ（ｃ）がボトムウォール２０７２の幅（ｂ）より大きいので、磁区２０７４は、長さ（ｃ）の方向に方向付けられる。
【００７４】
ＭＴＪデバイス１９０４の磁区は、それぞれ独立してアクセス可能である。例えば、垂直磁区１９１８、１９２０および１９５４の各々は、対応ターミナル１９２８、１９３２および１９５２によってそれぞれアクセス可能である。さらに、水平磁区２０７４は、ボトムターミナル２０９０によってアクセス可能である。したがって、データ値は、独立して、磁区１９１８、１９２０、１９５４および２０７４の各々から読み出されるまたは各々に書き込まれてもよい。
【００７５】
図２１は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスの第７の実例となる実施形態の平面図である。メモリデバイス２１００は、多数の垂直磁区および水平磁区を有する磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セル２１０４を備えた基板２１０２を含んでいる。マスキング領域２１５０の下の材料は、ＭＴＪセル２１０４の第１のサイドウォール２１０６を削除するために削除された。ＭＴＪセル２１０４は、実質的にＵ字形状に整えられた、第２のサイドウォール２１０８、第３のサイドウォール２１１０および第４のサイドウォール２１１２を含んでいる。デバイス２１００は、ＭＴＪセル２１０４にアクセスするために、（図２２の中で描かれた）第１のターミナル２２９０を含んでいる。デバイス２１００は、さらにＭＴＪセル２１０４の電極２１２７につなぐ第２のターミナル２１２２を含んでいる。ターミナル２１２２は、トップワイヤ２１６６につながれる。また、ターミナル２２９０は、ボトムワイヤ２２９２につながれる。
【００７６】
サイドウォール２１０８、２１１０および２１１２の各々は、固定層、トンネル障壁および自由層を含んでいる。固定層は、固定層によって運ばれる磁区の方向を固定するために一般にアニールされる。トンネル障壁は、酸化障壁層（つまり、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３など）またはトンネル接合あるいは固定層と自由層との間の障壁を提供するのに適した他の反磁性層でもよい。自由層は、プログラム可能な（書き込み可能）磁区を運ぶ強磁性材料から形成される。それは、データ値（つまり、「１」または「０」データ値）を格納するために変更することができる。サイドウォール２１０８、２１１０および２１１２は、垂直磁区２１５４、２１１８および２１２０をそれぞれ運ぶ。フィールド方向の記号（・）および（＊）は、ドメインの磁界の可能な方向（それぞれ、ページからのおよびページの中への）を示す。ターミナル２１２２は、電極２１２７につながれる。それは、サイドウォール２１０８、２１１０および２１１２の個々の近くに伸びる（図２２の中で描かれた）センターコンポーネント２１２６を含んでいる。
【００７７】
図２２は、図２１の中の線２２−２２に沿って得られた、図２１のメモリデバイスの断面図である。断面図２２００は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セル２１０４を含む基板２１０２を示す。この図では、断面は、ＭＴＪセル２１０４を通って縦に得られる。電極２１２７は、サイドウォール２１１０および２１１２の各々に近く、サイドウォール２１１０および２１１２、ならびにボトムウォール２２７２の個々に沿ってボトム電極２２７０からほぼ等しく間隔をあけられたセンターコンポーネント２１２６を含んでいる。ＭＴＪセル２１０４は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタック２２８０、キャッピング層２２８２、２２８４および２２８６を含んでいる。ＭＴＪスタック２２８０は、深さ（ｄ）を有するトレンチ内に位置する。
【００７８】
ボトム電極２２７０は、ＭＴＪセル２１０４のボトムウォール２２７２に沿って伸びて、サイドウォール２１１０および２１１２に沿って伸びる。ＭＴＪスタック２２８０は、サイドウォール２１１０、２１１２および２１０８の垂直の高さ（ａ）に沿った、多数のユニークな垂直磁区２１１８、２１２０および２１５４をそれぞれ運ぶ。特定の実施形態では、ＭＴＪセル２１０４は、サイドウォール高さ（ａ）未満である垂直寸法（ｂ）および（ｃ）を含んでいる。それは、トレンチ深さ（ｄ）とほぼ等しい。
【００７９】
一般に、サイドウォール２１０８、２１１０または２１１２の高さ（ａ）がサイドウォールの幅（ｂ）または（ｃ）より大きい場合、サイドウォール内の磁界は、高さ（ａ）に沿って垂直に方向付けられる。特定の実施形態では、第１のサイドウォール２１０６を削除するため、ＭＴＪデバイス２１００の垂直のサイドウォール中の磁界は、垂直に方向付けられる。
【００８０】
ボトムウォール２２７２に近いＭＴＪスタック２２８０は、第２のユニークな磁区２２７４を運ぶ。それは、縦方向（つまり、図２１の方向（ｃ）に沿っておよび図２２のページに垂直に）に伸びる。ボトムウォール２２７２の長さ（ｃ）がボトムウォール２２７２の幅（ｂ）より大きいので、磁区２２７４は、長さ（ｃ）の方向に方向付けられる。
【００８１】
図２３は、ＭＴＪセルがビット０状態に書き込まれている場合の多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタックの第２の実例となる実施形態の平面図である。この例において、ＭＴＪスタック２３００は、ビット０状態に例証される。ここで、ビットの各々は、０の値を表す。ＭＴＪスタック２３００は、（図２５の中で描かれた）第１のサイドウォール２３０２、第２のサイドウォール２３０６、第３のサイドウォール２３０８およびボトムウォール２５５８を含んでいる。第３のサイドウォール２３０８に対向するサイドウォールは、Ｕ字形状のストラクチャを形成するために削除された。サイドウォール２３０２、２３０６、２３０８およびボトムウォール２５５８の各々は、１つ以上の追加層に加えて、固定層、トンネル障壁、自由層および反強磁性膜（ＡＦ）層を含んでもよい。自由層、サイドウォール２３０２、２３０６および２３０８の個々は、ユニークな垂直磁区を運ぶ。また、ボトムウォール２５５８の自由層は、「１」または「０」値のようなデータ値を表すように構成されたユニークな磁区を運ぶ。第１のサイドウォール２３０２は、垂直の第１の磁区２３１２を運ぶ自由層を含んでいる。第２のサイドウォール２３０６は、垂直の第２の磁区２３１６を運ぶ自由層を含んでいる。第３のサイドウォール２３０８は、垂直の第３の磁区２３１８を運ぶ自由層を含んでいる。ボトムウォール２５５８は、水平の第４の磁区２３２０を運ぶ自由層を含んでいる。
【００８２】
第１のサイドウォール２３０２の第１の磁区２３１２は、第１のドメイン障壁２３３８によって第３のサイドウォール２３０８の第３の磁区２３１８から分離される。第２のサイドウォール２３０６の第２の磁区２３１６も、第２のドメイン障壁２３３６によって第３のサイドウォール２３０８の第３の磁区２３１８から分離される。一般に、ドメイン障壁２３３６および２３３８は、磁壁を表す。それは、磁区２３１２、２３１６および２３１８のような磁区を分離するインターフェースである。そのようなドメイン障壁２３３６および２３３８は、異なる磁気モーメント間のトランジションを表す。特定の実施形態では、ドメイン障壁２３３６および２３３８は、磁界は、磁気モーメントの変更を表してもよい。ここで、磁界は、０または１８０度の角偏位を受ける。
【００８３】
第１のサイドウォール２３０２の第１の磁区２３１２に関連した磁界の方向（つまり、自由層内の磁界の方向）は、第１の書き込み電流２３２２を使用して変更されてもよい。第２のサイドウォール２３０６の自由層によって運ばれる第２の磁区２３１６に関連した磁界の方向は、第２の書き込み電流２３２６を使用して変更されてもよい。第３のサイドウォール２３０８の自由層によって運ばれた第３の磁区２３１８に関連した磁界の方向は、第３の書き込み電流２３２８を使用して変更されてもよい。ボトムウォール２５５８の自由層によって運ばれた第４の磁区２３２０に関連した磁界の方向は、第４の書き込み電流２３３０を使用して変更されてもよい。
【００８４】
一般に、（図２５で描かれた）サイドウォール２３０２、２３０６、２３０８、およびボトムウォール２５５８の個々の固定層の中の固定磁界に関連のある自由層によって運ばれた磁界の相対的な方向は、特にそのサイドウォールによって格納されたビット値を決定する。示された例では、（図２４の中の磁界２４１４および２４１６によって例証されるように、固定層および自由層の磁気方向は、平行である。従って、書き込み電流２３２２、２３２６、２３２８および２３３０は、書き込み「０」電流を表してもよく、リセットまたは「０」状態でＭＴＪスタック２３００を判別する。
【００８５】
図２４は、書き込み０電流フロー方向を例証する、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタック２４００の層の第２の実例となる実施形態の図である。ＭＴＪストラクチャ２４００は、トップ電極２４０２、自由層２４０４、磁気トンネル接合トンネル障壁２４０６、固定層２４０８およびボトム電極２４１０を含んでいる。ＭＴＪスタック２４００は、さらに固定層２４０８とボトム電極２４１０との間に反強磁性体（ＡＦ）層（示されない）を含んでもよい。一般に、トップ電極２４０２およびボトム電極２４１０は、電気的に電流を運ぶように構成された導電層である。固定層２４０８は、固定層２４０８の内の磁界２４１６の方向を固定するために、反強磁性体（ＡＦ）層によってピンドされるように、アニールされた強磁性層である。自由層２４０４は、書き込み電流によってプログラムすることができる強磁性層である。ＭＴＪトンネル障壁または障壁層２４０６は、酸化障壁層（つまり、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３など）または他の反磁性材料から形成されてもよい。自由層２４０４内の磁界２４１４の方向は、書き込み電流を使用して変更されてもよい。特定の実施形態では、ＭＴＪスタック２４００は、さらに合成固定層ストラクチャ、合成自由層（ＳｙＦ）ストラクチャ、デュアルスピンフィルタ（ＤＳＦ）ストラクチャまたはそれらの任意の組合せを含むことができる。
【００８６】
固定層２４０８の固定磁界に関する自由層２４０４中の磁界の方向は、特定のＭＴＪストラクチャ２４００の自由層２４０４で格納されたデータビットが「１」のビット値または「０」のビット値かどうかを示す。２４１４で一般に示された自由層２４０４中の磁界の磁気方向は、書き込み電流２４１２を使用して変更されてもよい。示されたように、書き込み電流は、トップ電極２４０２から、自由層２４０４を通って、磁気トンネル接合障壁２４０６を横切り、固定層２４０８を通って、ボトム電極２４１０を通って流れる書き込み０流れを表す。
【００８７】
図２５は、図２３の中の線２５−２５に沿って得られた、図２３のＭＴＪスタックの断面図２５００である。ＭＴＪスタックは、第１のサイドウォール２３０２、第２のサイドウォール２３０６およびボトムウォール２５５８を含んでいる。この例において、第１のサイドウォール２３０２の自由層によって運ばれた第１の磁界の方向は、２３１２で示されるように、第１のサイドウォール２３０２に沿って垂直におよび矢印２３１２に対応する方向に伸びる。第２のサイドウォール２３０６の自由層によって運ばれた第２の磁界の方向は、２３１６で示されるように、第２のサイドウォール２３０６に沿って垂直におよび矢印２３１６に対応する方向に伸びる。
【００８８】
ＭＴＪスタックは、第１のドメイン障壁（ウォール）２５５４および第２のドメイン障壁２５５０を含んでいる。特定の例では、第２のドメイン障壁２５５０は、サイドウォール２３０２とボトムウォール２５５８との間のストラクチャのインターフェースに相当してもよい。第２のドメイン障壁２５５０は、ボトムウォール２５５８で第４の磁区２３２０から第１のサイドウォール２３０２の自由層の第１の磁区２３１２を分離する。ＭＴＪスタックは、さらに第３のドメイン障壁２５５６および第４のドメイン障壁２５５２を含んでいる。第４のドメイン障壁２５５２は、ボトムウォール２５５８とサイドウォール２３０６との間のストラクチャのインターフェースに相当してもよい。第４のドメイン障壁２５５２は、ボトムウォール２５５８に関連した自由層の磁界２３２０からサイドウォール２３０６の自由層の磁界２３１６を分離する。
【００８９】
図２５の中で例証された実施形態では、ＭＴＪスタックは、少なくとも３つのデータビットを格納するように構成されてもよい。第１のデータビットは、第１のサイドウォール２３０２の自由層によって運ばれた第１の磁界２３１２によって表されてもよい。第２のデータビットは、ボトムウォール２５５８の自由層によって運ばれた第４の磁界２３２０によって表されてもよい。第３のデータビットは、第２のサイドウォール２３０６の自由層によって運ばれた第２の磁界２３１６によって表されてもよい。書き込み電流２３２２、２３２６および２３３０は、例えば、別のサイドウォールに関連した磁界またはボトムウォール２５５８の方向を変更することなく、選択されたサイドウォールの磁界の方向を選択的に変更するために適用されてもよい。
【００９０】
図２６は、図２３の中の線２６−２６に沿って得られた、図２３のＭＴＪスタックの断面図２６００である。この特定の例では、ＭＴＪスタックは、磁区障壁２６６０および２６６２を含んでいる。磁区障壁（またはウォール）２６６２は、ボトムウォール２５５８の自由層によって運ばれた磁区２３２０から、サイドウォール２３０８の自由層によって運ばれた磁区２３１８を分離する。
【００９１】
特定の実例となる実施形態では、図２３の中で例証されたドメイン障壁２３３６および２３３８、図２５の中で例証されたドメイン障壁２５５０および２５５２、および図２６の中で例証されたドメイン障壁２６６２は、ＭＴＪスタックが多数のデジタル値を格納することを可能にする。特に、図２３の中で例証したＭＴＪスタックは、４つまでのデジタル値を格納するように構成されてもよい。それは、図２３、２５および２６の中で例証されるように、磁界２３１２、２３１６、２３１８および２３２０によって表されてもよい。４つのデジタル値は、１６までの論理状態を表してもよい。
【００９２】
図２７は、ＭＴＪセルがビット１状態で書き込まれている場合の多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタックの第２の実例となる実施形態の平面図である。この例において、ＭＴＪスタック２７００は、ビット１状態で例証される。ここで、ビットの各々は、論理的な１値を表す。ＭＴＪスタック２７００は、（図２９の中で描かれた）第１のサイドウォール２７０２、第２のサイドウォール２７０６、第３のサイドウォール２７０８およびボトムウォール２９５８を含んでいる。第３のサイドウォール２７０８に対向するサイドウォールは、Ｕ字形状のストラクチャを形成するために削除された。サイドウォール２７０２、２７０６、２７０８およびボトムウォール２９５８の各々は、固定層、トンネル障壁および自由層を含んでいる。自由層、サイドウォール２７０２、２７０６および２７０８の個々は、ユニークな垂直磁区を運ぶ。また、ボトムウォール２９５８の自由層は、「１」または「０」値のようなデータ値を表すように構成されたユニークな磁区を運ぶ。第１のサイドウォール２７０２は、垂直の第１の磁区２７１２を運ぶ自由層を含んでいる。第２のサイドウォール２７０６は、垂直の第２の磁区２７１６を運ぶ自由層を含んでいる。第３のサイドウォール２７０８は、垂直の第３の磁区２７１８を運ぶ自由層を含んでいる。ボトムウォール２９５８は、水平の第４の磁区２７２０を運ぶ自由層を含んでいる。
【００９３】
第１のサイドウォール２７０２の第１の磁区２７１２は、第１のドメイン障壁２７３８によって第３のサイドウォール２７０８の第３の磁区２７１８から分離される。第２のサイドウォール２７０６の第２の磁区２７１６も、第２のドメイン障壁２７３６によって第３のサイドウォール２７０８の第３の磁区２７１８から分離される。一般に、ドメイン障壁２７３６および２７３８は、磁壁を表す。それは、磁区２７１２、２７１６および２７１８のような磁区を分離するインターフェースである。そのようなドメイン障壁２７３６および２７３８は、異なる磁気モーメント間のトランジションを表す。特定の実施形態では、ドメイン障壁２７３６および２７３８は、磁界が磁気モーメントの変更を表してもよい。ここで、磁界は、０または１８０度の角偏位を受ける。
【００９４】
第１のサイドウォール２７０２中の第１の磁区２７１２に関連した磁界の方向（つまり、自由層内の磁界の方向）は、第１の書き込み電流２７２２を使用して変更されてもよい。第２のサイドウォール２７０６の自由層によって運ばれる第２の磁区２７１６に関連した磁界の方向は、第２の書き込み電流２７２６を使用して変更されてもよい。第３のサイドウォール２７０８の自由層によって運ばれた第３の磁区２７１８に関連した磁界の方向は、第３の書き込み電流２７２８を使用して変更されてもよい。ボトムウォール２９５８の自由層によって運ばれた第４の磁区２７２０に関連した磁界の方向は、第４の書き込み電流２７３０を使用して変更されてもよい。
【００９５】
一般に、サイドウォール２７０２、２７０６および２７０８の個々の固定層の中の固定磁界に関連のある自由層によって運ばれた磁界の相対的な方向は、特にそのサイドウォールによって格納されたビット値を決定する。示された例では、固定層および自由層の磁気方向は、（図２８の中の磁界２８１４および２８１６によって例証されるように）反平行である。従って、書き込み電流２７２２、２７２６、２７２８および２７３０は、書き込み「１」電流を表してもよく、「１」状態でＭＴＪスタック２７００を判別する。
【００９６】
図２８は、書き込み１電流フロー方向を例証する、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタック２８００の層の第２の実例となる実施形態の図である。ＭＴＪストラクチャ２８００は、トップ電極２８０２、自由層２８０４、磁気トンネル接合トンネル障壁２８０６、固定層２８０８およびボトム電極２８１０を含んでいる。ＭＴＪスタック２８００は、さらに反強磁性（ＡＦ）層（示されない）を含んでもよい。一般に、トップ電極２８０２およびボトム電極２８１０は、電気的に電流を運ぶように構成された導電層である。固定層２８０８は、固定層２８０８の内の磁界２８１６の方向を固定するために、反強磁性層によってピンドされるように、アニールされた強磁性層である。自由層２８０４は、書き込み電流によってプログラムすることができる強磁性層である。ＭＴＪトンネル障壁または障壁層２８０６は、酸化障壁層（つまり、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３など）または他の反磁性材料から形成されてもよい。自由層２８０４内の磁界２８１４の方向、書き込み電流を使用して変更されてもよい。
【００９７】
固定層２８０８の固定磁界に関する自由層２８０４中の磁界の方向は、特定のＭＴＪセル２８００の自由層２８０４で格納されたデータビットが「１」のビット値または「０」のビット値かどうかを示す。２８１４で一般に示された自由層２８０４中の磁界の磁気方向は、書き込み電流２８１２を使用して変更されてもよい。示されたように、書き込み電流は、ボトム電極２８１０から、固定層２８０８を通って、磁気トンネル接合障壁２８０６を横切り、自由層２８０４を通って、トップ電極２８０２を通って流れる書き込み「１」流れを表す。
【００９８】
図２９は、図２７の中の線２９−２９に沿って得られた、図２７のＭＴＪスタックの断面図２９００である。ＭＴＪスタックは、第１のサイドウォール２７０２、第２のサイドウォール２７０６およびボトムウォール２９５８を含んでいる。この例において、第１のサイドウォール２７０２の自由層によって運ばれた第１の磁界の方向は、２７１２で示されるように、第１のサイドウォール２７０２に沿って垂直におよび矢印２７１２に対応する方向に伸びる。第２のサイドウォール２７０６の自由層によって運ばれた第２の磁界の方向は、２７１６で示されるように、第２のサイドウォール２７０６に沿って垂直におよび矢印２７１６に対応する方向に伸びる。
【００９９】
ＭＴＪスタックは、第１のドメイン障壁（ウォール）２９５４および第２のドメイン障壁２９５０を含んでいる。特定の例では、第２のドメイン障壁２９５０は、サイドウォール２７０２とボトムウォール２９５８との間のストラクチャのインターフェースに相当してもよい。第２のドメイン障壁２９５０は、ボトムウォール２９５８で第４の磁区２７２０から第１のサイドウォール２７０２の自由層の第１の磁区２７１２を分離する。ＭＴＪスタックは、さらに第３のドメイン障壁２９５６および第４のドメイン障壁２９５２を含んでいる。第４のドメイン障壁２９５２は、ボトムウォール２９５８とサイドウォール２７０６との間のストラクチャのインターフェースに相当してもよい。第４のドメイン障壁２９５２は、ボトムウォール２９５８に関連した自由層の磁界２７２０からサイドウォール２７０６の自由層の磁界２７１６を分離する。
【０１００】
図２０の中で例証された実施形態では、ＭＴＪスタックは、８つまでの論理状態を表す少なくとも３つのデータビットを格納するように構成されてもよい。第１のデータビットは、第１のサイドウォール２７０２の自由層によって運ばれた第１の磁界２７１２によって表されてもよい。第２のデータビットは、ボトムウォール２９５８の自由層によって運ばれた第４の磁界２７２０によって表されてもよい。第３のデータビットは、第２のサイドウォール２７０６の自由層によって運ばれた第２の磁界２７１６によって表されてもよい。書き込み電流２７２２、２７２６および２７３０は、例えば、第２のサイドウォールに関連した磁界またはボトムウォール２９５８の方向を変更せずに、選択されたサイドウォールの磁界の方向を選択的に変更するために適用されてもよい。
【０１０１】
図３０は、図２７の中の線３０−３０に沿って得られた、図２７のＭＴＪスタックの断面図３０００である。この特定の例では、ＭＴＪスタックは、磁区障壁３０６０および３０６２を含んでいる。磁区障壁（またはウォール）３０６２は、ボトムウォール２９５８の自由層によって運ばれた磁区２７２０から、サイドウォール２７０８の自由層によって運ばれた磁区２７１８を分離する。
【０１０２】
特定の実例となる実施形態では、図２７の中で例証されたドメイン障壁２７３６および２７３８、図２９の中で例証されたドメイン障壁２９５０および２９５２、および図３０の中で例証されたドメイン障壁３０６２は、ＭＴＪスタックが多数のデジタル値を格納することを可能にする。特に、図２７の中で例証したＭＴＪスタックは、４つまでのデジタル値を格納するように構成されてもよい。それは、図２７、２９および３０の中で例証された、磁界２７１２、２７１６、２７１８および２７２０によって表されてもよい。４つのデジタル値は、１６までの論理状態を表してもよい。
【０１０３】
図３１は、ＭＴＪセルからデータを読み出すおよびＭＴＪセルにデータを書き込むための双方向スイッチにつながれたＭＴＪセルの特定の実例となる実施形態の断面図を示す図である。ＭＴＪセル３１００は、ビット線３１０８のようなビット線、およびワード線３１１０のようなワード線を含むメモリアレイの中で利用されてもよい。ＭＴＪセル３１００は、センター電極３１０２、磁気トンネル接合スタック３１０４およびボトム電極３１０６を含んでいる。ＭＴＪスタック３１０４は、固定層、磁気トンネル障壁、およびプログラム可能な磁区を運ぶ自由層を含んでいる。その方向は、ＭＴＪセル３１００に書き込み電流を適用することによって変更されてもよい。反強磁性層のような追加層も含まれていてもよい。ＭＴＪスタック３１０４は、少なくとも１つの垂直のサイドウォール３１３０または３１３２、および水平のボトムウォール３１３４を含んでいる。ビット線３１０８は、センター電極３１０２につながれる。ワード線３１１０は、線３１１２によって例証された、ターミナルストラクチャによってボトム電極３１０６につながれ、ボトムウォール３１３４に近いボトム電極３１０６につながれるスイッチ３１１６の制御ターミナルにつながれる。特定の実施形態では、ターミナルストラクチャは、ビア、コンタクト、ボンドパッド、ＭＴＪデバイス３１００につながれた１つ以上の他の導電性ストラクチャ、またはそれらの任意の組合せを含んでもよい。
【０１０４】
特定の実施形態では、スイッチ３１１６は、金属酸化半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、トランジスタまたは他のスイッチング回路コンポーネントでもよい。別の実施形態では、スイッチ３１１６は、ＭＴＪセル３１００へおよびＭＴＪセル３１００から電流フローを許可する双方向スイッチになりえる。スイッチ３１１６は、線３１１２につながれた第１のターミナル、ワード線３１１０につながれた制御ターミナル、およびソース線（ＳＬ）につながれた第２のターミナルを含んでいる。それは、電源につながれてもよい。
【０１０５】
特定の実例となる実施形態では、信号は、スイッチ３１１６を活性化するために、ビット線３１０８およびワード線３１１０に適用されてもよい。スイッチ３１１６を活性化した後に、データは、ＭＴＪセル３１００を通る電流フローに基づいて、ＭＴＪセル３１００から読み出されてもよい。例えば、固定電圧は、ビット線３１０８に適用されてもよい。また、電圧は、スイッチ３１１６を活性化するために、ワード線３１１０に適用されてもよい。ＭＴＪスタック３１０４の自由層で格納されたビット値は、例えば、ビット線３１０８またはソース線３１１８で測定された電流フローに基づいて決定されてもよい。スイッチ３１１６がボトムウォール３１３４に近いボトム電極３１０６につながれるので、読み出し電流は、ボトムウォール３１３４を通る電流によって主として決定されてもよい。特に、このインスタンスでは、ＭＴＪセル３１００は、シングルビット値を格納してもよい。ＭＴＪセル３１００は、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）、Ｎ−ウェイキャッシュ、不揮発性メモリデバイス、他のメモリデバイスまたはそれらの任意の組合せのような、メモリアレイ内のメモリセルでもよい。
【０１０６】
図３２は、ＭＴＪセルからデータを読み出すおよびＭＴＪセルにデータを書き込むための双方向スイッチにつながれたＭＴＪセルの第２の実例となる実施形態の断面図を示す図である。ＭＴＪセル３２００は、ビット線３２０８のようなビット線、およびワード線３２１０のようなワード線を含むメモリアレイ中で利用されてもよい。ＭＴＪセル３２００は、センター電極３２０２、磁気トンネル接合スタック３２０４およびボトム電極３２０６を含んでいる。ＭＴＪスタック３２０４は、固定層、磁気トンネル障壁、およびプログラム可能な磁区を運ぶ自由層を含んでいる。その方向は、ＭＴＪセル３２００に書き込み電流を適用することによって変更されてもよい。追加層も含まれていてもよい。ＭＴＪスタック３２０４は、少なくとも２つの垂直のサイドウォール３２３０および３２３２、ならびに１つの水平のボトムウォール３２３４を含んでいる。ビット線３２０８は、センター電極３２０２につながれる。ワード線３２１０は、線３２１２および３２１４によって例証された、２つのターミナルストラクチャによってボトム電極３２０６につながれ、垂直サイドウォール３２３０および３２３２に近いボトム電極３２０６につながれるスイッチ３２１６の制御ターミナルにつながれる。特定の実施形態では、ターミナルストラクチャは、ビア、コンタクト、ボンドパッド、ＭＴＪデバイス３２００につながれた１つ以上の他の導電性ストラクチャ、またはそれらの任意の組合せをそれぞれ含めてもよい。
【０１０７】
特定の実施形態では、スイッチ３２１６は、金属酸化半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、トランジスタまたは他のスイッチング回路コンポーネントでもよい。別の実施形態では、スイッチ３２１６は、ＭＴＪセル３２００へおよびＭＴＪセル３２００から電流フローを許可する双方向スイッチになりえる。スイッチ３２１６は、線３２１２および３２１４につながれた第１のターミナル、ワード線３２１０につながれた制御ターミナル、およびソース線（ＳＬ）につながれた第２のターミナルを含んでいる。それは、電源につながれてもよい。
【０１０８】
特定の実例となる実施形態では、信号は、スイッチ３２１６を活性化するために、ビット線３２０８およびワード線３２１０に適用されてもよい。スイッチ３２１６を活性化した後に、データは、ＭＴＪセル３２００を通る電流フローに基づいて、ＭＴＪセル３２００から読み出されてもよい。例えば、固定電圧は、ビット線３２０８に適用されてもよい。また、電圧は、スイッチ３２１６を活性化するために、ワード線３２１０に適用されてもよい。ＭＴＪスタック３２０４の自由層で格納されたビット値は、例えば、ビット線３２０８またはソース線で測定された電流フローに基づいて決定されてもよい。スイッチ３２１６がサイドウォール３２３０および３２３２に近いボトム電極３２０６につながれるので、読み出し電流は、サイドウォール３２３０および３２３２を通る電流によって主として決定されてもよい。特に、このインスタンスでは、ＭＴＪセル３２００は、シングルビット値を格納してもよい。ＭＴＪセル３２００は、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）、Ｎ−ウェイキャッシュ、不揮発性メモリデバイス、他のメモリデバイスまたはそれらの任意の組合せのような、メモリアレイ内のメモリセルでもよい。
【０１０９】
図３３は、ＭＴＪセルからデータを読み出すおよびＭＴＪセルにデータを書き込むための２個のスイッチにつながれた、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルの断面図を示す図である。ＭＴＪセル３３００は、センター電極３３０２、ＭＴＪストラクチャ３３０４およびボトム電極３３０６を含んでいる。ＭＴＪストラクチャ３３０４は、固定磁性層、磁気トンネル接合障壁層および自由磁性層を含んでいる。追加層も含まれていてもよい。自由磁性層は、データ値を格納するために、書き込み電流を使用して変更することができる磁界を運ぶ。ＭＴＪセル３３００は、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）、Ｎ−ウェイキャッシュ、不揮発性メモリデバイス、他のメモリデバイスまたはそれらの任意の組合せのような、メモリアレイ内のメモリセルでもよい。
【０１１０】
ビット線３３０８は、センター電極３３０２につながれてもよい。ワード線３３１０は、第１のトランジスタ３３１４および第２のトランジスタ３３２０の制御ターミナルにつながれてもよい。第１のトランジスタ３３１４は、線３３１２として描かれた第１のターミナルストラクチャによってボトム電極３３０６につながれた第１のターミナル、および第１のソース線（ＳＬ１）につながれた第２のターミナル３３１６を含んでいる。それは、第１の電源につながれてもよい。第２のトランジスタ３３２０は、線３３１８として描かれた第２のターミナルストラクチャによってボトム電極３３０６につながれた第１のターミナルを含んでおり、第２のソース線（ＳＬ２）につながれた第２のターミナル３３２２を含んでいる。それは、第２の電源につながれてもよい。
【０１１１】
特定の例では、トランジスタ３３１４は、ビット線３３０８から、センター電極３３０２、ＭＴＪストラクチャ３３０４、ボトム電極３３０６、線３３１２およびトランジスタ３３１４を通って、第２のターミナル３３１６へ、電流通路３３２４を供給するために、ワード線３３１０によって活性化されてもよい。電流通路３３２４による電流フローは、サイドウォール３３３０に関連した磁区で「１」値または「０」値が格納されることを示す。同様に、トランジスタ３３２０を通って線３３１８によって提供される電流通路は、ＭＴＪセル３３００のサイドウォール３３４０に隣接している磁区によって格納されたデータにアクセスするために使われてもよい。
【０１１２】
一般に、ＭＴＪセル３３００のような１つのＭＴＪセルに多数のデータ値を格納するために多数の磁区を利用するために、スイッチ３３１４および３３２０のようなスイッチは、垂直のサイドウォール３３３０および３３４０、ならびに水平のボトムウォール３３５０に関連したユニークな磁区にアクセスするために利用されてもよい。ＭＴＪセル３３００の利点は、多数のデジタル値が単一セル内に格納されることを可能にするために、多数の垂直磁区が形成されてもよいということである。それによって、記憶密度を増加させる。多数の垂直磁区の各々は、ＭＴＪセル３３００へまたはＭＴＪセル３３００から電流方向を変更することによって修正することができるそれぞれの磁界配向性（方向）を含んでいる。特定の例では、ＭＴＪセル３３００の磁界の各々は、他の磁区の磁気配向性を変更せずに、独立して変更されてもよい。
【０１１３】
特定の実施形態中で、ソース線３３１６およびソース線３３２２が分離されるので、サイドウォール３３４０の磁界を変更せずに、サイドウォール３３３０をプログラムすることは可能である。ビット線３３０８およびワード線３３１０は、独立したビット値を格納するために、サイドウォール３３３０および３３４０で、磁区の１または両方の方向を別々に変更するために、ソース線３３１６および３３２０と共に利用されてもよい。
【０１１４】
図３４は、ＭＴＪセルからデータを読み出すおよびＭＴＪセルにデータを書き込むための３個のスイッチにつながれた、多数の垂直磁区を備えたＭＴＪセルの断面図を示す図である。ＭＴＪセル３４００は、センター電極３４０２、ＭＴＪストラクチャ３４０４およびボトム電極３４０６を含んでいる。ＭＴＪストラクチャ３４０４は、固定磁性層、磁気トンネル接合障壁層および自由磁性層を含んでいる。自由磁性層は、データ値を格納するために、書き込み電流を使用して変更することができる磁界を運ぶ。ＭＴＪセル３４００は、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）、Ｎ−ウェイキャッシュ、不揮発性メモリデバイス、他のメモリデバイスまたはそれらの任意の組合せのような、メモリアレイ内のメモリセルでもよい。
【０１１５】
ビット線３４０８は、センター電極３４０２につながれてもよい。ワード線３４１０は、第１のトランジスタ３４１４、第２のトランジスタ３４２０および第３のトランジスタ３４６０の制御ターミナルにつながれてもよい。第１のトランジスタ３４１４は、線３４１２として描かれた第１のターミナルストラクチャによってボトム電極３４０６につながれた第１のターミナル、および第１のソース線（ＳＬ１）につながれた第２のターミナル３４１６を含んでいる。それは、第１の電源につながれてもよい。第２のトランジスタ３４２０は、線３４１８として描かれた第２のターミナルストラクチャによってボトム電極３４０６につながれた第１のターミナルを含んでおり、第２のソース線（ＳＬ２）につながれた第２のターミナル３４２２を含んでいる。それは、第２の電源につながれてもよい。第３のトランジスタ３４６０は、線３４６２として描かれた第３のターミナルストラクチャによってボトム電極３４０６につながれた第１のターミナルを含んでおり、第３のソース線（ＳＬ３）につながれた第２のターミナル３４６４を含んでいる。それは、第３の電源につながれてもよい。
【０１１６】
特定の例では、トランジスタ３４１４は、ビット線３４０８から、センター電極３４０２、ＭＴＪストラクチャ３４０４、ボトム電極３４０６、線３４１２およびトランジスタ３４１４を通って、第２のターミナル３４１６へ、電流通路３４２４を供給するために、ワード線３４１０によって活性化されてもよい。電流通路３４２４経由の電流フローは、サイドウォール３４３０に関連した垂直磁区で「１」値または「０」値が格納されることを示す。同様に、トランジスタ３４２０を通る線３４１８によって提供される電流通路は、ＭＴＪセル３４００のサイドウォール３４４０に隣接している垂直磁区によって格納されたデータにアクセスするために使われてもよい。同様に、トランジスタ３４６０を通る線３４６２によって提供される電流通路は、ボトムウォール３４５０に隣接している水平磁区によって格納されたデータにアクセスするために使われてもよい。
【０１１７】
一般に、ＭＴＪセル３４００のような１つのＭＴＪセルに多数のデータ値を格納するために多数の磁区を使用するために、スイッチ３４１４のようなスイッチ、３４２０および３４６０は、垂直のサイドウォール３４３０および３４４０、ならびに水平のボトムウォール３４５０に関連したユニークな磁区にアクセスするために使用されてもよい。ＭＴＪセル３４００の利点は、マルチビットが単一セル内に格納されることを可能にするために、多数の垂直磁区が形成されてもよいということである。それによって、記憶密度を増加させる。多数の垂直磁区の各々は、ＭＴＪセル３４００へまたはＭＴＪセル３４００から電流方向を変更することにより修正することができるそれぞれの磁界配向性（方向）を含んでいる。特定の例では、ＭＴＪセル３４００の磁界の各々は、他の磁区の磁気配向性を変更せずに、独立して変更されてもよい。
【０１１８】
図３５は、ＭＴＪセルからデータを読み出すおよびＭＴＪセルにデータを書き込むための３個のスイッチにつながれた、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルの第２の実例となる実施形態の断面図を示す図である。ＭＴＪセル３５００は、センター電極３５０２、ＭＴＪストラクチャ３５０４およびボトム電極３５０６を含んでいる。ＭＴＪストラクチャ３５０４は、固定磁性層、磁気トンネル接合障壁層および自由磁性層を含んでいる。自由磁性層は、データ値を格納するために、書き込み電流を使用して変更することができる磁界を運ぶ。ＭＴＪセル３５００は、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）、Ｎ−ウェイキャッシュ、不揮発性メモリデバイス、他のメモリデバイスまたはそれらの任意の組合せのような、メモリアレイ内のメモリセルでもよい。
【０１１９】
ビット線３５０８は、センター電極３５０２につながれてもよい。ワード線３５１０は、第１のトランジスタ３５１４、第２のトランジスタ３５２０および第３のトランジスタ３５６０の制御ターミナルにつながれてもよい。第１のトランジスタ３５１４は、第１のサイドウォール３５３０に近く、線３５１２として描かれ、第１のターミナルストラクチャによってボトム電極３５０６につながれた第１のターミナルを含んでいる。第１のトランジスタ３５１４は、第１のソース線（ＳＬ１）につながれた第２のターミナル３５１６を含んでいる。それは、第１の電源につながれてもよい。第２のトランジスタ３５２０は、第２のサイドウォール３５４０に近く、線３５１８として描かれ、第２のターミナルストラクチャによってボトム電極３５０６につながれた第１のターミナルを含んでいる。第２のトランジスタ３５２０は、第２のソース線（ＳＬ２）につながれた第２のターミナル３５２２を含んでいる。それは、第２の電源につながれてもよい。第３のトランジスタ３５６０は、（センター電極３５０２の後ろに位置し、破線として示された）第３のサイドウォール３５５０に近く、線３５６２として描かれ、第３のターミナルストラクチャによってボトム電極３５０６につながれた第１のターミナルを含んでいる。第３のトランジスタ３５６０は、第３のソース線（ＳＬ３）につながれた第２のターミナル３５６４を含んでいる。それは、第３の電源につながれてもよい。
【０１２０】
特定の例では、トランジスタ３５１４は、ビット線３５０８から第２のターミナル３５１６に、センター電極３５０２、ＭＴＪストラクチャ３５０４、ボトム電極３５０６、線３５１２およびトランジスタ３５１４を通る電流通路を供給するために、ワード線３５１０によって活性化されてもよい。トランジスタ３５１４による電流フローは、サイドウォール３５３０に関連した垂直磁区で「１」値または「０」値が格納されることを示してもよい。同様に、トランジスタ３５２０を通る線３５１８によって提供される電流通路は、ＭＴＪセル３５００のサイドウォール３５４０に隣接している垂直磁区によって格納されたデータにアクセスするために使われてもよい。同様に、トランジスタ３５６０を通る線３５６２によって提供される電流通路は、第３のサイドウォール３５５０に隣接している垂直磁区によって格納されたデータにアクセスするために使われてもよい。
【０１２１】
一般に、ＭＴＪセル３５００のような１つのＭＴＪセルに多数のデータ値を格納するために多数の磁区を使用するために、スイッチ３５１４のようなスイッチ、３５２０および３５６０は、垂直のサイドウォール３５３０、３５４０および３５５０に関連したユニークな磁区にアクセスするために使用されてもよい。ＭＴＪセル３５００の利点は、マルチビットが単一セル内に格納されることを可能にするために、多数の垂直磁区が形成されてもよいということである。それによって、記憶密度を増加させる。多数の垂直磁区の各々は、ＭＴＪセル３５００へまたはＭＴＪセル３５００から電流方向を変更することにより修正することができるそれぞれの磁界配向性（方向）を含んでいる。特定の例では、ＭＴＪセル３５００の磁界の各々は、他の磁区の磁気配向性を変更せずに、独立して変更されてもよい。
【０１２２】
図３６は、ＭＴＪセルからデータを読み出すおよびＭＴＪセルにデータを書き込むための４個のスイッチにつながれた、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルの断面図を示す図である。ＭＴＪセル３６００は、センター電極３６０２、ＭＴＪストラクチャ３６０４およびボトム電極３６０６を含んでいる。ＭＴＪストラクチャ３６０４は、固定磁性層、磁気トンネル接合障壁層および自由磁性層を含んでいる。ＭＴＪストラクチャ３６０４は、さらに反強磁性体（ＡＦ）層、他の追加層またはそれらの任意の組合せを含んでもよい。自由磁性層は、データ値を格納するために、書き込み電流を使用して変更することができる磁界を運ぶ。ＭＴＪセル３６００は、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）、Ｎ−ウェイキャッシュ、不揮発性メモリデバイス、他のメモリデバイスまたはそれらの任意の組合せのような、メモリアレイ内のメモリセルでもよい。
【０１２３】
ビット線３６０８は、センター電極３６０２につながれてもよい。ワード線３６１０は、第１のトランジスタ３６１４、第２のトランジスタ３６２０、第３のトランジスタ３６６０および第４のトランジスタ３６９２の制御ターミナルにつながれてもよい。第１のトランジスタ３６１４は、第１のサイドウォール３６３０に近い、線３６１２として描かれ、第１のターミナルストラクチャによってボトム電極３６０６につながれた第１のターミナルを含んでいる。第１のトランジスタ３６１４は、第１のソース線（ＳＬ１）につながれた第２のターミナル３６１６を含んでいる。それは、第１の電源につながれてもよい。第２のトランジスタ３６２０は、第２のサイドウォール３６４０に近く、線３６１８として描かれ、第２のターミナルストラクチャによってボトム電極３６０６につながれた第１のターミナルを含んでいる。第２のトランジスタ３６２０は、第２のソース線（ＳＬ２）につながれた第２のターミナル３６２２を含んでいる。それは、第２の電源につながれてもよい。第３のトランジスタ３６６０は、（センター電極３６０２の後ろに位置し、破線として示された）第３のサイドウォール３６５０に近く、線３６６２として描かれ、第３のターミナルストラクチャによってボトム電極３６０６につながれた第１のターミナルを含んでいる。第３のトランジスタ３６６０は、第３のソース線（ＳＬ３）につながれた第２のターミナル３６６４を含んでいる。それは、第３の電源につながれてもよい。第４のトランジスタ３６９２は、ボトムウォール３６９０に近く、線３６９４として描かれ、第４のターミナルストラクチャによってボトム電極３６０６につながれた第１のターミナルを含んでいる。第４のトランジスタ３６９２は、第４のソース線（ＳＬ４）につながれた第２のターミナル３６９６を含んでいる。それは、第４の電源につながれてもよい。
【０１２４】
特定の例では、トランジスタ３６１４は、ビット線３６０８から第２のターミナル３６１６に、センター電極３６０２、ＭＴＪストラクチャ３６０４、ボトム電極３６０６、線３６１２およびトランジスタ３６１４を通る電流通路を供給するために、ワード線３６１０によって活性化されてもよい。トランジスタ３６１４による電流フローは、サイドウォール３６３０に関連した垂直磁区で「１」値または「０」値が格納されることを示してもよい。同様に、トランジスタ３６２０を通る線３６１８によって提供される電流通路は、ＭＴＪセル３６００のサイドウォール３６４０に隣接している垂直磁区によって格納されたデータにアクセスするために使われてもよい。同様に、トランジスタ３６６０を通る線３６６２によって提供される電流通路は、第３のサイドウォール３６５０に隣接している垂直磁区によって格納されたデータにアクセスするために使われてもよい。さらに、トランジスタ３６９２を通る線３６９４によって提供される電流通路は、ボトムウォール３６９０に隣接している水平磁区によって格納されたデータにアクセスするために使われてもよい。
【０１２５】
一般に、ＭＴＪセル３６００のような１つのＭＴＪセルに多数のデータ値を格納するために多数の磁区を使用するために、スイッチ３６１４のようなスイッチ、３６２０、３６６０および３６９２は、垂直のサイドウォール３６３０、３６４０、３６５０および水平のボトムウォール３６９０に関連したユニークな磁区にアクセスするために使用されてもよい。ＭＴＪセル３６００の利点は、マルチビットが単一セル内に格納されることを可能にするために、多数の垂直磁区が形成されてもよいということである。それによって、記憶密度を増加させる。多数の垂直磁区および水平磁区の各々は、ＭＴＪセル３６００へまたはＭＴＪセルから電流方向を変更することにより修正することができるそれぞれの磁界配向性（方向）を含んでいる。特定の例では、ＭＴＪセル３６００の磁界の各々は、他の磁区の磁気配向性を変更せずに、独立して変更されてもよい。
【０１２６】
図３７は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイスを作る方法の特定の実例となる実施形態のフロー図である。特定の実施形態では、方法は、図４あるいは図５に例証されたような、ＭＴＪデバイスの製造に使用されてもよい。一般に、ＭＴＪストラクチャの形成のためのトレンチの深さは、しっかりとコントロールされる。ＭＴＪ膜の堆積がなされる。トップ電極厚さは、継ぎ目のなく、狭いターンギャップを形成するようにコントロールされる。磁気アニールプロセスは、ボトムおよび固定磁界方向を備えた垂直磁区を初期化するために、水平寸法および垂直方向に沿った二次元に適用される。深さが幅および長さより大きいような、セルの形状およびセルの深さをコントロールすることによって、ＭＴＪセル内の磁界の方向は、コントロールされてもよい。特定の例では、幅および長さに対する深さの大きなアスペクト比は、ボトムＭＴＪおよびサイドウォールＭＴＪ磁区をより等方性にすることができる。特定の実施形態では、ＭＴＪスタックストラクチャは、ディープトレンチによって定義される。また、クリティカルまたは高価かもしれないＭＴＪフォトおよびエッチングプロセスは、回避されてもよい。トレンチフォトおよびエッチングプロセスは、ＭＴＪフォトおよびエッチングプロセスより容易にコントロールされ、より低コストおよび改善されたパフォーマンスになる。
【０１２７】
３７０２で、ディープトレンチは、半導体基板内に形成される。特定の実施形態では、ＭＴＪデバイスが少なくとも１つの垂直磁区を持つように、トレンチ深さは、トレンチ長さおよび幅より大きい。３７０４に移って、キャップ膜層が、堆積される。３７０６に続いて、ボトム電極は、ディープトレンチ内に堆積される。３７０８に進んで、多数の磁気トンネル接合（ＭＴＪ）膜層は、磁性膜層およびトンネル障壁層を含めて堆積される。
【０１２８】
３７１０に移って、トップ電極が、堆積される。３７１２に移って、ＭＴＪハードマスクが、堆積される。３７１４に続いて、磁気アニールは、水平のＸ方向および垂直のＹ方向に行われる。３７１６に進んで、基板は、パターン化され、ボトム電極で止まる深さまでエッチングされる。フォトレジスト（ＰＲ）剥離および洗浄プロセスが行われる。３７１８に進み、ボトム電極フォト／エッチングプロセスは、ＰＲ剥離プロセスの実行とともに行われる。３７２０に移って、キャップ膜層が、堆積される。
【０１２９】
３７２２に続いて、層間絶縁層が、堆積される。３７２４に進んで、化学的機械研磨（ＣＭＰ）オペレーションは、行われる。３７２６に移り、ビアフォト／エッチング／充填および研磨が、行われる。
【０１３０】
図３８は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイスを作る方法の第２の特定の実例となる実施形態のフロー図である。特定の実施形態では、方法は、図６の中で例証されたような、ＭＴＪデバイスの製造に使用されてもよい。
【０１３１】
３８０２で、キャップ膜層が、堆積される。３８０４に移って、ボトムビアフォト／エッチング／充填および化学的機械研磨（ＣＭＰ）プロセスが、行われる。３８０６に続いて、層間絶縁（ＩＬＤ）層が、堆積される。また、ＣＭＰプロセスが、行われる。
【０１３２】
３８０８で、ディープトレンチは、半導体基板内に形成される。特定の実施形態では、ＭＴＪデバイスが少なくとも１つの垂直磁区を持つように、トレンチ深さは、トレンチ長さおよび幅より大きい。３８１０に続いて、ボトム電極は、ディープトレンチ内に堆積される。３８１２に進んで、多数の磁気トンネル接合（ＭＴＪ）膜層は、磁性膜層およびトンネル障壁層を含めて堆積される。
【０１３３】
３８１４に移って、トップ電極が、堆積される。３８１６に移って、ＭＴＪハードマスクが、堆積される。３８１８に続いて、磁気アニールは、水平のＸ方向および垂直のＹ方向に行われる。３８２０に進んで、基板は、パターン化され、ボトム電極で止まる深さでエッチングされる。３８２２に移って、ボトム電極フォト／エッチングプロセスは、行われる。図３１の中で例証されたＭＴＪデバイスの製造のような、特定の実施形態では、ＭＴＪデバイスおよびボトム電極用のフォトおよびエッチングプロセスは、組み合わせられてもよい。
【０１３４】
３８２４に移って、キャップ膜層が、堆積される。３８２６に進んで、層間絶縁層が、堆積される。３８２８に移って、化学的機械研磨（ＣＭＰ）オペレーションが、行われる。３８３０まで移って、ビアフォト／エッチング／充填および研磨オペレーションが、行われる。
【０１３５】
図３９は、多数の垂直磁区を備えた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイスを作る方法の第３の特定の実例となる実施形態のフロー図である。特定の実施形態では、方法は、図１５−２２の中で例証されたような、ＭＴＪデバイスの製造に使用されてもよい。
【０１３６】
３９０２で、ボトム金属ワイヤが堆積され、パターニングが行われる。ダマシンプロセスが使用される場合、ボトム金属およびビアプロセスは、組み合わせられてもよい。３９０４に移って、層間絶縁（ＩＤＬ）層が、堆積される。化学的機械研磨（ＣＭＰ）が、行われる。また、キャップ膜が、堆積される。３９０６まで進み、図１９−２２の中で描かれたような、ＭＴＪデバイスがボトムビア接続を含むかどうかについて、決定がなされる。３９０８に続いて、ＭＴＪデバイスがボトムビア接続を含んでいる場合に、ボトムビアは、開口され、充填され、ビアＣＭＰが行われる。ＭＴＪデバイスがボトムビア接続を含んでいない場合、方法は３９１０に移り、層間絶縁膜が堆積され、キャップ膜が堆積される。３９１２まで進み、図１７−１８中で描かれたような、ＭＴＪデバイスがサイドウォールボトムビア接続を含むかどうかについて、決定がなされる。３９１４に続いて、ＭＴＪデバイスがサイドウォールボトムビア接続を含んでいる場合、サイドウォールボトムビアは、開口され、充填され、ビアＣＭＰが行われる。ＭＴＪデバイスがサイドウォールボトムビア接続を含んでいない場合、方法は３９１６に進む。
【０１３７】
３９１６に移って、ＭＴＪトレンチは、パターン化され、キャップ層までエッチングされ、剥離され、洗浄される。３９１８に続いて、ボトム電極が、堆積される。ＭＴＪ膜が、堆積される。また、トップ電極が、堆積される。３９２０に進んで、ＭＴＪハードマスクが、堆積される。フォト／エッチングプロセスは、ボトム電極で止まるまで行われる。フォトレジストが剥離され、洗浄される。３９２２まで進み、フォトレジスト剥離および洗浄とともに、ボトム電極のフォト／エッチングプロセスは、行われる。
【０１３８】
３９２４に移って、ＭＴＪサイドウォールマスクフォト／エッチングプロセスは、１つのサイドウォールを削除するために行われる。フォトレジスト剥離され、洗浄される。３９２６に続いて、キャップ膜層が、堆積される。３９２８に進んで、層間絶縁体膜が、堆積される。また、ＣＭＰが、行われる。３９３０に進み、トップビア開口／エッチングおよび洗浄プロセスが、行われる。ビアＣＭＰが、行われる。３９３２に移って、トップ金属ワイヤは、堆積され、パターン化される。ダマシンプロセスがある場合、３９３０のビアプロセスおよび３９３２の金属プロセスは、組み合わせることができる。
【０１３９】
図４０は、多数の垂直磁区を備えたＭＴＪデバイスを動作する方法の特定の実例となる実施形態のフロー図である。４００２で、方法は、複数のサイドウォールを含む磁気トンネル接合ストラクチャのセンター電極につながれたビット線を選択的に活性化することを含んでいる。ここで、複数のサイドウォールの各々は、ユニークな垂直磁区を運ぶために自由層を含んでいる。４００４に続いて、１以上の双方向スイッチは、ＭＴＪストラクチャを通る電流フローを許可するために選択的に活性化される。ここで、１以上の双方向スイッチは、複数のサイドウォールのそれぞれのサイドウォールにつながれ、電源につながれる。４００６まで移り、読み出し動作の間、ユニークな垂直磁区の各々に関連したデータ値は、電流通路に関連した抵抗に基づいて決定される。４００８まで進み、書き込み動作の間、ＭＴＪストラクチャを通る電流方向は、選択磁区の自由層内の磁気補正を選択的にコントロールするために、１以上のスイッチの各々によってコントロールされる。ここで、磁気方向は、データ値と関係がある。方法は、４０１０で終了する。
【０１４０】
図４１は、多数の磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルを含むメモリデバイスを含む通信デバイス４１００のブロック図である。通信デバイス４１００は、ＭＴＪセルのメモリアレイ４１３２、およびＭＴＪセルのキャッシュメモリ４１６４を含んでいる。それは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）４１１０のようなプロセッサにつながれる。通信デバイス４１００は、さらにＤＳＰ４１１０につながれる磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）デバイス４１６４を含んでいる。特定の例では、ＭＴＪセルのメモリアレイ４１３２、ＭＴＪセルのキャッシュメモリデバイス４１６４、および多数のＭＴＪセルを含むＭＲＡＭデバイス４１６６は、図１−２１に関して記述されるような、多数の独立したデジタル値を格納するように構成される。ここで、各ＭＴＪセルは、少なくとも１つの垂直のドメインを含む。
【０１４１】
図４１は、さらにデジタル信号プロセッサ４１１０およびディスプレイ４１２８につながれるディスプレイコントローラ４１２６を示す。コーダ／デコーダ（ＣＯＤＥＣ）４１３４もデジタル信号プロセッサ４１１０につなぐことができる。スピーカ４１３６およびマイクロホン４１３８は、ＣＯＤＥＣ４１３４につなぐことができる。
【０１４２】
図４１は、ワイヤレスコントローラ４１４０をデジタル信号プロセッサ４１１０およびワイヤレスアンテナ４１４２につなぐことができることをさらに示す。特定の実施形態では、入力デバイス４１３０および電源４１４４は、オンチップ・システム４１２２につながれる。さらに、図４１の中で例証されるように、特定の実施形態では、ディスプレイ４１２８、入力デバイス４１３０、スピーカ４１３６、マイクロホン４１３８、ワイヤレスアンテナ４１４２および電源４１４４は、オンチップ・システム４１２２の外部にある。しかしながら、各々は、インターフェースまたはコントローラのようなオンチップ・システム４１２２のコンポーネントにつなぐことができる。
【０１４３】
当業者は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたは両方のコンビネーションとして、ここに開示された実施形態に関して記述された、様々な実例となる論理ブロック、コンフィギュレーション、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップがインプリメントされてもよいことをさらに認識するだろう。明白にハードウェアとソフトウェアのこの互換性を例証するために、様々な実例となるコンポーネント、ブロック、コンフィギュレーション、モジュール、回路およびステップは、それらの機能性の点から一般に上記であると説明された。総合体系に課された特定のアプリケーションおよび設計制約に依存したハードウェアまたはソフトウェアとして、そのような機能であろうとなかろうとインプリメントされる。熟練した職人は、各特定のアプリケーションの方法を変える際に記述された機能をインプリメントしてもよい。しかし、そのようなインプリメンテーション決定は、本開示の範囲から逸脱するとは解釈されるべきでない。
【０１４４】
ここに開示された実施形態に関して記述された方法またはアルゴリズムのステップは、プロセッサによって実行されたハードウェア、ソフトウェアモジュール、または２つのコンビネーションで直接具体化されてもよい。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、ＭＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＰＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭまたは技術中で既知の記憶メディアの他の形式で存在してもよい。典型的な記憶メディアは、プロセッサにつながれる。そのようなプロセッサは、記憶メディアから情報を読み出し、そして、情報を書き込むことができる。代案では、記憶メディアは、プロセッサに不可欠かもしれない。プロセッサと記憶メディアは、ＡＳＩＣに存在してもよい。ＡＳＩＣは、コンピュータデバイスまたはユーザ端末に存在してもよい。代案では、プロセッサと記憶メディアは、コンピュータデバイスまたはユーザ端末中の個別部品として存在してもよい。
【０１４５】
開示された実施形態の前の記述は、開示された実施形態をどんな当業者も作るか使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態の様々な変更は、当業者に容易に明白になる。また、ここに定義された一般的な法則は、開示の精神または範囲から外れずに、他の実施形態に適用されてもよい。したがって、本開示は、ここに開示された実施形態に限定されたようには意図されず、次の請求項によって定義されるような法則と新しい特徴と一致して、可能な限り広い範囲を与えられることになっている。
以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］  磁気トンネル接合（ＭＴＪ）ストラクチャは、多数の垂直サイドウォールを具備するＭＴＪセルを具備する、
前記多数の垂直サイドウォールの各々は、ユニークな垂直磁区を定義する、
前記ユニークな垂直磁区の各々は、デジタル値を格納するように構成される。
［２］  第１の前記垂直サイドウォールは、前記第１の前記垂直サイドウォールの高さ未満である距離によって、第２の前記垂直サイドウォールから分離される、前記［１］のＭＴＪストラクチャ。
［３］  前記ＭＴＪセルは、前記多数の垂直サイドウォール間に垂直に伸びるセンター電極をさらに具備する、前記［１］のＭＴＪストラクチャ。
［４］  前記センター電極の厚さは、前記多数の垂直サイドウォールの２つの対向するサイドウォールの幅を引いた前記ＭＴＪセルの幅間の差のおよそ半分である、前記［３］のＭＴＪストラクチャ。
［５］  前記ＭＴＪセルは、第１の磁区を有する第１の垂直サイドウォールと、第２の磁区を有する第２の垂直のサイドウォールと、第３の磁区を有する第３の垂直のサイドウォールとを具備する、前記［１］のＭＴＪストラクチャ。
［６］  前記ＭＴＪセルは、前記多数の垂直サイドウォールにつながれたボトムウォールをさらに具備する、前記ボトムウォールは、第４の磁区を有する、前記［５］のＭＴＪストラクチャ。
［７］  ４つのターミナルストラクチャをさらに具備する、
前記４つのターミナルストラクチャのうちの３つは、前記垂直サイドウォールにつながれ、前記４つのターミナルストラクチャの４分の１は、前記ボトムウォールにつながれる、前記［６］のＭＴＪストラクチャ、
［８］  前記ＭＴＪセルは、Ｕ字形状である、前記［１］のＭＴＪストラクチャ。
［９］  前記ＭＴＪセルは、実質的に長方形の形状の４つの垂直サイドウォールを具備する、前記［１］のＭＴＪストラクチャ。
［１０］  前記ＭＴＪセルは、前記４つの垂直サイドウォールにつながれたボトムウォールをさらに具備する、前記［９］のＭＴＪストラクチャ。
［１１］  前記ＭＴＪストラクチャは、６つのターミナルストラクチャをさらに具備する、前記［１０］のＭＴＪストラクチャ。
［１２］  多数のデジタル値を格納するように構成された１つの磁気トンネル接合（ＭＴＪ）セルと、前記多数のデジタル値の少なくとも１つは、垂直磁界を使用して格納される、
前記ＭＴＪセルにつながれた多数のターミナルと、
を具備するデバイス。
［１３］  第１の前記多数のターミナルにつながれたトランジスタをさらに具備する、
前記トランジスタは、データ書き込み線および第１のソース線にさらにつながれる、前記［１２］のデバイス。
［１４］  第２の前記多数のターミナルにつながれた第２のトランジスタをさらに具備する、
前記第２のトランジスタは、前記データ書き込み線につながれ、第２のソース線につながれる、前記［１３］のデバイス。
［１５］  第３の前記多数のターミナルにつながれた第３のトランジスタをさらに具備する、
前記第３のトランジスタは、前記データ書き込み線につながれ、第３のソース線につながれる、前記［１４］のデバイス。
［１６］  前記第１の前記多数のターミナルは、前記ＭＴＪセルの第１のサイドウォールにつながれる、前記第２の前記多数のターミナルは、前記ＭＴＪセルの第２のサイドウォールにつながれる、前記第３の前記多数のターミナルは、前記ＭＴＪセルのボトムウォールにつながれる、前記［１５］のデバイス。
［１７］  ビット線につながれた第４の前記多数のターミナルをさらに具備する、前記［１６］のデバイス。
［１８］  デバイスを作る方法は、
基板内にディープトレンチを作成するために、ディープトレンチフォトおよびエッチングプロセスを行うことと、
前記ディープトレンチ内にボトム電極を堆積することと、
固定層、トンネル障壁、および自由層を含む磁気トンネル接合（ＭＴＪ）ストラクチャを形成するために層を堆積することと、前記ＭＴＪストラクチャの少なくとも第１の部分は前記ボトム電極につながれる、
前記ＭＴＪストラクチャの少なくとも第２の部分上にトップ電極を堆積することと、
水平方向および垂直方向に前記ＭＴＪストラクチャ上に磁気アニールプロセスを行うことと、前記水平方向は、前記基板の面と実質的に平行である、前記垂直方向は、前記基板の前記面に実質的に垂直である、
を具備し、
前記自由層の第１の部分は、前記垂直方向に第１の磁区を有している、前記自由層の第２の部分は、前記水平方向に第２の磁区を有している。
［１９］  層間絶縁体（ＩＬＤ）の堆積を行うことと、化学的機械研磨（ＣＭＰ）プロセスを行うことと、をさらに具備する、前記［１８］の方法。
［２０］  前記ＭＴＪにつながれたビア上で、フォトレジスト、エッチング、充填およびＣＭＰプロセスを行うことをさらに具備する、前記［１９］の方法。
［２１］  前記ＭＴＪストラクチャは、前記垂直方向に第１のサイドウォールおよび前記垂直方向に第２のサイドウォールを含んでいる、前記［１８］の方法。
［２２］  キャップ膜層を堆積することと、
ボトムビアのエッチング、充填および研磨プロセスを行うことと、
層間絶縁層を堆積することと、
をさらに具備する、前記［２１］の方法。
［２３］  前記ＭＴＪストラクチャは、Ｕ字形状を有する、前記［１８］の方法。
［２４］  前記トレンチは、前記ＭＴＪストラクチャのサイドウォールの高さより大きな深さを有している、前記サイドウォールの前記高さは、前記トレンチの長さより大きくおよび前記トレンチの幅より大きい、前記［１８］の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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