(57)【要約】【課題】高密度ＳＴＴ−ＲＡＭで使用可能である改善された磁気接合が提供される。【解決手段】本発明の方法及びシステムは磁気接合を提供する。自由層、対称フィルター、被固定層が提供され得る。読出し電流が磁気接合を通過する時、自由層は安定な磁気状態の間でスイッチングさせる磁気モーメントを有することができる。対称フィルターは第１対称を有する電荷キャリヤーを、他の対称を有する電荷キャリヤーより高い確率に伝送できる。対称フィルターは自由層及び被固定層の間に介在され得る。自由層及び／又は被固定層は面内に配置され、一スピンチャンネル内でフェルミ準位での第１対称の電荷キャリヤーを有し、他スピンチャンネル内でフェルミ準位での第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、面と垂直である非ゼロ磁気モーメント要素を有する。自由層及び／又は被固定層及び対称フィルターは７パーセントより低い少なくとも１つの格子不整合を有する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
書込み電流が磁気接合を通過する時に、複数の安定な磁気状態の間でスイッチング可能である第１磁気モーメントを有する自由層と、
第２対称を有する電荷キャリヤーより第１対称を有する電荷キャリヤーをより高い確率に伝送させる対称フィルターと、
一方向に固定された第２磁気モーメントを有する被固定層と、を含み、
前記対称フィルターが前記自由層及び前記被固定層の間に介在され、
前記被固定層及び前記自由層の中の少なくとも１つが一スピンチャンネル内でフェルミ準位での前記第１対称の前記電荷キャリヤーを有し、他スピンチャンネル内でフェルミ準位での前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、面内に配置され、前記面と垂直である非ゼロ磁気モーメント要素を有し、
前記対称フィルターと、前記被固定層及び前記自由層の中の少なくとも１つと、の間に７パーセントより低い格子不整合を有する、磁気接合。
【請求項２】
前記格子不整合が４パーセントより低い、請求項１に記載の磁気接合。
【請求項３】
前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つがＡｌＭｎを含む、請求項１に記載の磁気接合。
【請求項４】
前記対称フィルターが、Ｇｅ、ＧａＡｓ、及びＺｎＳｅの中の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の磁気接合。
【請求項５】
前記第１磁気モーメントが前記面と垂直になる、請求項１に記載の磁気接合。
【請求項６】
前記第２磁気モーメントが前記面と垂直になる、請求項１に記載の磁気接合。
【請求項７】
前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つが、ＭｎＧａ及びＭｎＩｎの中の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の磁気接合。
【請求項８】
前記対称フィルターがトンネルバリアー層である、請求項１に記載の磁気接合。
【請求項９】
前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つが合成型の反磁性体である、請求項１に記載の磁気接合。
【請求項１０】
スペーサー層と、
追加的な被固定層と、をさらに含み、
前記スペーサー層が、前記自由層及び前記追加的な被固定層の間に介在され、
前記追加的な被固定層が第３磁気モーメントを有する、請求項１に記載の磁気接合。
【請求項１１】
前記追加的な被固定層がＡｌＭｎを含む、請求項１０に記載の磁気接合。
【請求項１２】
前記スペーサー層が追加的な対称フィルターである、請求項１０に記載の磁気接合。
【請求項１３】
前記追加的な対称フィルターと、前記自由層及び前記追加的な被固定層の中の少なくとも１つと、の間に７パーセントより低い追加的な格子不整合を有する、請求項１１に記載の磁気接合。
【請求項１４】
前記追加的な格子不整合が４パーセントより低い、請求項１３に記載の磁気接合。
【請求項１５】
前記追加的な対称フィルターが、Ｇｅ、ＧａＡｓ、及びＺｎＳｅの中の少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の磁気接合。
【請求項１６】
前記自由層、前記被固定層、及び前記追加的な被固定層が合成型反強磁性体である、請求項１０に記載の磁気接合。
【請求項１７】
面に平行になり、前記面と垂直になる（００１）軸を有するＡｌＭｎを含み、書込み電流が磁気接合を通過する時、多数の安定な磁気状態の間でスイッチングされる第１磁気モーメントを有し、第１の多数のスピンチャンネル内でフェルミ準位での第１対称の電荷キャリヤーを有し、第１の少数のスピンチャンネルで前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、前記第１磁気モーメントは前記面と垂直になる第１非ゼロ要素を有する自由層と、
前記第１対称を有する前記電荷キャリヤーを伝送し、前記第１対称と異なる第２対称を有する前記電荷キャリヤーを減衰させ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、及びＺｎＳｅの中の少なくとも１つを含む対称フィルターと、
前記面に平行になり、前記面と垂直になる（００１）軸を有する前記ＡｌＭｎを含み、前記面と垂直である第２非ゼロ要素を有し、一方向に固定された第２磁気モーメントを有し、第２の多数のスピンチャンネル内で前記フェルミ準位での前記第１対称の電荷キャリヤーを有し、第２の少数のスピンチャンネルで前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏された被固定層と、を含み、
前記対称フィルターが、前記自由層及び前記被固定層の間に介在された、磁気メモリ素子用磁気接合。
【請求項１８】
少なくとも１つの選択素子及び少なくとも１つの磁気接合を含み、前記少なくとも１つの磁気接合が、自由層、被固定層、及び前記自由層と前記被固定層との間に介在された対称フィルターを含み、前記自由層が、書込み電流が前記磁気接合を通過する時に、複数の安定な磁気状態の間でスイッチングさせる第１磁気モーメントを有し、前記対称フィルターが、第１対称を有する電荷キャリヤーを、第２対称を有する前記電荷キャリヤーより高い確率に伝送し、前記被固定層が、一方向に固定された第２磁気モーメントを有し、前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つが、第１スピンチャンネル内でフェルミ準位での前記第１対称の前記電荷キャリヤーを有し、第２スピンチャンネル内で前記フェルミ準位での前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、面内に配置され、前記面と垂直になる非ゼロ磁気モーメント要素を有し、前記対称フィルターと、前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つとが、７パーセントより低い格子不整合を有する複数の磁気格納セルと、
前記複数の磁気格納セルとカップリングされた複数のビットラインと、
前記複数の磁気格納セルとカップリングされた複数のワードラインと、を含む、磁気メモリ。
【請求項１９】
前記格子不整合が４パーセントより低い、請求項１８に記載の磁気メモリ。
【請求項２０】
前記対称フィルターがＧｅ、ＧａＡｓ、及びＺｎＳｅの中の少なくとも１つを含む、請求項１８に記載の磁気メモリ。
【請求項２１】
面に平行になり、読出し電流が通過する時に、複数の安定な磁気状態の間でスイッチングする第１磁気モーメントを有し、前記第１磁気モーメントは前記面と垂直である第１非ゼロ要素を有する自由層と、
前記面に平行になり、一方向に固定された第２磁気モーメントを有する被固定層と、
前記自由層及び前記被固定層の間に介在された対称フィルターと、を含み、
前記第２磁気モーメントが、前記面と垂直である第２非ゼロ要素を有し、
前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つが、第１の多数のスピンチャンネル内でフェルミエネルギーでの第１対称の電荷キャリヤーを有し、第１の少数のスピンチャンネルで前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、
前記対称フィルターが、前記第１対称を有する前記電荷キャリヤーを伝送し、前記第１対称と異なる第２対称を有する電荷キャリヤーを減衰させ、
前記対称フィルターと、前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つとが、７パーセントより低い格子不整合を有する、磁気メモリ素子用磁気接合。
【請求項２２】
面に平行になり、読出し電流が通過する時に、複数の安定な磁気状態の間でスイッチングする第１磁気モーメントを有し、第１の多数のスピンチャンネル内でフェルミ準位での第１対称の電荷キャリヤーを有し、第１の少数のスピンチャンネルで前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、前記第１磁気モーメントが、前記面と垂直である第１非ゼロ要素を有する自由層と、
前記第１対称を有する電荷キャリヤーを伝送し、前記第１対称と異なる第２対称を有する電荷キャリヤーを減衰させる対称フィルターと、
前記面に平行になり、一方向に固定された第２磁気モーメントを有し、第２の多数のスピンチャンネル内でフェルミ準位での前記第１対称の電荷キャリヤーを有し、第２の少数のスピンチャンネルで前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、前記第２磁気モーメントは前記面と垂直になる第２非ゼロ要素を有する被固定層と、を含み、
前記対称フィルターが前記被固定層及び前記自由層の間に介在され、
前記対称フィルターと、前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つとが７パーセントより低い格子不整合を有する、磁気メモリ素子用磁気接合。
【請求項２３】
自由層膜、被固定層膜、及び対称フィルター膜を含む磁気接合スタックを提供し、前記対称フィルター膜が、第１対称を有する電荷キャリヤーを伝送し、第２対称を有する前記電荷キャリヤーを減衰させ、前記自由層膜及び前記被固定層膜の間に介在され、前記被固定層膜及び前記自由層膜の中の少なくとも１つが、一スピンチャンネル内でフェルミ準位での前記第１対称の電荷キャリヤーを有し、他スピンチャンネル内で前記フェルミ準位での前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、面内に置き、前記面と垂直になる非ゼロ磁気モーメント要素を有し、前記対称フィルター膜と、前記自由層膜及び前記被固定層膜の中の少なくとも１つとが７パーセントより低い格子不整合を有することと、
前記自由層膜から定義された自由層、前記対称フィルター膜から定義された対称フィルター、前記被固定層膜から定義された被固定層を含み、前記自由層が第１磁気モーメントを有し、前記被固定層が第２磁気モーメントを有する磁気接合を定義することと、
特定方向に固定された前記被固定層の前記第２磁気モーメントを設定することと、を含み、
前記磁気接合が、読出し電流が前記磁気接合を通過する時に、前記第１磁気モーメントが複数の安定な磁気状態の間でスイッチングするように構成された、磁気メモリ素子用磁気接合の製造方法。
【請求項２４】
前記格子不整合が４パーセントより低い、請求項２３に記載の磁気メモリ素子用磁気接合の製造方法。
【請求項２５】
前記自由層膜及び前記被固定層膜の中の少なくとも１つが面内に配置され、前記面と垂直である（００１）軸を有するＡｌＭｎを含む、請求項２３に記載の磁気メモリ素子用磁気接合の製造方法。
【請求項２６】
前記対称フィルターが、Ｇｅ、ＧａＡｓ、及びＺｎＳｅの中の少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の磁気メモリ素子用磁気接合の製造方法。
【請求項２７】
前記磁気接合スタックを提供することが、
スペーサー層膜を形成することと、
追加的な被固定層用の追加的な被固定膜を形成することと、を含み、
前記スペーサー層が前記追加的な被固定層膜及び前記自由層膜の間に介在され、
前記追加的な被固定層が第３磁気モーメントを有する、請求項２３に記載の磁気メモリ素子用磁気接合の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気メモリのような磁気素子用磁気接合及びこのような磁気接合を使用する素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気メモリ、特に磁気ランダムメモリ（ＭＲＡＭｓ）は高い読出し／書込み速度、耐久性、不揮発性及び駆動間の低い電力消費の可能性によって、関心が増加されている。ＭＲＡＭの１つの種類はスピン伝達トルクランダムアクセスメモリ（ｓｐｉｎ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｔｏｒｑｕｅ  ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ、ＳＴＴ−ＲＡＭ）である。ＳＴＴ−ＲＡＭは磁気接合を通じて駆動される電流によって少なくとも一部書き込まれる磁気接合を利用する。
【０００３】
図１は従来のＳＴＴ−ＲＡＭを使用した従来の磁気トンネル接合（ＭＴＪ）１０を示す。従来のＭＴＪ１０は一般的に従来の下部コンタクト１１の上にあり、従来のシード層１２を使用し、従来の上部コンタクト１６の下にある。従来のＭＴＪ１０は従来の反強磁性（ＡＦＭ）層２０、従来の被固定層３０、従来のトンネルバリアー層４０、及び従来の自由層５０を包含する。また、従来のキャッピング層１４が図示される。従来の被固定層３０の磁気モーメント３２が安定されたことに反して、従来の自由層５０は可変磁気モーメント５２を有することができる。より詳細に、被固定層３０の磁気モーメント３２は従来の反強磁性（ＡＦＭ）層２０と相互作用によって固定され得る。
【０００４】
従来のコンタクト１２、１６は図１に示したように面垂直電流（ＣＰＰ）方向又はｚ軸方向に電流を駆動するのに使用され得る。従来の被固定層３０を通過する電流はスピン分極され、角運動量を伝達することができる。前記角運動量は従来の自由層５０へ伝達され得る。角運動量の充分な量が伝達されれば、自由層５０の磁気モーメント５２は被固定層３０の磁気モーメント３２に対して平行又は反平行にスイッチされることができる。
【０００５】
ＳＴＴ−ＲＡＭの性能を向上させるように、従来の磁気接合１０の多様な要素が最適化されることが要求されることができる。例えば、従来の磁気接合１０は熱的に安定な従来の自由層５０をスイッチするために、望む臨界電流Ｉｃを得るように設計され得る。臨界電流は下の式によって計算され得る。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
ここで、＜Ｈ＞ｅｆｆは従来の自由層５０の歳差運動する磁気モーメントによって現れる平均有効磁気場であり、Ｈｋは磁気場が磁化容易軸へ印加される時、磁気モーメント５２をスイッチするのに必要である磁気場であり、αは減衰パラメーターであり、ηはスピントルク効率である。１．５ｍＡは電流を示し、６０の熱安定度係数（ΔＥ／ｋＢＴ）に近似される。ここで、ΔＥは熱的スイッチングに必要であるエネルギー障壁、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは絶対温度を示す。
【０００８】
従来の磁気接合１０は臨界電流を改善させるように最適化され得る。従来の磁気接合１０の設計は従来の被固定層３０及び従来の自由層５０にＣｏＦｅ及び／又はＣｏＦｅＢを使用することを包含することができる。ＣｏＦｅ及びＣｏＦｅＢは磁気モーメント３２、５２によって示したように、面内（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）の磁気モーメントを有する傾向がある。その上に、従来のトンネルバリアー層４０は結晶形ＭｇＯであり得る。ＭｇＯとＣｏＦｅ及びＣｏＦｅＢの組合は低い臨界電流をもたらすことができる。
【０００９】
従来の磁気トンネル接合１０が機能することができても、追加的な改善が要求され得る。例えば、磁気メモリ用磁気接合で、磁気メモリはより小さい大きさに縮小されることができ、より小さい臨界電流を使用することができ、磁気接合は製造するのがより容易であり、及び／又は他の性質を有することが要求され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする一技術的課題は高密度ＳＴＴ−ＲＡＭで使用可能である改善された磁気接合を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
磁気接合、磁気メモリ素子用磁気接合、磁気メモリ、及び磁気メモリ素子用磁気接合の製造方法が提供される。本発明の概念にしたがう磁気接合は書込み電流が磁気接合を通過する時に、複数の安定な磁気状態の間でスイッチング可能である第１磁気モーメントを有する自由層と、第２対称を有する電荷キャリヤーより第１対称を有する電荷キャリヤーをより高い確率に伝送させる対称フィルターと、一方向に固定された第２磁気モーメントを有する被固定層と、を含み、前記対称フィルターは前記自由層及び前記被固定層の間に介在され、前記被固定層及び前記自由層の中の少なくとも１つは一スピンチャンネル内でフェルミ準位での前記第１対称の前記電荷キャリヤーを有し、他スピンチャンネル内でフェルミ準位での前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、面内に配置され、前記面と垂直である非ゼロ磁気モーメント要素を有し、前記対称フィルターと、前記被固定層及び前記自由層の中の少なくとも１つと、の間に７パーセントより低い格子不整合を有することができる。
【００１２】
一実施形態によれば、前記格子不整合は４パーセントより低いことがあり得る。
【００１３】
一実施形態によれば、前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つはＡｌＭｎを包含することができる。
【００１４】
一実施形態によれば、前記対称フィルターはＧｅ、ＧａＡｓ、及びＺｎＳｅの中の少なくとも１つを包含することができる。
【００１５】
一実施形態によれば、前記第１磁気モーメントは前記面と垂直であり得る。
【００１６】
一実施形態によれば、前記第２磁気モーメントは前記面と垂直であり得る。
【００１７】
一実施形態によれば、前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つはＭｎＧａ及びＭｎＩｎの中の少なくとも１つを包含することができる。
【００１８】
一実施形態によれば、前記対称フィルターはトンネルバリアー層であり得る。
【００１９】
一実施形態によれば、前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つは合成型反磁性体であり得る。
【００２０】
一実施形態によれば、スペーサー層と、追加的な被固定層と、をさらに含み、前記スペーサー層は前記自由層及び前記追加的な被固定層の間に介在され、前記追加的な被固定層は第３磁気モーメントを有することができる。
【００２１】
一実施形態によれば、前記追加的な被固定層はＡｌＭｎを包含することができる。
【００２２】
一実施形態によれば、前記スペーサー層は追加的な対称フィルターであり得る。
【００２３】
一実施形態によれば、前記追加的な対称フィルターと、前記自由層及び前記追加的な被固定層の中の少なくとも１つと、の間に７パーセントより低い追加的な格子不整合を有することができる。
【００２４】
一実施形態によれば、前記追加的な格子不整合は４パーセントより低いことがあり得る。
【００２５】
一実施形態によれば、前記追加的な対称フィルターはＧｅ、ＧａＡｓ、及びＺｎＳｅの中の少なくとも１つを包含することができる。
【００２６】
一実施形態によれば、前記自由層、前記被固定層、及び前記追加的な被固定層は合成型反強磁性体であり得る。
【００２７】
本発明の概念にしたがう磁気メモリ素子用磁気接合は、面に平行になり、前記面と垂直になる（００１）軸を有するＡｌＭｎを含み、書込み電流が磁気接合を通過する時、多数の安定な磁気状態の間でスイッチングされる第１磁気モーメントを有し、第１の多数のスピンチャンネル内でフェルミ準位での第１対称の電荷キャリヤーを有し、第１の少数のスピンチャンネルで前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、前記第１磁気モーメントは前記面と垂直になる第１非ゼロ要素を有する自由層と、前記第１対称を有する前記電荷キャリヤーを伝送し、前記第１対称と異なる第２対称を有する前記電荷キャリヤーを減衰させ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、及びＺｎＳｅの中の少なくとも１つを含む対称フィルターと、前記面に平行になり、前記面と垂直になる（００１）軸を有する前記ＡｌＭｎを含み、前記面と垂直である第２非ゼロ要素を有し、一方向に固定された第２磁気モーメントを有し、第２の多数のスピンチャンネル内で前記フェルミ準位での前記第１対称の電荷キャリヤーを有し、第２の少数のスピンチャンネルで前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏された被固定層と、を含み、
【００２８】
前記対称フィルターは前記自由層及び前記被固定層の間に介在され得る。
【００２９】
本発明の概念にしたがう磁気メモリは少なくとも１つの選択素子及び少なくとも１つの磁気接合を含み、前記少なくとも１つの磁気接合は自由層、被固定層、及び前記自由層と前記被固定層との間に介在された対称フィルターを含み、前記自由層は書込み電流が前記磁気接合を通過する時、複数の安定な磁気状態の間でスイッチングさせる第１磁気モーメントを有し、前記対称フィルターは第１対称を有する電荷キャリヤーを第２対称を有する前記電荷キャリヤーより高い確率に伝送し、前記被固定層は一方向に固定された第２磁気モーメントを有し、前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つは第１スピンチャンネル内でフェルミ準位での前記第１対称の前記電荷キャリヤーを有し、第２スピンチャンネル内で前記フェルミ準位での前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、面内に配置され、前記面と垂直になる非ゼロ磁気モーメント要素を有し、前記対称フィルターと、前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つとは７パーセントより低い格子不整合を有する複数の磁気格納セルと、前記複数の磁気格納セルとカップリングされた複数のビットラインと、前記複数の磁気格納セルとカップリングされた複数のワードラインと、を含むことができる。
【００３０】
一実施形態によれば、前記格子不整合は４パーセントより低いことがあり得る。
【００３１】
一実施形態によれば、前記対称フィルターはＧｅ、ＧａＡｓ、及びＺｎＳｅの中の少なくとも１つを包含することができる。
【００３２】
本発明の概念にしたがう磁気メモリ素子用磁気接合は、面に平行になり、読出し電流が通過する時、複数の安定な磁気状態の間でスイッチングする第１磁気モーメントを有し、前記第１磁気モーメントは前記面と垂直である第１非ゼロ要素を有する自由層と、前記面に平行になり、一方向に固定された第２磁気モーメントを有する被固定層と、前記自由層及び前記被固定層の間に介在された対称フィルターと、を含み、前記第２磁気モーメントは前記面と垂直である第２非ゼロ要素を有し、前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つは第１の多数のスピンチャンネル内でフェルミエネルギーでの第１対称の電荷キャリヤーを有し、第１の少数のスピンチャンネルで前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、前記対称フィルターは前記第１対称を有する前記電荷キャリヤーを伝送し、前記第１対称と異なる第２対称を有する電荷キャリヤーを減衰させ、前記対称フィルターと、前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つとは７パーセントより低い格子不整合を有することができる。
【００３３】
本発明の概念にしたがう磁気メモリ素子用磁気接合は、面に平行になり、読出し電流が通過する時、複数の安定な磁気状態の間でスイッチングする第１磁気モーメントを有し、第１の多数のスピンチャンネル内でフェルミ準位での第１対称の電荷キャリヤーを有し、第１の少数のスピンチャンネルで前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、前記第１磁気モーメントは前記面と垂直である第１非ゼロ要素を有する自由層と、前記第１対称を有する電荷キャリヤーを伝送し、前記第１対称と異なる第２対称を有する電荷キャリヤーを減衰させる対称フィルターと、前記面に平行になり、一方向に固定された第２磁気モーメントを有し、第２の多数のスピンチャンネル内でフェルミ準位での前記第１対称の電荷キャリヤーを有し、第２の少数のスピンチャンネルで前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、前記第２磁気モーメントは前記面と垂直になる第２非ゼロ要素を有する被固定層と、を含み、前記対称フィルターは前記被固定層及び前記自由層の間に介在され、前記対称フィルターと、前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つとは７パーセントより低い格子不整合を有することができる。
【００３４】
本発明の概念にしたがう磁気メモリ素子用磁気接合の製造方法は、自由層膜、被固定層膜、及び対称フィルター膜を含む磁気接合スタックを提供し、前記対称フィルター膜は第１対称を有する電荷キャリヤーを伝送し、第２対称を有する前記電荷キャリヤーを減衰させ、前記自由層膜及び前記被固定層膜の間に介在され、前記被固定層膜及び前記自由層膜の中の少なくとも１つは一スピンチャンネル内でフェルミ準位での前記第１対称の電荷キャリヤーを有し、他スピンチャンネル内で前記フェルミ準位での前記第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、面内に置き、前記面と垂直になる非ゼロ磁気モーメント要素を有し、前記対称フィルターと、前記自由層及び前記被固定層の中の少なくとも１つとは７パーセントより低い格子不整合を有することと、前記自由層膜から定義された自由層、前記対称フィルター膜から定義された対称フィルター、前記被固定層膜から定義された被固定層を含み、前記自由層は第１磁気モーメントを有し、前記被固定層は第２磁気モーメントを有する磁気接合を定義することと、特定方向に固定された前記被固定層の前記第２磁気モーメントを設定することと、を含み、前記磁気接合は、読出し電流が前記磁気接合を通過する時、前記第１磁気モーメントが複数の安定な磁気状態の間でスイッチングするように構成されることができる。
【００３５】
一実施形態によれば、前記格子不整合は４パーセントより低いことがあり得る。
【００３６】
一実施形態によれば、前記自由層膜及び前記被固定層膜の中の少なくとも１つは前記面内に配置され、前記面と垂直である（００１）軸を有するＡｌＭｎを包含することができる。
【００３７】
一実施形態によれば、前記対称フィルターはＧｅ、ＧａＡｓ、及びＺｎＳｅの中の少なくとも１つを包含することができる。
【００３８】
一実施形態によれば、前記磁気接合スタックを提供することは、スペーサー層膜を形成することと、追加的な被固定層用追加的な被固定膜を形成することと、を含み、前記スペーサーは前記追加的な被固定層膜及び前記自由層膜の間に介在され、前記追加的な被固定層は前記第３磁気モーメントを有することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の概念にしたがう磁気接合で自由層及び固定層の磁気モーメントは平面と垂直であり、＜Ｈ＞ｅｆｆ／Ｈｋ値は１であり得る。スピン偏極効率が向上されて、磁気接合の性能が増加され得る。本発明による磁気接合を含む磁気メモリ及び磁気素子は向上された性能を現わすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の磁気トンネル接合を示す。
【図２】磁気メモリ用磁気接合の例示的実施形態を示す。
【図３】磁気接合の一実施形態による自由層及び／又は固定層で多数及び少数スピンチャンネルに対するバンド構造の例示的実施形態を示す。
【図４】対称フィルターを通過する電荷キャリヤーの透過を、波動関数対称に基づいて示す例示的な実施形態を示す。
【図５】磁気接合で自由層及び固定層はスピンフィルター層によって優先的に伝送される対称を有するフェルミエネルギーでの状態を有する磁気メモリ用磁気接合の他の例示的実施形態を示す。
【図６】磁気メモリ用磁気接合のその他の例示的実施形態を示す。
【図７】磁気メモリ用磁気接合のその他の例示的実施形態を示す。
【図８】磁気メモリ用磁気接合のその他の例示的実施形態を示す。
【図９】磁気メモリ用磁気接合のその他の例示的実施形態を示す。
【図１０】磁気メモリ用磁気接合のその他の例示的実施形態を示す。
【図１１】磁気メモリ用異種磁気接合のその他の例示的実施形態を図示する。
【図１２】磁気接合を使用する磁気メモリの例示的実施形態を示す。
【図１３】磁気メモリ用磁気トンネル接合の製造に関する方法の例示的実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明はＤＡＲＰＡによって与えられた登録／契約番号ＨＲ００１１−０９−Ｃ−００２３の米国政府の支援で行われた。米国政府は本発明に対する所定の権利を保有する。持分は米国政府のみによって公認される。
【００４２】
本発明の例示的実施形態は磁気メモリのような磁気素子用磁気接合及びこの磁気接合を使用する素子に関連される。下の説明は当業者が本発明を製造及び使用し、本特許出願及びこれに必要であるものに関する内容を提供する。本明細書に記載された例示的実施形態、及び一般的な原理及び特性に対する多様な変形を容易に可能とすることができる。例示的実施形態は特定のの実施例で提供される方法及びシステムの側面で主に記述される。しかし、本発明の方法及びシステムは他の実施例で効果的に動作する。“例示的実施形態”、“一実施形態”、及び“他の実施形態”のような用語は複数の実施形態のみでなく、同一又は他の実施形態を意味することができる。実施形態は所定の要素を有するシステム及び／又は素子に関して開示される。しかし、本発明のシステム及び／又は素子は図示されたより多いか、或いは少ない要素を包含でき、本発明の範囲内でこれらの要素の配置及び種類に関する変形が可能であることができる。例示的実施形態は所定の段階を有する特定方法の文脈内で記述される。しかし、本発明の方法及びシステムは相異なる及び／又は追加的な段階を有する方法、及び例示的実施形態と一致しない他の順序、及び他の及び／又は追加的な段階を有する他の方法に対して効果的に実施することができる。本発明は図示された実施形態に制限されず、本明細書に記載された原理及び特性と一致する最広義の範囲に相当することができる。
【００４３】
磁気接合を提供するための方法及びシステムが開示される。本発明の及びシステムは自由層、対称フィルター、及び被固定層を包含することができる。自由層は書込み電流が磁気接合を通過する時、多数の安定な磁気状態の間をスイッチングすることができる第１磁気モーメントを有することができる。対称フィルターは第１対称を有する電荷キャリヤーを、他の対称を有する電荷キャリヤーより高い確率で通過させることができる。被固定層は特定方向に固定された第２磁気モーメントを有することができる。対称フィルターは自由層と被固定層との間に介在され得る。自由層及び被固定層の中の少なくとも１つは一スピンチャンネル内でフェルミ準位での第１対称の電荷キャリヤーを有し、他のスピンチャンネル内でフェルミ準位での第１対称の電荷キャリヤーが欠乏され、平面に置かれることができ、そしてこの平面と実質的に垂直になる非ゼロ磁気モーメント要素を有することができる。自由層及び／又は被固定層、及び対称フィルターは少なくとも１つの格子不整合を有することができるが、この格子不整合は７パーセントより小さいことができる。他の側面で、少なくとも１つの格子不整合は３又は４パーセントより小さいことがあり得る。その他の側面で、対称フィルターはＧｅ、ＧａＡｓ、及びＺｎＳｅの中の少なくとも１つを包含することができる。
【００４４】
本発明の例示的実施形態は所定の素子を有する特定磁気接合及び磁気メモリと関連されて開示されることができる。当業者は、本発明が他の及び／又は追加的な要素及び／又は本発明と一致しない特性を有する磁気接合及び磁気メモリに適用されることを容易に理解することができる。本発明の方法及びシステムは、スピン伝達現象に対する現在の理解と関連されて開示されることができる。したがって、当業者は、本発明の方法及びシステムの挙動に対する理論的な説明がスピン伝達に対する現在の理解に基づくことを容易に理解するはずである。また、当業者は、本発明の方法及びシステムが基板と特定の関係を有する構造に関連して開示されることを容易に理解するはずである。しかし、当業者は本発明の方法及びシステムが他の構造にも適用されることができることを容易に理解するはずである。その上に、本発明の方法及びシステムは合成型及び／又は単純型である所定の層に関連して開示されることができる。しかし、当業者はこの層が他の構造を有することを容易に理解するはずである。その上に、この方法及びシステムは特定の層を有する磁気接合に関して開示されることができる。しかし、当業者は、この方法及びシステムと一致しない追加的な及び／又は他の層を有する磁気接合が使用されることができることを容易に理解するはずである。その上に、特定要素が磁性、強磁性、及びフェリ磁性として開示されることができる。本明細書に使用された用語“磁性”は強磁性、フェリ磁性、又は類似の構造を包含することができる。したがって、本明細書に使用された“磁性”又は“強磁性”の用語は強磁性体及びフェリ磁性体を包含するが、これに制限されない。本発明の方法及びシステムは単一要素と関連されて開示されることができる。しかし、当業者は本発明の方法及びシステムが多重要素を有する磁性メモリに使用されることができることを理解できる。その上に、本明細書に使用された“面内で”の用語は実質的に磁気接合の１つ又はそれ以上の層内にあるか、又は層と平行なことを意味することができる。反対に“垂直”は磁気接合の１つ又はそれ以上の層と実質的に垂直である方向に該当することができる。
【００４５】
図２は磁気接合１００の例示的実施形態を図示する。例えば、磁気接合１００は磁気メモリに使用されることができるが、磁気メモリで電流はＣＰＰ方向に磁気接合１００を通過して駆動されることができる。図２は実際のスケールにしたがって図示されておらず、磁気接合１００の一部が省略され得る。磁気接合１００は被固定層１１０、スピンフィルター１２０、及び自由層１３０を包含することができる。磁気接合１００は他の層（図示せず）を包含することもあり得る。
【００４６】
自由層１３０は可変である磁気モーメント１３１を有する磁気層であり得る。磁気モーメント１３１は両端に矢印を有するように図示されて、磁気モーメント１３１が方向を変化させることができることを現わす。書込み電流が磁気接合１００を通過する時、磁気モーメント１３１は安定な磁気状態の間をスイッチングすることができる。したがって、図２に図示された実施形態で、スピン伝達トルクは自由層１３０の磁気モーメント１３１をスイッチングさせるように使用され得る。例えば、ｚ軸方向に駆動する電流は、磁気モーメント１３１を被固定層１１０の磁気モーメント１１１に平行又は反平行であるようにスイッチングさせることができる。所定の実施形態で、自由層１３０は少なくとも１ナノメートル乃至１０ナノメートルの厚さを有することができるが、これに制限されない。例えば単一の磁気モーメント１３１を有する単一層で図示されたが、自由層１３０は多重の強磁性及び／又は非磁性層を包含することができる。例えば、自由層１３０はＲｕのような１つ以上の薄膜を通じて反強磁性又は強磁性的に結合された磁気層を含む合成型の反強磁性体（以下、ＳＡＦ）であり得る。又は、自由層１３０は１つ以上の補助層が磁性である多重層であり得る。又は、自由層１３０に対する他の構造が使用され得る。
【００４７】
図示された実施形態で、自由層１３０は磁気モーメント１３１にしたがう磁化容易軸を有することができる。磁気モーメント１３１は磁化容易軸にしたがって安定であり得る。図示された例で、磁気モーメント１３１は面内の要素を有することができる。言い換えれば、磁気モーメント１３１は実質的に自由層１３０の平面内にある要素を有することができる。したがって、図示された実施形態で、磁気モーメント１３１はｘ−ｙ平面に平行な要素を有することができる。加えて、磁気モーメント１３１は実質的に平面と垂直である要素を包含することができる。言い換えれば、自由層１３０の磁気モーメント１３１は図２のｚ軸に平行な要素を有することができる。所定の実施形態で、磁気モーメント１３１は平面と垂直であり得る。このような実施形態で、磁気モーメント１３１の面内の要素は０であり得る。このような実施形態で、自由層１３０はＡｌＭｎのような物質を包含することができる。このような実施形態で、自由層は平面と垂直である（１００）軸を有するＬ１０上のＡｌＭｎを包含することができる。他の実施形態で、自由層１３０はＭｎＧａ及び／又はＭｎＩｎを包含することができる。
【００４８】
対称フィルター１２０はスピンフィルターであり得る。対称フィルター１２０は第１対称を有する電荷キャリヤーを他の対称を有する電荷キャリヤーより高い確率に伝送する層であり得る。伝送はトンネリングを通じて行われることができる。所定の実施形態で、対称フィルター１２０はただ第１対称を有する電荷キャリヤーをより高い確率に伝送することができる。他の対称はより低い伝送確率を有することができる。例えば、対称フィルター１２０は（１００）集合組織（ｔｅｘｔｕｒｅ）を有する結晶質ＭｇＯであり得る。そのような層は１００方向でΔ１対称の波動関数を有する搬送電流を、他の対称の波動関数を有する搬送電流より高い確率に伝達することができる。したがって、対称フィルター１２０は第１対称を有する搬送電流を通過させるか、或いは他の対称を有する搬送電流を通過させないフィルターと類似の方式に機能することができる。他の実施形態で、他の物質が使用され得る。例えば、ＳｒＳｎＯ３が使用され得る。例えばトンネリング障壁として使われる絶縁体が対称フィルター１２０として使用されることが説明されたが、他の実施形態で他の電気的性質を有する物質が使用され得る。
【００４９】
被固定層１１０は特定方向に固定された磁気モーメント１１１を有することができる。例えば、磁気モーメント１１１はＡＦＭ層（図示せず）、硬磁性体（ｈａｒｄ  ｍａｇｎｅｔｉｃ）（図示せず）、又は他のメカニズムを通じて固定され得る。図示された被固定層１１０は単一層であり、単一磁性層で構成される。例えば被固定層１１０が単一の磁性モーメント１１１を有する単一層に図示されるが、被固定層１１０は多重の層を包含することができる。例えば、被固定層１１０はＲｕのような１つ以上の薄膜を通じて反強磁性又は強磁性的に結合される磁気層を含むＳＡＦであり得る。又は、被固定層１１０は１つ以上の補助層が磁性である他の多重層であり得る。被固定層１１０に対する他の構造が使用され得る。
【００５０】
図示された実施形態で、磁気モーメント１１１は面内要素を有するように固定され得る。言い換えれば、磁気モーメント１１１は実質的に被固定層１１０の平面内にある要素を有することができる。これによって、磁気モーメント１１１はｘ−ｙ平面と平行な要素を有することができる。その上に、磁気モーメント１１１は実質的に平面と垂直である要素を有することができる。言い換えれば、磁気モーメント１１１は図２のｚ軸に平行な要素を有することができる。所定の実施形態で、磁気モーメント１１１は平面と垂直であり得る。そのような実施形態で、磁気モーメント１１１はゼロである面内要素を有することができる。そのような実施形態で、被固定層１１０はＡｌＭｎのような物質を包含することができる。そのような実施形態で、被固定層１１０は１００方向を有するＬ１０上のＡｌＭｎで構成されることができる。他の実施形態として、固定層１１０はＭｎＧａを包含することができる。
【００５１】
自由層１３０及び／又は被固定層１１０は、これらの少なくとも１つが一スピンチャンネル内でフェルミ準位での対称フィルター１２０によって伝送される対称性を有する電荷キャリヤーを有するように構成されることができる。その上に、自由層１３０及び被固定層１１０の中の少なくとも１つは、他スピンチャンネル内でフェルミ準位での対称性を有する電荷キャリヤーが欠乏されることができる。この場合、自由層１３０及び／又は被固定層１１０は平面と垂直になる磁化１３１、１１１の要素を有することができる。例えば、自由層１３０及び／又は被固定層１１０は多数のスピンチャンネル内でフェルミ準位での対称性を有する電荷キャリヤーを有するが、少数のスピンチャンネル内でフェルミ準位での対称性を有する電荷キャリヤーを有しないことができる。強磁性物質で、多数のスピンチャンネルは、それらのスピンが総磁化方向に整列された電子を有することができる。少数のスピンチャンネル電子は、多数のスピンチャンネル電子と反平行なそれらのスピンを有することができる。Δ１対称を有する搬送電流を伝達する、（１００）集合組織を有するＭｇＯのような、対称フィルター１２０に対して、被固定層１１０及び／又は自由層１３０は多数のスピンチャンネル内でフェルミ準位でのΔ１対称の搬送電流を有することができる。しかし、少数のスピンチャンネルはΔ１対称の搬送電流を有しないか、又はフェルミ準位から離れたΔ１対称の搬送電流を有することができる。所定の実施形態で、このような性質を有する被固定層１１０及び／又は自由層１３０は平面と垂直である磁化を有することができる。
【００５２】
例えば、Ｌ１０上及び１００方向のＡｌＭｎを含む被固定層１１０及び／又は自由層１３０は垂直磁気モーメントを有し、フェルミ準位での所定の対称を有することが明らかになった。より詳細に、被固定層１１０が平面と垂直である（１００）軸を有する、Ｌ１０上の、ＡｌＭｎを包含すれば、固定層１００は平面と垂直になる磁気モーメント１１１を有することができる。その上に、被固定層１１０は多数のスピンチャンネル内でフェルミ準位でのΔ１対称を有する電荷キャリヤーを有する。多数のスピンチャンネルに対してΔ１対称を有する電荷キャリヤーは、被固定層１１０を通過する電流をより良く運搬することができる。そのような組成及び構造を有する被固定層１１０は、少数のスピンチャンネルで（００１）方向でΔ１対称を有する電荷キャリヤーを有しない。例示的実施形態にしたがうそのような層のバンド構造１６０が図３に図示される。しかし、図示されたエネルギーバンドは単なる例示的な目的のみであり、そのような物質のバンド構造を正確に反映しようとする意図ではない。バンド構造に示したように、多数のスピンチャンネルはフェルミ準位でΔ１対称の電荷キャリヤーを有することができる。Δ１対称の電荷キャリヤーは被固定層１１０を通じて電流を伝達することができる。同一の結晶構造及び組成を有する自由層１３０は類似の特性を有することができる。同様に、被固定層１１０及び／又は自由層１３０はＭｎＧａを包含でき、先に説明したことと類似の特性を有することができる。
【００５３】
被固定層１１０及び／又は自由層１３０はスピンフィルター１２０と共に使用され得る。スピンフィルター１２０はΔ１対称を有する電荷キャリヤーに対して高い伝送確率を有し、他の対称の波動関数を有する電荷キャリヤーに対して低い伝送確率を有することができる。したがって、電荷キャリヤーに対するすべての波動関数が絶縁対称フィルターで減衰されることと予想されても、Δ１波動関数はより遅く減衰されることができる。伝送及び反射の観点で、Δ１対称を有する電荷キャリヤーは、他の対称性の波動関数を有する電子より高い確率に伝送され得る。伝送されない電荷キャリヤーは反射され得る。例えば、（１００）方向を有するＭｇＯは特定のΔ１対称を有する波動関数の電子を、他の対称性を有する波動関数の電子より高い確率に伝送しようとする傾向がある。図４は他の対称性の状態と比較して、ＭｇＯでのΔ１波動関数の相対的に遅い減衰を示す。多数のスピンチャンネルはフェルミ準位でのΔ１対称を有しているので、被固定層１１０及び自由層１３０内でのフェルミ準位からの多数の電荷キャリヤーはスピンフィルター１２０を通過して伝送されやすいことがある。結果的に、高い水準のスピン分極が行われ得る。したがって、スピントルク誘導遷移の効率が向上され、臨界電流が減少され得る。この方式で、磁気接合１００は従来の磁気接合（図１の１０）と類似の方式に機能するが、従来の磁気接合（図１の１０）は多数のスピンチャンネル内でフェルミ準位でのΔ１電子を有し、少数のスピンチャンネル内でフェルミ準位でのΔ１電子を有しないＣｏＦｅを使用することができる。
【００５４】
さらに、自由層１３０及び／又は被固定層１１０にＡｌＭｎのような物質を使用する場合、磁気モーメント１１１、１３１は平面と垂直であり得る。したがって、ＡｌＭｎの使用で、＜Ｈ＞ｅｆｆ／Ｈｋの値は１又は１に近似であり得る。この特性は臨界電流をさらに減少させ得る。その結果、磁気接合１００の性能が向上され得る。したがって、磁気接合１００は、向上された性能を有する、ＳＴＴ−ＲＡＭのような磁気メモリに使用され得る。磁気接合１００の他の用途を可能とすることができる。
【００５５】
さらに、対称フィルター１２０は被固定層１１０及び／又は自由層１３０に対して付加的な特性を有することができる。所定の実施形態で、対称フィルター１２０に隣接する被固定層１１０及び自由層１３０の間の格子不整合が低くなり得る。一例として、対称フィルター１２０と層１１０及び／又は１３０との間の格子不整合は７パーセントより低いことがあり得る。他の例として、対称フィルター１２０と層１１０及び／又は１３０との間の格子不整合は３又は４パーセントより低いことがあり得る。格子不整合は隣接する層の格子構造の差異である。したがって、格子不整合は層の格子パラメーター及び集合組織（ｔｅｘｔｕｒｅ）の両方に依存することができる。より小さい格子不整合は、磁気層１１０及び／又は１３０が望ましい磁気異方性を有する確率を増加させ得る。所定の実施形態で、ＭｇＯ（００１）はＬ１０のＡｌＭｎと少なくとも７パーセントの格子不整合を有することができる。所定の実施形態で、より大きい格子不整合は他の磁気異方性を有する被固定層１１０及び／又は自由層１３０を惹起させることができる。このような格子不整合に誘導された磁気異方性は、被固定層１１０及び／又は自由層１３０の面内磁気モーメントをもたらすことができる。所定の実施形態で、これは望ましくないこともあり得る。その上に、所定の場合には。格子不整合はバンド構造に不利な影響を及ぼすことができる。これは搬送電流の分極を減少させるが、これは望ましくないこともあり得る。したがって、望ましい磁気異方性及び／又はスピン分極を有するように、減少された格子不整合が要求され得る。例えば、被固定層１１０及び／又は自由層１３０はより高い垂直磁気異方性及び面垂直磁気モーメントを有することができる。同様に、被固定層１１０及び／又は自由層１３０は多数のスピンチャンネル内でさらに多い電子を有し、他のスピンチャンネル内でさらに少ない電子を有することができる（又は他のスピンチャンネル内で電子を有さないことができる）。
【００５６】
減少された格子不整合は多数の方法によってなされ得る。所定の実施形態によれば、対称フィルター１２０の格子は収縮又は拡張されて、被固定層１１０及び／又は自由層１３０の格子に近接することができる。例えば、対称フィルター１２０に使用されるＭｇＯの格子パラメーターは、被固定層１１０及び／又は自由層１３０に使用される物質（例えば、ＡｌＭｎ  Ｌ１０）の格子パラメーターより大きくなり得る。したがって、対称フィルター１２０の格子は収縮されることが望ましいことがある。所定の実施形態によれば、これは対称フィルター１２０にＧｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅを使用するか、或いは、又はＭｇＯの格子パラメーターより小さい格子パラメーターを有する他の対称フィルターを使用して遂行できる。対称フィルター１２０の格子パラメーターは、被固定層１１０及び／又は自由層１３０に使用されるＡｌＭｎ  Ｌ１０及び／又は他の物質の格子パラメーターに近接することができる。対称フィルター１２０と被固定層１１０及び／又は自由層１３０との間に発生された格子不一致は、７パーセントより小さいことがあり得る。所定の実施形態で、対称フィルター１２０と被固定層１１０及び／又は自由層１３０との間に発生された格子不一致は、３又は４パーセントより小さいことがあり得る。したがって、対称フィルター１２０に使用される物質の格子は、被固定層１１０及び／又は自由層１３０に使用される物質の格子に近接するように収縮されることができる。他の実施形態で、被固定層１１０及び／又は自由層１３０の格子は拡張され得る。所定の実施形態によれば、これは、被固定層１１０及び／又は自由層１３０に使用されるＡｌＭｎ又は他の物質の格子パラメーターを増加させることができるドーピング又は他のメカニズムを通じて遂行できる。他の実施形態で、他の物質が被固定層１１０及び／又は自由層１３０に使用され得る。例えば、ＭｎＧａ及び／又はＭｎＩｎが使用され得る。しかし、格子をより近くに一致させるように使用されるメカニズムは、被固定層１１０及び自由層１３０の磁気特性に過度に干渉しないことが望ましいことがある。
【００５７】
図５は磁気メモリ用磁気接合１００’の他の例示的実施形態を示す。図５は実際のスケールではないことがある。磁気接合１００’は図２に図示された磁気接合１００と類似の要素を包含することができる。これによって、類似の要素は類似の参照番号を付する。磁気接合１００’は被固定層１１０、対称フィルター１２０、及び自由層１３０と各々類似の被固定層１１０’、対称フィルター１２０’、及び自由層１３０’を含む。また、シード層１０２、固定層１０４、及びキャッピング層１０６が図示される。他の実施形態によれば、シード層１０２、固定層１０４、及びキャッピング層１０６は省略され得る。コンタクト（図示せず）が望む方向に電流を駆動するように提供され得る。シード層１０２は固定層１０４に対して望む結晶構造のテンプレートを提供するように使用され得る。固定層１０４はＡＦＭ層、硬磁性体（ｈａｒｄ  ｍａｇｎｅｔ）、又は被固定層１１０’の磁化を固定するのに使用される他の物質を包含することができる。
【００５８】
図示された実施形態で、被固定層１１０’の磁気モーメント１１１’及び自由層１３０’の磁気モーメント１３１’は面と垂直であり得る。被固定層１１０’及び自由層１３０’の両方は、これら各々が多数のスピンチャンネルのような第１スピンチャンネル内でフェルミ準位でより高い確率に対称フィルター１２０によって伝送される対称の電荷キャリヤーを有するように構成されることができる。所定の実施形態で、被固定層１１０’及び自由層１３０’の中の少なくとも１つは他のスピンチャンネル（例えば、少数のスピンチャンネル）で、フェルミ準位で対称の電荷キャリヤーが欠乏されることができる。例えば、被固定層１１０’及び自由層１３０’の両方は、ＡｌＭｎを包含することができるが、ＡｌＭｎはＬ１０結晶構造及び面と垂直である（１００）軸を有することができる。そのような物質は多数のスピンチャンネル内でフェルミ準位でのΔ１電子を有するが、少数のスピンチャンネル内で（１００）方向でのΔ１電子を有しないこともあり得る。その上に、ＭｇＯ又はＳｒＳｎＯ３がスピンフィルター１２０’として使用されることができるが、ＭｇＯは（１００）集合組織を有する。所定の実施形態で、対称フィルター１２０’と層１１０’及び／又は１３０’との間の格子不整合は７パーセントより低いことがあり得る。所定の実施形態で、対称フィルター１２０’と層１１０’及び／又は１３０’との間の格子不整合は３又は４パーセントより低いことがあり得る。例えば、対称フィルター１２０’はＧｅ、ＧａＡｓ、及び／又はＺｎＳｅを包含することができる。被固定層１１０’及び／又は自由層１３０’はＭｎＧａ及び／又はＭｎＩｎを包含することができる。
【００５９】
磁気接合１００’は磁気接合１００の利点を共有することができる。磁気モーメント１１１’及び１３１’が面と垂直であるので、＜Ｈ＞ｅｆｆ／Ｈｋ値は１であり得る。また、スピン分極効率が向上され得る。磁気接合１００’の性能が向上され得る。
【００６０】
図６は磁気メモリ用磁気接合１００”に対するその他の例示的実施形態を示す。図６は実際スケールではないことがあり得る。磁気接合１００”は先に説明した磁気接合１００、１００’と類似の要素を包含することができる。したがって、類似の要素は類似の参照番号を付ける。磁気接合１００”は被固定層１１０、１１０’、対称フィルター１２０、１２０’、及び自由層１３０、１３０’と各々類似の被固定層１００”、対称フィルター１２０”、及び自由層１３０”を含む。また、シード層１０２’、固定層１０４’、及びキャッピング層１０６’が図示される。他の実施形態によれば、シード層１０２’、固定層１０４’、及びキャッピング層１０６’は省略され得る。シード層１０２’は固定層１０４’に対して望ましい結晶構造のテンプレートを提供するように使用され得る。固定層１０４’はＡＦＭ層、硬磁性体、又は固定層１１０”の磁化を固定するのに使用される他の物質を包含することができる。コンタクト（図示せず）が望む方向に電流を駆動するように提供され得る。
【００６１】
図示された実施形態で、自由層１３０”の磁気モーメント１３１”は面と垂直であり得る。また、自由層１３０”は多数のスピンチャンネルのような第１スピンチャンネル内でフェルミ準位でのより高い確率に対称フィルター１２０”によって伝送される対称電荷キャリヤーを有することができる。所定の実施形態で、自由層１３０”は少数のスピンチャンネルのような他のスピンチャンネル内でフェルミ準位での対称の電荷キャリヤーが欠乏されることができる。例えば、自由層１３０”はＡｌＭｎを包含することができるが、ＡｌＭｎはＬ１０結晶構造を有し、面と垂直である（１００）軸を有することができる。その上に、ＭｇＯ又はＳｒＳｎＯ３がスピンフィルター１２０”として使用されることができるが、ＭｇＯは（１００）集合組織を有する。被固定層１１０”は他の磁気物質を包含することができる。例えば、被固定層１１０”はｂｃｃ（００１）Ｆｅ、ｂｃｃ（００１）Ｃｏ、及び／又はｂｃｃ（００１）ＦｅＣｏを包含することができる。所定の実施形態で、被固定層１１０”は面と垂直である磁化（図示せず）を有することができる。しかし、他の方向も可能とすることができる。所定の実施形態で、対称フィルター１２０”と層１１０”及び／又は１３０”との間の格子不整合は７パーセントより低いことがあり得る。所定の実施形態で、対称フィルター１２０”と層１１０”、１３０”との間の格子不整合は３又は４パーセントより低いことがあり得る。例えば、対称フィルター１２０”はＧｅ、ＧａＡｓ、及び／又はＺｎＳｅを包含することができる。被固定層１１０”及び／又は自由層１３０”はＭｎＧａ及び／又はＭｎＩｎを包含することができる。
【００６２】
磁気接合１００”は磁気接合１００、１００’の利点を共有することができる。例えば、磁気モーメント１３１”は面と垂直であり、＜Ｈ＞ｅｆｆ／Ｈｋ値は１であり得る。その上に、スピン分極効率が向上され得る。磁気接合１００”の性能が向上され得る。
【００６３】
図７は磁気メモリ用磁気接合１００’’’を図示する。図７は実際のスケールではないことがあり得る。磁気接合１００’’’は磁気接合１００、１００’、１００”と類似の要素を包含することができる。したがって、類似の要素は類似の参照番号を付ける。磁気接合１００’’’は被固定層１１０、１１０’、１１０”、対称フィルター１２０、１２０’、１２０”、及び自由層１３０、１３０’、１３０”と各々類似の被固定層１００’’’、対称フィルター１２０’’’、及び自由層１３０’’’を包含することができる。シード層１０２”、固定層１０４”、及びキャッピング層１０６”が図示される。他の実施形態によれば、シード層１０２”、固定層１０４”、及びキャッピング層１０６”は省略され得る。シード層１０２”は固定層１０４”に対して望ましい結晶構造のテンプレートを提供するように使用され得る。固定層１０４”はＡＦＭ層、硬磁性体（ｈａｒｄ  ｍａｇｎｅｔ）、又は固定層１１０’’’の磁化を固定するのに使用される他の物質を包含することができる。さらに、コンタクト（図示せず）が提供されて、望む方向へ電流を駆動することができる。
【００６４】
図示された実施形態で、被固定層１１０’’’の磁気モーメント１１１’’’は面と垂直であり得る。また、被固定層１１０’’’は多数のスピンチャンネルのような第１スピンチャンネル内でフェルミ準位での対称フィルター１２０’’’によって伝送される対称電荷キャリヤーを有することができる。所定の実施形態で、被固定層１１０’’’は少数のスピンチャンネルのような他のスピンチャンネル内でフェルミ準位での対称である電荷キャリヤーが欠乏されることができる。例えば、被固定層１１０’’’はＡｌＭｎを包含することができるが、ＡｌＭｎはＬ１０結晶構造を有し、面と垂直である（１００）軸を有することができる。その上に、ＭｇＯ又はＳｒＳｎＯ３がスピンフィルター１２０’’’として使用されることができるが、ＭｇＯは（１００）集合組織を有する。自由層１３０’’’は他の磁気物質を包含することができる。例えば、自由層１３０’’’はｂｃｃ（００１）Ｆｅ、ｂｃｃ（００１）Ｃｏ、及び／又はｂｃｃ（００１）ＦｅＣｏを包含することができる。図示された実施形態で、自由層１３０’’’は面と垂直である磁化を有することができる。しかし、他の方向も可能である。所定の実施形態で、対称フィルター１２０’’’と層１１０’’’、１３０’’’との間の格子不整合は７パーセントより低いことがあり得る。所定の実施形態で、対称フィルター１２０’’’と層１１０’’’、１３０’’’との間の格子不整合は３又は４パーセントより低いことがあり得る。例えば、対称フィルター１２０’’’はＧｅ、ＧａＡｓ、及び／又はＺｎＳｅを包含することができる。被固定層１１０’’’及び／又は自由層１３０’’’はＭｎＧａ及び／又はＭｎＩｎを包含することができる。
【００６５】
磁気接合１００’’’は磁気接合１００、１００’、１００”の利点を共有することができる。磁気モーメント１１１’’’は面と垂直であるので、＜Ｈ＞ｅｆｆ／Ｈｋ値は１であり得る。その上に、スピン分極効率が向上され得る。磁気接合１００’’’の性能が向上され得る。
【００６６】
図８は磁気メモリ用磁気接合２００のその他の例示的実施形態を図示する。図８は実際のスケールではないことがあり得る。磁気接合２００は磁気接合１００、１００’と類似の要素を包含することができる。したがって、類似の要素は類似の参照番号を付ける。磁気接合１００’’’は被固定層１１０、１１０’、対称フィルター１２０、１２０’、及び自由層１３０、１３０’と各々類似の被固定層２１０、対称フィルター２２０、及び自由層２３０を含む。また、シード層１０２、固定層１０４、及びキャッピング層１０６と各々類似のシード層２０２、固定層２０４、及びキャッピング層２０６が図示される。他の実施形態によれば、シード層２０２、固定層２０４、及びキャッピング層２０６は省略され得る。コンタクト（図示せず）が望む方向に電流を駆動するように提供され得る。
【００６７】
図示された実施形態で、被固定層２１０及び自由層２３０はＳＡＦであり得る。したがって、被固定層２１０は非磁性スペーサー層２１４によって分離された強磁性層２１２、２１６を含む。同様に、自由層２３０は、非磁性スペーサー層２３４によって分離された強磁性層２３２、２３６を含む。スペーサー層２１４、２３４はＲｕを包含することができる。図示された実施形態で、被固定層２１０の磁気モーメント２１１、２１５及び自由層２３０の磁気モーメント２３１、２３５は面と垂直である。その上に、被固定層２１０及び自由層２３０の全ては、それらの各々が多数のスピンチャンネルのような一スピンチャンネル内でフェルミ準位での対称フィルター２２０によって伝送される対称の電荷キャリヤーを有するように構成される。所定の実施形態で、被固定層２１０及び自由層２３０の中の少なくとも１つは、少数のスピンチャンネルのような他スピンチャンネル内でフェルミ準位での対称の電荷キャリヤーが欠乏されることができる。例えば、被固定層２１０の強磁性層２１２、２１６及び自由層２３０の強磁性層２３２、２３６の両方は、ＡｌＭｎを包含することができるが、ＡｌＭｎはＬ１０結晶構造を有し、面と垂直である（１００）軸を有することができる。しかし、そのような実施形態で、スペーサー層２１４、２３４は強磁性層２１２、２１６の間で、そして強磁性層２３２、２３６の間で反磁性カップリングを可能にすることができる。その上に、スペーサー２１４、２３４は、強磁性層２１６、２３６の望ましい結晶構造及び集合配列に適合な成長テンプレートを提供することができる。その上に、ＭｇＯ又はＳｒＳｎＯ３がスピンフィルター２２０として使用されることができるが、ＭｇＯは（１００）集合配列を有する。所定の実施形態で、対称フィルター２２０と強磁性層２１６及び／又は２３２との間の格子不整合は７パーセントより低いことがあり得る。所定の実施形態で、対称フィルター２２０と強磁性層２１６及び／又は２３２との間の格子不整合は３又は４パーセントより低いことがあり得る。例えば、対称フィルター２２０はＧｅ、ＧａＡｓ、及び／又はＺｎＳｅを包含することができる。強磁性層２３２及び／又は２１６はＭｎＧａ及び／又はＭｎＩｎを包含することができる。
【００６８】
図９は磁気メモリ用磁気接合２００’を図示する。図９は実際スケールではないことがあり得る。磁気接合２００’は磁気接合１００、１００’、２００と類似の要素を包含することができる。したがって、類似の要素は類似の参照番号を付する。磁気接合２００’は被固定層１１０、１１０’、２１０、対称フィルター１２０、１２０’、２２０、及び自由層１３０、１３０’、２３０と各々類似の被固定層２１０’、対称フィルター２２０’、及び自由層２３０’を包含することができる。また、シード層２０２’、固定層２０４’、及びキャッピング層２０６’が図示される。他の実施形態で、シード層２０２’、固定層２０４’、及びキャッピング層２０６’は省略され得る。シード層２０２’は固定層２０４’に対して望む結晶構造のテンプレートを提供するように使用され得る。固定層２０４’はＡＦＭ層、硬磁性体、又は被固定層２１０’の磁化を固定するのに使用される他の物質を包含することができる。また、コンタクト（図示せず）が望む方向に電流を駆動するように提供され得る。
【００６９】
図示された実施形態で、自由層２３０’は層２３２’、２３４’、２３６’を含むＳＡＦであり得るが、層２３２’、２３４’、及び２３６は層２３２、２３４、２３６と類似であり得る。図示された実施形態で、自由層２３０’の磁気モーメント２３１’及び２３５’は面と垂直である。他の実施形態で、被固定層２１０’の磁気モーメントは面と垂直であり得る。その上に、自由層２３０’は多数のスピンチャンネル内でフェルミ準位での対称フィルター２２０’によって伝送される対称の電荷キャリヤーを有するように構成されることができる。所定の実施形態で、自由層２３０’は少数のスピンチャンネル内でフェルミ準位での対称の電荷キャリヤーが欠乏されることができる。例えば、自由層２３０’はＡｌＭｎを包含することができるが、ＡｌＭｎはＬ１０結晶構造を有し、面と垂直である（１００）軸を有することができる。ＭｇＯ又はＳｒＳｎＯ３がスピンフィルター２２０’として使用されることができるが、ＭｇＯは（１００）集合組織を有する。
【００７０】
図示された実施形態で、自由層２３０’の磁気モーメント２３１’、２３５’は面と垂直であり得る。その上に、自由層２３０’は一スピンチャンネル内でフェルミ準位での対称フィルター２２０’によってより高い確率に伝送される対称の電荷キャリヤーを有するように構成される。例えば、多数のスピンチャンネルはフェルミ準位で対称である電荷キャリヤーを包含することができる。所定の実施形態で、自由層２３０’は少数のスピンチャンネルのような他スピンチャンネル内でフェルミ準位での対称フィルター２２０’によってより高い確率に伝送される対称の電荷キャリヤーが欠乏されることができる。例えば、自由層２３０’はＡｌＭｎを包含することができるが、ＡｌＭｎはＬ１０結晶構造を有し、面と垂直である（１００）軸を有することができる。（１００）集合配列を有するＭｇＯ又はＳｒＳｎＯ３がスピンフィルター２２０’として使用され得る。被固定層２１０’は他の磁気物質を包含することができる。例えば、被固定層２１０’はｂｃｃ（００１）Ｆｅ、ｂｃｃ（００１）Ｃｏ、及び／又はｂｃｃ（００１）ＦｅＣｏを包含することができる。例えば被固定層２１０’の磁気モーメント２１１’が面と垂直に図示されたが、他の方向も可能である。所定の実施形態で、対称フィルター２２０’と層２１０’及び／又は２３２’との間の格子不整合は７パーセントより低いことがあり得る。所定の実施形態で、対称フィルター２２０’と層２１０’、２３２’の間の格子不整合は３又は４パーセントより低いことがあり得る。例えば、スピンフィルター２２０’はＧｅ、ＧａＡｓ、及び／又はＺｎＳｅを包含することができる。層２３２’及び／又は２１０’はＭｎＧａ及び／又はＭｎＩｎを包含することができる。
【００７１】
図１０は磁気メモリ用磁気接合２００”を図示する。図１０は実際のスケールではないことがあり得る。磁気接合２００”は磁気接合１００、１００’、２００、２００’と類似の要素を包含することができる。したがって、類似の要素は類似の参照番号を付する。磁気接合２００”は被固定層１１０、１１０’、２１０、２１０’、対称フィルター１２０、１２０’、２２０、２１０’、及び自由層１３０、１３０’、２３０、２３０’と各々類似の被固定層２１０”、対称フィルター２２０”、及び自由層２３０”を含む。また、シード層２０２”、固定層２０４”、及びキャッピング層２０６”が図示される。他の実施形態によれば、シード層２０２”、固定層２０６”、及びキャッピング層２０６”は省略され得る。シード層２０２”は固定層２０４”に対して望ましい結晶構造のテンプレートを提供するように使用され得る。固定層２０４”はＡＦＭ層、硬磁性体、又は被固定層２１０”の磁化を固定するのに使用される他の物質を包含することができる。また、コンタクト（図示せず）が望む方向に電流を駆動するように提供され得る。
【００７２】
図示された実施形態で、被固定層２１０”は層２１２’、２１４’、２１６’を含み得るが、層２１２’、２１４’、及び２１６は層２１２、２１４、２１６と類似であり得る。被固定層２１０”の磁気モーメント２１１”、２１５”は面と垂直である。他の実施形態で、自由層２３０”の磁気モーメントは面と垂直であり得る。その上に、自由層２１０”は多数のスピンチャンネルのような一スピンチャンネル内でフェルミ準位での対称フィルター２２０”によってより高い確率に伝送される対称の電荷キャリヤーを有するように構成されることができる。所定の実施形態で、被固定層２１０”は少数のスピンチャンネルのような他スピンチャンネル内でフェルミ準位での対称の電荷キャリヤーが欠乏されることができる。例えば、被固定層２１０”はＡｌＭｎを包含することができるが、ＡｌＭｎはＬ１０結晶構造を有し、面と垂直である（１００）軸を有することができる。ＭｇＯ又はＳｒＳｎＯ３がスピンフィルター２２０”として使用されることができるが、ＭｇＯは（１００）集合組織を有する。
【００７３】
図示された実施形態で、被固定層２１０”の磁気モーメント２１１”、２１５”は面と垂直である。その上に、被固定層２１０”は多数のスピンチャンネルのような一スピンチャンネル内でフェルミ準位での対称フィルター２２０”によってより高い確率に伝送される対称の電荷キャリヤーを有するように構成される。所定の実施形態で、被固定層２１０”は少数のスピンチャンネルのような他のスピンチャンネル内でフェルミ準位での対称の電荷キャリヤーが欠乏されることができる。例えば、被固定層２１０”はＡｌＭｎを包含することができるが、ＡｌＭｎはＬ１０結晶構造を有し、面と垂直である（１００）軸を有することができる。ＭｇＯ又はＳｒＳｎＯ３がスピンフィルター２２０”として使用されることができるが、ＭｇＯは（１００）集合組織を有する。自由層２３０”は他の磁気物質を包含することができる。例えば、自由層２３０”はｂｃｃ（００１）Ｆｅ、ｂｃｃ（００１）Ｃｏ、及び／又はｂｃｃ（００１）ＦｅＣｏを包含することができる。たとえ自由層２３０”の磁気モーメント２３１”が面と垂直に図示されたが、他の方向も可能である。所定の実施形態で、対称フィルター２２０”と層２１６’、２３０”の間の格子不整合は７パーセントより低いことがあり得る。所定の実施形態で、対称フィルター２２０”と層２１６’、２３０”との間の格子不整合は３又は４パーセントより低いことがあり得る。例えば、対称フィルター２２０”はＧｅ、ＧａＡｓ、及び／又はＺｎＳｅを包含することができる。層２３２”及び／又は２１６”はＭｎＧａ及び／又はＭｎＩｎを包含することができる。
【００７４】
磁気接合２００”、２００、２００’は磁気接合１００、１００’、１００”の利点を共有することができる。例えば、層２１０”及び２３０”、２１０、２１０’、２３０、２３０’の磁気モーメントは面と垂直であり、＜Ｈ＞ｅｆｆ／Ｈｋ値は１であり得る。その上に、スピン分極効率が向上され得る。磁気接合２００”、２００、２００’の性能が向上されることができる。
【００７５】
図１１は磁気メモリ用磁気接合３００を図示する。図１１は実際のスケールではないことがあり得る。磁気接合３００は図２、５乃至１０の例で説明した磁気接合１００、１００’、１００”、１００’’’、２００、２００’、２００”と類似の要素を包含することができる。したがって、類似の要素は類似の参照番号を付する。磁気接合３００は被固定層１１０、１１０’、２１０、対称フィルター１２０、１２０’、２２０、及び自由層１３０、１３０’、２３０と各々類似の被固定層３１０、対称フィルター３２０、及び自由層３３０を包含することができる。また、シード層１０２、１０２’、１０２”、２０２、２０２’、２０２”、固定層１０４、１０４’、１０４”、２０４、２０４’、２０４”、２０４’’’、及びキャッピング層１０６、１０６’、１０６”、２０６、２０６’、２０６”と各々類似のシード層３０２、固定層３０４、及びキャッピング層３０６が図示される。他の実施形態によれば、シード層３０２、固定層３０４、及びキャッピング層３０６は省略され得る。磁気接合３００は追加的なスペーサー層３４０、追加的な被固定層３５０、追加的な固定層３６０を包含することができる。したがって、磁気接合３００は、追加的な層３４０、３５０、３６０に加えて先に説明した磁気要素１００、１００’、１００”、１００’’’、２００、２００’、２００”と類似の磁気要素を包含することができる。
【００７６】
図示された実施形態で、追加的なスペーサー層３４０はトンネルバリアー層であり得る。他の実施形態で、追加的なスペーサー層３４０は伝導性であり得る。さらに、他の実施形態で、追加的なスペーサー層３４０は先に説明したＭｇＯのような対称フィルターであり得る。追加的な被固定層３５０は先に説明した被固定層１１０、１１０’、１１０”、１１０’’’、２１０、２１０’、２１０”と類似であり得る。したがって、追加的な被固定層３５０は多数のスピンチャンネルのような一スピンチャンネル内でフェルミ準位での対称フィルター３２０によってより高い確率に伝送される対称の電荷キャリヤーを有することができる。所定の実施形態で、追加的な被固定層３５０は少数のスピンチャンネルのような他スピンチャンネル内でフェルミ準位での対称の電荷キャリヤーが欠乏されることができる。例えば、追加的な被固定層３５０はＡｌＭｎを包含することができるが、ＡｌＭｎはＬ１０結晶構造を有し、面と垂直である（１００）軸を有することができる。したがって、追加的な被固定層３５０の磁気モーメント３５１は面と垂直であり得る。たとえ磁気モーメント３１１及び３１５が反平行に図示されたが、他の構成が使用されることができることを注目する。その上に、ＳｒＳｎＯ３又は（１００）集合組織を有するＭｇＯが使用されて、スペーサー層３４０がスピンフィルターとして役割を果たし得る。たとえ単一層が図示されたが、層３１０、３５０、及び３６０の中の１つ以上はＳＡＦであり得る。所定の実施形態で、対称フィルター３２０と層３１０及び／又は３３０との間の格子不整合は７パーセントより低いことがあり得る。所定の実施形態で、対称フィルター３２０と層３１０及び／又は３３０との間の格子不整合は３又は４パーセントより低いことがあり得る。例えば、対称フィルター３２０はＧｅ、ＧａＡｓ、及び／又はＺｎＳｅを包含することができる。層３１０及び／又は３２０はＭｎＧａ及び／又はＭｎＩｎを包含することができる。同様に、追加的なスペーサー層３４０が対称フィルターであれば、追加的なスペーサー層３４０と層３３０及び／又は３６０との間の格子不整合は７パーセントより低いことがあり得る。例えば、追加的なスペーサー層３４０と層３３０及び／又は３６０との間の格子不整合は３又は４パーセントより低いことがあり得る。層３３０及び／又は３６０はＭｎＧａ及び／又はＭｎＩｎを包含することができる。
【００７７】
二重磁気接合３００は磁気接合１００、１００’、１００”、２００、２００’、２００”の利益を共有することができる。例えば、層２１０、２１０’、２１０”、３１０、２３０、２３０’、２３０”、３３０、及び選択的に３５０の磁気モーメントは面と垂直であり、＜Ｈ＞ｅｆｆ／Ｈｋ値は１である。その上に、スピン分極効率が向上され得る。磁気接合３００の性能が向上され得る。
【００７８】
図１２は二重磁気接合を使用した磁気メモリ４００の例示的実施形態を図示する。図示された実施形態で、磁気メモリ４００はＳＴＴ−ＲＡＭである。磁気メモリ４００はワードラインセレクター／ドライバー４０４のみでなく、読出し／書込みカラムセレクター／ドライバー４０２、４０６を含む。磁気メモリ４００は磁気接合４１２及び選択／分離素子４１４含むメモリセル４１０を含む。磁気接合４１２は先に説明した磁気接合１００、１００’、１００”、１００’’’、２００、２００’、２００”、３００の中のいずれか１つであり得る。読出し／書込みカラムセレクター／ドライバー４０２、４０６が使用されて、選択的にビットライン４０３及びセル４１０を通過する電流を駆動することができる。選択／分離素子４１４が選択されたワードライン４０５とカップリングされることが可能であることによって、ワードラインセレクター／ドライバー４０４は磁気メモリ４００の列を選択することができる。
【００７９】
磁気メモリ４００は先に説明した磁気接合１００、１００’、１００”、２００、２００’、２００”、３００を使用することができるので、磁気メモリ４００は磁気接合１００、１００’、１００”、２００、２００’、２００”、３００の利点を共有することができる。したがって、磁気メモリ４００の性能が向上され得る。
【００８０】
図１３は磁気メモリ用二重磁気トンネリング接合の製造方法５００を図示する。方法５００は磁気接合１００、１１０’の観点で説明され得る。しかし、方法５００は他の磁気接合の製造にも使用され得る。その上に、説明を簡単にするために、幾つかの過程が省略され得る。方法５００は追加的な及び／又は他の過程と結合され得る。製造の方法５００は単一磁気接合の製造の観点でまた記述される。しかし、方法５００は例えば、磁気メモリ用の例のように多重の磁気接合３００を形成することができる。
【００８１】
磁気接合スタックが提供される（段階５０２）。磁気接合スタックは固定層膜、スピンフィルター膜、及び自由層膜を含む。また、図１１の例として説明した磁気接合３００が製造されれば、磁気接合スタックはスペーサー膜及び追加的な固定層膜を包含することができる。所定の実施形態で、磁気接合スタックは段階５０２でアニーリングされることができる。
【００８２】
磁気接合１００、１００’、１００”、１００’’’、２００、２００’、２００”、３００が磁気接合スタックから定義され得る（段階５０４）。段階５０４は磁気接合スタックの一部を覆うマスクを提供すること、及びその次に露出された磁気接合スタックの一部を除去することを包含することができる。磁気接合１００、１００’、１００”、１００’’’、２００、２００’、２００”、３００は第１固定層膜から定義された被固定層１１０、１１０’、１１０”、１１０’’’、２１０、２１０’、２１０”、３１０、スピンフィルター膜から定義された対称フィルター１２０、１２０’、１２０”、２２０、２２０’、２２０”、３２０、及び自由層膜から定義された自由層１３０、１３０’、１３０”、１３０’’’、２３０、２３０’、２３０”、３３０を包含することができる。所定の実施形態で、磁気接合３００は追加的なスペーサー３４０及び追加的な固定層３５０を包含することができる。
【００８３】
被固定層１１０、１１０’、１１０”、１１０’’’、２１０、２１０’、２１０”、３１０の磁化方向が設定され得る（段階５０６）。例えば、段階５０６は磁気接合１００、１００’、１００”、１００’’’、２００、２００’、２００”、３００が加熱される間に望む方向に磁気場を加え、そして磁気場の存在の下に磁気接合１００、１００’、１００”、１００’’’、２００、２００’、２００”、３００を冷却させて、進行され得る。
【００８４】
これによって、磁気接合１００、１００’、１００”、１００’’’、２００、２００’、２００”、３００が製造され得る。方法５００を通じて製造された磁気接合及び／又は磁気メモリは磁気接合１００、１００’、１００”、１００’’’、２００、２００’、２００”及び、又は磁気メモリ４００の利点を共有することができる。結果的に磁気接合１００、１００’、１００”、１００’’’、２００、２００’、２００”及び／又は磁気メモリ４００の性能が向上され得る。
【００８５】
以上、磁気メモリ接合を使用して製造された磁気接合及びメモリに関する製造方法及びシステムが開示される。本方法及びシステムは実施形態によって開示され、当業者は実施形態に対して多様な変形が加えることができることを容易に理解できる。したがって、当業者に本明細書に添付された請求項及び発明の範囲内で多様な変形が行われることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０２、２０２、３０２  シード層
１０４、２０４、３０４  固定層
１０６，２０６，３０６  キャッピング層
１１０、２１０、３１０  被固定層
１１１、１３１，２１１、２１５、２３１、２３５  磁気モーメント
１２０、２２０、３２０  対称フィルター
１３０、２３０、３３０  自由層
２１２、２１６、２３２、２３６  強磁性層
２１４、２３４，３４０  スペーサー層
１００、２００、３００  磁気接合
４００  磁気メモリ
４０２、４０６  読出し／書込みカラムセレクター／ドライバー
４０３  ビットライン
４０４  ワードラインセレクター／ドライバー
４１２  磁気接合
４１４  選択／分離素子
【図１】
2014022735.tif 000004
【図２】
2014022735.tif 000005
【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】
2014022735.tif 000010
【図８】
2014022735.tif 000011
【図９】
2014022735.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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