(57)【要約】【課題】Ｍｎの拡散を防止して、ＭＲ特性の劣化を抑制する。【解決手段】磁気ランダムアクセスメモリは、記録層３０と固定層１０と記録層及び固定層間に設けられたトンネル障壁層２０とを有する磁気抵抗素子１を備えた磁気ランダムアクセスメモリであって、固定層は、反強磁性層１２と、反強磁性層上に形成された第１の強磁性層１３と、第１の強磁性層上に形成された第１の非磁性層１４と、第１の非磁性層上に形成され、第１の非磁性層を介して第１の強磁性層と第１の磁気結合により磁気的に結合する第２の強磁性層１５と、第２の強磁性層上に形成され、第１の非磁性層の膜厚と異なる膜厚を有する第２の非磁性層１６と、第２の非磁性層上に形成され、第２の非磁性層を介して第２の強磁性層と第２の磁気結合により磁気的に結合する第３の強磁性層１７とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録層と固定層と前記記録層及び前記固定層間に設けられたトンネル障壁層とを有する磁気抵抗素子を備えた磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記固定層は、
反強磁性層と、
前記反強磁性層上に形成された第１の強磁性層と、
前記第１の強磁性層上に形成された第１の非磁性層と、
前記第１の非磁性層上に形成され、前記第１の非磁性層を介して前記第１の強磁性層と第１の磁気結合により磁気的に結合する第２の強磁性層と、
前記第２の強磁性層上に形成され、前記第１の非磁性層の膜厚と異なる膜厚を有する第２の非磁性層と、
前記第２の非磁性層上に形成され、前記第２の非磁性層を介して前記第２の強磁性層と第２の磁気結合により磁気的に結合する第３の強磁性層と
を具備することを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項２】
前記第１の非磁性層は、Ｍｎを含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項３】
前記第１の磁気結合は強磁性結合であり、前記第２の磁気結合は反強磁性結合であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項４】
前記第１の磁気結合は反強磁性結合であり、前記第２の磁気結合は強磁性結合であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項５】
前記第１の磁気結合は反強磁性結合であり、前記第２の磁気結合は反強磁性結合であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗素子を備えた磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：Magnetic Random Access Memory）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体メモリの一種として、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Tunnel Magneto-resistance）効果を利用した磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：Magnetic Random Access Memory）が提案されている。
【０００３】
このＭＲＡＭのメモリセルでは、ビット線とワード線との交点に、情報記憶素子であるＭＴＪ(Magnetic Tunneling Junction)素子が設けられている。そして、データを書き込む場合は、選択ビット線及び選択ワード線にそれぞれ電流を流し、これらの電流による合成磁界で選択ビット線及び選択ワード線の交点に位置する選択セルのＭＴＪ素子にデータが書き込まれる。一方、データを読み出す場合は、選択セルのＭＴＪ素子に読み出し電流を流し、このＭＴＪ素子の磁化状態の抵抗変化によって“１”、“０”データが読み出される。
【０００４】
ここで、ＭＲＡＭに用いるＭＴＪ素子１０１は、図９に示すように、固定層１１０と、記録層１３０と、固定層１１０及び記録層１３０に挟まれたトンネルバリア層１２０とで構成されている。そして、固定層１１０は、下地層１１１と、反強磁性層１１２と、非磁性層１１４を介して反強磁性結合している第１及び第２の強磁性層１１３，１１５とで構成されている。
【０００５】
このようなＭＲＡＭは、高速性・不揮発性といった特徴から、本来ロジック混載に向いたメモリであるが、現状はロジックプロセスで用いる後工程の熱処理により、実用化が困難となっている。
【０００６】
すなわち、ロジックプロセスによる熱処理によってＰｔＭｎ等で形成された反強磁性層１１２中のＭｎが非磁性層１１４まで拡散し、この非磁性層１１４を介した反強磁性結合が劣化してしまう。また、Ｍｎの一部が、トンネルバリア層１２０の界面付近まで拡散する。これにより、固定層１１０のピン特性が劣化し、ＭＲ（Magneto Resistive）比（“１”、“０”データの抵抗比）が低下するという問題が生じていた。
【０００７】
尚、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のようなものがある。
【特許文献１】特開2004-103125号公報
【非特許文献１】Masashige Sato and Kazuo Kobayashi “Spin-Valve-Like Properties of Ferromagnetic Tunnel Junctions” Jpn.J.Appl.Phys. Vol.36 (1997) pp.L200-L201
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、Ｍｎの拡散を防止して、ＭＲ特性の劣化を抑制することが可能な磁気ランダムアクセスメモリを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するために以下に示す手段を用いている。
【００１０】
本発明の一視点による磁気ランダムアクセスメモリは、記録層と固定層と前記記録層及び前記固定層間に設けられたトンネル障壁層とを有する磁気抵抗素子を備えた磁気ランダムアクセスメモリであって、前記固定層は、反強磁性層と、前記反強磁性層上に形成された第１の強磁性層と、前記第１の強磁性層上に形成された第１の非磁性層と、前記第１の非磁性層上に形成され、前記第１の非磁性層を介して前記第１の強磁性層と第１の磁気結合により磁気的に結合する第２の強磁性層と、前記第２の強磁性層上に形成され、前記第１の非磁性層の膜厚と異なる膜厚を有する第２の非磁性層と、前記第２の非磁性層上に形成され、前記第２の非磁性層を介して前記第２の強磁性層と第２の磁気結合により磁気的に結合する第３の強磁性層とを具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、Ｍｎの拡散を防止して、ＭＲ特性の劣化を抑制することが可能な磁気ランダムアクセスメモリを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を以下に図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１３】
［１］ＭＴＪ素子の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのＭＴＪ素子の断面図を示す。以下に、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリにおいて記憶素子として機能するＭＴＪ素子（磁気抵抗素子）の構成について説明する。
【００１４】
図１に示すように、ＭＴＪ素子１は、磁化が固定された固定層（ピン層）１０と、磁化が回転する記録層（フリー層）３０と、固定層１０及び記録層３０に挟まれたトンネルバリア層２０とで構成されている。
【００１５】
このようなＭＴＪ素子１の固定層１０は、次のような積層構造になっている。下地層１１上に反強磁性層１２が形成され、この反強磁性層１２上に３層の第１乃至第３の強磁性層１３，１５，１７が形成されている。そして、第１及び第２の強磁性層１３，１５間には第１の非磁性層１４が設けられ、第２及び第３の強磁性層１５，１７間には第２の非磁性層１６が設けられている。
【００１６】
ここで、第１の非磁性層１４の膜厚は、第２の非磁性層１６の膜厚と異なり、第２の非磁性層１６の膜厚よりも厚いのが望ましい。
【００１７】
［２］ＭＴＪ素子の材料
図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリにおける熱処理前のＭＴＪ素子の断面図を示す。図２（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリにおける熱処理後のＭＴＪ素子の断面図を示す。以下に、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのＭＴＪ素子の材料について説明する。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、下地層１１は、例えばＮｉＦｅで形成されている。反強磁性層１２は、例えばＰｔＭｎで形成されている。第１乃至第３の強磁性層１３，１５，１７は、例えばＣｏＦｅで形成されている。トンネルバリア層２０は、例えばＡｌＯｘで形成されている。記録層３０は、例えばＮｉＦｅで形成されている。
【００１９】
そして、第１及び第２の非磁性層１４，１６は、例えばＲｕで形成されるが（図２（ａ）参照）、熱処理により反強磁性層１２から拡散したＭｎをストップさせるため、第１の非磁性層１４にはＭｎが含まれて例えばＲｕＭｎｘとなる（図２（ｂ）参照）。
【００２０】
従って、熱処理後は、第１の非磁性層１４には、例えば２〜１０％程度のＭｎが含まれている。また、第２の非磁性層１６にも、反強磁性層１２から拡散したＭｎが例えば１％以下程度含まれていてもよい。
【００２１】
尚、第１乃至第３の強磁性層１３，１５，１７及び記録層３０は、例えば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ又はそれらの合金、スピン分極率の大きいマグネタイト、ＣｒＯ2，ＲＸＭｎＯ3-y（Ｒ；希土類、Ｘ；Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ）等の酸化物の他、ＮｉＭｎＳｂ，ＰｔＭｎＳｂ等のホイスラー合金等で形成してもよい。さらに、これら磁性体には、強磁性を失わないかぎり、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｂｉ，Ｔａ，Ｂ，Ｃ，Ｏ，Ｎ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｉｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｎｂ等の非磁性元素が多少含まれていてもよい。
【００２２】
また、第１及び第２の非磁性層１４，１６は、例えば、Ｃｕ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＭｇＯ，ＡｌＮ，Ｂｉ2Ｏ3，ＭｇＦ2，ＣａＦ2，ＳｒＴｉＯ2，ＡｌＬａＯ3等の様々な誘電体等で形成することも可能である。ここで、第１及び第２の非磁性層１４，１６は、反強磁性結合させる場合にはＲｕが望ましく、強磁性結合させる場合はＣｕが望ましい。
【００２３】
また、反強磁性層１２は、例えば、ＦｅＭｎ、ＰｔＣｒＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ等で形成することも可能である。
【００２４】
また、トンネルバリア層２０は、例えば、ＳｉＯ2，ＭｇＯ，ＡｌＮ，Ｂｉ2Ｏ3，ＭｇＦ2，ＣａＦ2，ＳｒＴｉＯ2，ＡｌＬａＯ3等の様々な誘電体で形成することも可能である。
【００２５】
上記のような材料を用いた場合において、第１及び第２の非磁性層１４，１６は、同じ材料で形成してもよいし、互いに異なる材料で形成してもよい。また、第１乃至第３の強磁性層１３，１５，１７も、全て同じ材料で形成してもよいし、それぞれ異なる材料で形成してもよい。
【００２６】
［３］固定層の磁気結合状態
図３乃至図５は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリにおけるＭＴＪ素子を構成する固定層の磁気結合状態の模式図を示す。以下に、本発明の一実施形態に係る固定層の磁気結合状態について説明する。
【００２７】
図３乃至図５に示すように、第１の強磁性層１３と第２の強磁性層１５とは、第１の非磁性層１４を介して、磁気的に結合（層間の交換結合：interlayer coupling ）している（以下、第１の磁気結合と称す）。さらに、第２の強磁性層１５と第３の強磁性層１７とは、第２の非磁性層１６を介して、磁気的に結合している（以下、第２の磁気結合と称す）。
【００２８】
これら第１及び第２の磁気結合は、（１）第１の磁気結合が強磁性結合であり、第２の磁気結合が反強磁性結合である場合（図３参照）、（２）第１の磁気結合が反強磁性結合であり、第２の磁気結合が強磁性結合である場合（図４参照）、（３）第１及び第２の磁気結合の双方が反強磁性結合である場合（図５参照）の３つの状態が考えられる。ここで、強磁性結合は、互いの磁化が平行な場合が安定であるとし、反強磁性結合は、互いの磁化が反平行な場合が安定であるとする。
【００２９】
上記において、第１及び第２の磁気結合の双方が強磁性結合である場合を含めていないのは、以下の理由からである。この場合、固定層１０の磁化方向が全て同じ方向であるため、記録層３０への漏れ磁場を固定層１０で相殺することができない。つまり、記録層３０の磁化反転が一方向にシフトするため、書き込み選択性が悪くなり、動作上、問題となるからである。
【００３０】
尚、ロジックプロセスの後工程における熱工程を経る際に、ＰｔＭｎからなる反強磁性層１２中のＭｎ原子の拡散は、第１の非磁性層１４のＲｕによってブロックされ、第１の非磁性層１４はＭｎ原子を含有する。
【００３１】
上記（１）の場合、拡散するＭｎが少ないとき、第１の非磁性層１４がＭｎ原子を含有することにより、第１の非磁性層１４を介した第１及び第２の強磁性層１３，１５の強磁性結合は劣化するが、強磁性結合は維持される。一方、拡散するＭｎが多いとき、層間の強磁性結合は部分的に失われるが、第１及び第２の強磁性層１３，１５は他部分で層間の強磁性結合を維持しているため、層全体として強磁性結合を維持できる。また、層間の交換結合が失われた部分では、ピンホールを介した結合、あるいはＭｎ拡散と同時に、第１及び第２の強磁性層１３，１５及び第１の非磁性層１４との拡散により直接、磁気的に結合する等の別機構により、強磁性結合自体は維持することが可能であるため、固定層１０が機能しなくなる程の劣化は回避することができる。
【００３２】
同様に、上記（２）の場合、拡散するＭｎが少ないとき、第１の非磁性層１４がＭｎ原子を含有することにより、第１の非磁性層１４を介した第１及び第２の強磁性層１３，１５の反強磁性結合は劣化するが、反強磁性結合は維持される。一方、拡散するＭｎが多いとき、層間の反強磁性結合は部分的に失われるが、第１及び第２の反強磁性層１３，１５は他部分で層間の反強磁性結合を維持しているため、層全体として反強磁性結合を維持できる。また、反強磁性結合の場合、漏れ磁界が互いの磁化を維持する向きに働くため、反強磁性結合を維持することができる。漏れ磁界は、素子サイズ、強磁性材料の飽和磁化及び膜厚によりその大きさが変わるため、漏れ磁界によって反強磁性的に結合するように素子サイズ、強磁性材料の飽和磁化及び膜厚を選択しておくことができる。
【００３３】
ここで、上記（１）の場合において、第１の非磁性層１４にＭｎが多く含まれている場合には、第１の非磁性層１４は反強磁性層として機能することになる。例えば、第１の非磁性層１４がＩｒの場合、第１の非磁性層１４は、ＩｒＭｎxとなり、反強磁性層として機能できる。
【００３４】
［４］固定層における強磁性層の膜厚
固定層１０における第１乃至第３の強磁性層１３，１５，１７の膜厚Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、固定層１０からの漏洩磁界を低減するように規定することが望ましい。従って、第１乃至第３の強磁性層１３，１５，１７の膜厚Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、上記第１及び第２の磁気結合における３つの磁気結合状態により、次のようにそれぞれ規定される。
【００３５】
（１）第１の磁気結合が強磁性結合であり、第２の磁気結合が反強磁性結合である場合は、図３に示すように、第１及び第２の強磁性層１３，１５の合計膜厚（Ｘ１＋Ｘ２）は、第３の強磁性層１７の膜厚Ｘ３とほぼ等しくすることが望ましい。これにより、第１及び第２の強磁性層１３，１５の磁化によって紙面の左向きに発生する漏れ磁界と、第３の強磁性層１７の磁化によって紙面の右向きに発生する漏れ磁界とを、打ち消し合うことができる。
【００３６】
（２）第１の磁気結合が反強磁性結合であり、第２の磁気結合が強磁性結合である場合は、図４に示すように、第１の強磁性層１３の膜厚Ｘ１は、第２及び第３の強磁性層１５，１７の合計膜厚（Ｘ２＋Ｘ３）とほぼ等しくすることが望ましい。これにより、第１の強磁性層１３の磁化によって紙面の左向きに発生する漏れ磁界と、第２及び第３の強磁性層１５，１７の磁化によって紙面の右向きに発生する漏れ磁界とを、打ち消し合うことができる。
【００３７】
（３）第１及び第２の磁気結合の双方が反強磁性結合である場合は、図５に示すように、第１及び第３の強磁性層１３，１７の合計膜厚（Ｘ１＋Ｘ３）は、第２の強磁性層１５の膜厚Ｘ２とほぼ等しくすることが望ましい。これにより、第１及び第３の強磁性層１３，１７の磁化によって紙面の左向きに発生する漏れ磁界と、第２の強磁性層１５の磁化によって紙面の右向きに発生する漏れ磁界とを、打ち消し合うことができる。
【００３８】
尚、上記（１）の場合における第１及び第２の強磁性層１３，１５の各膜厚Ｘ１，Ｘ２、上記（２）の場合における第２及び第３の強磁性層１５，１７の各膜厚Ｘ２，Ｘ３、上記（３）の場合における第１及び第３の強磁性層１３，１７の各膜厚Ｘ１，Ｘ３は、互いにほぼ等しくなるように設定してもよいし、互いに異なるように設定してもよい。
【００３９】
［５］固定層における非磁性層の膜厚
図６は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのＭＴＪ素子において、固定層をＮｉＦｅ／Ｒｕ／ＮｉＦｅ構造にした場合のＲｕの膜厚と交換結合エネルギーとの関係を示す。以下に、本発明の一実施形態に係る固定層における非磁性層の膜厚について説明する。
【００４０】
固定層１０における第１及び第２の非磁性層１４，１６の膜厚Ｙ１，Ｙ２は、上下の強磁性層がそれぞれ反強磁性結合又は強磁性結合となるように規定することが望ましい。そこで、ここでは、第１乃至第３の強磁性層１３，１５，１７を例えばＮｉＦｅで形成し、第１及び第２の非磁性層１４，１６をＲｕで形成した場合の第１及び第２の非磁性層１４，１６の膜厚Ｙ１，Ｙ２について規定する。
【００４１】
図６に示すように、Ｒｕの膜厚の変化によって、交換結合エネルギーは反強磁性結合から強磁性結合に振動しながら変化する。この図６において、交換結合エネルギーのプラス側は反強磁性結合となり、マイナス側は強磁性結合となることを示す。
【００４２】
従って、２つの強磁性層を反強磁性結合させたい場合は、その強磁性層に挟まれたＲｕからなる非磁性層の膜厚は、例えば、０．６〜１．０ｎｍ程度、１．９〜２．３ｎｍ程度にするとよく、特に交換結合エネルギーが大きくなる０．８ｎｍ又は２．０ｎｍにするとよい。
【００４３】
一方、２つの強磁性層を強磁性結合させたい場合は、その強磁性層に挟まれたＲｕからなる非磁性層の膜厚は、例えば、１．２〜１．７ｎｍ程度にするとよく、特に交換結合エネルギーが大きくなる１．３ｎｍにするとよい。
【００４４】
具体的には、図３乃至図５に示す上記（１）乃至（３）の磁気結合状態において、第１及び第２の非磁性層１４，１６をＲｕで形成した場合、第１及び第２の非磁性層１４，１６の膜厚Ｙ１，Ｙ２は次のように規定するとよい。
【００４５】
図３に示す（１）の場合、第１の非磁性層１４の膜厚Ｙ１は、第１及び第２の強磁性層１３，１５が強磁性結合するように例えば１．３ｎｍに設定し、一方、第２の非磁性層１５の膜厚Ｙ２は、第２及び第３の強磁性層１５，１７が反強磁性結合するように例えば０．８ｎｍに設定するとよい。
【００４６】
図４に示す（２）の場合、第１の非磁性層１４の膜厚Ｙ１は、第１及び第２の強磁性層１３，１５が反強磁性結合するように例えば２．０ｎｍに設定し、一方、第２の非磁性層１５の膜厚Ｙ２は、第２及び第３の強磁性層１５，１７が強磁性結合するように例えば１．３ｎｍに設定するとよい。
【００４７】
図５に示す（３）の場合、第１の非磁性層１４の膜厚Ｙ１は、第１及び第２の強磁性層１３，１５が反強磁性結合するように例えば２．０ｎｍに設定し、一方、第２の非磁性層１５の膜厚Ｙ２は、第２及び第３の強磁性層１５，１７が反強磁性結合するように例えば０．８ｎｍに設定するとよい。
【００４８】
上記（１）乃至（３）のいずれの磁気結合状態においても、第１及び第２の非磁性層１４，１６のうち、反強磁性層１２の近くに位置する第１の非磁性層１４の膜厚Ｙ１は、反強磁性層１２から遠くに位置する第２の非磁性層１６の膜厚Ｙ２よりも厚くなっている。換言すると、第２の磁気結合の交換結合エネルギーは、第１の磁気結合の交換結合エネルギーよりも大きくなっている。
【００４９】
上述した例は、固定層における非磁性層の膜厚について説明した本発明の一実施形態であり、交換結合エネルギーの大きさや、反強磁性結合から強磁性結合に振動しながら変化する周期は、固定層及び非磁性層の材料により異なる。これは、例えば、S. S. P. Parkin et.al., Phys. Rev. Lett. 64 (1990) pp.2304-2307、S. S. P. Parkin, Phys. Rev. Lett. 67 (1991) pp.3598-3601に開示されている。このため、非磁性層の膜厚は、各材料に適した膜厚にする必要がある。
【００５０】
［６］メモリセルの構造
本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリにおいて、メモリセルの構造は種々のタイプに適用できる。
【００５１】
例えば、図７に示すように、ＭＴＪ素子１がビット線４１及びワード線４２の交点に配置され、ＭＴＪ素子１の一端はビット線４１に電気的に接続され、ＭＴＪ素子１の他端は下部金属層４３及びコンタクト４４を介して読み出し用スイッチング素子（例えばＭＯＳトランジスタ）４５に電気的に接続されている。このように、１セルに１つのトランジスタと１つのＭＴＪ素子とからなる、いわゆる１Ｔｒ＋１ＭＴＪ構造のメモリセルに、本発明を適用することも可能である。
【００５２】
また、図８に示すように、ＭＴＪ素子１がビット線４１及びワード線４２の交点に配置され、ＭＴＪ素子１の一端はビット線４１に電気的に接続され、ＭＴＪ素子１の他端はワード線４２に電気的に接続されている。このように、読み出し用のスイッチング素子をセル毎に備えない、いわゆるクロスポイント構造のメモリセルに、本発明を適用することも可能である。  上記本発明の一実施形態によれば、ロジックプロセスによる熱処理によってＰｔＭｎ等で形成された反強磁性層１２中のＭｎが第１の非磁性層１４まで拡散した場合であっても、Ｒｕ等からなる第１の非磁性層１４がＭｎの拡散防止層として機能する。これにより、ＭＴＪ素子１内でのＭｎの拡散を防止することができるため、第１及び第２の磁気結合が破壊されることを抑制できる。従って、固定層１０のピン特性が劣化する問題を回避できるため、ＭＲ特性の劣化を抑制できる。このように、本発明の一実施形態によれば、ロジックプロセスに混載可能な耐熱性を持つＭＲＡＭを実現できる。
【００５３】
また、第１の非磁性層１４には、新規材料を導入せず、かつ化合物等に比べてプロセス制御しやすい材料を用いることで、ＭＲＡＭの実用化に貢献できる。
【００５４】
尚、固定層１０の積層構造は、第１乃至第３の強磁性層１３，１５，１７からなる３層に限定されず、さらに複層化することも可能であり、多層の非磁性層により耐熱性をさらに向上することも可能である。また、固定層１０の積層構造を記録層３０に適用することも可能である。
【００５５】
その他、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリにおけるＭＴＪ素子を示す断面図。
【図２】図２（ａ）は本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリにおける熱処理前のＭＴＪ素子を示す断面図、図２（ｂ）は本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリにおける熱処理後のＭＴＪ素子を示す断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリにおけるＭＴＪ素子の固定層を示す模式図であって、第１の磁気結合が強磁性結合であり、第２の磁気結合が反強磁性結合である場合を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリにおけるＭＴＪ素子の固定層を示す模式図であって、第１の磁気結合が反強磁性結合であり、第２の磁気結合が強磁性結合である場合を示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリにおけるＭＴＪ素子の固定層を示す模式図であって、第１及び第２の磁気結合の双方が反強磁性結合である場合を示す図。
【図６】本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのＭＴＪ素子において、固定層をＮｉＦｅ／Ｒｕ／ＮｉＦｅ構造にした場合のＲｕの膜厚と交換結合エネルギーとの関係を示す図。
【図７】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリにおける１Ｔｒ＋１ＭＴＪ構造のメモリセルを示す断面図。
【図８】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリにおけるクロスポイント構造のメモリセルを示す断面図。
【図９】従来技術に係る磁気ランダムアクセスメモリにおけるＭＴＪ素子を示す断面図。
【符号の説明】
【００５７】
１…ＭＴＪ素子、１０…固定層、１１…下地層、１２…反強磁性層、１３…第１の強磁性層、１４…第１の非磁性層、１５…第２の強磁性層、１６…第２の非磁性層、１７…第３の強磁性層、２０…トンネルバリア層、３０…記録層、４１…ビット線、４２…ワード線、４３…下部金属層、４４…コンタクト、４５…読み出し用スイッチング素子、Ｘ１…第１の強磁性層の膜厚、Ｘ２…第２の強磁性層の膜厚、Ｘ３…第３の強磁性層の膜厚、Ｙ１…第１の非磁性層の膜厚、Ｙ２…第２の非磁性層の膜厚。
【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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