(57)【要約】磁気トンネル接合は、磁気記録材料を含む第１の導電性磁性電極、第１の電極から離隔し、磁気基準材料を含む第２の導電性磁性電極、および、第１の電極と第２の電極の間の非磁性トンネル絶縁体材料を含む。第２の電極の磁気基準材料は、一方が他方よりもトンネル絶縁体に近い２つの離隔した磁性領域を含む合成反強磁性構造を含む。一方の磁性領域は、ＣｏｘＦｅｙＢｚ（ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０）を含む偏極領域を含む。ＣｏｘＦｅｙＢｚはトンネル絶縁体に直接的に当たっている。Ｏｓ含有材料を含む非磁性領域が２つの離隔した磁性領域の間にある。他方の磁性領域は、磁性Ｃｏ含有材料を含む。他の実施形態が開示される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録材料を含む第１の導電性磁性電極、
前記第１の電極から離隔し、磁気基準材料を含む第２の導電性磁性電極、
前記第１の電極と前記第２の電極の間の非磁性トンネル絶縁体材料、ならびに、
一方の磁性領域が他方の磁性領域よりも前記トンネル絶縁体に近い２つの離隔した磁性領域であって、
ＣｏｘＦｅｙＢｚ（ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０）を含む偏極領域であって、前記ＣｏｘＦｅｙＢｚは前記トンネル絶縁体に直接的に当たっている前記偏極領域、
前記ＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっている元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つ（ここで、ａは０から５０、ｂは５０から９９、かつ、ｃは１から５０）、ならびに、
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つに直接的に当たっている磁性ＣｏｇＦｅｈＢｉ（ここで、ｇは０から１００、ｈは０から９０、かつ、ｉは０から５０であり、ｇとｈの少なくとも１つが０より大きい）
を含む前記一方の磁気領域を含む、前記２つの離隔した磁性領域、
前記２つの離隔した磁性領域の間にあり、Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つを含む非磁性領域であって、前記Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つは、前記元素Ｃｏに直接的に当たっている前記非磁性領域、ならびに、
前記Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つに直接的に当たっている磁性Ｃｏ含有材料を含む他の磁性領域
を含む合成反強磁性構造を含む、前記第２の電極の前記磁気基準材料
を含む磁気トンネル接合。
【請求項２】
前記磁性Ｃｏ含有材料に直接的に当たっている非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つを含み、
前記Ｃｏ含有材料は、ａ）前記Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つと、ｂ）前記非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つの間にある
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つに直接的に当たっている非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕを含み、
ここで、ｓは５０から１００、ｔは０から３０、かつ、ｕは０から４５であり、
前記非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つは、前記磁性Ｃｏ含有材料と前記非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕの間にある
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の磁性電極は、誘電材料を含み、
前記磁気記録材料は、前記誘電材料と前記トンネル絶縁体の間にあり、
前記第１の磁性電極は非磁性導電性材料を含み、
前記誘電材料は前記非磁性導電性材料と前記磁気記録材料の間にあり、
前記第１の磁性電極は、前記誘電材料と前記非磁性導電性材料の間の任意の磁性偏極領域を欠いている
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記誘電材料と前記トンネル絶縁体は同じ組成物である
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記組成物がＭｇＯである
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記誘電材料の厚さは前記トンネル絶縁体の厚さよりも小さい
請求項４に記載の方法。
【請求項８】
ｘは０である
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ｘは０より大きい
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ａは０であり、
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、ＦｅｂＷｃ、ＦｅｂＭｏｃ、およびＦｅｂＴａｃの少なくとも１つを含む
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つを含み、
ａが０より大きい
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、元素Ｗを含む
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、元素Ｍｏを含む
請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、元素Ｆｅを含む
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、ＣｏａＦｅｂＷｃを含み、
ａが０よりも大きい
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、ＣｏａＦｅｂＭｏｃを含み、
ａが０よりも大きい
請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、ＣｏａＦｅｂＴａｃを含み、
ａが０よりも大きい
請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも２つの混合物もしくは合金を含む
請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも３つの混合物もしくは合金を含む
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つは、元素Ｉｒ、元素Ｒｕ、元素Ｒｈ、および元素Ｏｓの少なくとも２つの混合物あるいは合金を含む
請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つは、元素Ｉｒ、元素Ｒｕ、元素Ｒｈ、および元素Ｏｓの少なくとも３つの混合物あるいは合金を含む
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
Ｃｏ、ＦｅおよびＢを含む１０オングストロームの厚さの合金に直接的に当たっている３オングストロームの厚さのＦｅを含む磁気記録材料を含む第１の導電性磁性電極、
前記第１の電極から離隔し、磁気基準材料を含む第２の導電性磁性電極、
前記第１の電極と前記第２の電極の間にある非磁性トンネル絶縁体材料、ならびに、
前記Ｆｅに直接的に当たっている誘電材料を含む前記第１の磁性電極であって、Ｃｏ、Ｆｅ、およびＢを含む前記合金は前記トンネル絶縁体に直接的に当たっており、前記第１の磁性電極は、前記誘電材料に直接的に当たっている非磁性導電性材料を含み、前記第１の磁性電極は、前記誘電材料と前記非磁性導電性材料の間の任意の磁性偏極領域を欠いている前記第１の磁性電極、
を含み、
前記第２の電極の前記磁気基準材料は、
一方の磁性領域が他方の磁性領域よりもトンネル絶縁体に近い２つの離隔した磁性領域であって、
ＣｏｘＦｅｙＢｚを含む７オングストロームの厚さの偏極領域、ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０であり、前記ＣｏｘＦｅｙＢｚは前記トンネル絶縁体に直接的に当たっている前記偏極領域、
前記ＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっている、元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つの２オングストロームの厚さの領域（ここで、ａは０から５０、ｂは５０から９９、かつ、ｃは１から５０である）、ならびに、
元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つに直接的に当たっている、７オングストロームの磁性ＣｏｇＦｅｈＢｉ（ここで、ｇは０から１００、ｈは０から９０、かつ、ｉは０から５０であり、ｇとｈの少なくとも１つが０より大きい）
を前記一方の磁気領域が含む、前記２つの離隔した磁性領域、
前記２つの離隔した磁性領域の間にあり、Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つを含む、７オングストロームの厚さの非磁性領域であって、前記Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つは、７オングストロームの厚さの磁性ＣｏｇＦｅｈＢｉに直接的に当たっている前記非磁性領域、ならびに、
Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つに直接的に当たっている、１４オングストロームの厚さの元素Ｃｏを含む他の磁性領域
を含み、
前記非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つが、１４オングストロームの厚さの元素Ｃｏに直接的に当たっている
合成反強磁性構造、ならびに、
前記非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つに直接的に当たっている非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕ（ここで、ｓは５０から１００、ｔは０から３０、かつ、ｕは０から４５）
を含み、
前記非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つは、磁性Ｃｏ含有材料と非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕの間にある
磁気トンネル接合。
【請求項２３】
前記非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕは３０オングストロームの厚さである
請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
磁気記録材料を含む第１の導電性磁性電極、
前記第１の電極から離隔し、磁気基準材料を含む第２の導電性磁性電極、
前記第１の電極と前記第２の電極の間の非磁性トンネル絶縁体材料、ならびに、
２つの離隔した磁性領域であって一方の磁性領域が他方の磁性領域よりもトンネル絶縁体に近く、前記一方の磁性領域は、ＣｏｘＦｅｙＢｚ（ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０）を含む偏極領域を含み、前記ＣｏｘＦｅｙＢｚは前記トンネル絶縁体に直接的に当たっている前記２つの離隔した磁性領域、
前記２つの離隔した磁性領域の間にあるＯｓ含有材料を含む非磁性領域、および
磁性Ｃｏ含有材料を含む前記他方の磁性領域
を含む合成反強磁性構造を含む前記第２の電極の前記磁気基準材料
を含む磁気トンネル接合。
【請求項２５】
前記Ｏｓ含有材料は元素Ｏｓである
請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の磁性電極は、誘電材料を含み、
前記磁気記録材料は、前記誘電材料と前記トンネル絶縁体の間にあり、
前記第１の磁性電極は非磁性導電性材料を含み、
前記誘電材料は前記非磁性導電性材料と前記磁気記録材料の間にあり、
前記第１の磁性電極は、前記誘電材料と前記非磁性導電性材料の間の任意の磁性偏極領域を欠いている
請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記一方の磁性領域が、前記ＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっている元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つを含み、
ａは０から５０、ｂは５０から９９、かつ、ｃは１から５０である
請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記磁性Ｃｏ含有材料に直接的に当たっている非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つを含み、
前記Ｃｏ含有材料は、ａ）前記Ｏｓ含有材料と、ｂ）前記非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つの間にある
請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１の磁性電極は、誘電材料を含み、
前記磁気記録材料は、前記誘電材料と前記トンネル絶縁体の間にあり、
前記第１の磁性電極は非磁性導電性材料を含み、
前記誘電材料は前記非磁性導電性材料と前記磁気記録材料の間にあり、
前記第１の磁性電極は、前記誘電材料と前記非磁性導電性材料の間の任意の磁性偏極領域を欠いている
請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記一方の磁性領域が、元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つを含み、
前記ＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっており、
ａは０から５０、ｂは５０から９９、かつ、ｃは１から５０である
請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つを含む
請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
磁気記録材料を含む第１の導電性磁性電極、
前記第１の電極から離隔し、磁気基準材料を含む第２の導電性磁性電極、
前記第１の電極と前記第２の電極の間にある非磁性トンネル絶縁体材料、
誘電材料を含む前記第１の磁性電極であって、前記磁気記録材料は、前記誘電材料と前記トンネル絶縁体の間にあり、前記第１の磁性電極は非磁性導電性材料を含み、前記誘電材料は、前記非磁性導電性材料と前記磁気記録材料の間にあり、前記第１の磁性電極は、前記誘電材料と前記非磁性導電性材料の間の任意の磁性偏極領域を欠いている、前記第１の磁性電極、ならびに、
２つの離隔した磁性領域であって一方の磁性領域が他方の磁性領域よりも前記トンネル絶縁体に近く、前記一方の磁性領域は、ＣｏｘＦｅｙＢｚ（ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０）を含む偏極領域を含み、前記ＣｏｘＦｅｙＢｚは前記トンネル絶縁体に直接的に当たっている、前記２つの離隔した磁性領域、
前記２つの離隔した磁性領域の間にあるＯｓ含有材料を含む非磁性領域であって、前記Ｏｓ含有材料が前記ＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっている、前記非磁性領域、および、
前記Ｏｓ含有材料に直接的に当たっている磁性Ｃｏ含有材料を含む前記他方の離隔した磁性領域
を含む合成反強磁性構造、ならびに、
前記磁性Ｃｏ含有材料に直接的に当たっている非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕであって、ｓは５０から１００、ｔは０から３０、かつ、ｕは０から４５であり、前記Ｃｏ含有材料は、前記Ｏｓ含有材料と前記非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕの間にある前記非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕ、
を含む前記第２の電極の前記磁気基準材料
を含む磁気トンネル接合。
【請求項３３】
前記Ｃｏ含有材料は元素Ｃｏである
請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記磁気記録材料は、Ｃｏ、ＦｅおよびＢを含む１０オングストロームの厚さの合金に直接的に当たっている３オングストロームの厚さのＦｅを含む
請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記一方の磁性領域は、元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つを含み、
前記ＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっており、
ａは０から５０、ｂは５０から９９、かつ、ｃは１から５０である
請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される実施形態は、磁気トンネル接合に関連する。
【背景技術】
【０００２】
磁気トンネル接合とは、薄い非磁性トンネル絶縁体材料（例えば誘電材料）により隔てられた二つの導電性磁性電極を有する、集積回路コンポーネントである。適切な条件下において、電子が一方の磁性電極から他方の磁性電極へと絶縁体材料を通ってトンネルすることができるように、絶縁体材料は十分に薄い。磁性電極のうち少なくとも一方は、その全体的な磁化の向きを、通常動作の書き込みまたは消去の電流／電圧において、二つの状態の間で反転させることができ、一般に「自由」電極または「記録」電極と呼ばれる。他方の電極は、一般に、「基準」電極、「固定」電極、または「ピン止め」電極と呼ばれ、その全体的な磁化の向きは、通常動作の書き込みまたは消去の電流／電圧の印加に際して反転しないであろう。基準電極と記録電極は、それぞれの導電性ノードに電気的に結合される。それら二つのノードの間の、基準電極、絶縁体材料、および記録電極を通る電流の抵抗は、基準電極の磁化の向きに対する、記録電極の磁化の向きに依存する。従って、少なくとも二つの状態のうちの一方へ磁気トンネル接合をプログラムすることができ、また、磁気トンネル接合を通る電流の流れを計測することによって、それらの状態を感知することができる。二つの電流導通状態の間で磁気トンネル接合を「プログラムする」ことができるので、メモリ集積回路において磁気トンネル接合を使用することが提案されてきた。さらに、メモリとは別に、またはメモリに加えて、ロジック回路または他の回路で、磁気トンネル接合を使うこともできる。
【０００３】
スピン・トランスファ・トルク（ＳＴＴ）効果を生じさせるために、電流で誘起された外部磁界により、または、スピン偏極した電流を用いることにより、記録電極の全体的な磁化の向きを切り替えることができる。（電子などの）電荷キャリアは、そのキャリアに固有の少量の角運動量である「スピン」として知られる特性を有する。電流は、一般的には偏極していない（約５０％の「スピン・アップ」電子と約５０％の「スピン・ダウン」電子とを有する）。スピン偏極した電流とは、著しく多くの電子がいずれかのスピンになっている電流のことである。ある種の磁性材料（ときどき偏極子材料とも呼ばれる）を通して電流を通すことにより、スピン偏極した電流を作り出せる。スピン偏極した電流が磁性材料に向かっている場合、スピン角運動量をその材料に伝達することができ、それによって、その材料の磁化の向きに影響を与えることができる。このことは、スピン偏極した電流が十分な大きさのものであれば、磁化の歳差運動を励起するために使うことができ、または、磁性材料の配向／磁区方向を逆向きにする（すなわち、切り替える）ためにすら使うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本発明の実施形態に従った磁気トンネル接合を含む基板断片の図式的断面図である。
【図２】本発明の実施形態に従った磁気トンネル接合を含む基板断片の図式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本発明の実施形態は、磁気トンネル接合を含む。基板断片１０に関する図１を参照して、実施形態の例がまず説明され、ここで基板断片１０は、半導体基板を含むことがある。本文書の文脈では、（単独の、または上に載った他の材料を含むアセンブリにおける）半導体ウェハーなどのバルク半導体材料、および、（単独の、または他の材料を含むアセンブリにおける）半導体材料層を含むがこれらには限定されない半導体材料を含む任意の構成を意味するものとして、「半導体基板（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」または「半導体基板（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」という用語が定義される。「基板」という用語は、上記の半導体基板を含むがそれには限定されない任意の支持構造を指す。高さ方向の積層として既に様々な材料が上に形成されていることを示している、ベースまたは基板１１を、基板断片１０は含む。材料は、図１に示された材料の横にあることができ、それらよりも高さ方向で内側にあることができ、または、それらよりも高さ方向で外側にあることができる。例えば、集積回路の部分的または完全に製造された他のコンポーネントが、断片１０の周囲または内部のどこかに提供され得る。基板１１は、伝導性（すなわち、本明細書では電気的に伝導性）の、半導体の、または絶縁性／絶縁体（すなわち、本明細書では電気的に絶縁性／絶縁体）の材料の何れか１つ以上を含み得る。いずれにせよ、本明細書で説明される材料、領域、および構造のいずれも、均質であることができ、または均質でないことができ、また、それとは関係なく、そうしたものが上に載っている任意の材料の上で、連続的であることができ、または不連続であることができる。さらに、別段の記述がない限り、原子層堆積、化学蒸着、物理蒸着、エピタキシャル成長、拡散ドーピング、およびイオン注入を例とするような、任意の適切な技法または任意のまだ開発されていない技法を用いて、各材料が形成され得る。
【０００６】
磁気トンネル接合１５は基板１１の上にあり、磁気記録材料を含む伝導性の第１の磁性（本明細書では、フェリ磁性（ferrimagnetic）または強磁性）電極２５、および、第１の電極２５から離隔され磁気基準材料を含む導電性の第２の磁性電極２７を含む。非磁性トンネル絶縁体材料２２（例えば、ＭｇＯを含むか、本質的にＭｇＯから成るか、または、ＭｇＯから成る）が第１の電極と第２の電極の間にある。電極２５および電極２７は、個々に非磁性絶縁体の、半導体の、および／または導電体の材料もしくは領域を含むことができる。しかし、電極２５および電極２７は、電極が本質的に局所的に非磁性および／または非導電性の１つ以上の領域を内部に有していても、個別に考慮される場合、全体的および集合的に磁性であり、導電性であると特徴付けられる。さらに、本明細書での「磁性」への言及は、記述されている磁性材料または磁性領域が、最初に形成された際に磁性を有することを要するのではなく、記述されている磁性材料または磁性領域のうちのいくらかの部分が、磁気トンネル接合の完成済み回路構成において、機能的に「磁性」を有することを要する。
【０００７】
コンポーネント２５および２７の各々の例示的な厚さの範囲は、約２０オングストロームから約２５０オングストロームであり、コンポーネント２２については約５オングストロームから約５０オングストロームである。コンポーネント２７の理想的な厚さは約１１０オングストロームである。本明細書において、「厚さ」とは、それ自体では（先行する方向形容詞なしでは）、異なる組成物でできた直接隣接する材料または直接隣接する領域の最も近い表面からの、所定の材料または領域を垂直に通る平均直線距離として、定義される。さらに、本明細書で説明される様々な材料および領域は、実質的に一定の厚さのものであり得るし、または、一定しない厚さのものでもあり得る。一定しない厚さのものである場合、厚さとは、別段の表示がなされていない限り、平均の厚さを指す。本明細書で使われるように、「異なる組成物」とは、記述された二つの材料または領域のうち、互いに対して直接的に当たり得る部分同士が、化学的および／または物理的に異なることを要するのみである（例えば、このような材料または領域が均質でない場合）。記述された二つの材料または領域同士が互いに対して直接的に当たっていない場合、そうした材料または領域が均質でないならば、「異なる組成物」とは、ただ、記述された二つの材料または領域のうち、互いに対して最も近い部分同士が、化学的および／または物理的に異なることを要するのみである。本明細書においては、記述された材料、領域、または構造同士の、互いに対する、少なくとも何らかの物理的に触れている接点がある場合には、材料、領域、または構造が、他のものに「直接的に当たって」いる。対照的に、「直接的に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」が先行しない「・・・を覆って（ｏｖｅｒ）」、「・・・の上に（ｏｎ）」、および「・・・に当たって（ａｇａｉｎｓｔ）」は、記述された材料、領域、または構造同士の互いに対する物理的に触れている接点を、間に介在する１つ以上の材料、１つ以上の領域、または１つ以上の構造がもたらさない構成を包含するだけではなく、「直接的に当たっている（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ａｇａｉｎｓｔ）」をも包含する。
【０００８】
電極２５および電極２７の高さ方向の位置は反対になり得る、かつ／または、高さ方向の積層以外の方向を用いられ得る（例えば、横方向や、斜め方向や、高さ方向と水平方向と斜め方向のうちの一つ以上の組み合わせなど）。本明細書において、「高さ方向の（ｅｌｅｖａｔｉｏｎａｌ）」、「上の（ｕｐｐｅｒ）」、「下の（ｌｏｗｅｒ）」、「最上部（ｔｏｐ）」、および「最下部（ｂｏｔｔｏｍ）」は、垂直方向に関するものである。「水平方向の（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」とは、製造中に基板を加工する対象となる主要な表面にほぼ沿った方向を指し、垂直方向とは、それに対してほぼ直交する方向を指す。さらに、本明細書で使われているような「垂直方向の（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」および「水平方向の」とは、互いに対してほぼ垂直な方向同士のことであって、３次元空間における基板の向きとは無関係である。
【０００９】
第２の導電性の磁性電極２７の磁気基準材料は、一方（２６）が他方（２８）よりもトンネル絶縁体材料２２により近い、２つの離隔した磁性領域２６および２８を含む合成反強磁性構造２３を含む。１つの磁性領域は、ＣｏｘＦｅｙＢｚ（ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０（すなわち、ｘ＋ｙ＋ｚの合算が１００））を含む偏極領域３０を含む。偏極領域３０は、そのようなＣｏｘＦｅｙＢｚを含むか、本質的にそのようなＣｏｘＦｅｙＢｚから成るか、または、そのようなＣｏｘＦｅｙＢｚから成る。いずれにせよ、そのＣｏｘＦｅｙＢｚはトンネル絶縁体２２に直接的に当たっている。１つの実施形態では、ｘは０であり、他の実施形態ではｘは０よりも大きい。ＣｏｘＦｅｙＢｚの例示的な厚さの範囲は、５オングストロームから２０オングストローム、および５オングストロームから１５オングストロームであり、１つの理想的な実施例では７オングストロームである。
【００１０】
元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つがＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっている（ここで、ａは０から５０、ｂは５０から９９、かつ、ｃは１から５０（すなわち、ａ＋ｂ＋ｃの合算が１００））。このことは、そのような材料の１つ以上を含むか、本質的にそのような材料の１つ以上から成るか、または、そのような材料の１つ以上から成る領域３２で見られる。ＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっている領域３２のそのような材料は、１つの実施形態では元素Ｗであり、１つの実施形態では元素Ｍｏであり、１つの実施形態では元素Ｆｅであり、１つの実施形態ではＣｏａＦｅｂＷｃであり、１つの実施形態ではＣｏａＦｅｂＭｏｃであり、または、１つの実施形態ではＣｏａＦｅｂＴａｃである。ＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっている領域３２の材料は、１つの実施形態では元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも２つの混合物あるいは合金を含み、１つの実施形態ではこのような組成物の少なくとも３つの混合物あるいは合金を含む。領域３２の例示的な厚さの範囲は、１オングストロームから１０オングストローム、および２オングストロームから５オングストロームであり、１つの理想的な実施例では２オングストロームである。
【００１１】
領域３４の磁性ＣｏｇＦｅｈＢｉは、元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つに直接的に当たっている（ここで、ｇは０から１００、ｈは０から９０、かつ、ｉは０から５０（すなわち、ｇ＋ｈ＋ｉの合算が１００）であり、ｇとｈの少なくとも１つが０より大きい）。ＣｏｇＦｅｈＢｉの例示的な厚さの範囲は、５オングストロームから３０オングストローム、および１０オングストロームから２０オングストロームであり、１つの理想的な実施例では７オングストロームである。領域３４は、ＣｏｇＦｅｈＢｉを含むことができ、本質的にＣｏｇＦｅｈＢｉから成ることができ、または、ＣｏｇＦｅｈＢｉから成ることができる。
【００１２】
Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つを含む非磁性領域３６は、離隔した磁性領域２６と離隔した磁性領域２８の間にある。このような材料は、１つ以上のドーパント、並びに／またはＲｕ、Ｒｈ、および／若しくはＯｓと組み合わせられた他の材料を含み得る。このようなドーパントおよび／または他の材料は、特定の用途のための領域３６の化学的性質および／または物理的性質に合わせることができる。Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つは、Ｃｏに直接的に当たっている。１つの実施形態では、Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つは、個々に、元素Ｉｒ、元素Ｒｕ、元素Ｒｈ、および元素Ｏｓの少なくとも１つである。１つの実施形態では、Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つは、元素Ｉｒ、元素Ｒｕ、元素Ｒｈ、および元素Ｏｓの少なくとも２つの混合物あるいは合金であり、１つの実施形態では、元素Ｉｒ、元素Ｒｕ、元素Ｒｈ、および元素Ｏｓの少なくとも３つの混合物あるいは合金である。Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つ（例えば、領域３６）の例示的な厚さの範囲は、２オングストロームから１０オングストローム、および５オングストロームから７オングストロームであり、１つの理想的な実施例では７オングストロームである。いずれにせよ、非磁性領域３６は、そのような材料の１つ以上を含むか、本質的にそのような材料の１つ以上から成るか、または、そのような材料の１つ以上から成る。
【００１３】
他の磁性領域２８は、領域３６のＩｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つに直接的に当たっている磁性Ｃｏ含有材料３８を含む。Ｃｏ含有材料３８は、１つ以上のドーパントおよび／または、Ｃｏと組み合わせられた他の材料を含み得る。このようなドーパントおよび／または他の材料は、特定の用途のための領域３６の化学的性質および／または物理的性質に合わせることができる。１つの実施形態では、Ｃｏ含有材料３８は、元素Ｃｏである。Ｃｏ含有材料３８の少なくとも１つの例示的な厚さの範囲は、５オングストロームから３０オングストローム、および１０オングストロームから２０オングストロームであり、１つの理想的な実施例では１４オングストロームである。領域２８は、Ｃｏ含有材料を含むか、本質的にＣｏ含有材料から成るか、または、Ｃｏ含有材料から成る。
【００１４】
１つの実施形態では、第２の電極２７は、磁性Ｃｏ含有材料３８に直接的に当たっている非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つを含む非磁性領域４０を含む。磁性Ｃｏ含有材料３８は、ａ）領域３６のＩｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つと、ｂ）領域４０の非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つの間にある。１つの実施形態では、非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つは、元素Ｉｒ、元素Ｐｔ、および元素Ｒｕの少なくとも２つの混合物あるいは合金であり、１つの実施形態では、元素Ｉｒ、元素Ｐｔ、および元素Ｒｕの少なくとも３つの混合物あるいは合金である。元素Ｉｒ、元素Ｐｔ、および元素Ｒｕの少なくとも１つ（例えば、領域４０）の例示的な厚さの範囲は、０オングストロームから１００オングストローム、５オングストロームから１００オングストローム、および５オングストロームから５０オングストロームであり、１つの理想的な実施例では５０オングストロームである。いずれにせよ、非磁性領域４０は、そのような材料の１つ以上を含むか、本質的にそのような材料の１つ以上から成るか、または、そのような材料の１つ以上から成る。
【００１５】
１つの実施形態では、第２の電極２７は、領域４０の非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つに直接的に当たっている非磁性領域４２の非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕを含む（ここで、ｓは５０から１００、ｔは０から３０、かつ、ｕは０から４５（すなわち、ｓ＋ｔ＋ｕの合算が１００））。領域４０は、磁性Ｃｏ含有材料３８と非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕ４２の間にある。ＮｉｓＦｅｔＣｒｕ４２の例示的な厚さの範囲は、０オングストロームから６０オングストローム、５オングストロームから６０オングストローム、および１０オングストロームから４０オングストロームであり、１つの理想的な実施例では３０オングストロームである。いずれにせよ、領域４２は、ＮｉｓＦｅｔＣｒｕを含むか、本質的にＮｉｓＦｅｔＣｒｕから成るか、または、ＮｉｓＦｅｔＣｒｕから成る。
【００１６】
１つの実施形態では、導電性の第１の磁性電極２５は、非磁性導電性材料４４および磁気記録材料４６を含む。非磁性導電性材料４４は、元素金属、元素金属の合金もしくは混合物、導電性金属化合物、および導電性のドープされた半導体材料などの任意の適切な導電性物質であり得、１つの実施例ではＲｕである。材料４４の例示的な厚さの範囲は、１０オングストロームから５００オングストロームである。１つの実施形態では、誘電材料４８は、非磁性導電性材料４４と磁気記録材料４６の間にあり（１つの実施形態では、少なくとも１つに直接的に当たっており、１つの実施形態では、両者に直接的に当たっている）、磁気記録材料４６は誘電材料４８とトンネル絶縁体２２の間にある。１つの実施形態では、第１の磁性電極２５は、誘電材料４８と非磁性導電性材料４４の間の任意の磁性偏極領域を欠いている。１つの実施形態では、トンネル絶縁体２２および誘電材料４８は同じ組成物であり、１つの実施形態では、ＭｇＯである。誘電材料４８の例示的な厚さの範囲は、５オングストロームから５０オングストローム、５オングストロームから２０オングストローム、および５オングストロームから１５オングストロームであり、１つの理想的な実施例では１５オングストロームである。１つの実施形態では、誘電材料４８はトンネル絶縁体２２よりも厚さが小さい。磁気記録材料４６の例示的な厚さの範囲は、５オングストロームから５０オングストローム、および５オングストロームから２０オングストロームであり、１つの理想的な実施例では１３オングストロームである。
【００１７】
１つの実施形態では、磁気記録材料４６は、Ｃｏ、ＦｅおよびＢを含む合金５０を含み、合金５０に直接的に当たっているＦｅ５２を含む。１つの実施形態では、合金５０はトンネル絶縁体２２に直接的に当たっている。合金５０とＦｅ５２の理想的な厚さの例は、それぞれ、１０オングストローム、および３オングストロームである。
【００１８】
理想的には、第１の電極２５ならびに第２の電極２７の材料および領域は、結晶質（例えば、理想的には、全てＢＣＣ  ００１）であるが、これらはアモルファスであることができるか、またはアモルファス材料もしくは領域を含むことができる。本明細書で使われているように材料または領域を「結晶質」だと特徴づけることは、記述されている材料または領域のうち、体積で少なくとも９０％が結晶質であることを要する。本明細書で使われているように材料または領域を「アモルファス」だと特徴づけることは、記述されている材料または領域のうち、体積で少なくとも９０％がアモルファスであることを要する。
【００１９】
図２には、基板断片１０ａに関して他の例示的実施形態の磁気トンネル接合１５ａが示される。前述の実施形態と同様の数字が、いくつかの構造の違いは末尾に付け加えた「ａ」で示されつつ適宜使用されている。第２の電極２７ａの磁気基準材料の合成反強磁性構造２３ａは、一方（２６ａ）が他方（２８）よりもトンネル絶縁体材料２２により近い、２つの離隔した磁性領域２６ａおよび２８を含む。この場合も、１つの磁性領域は、トンネル絶縁体２２に直接的に当たっている前述のＣｏｘＦｅｙＢｚを含む偏極領域３０を含む。１つの理想的な実施例では、偏極領域３０のＣｏｘＦｅｙＢｚの厚さは１０オングストロームである。非磁性領域３６は、磁性領域２６ａと磁性領域２８の間にあり（ある実施形態では、磁性領域２６ａと磁性領域２８の少なくとも一方もしくは両方に直接的に当たっている）、Ｏｓ含有材料を含む。非磁性領域３６は、Ｏｓ含有材料を含むか、本質的にＯｓ含有材料から成るか、または、Ｏｓ含有材料から成る。１つの実施形態では、Ｏｓ含有材料は元素Ｏｓである。以上に記載した、かつ／または、図１に示した任意の他の属性もしくは態様が図２の実施形態において使用されることができる。
【００２０】
図１および図２の例示的な実施形態は、シングル磁気トンネル接合（ＳＭＴＪ）を描画している。しかし、デュアル磁気トンネル接合（ＤＭＴＪ）またはデュアル（２）以上の磁気トンネル接合も考えられる（すなわち、少なくとも２つのトンネル絶縁体領域およびそれらに近接する各偏極領域を有する）。
【００２１】
以上で議論した磁気トンネル接合は、メモリ製品もしくは特定のメモリ技術（例えば、ＭＲＡＭ、ＳＴＴ−ＭＲＡＭなど）、あるいは他の技術（例えば、ロジック、センサ、発振器など）において使用され得る。磁気トンネル接合は、電子システム中に含まれ得る。このような電子システムは、例えば、メモリモジュール、デバイスドライバ、電源モジュール、通信モデム、プロセッサモジュール、および特定用途向けモデムの中で使用され得るし、マルチレイヤモジュール、マルチチップモジュールを含み得る。電子システムは、例えば、カメラ、無線デバイス、ディスプレイ、チップセット、セットトップボックス、ゲーム、照明、車両、時計、テレビ、携帯電話、パーソナルコンピュータ、自動車、産業用制御システム、航空機などの広範囲のシステムの何れかであり得る。
【００２２】
＜結論＞
いくつかの実施形態では、磁気トンネル接合は、磁気記録材料を含む第１の導電性磁性電極、第１の電極から離隔し、磁気基準材料を含む第２の導電性磁性電極、および、第１の電極と第２の電極の間の非磁性トンネル絶縁体材料を含む。第２の電極の磁気基準材料は、２つの離隔した磁性領域を含む合成反強磁性構造を含み、２つの離隔した磁性領域の一方が他方よりもトンネル絶縁体に近い。１つの磁気領域は、ＣｏｘＦｅｙＢｚ（ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０）を含む偏極領域を含む。ＣｏｘＦｅｙＢｚはトンネル絶縁体に直接的に当たっている。元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つがＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっている（ここで、ａは０から５０、ｂは５０から９９、かつ、ｃは１から５０）。磁性ＣｏｇＦｅｈＢｉが元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つに直接的に当たっている（ここで、ｇは０から１００、ｈは０から９０、かつ、ｉは０から５０であり、ｇとｈの少なくとも１つが０より大きい）。Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つを含む非磁性領域は、２つの離隔した磁性領域の間にある。Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つは、元素Ｃｏに直接的に当たっている。他の磁性領域は、Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つに直接的に当たっている磁性Ｃｏ含有材料を含む。
【００２３】
いくつかの実施形態では、磁気トンネル接合は、Ｃｏ、ＦｅおよびＢを含む１０オングストロームの厚さの合金に直接的に当たっている３オングストロームの厚さのＦｅを含む磁気記録材料を含む第１の導電性磁性電極を含む。第２の導電性磁性電極は、第１の電極から離隔し、磁気基準材料を含む。非磁性トンネル絶縁体材料は、第１の電極と第２の電極の間にある。第１の磁性電極は、Ｆｅに直接的に当たっている誘電材料を含む。Ｃｏ、Ｆｅ、およびＢを含む合金はトンネル絶縁体に直接的に当たっている。第１の磁性電極は、誘電材料に直接的に当たっている非磁性導電性材料を含む。第１の磁性電極は、誘電材料と非磁性導電性材料の間の任意の磁性偏極領域を欠いている。第２の電極の磁気基準材料は、２つの離隔した磁性領域を含む合成反強磁性構造を含み、２つの離隔した磁性領域の一方が他方よりもトンネル絶縁体に近い。１つの磁気領域は、ＣｏｘＦｅｙＢｚ（ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０）を含む７オングストロームの厚さの偏極領域を含む。ＣｏｘＦｅｙＢｚはトンネル絶縁体に直接的に当たっている。元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つの２オングストロームの厚さの領域が、ＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっている（ここで、ａは０から５０、ｂは５０から９９、かつ、ｃは１から５０）。７オングストロームの磁性ＣｏｇＦｅｈＢｉが元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つに直接的に当たっている（ここで、ｇは０から１００、ｈは０から９０、かつ、ｉは０から５０であり、ｇとｈの少なくとも１つが０より大きい）。Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つを含む７オングストロームの厚さの非磁性領域は、離隔した２つの磁性領域の間にある。Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つは、７オングストロームの厚さの磁性ＣｏｇＦｅｈＢｉに直接的に当たっている。１４オングストロームの厚さの元素Ｃｏを含む他の磁性領域は、Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つに直接的に当たっている。非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つが、１４オングストロームの厚さの元素Ｃｏに直接的に当たっている。非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕは、非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つに直接的に当たっている（ここで、ｓは５０から１００、ｔは０から３０、かつ、ｕは０から４５）。非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つは、磁性Ｃｏ含有材料と非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕの間にある。
【００２４】
いくつかの実施形態では、磁気トンネル接合は、磁気記録材料を含む第１の導電性磁性電極、第１の電極から離隔し、磁気基準材料を含む第２の導電性磁性電極、および、第１の電極と第２の電極の間の非磁性トンネル絶縁体材料を含む。第２の電極の磁気基準材料は、一方が他方よりもトンネル絶縁体に近い２つの離隔した磁性領域を含む合成反強磁性構造を含む。一方の磁性領域は、ＣｏｘＦｅｙＢｚ（ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０）を含む偏極領域を含む。ＣｏｘＦｅｙＢｚはトンネル絶縁体に直接的に当たっている。Ｏｓ含有材料を含む非磁性領域が２つの離隔した磁性領域の間にある。他方の磁性領域は、磁性Ｃｏ含有材料を含む。
【００２５】
いくつかの実施形態では、磁気トンネル接合は、磁気記録材料を含む第１の導電性磁性電極を含む。第１の電極から離隔し、磁気基準材料を含む第２の導電性磁性電極。非磁性トンネル絶縁体材料は、第１の電極と第２の電極の間にある。第１の磁性電極は誘電材料を含む。磁気記録材料は、誘電材料とトンネル絶縁体の間にある。第１の磁性電極は、非磁性導電性材料を含む。誘電材料は、非磁性導電性材料と磁気記録材料の間にある。第１の磁性電極は、誘電材料と非磁性導電性材料の間の任意の磁性偏極領域を欠いている。第２の電極の磁気基準材料は、２つの離隔した磁性領域を含む合成反強磁性構造を含み、２つの離隔した磁性領域の一方が他方よりもトンネル絶縁体に近い。一方の磁性領域は、ＣｏｘＦｅｙＢｚ（ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０）を含む偏極領域を含む。ＣｏｘＦｅｙＢｚはトンネル絶縁体に直接的に当たっている。Ｏｓ含有材料を含む非磁性領域が２つの離隔した磁性領域の間にある。Ｏｓ含有材料は、ＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっている。他方の離隔した磁性領域は、Ｏｓ含有材料に直接的に当たっているＣｏ含有材料を含む。非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕは、磁性Ｃｏ含有材料に直接的に当たっている（ここで、ｓは５０から１００、ｔは０から３０、かつ、ｕは０から４５）。Ｃｏ含有材料は、Ｏｓ含有材料と非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕの間にある。
【００２６】
法令に従って、本明細書に開示される主題を、構造に関する特徴および方法に関する特徴について、ほぼ具体的な言葉で記述してきた。しかし、本明細書に開示されている手段は例示的実施形態を含むものであるため、請求項は、図示および記述された具体的な特徴に限定されるわけではない、ということが理解されるべきである。よって、請求項には、言葉で表現された文言どおりの完全な範囲が与えられるべきであるし、また、請求項は、均等論に従って適切に解釈されるべきである。
【図１】
2019520699.tif 000003
【図２】
2019520699.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月11日(2018.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録材料を含む第１の導電性磁性電極、
前記第１の電極から離隔し、磁気基準材料を含む第２の導電性磁性電極、
前記第１の電極と前記第２の電極の間の非磁性トンネル絶縁体材料、ならびに、
一方の磁性領域が他方の磁性領域よりも前記トンネル絶縁体に近い２つの離隔した磁性領域であって、
ＣｏｘＦｅｙＢｚ（ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０）を含む偏極領域であって、前記ＣｏｘＦｅｙＢｚは前記トンネル絶縁体に直接的に当たっている前記偏極領域、
前記ＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっている元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つ（ここで、ａは０から５０、ｂは５０から９９、かつ、ｃは１から５０）、ならびに、
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つに直接的に当たっている磁性ＣｏｇＦｅｈＢｉ（ここで、ｇは０から１００、ｈは０から９０、かつ、ｉは０から５０であり、ｇとｈの少なくとも１つが０より大きい）
を含む前記一方の磁気領域を含む、前記２つの離隔した磁性領域、
前記２つの離隔した磁性領域の間にあり、Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つを含む非磁性領域であって、前記Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つは、前記元素Ｃｏに直接的に当たっている前記非磁性領域、ならびに、
前記Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つに直接的に当たっている磁性Ｃｏ含有材料を含む他の磁性領域
を含む合成反強磁性構造を含む、前記第２の電極の前記磁気基準材料
を含む磁気トンネル接合。
【請求項２】
前記磁性Ｃｏ含有材料に直接的に当たっている非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つを含み、
前記Ｃｏ含有材料は、ａ）前記Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つと、ｂ）前記非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つの間にある
請求項１に記載の磁気トンネル接合。
【請求項３】
前記非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つに直接的に当たっている非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕを含み、
ここで、ｓは５０から１００、ｔは０から３０、かつ、ｕは０から４５であり、
前記非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つは、前記磁性Ｃｏ含有材料と前記非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕの間にある
請求項２に記載の磁気トンネル接合。
【請求項４】
前記第１の磁性電極は、誘電材料を含み、
前記磁気記録材料は、前記誘電材料と前記トンネル絶縁体の間にあり、
前記第１の磁性電極は非磁性導電性材料を含み、
前記誘電材料は前記非磁性導電性材料と前記磁気記録材料の間にあり、
前記第１の磁性電極は、前記誘電材料と前記非磁性導電性材料の間の任意の磁性偏極領域を欠いている
請求項１に記載の磁気トンネル接合。
【請求項５】
ｘは０である
請求項１に記載の磁気トンネル接合。
【請求項６】
ｘは０より大きい
請求項１に記載の磁気トンネル接合。
【請求項７】
前記ａは０であり、
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、ＦｅｂＷｃ、ＦｅｂＭｏｃ、およびＦｅｂＴａｃの少なくとも１つを含む
請求項１に記載の磁気トンネル接合。
【請求項８】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つを含み、
ａが０より大きい
請求項１に記載の磁気トンネル接合。
【請求項９】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、ＣｏａＦｅｂＷｃを含み、
ａが０よりも大きい
請求項１に記載の磁気トンネル接合。
【請求項１０】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、ＣｏａＦｅｂＴａｃを含み、
ａが０よりも大きい
請求項１に記載の磁気トンネル接合。
【請求項１１】
前記元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つは、元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも２つの混合物もしくは合金を含む
請求項１に記載の磁気トンネル接合。
【請求項１２】
前記Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つは、元素Ｉｒ、元素Ｒｕ、元素Ｒｈ、および元素Ｏｓの少なくとも２つの混合物あるいは合金を含む
請求項１に記載の磁気トンネル接合。
【請求項１３】
Ｃｏ、ＦｅおよびＢを含む１０オングストロームの厚さの合金に直接的に当たっている３オングストロームの厚さのＦｅを含む磁気記録材料を含む第１の導電性磁性電極、
前記第１の電極から離隔し、磁気基準材料を含む第２の導電性磁性電極、
前記第１の電極と前記第２の電極の間にある非磁性トンネル絶縁体材料、ならびに、
前記Ｆｅに直接的に当たっている誘電材料を含む前記第１の磁性電極であって、Ｃｏ、Ｆｅ、およびＢを含む前記合金は前記トンネル絶縁体に直接的に当たっており、前記第１の磁性電極は、前記誘電材料に直接的に当たっている非磁性導電性材料を含み、前記第１の磁性電極は、前記誘電材料と前記非磁性導電性材料の間の任意の磁性偏極領域を欠いている前記第１の磁性電極、
を含み、
前記第２の電極の前記磁気基準材料は、
一方の磁性領域が他方の磁性領域よりもトンネル絶縁体に近い２つの離隔した磁性領域であって、
ＣｏｘＦｅｙＢｚを含む７オングストロームの厚さの偏極領域、ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０であり、前記ＣｏｘＦｅｙＢｚは前記トンネル絶縁体に直接的に当たっている前記偏極領域、
前記ＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっている、元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つの２オングストロームの厚さの領域（ここで、ａは０から５０、ｂは５０から９９、かつ、ｃは１から５０である）、ならびに、
元素Ｗ、元素Ｍｏ、元素Ｆｅ、ＣｏａＦｅｂＷｃ、ＣｏａＦｅｂＭｏｃ、およびＣｏａＦｅｂＴａｃの少なくとも１つに直接的に当たっている、７オングストロームの磁性ＣｏｇＦｅｈＢｉ（ここで、ｇは０から１００、ｈは０から９０、かつ、ｉは０から５０であり、ｇとｈの少なくとも１つが０より大きい）
を前記一方の磁気領域が含む、前記２つの離隔した磁性領域、
前記２つの離隔した磁性領域の間にあり、Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つを含む、７オングストロームの厚さの非磁性領域であって、前記Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つは、７オングストロームの厚さの磁性ＣｏｇＦｅｈＢｉに直接的に当たっている前記非磁性領域、ならびに、
Ｉｒ含有材料、Ｒｕ含有材料、Ｒｈ含有材料、およびＯｓ含有材料の少なくとも１つに直接的に当たっている、１４オングストロームの厚さの元素Ｃｏを含む他の磁性領域
を含み、
前記非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つが、１４オングストロームの厚さの元素Ｃｏに直接的に当たっている
合成反強磁性構造、ならびに、
前記非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つに直接的に当たっている非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕ（ここで、ｓは５０から１００、ｔは０から３０、かつ、ｕは０から４５）
を含み、
前記非磁性元素Ｉｒ、非磁性元素Ｐｔ、および非磁性元素Ｒｕの少なくとも１つは、磁性Ｃｏ含有材料と非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕの間にある
磁気トンネル接合。
【請求項１４】
磁気記録材料を含む第１の導電性磁性電極、
前記第１の電極から離隔し、磁気基準材料を含む第２の導電性磁性電極、
前記第１の電極と前記第２の電極の間の非磁性トンネル絶縁体材料、ならびに、
２つの離隔した磁性領域であって一方の磁性領域が他方の磁性領域よりもトンネル絶縁体に近く、前記一方の磁性領域は、ＣｏｘＦｅｙＢｚ（ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０）を含む偏極領域を含み、前記ＣｏｘＦｅｙＢｚは前記トンネル絶縁体に直接的に当たっている前記２つの離隔した磁性領域、
前記２つの離隔した磁性領域の間にあるＯｓ含有材料を含む非磁性領域、および
磁性Ｃｏ含有材料を含む前記他方の磁性領域
を含む合成反強磁性構造を含む前記第２の電極の前記磁気基準材料
を含む磁気トンネル接合。
【請求項１５】
磁気記録材料を含む第１の導電性磁性電極、
前記第１の電極から離隔し、磁気基準材料を含む第２の導電性磁性電極、
前記第１の電極と前記第２の電極の間にある非磁性トンネル絶縁体材料、
誘電材料を含む前記第１の磁性電極であって、前記磁気記録材料は、前記誘電材料と前記トンネル絶縁体の間にあり、前記第１の磁性電極は非磁性導電性材料を含み、前記誘電材料は、前記非磁性導電性材料と前記磁気記録材料の間にあり、前記第１の磁性電極は、前記誘電材料と前記非磁性導電性材料の間の任意の磁性偏極領域を欠いている、前記第１の磁性電極、ならびに、
２つの離隔した磁性領域であって一方の磁性領域が他方の磁性領域よりも前記トンネル絶縁体に近く、前記一方の磁性領域は、ＣｏｘＦｅｙＢｚ（ここで、ｘは０から９０、ｙは１０から９０、かつ、ｚは１０から５０）を含む偏極領域を含み、前記ＣｏｘＦｅｙＢｚは前記トンネル絶縁体に直接的に当たっている、前記２つの離隔した磁性領域、
前記２つの離隔した磁性領域の間にあるＯｓ含有材料を含む非磁性領域であって、前記Ｏｓ含有材料が前記ＣｏｘＦｅｙＢｚに直接的に当たっている、前記非磁性領域、および、
前記Ｏｓ含有材料に直接的に当たっている磁性Ｃｏ含有材料を含む前記他方の離隔した磁性領域
を含む合成反強磁性構造、ならびに、
前記磁性Ｃｏ含有材料に直接的に当たっている非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕであって、ｓは５０から１００、ｔは０から３０、かつ、ｕは０から４５であり、前記Ｃｏ含有材料は、前記Ｏｓ含有材料と前記非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕの間にある前記非磁性ＮｉｓＦｅｔＣｒｕ、
を含む前記第２の電極の前記磁気基準材料
を含む磁気トンネル接合。
【国際調査報告】
2019520699.tif 000005
2019520699.tif 000006