(57)【要約】  本発明は磁気メモリ素子に関し、該磁気メモリ素子は、導電層部分（３２）と非磁性層部分（３６）との間に磁性層部分（３４）を含むコンタクト（３１）であって、磁性層は層の平面に垂直な磁化を有する、コンタクトと、２つのアーム（４４Ａ、４４Ｂ）によって延長された中央部分を含む、角度を有する導電性トラック（４２）とを含み、コンタクトはトラック上に完全に配置され、それぞれのアームに関して、アームの中央軸に沿ってコンタクトに向かって流れる電流は、アームの一方（４４Ａ）については主にその左側であり他方のアーム（４４Ｂ）については主にその右側であるアームに最も近いコンタクト部分に達する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気メモリ素子であって、
導電層部分（３２）と非磁性層部分（３６）との間に磁性層部分（３４）を含むコンタクト（３１；５１；６１；７１；８１；９１；１０１）であって、磁性層は層の平面に垂直な磁化を有する、コンタクトと、
２つのアーム（４４Ａ、４４Ｂ）によって延長された中央部分を含む、角度を有する導電性トラック（４２；５２；６２；７２；８２；９２；１０２）とを含み、
コンタクトはトラック上に完全に配置され、
それぞれのアームに関して、アームの中央軸（４５Ａ、４５Ｂ）に沿ってコンタクトに向かって流れる電流は、アームの一方（４４Ａ）については主にその左側であり他方のアーム（４４Ｂ）については主にその右側であるアームに最も近いコンタクト部分に達する、磁気メモリ素子。
【請求項２】
導電層（３４）および非磁性層（３６）が、その厚さ、組成または構造が相違する、請求項１に記載の磁気メモリ素子。
【請求項３】
磁性層の厚みが、３ｎｍよりも小さい、請求項１または２に記載の磁気メモリ素子。
【請求項４】
上から見たコンタクト（３１）が、円板状である、請求項１から３の何れか一項に記載の磁気メモリ素子（３０）。
【請求項５】
各アーム（４４Ａ、４４Ｂ）に関して、アームに最も近いコンタクトの部分が、上から見て、アームの中央軸（４５Ａ、４５Ｂ）と鋭角を形成する方向に延びた部分を含む、請求項１から３の何れか一項に記載の磁気メモリ素子（５０；６０；７０；８０；９０；１００）。
【請求項６】
鋭角が、３０°から６０°の間である、請求項５に記載の磁気メモリ素子。
【請求項７】
前記延びた部分の少なくとも１つが、先端を形成する、請求項５または６に記載の磁気メモリ素子（５０；６０；７０；８０；９０）。
【請求項８】
前記延びた部分の少なくとも１つが、丸みを有する先端を形成する、請求項５または６に記載の磁気メモリ素子（５０；６０；７０；８０；９０）。
【請求項９】
丸みを有する先端が、１から１０ｎｍの間の曲率半径を有する、請求項８に記載の磁気メモリ素子（５０；６０；７０；８０；９０）。
【請求項１０】
コンタクト（５１；６１；７１）が、軸（５４；６６；７６）に沿って延びた形状を有し、トラック（５２、６２、７２）が、実質的に直角である角度を有する、請求項５から９の何れか一項に記載の磁気メモリ素子（５０；６０；７０）。
【請求項１１】
コンタクトが、中央部分（８３；９３；１０３）を有し、中央部分が、一方のアーム（４４Ｂ）の方向に延びた長方形の形態であり、他方のアームに最も近い、このアームの端部の近くに位置する、請求項５から１０の何れか一項に記載の磁気メモリ素子（８０；９０；１００）。
【請求項１２】
一方のアームから他方のアームに電流を通過させることからなるステップを含み、電流の方向が所望のプログラミングを得るように選択される、請求項１から１１の何れか一項に記載の磁気メモリ素子をプログラムする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、仏国特許出願第１５／５９９１４号の優先権を主張するものであり、これは本明細書の不可分の一部とみなされる。
【０００２】
本願は、磁気メモリ素子に関し、より詳細には、電流誘起反転を有するタイプの磁気メモリ素子に関する。
【背景技術】
【０００３】
仏国特許第２，９６３，１５２号明細書は、図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに概略的に示されるような磁気メモリ素子を記載している。図１Ａおよび図１Ｂはそれぞれ、仏国特許第２，９６３，１５２号明細書の図１ｃ−図１ｆ、図２ａ−図２ｂおよび図３ａ−３ｄに関連して説明した磁気メモリ素子の断面図および斜視図を示す。図１Ｃは、このメモリ素子の簡略化された上面図である。
【０００４】
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、このメモリ素子は、導電性トラック１の上にコンタクト３を含む。コンタクト３は領域のスタックを含み、領域のスタックのそれぞれが薄い層の一部またはいくつかの薄い層のスタックによって形成されている。導電性トラック１は、例えば、シリコン酸化物の層で覆われたシリコンウェハで作られた基板５上に形成され、端子Ａおよび端子Ｂの間が接続されている。コンタクト３を構成するスタックは、トラック１から、非磁性導電材料から作られた領域１０、磁性材料から作られた領域１１、非磁性材料から作られた領域１２、磁性材料から作られた領域１３および電極１４を連続して含む。層１２の材料は導電性であってよく、これは、好ましくはトンネル効果電子が横切ることができるほど十分に薄い絶縁材料である。非磁性領域１０と非磁性領域１２との間には、層平面に直交する方向に非対称系であるように構造の差が存在する。この差は、特に、これらの層の材料、厚さ、または成長モードの違いによって生じ得る。
【０００５】
様々な層を構成することができる材料が、前述の特許出願に記載されている。領域１１および１３の磁性材料は、それらが層の平面に対して直角に方向付けられた磁化を有するような条件下で形成されている。層１３の磁性材料は、無形磁化（トラップされた層）を保持するような条件で形成されている。上部電極層１４は、端子Ｃに接続されている。
【０００６】
メモリ素子のプログラミングは、端子ＡおよびＢの間に電流を流すことによって行われ、同時に水平方向（端子ＡおよびＢの間の電流の方向であって、層の平面に平行）に方向付けられた磁場Ｈが与えられる。端子ＡおよびＢの間の電流と磁場ベクトルＨとの相対的な方向に応じて、層１１はその磁化が上向きまたは下向きになるようにプログラムされる。
【０００７】
このメモリ素子を読み取るために、端子Ｃと端子Ａおよび端子Ｂの一方または他方との間に電圧が印加される。その結果端子Ｃと端子Ａおよび端子Ｂの一方または他方との間に生じる電流は、層１１および１３の磁化の相対的な方向に依存して異なる値をとる。２つの磁化が同じ方向にある場合は高い値であり、２つの磁化が反対の方向である場合は低い値である。
【０００８】
上述したメモリ素子の１つの特徴は、そのプログラミングが、端子ＡおよびＢの間を流れる電流と、電流に平行な層の平面に印加される磁場とに起因して行われることである。プログラミング中に、端子Ａまたは端子Ｂから端子Ｃに向かって電流が流れない。これは、メモリ素子の読み取り動作と書き込み動作とを完全に分離するという利点を有する。
【０００９】
多くの代替実施形態が可能である。特に、前述の層の各々は、所望の特性を得るために当該技術分野で知られている方法で層のスタックから構成されてよい。
【００１０】
非磁性導電材料から作製された層部分１０は、トラック１が磁性層１１の成長に適した非磁性材料で作製されている限り、省略することができる。トラック１は、コンタクト３の下で過剰な厚さを有してよい。層１１における磁化の反転が可能であるためには、スピン−軌道対が磁性層中に存在することも必要である。そのためには、例えば、この層１１と接触する層（または、層１１から微細分離層によって分離された層）が、強いスピン−軌道結合を有する材料またはそのような材料の化合物から作製されていることが必要である。他の解決策は、例えば、磁性層１１と層１０および１２の一方または他方との間の接触がこのスピン−軌道結合を作り出すことである。これは、例えば、層１２が絶縁体で作製される場合には、磁性層１１と層１２とのハイブリダイゼーションによって生じ得る（「Ｓｐｉｎ−ｏｒｂｉｔ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ  ｂｙ  ｍｉｎｏｒｉｔｙ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｓｔａｔｅｓ  ｉｎ  ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｔｕｎｎｅｌ  ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ」、Ｙ．Ｌｕら、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ、Ｖｏｌ．８６、ｐ．１８４４２０（２０１２）参照）。
【００１１】
図１Ａおよび図１Ｂのメモリ素子は、端子ＡおよびＢおよび層部分１０、１１および１２を備えたトラック１を含む記憶素子と、上述の例では、層１３、１４および電極Ｃを含む読み取り素子との、２つの素子に分解することができる。同じ記憶素子で、様々な読み取りモード、例えば光学的読み取りが考えられる。
【００１２】
図１Ｃはコンタクト３の簡略化された上面図である。トラック１およびコンタクト３、ならびにコンタクト１５および１６に接続された端子ＡおよびＢのみが示されている。
【００１３】
前述のように、図１Ａ−１Ｃのメモリ素子は、電流の方向にゼロでない成分を有する磁場の印加と同時に端子ＡおよびＢの間に電流を与えることによってプログラム可能である。磁場を発生させる手段の例は、前述の特許出願に記載されている。外部磁場の印加または磁場Ｈを生成することができる特定の磁性層の製造は、実用的な製造上の問題を引き起こす。
【００１４】
米国特許出願公開第２０１４／００１０００４号明細書には、磁場の非存在下で電流を与えることによってプログラムすることができる磁気メモリ素子が記載されている。図２は、この出願の図１８Ａに対応する磁気メモリ素子の概略底面図である。磁気コンタクト２０は、図１Ａ−図１Ｃに関連して説明した磁気コンタクト３の層と同様の層部分のスタックを含む。コンタクト２０は、細長い長方形の形態である。長方形の端部に配置され、長方形の大きい辺から突き出す２つの異なる電極２４Ａおよび２４Ｂは、端子ＡおよびＢに接続され、磁性層１１中で電流を流すことを可能にする。端子Ａから端子Ｂに向かって、または端子Ｂから端子Ａに向かって、電流の流れる方向が、プログラムされた値を規定する。コンタクトの下に別個の電極を含むメモリ素子のこのような構成は、様々な製造上の問題を提起する。
【００１５】
製造が容易でかつ弱い電流に敏感であり、磁場が存在しないときに電流を与えることによってプログラム可能なメモリ素子の必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】仏国特許第２，９６３，１５２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１４／００１０００４号明細書
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ、Ｖｏｌ．８６、ｐ．１８４４２０（２０１２）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
したがって、一実施形態は磁気メモリ素子であり、該磁気メモリ素子は、導電層部分と非磁性層部分との間に磁性層部分を含むコンタクトであって、磁性層は層の平面に垂直な磁化を有する、コンタクトと、２つのアームによって延長された中央部分を含む、角度を有する導電性トラックとを含み、コンタクトはトラック上に完全に配置され、それぞれのアームに関して、アームの中央軸に沿ってコンタクトに向かって流れる電流は、アームの一方については主にその左側であり他方のアームについては主にその右側であるアームに最も近いコンタクト部分に達する。
【００１９】
他の実施形態によれば、導電層および非磁性層は、その厚さ、組成または構造が相違する。
【００２０】
一実施形態によれば、磁性層の厚さは３ｎｍ未満である。
【００２１】
一実施形態によれば、上から見たコンタクトは円板状である。
【００２２】
一実施形態によれば、各アームについて、アームに最も近いコンタクトの部分は、アームの中央軸と、上から見て、鋭角をなす方向に延びた部分を含む。
【００２３】
一実施形態によれば、鋭角は３０°から６０°である。
【００２４】
一実施形態によれば、前記延びた部分の少なくとも１つが先端を形成する。
【００２５】
一実施形態によれば、前記延びた部分の少なくとも１つは丸みを有する先端を形成する。
【００２６】
一実施形態によれば、丸みを有する先端は、１−１０ｎｍの間の曲率半径を有する。
【００２７】
一実施形態によれば、コンタクトは、軸に沿って延びた形状を有し、トラックは、実質的に直角の角度を有する。
【００２８】
一実施形態によれば、コンタクトは、一方のアームの方向に延びた長方形の形態を有し、かつこのアームの、他方のアームに最も近い端部近くに配置される、中央部分を有する。
【００２９】
他の実施形態は、メモリ素子をプログラムする方法であり、この方法は、一方のアームから他方のアームに電流を通過させることからなるステップを含み、電流の方向が所望のプログラミングを得るように選択される。
【００３０】
これらの特徴および利点、ならびに他のものは、添付図面に関連して非限定的に提供される特定の実施形態の以下の記載において詳細に説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】磁気メモリ素子の断面図である。
【図１Ｂ】磁気メモリ素子の斜視図である。
【図１Ｃ】磁気メモリ素子の上面図である。
【図２】磁気メモリ素子の概略底面図である。
【図３Ａ】磁気メモリ素子の一実施形態の概略斜視図である。
【図３Ｂ】磁気メモリ素子の一実施形態の概略上面図である。
【図４Ａ】磁気メモリ素子の他の実施形態の概略上面図である。
【図４Ｂ】磁気メモリ素子の他の実施形態の概略上面図である。
【図４Ｃ】磁気メモリ素子の他の実施形態の概略上面図である。
【図５Ａ】磁気メモリ素子の他の実施形態の概略上面図である。
【図５Ｂ】磁気メモリ素子の他の実施形態の概略上面図である。
【図５Ｃ】磁気メモリ素子の他の実施形態の概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
様々な図において同じ参照符号を用いて同じ要素が示されており、さらに、様々な図は縮尺通りに描かれていない。分かりやすくするために、記載された実施形態を理解するのに有用な要素のみが示され、および／または概説されている。
【００３３】
以下の記載において、別段の指定がない限り、用語「上部」、「下部」などのような絶対位置修飾子、または用語「上」、「下」、「上方」などのような相対位置修飾子が示されるとき、図１Ａ、図１Ｂおよび図３Ａの関連する要素の向きを示す。別段の指定がない限り、「実質的に」および「約」という表現は、方向に関して、１０度以内、好ましくは５度以内を意味する。
【００３４】
図３Ａおよび図３Ｂは、各々磁気メモリ素子３０の一実施形態の斜視図および概略上面図である。
【００３５】
磁気メモリ素子３０は、コンタクト３１を含む。コンタクト３１は、下から上に向かって、導電層部分３２と、層の平面に直交する磁化を有するプログラム可能な磁性層部分３４と、層３２とは異なる非磁性層部分３６と、磁性層部分３８と、電極４０とを含む。導電層３２および非磁性層３６は、その厚さ、組成または構造が相違する。電極４０は、端子Ｃに接続されている。層３２、３４、３６、３８および４０は、図１Ａ−図１Ｃに関連して上述した各領域１０、１１、１２、１３および１４を形成する薄層と同じである。
【００３６】
コンタクト１は、その端部に端子ＡおよびＢとのコンタクトを備えた導電性トラック４２上に全体が形成されている。トラック４２は角度を有しており、それぞれ中央軸４５Ａおよび４５Ｂを有する２つのアーム４４Ａおよび４４Ｂを含む。メジアン軸４５Ａと４５Ｂとの間の角度は、３０°から１５０°の間、好ましくは６０°から１２０°の間であってよく、例えばほぼ直角であってよい。２つのアーム４４Ａおよび４４Ｂは、トラック４２の中央部分４６で一緒になる。コンタクト３１は、上方から見て円板状であり、中央軸４５Ａおよび４５Ｂに対して中心がずれた位置で中央部分４６上に位置決めされる。アーム４４Ａの中央軸４５Ａ上に位置し、中央軸４５Ａに沿ってコンタクトのほうを見ている観察者は、本質的にコンタクトを左側に目にする。もしも観察者が中央軸４５Ｂ上に位置し、中央軸４５Ｂに沿ってコンタクトを見ている場合、観察者は本質的にコンタクトを右側に目にする。
【００３７】
動作中、メモリ素子３０は、端子Ａおよび端子Ｂの間に電流を流すのに適したデバイス（図示せず）に接続される。本発明者らは、端子Ａから端子Ｂに向かう電流の通過が、プログラム可能層３４の磁化に方向を与えることを観察している。端子Ｂから端子Ａに向かう電流の通過は、逆向きの方向を与える。このように、メモリ素子のプログラミングは、磁場を生成することができるデバイスなしで得られる。
【００３８】
トラック４２は、コンタクト３１の下で連続であり、コンタクトの周りに延在していることに留意されたい。プログラミング電流が端子ＡからＢに流れるとき、電流の経路は、コンタクトの下およびコンタクトの周りのトラック内ならびにコンタクトの層３２および３４内で特定の構成をとることを前提とする。実際、アーム４４Ａから来る電流は、コンタクトをその左側に目にする。コンタクト３１は、アーム４４Ｂからくる電流と右側で出会う。コンタクト中の、コンタクトの下のおよびコンタクトの周りの電流のこの構成がプログラミングを可能にする。
【００３９】
コンタクト３１はトラック４２上に完全に配置されているので、トラック４２の表面から容易にコンタクトを形成することができることが強調される。その結果、トラック４２の材料および製造方法がプログラム可能な磁性層３４の成長に適している限り、導電層３２は省略することができる。
【００４０】
メモリ素子３０の読み取りは、図１Ａおよび１Ｂに関連して説明した読み取りと同様に、端子Ｃおよび端子ＡまたはＢの間の抵抗を測定することによって得られる。上部層３８および４０ならびに層Ｃが、読み取りアセンブリを構成する。あるいは、アセンブリは省略することができ、例えば、異常ホール効果または光学読み取り装置を使用する電子読み取り装置で置き換えることができる。
【００４１】
図４Ａ−図５Ｃは、磁気メモリ素子の他の実施形態の概略上面図である。分かりやすくするために、図３Ａおよび図３Ｂのメモリ素子３０の要素と同じ役割を果たす図４Ａ−図５Ｃに関連して記載したメモリ素子の要素は、同じ参照符号を使用して示す。図４Ａ−図５Ｃに示す磁気メモリ素子の各々は、トラック上に完全に配置されたコンタクトを含む。各コンタクトは、図３Ａおよび図３Ｂに関連して記載したコンタクト３１の層のスタックと同様の層のスタックの一部を含む。各コンタクトは、端子Ｃとのコンタクトを上部に有する。
【００４２】
図４Ａにおいて、磁気素子５０は、導電性トラック５２上に形成されたコンタクト５１を含む。導電性トラックは、２つのアーム４４Ａと４４Ｂとの間の中央角を備え、コンタクト５１はその角上に配置される。アーム間の角度は、３０°から１５０°の間、好ましくは６０°から１２０°の間であってよく、例えばほぼ直角にすることができる。アーム４４Ａおよび４４Ｂはそれぞれ中央軸４５Ａおよび４５Ｂを有し、それらの端部に端子Ａ、Ｂとのコンタクトが設けられている。上から見て、コンタクト５１は延びた長方形５３の形状をしており、その短い辺の各々から２つの先端５５および５６により延びている。長方形の軸５４は、中央軸４５Ａ、４５Ｂとの間に、３０°から６０°の間、例えば４５°に実質的に等しい角度を形成し、２つのアーム４４Ａおよび４４Ｂは、軸５４の１つの側に位置する。中央軸４５Ａと軸５４は、時計回り方向に向けられた鋭角５８Ａを形成し、中央軸４５Ｂと軸５４は、反時計回り方向に向いた鋭角５８Ｂを形成する。
【００４３】
中央軸４５Ａに沿ってコンタクト５１に向かって流れる電流は、コンタクトの最も近い部分をその左側に目にする。中央軸４５Ｂに沿ってコンタクト５１に向かって流れる電流回路は、コンタクトの最も近い部分を右側に目にする。したがって、端子ＡおよびＢの間の電流の流れは、アーム４４Ａおよび４４Ｂに最も近いコンタクト５１の部分のプログラム可能層３４の磁化の方向を定める。本発明者らは、意外なことに、この配向が局部的に与えられ、その後、コンタクト全体の層３４の磁化に及ぶことを観察し、実証した。したがって、磁気メモリ素子５０は、磁場を加える必要なしに端子ＡおよびＢの間を流れる電流によってプログラム可能である。
【００４４】
さらに、アーム４４Ａおよび４４Ｂに最も近いコンタクト５１の部分は先端形状を有する。本発明者らは、このような先端の存在が、有利には、低減された電流でメモリ素子をプログラムすることを可能にすることを観察し、実証した。
【００４５】
図４Ｂは、上述したメモリ素子５０の代替物６０を示す。メモリ素子６０は、トラック６２上のコンタクト６１を含む。トラック６２は、メモリ素子５０のトラック５２のアーム４４Ａおよび４４Ｂと同じ方法で配置された、アーム４４Ａおよび４４Ｂを有する。アームは、中央部分４６に接続される。コンタクト６１は、コンタクト５１の形状および配置と同様の形状および配置を有し、軸６６に沿って２つの先端６４および６５に延びる。軸６６は、中央軸４５Ａおよび４５Ｂと、メモリ素子５０の角度５８Ａおよび５８Ｂと同様の角度６８Ａおよび６８Ｂを形成する。
【００４６】
図４Ｃは、上述したメモリ素子５０の他の代替形態を示す。メモリ素子７０は、トラック７２上のコンタクト７１を含む。トラック７２は、メモリ素子５０のトラック５２のアーム４４Ａおよび４４Ｂと同じ方法で配置された、アーム４４Ａおよび４４Ｂを有する。２つのアームは中央部分に接続され、曲がった形態の丸みを有する角を形成する。コンタクト７１は、コンタクト５１の形状および配置と同様の形状および配置を有し、軸７６に沿って２つの先端７４および７５に延びる。軸７６は、中央軸４５Ａおよび４５Ｂと共に、メモリ素子５０の角度５８Ａおよび５８Ｂと同じ角度７８Ａおよび７８Ｂを形成する。
【００４７】
図４Ｂおよび図４Ｃに示されているトラック６２および７２の角度により、コンタクト６１および７１が、図４Ａのコンタクト５１よりも長く延びかつより鋭い先端を有することが可能になる。さらに、これらの角部のそれぞれの形状は、電流の一部がコンタクトから離れた角の部分を通過することを防止することを可能にする。結果として、図４Ｂおよび図４Ｃのメモリ素子６１および７１は、図４Ａのコンタクト５１の単純な形態を保持しながら、より低い電流でプログラムすることができる。
【００４８】
図５Ａにおいて、磁気メモリ素子８０は、トラック８２上に配置されたコンタクト８１を含む。導電性トラックは、２つのアーム４４Ａと４４Ｂとの間の中央角を含み、コンタクト８１は角上に配置される。アーム間の角度は、１５°から７５°の間、好ましくは３０°から６０°の間であってよく、例えば約４５°であってよい。コンタクト８１は、アーム４４Ａと同じ側に位置する端部に近いアーム４４Ｂ上の、トラックの中央部分に配置された、中央部分８３を含む。中央部分８３は、アーム４４Ｂの方向に延びた長方形の形態である。中央部分８３は、その短辺のそれぞれから、先端形成部分８４および８５によって延びている。部分８４は、軸８６に沿ってアーム４４Ｂの側に延びており、中央軸４５Ｂと、３０°から６０°の間の、例えば実質的に４５°に等しい鋭角を形成している。部分８５は、中央部分８３の中央軸８７に沿ってアーム４４Ａを横切って延び、その先端は、アーム４４Ｂとは反対側のアーム４４Ａの端部に接近する。中央軸４５Ａおよび軸８７は、時計回り方向に向けられた鋭角８８Ａを形成し、中央軸４５Ｂおよび軸８６は、反時計回り方向に向けられた鋭角８８Ｂを形成する。
【００４９】
図５Ｂにおいて、磁気メモリ素子９０は、トラック９２上に配置されたコンタクト９１を含む。導電性トラックは、２つのアーム４４Ａと４４Ｂとの間の中央角を含み、コンタクト９１は角上に配置される。アーム間の角度は、３０°から１５０°の間、好ましくは６０°から１２０°の間であってよく、例えばほぼ直角であってよい。コンタクト９１は、アーム４４Ａと同じ側に位置する端部に近いアーム４４Ｂ上のトラックの中央部分に配置された中央部分９３を含む。中央部分９３は延びた長方形の形態であり、その長辺は中央軸４５Ｂに平行である。中央部分９３は、その短辺から先端形成部分９４および９５によって延びている。部分９４はアーム４４Ｂの辺から方向９６に延びており、中央軸４５Ｂと、３０°から６０°の間の角度、例えば、実質的に４５°に等しい角度を形成する。部分９５はアーム４４Ａを横切って方向９７に延び、中央軸４５Ａと、３０°から６０°の間の角度、例えば実質的に４５°に等しい角度を形成する。中央軸４５Ａと軸９７は、時計回りの方向に向けられた鋭角９８Ａを形成し、中央軸４５Ｂと軸９６は、反時計回り方向に向けられた鋭角９８Ｂを形成する。
【００５０】
したがって、図５Ａおよび図５Ｂに示されるメモリ素子８０および９０は、アームに近い先端形状を有する。これらの部分の向きは、アーム４４Ａの中央軸上に位置する観察者が中央軸の方向にコンタクトを見る場合、観察者が先端を左側に目にするようなものである。先端は、アーム４４Ｂの中央軸上に位置し、コンタクトを見ている観察者の右側にある。したがって、メモリ素子８０および９０は、図３Ａ、図３Ｂおよび図４Ａ−図４Ｃに関連して上述したメモリ素子と同じ方法でプログラムすることができる。しかしながら、メモリ素子８０および９０のコンタクトの先端は、図４Ａから図４Ｃのメモリ素子のコンタクトの先端よりも鋭く、有利にプログラミング電流のさらなる低減を可能にする。
【００５１】
図４Ａ−図５Ｂに関連して説明したコンタクトの特定の実施形態は、鋭い角を有する先端形成部分を含むが、実際の形状は丸くすることができる。曲率半径は、例えば、１−１０ｎｍの間であってよい。あるいは、チップ形成部分は、同じ方向に延びた丸みを有する部分で置き換えることができる。
【００５２】
図５Ｃは、図５Ａのメモリ素子８０のそのような代替例を示す。メモリ素子１００は、メモリ素子８０のトラック８２上に配置されたコンタクト１０１を含む。コンタクト１０１は、コンタクト８０の部分８３と同様の中央部分１０３を含み、アーム４４Ｂ上に同様に配置される。部分１０３は、図５Ａの方向８６および８７に延びた丸みを有する部分によって延在している。
【００５３】
メモリ素子１００の１つの利点は、コンタクト１０１の丸みを有する形状が、より具体的には寸法が小さい場合に、その製造を容易にすることである。一例として、図３Ａ−図５Ｃのアーム４４Ａおよび４４Ｂの中央軸４５Ａおよび４５Ｂに直交する方向の寸法、または幅は、１０ｎｍ−２００ｎｍの間にある。アーム４４Ａおよび４４Ｂの幅は異なっていてもよい。
【００５４】
一例として、磁気素子をプログラムするために使用される電流密度は、１０５Ａ／ｃｍ２から１０８Ａ／ｃｍ２の間である。
【００５５】
プログラム可能な磁性層は、特定の垂直磁気異方性を有する合金、特にＦｅＰｔ、ＦｅＰｄ、ＣｏＰｔ、または希土類／遷移金属合金、特にＧｄＣｏ、ＴｄＦｅＣｏを含むことができる。プログラム可能な磁性層は、スタック内で、界面に誘起される垂直磁気異方性を有する金属または合金、特にＣｏ、Ｆｅ、ＣｏＦｅ、Ｎｉ、ＣｏＮｉを含むことができる。
【００５６】
プログラム可能な磁性層３４を挟む層３２および３６の１つは、Ｐｔ、Ｗ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｈｆまたはこれらの金属の合金のような非磁性金属から、またはこれらの金属の各々のいくつかの層のスタックの形態で、作製することができる。
【００５７】
導電層３２は、非磁性材料または反強磁性材料から作製することができる。反強磁性材料の例には、ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎなどのＭｎ系合金、またはＰｔＦｅＭｎなどこれらの化合物の合金、またはＣｏＯｘおよびＮｉＯｘなどの酸化物がある。
【００５８】
プログラム可能な磁性層を覆う非磁性層３６は、トンネル効果を認めることができる特定の厚さを有する、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＭｇＯｘ、ＴａＯｘ、ＨｆＯｘなどの誘電体酸化物またはＳｉＮ、ＢＮｘなどの誘電体窒化物から作製することができる。
【００５９】
プログラム可能な磁性層を挟む層３２および３６の一方の厚さは、０．５ｎｍから２００ｎｍの間、より好ましくは０．５ｎｍから１００ｎｍの間、および好ましくは３ｎｍ未満であってよい。
【００６０】
プログラム可能な磁性層の厚さは、３ｎｍよりも小さくすることができる。
【００６１】
読み取りアセンブリの磁性層３８は、磁性材料または磁性材料の化合物から作製されてよく、または磁性材料および非磁性材料のいくつかの層を含んでいてもよい。
【００６２】
特定の実施形態について説明した。様々な代替および変更が当業者には明らかであろう。特に、特定の構成が記載されているが、各アームについて、アームの中央軸の方向にコンタクトを見るアーム上に位置する外部観察者が、一方のアームに関してコンタクトの最も近い部分のほとんどを左側に目にし、他のアームに関してほとんどの部分を右側に目にする限り、他の構成も可能である。
【００６３】
さらに、上述の磁気素子のコンタクトの各層は、所望の特性を得るために、当技術分野で知られている方法で層のスタックで作製することができる。
【００６４】
さらに、上述した磁気メモリ素子では、アームは直線状であるが、アームは湾曲していてよく、同時にコンタクトに最も近い部分では、直線状アームと同じ方向を有し、かつ直線状アームの中央軸により規定された中央軸を有する。
【符号の説明】
【００６５】
１  導電性トラック
３  コンタクト
５  基板
１０  非磁性導電材料から作られた領域
１１  磁性材料から作られた領域
１２  非磁性材料から作られた領域
１３  磁性材料から作られた領域
１４  電極
１５  コンタクト
１６  コンタクト
２０  コンタクト
２４Ａ  電極
２４Ｂ  電極
３０  磁気メモリ素子
３１  コンタクト
３２  導電層
３４  プログラム可能な磁性層
３６  非磁性層
３８  磁性層部分
４０  電極
４２  導電性トラック
４４Ａ、４４Ｂ  アーム
４５Ａ、４５Ｂ  中央軸
４６  中央部分
５０  磁気素子
５１  コンタクト
５２  導電性トラック
５３  長方形
５４  軸
５５、５６  先端
５８Ａ、５８Ｂ  鋭角
６０  メモリ素子
６１  コンタクト
６２  導電性トラック
６４、６５  先端
６６  軸
６８Ａ、６８Ｂ  角度
７０  メモリ素子
７１  コンタクト
７２  導電性トラック
７４、７５  先端
７６  軸
７８Ａ、７８Ｂ  角度
８０  磁気メモリ素子
８１  コンタクト
８２  導電性トラック
８３  中央部分
８４、８５  先端形成部分
８６  軸
８７  軸
８８Ａ、８８Ｂ  鋭角
９０  磁気メモリ素子
９１  コンタクト
９２  導電性トラック
９３  中央部分
９４、９５  先端形成部分
９６  軸
９７  軸
９８Ａ、９８Ｂ  鋭角
１００  メモリ素子
１０１  コンタクト
１０３  中央部分
Ａ、Ｂ、Ｃ  端子
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【国際調査報告】
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