【手続補正書】
【提出日】平成26年5月14日(2014.5.14)
【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】
情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層と、
上記記憶層に記憶された情報の基準となる磁化を有する磁化固定層と、
上記記憶層と上記磁化固定層の間に設けられる非磁性体による中間層と、
上記磁化固定層に隣接し、上記中間層の反対側に設けられる磁気結合層と、
上記磁気結合層に隣接して設けられる高保磁力層とを有し、
上記記憶層、上記中間層、上記磁化固定層を有する層構造の積層方向に流れる電流に伴って発生するスピントルク磁化反転を利用して上記記憶層の磁化を反転させることにより情報の記憶を行うとともに、
上記磁気結合層が２層の積層構造となっている記憶素子。
【請求項２】
上記記憶層および上記磁化固定層は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも一つを主成分とし、５原子％以上３０原子％以下のＢ、Ｃのうちのいずれか一つを含む請求項１に記載の記憶素子。
【請求項３】
上記磁気結合層の２層のうち、
高保磁力層側の層がＲｕ、Ｒｅ、Ｏｓの少なくとも一つからなる請求項１又は請求項２に記載の記憶素子。
【請求項４】
上記磁気結合層の２層のうち、
磁化固定層側の層がＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒの少なくとも一つからなる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の記憶素子。
【請求項５】
上記磁気結合層の２層のうち、
磁化固定層側の層がＴａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒの少なくとも一つからなり、
該層厚が０．０５ｎｍ乃至０．３ｎｍである請求項３に記載の記憶素子。
【請求項６】
上記磁気結合層の２層のうち、
磁化固定層側の層がＣｕ、Ａｇ、Ａｕの少なくとも一つからなり、
該層厚が０．１ｎｍ乃至０．５ｎｍである請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の記憶素子。
【請求項７】
上記磁気結合層の２層のうち、
高保磁力層側の層厚が０．５ｎｍ乃至０．９ｎｍである請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の記憶素子。
【請求項８】
情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶素子と、
互いに交差する２種類の配線とを備え、
上記記憶素子は、
情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層と、該記憶層に記憶された情報の基準となる磁化を有する磁化固定層と、上記記憶層と上記磁化固定層の間に設けられる非磁性体による中間層と、上記磁化固定層に隣接し、上記中間層の反対側に設けられる磁気結合層と、上記磁気結合層に隣接して設けられる高保磁力層とを有し、上記記憶層、上記中間層、上記磁化固定層を有する層構造の積層方向に流れる電流に伴って発生するスピントルク磁化反転を利用して上記記憶層の磁化を反転させることにより情報の記憶を行うとともに、上記磁気結合層が２層の積層構造とされ、
上記２種類の配線の間に上記記憶素子が配置され、
上記２種類の配線を通じて、上記記憶素子に上記積層方向の電流が流れ、これに伴ってスピントルク磁化反転が起こる記憶装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
磁気結合層２２としてはＲｕ、Ｒｅ、Ｏｓ等の強い磁気的結合を媒介する非磁性金属が好ましく、磁気結合層２１としてはＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒのいずれかあるいは複数の組み合わせが好ましい。
磁気結合層２１の厚さはＴａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒの場合は０．０５ｎｍ以上０．３ｎｍ以下が好ましく、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの場合は０．１ｎｍ以上０．５ｎｍ以下が好ましい。磁気結合層２１の厚さは規定の厚さ下限未満ではＭＲ比の向上の効果が小さく、規定の厚さの上限を超えると高保磁力層２０と磁化固定層１５の磁気結合強度が小さくなり好ましくない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
このようにＭＲ比を高くすることによって、スピン注入の効率を向上して、記憶層１７
の磁化Ｍ１７の向きを反転させるために必要な電流密度を低減することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
本実験の磁気特性評価用の試料は、酸化被覆付きのシリコン基板上に厚さ５ｎｍのＴａ、厚さ５ｎｍのＲｕを下地層１４として、高保磁力層２０としてＣｏ70Ｐｔ30の合金膜、磁気結合層１９、磁化固定層１５、中間層１６として１ｎｍのＭｇＯ、保護膜として厚さ１ｎｍのＲｕと厚さ５ｎｍのＴａ積層膜を用いた。上記評価用の試料は磁化固定層１５側のみの評価を行うためのもので、記憶素子３を形成するためには上記中間層のＭｇＯと保護膜の間に記憶層１７を挿入する必要がある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
＜実験１＞  
図４Ａには、実験１用試料として磁気結合層が１層のものを示している。
図４Ａに示すように、
・下地層１４：膜厚５ｎｍのＴａ膜と膜厚５ｎｍのＲｕ膜の積層膜
・高保磁力層２０：膜厚３ｎｍのＣｏ70Ｐｔ30の合金膜
・磁気結合層１９：Ｒｕ膜（膜厚：ｔＲｕ）
・磁化固定層１５：膜厚０．５ｎｍのＦｅ64Ｃｏ16Ｂ20合金膜と膜厚０．１ｎｍのＴａ膜と膜厚０．５ｎｍのＦｅ64Ｃｏ16Ｂ20合金膜の積層膜
・中間層１６：膜厚１．０ｎｍの酸化マグネシウム膜
・保護膜：膜厚１ｎｍのＲｕと膜厚５ｎｍのＴａ積層膜
である。
この試料の極カー光磁気効果による垂直磁化状態の測定結果を図５に示す。３００℃で熱処理した後の結果と３５０℃で熱処理した後の結果それぞれについて示す。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
＜実験２＞  
図４Ｃには、実験２用試料として磁気結合層が２層のものを示している。
図４Ｃに示すように、
・下地層１４：膜厚５ｎｍのＴａ膜と膜厚５ｎｍのＲｕ膜の積層膜
・高保磁力層２０：膜厚３ｎｍのＣｏ70Ｐｔ30の合金膜
・磁気結合層２２：Ｒｕ膜（膜厚：ｔＲｕ）
・磁気結合層２１：Ｔａ膜（膜厚：ｔＴａ）
・磁化固定層１５：膜厚０．８ｎｍのＦｅ64Ｃｏ16Ｂ20合金膜
・中間層１６：膜厚１．０ｎｍの酸化マグネシウム膜
・保護膜：膜厚１ｎｍのＲｕと膜厚５ｎｍのＴａ積層膜
である。
この試料の磁気結合層２２のＲｕ厚さに対する結合磁場強度ＨSFの変化を図７に示す。
３００℃と３５０℃熱処理後の結果を示すが、磁気結合層のＲｕにＴａを付加した場合を磁気結合層がＲｕ単体の試料と比較したときに、３００℃の熱処理では結合磁場強度の向上はあまり大きくないが、３５０℃の熱処理ではＴａを付加した場合の結合磁場強度が大きく、Ｔａの付加は耐熱性の改善に効果があることが確認できる。
また、Ｒｕの厚みが０．５ｎｍ〜０．９ｎｍにおいて磁気的結合が壊れにくくなっており、Ｒｕの厚みは０．５ｎｍ〜０．９ｎｍが好適である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
例えば実施の形態では、磁化固定層１５をＣｏＦｅＢとしたが、実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
また、実施の形態では、単一の下地等しか示していないが、それらに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
また実施の形態では、磁化固定層１５は２層の強磁性層と非磁性層から成る積層フェリピン構造を用いているが、積層フェリピン構造膜に反強磁性膜を付与した構造でもよい。  もちろん単層でもよい。
また、記憶素子３の膜構成は、記憶層１７が磁化固定層１５の上側に配置される構成でも、下側に配置される構成でも全く問題はない。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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