(57)【要約】【課題】磁壁移動により磁化状態が変化する磁壁移動素子の初期化を確実に行うこと。【解決手段】磁壁移動素子の製造方法は、（Ａ）それぞれの磁化方向が互いに逆向きの第１方向及び第２方向に固定された第１ピニング層及び第２ピニング層を形成するステップと、（Ｂ）上記（Ａ）ステップの後に、第１ピニング層及び第２ピニング層の両方と磁気的に結合するように磁化自由層を形成するステップとを含む。ここで、磁化自由層の中には、第１ピニング層と磁気的に結合する第１磁化固定領域、第２ピニング層と磁気的に結合する第２磁化固定領域、及び第１磁化固定領域と第２磁化固定領域との間に挟まれた磁壁移動領域が形成される。その製造方法は、更に、（Ｃ）磁壁移動領域の磁化方向を、第１方向あるいは第２方向に設定するステップを含む。【選択図】図５
2013175598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）それぞれの磁化方向が互いに逆向きの第１方向及び第２方向に固定された第１ピニング層及び第２ピニング層を形成するステップと、
（Ｂ）前記第１ピニング層及び前記第２ピニング層を形成するステップの後に、前記第１ピニング層及び前記第２ピニング層の両方と磁気的に結合するように磁化自由層を形成するステップと、
ここで、前記磁化自由層の中には、前記第１ピニング層と磁気的に結合する第１磁化固定領域、前記第２ピニング層と磁気的に結合する第２磁化固定領域、及び前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間に挟まれた磁壁移動領域が形成され、
（Ｃ）前記磁壁移動領域の磁化方向を、前記第１方向あるいは前記第２方向に設定するステップと
を含む
磁壁移動素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁壁移動素子の製造方法であって、
前記第１ピニング層及び前記第２ピニング層を形成するステップは、
（Ａ１）前記第１ピニング層の保磁力が前記第２ピニング層の保磁力より大きくなるように、前記第１ピニング層及び前記第２ピニング層を形成するステップと、
（Ａ２）前記第１方向の第１外部磁場を印加することにより、前記第１ピニング層及び前記第２ピニング層の両方の磁化方向を前記第１方向に設定するステップと、
（Ａ３）前記第１ピニング層及び前記第２ピニング層の両方の磁化方向を前記第１方向に設定するステップの後、前記第２方向の第２外部磁場を印加することにより、前記第１ピニング層の磁化方向を反転させることなく、前記第２ピニング層の磁化方向だけを前記第２方向に反転させるステップと
を含む
磁壁移動素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の磁壁移動素子の製造方法であって、
前記第１ピニング層及び前記第２ピニング層を形成するステップは、
（Ａ１）第１磁性体膜を成膜し、前記第１磁性体膜をパターンニングすることにより、前記第１ピニング層を形成するステップと、
（Ａ２）第２磁性体膜を成膜するステップと、
（Ａ３）前記第１方向の第１外部磁場を印加することにより、前記第１ピニング層及び前記第２磁性体膜の両方の磁化方向を前記第１方向に設定するステップと、
（Ａ４）前記第１ピニング層及び前記第２磁性体膜の両方の磁化方向を前記第１方向に設定するステップの後、前記第２方向の第２外部磁場を印加することにより、前記第１ピニング層の磁化方向を反転させることなく、前記第２磁性体膜の磁化方向だけを前記第２方向に反転させるステップと、
（Ａ５）前記第２磁性体膜の磁化方向だけを前記第２方向に反転させるステップの後、前記第２磁性体膜をパターンニングすることにより、前記第２ピニング層を形成するステップと
を含む
磁壁移動素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁壁移動素子の製造方法であって、
前記磁壁移動領域の磁化方向を前記第１方向あるいは前記第２方向に設定するステップは、
前記第１方向あるいは前記第２方向の外部磁場を印加することによって、前記磁壁移動領域の磁化方向を、前記第１方向あるいは前記第２方向に設定するステップ
を含む
磁壁移動素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁壁移動素子の製造方法であって、
前記磁化自由層を形成するステップ及び前記磁壁移動領域の磁化方向を前記第１方向あるいは前記第２方向に設定するステップは、
前記第１ピニング層及び前記第２ピニング層の両方と磁気的に結合するように第３磁性体膜を形成するステップと、
ここで、前記第３磁性体膜の中には、前記第１ピニング層と磁気的に結合する第１磁化固定領域、前記第２ピニング層と磁気的に結合する第２磁化固定領域、及び前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間に挟まれた磁壁移動領域が形成され、
前記第１方向あるいは前記第２方向の外部磁場を印加することによって、前記磁壁移動領域の磁化方向を、前記第１方向あるいは前記第２方向に設定するステップと、
前記第３磁性体膜をパターンニングすることによって、前記磁化自由層を形成するステップと
を含む
磁壁移動素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁壁移動により磁化状態が変化する磁壁移動素子、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気メモリ、特に磁気ランダムアクセスメモリ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＭＲＡＭ）は、高速動作および無限回の書き換えが可能な不揮発性メモリとして有望であり、近年盛んな開発が行われている。ＭＲＡＭは、記憶素子として磁性体を用い、その磁性体の磁化の向きに対応させてデータを記憶する。磁気メモリにデータを書き込むためには、磁性体中の磁化方向を変化させる必要がある。
【０００３】
磁化方向のスイッチング方法の１つとして、電流誘起磁壁移動（Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｄｒｉｖｅｎ  ｄｏｍａｉｎ  ｗａｌｌ  ｍｏｔｉｏｎ）が提案されている。非特許文献１や非特許文献２で報告されているように、磁壁を貫通する方向に電流を印加した場合、その磁壁は電流と逆方向、すなわち電子の移動方向と同方向に移動する。
【０００４】
電流誘起磁壁移動を利用したＭＲＡＭは、例えば、特許文献１（特開２００９−９９６２５号公報）や特許文献２（特開２０１１−１１９５３７号公報）に開示されている。そのような磁壁移動型のＭＲＡＭでは、磁壁を有する磁性体層がデータ記憶層（磁化自由層）として用いられる。
【０００５】
具体的には、そのデータ記憶層は、磁化方向が第１方向に固定された第１磁化固定領域、磁化方向が第１方向と反対の第２方向に固定された第２磁化固定領域、及びそれら第１磁化固定領域と第２磁化固定領域との間に挟まれた磁壁移動領域を有する。磁壁移動領域（磁化自由領域）の磁化方向は、反転可能であり、第１方向あるいは第２方向に向くことが許される。その磁壁移動領域の磁化方向に応じて、第１磁化固定領域と磁壁移動領域との間の第１境界、あるいは、第２磁化固定領域と磁壁移動領域との間の第２境界に、磁壁が形成される。また、第１磁化固定領域と第２磁化固定領域との間に書き込み電流を流すことにより、磁壁を、第１境界から第２境界へ、あるいは、第２境界から第１境界へ移動させることができる。つまり、磁壁は、第１磁化固定領域と第２磁化固定領域との間に挟まれた磁壁移動領域を移動する。この電流駆動磁壁移動により、磁壁移動領域の磁化方向を反転させること、すなわち、データ記憶層の磁化状態を変化させることが可能となる。
【０００６】
このような磁壁移動型のＭＲＡＭの場合、データ記憶層の磁化状態を初期設定し、データ記憶層内に１つの磁壁を導入する必要がある。この作業は、以下「初期化」と参照される。特許文献１等に記載された技術によれば、第１磁化固定領域と第２磁化固定領域が互いに異なる形状や厚さを有するように、データ記憶層が形成される。これは、第１磁化固定領域と第２磁化固定領域との間で、保磁力が異なることを意味する。そして、素子全体の作成完了後に、外部磁場が印加される。第１磁化固定領域と第２磁化固定領域とで保磁力が異なるため、適切な外部磁場の印加により、第１磁化固定領域と第２磁化固定領域の磁化方向を互いに逆向きに設定することができる。このようにして、データ記憶層の初期化が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−９９６２５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１９５３７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】A. Yamaguchi et al., Real-Space Observation ofCurrent-Driven Domain Wall Motion in Submicron Magnetic Wires, Physical ReviewLetters, Vol. 92, 077205, 2004.
【非特許文献２】H. Tanigawa et al., Domain Wall Motion Inducedby Electric Current in a Perpendicularly Magnetized Co/Ni Nano-Wire, AppliedPhysics Express, 2, 053002, 2009.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の通り、磁壁移動型のＭＲＡＭの場合、データ記憶層の初期化を行うために、第１磁化固定領域と第２磁化固定領域の磁化方向を互いに逆向きに設定する必要がある。特許文献１等に記載された技術によれば、第１磁化固定領域と第２磁化固定領域は互い異なる保磁力を有するようにあらかじめ形成され、素子全体の作成完了後に、適切な外部磁場が印加される。
【００１０】
しかしながら、保磁力は、他の磁性体との磁気的結合の強度、磁性体同士の接触面におけるラフネス、製造プロセスにおけるエッチング等による物理的ダメージ、に依っても変動する。従って、素子全体の作成完了後に外部磁場を印加したとしても、初期化が望み通りに行われない可能性がある。このような背景から、より確実な初期化が可能な技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの観点において、磁壁移動素子の製造方法が提供される。その製造方法は、（Ａ）それぞれの磁化方向が互いに逆向きの第１方向及び第２方向に固定された第１ピニング層及び第２ピニング層を形成するステップを含む。その製造方法は、更に、（Ｂ）上記（Ａ）第１ピニング層及び第２ピニング層を形成するステップの後に、第１ピニング層及び第２ピニング層の両方と磁気的に結合するように磁化自由層を形成するステップを含む。ここで、磁化自由層の中には、第１ピニング層と磁気的に結合する第１磁化固定領域、第２ピニング層と磁気的に結合する第２磁化固定領域、及び第１磁化固定領域と第２磁化固定領域との間に挟まれた磁壁移動領域が形成される。その製造方法は、更に、（Ｃ）磁壁移動領域の磁化方向を、第１方向あるいは第２方向に設定するステップを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、磁壁移動により磁化状態が変化する磁壁移動素子の初期化を確実に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る磁壁移動素子のデータ「１」状態を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る磁壁移動素子のデータ「０」状態を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ書き込みを説明するための概念図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る磁壁移動素子の製造方法を要約的に示すフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、ステップＳ１０の第１の例を示している。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ステップＳ１０の第１の例を示している。
【図６Ｃ】図６Ｃは、ステップＳ１０の第１の例を示している。
【図６Ｄ】図６Ｄは、ステップＳ１０の第１の例を示している。
【図６Ｅ】図６Ｅは、ステップＳ１０の第１の例を示している。
【図７Ａ】図７Ａは、ステップＳ１０の第２の例を示している。
【図７Ｂ】図７Ｂは、ステップＳ１０の第２の例を示している。
【図７Ｃ】図７Ｃは、ステップＳ１０の第２の例を示している。
【図７Ｄ】図７Ｄは、ステップＳ１０の第２の例を示している。
【図７Ｅ】図７Ｅは、ステップＳ１０の第２の例を示している。
【図７Ｆ】図７Ｆは、ステップＳ１０の第２の例を示している。
【図８Ａ】図８Ａは、ステップＳ１０の第３の例を示している。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ステップＳ１０の第３の例を示している。
【図８Ｃ】図８Ｃは、ステップＳ１０の第３の例を示している。
【図８Ｄ】図８Ｄは、ステップＳ１０の第３の例を示している。
【図８Ｅ】図８Ｅは、ステップＳ１０の第３の例を示している。
【図９Ａ】図９Ａは、ステップＳ２０を示している。
【図９Ｂ】図９Ｂは、ステップＳ２０を示している。
【図１０】図１０は、ステップＳ３０の第１の例を示している。
【図１１Ａ】図１１Ａは、ステップＳ３０の第２の例を示している。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、ステップＳ３０の第２の例を示している。
【図１２】図１２は、ステップＳ３０の第３の例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る磁壁移動素子を説明する。
【００１５】
１．構成
図１は、本実施の形態に係る磁壁移動素子１の構成を示す概略図である。図１に示されるように、磁壁移動素子１は、第１ピニング層１０Ａ、第２ピニング層１０Ｂ、磁化自由層２０、トンネルバリヤ層３０、ピン層４０、第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２、及び第３端子Ｔ３を備えている。尚、図１において、積層方向はｚ方向であり、ｚ方向に直交する平面がｘｙ面であるとする。
【００１６】
第１ピニング層１０Ａ、第２ピニング層１０Ｂ、磁化自由層２０、及びピン層４０は、磁性体層である。それら磁性体層の材料としては、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、あるいはこれらのうち少なくとも１つを含む合金が挙げられる。また、それら磁性体層は、垂直磁気異方性を有する垂直磁化膜であってもよいし、面内磁気異方性を有する面内磁化膜であってもよい。
【００１７】
以下の説明では、第１ピニング層１０Ａ、第２ピニング層１０Ｂ、磁化自由層２０、及びピン層４０は、垂直磁気異方性を有する垂直磁化膜であるとする。垂直磁化膜の磁化の向きは、概ね、当該膜が形成される面に直交する、すなわち、当該膜の法線方向と平行である。例えば図１において、垂直磁化膜の磁化方向は、＋ｚ方向あるいは−ｚ方向である。
【００１８】
尚、垂直磁化膜がＰｔやＰｄを含む場合、垂直磁気異方性はより安定化し、好適である。それに加えて、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｓｍなどを添加することによって、垂直磁化膜が所望の磁気特性を発現するように調整を行うことができる。従って、垂直磁化膜の材料としては、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｂ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｂ、Ｃｏ−Ｖ、Ｃｏ−Ｍｏ、Ｃｏ−Ｗ、Ｃｏ−Ｔｉ、Ｃｏ−Ｒｕ、Ｃｏ−Ｒｈ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐｄ、Ｓｍ−Ｃｏなどが例示される。
【００１９】
第１ピニング層１０Ａと第２ピニング層１０Ｂは、互いに逆向きの磁化を有している。例えば図１において、第１ピニング層１０Ａの磁化方向は＋ｚ方向（第１方向）に固定されており、第２ピニング層１０Ｂの磁化方向は−ｚ方向（第２方向）に固定されている。また、典型的には、第１ピニング層１０Ａと第２ピニング層１０Ｂは、同じ層に形成される。
【００２０】
磁化自由層２０は、第１ピニング層１０Ａ及び第２ピニング層１０Ｂの上層に形成されている。また、磁化自由層２０は、第１ピニング層１０Ａ及び第２ピニング層１０Ｂの両方と磁気的に結合するように形成されている。典型的には、磁化自由層２０は、第１ピニング層１０Ａ及び第２ピニング層１０Ｂの両方と接触するように、第１ピニング層１０Ａ及び第２ピニング層１０Ｂ上に形成されている。但し、磁気的な結合が実現されていれば、磁化自由層２０と第１ピニング層１０Ａ及び第２ピニング層１０Ｂとの間に非磁性層等が介在していてもよい。
【００２１】
第１ピニング層１０Ａ及び第２ピニング層１０Ｂとの磁気的結合により、磁化自由層２０の一部の領域の磁化方向は固定される。より詳細には、図１に示されるように、磁化自由層２０は、３つの異なる領域である第１磁化固定領域２１Ａ、第２磁化固定領域２１Ｂ、及び磁壁移動領域２２（磁化自由領域）を有している。
【００２２】
第１磁化固定領域２１Ａは、第１ピニング層１０Ａ上に位置しており、第１ピニング層１０Ａと磁気的に結合している。結果として、第１磁化固定領域２１Ａの磁化方向は、第１ピニング層１０Ａの磁化方向に応じた方向に固定される。図１の例では、第１磁化固定領域２１Ａの磁化方向は、＋ｚ方向に固定されている。
【００２３】
一方、第２磁化固定領域２１Ｂは、第２ピニング層１０Ｂ上に位置しており、第２ピニング層１０Ｂと磁気的に結合している。結果として、第２磁化固定領域２１Ｂの磁化方向は、第２ピニング層１０Ｂの磁化方向に応じた方向に固定される。図１の例では、第２磁化固定領域２１Ｂの磁化方向は、−ｚ方向に固定されており、第１磁化固定領域２１Ａの磁化方向とは逆になっている。
【００２４】
磁壁移動領域（磁化自由領域）２２は、第１磁化固定領域２１Ａと第２磁化固定領域２１Ｂとの間に挟まれている。第１磁化固定領域２１Ａと磁壁移動領域２２は、第１境界２３Ａにおいて互いに接触している。一方、第２磁化固定領域２１Ｂと磁壁移動領域２２は、第２境界２３Ｂにおいて互いに接触している。この磁壁移動領域２２の磁化方向は、反転可能であり、＋ｚ方向あるいは−ｚ方向となることが許される。
【００２５】
ピン層４０は、磁化自由層２０の磁壁移動領域２２上に、トンネルバリヤ層３０を介して形成されている。このピン層４０の磁化方向は、一方向に固定されている。例えば図１において、ピン層４０の磁化方向は、＋ｚ方向に固定されている。
【００２６】
尚、ピン層４０の磁気異方性は、磁化自由層２０のものよりも大きいことが望ましい。これは、磁化自由層２０とピン層４０の材料、組成を変えることにより実現され得る。また、ピン層４０のトンネルバリヤ層３０とは反対側の面上に、ピン層４０の磁化方向を固定するための周知の反強磁性体層が積層されてもよい。また、ピン層４０は、強磁性体層、非磁性体層、強磁性体層が順に積層された積層膜であってもよい。このとき、非磁性体層の材料としては、Ｒｕ、Ｃｕなどが用いられる。２つの強磁性体層の磁化の向きは互いに反平行であり、２つの強磁性体層の磁化を等しくすれば、ピン層４０からの漏洩磁界を抑制することができる。
【００２７】
トンネルバリヤ層３０は、非磁性層であり、典型的には薄い絶縁膜である。例えば、トンネルバリヤ層３０は、Ａｌ膜を酸化することにより得られるアルミナ酸化膜（Ａｌ−Ｏｘ）あるいは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜等である。このトンネルバリヤ層３０は、磁化自由層２０の磁壁移動領域２２とピン層４０とによって挟まれており、これら磁壁移動領域２２、トンネルバリヤ層３０及びピン層４０によって磁気トンネル接合（ＭＴＪ）が形成されている。
【００２８】
第１端子Ｔ１は、第１ピニング層１０Ａに電気的に接続されている。第２端子Ｔ２は、第２ピニング層１０Ｂに電気的に接続されている。第３端子Ｔ３は、ピン層４０に電気的に接続されている。
【００２９】
図２及び図３は、図１で示された磁壁移動素子１が取り得る２つの状態を示している。
【００３０】
図２において、磁化自由層２０の磁壁移動領域２２の磁化方向は、−ｚ方向である。この場合、第２磁化固定領域２１Ｂと磁壁移動領域２２が１つの磁区を形成し、第１磁化固定領域２１Ａが別の磁区を形成する。従って、第１磁化固定領域２１Ａと磁壁移動領域２２との間の第１境界２３Ａに、磁壁ＤＷが形成される。また、磁壁移動領域２２の磁化方向とピン層４０の磁化方向が反平行であるため、ＭＴＪの抵抗値は比較的高くなる。この状態は、例えば、データ「１」に対応付けられる。
【００３１】
一方、図３において、磁化自由層２０の磁壁移動領域２２の磁化方向は、＋ｚ方向である。この場合、第１磁化固定領域２１Ａと磁壁移動領域２２が１つの磁区を形成し、第２磁化固定領域２１Ｂが別の磁区を形成する。従って、第２磁化固定領域２１Ｂと磁壁移動領域２２との間の第２境界２３Ｂに、磁壁ＤＷが形成される。また、磁壁移動領域２２の磁化方向とピン層４０の磁化方向が平行であるため、ＭＴＪの抵抗値は比較的低くなる。この状態は、例えば、データ「０」に対応付けられる。
【００３２】
以上に説明された通り、磁化自由層２０の磁壁移動領域２２の磁化方向に応じて、ＭＴＪの抵抗値が変わる。その抵抗値の変化を利用することにより、データ「０」、「１」を不揮発的に記憶することが可能である。その一方で、磁壁移動領域２２の磁化方向に応じて、第１境界２３Ａあるいは第２境界２３Ｂに磁壁ＤＷが形成される。つまり、磁化自由層２０の磁壁ＤＷの位置が、記憶データを反映しているとも言える。このように、磁壁ＤＷを有する磁化自由層２０が、「データ記憶層」としての役割を果たす。
【００３３】
データ書き換えは、磁壁ＤＷを第１境界２３Ａと第２境界２３Ｂの間で移動させることにより行われる。その磁壁移動を実現するためには、磁壁ＤＷを貫通するように磁化自由層２０の面内に書き込み電流ＩＷを流せばよい。より詳細には、図４に示されるように、書き込み電流ＩＷが磁化自由層２０を通して第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間で流れるように、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間に所定の電位差が印加される。
【００３４】
データ「０」（図３）からデータ「１」（図２）への書き換え時、書き込み電流ＩＷは、第１端子Ｔ１から磁化自由層２０を通って第２端子Ｔ２に流れ込む。この場合、磁化自由層２０において、電子は、第２磁化固定領域２１Ｂから第２境界２３Ｂを通して磁壁移動領域２２に流れ込む。すなわち、磁壁移動領域２２には、第２磁化固定領域２１Ｂから−ｚ方向のスピン電子が注入される。スピン電子によるスピントランスファーの結果、磁壁移動領域２２の磁化は、第２境界２３Ｂ近傍から徐々に−ｚ方向に反転し始める。このことは、磁壁ＤＷが、第２境界２３Ｂから第１境界２３Ａへ向けて移動することを意味する。書き込み電流ＩＷが流れ続けると、磁壁ＤＷは、磁壁移動領域２２を通り抜け、第１境界２３Ａに到達する。磁壁ＤＷは、ピンポテンシャルによって第１境界２３Ａで停止する。
【００３５】
一方、データ「１」（図２）からデータ「０」（図３）への書き換え時、書き込み電流ＩＷは、第２端子Ｔ２から磁化自由層２０を通って第１端子Ｔ１に流れ込む。この場合、磁化自由層２０において、電子は、第１磁化固定領域２１Ａから第１境界２３Ａを通して磁壁移動領域２２に流れ込む。すなわち、磁壁移動領域２２には、第１磁化固定領域２１Ａから＋ｚ方向のスピン電子が注入される。スピン電子によるスピントランスファーの結果、磁壁移動領域２２の磁化は、第１境界２３Ａ近傍から徐々に＋ｚ方向に反転し始める。このことは、磁壁ＤＷが、第１境界２３Ａから第２境界２３Ｂへ向けて移動することを意味する。書き込み電流ＩＷが流れ続けると、磁壁ＤＷは、磁壁移動領域２２を通り抜け、第２境界２３Ｂに到達する。磁壁ＤＷは、ピンポテンシャルによって第２境界２３Ｂで停止する。
【００３６】
このように、磁化が逆向きに固定された第１磁化固定領域２１Ａ及び第２磁化固定領域２１Ｂは、異なるスピンを有する電子の供給源の役割を果たしている。そして、第１磁化固定領域２１Ａと第２磁化固定領域２１Ｂとの間を流れる書き込み電流ＩＷにより、磁化自由層２０中の磁壁ＤＷが、第１境界２３Ａと第２境界２３Ｂとの間を移動する。その結果、磁壁移動領域２２の磁化の方向がスイッチする。すなわち、電流駆動磁壁移動を利用したデータ書き換えが実現される。書き込み電流ＩＷがトンネルバリヤ層３０を貫通しないため、トンネルバリヤ層３０の劣化が抑制される。
【００３７】
データ読み出し動作は、次の通りである。データ読み出し時、読み出し電流は、トンネルバリヤ層３０を通してピン層４０と磁壁移動領域２２との間を流れるように供給される。その読み出し電流、あるいは、読み出し電流に応じた読み出し電位を所定のリファレンスレベルと比較することにより、ＭＴＪの抵抗値の大小が検出される。すなわち、磁壁移動領域２２の磁化方向（＋ｚ方向あるいは−ｚ方向）がセンスされ、記憶データ（「０」または「１」）がセンスされる。
【００３８】
以上に説明されたように、磁壁移動素子１は、データ「０」または「１」を記憶することができる。また、磁化自由層２０の面内に書き込み電流ＩＷを流すことにより、そのデータを書き換えることができる。このような磁壁移動素子１を実現するためには、磁化固定領域２１Ａ、２１Ｂの磁化の向きを固定し、磁化自由層２０中に磁壁ＤＷを導入する必要がある。つまり、磁化自由層２０の磁化を初期化する必要がある。以下、初期化も含めた磁壁移動素子１の製造方法を説明する。
【００３９】
２．製造方法
図５は、本実施の形態に係る磁壁移動素子１の製造方法を要約的に示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０において、磁化方向が互いに逆向きに固定されたピニング層１０Ａ、１０Ｂが形成される。例えば、第１ピニング層１０Ａの磁化方向は＋ｚ方向（第１方向）に固定され、第２ピニング層１０Ｂの磁化方向は−ｚ方向（第２方向）に固定される。このステップＳ１０は、磁化自由層２０の形成前に実施される。すなわち、本実施の形態によれば、磁化自由層２０の形成前に、ピニング層１０Ａ、１０Ｂの磁化方向の設定（初期化）が完了する。
【００４０】
ステップＳ１０が完了した後のステップＳ２０において、磁化自由層２０が形成される。このとき、磁化自由層２０は、ピニング層１０Ａ、１０Ｂの両方と磁気的に結合するように形成される。その結果、磁化自由層２０の中には、第１ピニング層１０Ａと磁気的に結合する第１磁化固定領域２１Ａ、第２ピニング層１０Ｂと磁気的に結合する第２磁化固定領域２１Ｂ、及び第１磁化固定領域２１Ａと第２磁化固定領域２１Ｂとの間に挟まれた磁壁移動領域２２が形成される。
【００４１】
ステップＳ３０では、磁壁移動領域２２の磁化方向が、第１方向あるいは第２方向に設定される。これにより、磁化自由層２０に１つの磁壁ＤＷが導入され、初期化が完了する。
【００４２】
比較例として、上述の特許文献１に記載された技術を考える。その比較例によれば、磁化自由層を形成する際に、第１磁化固定領域と第２磁化固定領域が互い異なる保磁力を有するように形成される。そして、素子全体の作成完了後に、適切な外部磁場が印加される。しかしながら、保磁力は、他の磁性体との磁気的結合の強度、磁性体同士の接触面におけるラフネス、製造プロセスにおけるエッチング等による物理的ダメージ、に依っても変動する。従って、素子全体の作成完了後に外部磁場を印加したとしても、初期化が望み通りに行われない可能性がある。
【００４３】
一方、本実施の形態によれば、磁化自由層２０を形成する際に、磁化固定領域２１Ａ、２１Ｂが互い異なる保磁力を有するように形成しておく必要はない。それは、磁化固定領域２１Ａ、２１Ｂの磁化方向を固定するためのピニング層１０Ａ、１０Ｂが下層に設けられ、それらピニング層１０Ａ、１０Ｂの初期化が磁化自由層２０の形成前に完了しているからである。ピニング層１０Ａ、１０Ｂの初期化さえ完了していれば、その上に磁化自由層２０を積層することにより、磁化方向が互いに逆向きに固定された磁化固定領域２１Ａ、２１Ｂが“自動的”に形成される。
【００４４】
このように、本実施の形態によれば、磁化固定領域２１Ａ、２１Ｂを互い異なる保磁力を有するように形成しておき、素子全体の作成完了後に外部磁場を印加して初期化を行う必要はない。よって、製造プロセスの最中に保磁力が変動して初期化が望み通りに行われなくなる、といった事態の発生が未然に防止される。本実施の形態に係る手法により、磁壁移動素子１の初期化を確実に行うことが可能となる。
【００４５】
以下、ステップＳ１０〜Ｓ３０の各々を更に詳細に説明する。
【００４６】
２−１．ステップＳ１０
２−１−１．第１の例
図６Ａ〜図６Ｅを参照して、ステップＳ１０の第１の例を説明する。
【００４７】
まず、図６Ａに示されるように、下地層１００上に磁性体膜１１０が形成される。磁性体膜１１０は、ピニング層１０Ａ、１０Ｂの元となる材料膜であり、スパッタリング法により形成される。この時点で、磁性体膜１１０の磁化方向は一方向には定まっておらず、磁性体膜１１０には複数の磁区が混在している。続いて、ピニング層１０Ａ、１０Ｂが形成される領域に、レジストマスクＲＥＳ１が形成される。
【００４８】
次に、レジストマスクＲＥＳ１を用いたエッチングにより、磁性体膜１１０のパターンニングが行われる。その結果、図６Ｂに示されるように、ピニング層１０Ａ、１０Ｂが形成される。ここで、第１ピニング層１０Ａの保磁力Ｈ１０Ａが第２ピニング層１０Ｂの保磁力Ｈ１０Ｂより大きくなるように、ピニング層１０Ａ、１０Ｂが形成される（Ｈ１０Ａ＞Ｈ１０Ｂ）。保磁力の差は、例えば、平面形状の差により実現可能である。よって、第１ピニング層１０Ａの保磁力Ｈ１０Ａが第２ピニング層１０Ｂの保磁力Ｈ１０Ｂより大きくなるように、上述のレジストマスクＲＥＳ１のパターン形状が設計されればよい。ピニング層１０Ａ、１０Ｂの形成後、レジストマスクＲＥＳ１は除去される。
【００４９】
次に、層間絶縁膜１１１が全面に形成された後に、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）が実施される。その結果、図６Ｃに示されるような構造が得られる。
【００５０】
次に、図６Ｄに示されるように、＋ｚ方向（第１方向）の第１外部磁場ＨＥ１が印加される。この第１外部磁場ＨＥ１の強度は、ピニング層１０Ａ、１０Ｂの両方の磁化方向が＋ｚ方向となるように設定される。つまり、ＨＥ１＞Ｈ１０Ａの関係が成り立つ。このような第１外部磁場ＨＥ１の印加により、ピニング層１０Ａ、１０Ｂの両方の磁化方向が＋ｚ方向に一旦設定される。
【００５１】
次に、図６Ｅに示されるように、−ｚ方向（第２方向）の第２外部磁場ＨＥ２が印加される。この第２外部磁場ＨＥ２の強度は、第１ピニング層１０Ａの磁化方向が−ｚ方向に反転せず、第２ピニング層１０Ｂの磁化方向だけが−ｚ方向に反転するように設定される。つまり、Ｈ１０Ａ＞ＨＥ２＞Ｈ１０Ｂの関係が成り立つ。このような第２外部磁場ＨＥ２の印加により、第１ピニング層１０Ａの磁化方向が反転することなく、第２ピニング層１０Ｂの磁化方向だけが−ｚ方向に反転する。
【００５２】
このようにして、磁化方向が互いに逆向きに固定されたピニング層１０Ａ、１０Ｂが形成される。つまり、ステップＳ１０が完了する。
【００５３】
２−１−２．第２の例
ピニング層１０Ａ、１０Ｂの保磁力の差は、異なる磁性材料を用いることによっても実現可能である。第２の例では、第１ピニング層１０Ａの保磁力Ｈ１０Ａが第２ピニング層１０Ｂの保磁力Ｈ１０Ｂより大きくなるように、ピニング層１０Ａ、１０Ｂとで異なる磁性材料が選択される。この場合、ピニング層１０Ａ、１０Ｂの平面形状が異なっている必要は必ずしもない。
【００５４】
まず、図７Ａに示されるように、下地層１００上に第１磁性体膜１１０Ａが形成される。第１磁性体膜１１０Ａは、第１ピニング層１０Ａの元となる材料膜であり、スパッタリング法により形成される。この時点で、第１磁性体膜１１０Ａの磁化方向は一方向には定まっておらず、第１磁性体膜１１０Ａには複数の磁区が混在している。続いて、第１ピニング層１０Ａが形成される領域に、レジストマスクＲＥＳ１が形成される。
【００５５】
次に、レジストマスクＲＥＳ１を用いたエッチングにより、第１磁性体膜１１０Ａのパターンニングが行われる。その結果、図７Ｂに示されるように、第１ピニング層１０Ａが形成される。第１ピニング層１０Ａの形成後、レジストマスクＲＥＳ１は除去される。
【００５６】
次に、絶縁膜１１２が全面に形成される。続いて、図７Ｃに示されるように、所定の領域の絶縁膜１１２が除去され、下地層１００に達するように開口部が形成される。
【００５７】
次に、図７Ｄに示されるように、第２磁性体膜１１０Ｂが全面に形成される。第２磁性体膜１１０Ｂは、第２ピニング層１０Ｂの元となる材料膜であり、スパッタリング法により形成される。この時点で、第２磁性体膜１１０Ｂの磁化方向は一方向には定まっておらず、第２磁性体膜１１０Ｂには複数の磁区が混在している。続いて、第２ピニング層１０Ｂが形成される領域に、レジストマスクＲＥＳ２が形成される。
【００５８】
次に、レジストマスクＲＥＳ２を用いたエッチングにより、第２磁性体膜１１０Ｂのパターンニングが行われる。その結果、図７Ｅに示されるように、第２ピニング層１０Ｂが形成される。第２ピニング層１０Ｂの形成後、レジストマスクＲＥＳ２は除去される。
【００５９】
次に、層間絶縁膜１１３が全面に形成された後に、ＣＭＰが実施される。その結果、図７Ｆに示されるような構造が得られる。
【００６０】
このようにして、第１ピニング層１０Ａの保磁力Ｈ１０Ａが第２ピニング層１０Ｂの保磁力Ｈ１０Ｂより大きくなるように、ピニング層１０Ａ、１０Ｂが形成される。その後は、第１の例の場合と同様であり、図６Ｄ及び図６Ｅで示されたプロセスが実施される。
【００６１】
２−１−３．第３の例
第３の例では、第２磁性体膜１１０Ｂの成膜までは、上述の第２の例の場合と同様である。図８Ａは、上述の図７Ａ〜図７Ｄと同様な方法により、第１ピニング層１０Ａと第２磁性体膜１１０Ｂが形成された状態を示している。但し、第３の例では、第１磁性体膜１１０Ａと第２磁性体膜１１０Ｂの材料は、異なっている必要はなく、同一であっても構わない。
【００６２】
ここで、パターニング後の第１ピニング層１０Ａとパターニング前の連続膜である第２磁性体膜１１０Ｂとの間には、保磁力に大きな差があることを説明する。
【００６３】
磁性体に外部磁場を印加して、その磁化方向を揃えることを考える。外部磁場がまだ弱い段階において、磁化方向がその外部磁場方向と逆になり易い領域が存在する。例えば、磁性体中の欠陥が、そのような領域となり得る。そのような領域は、周囲と磁化方向が反対の「逆磁区領域」を形成する。磁性体中に逆磁区領域が発生することは、その磁性体中に磁壁が形成されることを意味する。
【００６４】
パターニング前の連続膜の場合、欠陥がある程度存在していると考えられる。そのため、外部磁場印加の初期段階において、当該連続膜中に、ある程度の逆磁区領域、すなわち磁壁が発生する。更に外部磁場が印加されると、その磁壁が移動し、それにより連続膜全体の磁化方向が外部磁化方向にそろう。つまり、連続膜の場合、外部磁場だけでなく磁壁移動も、磁化反転に寄与する。
【００６５】
一方、パターニング後の磁性体のサイズは、数１００ｎｍ程度と微小である。そのような微小磁性体中に欠陥が含まれている確率は極めて低い。そのため、外部磁場印加時に、逆磁区領域すなわち磁壁が発生する確率は極めて低い。つまり、パターニング後の磁性体の場合、外部磁場だけが磁化反転に寄与する。
【００６６】
このように、連続膜と微小磁性体とでは、磁化反転のメカニズムが異なっており、磁化反転の起こり易さも異なる。具体的には、磁壁移動の寄与も有る分、連続膜における磁化反転の方が起こり易い。これは、外部磁場印加時の保磁力の差を意味する。すなわち、連続膜の保磁力は、微小磁性体の保磁力よりも小さい。例えば、Ｃｏ／Ｎｉ積層膜の場合、連続膜の保磁力は１００〜２００［Ｏｅ］であるのに対して、パターニング後の保磁力は２０００〜３０００［Ｏｅ］である。
【００６７】
以上に説明された連続膜と微小磁性体の関係が、図８Ａ中の第２磁性体膜１１０Ｂと第１ピニング層１０Ａに当てはまる。すなわち、パターニング前の第２磁性体膜１１０Ｂの保磁力Ｈ１１０Ｂは、パターニング後の第１ピニング層１０Ａの保磁力Ｈ１０Ａよりもはるかに小さい（Ｈ１０Ａ＞＞Ｈ１１０Ｂ）。従って、この状態で（第２磁性体膜１１０Ｂのパターニング前）に、外部磁場の印加が実施されればよい。
【００６８】
具体的には、図８Ｂに示されるように、まず、＋ｚ方向（第１方向）の第１外部磁場ＨＥ１が印加される。この第１外部磁場ＨＥ１の強度は、第１ピニング層１０Ａ及び第２磁性体膜１１０Ｂの両方の磁化方向が＋ｚ方向となるように設定される。つまり、ＨＥ１＞Ｈ１０Ａの関係が成り立つ。このような第１外部磁場ＨＥ１の印加により、第１ピニング層１０Ａ及び第２磁性体膜１１０Ｂの両方の磁化方向が＋ｚ方向に一旦設定される。
【００６９】
次に、図８Ｃに示されるように、−ｚ方向（第２方向）の第２外部磁場ＨＥ２が印加される。この第２外部磁場ＨＥ２の強度は、第１ピニング層１０Ａの磁化方向が−ｚ方向に反転せず、第２磁性体膜１１０Ｂの磁化方向だけが−ｚ方向に反転するように設定される。つまり、Ｈ１０Ａ＞ＨＥ２＞Ｈ１１０Ｂの関係が成り立つ。このような第２外部磁場ＨＥ２の印加により、第１ピニング層１０Ａの磁化方向が反転することなく、第２磁性体膜１１０Ｂの磁化方向だけが−ｚ方向に反転する。
【００７０】
その後、第２磁性体膜１１０Ｂのパターニングが行われる。具体的には、図８Ｄに示されるように、第２ピニング層１０Ｂが形成される領域に、レジストマスクＲＥＳ３が形成される。続いて、レジストマスクＲＥＳ３を用いたエッチングにより、第２磁性体膜１１０Ｂのパターンニングが行われ、第２ピニング層１０Ｂが形成される。第２ピニング層１０Ｂの形成後、レジストマスクＲＥＳ３は除去される。
【００７１】
次に、層間絶縁膜１１３が全面に形成された後に、ＣＭＰが実施される。その結果、図８Ｅに示されるような構造が得られる。
【００７２】
既出の第１、第２の例では、保磁力が異なるように第１ピニング層１０Ａと第２ピニング層１０Ｂを形成する必要があった。一方、第３の例ではその必要は必ずしもなく、第１ピニング層１０Ａと第２ピニング層１０Ｂを、同一材料、同一条件、同一形状で形成することも可能である。第１ピニング層１０Ａと第２ピニング層１０Ｂを、同一材料、同一条件、同一形状で形成すると、第１ピニング層１０Ａと第２ピニング層１０Ｂの磁気特性も同一となる。その場合、磁壁ＤＷを停止させるためのピンポテンシャルが、第１境界２３Ａと第２境界２３Ｂとで同一になる。このことは、ピンポテンシャルの設計が容易になることを意味し、好適である。
【００７３】
２−２．ステップＳ２０
ステップＳ１０が完了した後のステップＳ２０において、磁化自由層２０が形成される。まず、図９Ａに示されるように、ピニング層１０Ａ、１０Ｂ上に磁性体膜１２０が形成される。磁性体膜１２０は、磁化自由層２０の元となる材料膜であり、スパッタリング法により形成される。このとき、磁性体膜１２０は、ピニング層１０Ａ、１０Ｂの両方と磁気的に結合するように形成される。その結果、磁性体膜１２０の中には、ピニング層１０Ａ、１０Ｂとの磁気的結合により磁化方向が一方向に固定される磁化固定領域が形成される。磁化固定領域以外の部分の磁化方向は一方向には定まっておらず、複数の磁区が混在している。
【００７４】
続いて、磁性体膜１２０上に非磁性体膜１３０が形成される。非磁性体膜１３０は、トンネルバリヤ層１３０の元となる材料膜である。
【００７５】
更に、非磁性体膜１３０上に磁性体膜１４０が形成される。磁性体膜１４０は、ピン層４０の元となる材料膜であり、スパッタリング法により形成される。この時点で、磁性体膜１４０の磁化方向は一方向には定まっておらず、磁性体膜１４０には複数の磁区が混在している。
【００７６】
次に、図９Ｂに示されるように、磁性体膜１４０、非磁性体膜１３０、及び磁性体膜１２０のそれぞれのパターンニングが行われる。磁性体膜１４０のパターンニングにより、ピン層４０が形成される。非磁性体膜１３０のパターンニングにより、トンネルバリヤ層１３０が形成される。磁性体膜１２０のパターンニングにより、磁化自由層２０が形成される。
【００７７】
この時点で、磁化自由層２０の中には、第１磁化固定領域２１Ａ、第２磁化固定領域２１Ｂ及び磁壁移動領域２２が形成されている。第１磁化固定領域２１Ａは、第１ピニング層１０Ａと磁気的に結合しており、その磁化方向は第１ピニング層１０Ａによって＋ｚ方向に固定されている。また、第２磁化固定領域２１Ｂは、第２ピニング層１０Ｂと磁気的に結合しており、その磁化方向は第２ピニング層１０Ｂによって−ｚ方向に固定されている。一方、第１磁化固定領域２１Ａと第２磁化固定領域２１Ｂとの間に挟まれた磁壁移動領域２２では、磁化方向は一方向に定まっておらず、複数の磁区（磁壁）が混在している。
【００７８】
２−３．ステップＳ３０
ステップＳ３０では、磁壁移動領域２２の磁化方向が、＋ｚ方向あるいは−ｚ方向に設定される。
【００７９】
２−３−１．第１の例
例えば、図１０に示されるように、＋ｚ方向の第３外部磁場ＨＥ３が印加される。第３外部磁場ＨＥ３の強度は、磁壁移動領域２２中の磁壁が移動し、且つ、磁化固定領域２１Ａ、２１Ｂにおいて磁化反転が発生しない程度に設定される。磁壁移動領域２２中に混在していた磁壁が移動することにより、−ｚ方向の磁化方向を有する磁区が消滅する。結果として、磁壁移動領域２２の磁化方向は全体的に＋ｚ方向となり、磁壁移動領域２２と第２磁化固定領域２１Ｂとの間の第２境界２３Ｂにだけ磁壁ＤＷが形成されることになる。すなわち、磁化自由層２０に１つの磁壁ＤＷが導入され、初期化が完了する。
【００８０】
また、同時に、ピン層４０中に混在している磁壁も、第３外部磁場ＨＥ３の印加により移動する。但し、ピン層４０中には磁化固定領域は無いため、全ての磁壁はピン層４０の端部に到達して消滅する。結果として、ピン層４０の磁化方向も全体的に＋ｚ方向に設定される。
【００８１】
尚、第３外部磁場ＨＥの方向は−ｚ方向でもよい。その場合は、磁壁移動領域２２の磁化方向は−ｚ方向となり、磁壁移動領域２２と第１磁化固定領域２１Ａとの間の第１境界２３Ａに磁壁ＤＷが形成される。また、ピン層４０の磁化方向も−ｚ方向に設定される。
【００８２】
２−３−２．第２の例
図１１Ａに示されるように、第３外部磁場ＨＥ３の印加は、磁性体膜１４０、非磁性体膜１３０、及び磁性体膜１２０のパターンニングが行われる前に実施されてもよい。この場合、磁性体膜１２０中の磁化固定領域で挟まれた領域の磁化方向が、＋ｚ方向に設定される。また、磁性体膜１４０の磁化方向も、＋ｚ方向に設定される。
【００８３】
その後、図１１Ｂに示されるように、磁性体膜１４０、非磁性体膜１３０、及び磁性体膜１２０のそれぞれのパターンニングが行われる。磁性体膜１４０のパターンニングにより、ピン層４０が形成される。非磁性体膜１３０のパターンニングにより、トンネルバリヤ層１３０が形成される。磁性体膜１２０のパターンニングにより、磁化自由層２０が形成される。
【００８４】
２−３−２．第３の例
磁壁移動領域２２中の磁壁を移動させるために、第３外部磁場ＨＥ３を印加する代わりに、スピン注入（電流駆動磁壁移動）が利用されてもよい。具体的には、図１２に示されるように、データ書き換えの場合と同様に、第１磁化固定領域２１Ａと第２磁化固定領域２１Ｂとの間に書き込み電流ＩＷが流される。その書き込み電流ＩＷの方向に応じて、磁壁移動領域２２の磁化方向が＋ｚ方向あるいは−ｚ方向に設定される。この場合、第３外部磁場ＨＥ３のマージンを考慮する必要がなくなり、好適である。
【００８５】
３．効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、磁化自由層２０の磁化固定領域２１Ａ、２１Ｂの磁化方向を固定するために、ピニング層１０Ａ、１０Ｂが下層に設けられる。また、それらピニング層１０Ａ、１０Ｂの初期化は、磁化自由層２０の形成前に完了している。
【００８６】
比較例として、上述の特許文献１に記載された技術を考える。その比較例によれば、磁化自由層を形成する際に、第１磁化固定領域と第２磁化固定領域が互い異なる保磁力を有するように形成される。そして、素子全体の作成完了後に、適切な外部磁場が印加される。しかしながら、保磁力は、他の磁性体との磁気的結合の強度、磁性体同士の接触面におけるラフネス、製造プロセスにおけるエッチング等による物理的ダメージ、に依っても変動する。従って、素子全体の作成完了後に外部磁場を印加したとしても、初期化が望み通りに行われない可能性がある。
【００８７】
一方、本実施の形態によれば、磁化自由層２０を形成する際に、磁化固定領域２１Ａ、２１Ｂが互い異なる保磁力を有するように形成しておく必要はない。それは、磁化固定領域２１Ａ、２１Ｂの磁化方向を固定するためのピニング層１０Ａ、１０Ｂが下層に設けられ、それらピニング層１０Ａ、１０Ｂの初期化が磁化自由層２０の形成前に完了しているからである。ピニング層１０Ａ、１０Ｂの初期化さえ完了していれば、その上に磁化自由層２０を積層することにより、磁化方向が互いに逆向きに固定された磁化固定領域２１Ａ、２１Ｂが“自動的”に形成される。
【００８８】
このように、本実施の形態によれば、磁化固定領域２１Ａ、２１Ｂを互い異なる保磁力を有するように形成しておき、素子全体の作成完了後に外部磁場を印加して初期化を行う必要はない。よって、製造プロセスの最中に保磁力が変動して初期化が望み通りに行われなくなる、といった事態の発生が未然に防止される。本実施の形態に係る手法により、磁壁移動素子１の初期化を確実に行うことが可能となる。
【００８９】
尚、上述の例において各磁性体層は垂直磁気異方性を有する垂直磁化膜であったが、本発明はそれに限られない。本発明は、各磁性層が面内磁気異方性を有する面内磁化膜である場合にも適用可能である。
【００９０】
以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。
【符号の説明】
【００９１】
１    磁壁移動素子
１０Ａ  第１ピニング層
１０Ｂ  第２ピニング層
２０    磁化自由層（磁壁移動層）
２１Ａ  第１磁化固定領域
２１Ｂ  第２磁化固定領域
２２    磁壁移動領域
２３Ａ  第１境界
２３Ｂ  第２境界
３０    トンネルバリヤ層
４０    ピン層
１００    下地層
１１０    磁性体膜
１１０Ａ  第１磁性体膜
１１０Ｂ  第２磁性体膜
１２０    磁性体膜
１３０    非磁性体膜
１４０    磁性体膜
Ｔ１    第１端子
Ｔ２    第２端子
Ｔ３    第３端子
ＤＷ    磁壁
ＨＥ１    第１外部磁場
ＨＥ２    第２外部磁場
ＨＥ３    第３外部磁場
【図１】
2013175598.tif 000003
【図２】
2013175598.tif 000004
【図３】
2013175598.tif 000005
【図４】
2013175598.tif 000006
【図５】
2013175598.tif 000007
【図６Ａ】
2013175598.tif 000008
【図６Ｂ】
2013175598.tif 000009
【図６Ｃ】
2013175598.tif 000010
【図６Ｄ】
2013175598.tif 000011
【図６Ｅ】
2013175598.tif 000012
【図７Ａ】
2013175598.tif 000013
【図７Ｂ】
2013175598.tif 000014
【図７Ｃ】
2013175598.tif 000015
【図７Ｄ】
2013175598.tif 000016
【図７Ｅ】
2013175598.tif 000017
【図７Ｆ】
2013175598.tif 000018
【図８Ａ】
2013175598.tif 000019
【図８Ｂ】
2013175598.tif 000020
【図８Ｃ】
2013175598.tif 000021
【図８Ｄ】
2013175598.tif 000022
【図８Ｅ】
2013175598.tif 000023
【図９Ａ】
2013175598.tif 000024
【図９Ｂ】
2013175598.tif 000025
【図１０】
2013175598.tif 000026
【図１１Ａ】
2013175598.tif 000027
【図１１Ｂ】
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【図１２】
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