(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜面に対して垂直方向の磁化を有し、膜面に対して（００１）面に配向したｆｃｔ型の結晶構造を備えかつＰｄと、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１つ以上の元素とを含む金属から形成される第１の磁性層と、
前記第１の磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、Ｆｅと、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｙ、Ｂｅのうち１つ以上の元素と、を含む金属から形成される第２の磁性層と、
前記第２の磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち１つ以上の元素を含む金属から形成される第３の磁性層と、
前記第３の磁性層上に設けられＭｇＯである非磁性層と、
前記非磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有する第４の磁性層と、
を備えていることを特徴とする磁気抵抗素子。
【請求項２】
前記第１の磁性層に対して前記非磁性層と反対側に設けられた下地層を備え、前記下地層は、膜面に対して（００１）面に配向した正方晶或いは立方晶の化合物或いは金属から形成されかつ前記下地層の膜面に対して水平方向の格子定数が
２．５Å〜３．０Å、３．５Å〜４．３Å、および５Å〜６Å
のいずれかの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗素子。
【請求項３】
Ｐｄを含み膜面に対して（００１）面に配向した立方晶或いは正方晶の金属を有する下地層と、
前記下地層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、膜面に対して（００１）面に配向したｆｃｔ型の結晶構造を備えかつＰｔと、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１つ以上の元素とを含む金属から形成される第１の磁性層と、
前記第１の磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、Ｆｅと、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｙ、Ｂｅのうち１つ以上の元素と、を含む金属から形成される第２の磁性層と、
前記第２の磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち１つ以上の元素を含む金属から形成される第３の磁性層と、
前記第３の磁性層上に設けられＭｇＯである非磁性層と、
前記非磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有する第４の磁性層と、
を備えていることを特徴とする磁気抵抗素子。
【請求項４】
前記第４の磁性層は、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち１つ以上の元素を含む金属から形成された第５の磁性層と、
この第５の磁性層上に設けられ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒのうち１つ以上の元素と、Ｐｔ、Ｐｄのうち１つ以上の元素とを含む合金からなりかつ結晶構造がＬ１０型の膜面内方向に対して（００１）面に配向した規則合金から形成された第６の磁性層と、
を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気抵抗素子。
【請求項５】
膜面に対して垂直方向の磁化を有し、膜面に対して（００１）面に配向したｆｃｔ型の結晶構造を備えかつＰｄと、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１つ以上の元素とを含む金属から形成される第１の磁性層と、
前記第１の磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち１つ以上の元素と、Ｏ、Ｂｅのうち１つ以上の元素とを含む金属から形成される第２の磁性層と、
前記第２の磁性層上に設けられＭｇＯである非磁性層と、
前記非磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有する第３の磁性層と、
を備え、前記第２の磁性層は、濃度が５原子％〜３０原子％の範囲のＯ、Ｂｅのうち１つ以上の元素を含むことを特徴とする磁気抵抗素子。
【請求項６】
前記第１の磁性層に対して前記非磁性層と反対側に設けられた下地層を備え、前記下地層は、膜面に対して（００１）面に配向した正方晶或いは立方晶の化合物或いは金属から形成されかつ前記下地層の膜面に対して水平方向の格子定数が
２．５Å〜３．０Å、３．５Å〜４．３Å、および５Å〜６Å
のいずれかの範囲にあることを特徴とする請求項５記載の磁気抵抗素子。
【請求項７】
Ｐｄを含み膜面に対して（００１）面に配向した立方晶或いは正方晶の金属を有する下地層と、
前記下地層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、膜面に対して（００１）面に配向したｆｃｔ型の結晶構造を備えかつＰｔと、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１つ以上の元素とを含む金属から形成される第１の磁性層と、
前記第１の磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、Ｆｅと、Ｏ、Ｂｅのうち１つ以上の元素と、を含む金属から形成される第２の磁性層と、
前記第２の磁性層上に設けられＭｇＯである非磁性層と、
前記非磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有する第３の磁性層と、
を備え、前記第２の磁性層は、濃度が５原子％〜３０原子％の範囲のＯ、Ｂｅのうち１つ以上の元素を含むことを特徴とする磁気抵抗素子。
【請求項８】
前記第３の磁性層は、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち１つ以上の元素を含む金属から形成された第４の磁性層と、
この第４の磁性層上に設けられ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒのうち１つ以上の元素と、Ｐｔ、Ｐｄのうち１つ以上の元素とを含む合金からなりかつ結晶構造がＬ１０型の膜面内方向に対して（００１）面に配向した規則合金から形成された第５の磁性層と、
を備えていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の磁気抵抗素子。
【請求項９】
前記第２の磁性層は、濃度が５原子％〜３０原子％の範囲のＮ、Ｃ、Ｏ、Ｙ、Ｂｅのうち１つ以上の元素を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気抵抗素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の磁気抵抗素子と、この磁気抵抗素子に対して通電を行なう第１および第２の電極と、を含むメモリセルを備えていることを特徴とする磁気メモリ。
【請求項１１】
前記第１の電極に電気的に接続された第１の配線と、
前記第２の電極に電気的に接続された第２の配線と、
前記第１および第２の配線に電気的に接続され、かつ前記磁気抵抗素子に双方向に電流を供給する書き込み回路と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１０記載の磁気メモリ。
【請求項１２】
前記磁気抵抗素子の前記第２の電極と前記第２の配線との間に直列に接続された選択トランジスタと、
前記選択トランジスタのオン／オフを制御する第３の配線と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１１記載の磁気メモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗素子および磁気メモリに関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ(Tunneling Magnetoresistance)）効果を利用した磁気メモリ（ＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory））、以下、磁気メモリともいう）は、不揮発性、高速動作、大容量、低消費電力を備えた不揮発性メモリとして期待されている。
【０００３】
しかし、大容量化ため、メモリセルのサイズを小さくしていくと、熱擾乱の影響により、磁化の向きがランダムに向きを変えるようになるため、記憶した情報が時間の経過とともに消失してしまうことが問題となってくる。
【０００４】
記憶した情報を保持し続けるためには、熱擾乱エネルギーより大きな磁気異方性エネルギーをＭＴＪ(Magneto Tunnel Junction)素子の記録層に与えなければならない。磁気異方性エネルギーを確保する方法としては、形状磁気異方性エネルギー若しくは結晶磁気異方性エネルギーを利用する２通りの方法が検討されている。
【０００５】
例えば、４０ｎｍ以下の素子サイズを仮定した場合、形状磁気異方性エネルギーを用いて、磁気異方性エネルギーを確保するためには、膜厚を３ｎｍに固定しかつ平面形状のみで磁気異方性エネルギーを確保しようとするとアスペクト比が３以上必要となり、大容量化が困難になる。また、平面形状をアスペクト比が２の楕円に固定し、膜厚を厚くすることによって磁気異方性エネルギーを確保しようとすると膜厚は４ｎｍ以上必要となる。膜厚の増大はスピン注入電流の増大を引き起こすため、数十ｎｍ以下の微細な強磁性体における磁気異方性エネルギーを形状磁気異方性で補うことは困難である。
【０００６】
一方、磁気異方性エネルギーを結晶磁気異方性エネルギーで確保するケースを考える。高い結晶磁気異方性を持つ材料としては、ｆｃｔ(face-centered tetragonal)構造を持つＬ１０型のＣｏＰｔ、ＦｅＰｔ、ＦｅＰｄ規則合金があげられる（例えば、特許文献１参照）。ＦｅＰｄ規則合金の結晶磁気異方性エネルギー密度は２×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３になることが見出されている。結晶磁気異方性エネルギー密度が２×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３で飽和磁化が１０００ｅｍｕ／ｃｍ３、膜厚が２ｎｍのＭＴＪ素子を仮定すると１０ｎｍ程度まで微細化が可能となる。また、ＦｅＰｄ規則合金を膜面内方向に対して垂直方向に対して（００１）面に配向させると、結晶磁気異方性は膜面内方向に対して垂直方向に異方性を持つようになるため、記録層の平面形状をアスペクト１で形成することが可能となり、大容量化が容易になる。
【特許文献１】特開２００７−１４２３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、後述する本発明者達の検討結果によれば、トンネルバリア層の下にＰｄを含む層を設けた場合には、ＭＲ(Magneto resistance)比が減少することが分かった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、Ｐｄを含む層を設けた場合でも高いＭＲ比を有する磁気抵抗素子および磁気メモリを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様による磁気抵抗素子は、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、膜面に対して（００１）面に配向したｆｃｔ型の結晶構造を備えかつＰｄと、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１つ以上の元素とを含む金属から形成される第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、Ｆｅと、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｙ、Ｂｅのうち１つ以上の元素と、を含む金属から形成される第２の磁性層と、前記第２の磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち１つ以上の元素を含む金属から形成される第３の磁性層と、前記第３の磁性層上に設けられた非磁性層と、前記非磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有する第４の磁性層と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２の態様による磁気抵抗素子は、Ｐｄを含み膜面に対して（００１）面に配向した立方晶或いは正方晶の金属を有する下地層と、前記下地層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、膜面に対して（００１）面に配向したｆｃｔ型の結晶構造を備えかつＰｔと、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１つ以上の元素とを含む金属から形成される第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、Ｆｅと、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｙ、Ｂｅのうち１つ以上の元素と、を含む金属から形成される第２の磁性層と、前記第２の磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち１つ以上の元素を含む金属から形成される第３の磁性層と、前記第３の磁性層上に設けられた非磁性層と、前記非磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有する第４の磁性層と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第３の態様による磁気抵抗素子は、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、膜面に対して（００１）面に配向したｆｃｔ型の結晶構造を備えかつＰｄと、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１つ以上の元素とを含む金属から形成される第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち１つ以上の元素と、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｙ、Ｂｅのうち１つ以上の元素とを含む金属から形成される第２の磁性層と、前記第２の磁性層上に設けられた非磁性層と、前記非磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有する第３の磁性層と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第４の態様による磁気抵抗素子は、Ｐｄを含み膜面に対して（００１）面に配向した立方晶或いは正方晶の金属を有する下地層と、前記下地層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、膜面に対して（００１）面に配向したｆｃｔ型の結晶構造を備えかつＰｔと、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１つ以上の元素とを含む金属から形成される第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有し、Ｆｅと、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｙ、Ｂｅのうち１つ以上の元素と、を含む金属から形成される第２の磁性層と、前記第２の磁性層上に設けられた非磁性層と、前記非磁性層上に設けられ、膜面に対して垂直方向の磁化を有する第３の磁性層と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第５の態様による磁気メモリは、第１乃至第４の態様のいずれかに記載の磁気抵抗素子と、この磁気抵抗素子に対して通電を行なう第１および第２の電極と、を含むメモリセルを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、Ｐｄを含む層を設けた場合でも高いＭＲ比を有する磁気抵抗素子および磁気メモリを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態を説明する前に、本発明に至った経緯について説明する。
【００１６】
本発明者達は、参照層／トンネルバリア層／記録層／下地層からなる積層構造を有するＭＴＪ膜として、例えば、記録層に２ｎｍのＦｅＰｄを用い、トンネルバリア層に１ｎｍ程度のＭｇＯを用い、参照層にはＴｂＣｏＦｅ（３０ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（１ｎｍ）を用いたＭＴＪ膜を作製した。なお、積層構造の表記において、“／”の左側が上層、右側が下層を表し、括弧内の数値は膜厚を示している。次に素子化を行い１０ｍＶの定電圧下でＭＲ比を測定したところ、ＭＲ比は５％程度（ＲＡ（面積抵抗）は１０Ωμｍ２程度）と極めて低いことが判明した。対策として、０．５ｎｍ程度のＣｏＦｅＢをＭｇＯとＦｅＰｄの間に挟んだＭＴＪ膜を作成し、ＭＲ比の測定を行ったところ、ＭＲ比は１４％程度に向上した。しかし、０．５ｎｍのＣｏＦｅＢを挟んだＭＴＪ膜のＭＲ比（１４％程度）は記録層にＣｏＦｅＢを用い、トンネルバリア層にＭｇＯを用い、参照層にＣｏＦｅＢ／Ｒｕ／ＣｏＦｅ／ＰｔＭｎを用いた面内方向に磁化が向いたＭＴＪ膜のＭＲ比に比べ１桁程度低い。
【００１７】
本発明者達は、記録層にＦｅＰｄを用い０．５ｎｍのＣｏＦｅＢをＭｇＯとＦｅＰｄとの間に挟んだＭＴＪ膜においてＭＲ比が１４％程度と面内方向に磁化が向いたＭＴＪ膜のＭＲ比に比べ低い原因について以下のように考えた。ＦｅＰｄ記録層の上にＣｏＦｅＢを成膜すると成膜中にＣｏＦｅＢ上にＰｄが表面偏析する。ＰｄがＣｏＦｅＢ上に表面偏析するとＣｏＦｅＢの最表層に必ずＰｄが存在する。ＣｏＦｅＢの最表層にＰｄが存在すると、ＭｇＯとＣｏＦｅＢとの界面の他に、ＭｇＯとＰｄとの界面が形成される。ＭｇＯとＰｄとの界面が存在することにより界面の平均的な分極率が低下するためＭＲ比が低下した。
【００１８】
そこでＣｏＦｅＢに対するＰｄの表面偏析を確かめるため、以下の実験を行った。
【００１９】
まず、ＣｏＦｅＢ（２ｎｍ）／ＦｅＰｄ（３ｎｍ）／Ｐｄ（３ｎｍ）／ＴｉＮ（２０ｎｍ）／ＭｇＯ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（３ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）の積層膜を形成した。この積層膜の成膜直後の元素の状態をＴＯＦ−ＳＩＭＳ(Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)よって分析した結果を図１に示す。なお、上層のＣｏＦｅＢ（２ｎｍ）／ＦｅＰｄ（３ｎｍ）が記録層となる。実際のＭＴＪ膜は、この記録層上にトンネルバリア層となるＭｇＯが形成され、このトンネルバリア層上に参照層が形成される。ＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析はＣｏＦｅＢ（２ｎｍ）／ＦｅＰｄ（３ｎｍ）／Ｐｄ（３ｎｍ）／ＴｉＮ（２０ｎｍ）／ＭｇＯ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（３ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）の積層膜を酸素でエッチングした後、Ｂｉ（ビスマス）イオンを用いて分析を行っている。横軸は酸素でエッチングした回数を示している。例えばＸ軸のサイクルが「０」の時は酸素エッチングを行わない時で成膜直後のＣｏＦｅＢ表面のＰｄの状態を表している。
【００２０】
図１からわかるように、サイクル０でもＰｄが検出されているので、ＦｅＰｄの上に成膜したＣｏＦｅＢの表面にＰｄが存在している。したがって、上記ＣｏＦｅＢの上にＭｇＯを形成しても、すなわち、ＭｇＯとＦｅＰｄとの間にＣｏＦｅＢを成膜しても、成膜中にＰｄがＣｏＦｅＢの表面に偏析し、ＭｇＯ／Ｐｄとなる部分が残ることを示している。換言するとＬ１０構造をもつＦｅＰｄを記録層として用いる場合、ＭＲ比の向上のためＣｏＦｅＢをＦｅＰｄとＭｇＯの間に挟んでも、ＭｇＯ／Ｐｄとなる部分を無くす事ができないことを示唆している。ＰｄのＣｏＦｅＢへの表面偏析を抑制するにはＰｄをＣｏＦｅＢに対して固溶しにくくすることが重要と考えられる。そこで、Ｐｄに対して固溶し難い材料の１つであるＮを用いて、ＰｄのＣｏＦｅＢへの表面偏析を抑制することを考えた。
【００２１】
図２は図１に示す実験で用いた積層膜と同じ構成の積層膜に対して、ＦｅＰｄを成膜した後、窒素雰囲気中で４００℃と５００℃でそれぞれ熱処理を施した場合と、窒素雰囲気中熱処理を行わない場合に、さらにＣｏＦｅＢを成膜した後のＣｏＦｅＢ表面のＰｄの濃度についてＴＯＦ−ＳＩＭＳを用いて分析した結果である。なお、図２は図１におけるサイクルが「０」の時におけるＰｄの検出量を示している。すなわち、窒素雰囲気中熱処理を行わない場合は図１に示すサイクルが「０」の時と同じものとなっている。図２からわかるように、窒素雰囲気中熱処理を行うことによってＰｄの表面拡散が抑制されている。
【００２２】
図３は４００℃の窒素雰囲気中で熱処理を行った第１ＭＴＪ膜と、熱処理を行っていない第２ＭＴＪ膜についてのＭＲ特性（単位面積あたりの抵抗値とＭＲ比の関係）を示している。第１および第２ＭＴＪ膜の構成はＴｂＣｏＦｅ（３０ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（１ｎｍ）／ＭｇＯ（１．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（０．５ｍ）／ＦｅＰｄ（３ｎｍ）／Ｐｄ（３ｎｍ）／ＴｉＮ（２０ｎｍ）／ＭｇＯ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（３ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）である。なお、４００℃の窒素雰囲気中熱処理は、ＣｏＦｅＢを形成する直前、すなわちＦｅＰｄ（３ｎｍ）／Ｐｄ（３ｎｍ）／ＴｉＮ（２０ｎｍ）／ＭｇＯ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（３ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）までを成膜した直後に行っている。図３からわかるように、窒素雰囲気中で熱処理を行った方が、ＭＲ比が大きくなっている。つまり、窒素雰囲気中での熱処理によってＰｄのＣｏＦｅＢへの表面偏析が抑制され、その結果、ＭＲ比が向上したものと考えられる。このようにＰｄと固溶し難い元素（上記の例では窒素）をＣｏＦｅＢとＦｅＰｄの間に挟むことでＰｄの拡散を抑制し、ＭＲ比を向上させることができることを本発明者達は見出した。
【００２３】
以下に、このような知見に基づいて構成された本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一の機能および構成を有する要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行なう。
【００２４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による磁気記憶素子（磁気抵抗素子）を図４に示す。本実施形態の磁気記憶素子１０はＭＴＪ素子であって、その断面を図４に示す。図中の矢印は、磁化の方向を示している。本実施形態では、シングルピン層構造（１つの記録層と１つの参照層とが非磁性層を介して配置される構造）を有するＭＴＪ素子１０について説明する。
【００２５】
ＭＴＪ素子１０は、結晶配向用下地層１５、記録層（或いは、磁化可変層ともいう）１１、トンネルバリア層（非磁性層）１３、参照層（或いは、磁化不変層ともいう）１２がこの順に積層された積層構造を有する。そして、結晶配向用下地層１５の底面に下部電極１６が設けられ、参照層１２の上面に上部電極１７が設けられている。なお、結晶配向用下地層１５が下部電極１６を兼ねて１つの層となっても構わない。
【００２６】
参照層１２は、通電の前後で磁化（或いはスピン）の方向が不変となっている。記録層１１は、通電されると、磁化の方向が変化可能（反転可能）である。また、参照層１２および記録層１１の容易磁化方向は膜面（或いは積層面）に対して垂直である（以下、この容易磁化方向の磁化を単に垂直磁化と称する）。すなわち、ＭＴＪ素子１０は、参照層１２の磁化の方向および記録層１１の磁化の方向が膜面に対して垂直方向を向く、いわゆる垂直磁化型のＭＴＪ素子である。
【００２７】
なお、容易磁化方向とは、あるマクロなサイズの強磁性体を想定して、外部磁界のない状態で自発磁化がその方向を向くと最も内部エネルギーが低くなる方向である。困難磁化方向とは、あるマクロなサイズの強磁性体を想定して、外部磁界のない状態で自発磁化がその方向を向くと最も内部エネルギーが大きくなる方向である。
【００２８】
ＭＴＪ素子１０において、参照層１２として反転電流（すなわち、磁化を反転するのに必要な電流）の大きな磁性層を用い、記録層１１として参照層１２よりも反転電流の小さい磁性層を用いることによって、高性能なＭＴＪ素子１０を実現することができる。スピン偏極した電子により磁化反転を起こす場合、その反転電流は減衰定数、異方性磁界、体積に比例するため、これらを適切に調整して、記録層１１と参照層１２との反転電流に差をつけることができる。
【００２９】
垂直磁化を実現する記録層１１は、上から順に３種類の磁性層１１ａ、磁性層１１ｂ、および磁性層１１ｃが積層された積層構造を有している。磁性層１１ａはＣｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）のうち１つ以上の元素を含む金属であって、例えば膜厚が０．５ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ、Ｆｅ、ＣｏＦｅが用いられる。磁性層１１ｃはＰｄ（パラジウム）とＦｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｎ（マンガン）のうち１つ以上の元素とを含む金属から形成される。例えば、膜厚が１．５ｎｍ程度のＦｅＰｄを主成分とする膜面内方向に対して（００１）面に配向したｆｃｔ構造を有するＬ１０型の規則合金が用いられる。飽和磁化Ｍｓを調整するために磁性層１１ｃにＢ（ボロン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｕ（銅）を２０原子％以下の濃度で微量に添加することも可能である。また、磁性層１１ｂは磁性層１１ｃに対してＮ（窒素）が結合した層で、膜厚は０．２ｎｍ程度（原子１層程度）のＦｅＰｄＮ化合物が用いられる。磁性層１１ｂはＦｅＰｄの表面を３００℃〜５００℃の窒素中で熱処理することによって形成することが可能である。また、磁性層１１ｂの形成方法として成膜後、窒素プラズマに曝す事でも形成可能である。磁性層１１ｂの材料としてはＦｅＰｄＣ、ＦｅＰｄＯが考えられるが、ＦｅＰｄＣは磁性層１１ｃを成膜後にＣ（炭素）層を０．２ｎｍ程度成膜することで作成できる。またＦｅＰｄＯはＦｅＰｄＮと同様の作成方法、すなわち酸素中での熱処理または酸素プラズマ中での熱処理を行うことで形成可能である。また、Ｃの代わりにＹまたはＢｅを用いることができる。この場合、ＹまたはＢｅはスパッタ等により添加することができる。
【００３０】
磁性層１１ｂとなるＦｅＰｄＮのＦｅＰｄに対するＮの濃度について説明する。磁性層１１ａとしてＦｅを用いる場合、磁性層１１ａのＦｅを成膜する際にＰｄの表面偏析を防止するためには、ＦｅがＰｄ上に付着したＮと隣接する必要がる。例えば、図５に示すように、磁性層１１ｃの最表層がＰｄだったと仮定すると、その上にＮが付着することで磁性層１１ｂが形成される。さらに、図５に示すＡのサイトにあるＦｅ元素５１が付着すると、ＦｅはＮと結合することで安定化するため、ＦｅとＰｄの原子交換が妨げられ、Ｐｄの表面偏析が抑制される。一方、ＢのサイトにあるＦｅ元素５２の場合は周りにＮが無いため、付着したＦｅはある確率でＰｄと原子交換を行い、Ｐｄが表面拡散される。つまり、Ｐｄの表面偏析を防止するためには、磁性層１１ｂの上に堆積するＦｅの周辺にＮがあることが重要となる。磁性層１１ｃとなるＦｅＰｄの最表層において、Ｐｄが存在する確率とＦｅが存在する確率は５０％であり、さらに、Ｎが１つに対してＰｄの表面偏析を抑制できるサイトは５個（Ａのサイト４個とＮが付着したサイト１個の計５個）が形成されるため、ＮはＦｅＰｄに対して１０％程度存在すれば良いと考えられる。
【００３１】
一方、磁性層１１ａとして膜厚が０．５ｎｍのＦｅを用いた場合、ＰｄがＮで完全に抑制できなくとも、Ｆｅの表面に存在するＰｄの濃度はＦｅの膜厚に対して減衰するため、５％程度のＮの量でもＰｄの表面偏析を抑制することができる。しかし、磁性層１１ｃのＦｅＰｄの最表層において、局所的にＰｄが多く存在する部分が形成されると、Ｐｄの存在する確率が１００％となるため、ＮによってすべてのＰｄを抑制するには、Ｐｄが存在する確率とＦｅが存在する確率が５０％のときの値（＝１０原子％）の倍の２０原子％程度のＮが必要となる。さらに、Ｎの付着量にも分布があると考えると、２０原子％以上のＮが必要となり、３０％原子程度のＮが必要となる。つまり、Ｎの量は、磁性層１１ａの膜厚や磁性層１１ｃの最表層のＦｅとＰｄの濃度分布に依存するため、膜の形成条件や膜構造によって異なり、５原子％〜３０原子％の範囲で最適な濃度となる。したがって、磁性層１１ｂのＦｅＰｄＮのＦｅＰｄに対するＮの濃度は、５原子％〜３０原子％程度存在すれば磁性層１１ａ中にＰｄが表面偏析するように抑制でき、高いＭＲ比を有するＭＴＪ膜を形成することが可能となる。
【００３２】
また、記録層１１は図６に示すように、磁性層１１ｃと、この磁性層１１ｃ上に形成された磁性層１１ｄとの２層構造であっても良い。図６に示す磁性層１１ｃはＰｄとＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎのうち１つ以上の元素とを含む金属から形成される。例えば、１．５ｎｍ程度のＦｅＰｄを主成分とする膜面内方向に対して（００１）面に配向したｆｃｔ構造を有するＬ１０型の規則合金が用いられる。飽和磁化Ｍｓを調整するために磁性層１１ｃにＢ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕを２０原子％以下の濃度で微量に添加することも可能である。図６に示す磁性層１１ｄはＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉのうち１つ以上の元素と、Ｎ、Ｏ、Ｃ、Ｙ、Ｂｅのうち１つ以上の元素を含む膜厚が０．５ｎｍ程度の金属層或いは化合物層から形成される。
【００３３】
参照層１２の磁性材料の具体例としては、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロム）のうち１つ以上の元素と、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）のうち１つ以上の元素とを含む合金からなり、かつ結晶構造がＬ１０型の膜面内方向に対して（００１）面に配向した１０ｎｍ程度の規則合金があげられる。
【００３４】
例えば、Ｆｅ５０Ｐｔ５０、Ｃｏ５０Ｐｔ５０、Ｆｅ３０Ｎｉ２０Ｐｔ５０、Ｃｏ３０Ｆｅ２０Ｐｔ５０、Ｃｏ３０Ｎｉ２０Ｐｔ５０等の規則合金があげられる。これらの規則合金の組成比は一例であり、上記組成比に限定されない。なお、これらの規則合金に、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａｇ（銀）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ、（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｏｓ（オスミウム）等の不純物元素或いはその合金、絶縁物を加えて飽和磁化を低く調整することができる。
【００３５】
また、図７に示すように参照層１２は磁性層１２ａと、磁性層１２ａの下に形成された磁性層１２ｂとの積層構造を有していてもよい。磁性層１２ａとして、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロム）のうち１つ以上の元素と、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）のうち１つ以上の元素とを含む合金からなり、かつ結晶構造がＬ１０型の膜面内方向に対して（００１）面に配向した膜厚が１０ｎｍ程度の規則合金を用い、磁性層１２ｂとして、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）うち１つ以上の元素を含む膜厚が２ｎｍ程度の金属を用いることが望ましい。磁性層１２ｂはＭＴＪ素子を高いＭＲ比にする効果を奏する。また、参照層１２ａの磁性材料としては下記（１）〜（３）の材料を用いることも可能である。
【００３６】
（１）不規則合金
Ｃｏ（コバルト）を主成分とし、Ｃｒ（クロム）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｖ（バナジウム）、Ｗ（タングステン）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）のうち１つ以上の元素を含む合金があげられる。例えば、ＣｏＣｒ合金、ＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＴａ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＴａ合金、ＣｏＣｒＮｂ合金等があげられる。これらの合金は、非磁性元素の割合を増加させて磁気異方性エネルギー密度を調整することができる。
【００３７】
（２）人工格子
Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）のうちいずれか１つの元素或いは１つ以上の元素を含む合金と、Ｃｒ（クロム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）のうちいずれか１つの元素或いは１つ以上の元素を含む合金とが交互に積層された積層膜があげられる。例えば、Ｃｏ／Ｐｔ人工格子、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子、ＣｏＣｒ／Ｐｔ人工格子、Ｃｏ／Ｒｕ人工格子、Ｃｏ／Ｏｓ人工格子、Ｃｏ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｃｕ人工格子等があげられる。これらの人工格子は、磁性層への元素の添加、磁性層と非磁性層との膜厚比を調整することで、磁気異方性エネルギー密度を調整することができる。
【００３８】
（３）フェリ磁性体
希土類金属と遷移金属との合金からなるフェリ磁性体があげられる。例えば、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）と、遷移金属のうち１つ以上の元素とからなるアモルファス合金があげられる。例えば、ＴｂＦｅ、ＴｂＣｏ、ＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＴｂＣｏ等があげられる。これらの合金は、組成比を調整することで磁気異方性エネルギー密度を調整することができる。
【００３９】
トンネルバリア層１３としては、膜厚が１ｎｍ程度の膜面内方向に対して（００１）面に配向したＮａＣｌ型の結晶構造を持つＭｇＯが用いられる。従って、本実施形態のＭＴＪ素子１０は、ＴＭＲ(Tunneling Magnetoresistive)効果を有することになる。
【００４０】
下地層１５は、この下地層１５の上層の結晶配向性或いは結晶性を制御するために設けられている。記録層１１が垂直磁気異方性を発現するためには、記録層１１は（００１）面配向したｆｃｔ構造を有する必要がある。そのため、下地層１５として膜面に対して（００１）面配向した正方晶、或いは立方晶を有する膜面に対して水平方向の格子定数が２．５Å〜３．０Å、或いは３．５Å〜４．３Å、或いは５Å〜６Åでかつ、膜厚が５ｎｍ〜３０ｎｍ程度の金属、或いは化合物が用いられる。例えば、ＬａＮ、ＢａＯ、ＣｅＯ３、ＧｄＳ、ＴｂＳ、ＤｙＳ、ＨｏＳ、ＥｒＳ、ＴｍＳ、ＣｄＳｅ、ＭｇＳｅ、ＭｎＳｅ、ＥｒＳｅ等の格子定数が５Å〜６Å程度の化合物が用いられる。或いは、ＴｉＮ、ＶＮ、ＣｒＮ、ＳｒＲｕＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＲｕＯ３、ＢａＴｉＯ３、（ＣａＢａ）ＲｕＯ３等の格子定数が３．５Å〜４．３Å程度の化合物が用いられる。
【００４１】
また、下地層１５にＴｉＮ、ＶＮ、ＮｂＮを主成分とする窒化物を用い、下地層１５と記録層１１の間にＰｄ／Ｃｒの積層膜、あるいはＰｄ／Ｆｅの積層膜、またはＰｄ層を挟むことで格子緩和させ、記録層１１を形成することも可能である。このとき、Ｐｄ層と、ＴｉＮ、ＶＮ、またはＮｂＮからなる下地層１５との間に挟む材料としてはＣｒ、Ｆｅ等の格子定数が２．５Å〜３．０Åの材料を用いることで転位の発生を抑制することができる。
【００４２】
また、下部電極１６および上部電極１７としては、例えばＴａ（タンタル）が用いられる。
【００４３】
本実施形態のＭＴＪ素子の構成の一例を以下に示す。
参照層１２                ＦｅＰｔ１０ｎｍ／ＣｏＦｅ１ｎｍ
トンネルバリア層１３      ＭｇＯ１ｎｍ
記録層１１                ＣｏＦｅＢ（０．５ｍ）／４００℃の窒素中熱処理／Ｆｅ
Ｐｄ（１．５ｎｍ）
下地層１５                Ｐｄ（３ｎｍ）／ＴｉＮ（２０ｎｍ）／ＭｇＯ（０．５ｎ
ｍ）／ＣｏＦｅＢ（３ｎｍ）
下部電極１６              Ｔａ（５ｎｍ）
を用いることで高いＭＲ比を有するＭＴＪ膜を形成することが可能となる。なお、下地層１５のＭｇＯ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（３ｎｍ）はＴｉＮを膜面内方向に対して（００１）面に配向させるために用いている。
【００４４】
このように構成されたＭＴＪ素子１０において、情報の書き込みは、以下のように行われる。先ず、ＭＴＪ素子１０は、膜面（或いは積層面）に垂直な方向において、双方向に電流通電される。
【００４５】
参照層１２側から電子（すなわち、参照層１２から記録層１１へ向かう電子）を供給した場合、参照層１２の容易磁化方向と同じ方向にスピン偏極された電子が記録層１１に注入される。この場合、記録層１１の磁化の方向は、参照層１２の容易磁化方向と同じ方向に揃えられる。これにより、参照層１２と記録層１１との磁化の方向が平行配列となる。この平行配列のときはＭＴＪ素子１０の抵抗値は最も小さくなり、この場合を本明細書では、例えばデータ“０”と規定する。
【００４６】
一方、記録層１１側から電子（すなわち、記録層１１から参照層１２へ向かう電子）を供給した場合、参照層１２により反射されることで参照層１２の容易磁化方向と反対方向にスピン偏極された電子が記録層１１に注入される。この場合、記録層１１の磁化の方向は、参照層１２の容易磁化方向と反対方向に揃えられる。これにより、参照層１２と記録層１１との磁化の方向が反平行配列となる。この反平行配列のときはＭＴＪ素子１０の抵抗値は最も大きくなり、この場合を本明細書では例えばデータ“１”と規定する。なお、ＭＴＪ素子１０の抵抗値が最も大きい場合をデータ“０”と規定し、ＭＴＪ素子１０の抵抗値が最も小さい場合をデータ“１”と規定してもよい。
【００４７】
また、データの読み出しは、ＭＴＪ素子１０に読み出し電流を供給することで行われる。この読み出し電流は、書き込み電流よりも小さい値に設定される。ＭＴＪ素子１０は、磁気抵抗効果により、参照層１２と記録層１１との磁化の方向が平行配列か反平行配列かで異なる抵抗値を有する。この抵抗値の変化を読み出し電流に基づいて検出する。
【００４８】
本実施形態によれば、記録層１１のＰｄの表面偏析を低減することが可能となり、ＭＴＪ膜のＭＲ比を向上させることができる。また、ＭＲ比の向上はスピン注入磁化反転効率の向上を促すため、スピン注入磁化反転電流を低減することが可能である。したがって、本実施形態においては、ＭＴＪ素子１０を微細化しても反転電流密度が増加しないため、従来の磁気ランダムアクセスメモリでは実現できなかった９０ｎｍ以下の微細なＭＴＪ素子１０を有する大容量（例えば２５６Ｍビット以上）の磁気ランダムアクセスメモリを具現化することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による磁気記憶素子を図８に示す。本実施形態の磁気記憶素子１０は、ＭＴＪ素子であって、その断面を図８に示す。図中の矢印は、磁化の方向を示している。本実施形態では、シングルピン層構造（１つの記録層と１つの参照層とが非磁性層を介して配置される構造）を有するＭＴＪ素子１０について説明する。
【００５０】
本実施形態のＭＴＪ素子は、結晶配向用下地層１５、参照層（或いは、磁化不変層ともいう）１２、トンネルバリア層（非磁性層）１３、記録層（或いは、磁化可変層ともいう）１１がこの順に積層された積層構造を有する。そして、結晶配向用下地層１５の底面に下部電極１６が設けられ、記録層１１の上面に上部電極１７が設けられている。なお、結晶配向用下地層１５が下部電極１６を兼ねて１つの層となっても構わない。
【００５１】
記録層１１はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒのうち１つ以上の元素と、Ｐｔ、Ｐｄのうち１つ以上の元素とを含む合金から形成される。例えば、膜厚が２ｎｍ程度のＦｅＰｄを主成分とする膜面内方向に対して（００１）面に配向したｆｃｔ構造を有するＬ１０型の規則合金が用いられる。記録層１１となるＦｅＰｄはトンネルバリア層１３の上にＦｅを１ｎｍ、Ｐｄを１ｎｍ、Ｍｇを０．４ｎｍ、ＭｇＯを０．５ｎｍの順で成膜を行い、さらに真空中で４００℃の熱処理を行なうことで形成することが可能である。飽和磁化Ｍｓを調整するために磁性層１１にＣｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａｇ（銀）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ、（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｏｓ（オスミウム）等を２０％以下の濃度で微量に添加することも可能である。
【００５２】
また、図９に示すように記録層１１は磁性層１１ａと、この磁性層１１ａ上に形成された磁性層１１ｃとの積層構造を有していてもよい。磁性層１１ｃは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒのうち１つ以上の元素と、Ｐｔ、Ｐｄのうち１つ以上の元素とを含む合金を用いることが望ましい。例えば、ＦｅＰｄを主成分とする膜面内方向に対して（００１）面に配向したｆｃｔ構造を有する膜厚が２ｎｍのＬ１０型の規則合金を用い、磁性層１１ａとして、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）うち１つ以上の元素を含む膜厚が０．５ｎｍ程度の金属を用いることが望ましい。磁性層１１ａはＭＴＪ素子を高いＭＲ比にする効果を奏する。飽和磁化Ｍｓを調整するために磁性層１１ｃにＣｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａｇ（銀）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ、（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｏｓ（オスミウム）等を２０％以下の濃度で微量に添加することも可能である。また、記録層１１ｃの磁性材料としては下記（１）〜（２）の材料を用いることも可能である。
【００５３】
（１）不規則合金
Ｃｏ（コバルト）を主成分とし、Ｃｒ（クロム）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｖ（バナジウム）、Ｗ（タングステン）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）のうち１つ以上の元素を含む合金があげられる。例えば、ＣｏＣｒ合金、ＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＴａ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＴａ合金、ＣｏＣｒＮｂ合金等があげられる。これらの合金は、非磁性元素の割合を増加させて磁気異方性エネルギー密度を調整することができる。
【００５４】
（２）人工格子
Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）のうちいずれか１つの元素或いは１つ以上の元素を含む合金と、Ｃｒ（クロム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）のうちいずれか１つの元素或いは１つ以上の元素を含む合金とが交互に積層された積層膜があげられる。例えば、Ｃｏ／Ｐｔ人工格子、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子、ＣｏＣｒ／Ｐｔ人工格子、Ｃｏ／Ｒｕ人工格子、Ｃｏ／Ｏｓ人工格子、Ｃｏ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｃｕ人工格子等があげられる。これらの人工格子は、磁性層への元素の添加、磁性層と非磁性層との膜厚比を調整することで、磁気異方性エネルギー密度を調整することができる。
【００５５】
トンネルバリア層１３としては、膜厚が１ｎｍ程度の膜面内方向に対して（００１）面に配向したＮａＣｌ型の結晶構造を持つＭｇＯが用いられる。従って、本実施形態のＭＴＪ素子１０は、ＴＭＲ効果を有することになる。
【００５６】
図８に示す参照層１２は、３種類の磁性層１２ａ、磁性層１２ｃ、磁性層１２ｂがこの順序で積層された積層構造を有している。磁性層１２ｂはＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉのうち１つ以上の元素を含む金属からなり、例えば膜厚が２ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ、Ｆｅ、ＣｏＦｅが用いられる。磁性層１２ａはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒのうち１つ以上の元素と、Ｐｄを含む合金を主成分とする金属から形成される。例えばＦｅＰｄＰｔを主成分とする、膜面内方向に対して（００１）面に配向したｆｃｔ構造を有する膜厚が１０ｎｍ程度のＬ１０型の規則合金が用いられる。飽和磁化Ｍｓを調整するために磁性層１２ａにＢ（ボロン）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａｇ（銀）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ、（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｏｓ（オスミウム）等を２０％以下の濃度で微量に添加することも可能である。磁性層１２ｃは磁性層１２ａに対してＮが結合した膜で、膜厚は０．２ｎｍ程度（原子１層程度）のＦｅＰｄＰｔＮ化合物が用いられる。磁性層１２ｃはＦｅＰｄＰｔの表面を３００℃〜５００℃の窒素中で熱処理することで形成することが可能である。また、磁性層１２ｃの形成方法としては、磁性層１２ａを成膜後、窒素プラズマに曝す事でも形成可能である。磁性層１２ｃの材料としてはＦｅＰｄＰｔＣ、ＦｅＰｄＰｔＯが考えられるが、磁性層１２ｃのＦｅＰｄＰｔＣは磁性層１２ａを成膜後にＣを０．２ｎｍ程度成膜することで作成できる。また磁性層１２ｃのＦｅＰｄＰｔＯはＦｅＰｄＰｔＮと同様の作成方法、すなわち酸素中での熱処理または酸素プラズマ中での熱処理を行うことで形成することが可能である。また、Ｃの代わりにＹまたはＢｅを用いることができる。この場合、ＹまたはＢｅはスパッタ等により添加することができる。
【００５７】
また、参照層１２は図１０に示すように２層構造であっても良い。図１０に示す磁性層１２ａはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒのうち１つ以上の元素と、Ｐｄを含む合金を主成分とする金属から形成される。例えばＦｅＰｄＰｔを主成分とする膜面内方向に対して（００１）面に配向したｆｃｔ構造を有する膜厚が１０ｎｍ程度のＬ１０型の規則合金が用いられる。飽和磁化Ｍｓを調整するために磁性層１２ａにＢ（ボロン）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａｇ（銀）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ、（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｏｓ（オスミウム）等を２０原子％以下の濃度で微量に添加することも可能である。図１０に示す磁性層１２ｄは、膜厚が２ｎｍ程度の、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉのうち１つ以上の元素と、Ｎ、Ｏ、Ｃ、Ｙ、Ｂｅのうち１つ以上の元素とを含む金属、或いは化合物から形成される。
【００５８】
下地層１５は、この下地層１５の上層の結晶配向性或いは結晶性を制御するために設けられている。参照層１２が垂直磁気異方性を発現するには、この参照層１２は（００１）面配向したｆｃｔ構造を有する必要がある。そのためには、下地層１５として膜面に対して（００１）面配向した正方晶、或いは立方晶を有する膜面に対して水平方向の格子定数が２．５Å〜３．０Å、或いは３．５Å〜４．３Å、或いは５Å〜６Åで、かつ膜厚が５ｎｍ〜３０ｎｍ程度の金属、或いは化合物が用いられる。例えば、ＬａＮ、ＢａＯ、ＣｅＯ３、ＧｄＳ、ＴｂＳ、ＤｙＳ、ＨｏＳ、ＥｒＳ、ＴｍＳ、ＣｄＳｅ、ＭｇＳｅ、ＭｎＳｅ、ＥｒＳｅ等の格子定数が５Å〜６Å程度の化合物が用いられる。或いは、ＴｉＮ、ＶＮ、ＣｒＮ、ＳｒＲｕＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＲｕＯ３、ＢａＴｉＯ３、（ＣａＢａ）ＲｕＯ３等の格子定数が３．５Å〜４．３Å程度の化合物が用いられる。また、下地層１５と参照層１２との間には３ｎｍ程度のＰｔを挿入してもよい。また、下部電極１６および上部電極１７としては、例えばＴａ（タンタル）が用いられる。
【００５９】
本実施形態のＭＴＪ素子の構成の一例を以下に示す。
記録層１１                ＭｇＯ（０．５ｎｍ）／Ｍｇ（０．４ｎｍ）／ＦｅＰｄ（
２ｎｍ）
トンネルバリア層１３      ＭｇＯ（１ｎｍ）
参照層１２                ＣｏＦｅＢ（２ｎｍ）／４００℃での窒素中熱処理／Ｆｅ
ＰｄＰｔ（１０ｎｍ）
下地層１５                Ｐｔ（３ｎｍ）／ＴｉＮ（２０ｎｍ）／ＭｇＯ（０．５ｎ
ｍ）／ＣｏＦｅＢ（３ｎｍ）
下部電極１６              Ｔａ（５ｎｍ）
このような構成とすることで高いＭＲ比を有するＭＴＪ膜を得ることが可能となる。
【００６０】
なお、このように構成されたＭＴＪ素子１０において、情報の書き込みおよび読み出しは、第１実施形態で説明したと同じように行われる。
【００６１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による磁気記憶素子を図１１に示す。本実施形態の磁気記憶素子１０は、ＭＴＪ素子であって、その断面を図１１に示す。図中の矢印は、磁化の方向を示している。本実施形態では、シングルピン層構造（１つの記録層と１つの参照層とが非磁性層を介して配置される構造）を有するＭＴＪ素子１０について説明する。
【００６２】
なお、参照層１２と下地層１５以外の層については第２実施形態と同じ構成を用いる。
【００６３】
図１１に示す参照層１２は、３種類の磁性層１２ａ、磁性層１２ｃ、磁性層１２ｂがこの順序で積層された積層構造を有している。磁性層１２ｂはＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉのうち１つ以上の元素を含む金属からなり、例えば膜厚が２ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ、Ｆｅ、ＣｏＦｅが用いられる。図１１に示す磁性層１２ａは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒのうち１つ以上の元素と、Ｐｔを含む合金を主成分とする金属から形成される。例えばＦｅＰｔを主成分とする、膜面内方向に対して（００１）面に配向したｆｃｔ構造を有する膜厚が１０ｎｍ程度のＬ１０型の規則合金が用いられる。飽和磁化Ｍｓを調整するために磁性層１２ａにＢ（ボロン）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａｇ（銀）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ、（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｏｓ（オスミウム）等を２０％以下の濃度で微量に添加することも可能である。磁性層１２ｃは磁性層１２ａに対してＮが結合した膜で、膜厚は０．２ｎｍ程度（原子１層程度）のＦｅＰｔＮ化合物が用いられる。磁性層１２ｃはＦｅＰｔの表面を３００℃〜５００℃の窒素中で熱処理することで形成することが可能である。また、磁性層１２ｃの形成方法としては、磁性層１２ａを成膜後、窒素プラズマに曝す事でも形成可能である。磁性層１２ｃの材料としてはＦｅＰｔＣ、ＦｅＰｔＯが考えられるが、磁性層１２ｃのＦｅＰｔＣは磁性層１２ａを成膜後にＣを０．２ｎｍ程度成膜することで作成できる。また磁性層１２ｃのＦｅＰｔＯはＦｅＰｔＮと同様の作成方法、すなわち酸素中での熱処理または酸素プラズマ中での熱処理を行うことで形成することが可能である。また、Ｃの代わりにＹまたはＢｅを用いることができる。この場合、ＹまたはＢｅはスパッタ等により添加することができる。
【００６４】
また、参照層１２は図１０に示すように磁性層１２ａ、磁性層１２ｄの２層構造であっても良い。この場合、磁性層１２ａはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒのうち１つ以上の元素と、Ｐｔを含む合金を主成分とする金属から形成される。例えばＦｅＰｔを主成分とする、膜面内方向に対して（００１）面に配向したｆｃｔ構造を有する膜厚が１０ｎｍ程度のＬ１０型の規則合金が用いられる。飽和磁化Ｍｓを調整するために磁性層１２ａにＢ（ボロン）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａｇ（銀）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ、（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｏｓ（オスミウム）等を２０原子％以下の濃度で微量に添加することも可能である。図１０に示す磁性層１２ｄは、膜厚が２ｎｍ程度の、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉのうち１つ以上の元素と、Ｎ、Ｏ、Ｃ、Ｙ、Ｂｅのうち１つ以上の元素とを含む金属、或いは化合物から形成される。
【００６５】
下地層１５は、この下地層１５の上層の結晶配向性或いは結晶性を制御するために設けられており、下地層１５ｂ、下地層１５ａがこの順序で積層された積層構造を有している。参照層１２が垂直磁気異方性を発現するには、この参照層１２は（００１）面配向したｆｃｔ構造を有する必要がある。そのためには、下地層１５ｂとして膜面に対して（００１）面配向した正方晶、或いは立方晶を有する膜面に対して水平方向の格子定数が２．５Å〜３．０Å、或いは３．５Å〜４．３Å、或いは５Å〜６Åで、かつ膜厚が５ｎｍ〜３０ｎｍ程度の金属、或いは化合物が用いられる。例えば、ＬａＮ、ＢａＯ、ＣｅＯ３、ＧｄＳ、ＴｂＳ、ＤｙＳ、ＨｏＳ、ＥｒＳ、ＴｍＳ、ＣｄＳｅ、ＭｇＳｅ、ＭｎＳｅ、ＥｒＳｅ等の格子定数が５Å〜６Å程度の化合物が用いられる。或いは、ＴｉＮ、ＶＮ、ＣｒＮ、ＳｒＲｕＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＲｕＯ３、ＢａＴｉＯ３、（ＣａＢａ）ＲｕＯ３等の格子定数が３．５Å〜４．３Å程度の化合物が用いられる。下地層１５ａは、Ｐｄを含み膜面に対して（００１）面に配向した立方晶或いは正方晶の金属が用いられる。また、下地層１５ａは参照層１２ａの結晶配向性を向上させる機能を有する。なお、Ｃｒ、Ｆｅ等の格子定数が２．５Å〜３．０Åの材料を下地層１５ｂと下地層１５ａの間に挟むことで参照層１２ａの結晶配向性を向上させることが可能である。
【００６６】
本実施形態においては、参照層１２はＰｄを含んでいないが、下地層１５ｂと参照層１２の間に３ｎｍ程度のＰｄを挟んでいる。すなわち、下地層１５ａとして、Ｐｄを含む構成となっている。従来の構成の参照層または記録層にＰｄが含まれていなくとも、下地層にＰｄが含まれている場合には、Ｐｄの拡散によってＭＲ比が減少するという問題がある。しかし、参照層を本実施形態のような構成とすることにより、第１実施形態または第２実施形態と同様に、Ｐｄが拡散してＭＲ比が減少するという問題を解決することができる。なお、下地層１５ａがＰｄを含むことで参照層１２ａの結晶配向性を向上させることが可能である。
【００６７】
また、下部電極１６および上部電極１７としては、例えばＴａ（タンタル）が用いられる。
【００６８】
本実施形態のＭＴＪ素子の構成の一例を以下に示す。
記録層１１                ＭｇＯ（０．５ｎｍ）／Ｍｇ（０．４ｎｍ）／ＦｅＰｔ（
２ｎｍ）
トンネルバリア層１３      ＭｇＯ（１ｎｍ）
参照層１２                ＣｏＦｅＢ（２ｎｍ）／４００℃での窒素中熱処理／Ｆｅ
Ｐｔ（１０ｎｍ）
下地層１５                Ｐｄ（３ｎｍ）／ＴｉＮ（２０ｎｍ）／ＭｇＯ（０．５ｎ
ｍ）／ＣｏＦｅＢ（３ｎｍ）
下部電極１６              Ｔａ（５ｎｍ）
このような構成とすることで高いＭＲ比を有するＭＴＪ膜を得ることが可能となる。
【００６９】
なお、このように構成されたＭＴＪ素子１０において、情報の書き込みおよび読み出しは、第１実施形態で説明したと同じように行われる。
【００７０】
なお、本実施形態においては、磁性層１２ａには、Ｐｄが含まれていなかったが、Ｐｄを含んでいてもよい。
【００７１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による磁気メモリ（ＭＲＡＭ）を図１２に示す。図１２は、本実施形態による磁気メモリの構成を示す回路図である。磁気メモリは、マトリクス状に配列された複数のメモリセルＭＣを有するメモリセルアレイ３０を備えている。メモリセルアレイ３０には、それぞれが列（カラム）方向に延在するように、複数のビット線対ＢＬ，／ＢＬが配置されている。また、メモリセルアレイ３０には、それぞれが行（ロウ）方向に延在するように、複数のワード線ＷＬが配置されている。
【００７２】
ビット線ＢＬとワード線ＷＬとの交差部分には、前述したメモリセルＭＣが配置されている。各メモリセルＭＣは、ＭＴＪ素子１０と選択トランジスタ３１とを備えている。このＭＴＪ素子１０として、第１、第２実施形態または第３実施形態のＭＴＪ素子が用いられる。ＭＴＪ素子１０の一端は、ビット線ＢＬに接続されている。ＭＴＪ素子１０の他端は、選択トランジスタ３１のドレイン端子に接続されている。選択トランジスタ３１のゲート端子は、ワード線ＷＬに接続されている。選択トランジスタ３１のソース端子は、ビット線／ＢＬに接続されている。
【００７３】
ワード線ＷＬには、ロウデコーダ３２が接続されている。ビット線対ＢＬ，／ＢＬには、書き込み回路３４および読み出し回路３５が接続されている。書き込み回路３４および読み出し回路３５には、カラムデコーダ３３が接続されている。各メモリセルＭＣは、ロウデコーダ３２およびカラムデコーダにより選択される。
【００７４】
メモリセルＭＣへのデータ書き込みは、以下のように行われる。先ず、データ書き込みを行なうメモリセルＭＣを選択するために、このメモリセルＭＣに接続されたワード線ＷＬが活性化される。これにより、選択トランジスタ３１がターンオンする。
【００７５】
ここで、ＭＴＪ素子１０には、双方向の書き込み電流Ｉｗが供給される。具体的には、ＭＴＪ素子１０に左から右へ書き込み電流Ｉｗを供給する場合、書き込み回路３４は、ビット線ＢＬに正の電位を印加し、ビット線／ＢＬに接地電位を印加する。また、ＭＴＪ素子１０に右から左へ書き込み電流Ｉｗを供給する場合、書き込み回路３４は、ビット線／ＢＬに正の電位を印加し、ビット線ＢＬに接地電位を印加する。このようにして、メモリセルＭＣにデータ“０”或いはデータ“１”を書き込むことができる。
【００７６】
メモリセルＭＣからのデータ読み出しは、以下のように行われる。先ず、メモリセルＭＣが選択される。読み出し回路３５は、ＭＴＪ素子１０に、例えば右から左へ流れる読み出し電流Ｉｒを供給する。そして、読み出し回路３５は、この読み出し電流Ｉｒに基づいて、ＭＴＪ素子１０の抵抗値を検出する。このようにして、ＭＴＪ素子１０に記憶された情報を読み出すことができる。
【００７７】
以上説明したように本実施形態によれば、第１または第２実施形態で示したＭＴＪ素子１０を用いて磁気メモリが構成されているので、微細化が可能でかつ反転電流密度を低減することができる。
【００７８】
なお、第１乃至第３実施形態によるＭＴＪ素子１０或いは第４実施形態による磁気メモリは、様々な装置に適用することが可能である。これらのいくつかの適用例を図１３乃至図１９を参照して説明する。
【００７９】
（適用例１）
図１３は、デジタル加入者線（ＤＳＬ）用モデムのＤＳＬデータパス部を抽出して示している。このモデムは、プログラマブルデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ（Digital Signal Processor））１００、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１１０、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ１２０、送信ドライバ１３０、および受信機増幅器１４０などを含んでいる。
【００８０】
図１３では、バンドパスフィルタを省略しており、その代わりに回線コードプログラム（ＤＳＰで実行される、コード化された加入者回線情報、伝送条件等（回線コード；ＱＡＭ、ＣＡＰ、ＲＳＫ、ＦＭ、ＡＭ、ＰＡＭ、ＤＷＭＴ等）に応じてモデムを選択、動作させるためのプログラム）を保持するための種々のタイプのオプションのメモリとして、第３実施形態のＭＲＡＭ１７０とＥＥＰＲＯＭ１８０とを示している。
【００８１】
なお、本適用例では、回線コードプログラムを保持するためのメモリとしてＭＲＡＭ１７０とＥＥＰＲＯＭ１８０との２種類のメモリを用いているが、ＥＥＰＲＯＭ１８０をＭＲＡＭに置き換えてもよい。すなわち、２種類のメモリを用いず、ＭＲＡＭのみを用いるように構成してもよい。
【００８２】
（適用例２）
図１４は、別の適用例として、携帯電話端末３００を示している。通信機能を実現する通信部２００は、送受信アンテナ２０１、アンテナ共用器２０２、受信部２０３、ベースバンド処理部２０４、音声コーデックとし用いられるＤＳＰ２０５、スピーカ（受話器）２０６、マイクロホン（送話器）２０７、送信部２０８、および周波数シンセサイザ２０９等を備えている。
【００８３】
また、この携帯電話端末３００には、当該携帯電話端末の各部を制御する制御部２２０が設けられている。制御部２２０は、ＣＰＵ２２１、ＲＯＭ２２２、第３実施形態のＭＲＡＭ２２３、およびフラッシュメモリ２２４がＣＰＵバス２２５を介して接続されて形成されたマイクロコンピュータである。上記ＲＯＭ２２２には、ＣＰＵ２２１において実行されるプログラムや表示用のフォント等の必要となるデータが予め記憶されている。ＭＲＡＭ２２３は、主に作業領域として用いられるものであり、ＣＰＵ２２１がプログラムの実行中において計算途中のデータなどを必要に応じて記憶したり、制御部２２０と各部との間でやり取りするデータを一時記憶したりする場合などに用いられる。また、フラッシュメモリ２２４は、携帯電話端末３００の電源がオフされても、例えば直前の設定条件などを記憶しておき、次の電源オン時に同じ設定にするような使用方法をする場合に、それらの設定パラメータを記憶しておくものである。これによって、携帯電話端末の電源がオフにされても、記憶されている設定パラメータを消失してしまうことがない。
【００８４】
さらに、この携帯電話端末３００には、オーディオ再生処理部２１１、外部出力端子２１２、ＬＣＤコントローラ２１３、表示用のＬＣＤ（液晶ディスプレイ）２１４、および呼び出し音を発生するリンガ２１５等が設けられている。上記オーディオ再生処理部２１１は、携帯電話端末３００に入力されたオーディオ情報（あるいは後述する外部メモリ２４０に記憶されたオーディオ情報）を再生する。再生されたオーディオ情報は、外部出力端子２１２を介してヘッドフォンや携帯型スピーカ等に伝えることにより、外部に取り出すことが可能である。このように、オーディオ再生処理部２１１を設けることにより、オーディオ情報の再生が可能となる。ＬＣＤコントローラ２１３は、例えばＣＰＵ２２１からの表示情報を、ＣＰＵバス２２５を介して受け取り、ＬＣＤ２１４を制御するためのＬＣＤ制御情報に変換し、ＬＣＤ２１４を駆動して表示を行わせる。
【００８５】
上記携帯電話端末３００には、インターフェース回路（Ｉ／Ｆ）２３１，２３３，２３５、外部メモリ２４０、外部メモリスロット２３２、キー操作部２３４、および外部入出力端子２３６等が設けられている。上記外部メモリスロット２３２にはメモリカード等の外部メモリ２４０が挿入される。この外部メモリスロット２３２は、インターフェース回路（Ｉ／Ｆ）２３１を介してＣＰＵバス２２５に接続される。このように、携帯電話端末３００にスロット２３２を設けることにより、帯電話端末３００の内部の情報を外部メモリ２４０に書き込んだり、あるいは外部メモリ２４０に記憶された情報（例えばオーディオ情報）を携帯電話端末３００に入力したりすることが可能となる。上記キー操作部２３４は、インターフェース回路（Ｉ／Ｆ）２３３を介してＣＰＵバス２２５に接続される。キー操作部２３４から入力されたキー入力情報は、例えばＣＰＵ２２１に伝えられる。上記外部入出力端子２３６は、インターフェース回路（Ｉ／Ｆ）２３３を介してＣＰＵバス２２５に接続され、携帯電話端末３００に外部から種々の情報を入力したり、あるいは携帯電話端末３００から外部へ情報を出力したりする際の端子として機能する。
【００８６】
なお、本適用例では、ＲＯＭ２２２、ＭＲＡＭ２２３およびフラッシュメモリ２２４を用いているが、フラッシュメモリ２２４をＭＲＡＭに置き換えてもよいし、さらにＲＯＭ２２２もＭＲＡＭに置き換えることも可能である。
【００８７】
（適用例３）
図１５乃至図１９は、ＭＲＡＭをスマートメディア等のメディアコンテンツを収納するカード（ＭＲＡＭカード）に適用した例をそれぞれ示す。
【００８８】
図１５に示すように、ＭＲＡＭカード本体４００には、ＭＲＡＭチップ４０１が内蔵されている。このカード本体４００には、ＭＲＡＭチップ４０１に対応する位置に開口部４０２が形成され、ＭＲＡＭチップ４０１が露出されている。この開口部４０２にはシャッター４０３が設けられており、上記ＭＲＡＭカードの携帯時にＭＲＡＭチップ４０１がシャッター４０３で保護されるようになっている。このシャッター４０３は、外部磁場を遮蔽する効果のある材料、例えばセラミックからなっている。データを転写する場合には、シャッター４０３を開放してＭＲＡＭチップ４０１を露出させて行なう。外部端子４０４はＭＲＡＭカードに記憶されたコンテンツデータを外部に取り出すためのものである。
【００８９】
図１６および図１７は、上記ＭＲＡＭカードにデータを転写するための、カード挿入型の転写装置の上面図および断面図を示している。エンドユーザの使用するＭＲＡＭカード４５０を、矢印で示すように転写装置５００の挿入部５１０より挿入し、ストッパ５２０で止まるまで押し込む。このストッパ５２０はＭＲＡＭ５５０とＭＲＡＭカード４５０を位置合わせするための部材としても働く。ＭＲＡＭカード４５０が所定位置に配置されると、ＭＲＡＭデータ書き換え制御部から外部端子５３０に制御信号が供給され、ＭＲＡＭ５５０に記憶されたデータがＭＲＡＭカード４５０に転写される。
【００９０】
図１８には、はめ込み型の転写装置を示す。この転写装置は、矢印で示すように、ストッパ５２０を目標に、ＭＲＡＭ５５０上にＭＲＡＭカード４５０をはめ込むように載置するタイプである。転写方法についてはカード挿入型と同一であるので、説明を省略する。
【００９１】
図１９には、スライド型の転写装置を示す。この転写装置は、ＣＤ−ＲＯＭドライブやＤＶＤドライブと同様に、転写装置５００に受け皿スライド５６０が設けられており、この受け皿スライド５６０が矢印で示すように移動する。受け皿スライド５６０が破線の位置に移動したときにＭＲＡＭカード４５０を受け皿スライド５６０に載置し、ＭＲＡＭカード４５０を転写装置５００の内部へ搬送する。ストッパ５２０にＭＲＡＭカード４５０の先端部が当接するように搬送される点、および転写方法についてはカード挿入型と同一であるので、説明を省略する。
【００９２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化できる。また、実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】膜厚深さ方向に対するＰｄの状態を示す図。
【図２】窒素中熱処理の有無によるＣｏＦｅＢ表面におけるＰｄの状態を示す図。
【図３】窒素中熱処理の有無によるＭＴＪ膜のＭＲ特性を示す図。
【図４】第１実施形態による磁気記憶素子を示す断面図。
【図５】第１実施形態に用いられるＦｅＰｄＮのＦｅＰｄに対するＮの最適濃度を説明する図。
【図６】第１実施形態による磁気記憶素子の記録層の一具体例を示す断面図。
【図７】第１実施形態による磁気記憶素子の参照層の一具体例を示す断面図。
【図８】第２実施形態による磁気記憶素子を示す断面図。
【図９】第２実施形態による磁気記憶素子の記録層の一具体例を示す断面図。
【図１０】第２実施形態による磁気記憶素子の参照層の一具体例を示す断面図。
【図１１】第３実施形態による磁気記憶素子を示す断面図。
【図１２】第４実施形態による磁気メモリを示す回路図。
【図１３】適用例１によるＤＳＬ用モデムのＤＳＬデータパス部を示すブロック図。
【図１４】適用例２による携帯端末を示すブロック図。
【図１５】適用例３によるＭＲＡＭカードを示す平面図。
【図１６】適用例３によるＭＲＡＭカードを説明する図。
【図１７】適用例３によるＭＲＡＭカードを説明する断面図。
【図１８】適用例３によるＭＲＡＭカードを説明する断面図。
【図１９】適用例３によるＭＲＡＭカードを説明する断面図。
【符号の説明】
【００９４】
１０  ＭＴＪ素子（磁気抵抗素子）
１１  記録層
１１ａ  磁性層
１１ｂ  磁性層
１１ｃ  磁性層
１１ｄ  磁性層
１２  参照層
１２ａ  磁性層
１２ｂ  磁性層
１３  トンネルバリア層
１５  結晶配向用下地層
１６  下部電極
１７  上部電極
【図１】
0004940176.tif 000002
【図２】
0004940176.tif 000003
【図３】
0004940176.tif 000004
【図４】
0004940176.tif 000005
【図５】
0004940176.tif 000006
【図６】
0004940176.tif 000007
【図７】
0004940176.tif 000008
【図８】
0004940176.tif 000009
【図９】
0004940176.tif 000010
【図１０】
0004940176.tif 000011
【図１１】
0004940176.tif 000012
【図１２】
0004940176.tif 000013
【図１３】
0004940176.tif 000014
【図１４】
0004940176.tif 000015
【図１５】
0004940176.tif 000016
【図１６】
0004940176.tif 000017
【図１７】
0004940176.tif 000018
【図１８】
0004940176.tif 000019
【図１９】
0004940176.tif 000020