(57)【要約】【課題】スイッチング電流およびセルサイズの増大という不都合を伴うことなくスイッチング磁界を確保し得るスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルを提供する。【解決手段】ＭＴＪセル１０は、ピンド層３４５と、フリー層７と、非磁性のトンネルバリア層６とを含む。フリー層７は、形状異方性を有すると共に、周囲の材料によって生じた応力が加えられた状態にあり、かつ、材料組成および構造によって変化し得る磁歪係数λを有することから、形状由来の磁気異方性と、応力・磁歪由来の磁気異方性の総和としての総合磁気異方性を獲得する。これにより、ＭＴＪセル１０は、熱的擾乱に対して安定性を保つに足る大きさのスイッチング磁界を獲得する。垂直方向の臨界電流によってフリー層７の磁化方向が切り替えられた際、スイッチング磁界がある程度の大きさをもっていることから、フリー層７の磁化は熱的擾乱に対して安定化する。【選択図】  図１
2009094520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定された磁化を有するピンド層と、スイッチング可能な磁化を有するフリー層と、前記ピンド層と前記フリー層との間に形成された非磁性のトンネルバリア層とを含むＭＴＪエレメントを備え、
前記フリー層が、所定方向に形状異方性を有すると共に、周囲を取り囲む材料によって生じた所定方向の引張応力または圧縮応力が加えられた状態にあり、かつ、材料組成および構造によって変化し得る磁歪係数λを有するように形成され、
前記フリー層が、形状由来の磁気異方性と、応力および磁歪由来の磁気異方性の総和としての総合磁気異方性Ｈktotalを獲得することにより、前記ＭＴＪエレメントがスイッチング磁界Ｈｓを獲得し、
垂直方向の臨界電流によって前記フリー層の磁化方向が切り替えられ、
前記スイッチング磁界Ｈｓの大きさにより、前記フリー層に生じた磁化が熱的擾乱に対して安定化するように構成されている
ことを特徴とするスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセル。
【請求項２】
前記フリー層が、元素Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂを含む強磁性合金からなり、
前記強磁性合金の原子組成比により前記フリー層の磁歪係数λが定まる
ことを特徴とする請求項１に記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセル。
【請求項３】
前記フリー層が、元素Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂを含むと共に、Ｃｕ、ＨｆもしくはＮｂまたはそれらの組み合わせを添加物として含む強磁性合金からなり、
前記強磁性合金の原子組成比により前記フリー層の磁歪係数λが定まる
ことを特徴とする請求項１に記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセル。
【請求項４】
前記フリー層は、互いに異なる磁歪定数を有する複数の強磁性層を積層してなる複合強磁性構造を有し、
前記複合強磁性構造を構成する各強磁性層の磁歪係数と膜厚とを調整することにより、前記フリー層の総合磁歪係数が定められている
ことを特徴とする請求項１に記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセル。
【請求項５】
前記フリー層は、ＮｉＦｅ層として形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセル。
【請求項６】
前記フリー層は、ＣｏＦｅＢ層として形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセル。
【請求項７】
前記フリー層は、ＣｏＦｅＢ／ＮｉＦｅという組成の２層構造として形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセル。
【請求項８】
前記フリー層は、ＣｏＦｅＢ／( Ｎｉ70Ｆｅ30) Ｃｕという組成の２層構造として形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセル。
【請求項９】
前記フリー層は、ＣｏＦｅＢ／ＵＶ（ＵはＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｂまたはそれらの合金、ＶはＮｂ，Ｈｆまたはそれらの合金）という組成の２層構造として形成されている
ことを特徴とする請求項１にスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセル。
【請求項１０】
前記周囲を取り囲む材料は、高いｋ値を有する誘電体材料（high-k dielectric material）である
ことを特徴とする請求項１に記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセル。
【請求項１１】
基板上に、所望の符号および大きさの磁歪係数を有するフリー層を含むＭＴＪ構造を形成するステップと、
前記ＭＴＪ構造を、所定方向の形状異方性を有することとなるようにパターニングすることによりＭＴＪエレメントを形成するステップと、
前記ＭＴＪエレメントの周りに、これを取り囲む材料を形成することにより、前記ＭＴＪエレメントに所定方向の引張応力または圧縮応力が加えられた状態にするステップと
を含み、
前記形状異方性と共に前記フリー層の応力および磁歪の作用によって前記ＭＴＪエレメントに総合磁気異方性を付与することにより、所望のスイッチング磁界ＨS を生じさせると共に、垂直方向のスイッチング電流によって前記フリー層の磁化方向が切り替え可能になるようにした
ことを特徴とするスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの形成方法。
【請求項１２】
前記フリー層を、元素Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂを含む強磁性合金により形成し、
前記元素の原子組成比により前記フリー層の磁歪係数λを定める
ことを特徴とする請求項１１に記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの形成方法。
【請求項１３】
前記フリー層を、元素Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂを含むと共にＣｕ、ＨｆもしくはＮｂまたはそれらの組み合わせを添加物として含む強磁性合金により形成し、
前記元素の原子組成比により前記フリー層の磁歪係数λを定める
ことを特徴とする請求項１１に記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの形成方法。
【請求項１４】
前記フリー層を、互いに異なる磁歪定数を有する複数の強磁性層を積層した複合強磁性構造を有するように形成し、
前記複合強磁性構造を構成する各強磁性層の磁歪係数と膜厚とを調整することにより、前記フリー層の総合磁歪係数を定める
ことを特徴とする請求項１１に記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの形成方法。
【請求項１５】
前記フリー層を、ＮｉＦｅ層として形成する
ことを特徴とする請求項１１記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの形成方法。
【請求項１６】
前記フリー層を、ＣｏＦｅＢy 層として形成する
ことを特徴とする請求項１１記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの形成方法。
【請求項１７】
前記フリー層を、ＣｏＦｅＢ／ＮｉＦｅという組成の２層構造として形成する
ことを特徴とする請求項１１記載のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）構造を有する面直交電流型磁気ランダムアクセスメモリ（ＣＰＰ−ＭＲＡＭ）に係わり、特に、スピントルクトランスファー（ＳＴＴ；spin torque transfer）効果を利用してＭＴＪ構造におけるフリー層の磁化反転を行うスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルおよびその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気トンネル接合（MTJ ；magnetic tunneling junction ）デバイスは、極めて大きな磁気抵抗効果を利用したデバイスであり、非常に薄い誘電層（トンネリングバリア層）によって積層方向に分離された２つの磁性層（上部磁性層および下部磁性層）の磁気モーメントの相対的な向きによって、トンネルバリア層をトンネリングするスピン偏極電子の流れが制御されるように構成されたものである。
【０００３】
注入電子（injected electrons）は、上部磁性層を通過する際、この上部磁性層の磁気モーメントとの相互作用によってスピン偏極することとなる。大部分の電子は上部磁性層の磁気モーメントの方向に偏極するが、一部の電子はそれとは反対の方向に偏極する。そのような偏極した電子が、介在するトンネルバリア層を通過して下部磁性層に達する確率は、トンネリング電子が下部磁性層内において採り得る量子状態（エネルギー状態）の数（availability of quantum states）に依存する。この量子状態の数は、とりも直さず、下部磁性層の磁化方向に依存する。したがって、トンネリングの確率はスピンに依存し、電流の大きさ（トンネリング確率と、トンネルバリア層に衝突する電子数との積）は、トンネルバリア層を挟んで対向する上部磁性層および下部磁性層における各々の磁化方向の相対的な関係に依存する。それゆえ、ＭＴＪデバイスは、複数の状態を有する抵抗体の一種としてみることができる。磁気モーメントにおける、異なった相対関係（例えば互いに平行な状態および反平行な状態）によってデバイスを通過する電流の大きさが変化するからである。
【０００４】
通常のスピンフィルタデバイス構造においては、一方の磁性層（ピンド層）の磁気モーメントが反強磁性層との交換結合によって一定方向に固定され、他方の磁性層（フリー層）の磁気モーメントが自由に動くようになっている。フリー層の磁気モーメントは、その向きがピンド層の磁気モーメントの向きと平行な状態（このときトンネル電流が相対的に大きくなる）から、反平行の状態（このときトンネル電流が相対的に小さくなる）へスイッチする（反転する）。よって、このデバイスは事実上、２値状態を有する抵抗体である。フリー層の磁気モーメントのスイッチング動作、すなわち書き込み動作は、セルに隣接した複数の導体を各々通過する電流によって発生する外部磁界によって行われる。
【０００５】
図６は、２つの導線を流れる電流によって生ずる誘導磁界を利用した従来のＭＲＡＭセルを上方から眺めた概略図（俯瞰図）である。この図は、互いに異なる平面内においてそれぞれ延在すると共に互いに直交するワード線１２００とビット線１１００との間に、フリー層を含むＭＴＪ素子１０００が挟まれるように配置された状態を示す。
【０００６】
ＭＴＪ素子１０００は、水平断面において楕円形をなすセルとして形成されている。このような形状異方性をもつことにより、フリー層内部に磁気異方性が発現し、この結果、スイッチング磁界が消えた後においても、フリー層の磁気モーメントが熱的に安定して固定位置に保たれることになる。フリー層において磁気モーメントがそのままの状態を維持するのにエネルギー的に好ましい方向、および、意図せずに磁気モーメントを他の状態へスイッチングさせるのが困難な方向は、磁化容易軸と呼ばれる。図６のＭＴＪ素子１０００のセルでは、ワード線による誘導磁界はセルの楕円短軸（磁化困難軸）に沿って発生し、ビット線による誘導磁界はセルの楕円長軸（磁気モーメントが自発的に生ずる方向の軸である磁化容易軸）に沿って発生する。
【０００７】
上記したように、ＲＡＭ用途においては、通常、セルが形状異方性を有するように形成される。この形状異方性は、水平方向の断面形状が円からずれて楕円になることによって発現する。そのような楕円セルが休止状態（スイッチング電流によって活性化されていない状態）にあるときは、フリー層の磁化は、セルの長軸（容易軸）に沿った方向を向く。この容易軸方向において、フリー層の磁化は、ピンド層の磁化方向に対して平行または反平行となる。平行状態のとき、セルの抵抗値は最小となり、反平行状態のとき、セルの抵抗値は最大となる。このようにして、ディジタル情報がフリー層の磁化方向によって表されることになる。フリー層の磁化を平行状態から反平行状態に切り換えるのに必要な磁界はスイッチング磁界Ｈs と呼ばれ、その値は、セルエレメントの磁気異方性エネルギーの関数となる。
【０００８】
従来の（非スピンフィルタ型の）ＭＲＡＭ用途においては、ＭＲＡＭセルに情報を書き込むために、２つの互いに直交する磁界が用いられる。これらの磁界は、書込対象セルを上下から挟み込んでいるビット線およびワード線を流れる電流によって与えられる。
【０００９】
図７は、互いに直交するワード線１２００およびビット線１１００の交差位置に置かれたセル１０００の配列を模式的に表すものである。セルの容易軸はワード線の方向に沿っていることから、ビット線によって生じる磁界は容易軸方向の磁界となり、ワード線による磁界は容易軸と直交する困難軸に沿うものとなる。選択されたセルの磁化を反転させるためには、選択されたセルに両方の磁界を印加する必要がある。これらの２つの磁界を合成したものが、セルの磁化を非活性時の方向に保持している形状異方性エネルギーに打ち勝つのに十分なものとなる必要がある。
【００１０】
図７において、特定のワード線およびビット線に電流が流れているとする。この場合、両者の交差部分に位置する黒く塗り潰したセル１１０１が選択され、磁化が反転する。ところが、活性化されているビット線およびワード線に沿った線上には多くのセルが存在しており、これらのセルもまた、（基本的に所要のスイッチングを起こさせるのには不十分な磁界ではあるものの）、部分磁界を受けている。しかしながら、これらのセルにおいても、意図しない情報書込みが行われることがあり得るので、エラーとなる。そのようなセルのことを半選択セルと呼ぶことにし、図７ではハッチングを付す。
【００１１】
交差するワード線およびビット線の配列によって意図しないセル反転が起きるという事実は、ＭＲＡＭセルのスイッチングに外部発生磁界を用いることにまつわる問題である。外部発生磁界を用いることにまつわる別の問題として、スケーリングの問題がある。これは、ＭＲＡＭセルのサイズを小さくすると、電流線の幅も縮小しなければならず、その結果、より大きな抵抗値の電流線により大きな電流を流す必要性が生じ、電力消費量が増大してしまうという問題である。
【００１２】
このような理由から、スピントランスファー（spin transfer ）と呼ばれる新たなタイ
プの磁気デバイスがSlonczewski およびRedon らによって提案されている（特許文献１，２を参照）。
【００１３】
このスピントランスファー（スピン変換）デバイスは、外部からのスイッチング磁界によって必要となる過度の電力消費にまつわるいくつかの問題を解消しているように思われる。スピントランスファーデバイスは、フリー層の磁気モーメントのスイッチングがスピン偏極電流自体によって行われる点を除き、動作上の特徴がいくつかの点で上記のＭＴＪセルと共通している。
【００１４】
このスピントランスファーデバイスでは、磁気モーメントが所定方向に固定されたピンド層としての第１の磁性層を、偏極していない伝導電子が通過すると、その伝導電子は、その第１の磁性層に存在する偏極した束縛電子との量子力学的交換相互作用によって優先的に偏極する。そのような偏極は、磁性層を通過する伝導電子のみならず、磁性層の表面で反射する伝導電子においても生じる。そのような偏極した伝導電子の流れがさらに、磁化方向が固定されていない第２の磁性層（フリー層）を通過すると、偏極した伝導電子は第２の磁性層に存在する束縛電子にトルクを及ぼす。そのトルクが十分な大きさであれば、第２の磁性層の束縛電子の極性を反転させ、結果的に、第２の磁性層の磁気モーメントを反転させることができる。
【００１５】
フリー層の磁気モーメントがその磁化容易軸に沿って配向している場合、必要とされるトルクの大きさは最小となり、磁気モーメントの反転は最も容易に行われる。磁気モーメントの反転を起こさせるためにセル内部への電流を用いた場合には、セルに隣接する電流線から生ずる外部磁界を用いた場合に比べて、必要とされる電流の大きさがはるかに小さくなる。最近の実験では、J.C.Slonczewski 、M.Hosomiら、およびL.Bergerによって、初期の理論的予測が確認されている（非特許文献１〜３参照）。
【００１６】
上記のようにして、スピントランスファー効果を利用した単一のスピンＲＡＭメモリセル（以下、ＳＴＴ−ＲＡＭという。）をつくることができる。なお、本明細書では、強磁性のピンド層とフリー層との間にトンネルバリア層を挟み込んで構成される基本ＭＴＪ構造を指す場合に「ＭＴＪエレメント」という語を用いる一方、ＭＴＪエレメントに対する書込と読出を可能にする回路をも含めて表す場合に「メモリセル」という語を用いることとする。
【００１７】
従来より、各種のＳＴＴ−ＲＡＭの検討および開発がなされている。しかしながら、最近では、さらなる記録容量の向上と共に、高い動作安定性が求められるようになってきている。このため、そのような要求に対応可能なＳＴＴ−ＭＴＪ−ＭＲＡＭの開発が喫緊の課題となっている。
【００１８】
なお、従来よりスピンバルブ型のＧＭＲ素子については、以下に挙げるように、その特性を制御するために磁歪の作用を用いた技術等が数多く提案されている。
【００１９】
Fukuzumiによる特許文献３、Engel らによる特許文献４、Iwata による特許文献５、Pukalaらによる特許文献６、およびFukuzumiによる特許文献７では、磁歪と応力の制御について議論がなされている。
【００２０】
Fukumotoらによる特許文献８には、磁歪の調整のためにｘを０. ８２未満に制御するようにしたニッケル鉄（Ｎｉx Ｆｅ1-x ）層が開示されている。ここでは、応力もまた調整されている。Slaughter らによる特許文献９には、磁歪の制御のために、コバルト鉄ボロン（ＣｏＦｅＢ）層におけるＣｏとＦｅとの比を選択するという記載がある。Saito らによる特許文献１０には、磁性膜中の元素の比率を調整することにより、磁歪をゼロにセットできることが開示されている。Albertらによる特許文献１１には、フリー層中に微量濃度の非磁性材料をドープすることにより、磁歪を最適化することが開示されている。
【００２１】
Liらによる特許文献１２には、組成とアニールプロセスの制御によってＦｅＣｏ合金の磁歪を制御し得ることが開示されている。Kamiguchi らによる特許文献１３には、ＮｉＦｅ合金の組成によってその磁歪を制御し得ることが開示されている。Zhaoらによる特許文献１４には、フリー層の組成と膜厚とを変化させることにより、フリー層の磁歪を制御し得ることが開示されている。Sun による特許文献１５には、スピントランスファーを利用して磁気モーメントをスイッチングすることについて記載されている。Gillによる特許文献１６には、正の磁歪をもつ層と負の磁歪をもつ層とを組み合わせることにより、全体層の磁歪を調整することが開示されている。
【００２２】
【特許文献１】米国特許第５，６９５，１６４号
【特許文献２】米国特許第６，５３２，１６４号
【特許文献３】米国特許第６９７，０３７６号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００２／０１１７７２７号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００６／０１１８８４２号
【特許文献６】米国特許出願公開第２００５／０１０６８１０号
【特許文献７】米国特許出願公開第２００５／０１０４１０２号
【特許文献８】米国特許出願公開第２００４／０１４５８５０号
【特許文献９】米国特許第７, ０６７, ３１１号
【特許文献１０】米国特許第６, ８６８, ００２号
【特許文献１１】米国特許第６, ８４７, ５４７号
【特許文献１２】米国特許第６, ８０９, ５１６号
【特許文献１３】米国特許第６, ０５２, ２６２号
【特許文献１４】米国特許第２００７／００４７１５９号
【特許文献１５】米国特許第６, １３０, ８１４号
【特許文献１６】米国特許第６, ６６５, １５５号
【非特許文献１】Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｍａｔｅｒ. １５９ (１９９６）ＬＩ
【非特許文献２】ＩＤＥＭ，２００５
【非特許文献３】Ｊｏｕｒｎ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９３ (２００３），７６９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上記したように、従来タイプであるスピンバルブ型ＧＭＲ素子については磁歪の作用を用いて特性を制御する技術が数多く提案されていたが、ＳＴＴ型のＭＴＪ−ＭＲＡＭについては、そのような検討が行われておらず、記録容量の向上と高い動作安定性という要求には必ずしも対応できていなかった。
【００２４】
ところで、ＳＴＴ型のＭＴＪ−ＭＲＡＭにおいて、スピントランスファートルクを利用したスイッチングを行うのに要する臨界反転電流は次の式（１）で与えられる。
Ｉc = Ｃ・Ｍs2・Ｖ  ……（１）
ここで、Ｃは定数、Ｍs はフリー層の自発磁化である。Ｖはセルの容積であり、水平断面積Ａと厚さｔとの積である。
【００２５】
この式（１）から明らかなように、スイッチング電流はセルサイズに応じて小さくなる。しかしながら、サイズが小さくなるにつれて、熱的擾乱によって、記憶された内容が乱されやすく（フリー層の磁化が変化しやすく）なる。そのような熱的擾乱の影響は、次の式（２）によって表される。
ｆ＝ｆ0 ・ｅｘｐ｛−Ｂ・Ｈｓ・Ｍｓ・Ｖ／（ｋ・Ｔ）｝……（２）
ここで、ｆは熱的スイッチング周波数、ｆ０およびＢは定数である。ｋはボルツマン定数、Ｔは温度である。
【００２６】
記憶された内容が熱的に安定している（低い熱的スイッチング周波数ｆをもつ）ためには、指数関数中の分子の項「Ｂ・Ｈｓ・Ｍｓ・Ｖ」が、ある一定値より大きくなければならない。セルサイズが小さくなると、容積Ｖ（＝Ａ・ｔ）のうちの面積Ａが小さくなる。したがって、分子の値を保つためには、ＨｓもしくはＭｓ・ｔ、またはその両方を大きくしなければならない。ところが、Ｍｓ・ｔの値を大きくすると、スイッチング電流Ｉc が大きくなってしまう。したがって、スイッチング磁界Ｈｓを大きくすることが好ましい。
【００２７】
このスイッチング磁界Ｈｓは、通常、セルの形状異方性によって決まってくる。例えば楕円形のセルの場合、スイッチング磁界Ｈｓは、次の式（３）によって与えられる。
Ｈｓ＝Ｄ・Ｍｓ・ｔ・Ａｒ……（３）
ここで、Ｄは定数、Ａｒは楕円形のアスペクト比（短軸に対する長軸の比）である。
【００２８】
形状異方性を利用すると、Ｍｓ・ｔまたはＡｒを大きくすることにより、Ｈｓの値を大きくすることができる。しかしながら、これらのどちらも好ましくない。Ｍｓ・ｔを大きくするとＩｃが大きくなり、また、Ａｒを大きくするとセルサイズが大きくなるからである。したがって、スイッチング電流Ｉｃおよびセルサイズの増大という不都合を伴うことなくスイッチング磁界Ｈｓを大きくする方法が求められる。
【００２９】
これを実現する方法は、ＭＴＪセルにおけるフリー層の磁気異方性に影響を与える次の２つの現象を組み合わせて用いることによってもたらされ得ると考えられる。
１）フリー層における材料組成の結果である応力および磁歪に起因する異方性
２）磁気異方性を発現させる形状由来の異方性
【００３０】
しかしながら、従来においては、スピントランスファー型ＭＲＡＭセルに、応力および磁歪の作用と形状異方性との組み合わせを適用することにより、全体の磁気異方性を制御する具体的な方法については提案されていなかった。
【００３１】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、フリー層のスイッチング磁界が主として応力および磁歪によって制御され得るようなスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセル、およびその形成方法を提供することにある。
【００３２】
本発明の第２の目的は、形状異方性の作用と応力・磁歪由来の異方性の作用とを組み合わせてスイッチング磁界を作り出すことにより、熱的擾乱の作用を低減することができる
スピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセル、およびその形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
これらの目的は、スピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルにおけるフリー層の磁気異方性のほとんどが、フリー層の応力および磁歪特性によってもたらされるようにすることにより達成される。より具体的には、本発明は次のようにして実現される。
【００３４】
本発明のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルは、固定された磁化を有するピンド層と、スイッチング可能な磁化を有するフリー層と、ピンド層とフリー層との間に形成された非磁性のトンネルバリア層とを含むＭＴＪエレメントを備え、フリー層が、所定方向に形状異方性を有すると共に、周囲を取り囲む材料によって生じた所定方向の引張応力または圧縮応力が加えられた状態にあり、かつ、材料組成および構造によって変化し得る磁歪係数λを有するように形成されたものである。このフリー層は、形状由来の磁気異方性と、応力および磁歪由来の磁気異方性の総和としての総合磁気異方性Ｈktotalを獲得することにより、ＭＴＪエレメントがスイッチング磁界Ｈｓを獲得する。垂直方向の臨界電流によってフリー層の磁化方向が切り替えられるが、その際、スイッチング磁界Ｈｓがある程度の大きさをもっているので、フリー層に生じた磁化は、熱的擾乱に対して安定なものとなる。
【００３５】
本発明のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの製造方法は、基板上に、所望の符号および大きさの磁歪係数を有するフリー層を含むＭＴＪ構造を形成するステップと、所定方向の形状異方性を有することとなるようにＭＴＪ構造をパターニングすることによりＭＴＪエレメントを形成するステップと、ＭＴＪエレメントの周りに、これを取り囲む材料を形成することにより、ＭＴＪエレメントに所定方向の引張応力または圧縮応力が加えられた状態にするステップとを含み、垂直方向のスイッチング電流によってフリー層の磁化方向を切り替えることができるような限度において、形状異方性と共にフリー層の応力および磁歪の作用によってＭＴＪエレメントに総合磁気異方性を付与して所望のスイッチング磁界ＨS を生じさせるようにしたものである。
【００３６】
本発明のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルでは、フリー層を、元素Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂを含む強磁性合金により構成するようにしてもよい。あるいは、フリー層を、元素Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂを含むと共に、Ｃｕ、ＨｆもしくはＮｂまたはそれらの組み合わせを添加物として含む強磁性合金として構成してもよい。これらの場合には、強磁性合金の原子組成比によりフリー層の磁歪係数λを調整（設定）することが可能である。
【００３７】
本発明のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルでは、フリー層を、互いに異なる磁歪定数を有する複数の強磁性層を積層してなる複合強磁性構造を有するように構成してもよい。この場合には、各強磁性層の磁歪係数と膜厚とを調整することにより、フリー層の総合磁歪係数を調整（設定）することが可能である。
【００３８】
フリー層の一構成例として、例えばＮｉx Ｆｅ1-x という組成をもつように形成可能である。この場合のｘの値は、例えば０．２５＜ｘ＜１とするのが好ましい。あるいは、フリー層は、Ｃｏx Ｆｅ1-x Ｂy という組成をもつように形成可能である。この場合のｘ，ｙの値は、例えば０．２５＜ｘ＜１、０＜ｙ＜０．５とするのが好ましい。
【００３９】
フリー層の他の構成例として、例えば、Ｃｏx Ｆｅ1-x Ｂy ／Ｎｉz Ｆｅ1-z という組成の２層構造とすることも可能である。この場合のｘ，ｙ，ｚの値は、例えば０．２５＜ｘ＜１、０＜ｙ＜０．５、０．７＜ｚ＜１とするのが好ましい。
【００４０】
フリー層の他の構成例として、例えば、Ｃｏx Ｆｅ1-x Ｂy ／( Ｎｉ70Ｆｅ30)1-zＣｕz という組成の２層構造とすることも可能である。この場合のｘ，ｙ，ｚの値は、例えば０．２５＜ｘ＜１、０＜ｙ＜０．５、０．１５＜ｚ＜０．２５とするのが好ましい。
【００４１】
フリー層の他の構成例として、例えば、Ｃｏx Ｆｅ1-x Ｂy ／Ｕz Ｖ1-z という組成の２層構造とすることも可能である。ここで、ＵはＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｂまたはそれらの合金であり、ＶはＮｂ，Ｈｆまたはそれらの合金である。この場合のｘ，ｙ，ｚの値は、例えば０．２５＜ｘ＜１、０＜ｙ＜０．５、０．７＜ｚ＜１とするのが好ましい。
【００４２】
フリー層の周囲を取り囲む材料は、高いｋ値を有する誘電体材料（high-k dielectric material）によって構成可能である。
【発明の効果】
【００４３】
本発明のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルおよびその製造方法によれば、フリー層が、形状由来の磁気異方性と、応力および磁歪由来の磁気異方性の総和としての総合磁気異方性Ｈktotalを獲得することにより、垂直方向の臨界電流によってフリー層の磁化方向を切り替えることができるような限度内の大きさをもつスイッチング磁界をＭＴＪセルが獲得するようにしたので、スイッチング電流およびセルサイズの増大という不都合を伴うことなくスイッチング磁界を大きくすることができ、フリー層に生じた磁化を熱的擾乱に対して安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態という。）について説明する。
【００４５】
本実施の形態では、ＣＰＰ−ＭＴＪ構成のスピントランスファー型ＭＲＡＭセルについて説明する。本実施の形態のＭＲＡＭセルは、スイッチング磁界Ｈs が、形状異方性と応力・磁歪由来の異方性との組み合わせにより生ずる磁気異方性の結果であるようなフリー層を有する。ピンド層は、強磁性材料からなる単層により構成してもよいし、あるいはシンセティック（ＳｙＡＰ）反強磁性層として構成してもよい。セルの動作中、フリー層と直交する方向に電流が流れると、伝導電子のスピンとフリー層の磁気モーメントとの相互作用により、フリー層の磁化のトルク誘起スイッチングが生じる。そのトルクは、スイッチング磁界に対抗して磁化方向を切り換えるのに足る十分なものでなければならない。一旦スイッチングが終わると、上記のスイッチング磁界によって十分な磁気エネルギーが磁気モーメント構造に与えられ、熱的擾乱に対する磁化の安定化が確保される。以下、図面を参照して詳細に説明する。
【００４６】
図１は、本発明における一実施の形態としての、スピントランスファートルク型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの断面構成を表す概略図である。図１に示したように、このＳＴＴ−ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルは、多層のＣＰＰ（current perpendicular to plane；面直交電流型）構造を有するＭＴＪ素子１０を備えている。ＭＴＪ素子１０は、その上面がビット線１００と接しており、下面が下部電極３００と接している。下部電極３００は、導電ビア８０を介してトランジスタ５００と電気的に接続されており、この導電ビア８０を介して電流が下部電極３００とビット線１００との間を流れることができるようになっている。トランジスタ５００は、読み出し動作や書き込み動作の際にＭＴＪ素子１０へ電流を供給するようになっている。トランジスタ５００のゲートは、ビット線１００と交差するように延在するワード線２００にも接続されている。ワード線２００は、書込電流をセルに流す際にトランジスタ５００を活性化するものである。
【００４７】
ワード線２００は、ビット選択（ビット線１００と下部電極３００との間に電流を流して磁化反転を行わさせる特定のセルを選択すること）を行い、トランジスタ５００は選択されたセルのフリー層を反転させるのに必要な電流を供給するものである。セルの読み出し（すなわち、抵抗値の判定）は、ビット線とワード線との間にバイアス電圧を印加して抵抗値を測定し、この測定した抵抗値を回路（図示せず）中の標準セルと比較することにより行われるようになっている。
【００４８】
ＭＴＪ素子１０は、下部電極３００の上に順に、下地層１、反強磁性のピンニング層２、シンセティック反強磁性（ＳｙＡＦ）ピンド層３４５、非磁性のトンネルバリア層６、強磁性のフリー層７、および非磁性のキャップ層８が積層された構造を有している。
【００４９】
下地層１は、例えばニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）により構成され、ピンニング層２は、例えばマンガンイリジウム合金（ＭｎＩｒ）により構成される。
【００５０】
ＳｙＡＦピンド層３４５は、下部電極３００の側から第２強磁性層３、非磁性スペーサ層４、第１強磁性層５が順に積層されたものである。矢印２０，３０は、ＳｙＡＦピンド層３４５の２つの強磁性層（第１強磁性層５および第２強磁性層３）における各々の磁化の向きを表している。磁化２０と磁化３０とは互いに逆方向の向きとなっている。また、矢印４０は、フリー層７の磁化が互いに正反対の２方向をとりうることを表している。
【００５１】
ＳｙＡＦピンド層３４５において、第２強磁性層３は、例えばコバルト鉄合金からなり、非磁性スペーサ層４は、例えばルテニウム（Ｒｕ）からなる導電層である。さらに、第１強磁性層５は、例えば、Ｃｏ60Ｆｅ20Ｂ20層とＣｏ75Ｆｅ25層とがピンニング層２の側から順に積層された複合層として形成される。
【００５２】
トンネルバリア層６は、例えば結晶質の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）によって構成されている。
【００５３】
フリー層７は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂのうちの少なくとも１つを含む強磁性合金により構成可能である。フリー層７はまた、元素Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂのうちの少なくとも１つを含むと共に、Ｃｕ、ＨｆもしくはＮｂまたはそれらの組み合わせを添加物として含む強磁性合金として構成することも可能である。このフリー層７には、形状異方性と応力・磁歪由来の異方性との組み合わせにより生ずる磁気異方性の結果としてのスイッチング磁界Ｈs が生じている。このフリー層については、後に詳述する。
【００５４】
キャップ層８は、例えばタンタルなどの非磁性金属からなり、フリー層７を製造過程において保護するように機能する。
【００５５】
このような構成のスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルは、次のように動作する。
【００５６】
このスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルと、２つの導線を流れる電流によって生ずる誘導磁界を利用したＭＲＡＭセル（誘導型ＭＲＡＭセル）との違いは、書き込み動作のメカニズムにのみあり、再生動作は共通である。
【００５７】
ワード線２００は、ビット選択（すなわち、電流が流れることによって磁化反転することとなる特定のセルの選択）を行い、トランジスタは、選択されたセルのＭＴＪ素子におけるフリー層のスイッチングに要する電流の供給を行う。
【００５８】
図１に示したように、臨界電流が下地層１からキャップ層８へ向かって矢印５０の方向に流れると、スピントランスファートルクにより、フリー層７の磁化４０は、リファレンスとなる第１強磁性層５の磁化３０と反対方向（図では左方向）を向くように配向する。これにより、高抵抗状態の書き込みが行われたことになる。
【００５９】
逆に、臨界電流が非磁性キャップ層８から下地層１へ向かって矢印６０の方向に流れると、フリー層７の磁化４０は、リファレンスとなる第１強磁性層５の磁化３０と同方向（図では右方向）を向くように配向する。これにより、低抵抗状態の書き込みが行われたことになる。
【００６０】
このようなトルクによって誘発される反転動作の物理的な説明は複雑で困難であり、スピン歳差運動（spin precession ）の誘導、および第２の磁性層における特定の磁気ダンピング効果（Gilbert damping ）に依存するものと考えられる。
【００６１】
一旦、あるセルに書き込みがなされると、図示しない電気回路は、そのセルが高抵抗状態または低抵抗状態のいずれであるかを検出すること（読み出すこと）が可能となる。すなわち、読み出しの際には、ビット線１００と下部電極３００との間にバイアス電圧を印加することによって、セルの抵抗値を測定し、回路（図示せず）によりその抵抗値をリファレンスセルと大小を比較する。そして、比較の結果に応じて“０”または“１”と判定する。
【００６２】
次に、フリー層７の構成および作用について詳細に説明する。
【００６３】
フリー層の応力および磁歪によってもたらされる磁気異方性Ｈk σは、次の（４）式により与えられる。
Ｈk σ＝3/2(λσ)   ……（４）
ここで、λはフリー層の磁歪係数であり、σはフリー層の応力である。σは、引張応力／圧縮応力に対応して、正／負の値をとるが、その値は、フリー層の材料組成およびその形成方法、ならびにフリー層を取り巻く周囲の材料の性質に大きく依存する。とりわけ、周囲の誘電体の成膜の仕方（例えば成膜レートの大小）の違いに起因して、生ずる応力に変化が生ずる。
【００６４】
例えば図２に示したように、ｙ軸方向を向いたビット線１００の下側に２つの楕円形のＭＴＪセルが形成された状態を考える。各セルの形状異方性によって、セルの長軸方向（ｘ軸方向）に沿って磁気異方性Ｈksが生じる。ここでは、各セルにおける応力が「正」、すなわちｙ軸に沿って引張応力が存在すると仮定する。セルのフリー層が、正の磁歪をもつＣｏＦｅＢ等からなる場合には、応力と磁歪との組み合わせにより、ｘ軸方向に沿って応力由来の異方性が生ずるであろう。これらの２つの磁気異方性源の組み合わせの結果、総合スイッチング磁界Ｈstotalは、形状由来の異方性Ｈksと応力磁歪由来の異方性Ｈk σとの和として次の（５）式により与えられる。
Ｈstotal＝Ｈks＋Ｈk σ  ……（５）
【００６５】
このスイッチング磁界は、図２中の矢印に示したように、ｘ軸方向に沿っている。以下に述べるように、これらの２つの異方性は、互いに独立したものであり、必ずしも応力由来異方性が形状由来異方性と同じ方向であるとは限らない。さらに、応力由来異方性は、それ自体で、十分なスイッチング磁界Ｈs を与えることができ、これにより、ＭＴＪセルの熱的安定性を保つことができる。この応力由来異方性の値は、Ｍs・ｔやアスペクト比Ａr とは独立して制御可能なものである。
【００６６】
応力の正負の符号および値は、ＭＴＪセル自体の材料およびプロセスによって制御可能であるが、そればかりでなく、ＭＴＪセルの近傍領域を占める材料やプロセス（例えば、高誘電率の誘電体材料（high-k dielectric material）や、ビット線等）によっても制御可能である。磁歪の正負符号や値は、フリー層の材料の原子組成やＭＴＪ膜中の他の構造等によって制御可能である。なお、磁歪の膜厚への依存度は、ほんのわずかである。
【００６７】
コンパクトに設計する上では、例えば図３に示したように、楕円形の長軸をビット線に沿った方向に一致させるのが有利である。この図で、２つのセルは水平断面が楕円形であり、長軸がｙ軸方向を向いているので、形状由来の異方性はｙ軸方向となる。ここに図示した構成では、応力は、図２の場合と同様に、引張応力（正）であって、ｘ軸方向に沿うものと仮定している。さらに、磁歪λの値は正であり、応力・磁歪由来の異方性はｘ軸方向に沿うものと仮定している。このように、２つの異方性の方向の間には競合が生じる。そして、もしもＨk σ＞Ｈksであれば、異方性は実質上、ｘ軸方向に沿ったものとなる
【００６８】
図４に示した例では、楕円長軸がｙ軸方向を向いた２つのスピントランスファー型ＭＴＪセル１０，１１の上に、ｙ軸方向に沿ったビット線１００が延びている。このため、これらのセルの形状由来の異方性はｙ軸方向を向く。各セルの応力がｘ軸方向に沿った引張応力であり、磁歪係数λが負であると仮定すると、正味の磁気異方性はｙ軸方向に沿ったもの（矢印）となる。
【００６９】
次に、図２〜図４に示した構成による結果を利用可能にするために、磁歪係数λの符号と値がどのように変化するかについて、以下説明する。
【００７０】
フリー層の磁歪係数λやフリー層に加わる応力の性質を制御することかできれば、その磁気異方性Ｈk 、ひいてはスイッチング磁界Ｈs が制御可能になる。このことは、スピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの用途において、所望のスイッチング電流をもつ熱的に安定なＭＴＪセルを設計する上での方法を提案するものである。磁歪係数λの値は、フリー層を構成するＮｉ，Ｃｏ，Ｆｅの量と大きく関係する。
【００７１】
図５はそのような関係の一例を表すものであり、様々な結晶構造をもったＮｉＦｅ合金の組成に対応してλの値が変化する様子を示している。このグラフからわかるように、Ｎｉx Ｆｅ1-x （但し、ｘ≒０. ８）という組成にすることにより、磁歪係数λを正、負またはゼロ付近に調整可能である。より一般的には、０．２５＜ｘ＜１という範囲のＮｉx Ｆｅ1-x 合金によってフリー層を構成することが可能である。
【００７２】
高い磁気抵抗効果係数（ＭＲ比）ＤＲ／Ｒを得るためには、（特にＭｇＯからなるトンネルバリア層をもつＭＴＪエレメントにおいては、）コバルト鉄合金にボロンをドープしてなるＣｏＦｅＢをフリー層として用いることが知られている。従来より、スピンバルブ型のＭＴＪ−ＭＲＡＭにおいては、上記のようなフリー層とトンネルバリア層とを用いて２７０％に達するＤＲ／Ｒを得ることができることが示されている。
【００７３】
本実施の形態では、スピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの用途において、一般に大きな正の値の磁歪係数λをもつ、ＣｏＦｅＢからなるフリー層を提案する。具体的には、Ｃｏx Ｆｅ1-x Ｂy 層（０．２５＜ｘ＜１、０＜ｙ＜０．５）という組成とするのが好ましい。
【００７４】
また、所望の磁歪係数λの値を得るためには、フリー層を複合層ＣｏＦｅＢ／［Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｘ］として形成すればよい。この複合フリー層は、Ｃｏ，ＮｉおよびＦｅのうちの少なくとも１つに元素Ｘを加えた層（下側調整層）の上に、ＣｏＦｅＢ合金層（上側層）を形成した構造を有する。元素Ｘは、例えばハフニウム（Ｈｆ）またはニオビウム（Ｎｂ）である。Ｃｏ，ＮｉおよびＦｅの合金にＮｂを添加すると、λの値は負にシフトし、Ｈｆを添加すると、正にシフトする。例えば、Ｃｏ95Ｎｂ5 のλの値は負の方向に大きくシフトしていることから、フリー層を例えばＣｏＦｅＢ／Ｃｏ95Ｎｂ5 という構成の複合層にすると、２つの層の膜厚比に応じて、λの値が負の方向にシフトする。より一般的には、Ｃｏx Ｆｅ1-x Ｂy ／Ｕz Ｖ1-z （ＵはＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｂまたはそれらの合金、ＶはＮｂ，Ｈｆまたはそれらの合金、０．２５＜ｘ＜１、０＜ｙ＜０．５、０．７＜ｚ＜１）という組成の２層構造としてフリー層を形成することが可能である。
【００７５】
上記の一般式を満たす他の膜組成として、例えば、Ｃｏ92Ｎｂ3 Ｈｆ3,ＣｏＦｅＮｂ, ＣｏＦｅＮｂＨｆ, ＣｏＦｅＢＮｂまたはＣｏＦｅＢＮｂＨｆ等を下側調整層として用いることにより、複合フリー層の調整が可能である。また、下側調整層として、Ｎｉz Ｆｅ層を用いるようにしてもよい。この場合、フリー層は、Ｃｏx Ｆｅ1-x Ｂy ／Ｎｉz Ｆｅ1-z （０．２５＜ｘ＜１、０＜ｙ＜０．５、０．７＜ｚ＜１）という組成の２層構造として形成可能である。
【００７６】
また、フリー層は、単層のＮｉx Ｆｅ1-x 層（但し、０．２５＜ｘ＜１、より好ましくは、ｘ＞０. ８）により構成してもよいし、複合層Ｃｏx Ｆｅ1-x Ｂy ／（Ｎｉ70Ｆｅ30)1-zＣｕz （０．２５＜ｘ＜１、０＜ｙ＜０．５、０．１５＜ｚ＜０．２５）により構成してもよい。一般に、負の磁歪係数λをもつ層の上に正の磁歪係数λをもつ層を積層してなる２層構造（例えば、上記した２層構造ＣｏＦｅＢ／Ｃｏ95Ｎｂ5 ）としてもよい。
【００７７】
磁歪に代えて、フリー層に加わる応力を変化させるようにしてもよい。これは、ＭＴＪセルの近傍における材料（例えば、フリー層を取り囲む誘電体層、とりわけ、高いｋ値（高誘電率）をもつ誘電体材料）の性質を変更することによって実現可能である。概して、適切な値の磁歪係数λをもつフリー層材料に対して、周囲材料によって生じる適切な応力や、（必要に応じて）形状異方性を組み合わせることにより、所望の値の磁気異方性およびスイッチング磁界をもつセルを構成することが可能である。
【００７８】
このように、本実施の形態では、形状由来の磁気異方性と応力・磁歪由来の磁気異方性の総和としての総合磁気異方性をフリー層に生じさせることにより、ＭＴＪセル１０が、臨界電流によるフリー層磁化方向の切り替えが可能な限度内で、熱的擾乱に対して安定性を保つに足る大きさのスイッチング磁界を獲得するようにしたので、スイッチング電流およびセルサイズの増大という不都合を伴うことなくスイッチング磁界を大きくすることができる。したがって、フリー層に生じた磁化を熱的擾乱に対して安定化させることができる。
【００７９】
次に、以上のような構造のＳＴＴ−ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの製造方法を説明する。
【００８０】
本実施の形態におけるＳＴＴ−ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの製造方法では、基板上に、所望の符号および大きさの磁歪係数を有するフリー層７を含むＭＴＪ素子１０を形成する。ＭＴＪ素子１０の形成は、次のようにして行う。
【００８１】
まず、トランジスタ５００が設けられた基体にワード線２００、接続部８０、下部電極３００を形成した基板を作製する。次に、この基板上に、下地層１、ピンニング層２、ＳｙＡＦピンド層３４５を順に積層したのち、第１磁性層５の上に、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなるトンネルバリア層６を形成する。次に、トンネルバリア層６の上に、上記のような組成の強磁性材料を用いてフリー層７を形成したのち、その上にキャップ層８を形成する。これで、ＭＴＪ構造が出来上がる。このＭＴＪ構造を、所定方向の形状異方性を有することとなるようにパターニングしてＭＴＪセル１０を得る。
【００８２】
さらに、ＭＴＪセル１０の周りに、これを取り囲むように誘電体材料を形成することにより、ＭＴＪセル１０に所定方向の引張応力または圧縮応力が加えられるようにする。誘電体材料としては、高誘電率の材料を用いることができる。形状異方性と共にフリー層７の応力および磁歪の作用によって、ＭＴＪセル１０に総合磁気異方性が付与される。これにより、垂直方向のスイッチング電流５０，６０によるフリー層７の磁化方向の切り替えが可能になる限度での所望の大きさのスイッチング磁界ＨS を生じさせることができる。
【００８３】
ＭＴＪ素子１０を作製したのち、キャップ層８の上面と接するようにビット線１００を設けることにより、トランスファー型のＭＴＪ−ＭＲＡＭセルが完成する。
【００８４】
以上、実施の形態に基づいて本発明を説明したが、当業者にとって理解されるように、上記実施の形態は本発明をあくまで例示説明をしたものであって、本発明を限定するものではない。形状異方性と応力・磁歪由来異方性とを組み合わせた結果としての磁気異方性を有するスピントランスファー型ＣＰＰ−ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルを構成し製造するために採用される方法、材料、構造および寸法については、特許請求の範囲により規定された本発明の要旨にしたがう限りにおいて、適宜、修正や改変を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施の形態におけるスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの概略構成を表す断面図である。
【図２】図１に示したスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの配置例を示す図である。
【図３】図１に示したスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの他の配置例を示す図である。
【図４】図１に示したスピントランスファー型ＭＴＪ−ＭＲＡＭセルの他の配置例を示す図である。
【図５】ニッケル鉄からなるフリー層における、ニッケル含有量と磁歪との関係の一例を示すグラフである。
【図６】従来のＭＲＡＭセルの配置例を示す図である。
【図７】従来のＭＲＡＭセルの全体配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０，１１…ＭＴＪセル、１００…ビット線、２００…ワード線、３００…下部電極、５００…トランジスタ、１…下地層、２…ピンニング層、３４５…シンセティック反強磁性（ＳｙＡＦ）ピンド層、３…第２強磁性層、４…非磁性スペーサ層、５…第１強磁性層、６…トンネルバリア層、７…フリー層、８…キャップ層、Ｈk σ…応力由来磁気異方性。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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