"磁気トンネル接合セルであって、強磁性自由層と、少なくとも約15Åの厚みを有する強化層と、酸化物バリヤ層と、強磁性基準層とを備え、前記強化層および前記酸化物バリヤ層は、前記強磁性基準層と前記強磁性自由層との間に配置され、前記酸化物バリヤ層は、前記強磁性基準層に隣接して配置され、前記強磁性自由層、前記強磁性基準層、および前記強化層は、すべて、面外の磁化方向を有する、磁気トンネル接合セル。前記強化層は、前記強磁性自由層に直接隣接して配置される、請求項1に記載の磁気トンネル接合セル。前記強化層は、前記強磁性自由層からわずかに分離されている、請求項1に記載の磁気トンネル接合セル。前記強化層は、少なくとも約20Åの厚みである、請求項1に記載の磁気トンネル接合セル。前記強化層は、約15Åから20Åの厚みである、請求項1に記載の磁気トンネル接合セル。前記強化層は、NiFe、CoFe、またはCoFeBを含む、請求項1に記載の磁気トンネル接合セル。前記強磁性基準層に直接隣接する固定層をさらに備える、請求項1に記載の磁気トンネル接合セル。前記強磁性自由層と前記強化層との間に配置された挿入層をさらに備える、請求項1に記載の磁気トンネル接合セル。前記挿入層は、タンタラム、ルテニウム、クロム、またはマグネシウム酸化物を含む、請求項8に記載の磁気トンネル接合セル。前記強磁性自由層および前記強磁性基準層は、単層のTbCoFe、GdCoFe、またはFePt、および、Co/PtCo/Niのラミネート層の中から選択される、請求項1に記載の磁気トンネル接合セル。前記強磁性自由層および前記強磁性基準層の双方は、約35から約60原子百分率の量の鉄Feを有する、FePtを含む、請求項10に記載の磁気トンネル接合セル。前記強磁性自由層および前記強磁性基準層の双方は、約20から約35原子百分率の量のテルビウムTbと約40から約75原子百分率の量の鉄Feを有するTbCoFeを含む、請求項10に記載の磁気トンネル接合セル。装置であって、磁気トンネル接合セルと、トランジスタとを備え、前記磁気トンネル接合セルは、強磁性自由層と、少なくとも約15Åの厚みを有する強化層と、酸化物バリヤ層と、強磁性基準層とを含み、前記強化層および前記酸化物バリヤ層は、前記強磁性基準層と前記強磁性自由層との間に配置され、前記酸化物バリヤ層は、前記強磁性基準層に隣接して配置され、前記強磁性自由層、前記強磁性基準層、および前記強化層は、すべて、面外の磁化方向を有し、前記トランジスタは、前記磁気トンネル接合セルに電気的に接続される、装置。前記強化層は、前記強磁性自由層に直接隣接して配置される、請求項13に記載の装置。前記強化層は、少なくとも約20Åの厚みである、請求項13に記載の装置。前記強化層は、約15Åから20Åの厚みである、請求項13に記載の装置。前記強化層は、NiFe、CoFe、またはCoFeBを含む、請求項13に記載の装置。メモリアレイであって、複数の並列の導電ビットラインと、前記ビットラインに概して直交する複数の並列の導電ワードラインと、複数の磁気トンネル接合セルとを備え、各磁気トンネル接合セルは、強磁性自由層と、少なくとも約15Åの厚みを有する強化層と、酸化物バリヤ層と、強磁性基準層とを含み、前記強化層および前記酸化物バリヤ層は、前記強磁性基準層と前記強磁性自由層との間に配置され、前記酸化物バリヤ層は、前記強磁性基準層に隣接して配置され、前記強磁性自由層、前記強磁性基準層、および前記強化層は、すべて、面外の磁化方向を有し、複数の磁気トンセル接合セルの各々は、前記ビットラインおよびワードラインの交点に配置される、メモリアレイ。前記強化層は、少なくとも約20Åの厚みである、請求項18に記載のメモリアレイ。前記強化層は、NiFe、CoFe、またはCoFeBを含む、請求項18に記載の装置。大部分の活動は、面内磁気異方性を有するMTJセルに焦点が向けられてきた。しかしながら、適正な温度安定性のために、スイッチング電流をどれだけ低くできるかについて制限があり、それは、CMOSトランジスタのサイズをさらに制限し、最終的にはメモリアレイの密度を制限する。さらに、セル形状および端部粗さの許容値が非常に低く、それは、フォトリソグラフィ技術の挑戦であり得る。磁気トンネル接合セル構造および材料を改善するために設計された技術、設計、および修正は、ST-RAMの利点を最大化するための進歩の重要な領域を残している。簡単な要約本開示は、しばしば磁気トンネル接合セルと称される、磁気スピントルクメモリセルに関し、それは、ウェハ平面に垂直に揃えられた、または面外の、関連した強磁性層の磁気異方性すなわち、磁化方向を有する。本開示の1つの特定の実施形態は、強磁性層と、少なくとも約15Åの厚みを有する強化層と、酸化物バリヤ層と、強磁性基準層とを含む磁気トンネル接合セルである。強化層および酸化物バリヤ層は強磁性基準層と強磁性自由層との間に配置され、酸化物バリヤ層は強磁性基準層に隣接して配置される。強磁性自由層、強磁性基準層、および強化層は、すべて、面外の磁化方向を有する。本開示の他の特定の実施形態は、磁気トンネル接合セルとトランジスタとを備える装置である。磁気トンネル接合セルは、強磁性自由層と、少なくとも約15Åの厚みを有する強化層と、酸化物バリヤ層と、強磁性基準層とを含む。強化層および酸化物バリヤ層は強磁性基準層と強磁性自由層との間に配置され、酸化物バリヤ層は強磁性基準層に隣接して配置される。強磁性自由層、強磁性基準層、および強化層は、すべて、面外の磁化方向を有する。トランジスタは、磁気トンネル接合セルに電気的に接続される。本開示のさらに他の実施形態は、複数の並列の導電ビットラインと、ビットラインに概して直交する複数の並列の導電ワードラインと、複数の磁気トンネル接合セルとを備えるメモリアレイである。各磁気トンネル接合セルは、強磁性自由層と、少なくとも約15Åの厚みを有する強化層と、酸化物バリヤ層と、強磁性基準層とを含む。強化層および酸化物バリヤ層は強磁性基準層と強磁性自由層との間に配置され、酸化物バリヤ層は強磁性基準層に隣接して配置される。強磁性自由層、強磁性基準層、および強化層は、すべて、面外の磁化方向を有する。複数の磁気トンネル接合セルの各々は、ビットラインおよびワードラインの交点に配置される。これらの、およびさまざまな他の特徴および利点が、以下の詳細な説明の解釈から明らかになるであろう。本開示は、添付の図面に関連して、本開示のさまざまな実施形態についての以下の詳細な説明を考慮して、より完全に理解され得る。図は、必ずしも縮尺通りではない。図において用いられる同じ符合は、同じ構成要素を示す。しかしながら、所与の図において構成要素を示すための符号の使用は、同じ符号が付された他の構成要素に限定することを意図したものではないことが、理解されるだろう。詳細な説明本開示は、ウェハ平面に垂直に揃えられた、または面外の、関連した強磁性層の磁化方向をもたらす磁気異方性を有する、磁気トンネル接合MTJセルのさまざまな実施形態に向けられる。以下の説明においては、本明細書の一部を形成するとともに、さまざまな特定の実施形態の例として示される、添付の1組の図面が参照される。他の実施形態が予期され、本開示の範囲または精神から逸脱することなくなされ得ることが理解されるべきである。したがって、以下の詳細な説明は、限定の意味で採用されるべきではない。本明細書で与えられるすべての定義は、ここで頻繁に用いられる特定の用語の理解を容易にするものであり、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。そうでないと示されない場合には、明細書および特許請求の範囲で用いられるフィーチャサイズ、量、および物理特性を表現するすべての数値は、約の語句によってすべての事例において修正されるものと理解されるべきである。したがって、反対であることが示されていなければ、上記の明細書および添付の特許請求の範囲に記載された数値パラメータは、本明細書に開示された教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変化することができる概算値である。本明細書および添付の特許請求の範囲において用いられるように、a、anおよびtheの単数形は、その内容が明らかにそうでないと示していなければ、複数の参照を含む実施形態を網羅する。本明細書および添付の特許請求の範囲において用いられるように、語句またはは、その内容が明らかにそうでないと示していなければ、一般的におよび/またはを含む意味が採用される。本開示は、あまり限定されないが、本開示のさまざまな局面の理解は、以下に与えられる例の議論を通して深まるであろう。図1Aは、垂直または面外磁化方向を有する例示的なMTJセルを示す。MTJセル100は、比較的緩いsoft強磁性自由層110と、強磁性基準たとえば、固定層140とを含む。強磁性自由層110および強磁性基準層140は、酸化物バリヤ層130または非磁気トンネルバリヤ層によって分離される。MTJセル100は、強化層120も含む。強化層120は、酸化物バリヤ層130に隣接して、自由層110に隣接して、または、酸化物バリヤ層130および自由層110の双方に隣接して配置することができる。MTJセル100は、強化層および酸化物バリヤが強磁性基準層と強磁性自由層との間に配置されるとともに、酸化物バリヤ層が強磁性基準層に隣接して配置されるものとしても記述され得る。自由層110、基準層140、および強化層120は、各々、関連した磁化方向を有する。層110,120,140の磁化方向は、層の伸延方向、およびメモリセル100が形成されるウェハ基板の平面に不平行に向けられる。いくつかの実施形態においては、層110,120,140の磁化方向は面外と称され得る。いくつかの実施形態においては、層110,120,140の磁化方向は少なくとも実質的に垂直と称され得る。いくつかの実施形態においては、層110,120,140の磁化方向は垂直と称され得る。いくつかの実施形態においては、層110および140の磁化方向は垂直であり、層120の磁化方向は面外または少なくとも実質的に垂直と称され得る。自由層110の磁化方向は、基準層140および強化層120双方の磁化方向よりも、より容易に切換可能である。シード層またはキャッピング層のような他の任意の層は、明確性のために、これらの図には示されていない。自由層110および基準層140は、たとえば、Fe、Co,またはNiのような任意の有用な強磁性ferromagnetic:FM材料、およびNiFeおよびCoFeのようなそれらの合金で、独立して製造され得る。自由層110および基準層140のいずれか、または双方は、単層あるいは複層マルチレイヤのいずれかであり得る。自由層および固定層を構成することができる材料の特定の例は、TbCoFe,GdCoFe,FePtのような垂直異方性を有する単一の層、Co/PtCo/Niマルチレイヤのようなラミネート層、ならびに、Co/FeおよびCoFeB合金のような高スピン偏極強磁性材料で積層された垂直異方性材料を含み得る。実施形態においては、少なくとも自由層110および実施形態においては、基準層140もを構成する材料の組成は、補償温度、垂直異方性、および隣接する強化層との交換カップリングexchangecouplingを強化するように選択され得る。少なくとも自由層のために利用され得るFePtの例示的な組成は、35~60原子百分率の範囲の鉄Feの量、および40~65原子百分率の範囲のプラチナPtの量を有し得る。少なくとも自由層のために利用され得るTbCoFeの例示的な組成は、20~35原子百分率の範囲のテルビウムTbの量、40~75原子百分率の範囲の鉄Feの量、および5~40原子百分率の範囲のコバルトCoの量を有し得る。自由層110および基準層140は、一般的に、少なくとも20Åの厚みを有し得る。実施形態においては、自由層110および基準層140は少なくとも50Åの厚みを有し得る。実施形態においては、自由層110および基準層140は80Åの厚みを有し得る。実施形態においては、自由層110および基準層140は80Åの厚みを有し、たとえばTbCoFeで作られる。バリヤ層130は、たとえば、酸化物材料たとえば、AL2O3,TiOx,またはMgOxまたは半導体材料のような、電気絶縁材料で作られ得る。バリヤ層130は、単層ともできるし、あるいは、他の酸化物や金属たとえば、Mg/MgOバリヤで積層された層ともできる。バリヤ層130は、プロセスの実行可能性および装置の信頼性に応じて、任意的に、自由層110または基準層140とパターン化されてもよい。強化層120は、自由層110に近接して配置され得る。実施形態においては、強化層120は、自由層110に直接隣接して配置され得る。強化層120は、自由層のスピン偏極を強化するように機能し、それはより高いトンネリング磁気抵抗TMRをもたらす。開示された強化層120は、自由層110からわずかに分離され得る。これは、強化層120を相対的に厚くすることによって、自由層110に対してわずかに傾いた磁気モーメントを有することによって、あるいはこれらの組み合わせによって達成することができる。自由層110に対する強化層120のわずかに傾いた磁気モーメントは、ウェハ基板に対して実質的に垂直だけであるように特徴付けられる。実施形態においては、強化層120は比較的厚くされ得る。実施形態においては、強化層120は、少なくとも15オングストロームÅの厚みであり得る。実施形態においては、強化層120は20Åの厚みであり得る。実施形態においては、強化層120は、15Å~20Åであり得る。実施形態においては、強化層120は、18Å~22Åであり得る。強化層120の厚み、すなわち少なくとも15Åは、自由層110と強化層120との間の交換カップリングを弱めることができ、それによって、強化層の磁気モーメントがいくらか傾けられる。強化層の厚みのこの効果は、自由層110の磁気モーメントからわずかに軸がずれている強化層120の磁気モーメントを示す矢印によって、図1Aの概略図において見ることができる。強化層における傾斜した磁気モーメントによって、強化層のTMRをさらに増加し得るが、同時にスイッチング電流を低減することができる。強化層120は、一般的に、任意の強磁性材料で作ることができる。実施形態においては、強化層120は、高いスピン偏極を有する強磁性材料で作ることができる。たとえば、強化層120は、Fe、CoまたはNi、および、たとえばNiFe、CoFeまたはCoFeb合金のようなそれらの合金で作ることが出来る。実施形態においては、強化層120は、20~86原子百分率の組成のCoと、10~60原子百分率の組成のFeと、4~20原子百分率の組成のBとを有するCoFeB合金であり得る。実施形態においては、強化層120はCoFeBで作られ、15Å~25Åの厚みを有する。強化層120は、また、任意的に任意の厚みを有し得るが、自由層の垂直軸からわずかにずれた磁気モーメントを有するように形成され得る。これは、図1Aにおいて概略的に示される。そのような実施形態においては、強化層の効果は必ずしも必要ではないが、より効果的なスピントルクトランスファを可能とし得る強化層の磁気モーメント自体が必要であり、それはスイッチング電流の低減をもたらす。図1Bは、MTJセルの他の例示的な実施形態を示す。このMTJセル101は、基準層140に近接、または隣接して配置される任意的な固定層150を含む。固定層150は、もし存在すれば、基準層140の磁化方向を固定する。いくつかの実施形態においては、このような固定層150は、ゼロ磁化を有してもよいが、依然として基準層140の磁化を固定し得る。固定層は、もしあれば、PtMn、IrMnなどのような、反強磁性方向材料AFMとしてもよい。図1Cは、上述のようなMTJセル103を含む例示的なスタックまたは装置102を示す。このような装置102は、強磁性自由層110の電気的に接触する第1の電極と、強磁性基準層140あるいはこの特定の実施形態においては固定層150と電気的に接触する第2の電極とを有する。電極160,170は、強磁性自由層110および強磁性基準層140を、層110,140を流れる読取電流および書込電流を与える制御回路へ電気的に接続する。MTJセル103の抵抗は、強磁性層110,140の磁化ベクトルまたは磁化方向の相対方向によって定められる。図示された実施形態においては、強磁性基準層140の磁化方向は、固定層150によって予め定められた方向に固定され、一方、強磁性自由層110の磁化方向は、スピントルクの影響下で回転するように自由である。図1Cに示されるような実施形態においては、自由層110および強化層120は、任意的な挿入層125によって分離され得る。任意的な挿入層125は高磁気抵抗比を達成するために、バリヤ品質を向上し、中間層カップリングを低減し、さらに耐食性を向上するように機能し得る。挿入層は、金属材料、半導体材料、または絶縁材料で作ることができる。例示的な材料は、たとえば、タンタラムTa、ルテニウムRu、クロムCr、または酸化マグネシウムMgOを含み得る。図1Dは、自由層110の磁化方向が基準層140の磁化方向と同じである低抵抗状態にある磁気トンネル接合メモリセル105を示す。図1Eにおいては、磁気トンネル接合メモリセル106は、自由層110の磁化方向が基準層140の磁化方向と反対である高抵抗状態にある。いくつかの実施形態においては、低抵抗状態は0データ状態であり、高抵抗状態は1データ状態であり得る。一方、他の実施形態においては、低抵抗状態を1データ状態とし、高抵抗状態を0データ状態としてもよい。磁気トンネル接合メモリセル105の磁気層を流れる電流が、スピン偏極されスピントルクを自由層110に与えると、スピントランスファを介して、抵抗状態すなわち磁気トンネル接合メモリセル105のデータ状態の切換えが生じる。十分なスピントルクが自由層110に印加されると、自由層110の磁化方向は、2つの対向する方向の間で切換えられ、したがって、磁気トンネル接合メモリセル105を、低抵抗状態と高抵抗状態との間で切換えることができる。図2は、導電素子240を介して、半導体ベーストランジスタのようなトランジスタ220と電気的に接続されるメモリ素子210を含む、例示的なメモリユニット200の概略図である。メモリ素子210は、本明細書で説明されたどのようなMTJセルであってもよい。トランジスタ220は、たとえば、nドープ領域として図示されるドープ領域およびドープ領域間のたとえば、pドープチャネル領域として図示されるチャネル領域を有する半導体基板250を含む。トランジスタ220は、ワードラインWLに電気的に結合されて、選択およびビットラインBLからメモリ素子210へ電流を流すことを可能とするゲート260を含む。プログラマブル金属化メモリユニット200のアレイは、半導体製造技術を利用して、半導体基板上に形成され得る。図3は、例示的なメモリアレイ300の概略回路図である。本明細書で説明された複数のメモリユニット350が、アレイ内に配列されて、メモリアレイ300が形成される。メモリアレイ300は、多くの平行な導通ビットライン310を含む。メモリアレイ300は、ビットライン310に概して直交する、多くの平行な導通ワードライン320を含む。ワードライン320およびビットライン310は、交点アレイを形成し、その各交点にメモリユニット350が配置される。メモリユニット350およびメモリアレイ300は、従来の半導体製造技術を用いて形成することができる。本明細書に開示されたMTJセルは、たとえば、プラズマ蒸着plasmavapordeposition:PVD、蒸着および分子線エピタキシーmolecularbeamepitaxy:MBEを含む、さまざまな技術を用いて製造することができる。本明細書に開示されたMTJセルは、MRAMアプリケーション、記録ヘッド、および大MR比を利用する任意の用途において使用することができるが、依然として、温度安定性および製造の容易性は必要とされる。そのようなさまざまな用途には、たとえば、センサ用途、および発振器用途を含み得る。80ÅのTbCoFe層および10ÅのCoFeB強化層を有するMTJセルおよび80ÅのTbCoFe層および20ÅのCoFeB強化層を有するMTJセルの垂直磁気モーメントが、印加磁場の関数として比較された。図4A10ÅのCoFeB強化層および図4B20ÅのCoFeB強化層に、結果が示される。より滑らかな推移によって示されるように、20ÅのCoFeB強化層を有するMTJセルにおいては、強化層の自由層への結合はあまり強くない。図5は、20ÅのCoFeB強化層を有するMTJセルについての、TMR比およびスイッチング電流A/cm2を示す。図5から理解されるように、20ÅのCoFeB強化層を有するMTJセルは、RAと35Ω/μm2との積で、160のTMR比を達成した。このようなMTJセルが、MRAMアプリケーションで用いられる場合、臨界スイッチング電流は、1.5×106A/cm2と同じ位低く、それは、より低エネルギ消費メモリを提供するために非常に有益であり得る。本開示においては、垂直磁気異方性を有する磁気トンネル接合セルのさまざまな構成設計が提供された。その設計およびパターニングプロセスは、適切な温度安定性を有する低スイッチング電流を可能とするとともに、プロセスバリエーションに対する増加された許容範囲を有する高面密度を可能とする。このように、垂直異方性および強化層を有する磁気トンネル接合セルの実施形態が開示される。上述された実行例および他の実行例は、以下の特許請求の範囲の範囲内である。当業者は、本発明がこれらの開示以外の実施形態で実行され得ることを理解するであろう。開示された実施形態は、限定ではなく例示のために提示され、本開示は以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。"