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公開番号2025116325
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024010675
出願日2024-01-29
発明の名称磁気抵抗効果装置及び磁気メモリ
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10B 61/00 20230101AFI20250801BHJP()
要約【課題】製造しやすく、安定動作可能な磁気抵抗効果装置及び磁気メモリを提供することを目的とする。
【解決手段】磁気抵抗効果装置は、磁気抵抗効果素子と、キャパシタと、セレクタと、を備える。前記磁気抵抗効果素子は、スピン軌道トルク配線と、前記スピン軌道トルク配線に接する積層体と、を備える。積層体は、第1強磁性層と、第2強磁性層と、非磁性層と、を備える。前記キャパシタは、前記スピン軌道トルク配線の第1端に接続されている。前記セレクタは、前記スピン軌道トルク配線の第2端に接続されている。書き込みパルスは、前記スピン軌道トルク配線に対して、前記第1端から前記第2端へ向かう方向と前記第2端から前記第1端へ向かう方向のいずれの方向にも、印加できる。読み出しパルスは、前記第2強磁性層と前記セレクタとの間に、印加できる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
磁気抵抗効果素子と、キャパシタと、セレクタと、を備え、
前記磁気抵抗効果素子は、スピン軌道トルク配線と、前記スピン軌道トルク配線に接する積層体と、を備え、
前記積層体は、第１強磁性層と、第２強磁性層と、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層とに挟まれる非磁性層と、を備え、
前記キャパシタは、前記スピン軌道トルク配線の第１端に接続され、
前記セレクタは、前記スピン軌道トルク配線の第２端に接続され、
書き込みパルスは、前記スピン軌道トルク配線に対して、前記第１端から前記第２端へ向かう方向と前記第２端から前記第１端へ向かう方向のいずれの方向にも、印加できるように構成され、
読み出しパルスは、前記第２強磁性層と前記セレクタとの間に、印加できるように構成されている、磁気抵抗効果装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
書き込み回路と、読み出し回路と、をさらに備え、
前記書き込み回路は、前記キャパシタ及び前記セレクタに接続され、
前記読み出し回路は、前記第２強磁性層及び前記セレクタに接続されている、請求項１に記載の磁気抵抗効果装置。
【請求項３】
前記キャパシタは、第１導電層と、誘電体層と、を備え、
前記誘電体層は、前記スピン軌道トルク配線と前記第１導電層とに挟まれる、請求項１に記載の磁気抵抗効果装置。
【請求項４】
積層方向から見て、前記誘電体層の面積は、前記第１導電層と前記スピン軌道トルク配線とが重なる部分の面積より広い、請求項３に記載の磁気抵抗効果装置。
【請求項５】
前記キャパシタは、第１導電層と、誘電体層と、第２導電層と、を備え、
前記誘電体層は、前記第１導電層と前記第２導電層とに挟まれ、
前記第２導電層は、前記スピン軌道トルク配線に接続されている、請求項１に記載の磁気抵抗効果装置。
【請求項６】
前記誘電体層の膜厚が、２０ｎｍ以下である、請求項３～５のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果装置。
【請求項７】
前記読み出しパルスの立ち上がり時間は、前記書き込みパルスの立ち上がり時間より長い、請求項１に記載の磁気抵抗効果装置。
【請求項８】
前記第２強磁性層と前記スピン軌道トルク配線の前記第２端の間の電気抵抗は、前記スピン軌道トルク配線の前記第１端と前記第２端の間の電気抵抗より大きい、請求項１に記載の磁気抵抗効果装置。
【請求項９】
複数の磁気抵抗効果装置を有し、
前記複数の磁気抵抗効果装置のそれぞれは、請求項１に記載の磁気抵抗効果装置である、磁気メモリ。
【請求項１０】
書き込み配線と、読み出し配線と、共通配線と、書き込み回路と、読み出し回路と、をさらに備え、
前記書き込み配線は、前記複数の磁気抵抗効果装置のそれぞれの前記キャパシタに接続され、
前記読み出し配線は、前記複数の磁気抵抗効果装置のそれぞれの前記第２強磁性層に接続され、
前記共通配線は、前記複数の磁気抵抗効果装置のそれぞれの前記セレクタに接続され、
前記書き込み回路は、前記書き込み配線と前記共通配線とに接続され、
前記読み出し回路は、前記読み出し配線と前記共通配線とに接続されている、請求項９に記載の磁気メモリ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、磁気抵抗効果装置及び磁気メモリに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
強磁性層と非磁性層の多層膜からなる巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、及び、非磁性層に絶縁層（トンネルバリア層、バリア層）を用いたトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子は、磁気抵抗効果素子として知られている。磁気抵抗効果素子は、磁気センサ、高周波部品、磁気ヘッド及び不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）への応用が可能である。
【０００３】
ＭＲＡＭは、磁気抵抗効果素子が集積された記憶素子である。ＭＲＡＭは、磁気抵抗効果素子における非磁性層を挟む二つの強磁性層の互いの磁化の向きが変化すると、磁気抵抗効果素子の抵抗が変化するという特性を利用して、データを読み書きする。強磁性層の磁化の向きは、例えば、電流が生み出す磁場を利用して制御する。また例えば、強磁性層の磁化の向きは、磁気抵抗効果素子の積層方向に電流を流すことで生ずるスピントランスファートルク（ＳＴＴ）を利用して制御する。
【０００４】
ＳＴＴを利用して強磁性層の磁化の向きを書き換える場合、磁気抵抗効果素子の積層方向に電流を流す。書き込み電流は、磁気抵抗効果素子の特性劣化の原因となる。
【０００５】
近年、書き込み時に磁気抵抗効果素子の積層方向に電流を流さなくてもよい方法に注目が集まっている（例えば、特許文献１）。その一つの方法が、スピン軌道トルク（ＳＯＴ）を利用した書込み方法である。ＳＯＴは、スピン軌道相互作用によって生じたスピン流又は異種材料の界面におけるラシュバ効果により誘起される。磁気抵抗効果素子内にＳＯＴを誘起するための電流は、磁気抵抗効果素子の積層方向と交差する方向に流れる。すなわち、ＳＯＴを用いた磁化回転は、磁気抵抗効果素子の積層方向に電流を流す必要がなく、磁気抵抗効果素子の長寿命化が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１７－２１６２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＳＯＴを利用した磁気抵抗効果素子において、ＳＯＴを誘起するための書き込み電流は、スピン軌道トルク配線に沿って流れる。磁化反転を可能にする書き込み電流密度を確保しつつ、書き込み電流量を小さくするために、スピン軌道トルク配線は薄くする場合が多い。薄いスピン軌道トルク配線に対してビア配線を接続しようとすると、製造時のブレの許容範囲が狭く、製品の歩留まりが低くなる。
【０００８】
本開示は上記事情に鑑みてなされたものであり、製造しやすく、安定動作可能な磁気抵抗効果装置及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】
本開示は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【００１０】
第１の態様に係る磁気抵抗効果装置は、磁気抵抗効果素子と、キャパシタと、セレクタと、を備える。前記磁気抵抗効果素子は、スピン軌道トルク配線と、前記スピン軌道トルク配線に接する積層体と、を備える。前記積層体は、第１強磁性層と、第２強磁性層と、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層とに挟まれる非磁性層と、を備える。前記キャパシタは、前記スピン軌道トルク配線の第１端に接続されている。前記セレクタは、前記スピン軌道トルク配線の第２端に接続されている。書き込みパルスは、前記スピン軌道トルク配線に対して、前記第１端から前記第２端へ向かう方向と前記第２端から前記第１端へ向かう方向のいずれの方向にも、印加できるように構成されている。読み出しパルスは、前記第２強磁性層と前記セレクタとの間に、印加できるように構成されている。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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