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公開番号2025043908
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-01
出願番号2023151502
出願日2023-09-19
発明の名称磁気記憶装置
出願人キオクシア株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H10B 61/00 20230101AFI20250325BHJP()
要約【課題】メモリセルの特性を向上できる磁気記憶装置を提供する。
【解決手段】一実施形態の磁気記憶装置1は、磁化方向が固定である第1強磁性層34と、磁化方向が可変である第2強磁性層36と、第1強磁性層34と第2強磁性層36の間に設けられる第1非磁性層35と、第2強磁性層36に対し第1非磁性層35が設けられる側と反対側に設けられている第2非磁性層37とを備える。第1非磁性層35及び第2非磁性層37の少なくとも一方は、マグネシウム(Mg)と第4族元素とを含む酸化物層である。第4族元素は、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、及びラザホージウム(Rf)からなる群から選択される少なくとも1つの元素を含む。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
磁化方向が固定である第１強磁性層と、
磁化方向が可変である第２強磁性層と、
前記第１強磁性層と前記第２強磁性層の間に設けられる第１非磁性層と、
前記第２強磁性層に対し前記第１非磁性層が設けられる側と反対側に設けられている第２非磁性層と
を備え、
前記第１非磁性層及び前記第２非磁性層の少なくとも一方は、マグネシウム（Ｍｇ）と第４族元素とを含む酸化物層であり、
前記第４族元素は、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、及びラザホージウム（Ｒｆ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む、
磁気記憶装置。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記第１非磁性層は、前記酸化物層であり、
前記酸化物層は、前記第２強磁性層と接する、
請求項１記載の磁気記憶装置。
【請求項３】
前記第２非磁性層は、前記酸化物層であり、
前記酸化物層は、前記第２強磁性層と接する、
請求項１または２記載の磁気記憶装置。
【請求項４】
前記第１非磁性層は、前記酸化物層であり、
前記酸化物層は、第１酸化物層、第２酸化物層、及び第３酸化物層がこの順番に積層された構造を有し、
前記第１酸化物層及び前記第３酸化物層は、マグネシウム（Ｍｇ）を含み、
前記第２酸化物層は、マグネシウム（Ｍｇ）と前記第４族元素とを含む、
請求項１記載の磁気記憶装置。
【請求項５】
前記酸化物層は、ペロブスカイト構造を有する、
請求項１記載の磁気記憶装置。
【請求項６】
前記第２強磁性層と接する前記酸化物層の表面は、前記酸化物層の結晶構造の単位格子における、各頂点にマグネシウム（Ｍｇ）原子が位置し、中心に酸素（Ｏ）原子が位置する第１面である、
請求項５記載の磁気記憶装置。
【請求項７】
前記第２強磁性層と接する前記酸化物層の表面は、前記酸化物層の結晶構造の単位格子における、中心に前記第４族元素の原子が位置し、各辺の中点に酸素（Ｏ）原子が位置する第２面である、
請求項５記載の磁気記憶装置。
【請求項８】
前記酸化物層のバンドギャップは、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のバンドギャップよりも狭い、
請求項１記載の磁気記憶装置。
【請求項９】
前記第２強磁性層は、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む、
請求項１に記載の磁気記憶装置。
【請求項１０】
前記第２強磁性層は、鉄（Ｆｅ）及びコバルト（Ｃｏ）を含み、
前記酸化物層と前記第２強磁性層との格子不整合率は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と前記第２強磁性層との格子不整合率よりも絶対値が低い、
請求項１記載の磁気記憶装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気記憶装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果素子を記憶素子として用いた磁気記憶装置（ＭＲＡＭ：Magnetoresistive Random Access Memory）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０１９／０１７３００１号明細書
米国特許出願公開第２０１６／０３８０１８５号明細書
米国特許出願公開第２０１７／００６９６８７号明細書
米国特許出願公開第２０１８／００９０６７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
メモリセルの特性を向上できる磁気記憶装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る磁気記憶装置は、磁化方向が固定である第１強磁性層と、磁化方向が可変である第２強磁性層と、第１強磁性層と第２強磁性層の間に設けられる第１非磁性層と、第２強磁性層に対し第１非磁性層が設けられる側と反対側に設けられている第２非磁性層とを備える。第１非磁性層及び第２非磁性層の少なくとも一方は、マグネシウム（Ｍｇ）と第４族元素とを含む酸化物層である。第４族元素は、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、及びラザホージウム（Ｒｆ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、実施形態に係る磁気記憶装置を含むメモリシステムの構成の一例を示すブロック図である。
図２は、実施形態に係る磁気記憶装置が備えるメモリセルアレイの回路構成の一例を示す回路図である。
図３は、実施形態に係る磁気記憶装置が備えるメモリセルアレイの構造の一例を示す斜視図である。
図４は、実施形態に係る磁気記憶装置のメモリセルに含まれる可変抵抗素子の断面構造の一例を示す断面図である。
図５は、実施形態に係る磁気記憶装置の可変抵抗素子に含まれる非磁性層に用いられる材料の一例の結晶構造の単位格子を示す斜視図である。
図６は、実施形態に係る磁気記憶装置の可変抵抗素子に含まれる強磁性層に用いられる材料の一例の結晶構造の単位格子を示す斜視図である。
図７は、実施形態に係る磁気記憶装置の可変抵抗素子に含まれる非磁性層と強磁性層とを積層したときの非磁性層と強磁性層との界面の一例を示す断面図である。
図８は、実施形態に係る磁気記憶装置の可変抵抗素子に含まれる非磁性層と強磁性層とを積層したときの非磁性層と強磁性層との界面の他の一例を示す断面図である。
図９は、酸化マグネシウムの結晶構造の単位格子を示す斜視図である。
図１０は、酸化マグネシウムを含む非磁性層と、強磁性層とを積層したときの非磁性層と強磁性層との界面の一例を示す断面図である。
図１１は、可変抵抗素子に含まれるトンネルバリア層及びキャップ層の違いに基づく特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、実施形態について図面を参照して説明する。図面は、模式的または概念的なものである。各図面の寸法及び比率等は、必ずしも現実のものと同一とは限らない。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一の符号が付されている。参照符号を構成する文字の後の数字等は、同じ文字を含んだ参照符号によって参照され、且つ同様の構成を有する要素同士を区別するために使用される。同じ文字を含んだ参照符号で示される要素を相互に区別する必要がない場合、これらの要素は文字のみを含んだ参照符号により参照される。
【０００８】
１．実施形態
実施形態に係る磁気記憶装置について説明する。
【０００９】
１．１構成
１．１．１メモリシステムの構成
まず、図１を参照して、磁気記憶装置を含むメモリシステムの構成の一例について説明する。図１は、実施形態に係る磁気記憶装置を含むメモリシステムの構成の一例を示すブロック図である。
【００１０】
図１に示すように、メモリシステムＭＳは、磁気記憶装置１及びメモリコントローラ２を含む。磁気記憶装置１は、メモリコントローラ２の制御に基づいて動作する。メモリコントローラ２は、外部のホスト機器からの要求（命令）に応答して、磁気記憶装置１に対して、読み出し動作及び書き込み動作などの実行を命令し得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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