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公開番号2025083284
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-30
出願番号2024139711
出願日2024-08-21
発明の名称磁気トンネル接合素子及びこれを含むメモリ装置
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人弁理士法人共生国際特許事務所
主分類H10B 61/00 20230101AFI20250523BHJP()
要約【課題】高いトンネリング磁気抵抗及び交換結合強度を有する磁気トンネル接合素子及びこれを含むメモリ装置を提供する。
【解決手段】本発明の磁気トンネル接合素子は、互いに向き合う固定層及び自由層と、固定層上に位置するバッファー層と、バッファー層上に位置する補助層と、補助層と自由層との間に位置する分極向上層と、分極向上層と自由層との間に位置するトンネル障壁層と、を備え、バッファー層は、非晶質であり、CoFeBXを含み、Xは、W、Mo、Re、又はTaであり、補助層は、W、Mo、Re、又はTaを含む。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
互いに向き合う固定層及び自由層と、
前記固定層上に位置するバッファー層と、
前記バッファー層上に位置する補助層と、
前記補助層と前記自由層との間に位置する分極向上層と、
前記分極向上層と前記自由層との間に位置するトンネル障壁層と、を備え、
前記バッファー層は、非晶質であり、ＣｏＦｅＢＸを含み、
前記Ｘは、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ、又はＴａであり、
前記補助層は、Ｗ、Ｍｏ、又はＴａを含むことを特徴とする磁気トンネル接合素子。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記補助層の厚さは、前記バッファー層の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の磁気トンネル接合素子。
【請求項３】
前記バッファー層の厚さは、１Å～４Åであることを特徴とする請求項１に記載の磁気トンネル接合素子。
【請求項４】
前記補助層の厚さは、０．５Å～２Åであることを特徴とする請求項１に記載の磁気トンネル接合素子。
【請求項５】
前記バッファー層の厚さと前記補助層の厚さとの合計は、５Å未満であることを特徴とする請求項１に記載の磁気トンネル接合素子。
【請求項６】
前記分極向上層は、第１分極向上層及び第２分極向上層を含み、
前記第２分極向上層は、前記第１分極向上層と前記自由層との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の磁気トンネル接合素子。
【請求項７】
前記第２分極向上層に含まれるボロンの濃度は、前記第１分極向上層に含まれるボロンの濃度よりも低いことを特徴とする請求項６に記載の磁気トンネル接合素子。
【請求項８】
前記第１分極向上層は、ＣｏＦｅＢを含み、
前記第２分極向上層は、Ｃｏを含まないことを特徴とする請求項６に記載の磁気トンネル接合素子。
【請求項９】
前記第１分極向上層は、ＣｏＦｅＢを含み、
前記第２分極向上層は、ＦｅＢを含むことを特徴とする請求項６に記載の磁気トンネル接合素子。
【請求項１０】
前記固定層は、多層構造を有し、
前記バッファー層に接する固定層は、Ｃｏを含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気トンネル接合素子。
（【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】
本発明は、磁気トンネル接合素子及びこれを含むメモリ装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ）のような磁気メモリ装置は、磁気トンネル接合素子の抵抗変化を利用してデータを保存するメモリ装置である。磁気トンネル接合素子の抵抗は、自由層（ｆｒｅｅｌａｙｅｒ）の磁化方向により変わる。例えば、自由層の磁化方向が固定層（ｐｉｎｎｅｄｌａｙｅｒ）の磁化方向と同じ時は、磁気トンネル接合素子が低い抵抗値を有し、互いに反対の時は、高い抵抗値を有する。このような特性をメモリ装置に利用するとき、例えば磁気トンネル接合素子は、低い抵抗値を持つ時にデータ「０」を示し、高い抵抗値を持つ時にデータ「１」を示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、高いトンネリング磁気抵抗及び交換結合強度を有する磁気トンネル接合素子及びこれを含むメモリ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による磁気トンネル接合素子は、互いに向き合う固定層及び自由層と、前記固定層上に位置するバッファー層と、前記バッファー層上に位置する補助層と、前記補助層と前記自由層との間に位置する分極向上層と、前記分極向上層と前記自由層との間に位置するトンネル障壁層と、を備え、前記バッファー層は、非晶質であり、ＣｏＦｅＢＸを含み、前記Ｘは、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ、又はＴａであり、前記補助層は、Ｗ、Ｍｏ、又はＴａを含む。
【０００５】
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による磁気トンネル接合素子は、互いに向き合う固定層及び自由層と、前記固定層の一面に位置するバッファー層と、前記バッファー層と前記自由層との間に位置する分極向上層と、前記分極向上層と前記自由層との間に位置するトンネル障壁層と、を備え、前記バッファー層は、非晶質であり、ＣｏＦｅＢＸを含み、前記Ｘは、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ、又はＴａであり、前記分極向上層は、第１分極向上層及び第２分極向上層を含み、前記第２分極向上層は、前記第１分極向上層と前記自由層との間に位置し、前記第２分極向上層に含まれるボロンの濃度は、前記第１分極向上層に含まれるボロンの濃度よりも低い。
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるメモリ装置は、磁気トンネル接合素子及び前記磁気トンネル接合素子に接続されたスイッチング素子をそれぞれ含む複数のメモリセルを備え、前記磁気トンネル接合素子は、互いに向き合う固定層及び自由層と、前記固定層上に位置するバッファー層と、前記バッファー層上に位置する補助層と、前記補助層と前記自由層との間に位置する分極向上層と、前記分極向上層と前記自由層との間に位置するトンネル障壁層と、を含み、前記バッファー層は、非晶質であり、ＣｏＦｅＢＸを含み、前記Ｘは、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ、又はＴａであり、前記補助層はＷ、Ｍｏ、又はＴａを含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高いトンネリング磁気抵抗及び交換結合強度を有する磁気トンネル接合素子及びそれを含むメモリ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施形態による磁気トンネル接合素子の概略的な構造を示す断面図である。
一実施形態による磁気トンネル接合素子のバッファー層及び補助層の物質を変えながら磁気履歴曲線を測定した図である。
他の実施形態について図１と同じ断面を示した図である。
更に他の実施形態について図１と同じ断面を示した図である。
一実施形態による磁気トンネル接合素子を含む一つのメモリセルを簡略に示した図である。
図５に示した複数のメモリセルを含むメモリ装置の構成を概略的に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は、様々な異なる形態で実施することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
【００１０】
本発明を明確に説明するために、説明とは関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて同一又は類似の構成要素については同一の参照符号を付けるようにする。
（【００１１】以降は省略されています）

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