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公開番号2025116321
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024010669
出願日2024-01-29
発明の名称磁化回転素子及び磁気アレイ
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10N 50/20 20230101AFI20250801BHJP()
要約【課題】磁化反転に必要な電流密度を小さくできる、磁化回転素子及び磁気アレイを提供することを目的とする。
【解決手段】磁化回転素子は、配線層と、積層体と、第1導電層と、第2導電層とを、備える。前記積層体は、前記配線層と接する。前記積層体は、少なくとも第1強磁性層を有する。前記第1導電層は、前記配線層に接続される。前記第2導電層は、前記第1導電層と異なる位置で、前記配線層に接続される。前記第1導電層及び前記第2導電層の少なくとも一部は、積層方向から見て、前記積層体と重なる。前記積層方向から見て、前記積層体の外周のうち前記第1導電層と前記積層方向に重なる部分は、湾曲する第1湾曲線を有する。前記積層方向から見て、前記第1導電層の外周のうち前記第2導電層と対向する第1部分は、湾曲する第2湾曲線を有する。前記第1湾曲線と前記第2湾曲線とは、同じ方向に湾曲している。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
配線層と、積層体と、第１導電層と、第２導電層とを、備え、
前記積層体は、前記配線層と接し、
前記積層体は、少なくとも第１強磁性層を有し、
前記第１導電層は、前記配線層に接続され、
前記第２導電層は、前記第１導電層と異なる位置で、前記配線層に接続され、
前記第１導電層及び前記第２導電層の少なくとも一部は、積層方向から見て、前記積層体と重なり、
前記積層方向から見て、前記積層体の外周のうち前記第１導電層と前記積層方向に重なる部分は、湾曲する第１湾曲線を有し、
前記積層方向から見て、前記第１導電層の外周のうち前記第２導電層と対向する第１部分は、湾曲する第２湾曲線を有し、
前記第１湾曲線と前記第２湾曲線とは、同じ方向に湾曲している、磁化回転素子。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記積層方向から見て、前記積層体の外周のうち前記第２導電層と前記積層方向に重なる部分は、湾曲する第３湾曲線を有し、
前記積層方向から見て、前記第２導電層の外周のうち前記第１導電層と対向する第２部分は、湾曲する第４湾曲線を有し、
前記第３湾曲線と前記第４湾曲線とは、同じ方向に湾曲している、請求項１に記載の磁化回転素子。
【請求項３】
前記積層体を前記積層方向から平面視した形状は、楕円であり、
前記第１導電層から前記第２導電層に向かう第１方向は、前記楕円の長軸又は短軸と一致する、請求項１に記載の磁化回転素子。
【請求項４】
前記積層体を前記積層方向から平面視した形状は、楕円であり、
前記第１導電層から前記第２導電層に向かう第１方向は、前記楕円の短軸と一致する、請求項１に記載の磁化回転素子。
【請求項５】
前記第１部分は、直線部分をさらに備える、請求項１に記載の磁化回転素子。
【請求項６】
前記第１部分は、前記第２湾曲線と反対方向に湾曲する第５湾曲線をさらに備える、請求項１に記載の磁化回転素子。
【請求項７】
前記第１湾曲線を含む第１楕円の楕円率と前記第２湾曲線を含む第２楕円の楕円率との差は０．５以下である、請求項１に記載の磁化回転素子。
【請求項８】
前記配線層は、前記積層方向から見て、前記第１導電層から前記第２導電層に向かう第１方向の長さが、前記第１方向と直交する第２方向の長さより長い、請求項１に記載の磁化回転素子。
【請求項９】
前記積層体は、非磁性層と第２強磁性層とをさらに備え、
前記非磁性層は、前記積層方向において、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層との間にある、請求項１に記載の磁化回転素子。
【請求項１０】
前記第２強磁性層は、第１磁化固定層と、中間層と、第２磁化固定層とを備え、
前記第１磁化固定層と前記第２磁化固定層とが反強磁性結合している、請求項９に記載の磁化回転素子。
（【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】
本開示は、磁化回転素子及び磁気アレイに関する。
続きを表示（約 1,500 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】
国際公開第２０２０／１５７９１２号
【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。書き込み効率を高めるために、スピン軌道トルク配線を流れる書き込み電流の書き込み電流密度を下げることが求められている。
【０００８】
本開示は上記事情に鑑みてなされたものであり、磁化反転に必要な電流密度を小さくできる、磁化回転素子及び磁気アレイ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の態様に係る磁化回転素子は、配線層と、積層体と、第１導電層と、第２導電層とを、備える。前記積層体は、前記配線層と接する。前記積層体は、少なくとも第１強磁性層を有する。前記第１導電層は、前記配線層に接続されている。前記第２導電層は、前記第１導電層と異なる位置で、前記配線層に接続されている。前記第１導電層及び前記第２導電層の少なくとも一部は、積層方向から見て、前記積層体と重なる。前記積層方向から見て、前記積層体の外周のうち前記第１導電層と前記積層方向に重なる部分は、湾曲する第１湾曲線を有する。前記積層方向から見て、前記第１導電層の外周のうち前記第２導電層と対向する第１部分は、湾曲する第２湾曲線を有する。前記第１湾曲線と前記第２湾曲線とは、同じ方向に湾曲している。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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