自旋流磁化反转元件和自旋轨道转矩型磁阻效应元件制造技术

该自旋流磁化反转元件(10)具备：自旋轨道转矩配线(2)，其沿第一方向(X)延伸；和第一铁磁性层(1)，其设置在与所述自旋轨道转矩配线的所述第一方向交叉的第二方向(Z)上，其中，所述自旋轨道转矩配线具有位于设置有所述第一铁磁性层一侧的第一表面(2a)和与所述第一表面相反的一侧的第二表面(2b)，所述自旋轨道转矩配线在所述第一表面具有：设置有所述第一铁磁性层的第一区域(2A)；和比所述第一区域更向所述第二表面侧凹陷的第二区域(2B)。

Spin Current Magnetization Inversion Element and Spin Orbit Torque Magnetoresistance Effect Element

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自旋流磁化反转元件和自旋轨道转矩型磁阻效应元件
本专利技术涉及自旋流磁化反转元件和自旋轨道转矩型磁阻效应元件。本申请主张享有于2017年9月7日在日本提交的日本专利申请特愿2017-172399号的优先权，并且在这里援引其内容。
技术介绍
由铁磁性层和非磁性层的多层膜构成的巨大磁阻(GMR)元件、以及将绝缘层(隧道势垒层，势垒层)用于非磁性层的隧道磁阻(TMR)元件被称为磁阻效应元件。通常，与GMR元件相比，TMR元件的元件电阻更高且磁阻(MR)比更大。因此，作为磁传感器、高频元件、磁头及非易失性随机存取存储器(MRAM)的元件，TMR元件备受关注。MRAM利用当夹住绝缘层的两个铁磁性层相互的磁化方向改变时TMR元件的元件电阻发生变化这一特性来读取和写入数据。作为MRAM的写入方法，已知：利用由电流产生的磁场来执行写入(磁化反转)的方式；或利用在磁阻效应元件的层叠方向上流通电流而产生的自旋转移转矩(STT)来执行写入(磁化反转)的方式。从能量效率的观点来看，利用STT的TMR元件的磁化反转是有效的，但是用于磁化反转的反转电流密度高。从TMR元件的长寿命的观点来看，期望该反转电流密度低。这一点对于GMR元件也是一样的。近年来，受到关注的是利用由自旋轨道相互作用产生的纯自旋流的磁化反转，其通过与STT不同的机制进行磁化反转(例如，非专利文献1)。虽然这种机制尚未完全阐明，但认为：由于自旋轨道相互作用引起的纯自旋流或不同种类材料界面处的Rashba效应而引起了自旋轨道转矩(SOT)，并且通过SOT而发生磁化反转。纯自旋流是，由向上自旋的电子和向下自旋的电子以相同数量朝相反方向流动而产生，电荷的流动相抵。因此，流过磁阻效应元件的电流为零，有望实现磁阻效应元件的长寿命。[现有技术文献]非专利文献：非专利文献1：I.M.Miron,K.Garello,G.Gaudin,P.-J.Zermatten,M.V.Costache,S.Auffret,S.Bandiera,B.Rodmacq,A.Schuhl,andP.Gambardella,《自然(Nature)》,476,189(2011).
技术实现思路
[专利技术所要解决的技术问题]如果具有导电性的杂质附着在磁阻效应元件的侧壁上，则构成磁阻效应元件的铁磁性体的磁特性会变差。另外，附着的杂质成为磁阻效应元件中的泄漏电流的原因。通过将离子束施加到磁阻效应元件的侧壁，能够去除该杂质。然而，在利用SOT的磁阻效应元件的情况下，自旋轨道转矩配线在与磁阻效应元件的层叠方向交叉的方向上延伸。当离子束的一部分照射到自旋轨道转矩配线时，自旋轨道转矩配线的一部分被腐蚀，并且会重新附着到磁阻效应元件的侧壁上。构成导电性自旋轨道转矩配线的物质通过重新附着而成为杂质。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够有效地去除附着在侧壁上的杂质的自旋流磁化反转元件和自旋轨道转矩型磁阻效应元件。[解决技术问题的手段]本专利技术者们发现：相对于层叠铁磁性层的第一区域，通过相对地降低位于外侧的第二区域的位置，能够抑制杂质重新附着到侧壁上。即，本专利技术提供以下手段来解决上述技术问题。(1)本专利技术的第一方式涉及的自旋流磁化反转元件具备：自旋轨道转矩配线，其沿第一方向延伸；以及第一铁磁性层，其设置在与所述自旋轨道转矩配线的所述第一方向交叉的第二方向上；所述自旋轨道转矩配线具有第一表面和第二表面，第一表面位于设置有第一铁磁性层的一侧，第二表面位于与所述第一表面相反的一侧，所述自旋轨道转矩配线在所述第一表面具有：设置有所述第一铁磁性层的第一区域；和比所述第一区域更向所述第二表面侧凹陷的第二区域。(2)在上述方式的自旋流磁化反转元件中，可以是：当从所述第一区域观察时，所述第二区域位于所述第一方向的外侧位置。(3)在上述方式的自旋流磁化反转元件中，可以是：进一步具备通孔配线，该通孔配线从所述自旋轨道转矩配线的表面中的所述第二表面沿与所述第一方向交叉的方向延伸，在从所述第二方向观察的俯视图中，所述第二区域与所述通孔配线重叠。(4)在上述方式的自旋流磁化反转元件中，可以是：所述第二区域相对于所述第一区域的凹陷的深度为所述自旋轨道转矩配线的厚度以下。(5)在上述方式的自旋流磁化反转元件中，可以是：所述第二区域的凹陷具有倾斜面，该倾斜面以随着远离所述第一区域而变深的方式相对于所述第一表面的第一区域倾斜。(6)在上述方式的自旋流磁化反转元件中，可以是：在将所述第一铁磁性层的厚度设为h、将所述倾斜面的倾斜角设为φ、将所述第一区域与所述第二区域的最短距离设为G、将入射于所述第一铁磁性层的离子束与平行于所述第一区域中的所述第一表面的面所形成的入射角设为θ时，满足G>h/tan(θ+2φ)。(7)第二方式涉及的自旋轨道转矩型磁阻效应元件，具备：上述方式涉及的自旋流磁化反转元件；非磁性层，其设置在所述第一铁磁性层的表面中的与位于所述自旋轨道转矩配线侧的表面相反的一侧的表面；和第二铁磁性层，其将所述非磁性层夹在所述第一铁磁性层和该第二铁磁性层之间。(8)在根据上述方式的自旋轨道转矩型磁阻元件中，可以是：在将由所述第一铁磁性层、所述非磁性层和所述第二铁磁性层构成的层叠体的高度设为H，将所述第二区域中以随着离开所述第一区域而加深的方式相对于所述第一表面倾斜的倾斜面的倾斜角设为φ，将所述第一区域与所述第二区域的最短距离设为G，将入射于所述第一铁磁性层的离子束与平行于所述第一区域中的所述第一表面的面所形成的入射角设为θ时，满足G>h/tan(θ+2φ)。(9)第三种方式涉及的自旋流磁化反转元件的制造方法，其是制造第一种方式涉及的自旋流磁化反转元件的方法，该方法具有：准备基板，该基板在一个主表面上具有沿一个方向排列的多个凹部，在所述基板的一个主表面上形成由自旋轨道转矩配线用的部件构成的层的工序；对所述自旋轨道转矩配线用的部件的层以覆盖多个所述凹部并沿所述一个方向延伸的方式进行加工，以形成自旋轨道转矩配线的工序；在所述自旋轨道转矩配线上形成由第一铁磁性层用的部件构成的层的工序；和，通过加工来除去所述第一铁磁性层用的部件的层中的在从层叠方向观察的俯视图中与所述凹部重叠的部分，以形成第一铁磁性层的工序。[专利技术效果]根据本专利技术能够提供一种能够有效地去除附着在其侧壁上的杂质的自旋流磁化反转元件和自旋轨道转矩型磁阻效应元件。附图说明图1是示意性地表示第一实施方式的自旋流磁化反转元件的立体图。图2是示意性地表示第一实施方式的自旋流磁化反转元件的截面图。图3A是第一实施方式的自旋流磁化反转元件的制造过程中被处理体的截面图。图3B是第一实施方式的自旋流磁化反转元件的制造过程中被处理体的截面图。图3C是第一实施方式的自旋流磁化反转元件的制造过程中被处理体的截面图。图3D是第一实施方式的自旋流磁化反转元件的制造过程中被处理体的截面图。图4A是示意性地表示因入射于平坦表面的离子束而飞散的杂质的飞散方向的图。图4B是示意性地表示因入射于第一倾斜面的离子束而飞散的杂质的飞散方向的图。图5A是示意性地表示第一实施方式的自旋流磁化反转元件的其他示例的立体图。图5B是示意性地表示第一实施方式的自旋流磁化反转元件的其他示例的立体图。图6是第二实施方式的自旋流磁化反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自旋流磁化反转元件，其中，具备：自旋轨道转矩配线，其沿第一方向延伸；和第一铁磁性层，其设置在与所述自旋轨道转矩配线的所述第一方向交叉的第二方向上，所述自旋轨道转矩配线具有位于设置有所述第一铁磁性层一侧的第一表面和与所述第一表面相反的一侧的第二表面，所述自旋轨道转矩配线在所述第一表面具有：设置有所述第一铁磁性层的第一区域；和比所述第一区域更向所述第二表面侧凹陷的第二区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.09.07 JP 2017-1723991.一种自旋流磁化反转元件，其中，具备：自旋轨道转矩配线，其沿第一方向延伸；和第一铁磁性层，其设置在与所述自旋轨道转矩配线的所述第一方向交叉的第二方向上，所述自旋轨道转矩配线具有位于设置有所述第一铁磁性层一侧的第一表面和与所述第一表面相反的一侧的第二表面，所述自旋轨道转矩配线在所述第一表面具有：设置有所述第一铁磁性层的第一区域；和比所述第一区域更向所述第二表面侧凹陷的第二区域。2.根据权利要求1所述的自旋流磁化反转元件，其中，当从所述第一区域观察时，所述第二区域位于所述第一方向的外侧位置。3.根据权利要求1或2所述的自旋流磁化反转元件，其中，还具备：通孔配线，其从所述自旋轨道转矩配线的表面中的所述第二表面沿与所述第一方向交叉的方向延伸，在从所述第二方向观察的俯视图中，所述第二区域与所述通孔配线重叠。4.根据权利要求1～3中任一项所述的自旋流磁化反转元件，其中，所述第二区域相对于所述第一区域的凹陷的深度为所述自旋轨道转矩配线的厚度以下。5.根据权利要求1～4中任一项所述的自旋流磁化反转元件，其中，所述第二区域的凹陷具有倾斜面，该倾斜面以随着远离所述第一区域而变深的方式相对于所述第一表面的第一区域倾斜。6.根据权利要求5所述的自旋流磁化反转元件，其中，在将所述第一铁磁性层的厚度设为h、将所述倾斜面的倾斜角设为φ、将所述第一区域与所述第二区域的最短距离设为G、将入射于所述第一铁磁性层的离子束与平行于所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木智生，盐川阳平，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP