磁畴壁移动元件和磁阵列制造技术

本发明专利技术提供磁畴壁移动元件和磁阵列。本发明专利技术的磁畴壁移动元件包括磁阻效应部、第1电极、第2电极、第3电极、第1磁化固定层和第2磁化固定层。所述磁阻效应部包括参照层、磁畴壁移动层和非磁性层。所述磁畴壁移动层包括：磁化方向被固定的第1区域和第2区域；和磁化方向可变的第3区域。所述参照层在从第1方向俯视时与所述第1区域和所述第2区域中的至少一部分重叠，所述第1区域和所述第2区域中的至少一者的一部分在与所述第1方向和第2方向正交的第3方向上的长度比所述第3区域短。上的长度比所述第3区域短。上的长度比所述第3区域短。

【技术实现步骤摘要】
磁畴壁移动元件和磁阵列


[0001]本专利技术涉及磁畴壁移动元件和磁阵列。本申请以2021年6月9日在日本申请的特愿2021
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96973为基础要求优先权，并将其内容援用于此。

技术介绍

[0002]代替在微细化方面逐渐可见极限的闪存等的下一代的非易失性存储器正在受到关注。例如，MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory：磁阻式随机存取存储器)、ReRAM(Resistive Random Access Memory：电阻式随机存取存储器)、PCRAM(Phase Change Random Access Memory：相变随机存取存储器)等作为下一代的非易失性存储器为人们所知。
[0003]MRAM是将因磁化方向的变化而产生的电阻值变化用于数据记录。为了实现记录存储器的大容量化，正在研究构成存储器的元件的小型化、构成存储器的每个元件的记录位的多值化。
[0004]专利文献1公开了一种磁畴壁移动元件，其能够通过使磁畴壁移动而使电阻值变化，多值地或数字地记录数据。另外，专利文献1公开了在数据记录层(磁畴壁移动层)中设置磁畴壁能够移动的磁畴壁移动区域和用于限制磁畴壁的移动范围的磁化固定区域。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2010
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219104号公报

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的技术问题
[0009]磁畴壁移动元件大多集成地使用。为了提高磁畴壁移动元件的集成性，优选设置在磁畴壁移动层的两端的磁化固定区域与磁畴壁移动元件的参照层重叠。但是，在这样的结构中，存在形成不经由磁畴壁移动层的磁畴壁能够移动的磁畴壁移动区域而从参照层向磁化固定区域去的电流路径的情况。当在该路径中流动电流时，作为最大电阻值与最小电阻值之比的MR比降低。MR比低的磁畴壁移动元件在精细地控制磁畴壁位置的情况下，无法确保充分的电阻值的变化幅度，无法准确地检测电阻值的变化。即，难以使磁畴壁移动元件的多值数据记录的位数(bit number)增多。
[0010]本专利技术是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供MR比大的、能够使多值数据记录的位数增多的磁畴壁移动元件和磁阵列。
[0011]用于解决技术问题的手段
[0012](1)第1方式的磁畴壁移动元件包括磁阻效应部、第1电极、第2电极、第3电极、第1磁化固定层和第2磁化固定层。所述磁阻效应部包括：包含铁磁性体的参照层；包含铁磁性体的磁畴壁移动层；和在第1方向上被所述参照层和所述磁畴壁移动层夹着的非磁性层。所述磁畴壁移动层在与所述第1方向正交的第2方向上延伸。所述磁畴壁移动层包括：磁化方
向被固定的第1区域；磁化方向被固定在与所述第1区域的磁化方向不同的方向上的第2区域；和在所述第2方向上位于被所述第1区域和所述第2区域夹着的位置且磁化方向可变的第3区域。所述第1电极与所述第1区域电连接。所述第2电极与所述第2区域电连接。所述第3电极与所述参照层电连接，且在所述第1方向上以所述参照层为基准位于与所述非磁性层相反的一侧。所述第1磁化固定层位于所述第1区域与所述第1电极之间，用于将所述第1区域的磁化固定。所述第2磁化固定层位于所述第2区域与所述第2电极之间，用于将所述第2区域的磁化固定。所述参照层在从所述第1方向俯视时与所述第1区域和所述第2区域中的至少一部分重叠。所述第1区域和所述第2区域中的至少一者的一部分在与所述第1方向和所述第2方向正交的第3方向上的长度比所述第3区域短。
[0013](2)可以是，上述方式的磁畴壁移动元件还包括基片。可以是，所述参照层比所述磁畴壁移动层更靠近所述基片。
[0014](3)可以是，在上述方式的磁畴壁移动元件中，所述第1区域和所述第2区域中的至少一者在所述第2方向上的长度比在所述第3方向上的长度长。
[0015](4)可以是，在上述方式的磁畴壁移动元件中，所述第1区域和所述第2区域中的至少一者具有：在所述第3方向上的长度比所述第3区域长的第1部分；和在所述第3方向上的长度比所述第3区域短的第2部分。可以是，所述第1部分在所述第2方向上比所述第2部分更靠近所述第3区域。
[0016](5)可以是，在上述方式的磁畴壁移动元件中，所述第1区域和所述第2区域中的至少一者，随着从与所述第3区域相连接的第1端向所述第2方向上的相反侧的第2端去，在所述第3方向上的长度逐渐变短。
[0017](6)可以是，在上述方式的磁畴壁移动元件中，所述第3区域的所述第2方向上的端部的膜厚大于所述第3区域的所述第2方向上的中央部的膜厚，所述端部的所述第3方向上的长度比所述中央部的所述第3方向上的长度短。
[0018](7)可以是，在上述方式的磁畴壁移动元件中，在从所述第1方向俯视时，所述第3电极的第1面的外周与所述第1区域和所述第2区域中的至少一者重叠，其中，所述第1面为所述第3电极的最靠近所述参照层的面。
[0019](8)可以是，在上述方式的磁畴壁移动元件中，在从所述第1方向俯视时，所述磁畴壁移动层包含在所述第3电极的第1面内，其中，所述第1面为所述第3电极的最靠近所述参照层的面。
[0020](9)可以是，在上述方式的磁畴壁移动元件中，所述第3电极的第1面的在所述第3方向上最长的部分的长度比所述第1面的在所述第2方向上最长的部分的长度短，其中，所述第1面为所述第3电极的最靠近所述参照层的面。
[0021](10)可以是，在上述方式的磁畴壁移动元件中，所述第1磁化固定层的膜厚大于所述第2磁化固定层的膜厚，在从所述第1方向俯视时，从所述第3电极的第1面的几何中心至所述第1磁化固定层的距离小于从所述第1面的几何中心至所述第2磁化固定层的距离，其中，所述第1面为所述第3电极的最靠近所述参照层的面。
[0022](11)可以是，在上述方式的磁畴壁移动元件中，在从所述第1方向俯视时，所述第1区域包含在所述第1电极内，所述第1区域的外周与所述第1电极的外周的距离在第1点最短。
并不限于直接连接，例如包括隔着其它层的间接连接。
[0045][第1实施方式][0046]图1是第1实施方式的磁阵列200的结构图。磁阵列200包括多个磁畴壁移动元件100、多个第1配线WL、多个第2配线CL、多个第3配线RL、多个第1开关元件SW1、多个第2开关元件SW2和多个第3开关元件SW3。磁阵列200例如能够用于磁存储器、乘法累加运算器、神经形态器件、自旋忆阻器、磁光学元件。
[0047]第1配线WL各自是写入配线。第1配线WL各自用于将电源与1个以上的磁畴壁移动元件100电连接。电源在使用时可与磁阵列200的一端连接。
[0048]第2配线CL各自是共用配线。共用配线是能够在数据的写入时和读出时这两者使用的配线。第2配线CL各自用于将基准电位与1个以上的磁畴壁移动元件100电连接。基准电位例如为接地。第2配线CL可以是对多个磁畴壁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁畴壁移动元件，其特征在于：包括磁阻效应部、第1电极、第2电极、第3电极、第1磁化固定层和第2磁化固定层，所述磁阻效应部包括：包含铁磁性体的参照层；包含铁磁性体的磁畴壁移动层；和在第1方向上被所述参照层和所述磁畴壁移动层夹着的非磁性层，所述磁畴壁移动层在与所述第1方向正交的第2方向上延伸，所述磁畴壁移动层包括：磁化方向被固定的第1区域；磁化方向被固定在与所述第1区域的磁化方向不同的方向上的第2区域；和在所述第2方向上位于被所述第1区域和所述第2区域夹着的位置且磁化方向可变的第3区域，所述第1电极与所述第1区域电连接，所述第2电极与所述第2区域电连接，所述第3电极与所述参照层电连接，且在所述第1方向上以所述参照层为基准位于与所述非磁性层相反的一侧，所述第1磁化固定层位于所述第1区域与所述第1电极之间，用于将所述第1区域的磁化固定，所述第2磁化固定层位于所述第2区域与所述第2电极之间，用于将所述第2区域的磁化固定，所述参照层在从所述第1方向俯视时与所述第1区域和所述第2区域中的至少一部分重叠，所述第1区域和所述第2区域中的至少一者的一部分在与所述第1方向和所述第2方向正交的第3方向上的长度比所述第3区域短。2.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：还包括基片，所述参照层比所述磁畴壁移动层更靠近所述基片。3.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：所述第1区域和所述第2区域中的至少一者在所述第2方向上的长度比在所述第3方向上的长度长。4.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：所述第1区域和所述第2区域中的至少一者具有：在所述第3方向上的长度比所述第3区域长的第1部分；和在所述第3方向上的长度比所述第3区域短的第2部分，所述第1部分在所述第2方向上比所述第2部分更靠近所述第3区域。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田章悟，柴田龙雄，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：