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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023152914
(43)【公開日】2023-10-17
(54)【発明の名称】正方晶系半金属性ハーフ－ホイスラー化合物
(51)【国際特許分類】
H10B 61/00 20230101AFI20231005BHJP
H10N 50/10 20230101ALI20231005BHJP
【ＦＩ】
H10B61/00
H10N50/10 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023052403
(22)【出願日】2023-03-28
(31)【優先権主張番号】17/710399
(32)【優先日】2022-03-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＥＲＩＬＯＧ
２．コンパクトフラッシュ
(71)【出願人】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(71)【出願人】
【識別番号】510215639
【氏名又は名称】インターナショナル ビジネス マシーンズ コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】鄭 在佑
(72)【発明者】
【氏名】サマント，マヘシュ
(72)【発明者】
【氏名】フィリップ，パナギオティス カリラオス
(72)【発明者】
【氏名】ファリーヴ，サーゲイ
(72)【発明者】
【氏名】ガルグ，チラグ
(72)【発明者】
【氏名】フェランテ，ヤリ
【テーマコード（参考）】
4M119
5F092
【Ｆターム（参考）】
4M119AA03
4M119AA15
4M119CC05
4M119DD05
4M119DD06
4M119DD09
4M119DD17
4M119DD32
4M119DD45
5F092AA04
5F092AA05
5F092AB07
5F092AC12
5F092AD25
5F092BB08
5F092BB24
5F092BB35
5F092BB36
5F092BB44
5F092BC03
5F092BC04
5F092BC06
5F092EA06
(57)【要約】 （修正有）
【課題】正方晶系半金属性ハーフ－ホイスラー化合物（正方晶系がＰＭＡに寄与する）を使用して小さい大きさにスケーリングできる磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）セルを提供する。
【解決手段】ＭＲＡＭセルは、テンプレート層（非制限的に化学的テンプレート層）を含む。テンプレート層は、交互層格子構造を有する２元合金を含む。ＭＲＡＭセルはまた、正方晶系格子構造を有する半金属性ハーフ－ホイスラー材料を含む半金属性ハーフ－ホイスラー層を含む。半金属性ハーフ－ホイスラー層は、テンプレート層の外側に位置し、半金属性ハーフ－ホイスラー材料の立方体形状の面内格子定数と異なるハーフ－ホイスラー面内格子定数を有する。ＭＲＡＭセルはさらに半金属性ハーフ－ホイスラー層の外側に位置するトンネルバリアと、トンネルバリアの外側に位置する磁性層と、を含む。
【選択図】図１０
【解決手段】ＭＲＡＭセルは、テンプレート層（非制限的に化学的テンプレート層）を含む。テンプレート層は、交互層格子構造を有する２元合金を含む。ＭＲＡＭセルはまた、正方晶系格子構造を有する半金属性ハーフ－ホイスラー材料を含む半金属性ハーフ－ホイスラー層を含む。半金属性ハーフ－ホイスラー層は、テンプレート層の外側に位置し、半金属性ハーフ－ホイスラー材料の立方体形状の面内格子定数と異なるハーフ－ホイスラー面内格子定数を有する。ＭＲＡＭセルはさらに半金属性ハーフ－ホイスラー層の外側に位置するトンネルバリアと、トンネルバリアの外側に位置する磁性層と、を含む。
【選択図】図１０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
交互層格子構造を有する２元合金を含むテンプレート層；
正方晶系格子構造を有する半金属性ハーフ－ホイスラー材料（ｈａｌｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｈａｌｆ－Ｈｅｕｓｌｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）を含む半金属性ハーフ－ホイスラー層であって、前記半金属性ハーフ－ホイスラー層は前記テンプレート層の外側に位置し、前記半金属性ハーフ－ホイスラー材料の立方体形状（ｃｕｂｉｃ ｆｏｒｍ）の面内格子定数（ｉｎ－ｐｌａｎｅ ｌａｔｔｉｃｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）と異なるハーフ－ホイスラー面内格子定数を有する、半金属性ハーフ－ホイスラー層；
前記半金属性ハーフ－ホイスラー層の外側のトンネルバリア；および
前記トンネルバリアの外側の磁性層を含む、磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
正方晶系格子構造を有する半金属性ハーフ－ホイスラー材料（ｈａｌｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｈａｌｆ－Ｈｅｕｓｌｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）を含む半金属性ハーフ－ホイスラー層であって、前記半金属性ハーフ－ホイスラー層は前記テンプレート層の外側に位置し、前記半金属性ハーフ－ホイスラー材料の立方体形状（ｃｕｂｉｃ ｆｏｒｍ）の面内格子定数（ｉｎ－ｐｌａｎｅ ｌａｔｔｉｃｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）と異なるハーフ－ホイスラー面内格子定数を有する、半金属性ハーフ－ホイスラー層；
前記半金属性ハーフ－ホイスラー層の外側のトンネルバリア；および
前記トンネルバリアの外側の磁性層を含む、磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項2】
前記半金属性ハーフ－ホイスラー層は保存層を含み、
前記磁性層は基準層を含む、請求項１に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
前記磁性層は基準層を含む、請求項１に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項3】
前記半金属性ハーフ－ホイスラー材料は半金属性ハーフ－ホイスラー化合物を含み、
前記半金属性ハーフ－ホイスラー化合物は、ＲｈＣｒＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＮｉＶＳｎ、ＮａＣｓＰ、ＬｉＣａＧｅ、ＬｉＳｒＧｅ、ＮａＣａＧｅ、ＫＣａＧｅ、ＲｂＴａＧｅ、ＫＣｒＴｅ、ＮａＣａＳｎ、ＫＴａＳｎ、ＫＣａＳｎ、ＲｂＮｂＳｉ、ＲｂＴａＳｉ、ＮａＣｓＡｓ、ＣｓＲｂＡｓ、ＣｓＢａＣ、ＣｓＳｒＣ、ＣｓＲｂＮ、ＲｈＦｅＧｅ、ＣｏＣｒＧｅ、ＲｕＣｒＡｓ、ＣｏＣｒＡｓ、およびＣｓＳｒＳｎからなる群より選ばれる、請求項２に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
前記半金属性ハーフ－ホイスラー化合物は、ＲｈＣｒＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＮｉＶＳｎ、ＮａＣｓＰ、ＬｉＣａＧｅ、ＬｉＳｒＧｅ、ＮａＣａＧｅ、ＫＣａＧｅ、ＲｂＴａＧｅ、ＫＣｒＴｅ、ＮａＣａＳｎ、ＫＴａＳｎ、ＫＣａＳｎ、ＲｂＮｂＳｉ、ＲｂＴａＳｉ、ＮａＣｓＡｓ、ＣｓＲｂＡｓ、ＣｓＢａＣ、ＣｓＳｒＣ、ＣｓＲｂＮ、ＲｈＦｅＧｅ、ＣｏＣｒＧｅ、ＲｕＣｒＡｓ、ＣｏＣｒＡｓ、およびＣｓＳｒＳｎからなる群より選ばれる、請求項２に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項4】
前記半金属性ハーフ－ホイスラー層は０ｎｍより大きく、５ｎｍ未満の厚さを有する、請求項３に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項5】
前記半金属性ハーフ－ホイスラー化合物は、ＲｈＣｒＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＣｏＣｒＧｅ、ＮｉＶＳｎ、ＣｏＣｒＡｓ、ＲｈＦｅＧｅ、またはＲｕＣｒＡｓからなる群より選ばれる、請求項３に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項6】
前記半金属性ハーフ－ホイスラー層は０ｎｍより大きく、５ｎｍ未満の厚さを有する、請求項５に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項7】
前記トンネルバリアは酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムマグネシウムからなる群より選ばれる、請求項２に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項8】
前記２元合金はＡ１－ｘＥｘで表され、ここでＡは遷移金属元素であり、Ｅはアルミニウムおよびガリウムの少なくとも一つを含む主族元素であり、ｘはその範囲が０．４２～０．５５である、請求項２に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項9】
前記半金属性ハーフ－ホイスラー層は基準層を含み、
前記磁性層は保存層を含む、請求項１に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
前記磁性層は保存層を含む、請求項１に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項10】
前記半金属性ハーフ－ホイスラー材料は半金属性ハーフ－ホイスラー化合物を含み、
前記半金属性ハーフ－ホイスラー化合物は、ＲｈＣｒＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＮｉＶＳｎ、ＮａＣｓＰ、ＬｉＣａＧｅ、ＬｉＳｒＧｅ、ＮａＣａＧｅ、ＫＣａＧｅ、ＲｂＴａＧｅ、ＫＣｒＴｅ、ＮａＣａＳｎ、ＫＴａＳｎ、ＫＣａＳｎ、ＲｂＮｂＳｉ、ＲｂＴａＳｉ、ＮａＣｓＡｓ、ＣｓＲｂＡｓ、ＣｓＢａＣ、ＣｓＳｒＣ、ＣｓＲｂＮ、ＲｈＦｅＧｅ、ＣｏＣｒＧｅ、ＲｕＣｒＡｓ、ＣｏＣｒＡｓ、ＣｓＳｒＳｎからなる群より選ばれる、請求項９に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
前記半金属性ハーフ－ホイスラー化合物は、ＲｈＣｒＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＮｉＶＳｎ、ＮａＣｓＰ、ＬｉＣａＧｅ、ＬｉＳｒＧｅ、ＮａＣａＧｅ、ＫＣａＧｅ、ＲｂＴａＧｅ、ＫＣｒＴｅ、ＮａＣａＳｎ、ＫＴａＳｎ、ＫＣａＳｎ、ＲｂＮｂＳｉ、ＲｂＴａＳｉ、ＮａＣｓＡｓ、ＣｓＲｂＡｓ、ＣｓＢａＣ、ＣｓＳｒＣ、ＣｓＲｂＮ、ＲｈＦｅＧｅ、ＣｏＣｒＧｅ、ＲｕＣｒＡｓ、ＣｏＣｒＡｓ、ＣｓＳｒＳｎからなる群より選ばれる、請求項９に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項11】
前記半金属性ハーフ－ホイスラー層は０ｎｍより大きく、５ｎｍ未満の厚さを有する、請求項１０に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項12】
前記半金属性ハーフ－ホイスラー化合物は、ＲｈＣｒＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＣｏＣｒＧｅ、ＮｉＶＳｎ、ＣｏＣｒＡｓ、ＲｈＦｅＧｅ、またはＲｕＣｒＡｓからなる群より選ばれる、請求項１０に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項13】
前記半金属性ハーフ－ホイスラー層は０ｎｍより大きく、５ｎｍ未満の厚さを有する、請求項１２に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項14】
前記テンプレート層の交互層格子構造は塩化セシウム構造を含む、請求項１に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項15】
前記テンプレート層は室温で非磁性である、請求項１に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項16】
前記テンプレート層はテンプレート層の面内格子定数を有して、
前記ハーフ－ホイスラー面内格子定数は前記テンプレート層の面内格子定数と実質的に一致する、請求項１に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
前記ハーフ－ホイスラー面内格子定数は前記テンプレート層の面内格子定数と実質的に一致する、請求項１に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項17】
前記半金属性ハーフ－ホイスラー材料は前記半金属性ハーフ－ホイスラー材料に実質的に垂直な磁化（ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）を有する、請求項１６に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル。
【請求項18】
複数のビット線－相補ビット線対を形成する複数のビット線および複数の相補ビット線；
複数のセル位置で前記複数のビット線－相補ビット線対と交差する複数のワード線；
前記複数のセル位置それぞれに位置する複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルであって、前記磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルそれぞれは相応するビット線に電気的に接続され、前記ワード線のうち相応する一つの制御下に前記相補ビット線のうち相応する一つに選択的に相互接続される、複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルを含み、
前記複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルそれぞれは、
交互層格子構造を有する２元合金を含むテンプレート層と、
正方晶系格子構造を有する半金属性ハーフ－ホイスラー材料を含む半金属性ハーフ－ホイスラー層であって、前記半金属性ハーフ－ホイスラー層は前記テンプレート層の外側に位置し、半金属性ハーフ－ホイスラー材料の立方体形状の面内格子定数と異なるハーフ－ホイスラー面内格子定数を有する、半金属性ハーフ－ホイスラー層と、
前記半金属性ハーフ－ホイスラー層の外側のトンネルバリアと、
前記トンネルバリアの外側の磁性層と、を含む、磁気抵抗ランダムアクセスメモリアレイ。
複数のセル位置で前記複数のビット線－相補ビット線対と交差する複数のワード線；
前記複数のセル位置それぞれに位置する複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルであって、前記磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルそれぞれは相応するビット線に電気的に接続され、前記ワード線のうち相応する一つの制御下に前記相補ビット線のうち相応する一つに選択的に相互接続される、複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルを含み、
前記複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルそれぞれは、
交互層格子構造を有する２元合金を含むテンプレート層と、
正方晶系格子構造を有する半金属性ハーフ－ホイスラー材料を含む半金属性ハーフ－ホイスラー層であって、前記半金属性ハーフ－ホイスラー層は前記テンプレート層の外側に位置し、半金属性ハーフ－ホイスラー材料の立方体形状の面内格子定数と異なるハーフ－ホイスラー面内格子定数を有する、半金属性ハーフ－ホイスラー層と、
前記半金属性ハーフ－ホイスラー層の外側のトンネルバリアと、
前記トンネルバリアの外側の磁性層と、を含む、磁気抵抗ランダムアクセスメモリアレイ。
【請求項19】
前記半金属性ハーフ－ホイスラー層は保存層を含み、
前記磁性層は基準層を含む、請求項１８に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリアレイ。
前記磁性層は基準層を含む、請求項１８に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリアレイ。
【請求項20】
前記半金属性ハーフ－ホイスラー材料は半金属性ハーフ－ホイスラー化合物を含み、
前記半金属性ハーフ－ホイスラー化合物は、ＲｈＣｒＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＮｉＶＳｎ、ＮａＣｓＰ、ＬｉＣａＧｅ、ＬｉＳｒＧｅ、ＮａＣａＧｅ、ＫＣａＧｅ、ＲｂＴａＧｅ、ＫＣｒＴｅ、ＮａＣａＳｎ、ＫＴａＳｎ、ＫＣａＳｎ、ＲｂＮｂＳｉ、ＲｂＴａＳｉ、ＮａＣｓＡｓ、ＣｓＲｂＡｓ、ＣｓＢａＣ、ＣｓＳｒＣ、ＣｓＲｂＮ、ＲｈＦｅＧｅ、ＣｏＣｒＧｅ、ＲｕＣｒＡｓ、ＣｏＣｒＡｓ、およびＣｓＳｒＳｎからなる群より選ばれる、請求項１９に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリアレイ。
前記半金属性ハーフ－ホイスラー化合物は、ＲｈＣｒＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＮｉＶＳｎ、ＮａＣｓＰ、ＬｉＣａＧｅ、ＬｉＳｒＧｅ、ＮａＣａＧｅ、ＫＣａＧｅ、ＲｂＴａＧｅ、ＫＣｒＴｅ、ＮａＣａＳｎ、ＫＴａＳｎ、ＫＣａＳｎ、ＲｂＮｂＳｉ、ＲｂＴａＳｉ、ＮａＣｓＡｓ、ＣｓＲｂＡｓ、ＣｓＢａＣ、ＣｓＳｒＣ、ＣｓＲｂＮ、ＲｈＦｅＧｅ、ＣｏＣｒＧｅ、ＲｕＣｒＡｓ、ＣｏＣｒＡｓ、およびＣｓＳｒＳｎからなる群より選ばれる、請求項１９に記載の磁気抵抗ランダムアクセスメモリアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に電気、電子およびコンピュータ技術に関し、より詳細には磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、ＭＲＡＭは磁気トンネル接合（ＭＴＪ）を用いる３層装置である。これらは通常、基準層磁石、トンネルバリアおよび保存または自由磁性層を含む。磁性層は強磁性体またはフェリ磁性体であり得る。電流が装置を通過し、抵抗が測定される。抵抗は二つの磁性層の磁気配向に応じて変化し、相対的な抵抗変化をトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）といい、これはスピン分極と関連がある（すなわち、高いスピン分極は高いＴＭＲを意味する）。高いスピン分極化、したがって、高いＴＭＲが好ましい（ＴＭＲが高いほどＯＮ／ＯＦＦ比率が高くなる）。低いスイッチング電流も好ましい。平行な配列で、磁性層は磁化が互いに整列しており；この状態での抵抗は通常は逆並列配列に比べて低い。逆並列状態では、磁性層は磁化が互いに整列しておらず；この状態での抵抗は通常は平行な配列に比べてより高い。ＭＴＪの磁性状態は電流を通過させることにより変更される。電流はスピン角運動量を伝達するので、閾値電流を超過するとメモリ層のモーメントの方向がスイッチングされる。このようなＭＲＡＭ装置はスピントランスファートルク（ＳＴＴ）を用いてスイッチングされるのでＳＴＴ－ＭＲＡＭという。必要なスイッチング電流の大きさは電極の磁化が層に垂直に配向されるときにより少ない。
【0003】
現在の装置は磁性層にコバルト、鉄およびほう素合金を使用し、このような層は強磁性体である。ホイスラー化合物は面心立方（ＦＣＣ）結晶構造とＸ２ＹＺ（フル－ホイスラー（ful lHeuslers）または単に「ホイスラー（Heuslers）」）組成を有する磁性金属間化合物であり、ここでＸとＹは遷移金属であり、Ｚは周期表のｐ－ブロック（または主族）にある。ハーフホイスラー（half Heusler）は組成がＸＹＺである。「ハーフ（half）」という用語のないホイスラー(Heusler)またはホイスラー（Heuslers）に係る本願の参照はフル－ホイスラー（ful lHeuslers）を参照することを意図する。ホイスラー化合物には４個の相互侵入ＦＣＣ副格子（sublattice）がある（ハーフ－ホイスラー化合物ＸＹＺの場合、一つのＦＣＣ副格子が空いている）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、ＭＲＡＭなどに正方晶系半金属性ハーフ－ホイスラー（ｈａｌｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｈａｌｆ－Ｈｅｕｓｌｅｒ）化合物を使用する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一態様で、例示的な磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルそれぞれは、交互層格子構造を有する２元合金を含むテンプレート層；正方晶系格子構造を有する半金属性ハーフ－ホイスラー材料を含む半金属性ハーフ－ホイスラー層であって、テンプレート層の外側に位置し、半金属性ハーフ－ホイスラー材料の立方体形状の面内格子定数と異なるハーフ－ホイスラー面内格子定数を有する半金属性ハーフ－ホイスラー層；半金属性ハーフ－ホイスラー層の外側のトンネルバリア；およびトンネルバリアの外側の磁性層を含む。
【0006】
また他の態様で、このような磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルの磁気抵抗ランダムアクセスメモリアレイは、複数のビット線－相補ビット線対を形成する複数のビット線および複数の相補ビット線；複数のセル位置で複数のビット線対と交差する複数のワード線；およびそれぞれの複数のセル位置に位置するそれぞれの複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルを含む。それぞれの磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルは相応するビット線に電気的に接続され、ワード線のうち相応するものの制御下に相応する相補ビット線に選択的に相互接続される。
【0007】
また他の態様で、そのようなアレイの動作方法は、アレイを提供する段階、セルの第１サブセットがロジック１を保存し、セルの第２サブセットがロジック０を保存するようにワード線に信号を印加する段階；およびビット線および相補ビット線を介して保存されたロジック１および０を判読する段階を含む。
【0008】
さらなる態様で、磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルを形成する方法は、交互層格子構造を有する２元合金を含み、テンプレート層の面内格子定数を有するテンプレート層を提供する段階；テンプレート層上に半金属性ハーフ－ホイスラー層をエピタキシャル成長させる段階であって、半金属性ハーフ－ホイスラー層は半金属性ハーフ－ホイスラー材料を含み、半金属性ハーフ－ホイスラー層はテンプレート層上で成長され、ハーフ－ホイスラー材料は正方晶系格子構造および半金属性ハーフ－ホイスラー材料の立方体形状の面内格子定数と異なり、テンプレート層の面内格子定数と実質的に一致するハーフ－ホイスラー面内格子定数を有する段階；半金属性ハーフ－ホイスラー層の外側トンネルバリアを形成する段階；およびトンネルバリアの外側に磁性層を形成する段階を含む。
【0009】
また他の側面で、ハードウェア記述言語の設計構造は、機械可読データ保存媒体にエンコードされる。ＨＤＬ設計構造は説明したようにコンピュータ支援設計システムで処理されるとき磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルおよび／またはアレイの機械実行可能表現を生成する要素を含む。
【0010】
本明細書で使用される、動作を「促進する（facilitating）」とは、動作を実行すること、動作をより容易にすること、動作を実行するのを助けることまたは動作を実行させることを含む。したがって、限定ではない例としては、一つの工程で実行される命令は動作が行われるようにするか、補助するために適切なデータまたは命令を送ることによって半導体処理装備により行われる動作を容易にすることができる。行為者が行為を行うことの他に行為を容易にする場合にも行為は一部の独立体または独立体の組み合わせにより行われる。
【0011】
本明細書に開示された技術は実質的に有利な技術的効果を提供することができる。一部の実施形態はこのような潜在的な利点を有さなくてもよく、このような潜在的な利点はすべての実施形態で必ずしも必要とされるわけではない。限定ではなく、一例として、一つ以上の実施形態は次のうち一つ以上を提供することができる。
【0012】
●セルが高いスピン分極（スピン分極が１である半金属を使用して）を示し、したがって、高いＴＭＲおよび高いＯＮ／ＯＦＦ比率を示すＭＲＡＭ装置。
【0013】
●セルが低い磁化を示し、低いスイッチング電流を示すＭＲＡＭ装置。
【0014】
●セルの磁性層が体積垂直磁気異方性（ＰＭＡ）を示し、正方晶系半金属性ハーフ－ホイスラー化合物（正方晶系がＰＭＡに寄与する）を使用して小さい大きさにスケーリングできるＭＲＡＭ装置。
【0015】
●正方晶系半金属性ハーフ－ホイスラー化合物のエピタキシャル成長を許容するために下地層（例えば、ＣｏＡｌ）を使用する製造技術。
【0016】
これらおよび他の特徴および長所は添付の図面に関連して読まれる、例示的な実施形態の次の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0017】
次の図面は例としてのみ提示され、限定されるものではなく、類似の符号（使用された場合）は複数の図面にわたって対応する要素を示す。
【図1】本発明の態様で使用されるハーフ－ホイスラー化合物を示す。
【図2】本発明の態様によるテンプレート層上のホイスラー化合物の成長を示す（また、本発明の態様によるテンプレート層上のハーフ－ホイスラー化合物の成長を代表する）。
【図3a】本発明の態様によりＭＲＡＭに正方晶系形態で使用できる半金属性ハーフ－ホイスラー化合物の表を示す。
【図3b】本発明の態様によりＭＲＡＭに正方晶系形態で使用できる半金属性ハーフ－ホイスラー化合物の表を示す。
【図3c】本発明の態様によりＭＲＡＭに正方晶系形態で使用できる半金属性ハーフ－ホイスラー化合物の表を示す。
【図4】本発明の態様によりＭＲＡＭで使用できる強磁性およびフェリ磁性半金属ハーフ－ホイスラー化合物を示す－（図４および５に示す正方晶系単位セルは図１に示す母立方体構造に対してｚ－軸の周囲に４５゜回転される）。
【図5】本発明の態様によりＭＲＡＭで使用できる強磁性およびフェリ磁性半金属ハーフ－ホイスラー化合物を示す－（図４および５に示す正方晶系単位セルは図１に示す母立方体構造に対してｚ－軸の周囲に４５゜回転される）。
【図9】一つ以上の実施形態で有用な化学的テンプレート層の非制限的な例を示す。
【図10】本発明の態様による第１の例示的なＭＲＡＭセルを示す。
【図11】本発明の態様による第２の例示的なＭＲＡＭセルを示す。
【図12】本発明の態様によるＭＲＡＭセルのアレイを示す。
【図13】本発明の態様による製造方法の流れ図を示す。
【図14】本発明の一つ以上の態様および／または要素を実装するのに有用であり得るコンピュータシステムを示す。
【図15】半導体の設計、製造および／またはテストに用いられる設計工程の流れ図である。 図面の要素は単純化と明確化のために例示されていることを理解されたい。商業的に実現可能な実施形態で有用であるかまたは必要であり得る共通的であるがよく理解されている要素は、例示した実施形態の表示の妨げを少なくするために図示されない場合がある。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本明細書に記載された発明の原理は例示的な実施形態の文脈にある。また、請求項の範囲内で図示された実施形態に対して多様な修正が加えられ得るのは本明細書の教示により当業者には明らかであろう。すなわち、本明細書に示され、記載された実施形態に係るいかなる制限も意図されるかまたは類推されるべきではない。
【0019】
正方晶系ハーフ－ホイスラー化合物がＭＲＡＭ応用分野で重要であることを見出した。現在のＭＲＡＭ装置は磁気トンネル接合（ＭＴＪ）を保存要素として使用する。シンプルなＭＴＪはトンネルバリア層で分離された二つの磁性層を含む３層構造である。コバルト鉄ホウ素（Ｃｏ／Ｆｅ／Ｂ）を使用する現在のＭＴＪはフィルム表面に垂直な磁化を有する磁性層を提供できる（すなわち、好ましい垂直磁気異方性（ＰＭＡ）を示す）。Ｃｏ－Ｆｅ－Ｂ層の垂直磁気異方性（ＰＭＡ）はこのような層とトンネルバリアおよび／またはＣｏ－Ｆｅ－Ｂ層が蒸着される下地層の間の界面から発生する。したがって、これらの層は界面ＰＭＡが磁気体積から発生し、Ｃｏ－Ｆｅ－Ｂ層の磁気体積に比例して増加する磁気消去エネルギを克服するように十分に薄くしなければならない。しかし、高いモーメントには高いスイッチング電流が必要である。一つ以上の実施形態は有利にはＰＭＡを提供するが、従来技術の装置に比べてより低いモーメントおよびそれに伴い減少したスイッチング電流を有する。
【0020】
磁性材料は表面（界面）ＰＭＡより体積ＰＭＡを有することが好ましいが、これは装置をより小さなサイズ（一般的にはより小さい直径）にスケーリングすることができるからである。装置の大きさが小さくなると装置の熱安定性が低下する。しかし、体積異方性がある素子の場合、厚さを増加させて熱的安定性の低下を補完できる長所がある。スイッチング電流は積（Ｍｓ Ｖ Ｈｋ）に比例し、ここでＭｓは飽和磁化、Ｖは体積、Ｈｋは異方性フィールドである。低いモーメント（すなわち、低いＭｓ）ハーフ－ホイスラー化合物はＨｋの増加が低いＭｓを圧倒しない限りより低いスイッチング電流が必要である。
【0021】
したがって、ＭＲＡＭ適用の場合、すべての磁性元素が層自体に垂直なモーメントを有することが好ましい（すなわち、フィルム平面に垂直な磁化－結晶構造で発生するＰＭＡ）。低い磁化および低いスイッチング電流が好ましい。本発明者らは、ＰＭＡを達成する一つ方法はハーフ－ホイスラー化合物の使用によるものであることを見出した。通常、ハーフ－ホイスラー化合物は立方体である傾向がある。したがって、薄膜が成長し、磁気モーメントは層の平面にある。ＭＲＡＭ適用用のＭＴＪの場合、磁性層の磁気モーメントが層に垂直であることが非常に好ましい。ハーフ－ホイスラー層からＰＭＡを誘導する方法は化合物を立方体から正方晶系に修正することである。３個の単位セル軸がすべて同じ長さになるようにする代わりに、軸の一つが少し長い（またはより短い）場合、結晶対称性が破れるため、磁化は垂直になることができる。図４および図５に関連して本明細書の他の箇所で説明したハーフ－ホイスラー材料の単位セルが単一元素のみを有する単純な結晶ではないので、本明細書の他の箇所で説明した媒介変数ｃ’が適切であることは注目に値する（ｃ＝ａが立方体という単純な関係は複数の要素があるセルに適しない）。正方晶系の場合、軸の一つが立方体の場合に比べて長くなる（または短くなる）。
【0022】
図１は立方体ハーフ－ホイスラー化合物および面内格子定数ａｃｕｂの態様を示す。体積ＰＭＡは表面（界面）ＰＭＡを小型セルに拡張するのは難しいため、好ましく；本発明者らの計算は体積ＰＭＡが有利により小さなサイズに拡張され得ることを示す。本明細書の他の箇所で説明したように、正方晶系の場合に、Ｚ（垂直）軸は立方体の場合に比べて「延伸する」（代案的な接近法では縮小も可能である）。バルク濃度のため、磁化はフィルムに垂直になる傾向がある（すなわち、ｚ軸に沿って）。ハーフ－ホイスラー層が適切なテンプレート層で（ｘ－ｙ）平面に垂直なｚ軸に成長する場合、フィルムの（ｘ－ｙ）平面に垂直なモーメントを有するようになる。
【0023】
ハーフメタリック（ＨＭ）磁性材料は、一つのスピンチャネルにおいてフェルミエネルギＥＦでバンドギャップを有する材料であるから、ＤＯＳ（スピン１，ＥＦ）＝０であり、他のスピンチャネルでは正常な金属ＤＯＳであるＤＯＳ（スピン２，ＥＦ）＞０（ＤＯＳ＝状態密度）である。理論的には、このような材料は、ＭＲＡＭ装置の電極として使用される場合は無限のＴＭＲを提供する。残念ながら、知られているすべての半金属性ハーフ－ホイスラー化合物は、体積異方性が０の立方体であり（対称により）；このため、実際のＳＴＴ－ＭＲＡＭ装置には適しない。適切なテンプレート層を使用して、ハーフ－ホイスラー化合物に正方性を誘導できる面内方向にハーフ－ホイスラー化合物を変形させることができる。正方性はＰＭＡの存在を意味し、垂直ＭＴＪでの使用に適することを示唆する。ハーフ－ホイスラー化合物の半金属性が面内変形に対して堅固にすることができれば、このような垂直ＭＴＪのＴＭＲが高くなり得るため、非常に好ましい。
【0024】
また、半金属性に関連してすべての材料にはアップスピンとダウンスピンがある。スピンチャネルのうち一つにバンドギャップがある場合、フェルミ準位で電流が流れると一つのスピンの電子のみが動く。半金属は高いＴＭＲを達成するのに非常に有用である。一つ以上の実施形態はエピタキシーにより立方体化合物を正方晶系にする。面内格子定数が面外格子定数と異なるものに強制するテンプレート層（非制限的な例で、化学的テンプレート層）に材料を蒸着する。これにより正方性が生じる。一つ以上の実施形態は半金属性（すなわち、スピンチャネルのうち一つにバンドギャップを有する）が依然として維持されることを保障する。半金属であるハーフ－ホイスラー化合物が多くあることを見出した。約３千個のハーフ－ホイスラー化合物がある。これらのうち１５０個は半金属である。垂直磁気異方性を有するように、すなわち、磁化がフィルムに垂直になるように半金属特性を維持しながらこれらのうち少数のみを正方晶系にすることができる。これらの少数はＭＲＡＭに有利に使用され、高いＴＭＲを有する可能性が高い。
【0025】
一つ以上の実施形態の適切な態様は、異なるテンプレート層を使用することによって公知された半金属立方体ハーフ－ホイスラー化合物の面内格子定数の変化であり、したがって、このようなハーフ－ホイスラー化合物は０でない体積異方性を有する正方晶になる。テンプレート層は、例えば非磁性２元化合物（例えば、面内格子定数ａ＝４．０３Åを有するＣｏＡｌ）であり得、半金属磁性ハーフ－ホイスラー化合物は、例えば公知された３元化合物（例えば、ａｃｕｂ＝４．０７Åを有するＲｈＣｒＧｅ、ａｃｕｂ＝３．８６Åを有するＮｉＭｎＳｉ、ａｃｕｂ＝４．２８Åを有するＲｈＦｅＳｎ、またはａｃｕｂ＝４．１５Åを有するＮｉＶＳｎ）である。３元化合物はＣｏＡｌ層でエピタキシャル成長するときに変形される。面内格子定数の変化が大きくない場合（例えば、平衡立方格子定数から５％以内）、計算によれば、少なくとも一部のハーフ－ホイスラー化合物の場合、半金属性がそのまま維持される可能性がある。したがって、ＤＦＴ（密度－関数理論）計算を用いて体積異方性が０でない依然として半金属である正方晶系ハーフ－ホイスラー化合物を決定した。また、これに関連して半金属性ハーフ－ホイスラー化合物自体は良く知られている。しかし、これまで知られているすべての半金属性ハーフ－ホイスラー化合物は、立方晶格子構造を示し、ＰＭＡを示さなかった。本発明者らは、正方晶系結晶格子構造を有する半金属性ハーフ－ホイスラー化合物が、テンプレート層での成長によりＰＭＡが得られることを見出した。本発明者らは、テンプレート層での成長が、半金属特性を維持しながら（例えば、ｘおよびｙで「スクイーズ（squeezes）」しながらｚで「ストレッチ（stretches）」する）所望の正方晶系結晶格子構造を得るために一方向に格子定数を「スクイーズ」するか「ストレッチ」することを見出した。エピタキシャル成長のためのベースとして使用されるテンプレート層を用いて計算に基づいてこのような化合物には高いＴＭＲが予想される。
【0026】
一つ以上の実施形態は、（立方体形状と比較して）異なる面内格子定数を有する下地層（例えば、ＣｏＡｌ）を使用することによって、０でない異方性を有する正方晶系の半金属性ハーフ－ホイスラー化合物を有利にして、界面異方性に反対になる体積異方性を得る。一つ以上の実施形態はハーフ－ホイスラー半金属化合物を使用する。一つ以上の実施形態で、ハーフ－ホイスラー半金属化合物は、例えば、非磁性金属（例えば、ＣｏＡｌ）または磁性金属（（例えば、また、半金属性ホイスラーである立方体Ｃｏ２ＭｎＳｉ）であり得る一般的な基板上で成長するので、正方晶系半金属性ハーフ－ホイスラーはＭＲＡＭセルの下部電極になる。一方、一つ以上の実施形態では、ハーフ－ホイスラー半金属化合物は、半導体バリア（例えば、ＭｇＯ）上で成長して、したがって、正方晶系半金属性ハーフ－ホイスラーはＭＲＡＭセルの上部電極になる。
【0027】
図３ａ、３ｂおよび３ｃを参照する。媒介変数ａ＿ｃｕｂは立方体形状の半金属に適用される面内立方格子定数（ここではａｃｕｂともいう）である。このａ＿ｃｕｂ値が、例えば＋／－０．３Åまたは＋／－１０％に変更されることができ、化合物が依然として半金属性を維持する場合、化合物は強力な半金属性を示すと見なされ、半金属性を失うことなく正方晶を達成するためにテンプレート層で成長することができる。
【0028】
半金属はあるスピン配向の電子に対しては伝導体の役割をするが、反対配向の電子に対しては絶縁体または半導体の役割をする物質であるという点は注目に値する。知られている半金属は強磁性（またはフェリ磁性）である。半金属で、あるスピン配向に対する価電子帯は部分的に満たされる一方で、他のスピン配向に対する状態密度にはギャップがある。これにより、最初のスピン配向の電子に対してのみ伝導挙動が発生する。一部の半金属では大部分のスピンチャネルが伝導チャネルであり、他の半金属では少数チャネルが伝導チャネルである。
【0029】
本発明者らは、面内格子定数ａが相応する格子定数ａｃｕｂ付近で０．５０Å（または５％）内で変わるとき、半金属性を維持するＰＭＡがある１９個の半金属性ハーフ－ホイスラーを確認した。この化合物はａｃｕｂ近くで１０％以内の格子定数の変化により破壊されにくい非常に安定した半金属性を有している。
【0030】
再び図１を参照すると、ここで化学的テンプレート層の態様を考察する。Ｍｎ２Ａｓのようなハーフ－ホイスラー化合物ＸＹＺは、Ｍｎ－ＭｎおよびＭｎ－Ａｓ原子の交互層を含む。図１で、陰影１０１を有する原子はＡｓ原子（主族）を示し、陰影１０３を有する原子はＸＹＺ（Ｚにより四面体配位される）のＹ－位置のＭｎ原子を示し、陰影１０５を有する原子はＸＹＺ（Ｚにより八面体配位される）のＸ－位置の元素Ｍｎ原子を示す。Ａｓは遷移金属であり、Ｇｅは周期表の主族である。交互する層のうち一つは遷移金属原子１０３のみを含み、他の層は遷移金属原子１０５とともに主族元素原子１０１を含む。したがって、面内格子定数と格子整合する単一元素を含むシード層は室温のような低温で整列したハーフ－ホイスラー化合物の成長を促進しない。理想的なシード層は遷移元素と主族元素の２元化合物を含む。また、この理想的なシード層はこの二種類の要素を含む交互層構造を有している。一層には遷移金属のみがある。他の層には主族金属のみがある（ＸＹＺの「Ｚ」も主族金属である）。この２元化合物はＣｓＣｌ類似（塩化セシウム類似）構造を有している（ここで、各セシウムイオンは８個の塩化物イオンにより配位される）。例示的なテンプレート層はＣｏＡｌ、ＣｏＧａなどを含む。
【0031】
ここで図２を参照すると、一つ以上の実施形態はＣｓＣｌ－型化学的テンプレート層（ＣＴＬ）４０１（ＣｏＡｌは優れたＣｓＣｌ－型ＣＴＬの例である）を用いて、さらに超薄膜の厚さおよび室温でも整列したホイスラー化合物の成長を促進する。「Ｅ」は例えばＡｌに該当し、「Ａ」は例えばＣｏに該当する。図２で、ビュー４２１は概略図であり、ビュー４２３は透過電子顕微鏡検査（ＴＥＭ）イメージである。図２の例で、Ｍｎ３Ｓｂ４０３のようなフルホイスラー化合物はＣｏＡｌ層４０１の上部でエピタキシャル成長し；しかし、この例はハーフ－ホイスラー材料に対しても同様に有効である（前述したように、一層は遷移金属原子を含有し、他の層は遷移金属および主族原子を含む交互層構造を有する）。超薄型（＜～２５Å）フルホイスラー化合物の面内格子定数はＣｏＡｌ ＣＴＬと類似する。適切なＣＴＬを選択してフルホイスラー（またはハーフ－ホイスラー）を異なる程度に変形させることができる。３元フルホイスラーまたはハーフ－ホイスラー化合物もＣＴＬにより整列できることを見出した。図示のように、Ｍｎ（一般的には、Ｘ）はＡｌ上で成長し、Ｇｅ（一般的には、Ｚ）はＣｏ上で成長する。原子的段階４０５に注目する。フルホイスラー（またはハーフ－ホイスラー）材料は変形され得るので、テンプレート材料の面内格子定数を採択する。一つ以上の実現は、テンプレート層の格子定数をホイスラー（またはハーフ－ホイスラー）層に課す。ビュー４２３で、ＣｏＡｌ（４０１）はＡｌ層４０９およびＣｏ層４１１を含み、ＭｎＳｂはＭｎＭｎ層４１３およびＭｎＳｂ層４１５を含むことに留意する。ＭｇＯトンネルバリア４０７に注目する。
【0032】
文献で（理論的に）ハーフメタリック（ＨＭ）と主張する１５０個の立方体ハーフ－ホイスラー化合物を調べた。本発明者らは、ＤＦＴ／ＧＧＡ（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ）およびＤＦＴ／ＬＤＡ（Ｌｏｃａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ）方法を適宜計算に用い、このような化合物の一部は実際にＨＭであり、一部はＨＭではないが、スピン分極が大きく、一部はＨＭではなく、相対的に小さいスピン分極を有することを見出した。特に、研究された１５０個の化合物のうち、図３ａ、３ｂおよび３ｃに示すように、スピン分極＝１００％（真の半金属）の５８個の化合物、強磁性である５１個の化合物、ＰＭＡを示す２５個の化合物、および半分金属を維持する１９個の化合物を注目し、この時、面内格子定数ａが相応する立方格子定数ａｃｕｂ付近で０．５０Åだけ変更される。この化合物はａｃｕｂ近くで４％以内の格子定数の変化（各方向に）により破壊されにくい非常に安定した半金属性を有している。図３ａ、３ｂおよび３ｃで最初の列は関連する半金属性ホイスラー化合物を羅列する。図３に示すすべての化合物は７個のフェリ磁性化合物（ＣｏＣｒＧｅ、ＣｏＭｎＧｅ、ＭｎＭｎＡｓ、ＦｅＣｒＡｓ、ＲｕＣｒＡｓ、ＣｏＣｒＡｓおよびＭｎＶＡｓ）を除いては強磁性である。第２列には
【0033】
【数1】
【0034】
【数2】
【0035】
本発明者らはａｃｕｂ付近でａが０．３０Åだけ変わる場合に半金属性を維持する５６個の化合物を識別した（これらのすべての化合物は図３ａ～３ｃの第８列で強調表示される）。この化合物はａｃｕｂ近くで１０％以内の格子定数の変化（各方向に）により破壊されにくい非常に安定した半金属性を有している。本発明者の計算によれば、ＭＲＡＭ装置の電極に対する最も有力な候補はＮａＣｓＰ、ＬｉＣａＧｅ、ＬｉＳｒＧｅ、ＮａＣａＧｅ、ＫＣａＧｅ、ＲｂＴａＧｅ、ＫＣｒＴｅ、ＮａＣａＳｎ、ＫＴａＳｎ、ＫＣａＳｎ、ＲｂＮｂＳｉ、ＲｂＴａＳｉ、ＮａＣｓＡｓ、ＣｓＲｂＡｓ、ＣｓＢａＣ、ＣｓＳｒＣ、ＣｓＲｂＮ、ＲｈＦｅＧｅ、ＲｈＣｒＧｅ、ＣｏＣｒＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＮｉＶＳｎ、ＲｕＣｒＡｓ、ＣｏＣｒＡｓ、およびＣｓＳｒＳｎであり、これは最適な面内格子定数で異方性定数Ｋｖ＞０．１９ＭＪ／ｍ３を有する１００％スピン分極およびＰＭＡを有する。化学的テンプレート層により遷移元素と主族元素を含有するＲｈＦｅＧｅ、ＲｈＣｒＧｅ、ＣｏＣｒＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＮｉＶＳｎ、ＲｕＣｒＡｓ、およびＣｏＣｒＡｓの化学的順序は図２に記載されている。他の羅列された化合物は主族元素原子とともに遷移金属原子の代わりに他の金属原子または場合によって二つの金属原子を含有する。化学的テンプレート層はまた、このような化合物セットで化学的順序を促進しなければならない。
【0036】
Ｋｖが０より大きいのが適切であり、値が高いほどより良いことを理解するであろう。したがって、表は≧０．１９ＭＪ／ｍ３であるすべてのＫｖ値を強調表示する。一つ以上の実施形態でスピン分極ＳＰ＝１である。
【0037】
【0038】
図４で空孔（６０１）、Ｆｅ（６０２）、Ｓｎ（６０４）およびＲｈ（６０５）に注目する。図５は強磁性半金属性ハーフホイスラーの例であるＣｏＣｒＡｓを示す。図５で空孔（６０１）、Ｃｒ（６１２）、Ａｓ（６１３）およびＣｏ（６１１）に注目する。図４および図５で、矢印は個別原子に対する磁気モーメントを示す。図４および図５に示す正方晶系単位セルは図１に示す母立方体構造に対してｚ－軸の周囲に４５゜回転する。（図１の原子のうち一部のみ図４および図５に示されていることに注目する）立方体ハーフ－ホイスラー材料の格子定数ａｃｕｂは図１に示されており、正方晶系ハーフ－ホイスラー材料の格子定数ａおよびｃは図４に示されている。立方体構造について、図４に示す面内格子定数ａと図１に示すａｃｕｂの関係は
【0039】
【数3】
【0040】
【数4】
【0041】
上述したように、正方晶系の場合は適切なテンプレート層上での成長により生成されることができる。検討すると、テンプレート概念ではテンプレート層が成長し、他の層（例えば、ホイスラーまたはハーフ－ホイスラー化合物）がその上に成長する。テンプレートは本質的にテンプレート層で成長する層が下地層／シード層の格子定数ａまで成長することを意味する。ポアソン（Ｐｏｉｓｓｏｎ）比と同様に、ａを変更するとｃも変更され；ａが縮小されるとｃが増加する（逆にａが増加するとｃが縮小される）。半金属性ハーフ－ホイスラー層の格子定数ａは、テンプレート層（ａＴＬ）の格子定数より大きいので、テンプレート層は半金属性ハーフ－ホイスラー層の格子一致のために４５゜回転する。図９を参照して、次の議論のためにａＴＬ’をＳｑｒｔ（２）＊ａＴＬで定義する。ＣｏＡｌテンプレート層で成長した、ＣｏＣｒＡｓである半金属性ハーフ－ホイスラーを考慮する。ａは立方体形状の３．５７Åから正方晶体形態の４．０４Åに減少するのでｃが減少する。材料は単位セル体積を維持しようとする。再び図２を参照すると、ＣｏＡｌは層状構造である。ホイスラー化合物４０３（また、ハーフ－ホイスラーを代表する）で、すべてのＭｎ層は遷移金属のみを含むので、テンプレート層のＡｌで成長することを好むが、また、主族元素を有しており、Ｃｏで成長することを好むので、材料４０３で整列が得られる。原子的段階４０５はテンプレート層４０１に内在しているが、ホイスラー材料４０３（また、ハーフ－ホイスラーを代表する）の順序を妨げない。
【0042】
図８は本発明の態様により高いＰＭＡに対して最適な面内格子定数を有する半金属性ハーフホイスラー化合物を示す。図８は強いＰＭＡ（Ｋｖ≧０．１９ＭＪ／ｍ３）を有する化合物の選択されたリストについて図３ａ～図３ｃの一部を再現することに注目しなければならず、また、図８は丸めにより図３ｂに列挙されたＫｖ＝０．１９ＭＪ／ｍ３の代わりにＫｖ＝０．２ＭＪ／ｍ３であるＣｏＣｒＧｅを含むことに注目しなければならない。ｗｈｍ＝０．２０ÅであるＲｈＦｅＧｅを除いて、このようなすべての化合物の場合、Ｅｇ＞０．４ｅＶおよびｗｈｍ≧０．３４Åである。したがって、これらの化合物は強い半金属性を有する。
【0043】
図９は候補ＣＴＬ物質を示す。いくつかのＣＴＬ材料に対する面内格子定数であるａＴＬは広い範囲の値で調整することができる。このような「ａＴＬ」値は基底のシード層で誘導された変形率および／または公称１：１値で組成変更によりさらに調整することもできる。一つ以上の実施形態で異なる格子定数は「混合および一致」し得る。例えば「混合および一致」に関連して、ＣｏＡｌの格子定数は２．８６Åであり、ＲｕＡｌの格子定数は２．９５Åである。原則としてハーフ－ホイスラー化合物がＲｕＡｌで成長する場合、ハーフ－ホイスラー化合物はＲｕＡｌ格子定数に従おうと試みるのでＣｏＡｌで成長する場合とは異なって延伸する。すなわち、正方晶系の延伸程度は正方晶系ハーフ－ホイスラー材料がいかなる基板で成長するかによって変わる。
【0044】
図１０は保存層１２０５として半金属性ハーフ－ホイスラー化合物を有する実施形態を示す。
【0045】
シード層１２０３は典型的にはＣＴＬを含み、基板１２０１上に位置する。基板１２０１は一般的に個別装置の選択を許容するトランジスタおよびアクセスラインのようなＣＭＯＳ回路を有するシリコンである。本明細書に記載された新規のセルの他に、従来のトランジスタ、アクセスライン、周辺回路などを使用することができる（以下の図１２の説明を参照）。ＣＴＬまたは多層ＣＴＬまでも、可能な場合、基板の真上またはより一般的には基板上に蒸着されたシード層のような適切な表面で成長することができる。シード層の非制限的な例は、タンタル、タンタル－ルテニウム、クロム、マンガン、窒化マンガンなどを含む。半金属性ハーフ－ホイスラー層１２０５はＣＴＬ上に位置し、例えばＣＴＬ上のエピタキシャル成長により形成されることができる。分極向上層１２０７は選択的に層１２０５の外側に位置し；存在する場合、層１２０７は例えばコバルトのような磁性材料の薄層を含むことができる。トンネルバリア１２０９は層１２０７（存在する場合）の外側に位置し、そうでなければ、層１２０５の外側に位置し；バリア１２０９は例えばＭｇＯ、ＭｇＡｌ２Ｏ４などを含むことができる。磁性層１２１１は従来のコバルト、鉄、ニッケルまたは合金を含むか、また、ホイスラーまたはハーフ－ホイスラー材料を含むことができる。存在する場合、合成反強磁性体（ＳＡＦ）層１２１３は層１２１１の外側に位置する。一般的に合成反強磁性体（ＳＡＦ）層は必要な性能を達成するために基底磁性層に磁気的にカップリングされたＣｏ／Ｐｔ多層（図示せず）を含む。ＴａまたはＩｒまたはＲｕ（数Å程度）の薄層（図示せず）は一般的に磁性層とＳＡＦ層の間に介在し得る。キャップ層１２１５は層１２１３（存在する場合）の外側に位置し、そうでなければ、層１２１１の外側に位置する。キャップ層はＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｒｕまたはこれらの組み合わせを含むことができる。図１０で、両矢印１２２１は磁化が変化できる保存層を示し、片矢印１２２３は磁化が一定／固定された基準層を示す。
【0046】
図１１は基準層として半金属性ハーフ－ホイスラー化合物を使用した実施形態を示す。
【0047】
シード層１３０３は典型的にはＣＴＬを含み、基板１３０１上に位置する。半金属性ハーフ－ホイスラー層１２０５はＣＴＬ上に位置し、例えば、ＣＴＬ上のエピタキシャル成長により形成されることができる。分極向上層１３０７は選択的に層１３０５の外側に位置する。トンネルバリア１３０９は層１３０７（存在する場合）の外側に位置し、そうでなければ、層１３０５の外側に位置する。磁性層１３１１は従来のコバルト、鉄、ニッケルまたは合金を含むか、また、ホイスラーまたはハーフ－ホイスラー材料を含むことができる。キャップ層１３１３は層１３１１の外側に位置する。図１１で、両矢印１３２３は磁化が変化できる保存層を示し、片矢印１３２１は磁化が一定／固定された基準層を示す。図１０の材料に関する説明は図１１にも一般的に適用可能である。
【0048】
【0049】
したがって、ほぼ～１０％の相当な面内格子変形率を適用しても半金属性を維持するＰＭＡを有する４５個の半金属性ハーフ－ホイスラー化合物を確認した（変形率はａｃｕｂ付近で０．５０Åだけ多様である）。このような化合物はＫＣｒＴｅ、ＮａＣｓＰ、ＮａＣｓＡｓ、ＣｓＲｂＡｓ、ＣｓＲｂＮ、ＮａＫＰ、ＣｓＲｂＰ、ＫＣａＧｅ、ＲｂＣｒＴｅ、ＣｓＢａＣ、ＬｉＳｒＧｅ、ＲｂＳｒＧｅ、ＫＣａＳｎ、ＫＣａＳｉ、ＮａＶＳｉ、ＲｂＳｒＳｉ、ＲｂＳｒＢ、ＮａＣａＧｅ、ＫＳｒＢ、ＫＴａＳｎ、ＲｂＴａＧｅ、ＣｓＳｒＳｎ、ＣｓＶＳ、ＲｂＳｒＣ、ＣｓＳｒＣ、ＲｂＴａＳｉ、ＫＢａＢ、ＣｏＶＳｂ、ＲｂＮｂＳｎ、ＲｂＮｂＳｉ、ＫＭｇＧｅ、ＭｎＭｎＡｓ、ＲｂＣａＢ、ＣｓＳｒＧｅ、ＣｏＣｒＡｓ、ＬｉＢａＧｅ、ＣｏＣｒＳｂ、ＮａＣａＳｎ、ＣｏＣｒＧｅ、ＲｈＶＡｓ、ＣｓＮｂＳｎ、ＣｓＮｂＳｉ、ＣｓＮｂＧｅ、ＮｉＭｎＳｉ、およびＲｈＣｒＧｅである。この化合物は格子定数の変化（各方向に）により破壊されにくい非常に安定した半金属性を有している。実験的にこのような変形はＣｏＡｌのようなＣＴＬでこのような化合物のエピタキシャル成長により達成されることができる。
【0050】
本発明者の計算によれば、ＭＲＡＭ装置の電極に対する最も有力な候補は、ＫＣｒＴｅ、ＮａＣｓＰ、ＮａＣｓＡｓ、ＣｓＲｂＡｓ、ＫＣａＧｅ、ＣｓＢａＣ、ＬｉＳｒＧｅ、ＫＣａＳｎ、ＮａＣａＧｅ、ＫＴａＳｎ、ＲｂＴａＧｅ、ＣｓＳｒＣ、ＲｂＴａＳｉ、ＲｂＮｂＳｉ、ＣｏＣｒＡｓ、ＮａＣａＳｎ、ＲｈＣｒＧｅ、ＬｉＣａＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＮｉＶＳｎ、ＣｓＲｂＮ、ＲｈＦｅＧｅ、ＣｏＣｒＧｅ、ＲｕＣｒＡｓ、およびＣｓＳｒＳｎであり、これは最適な面内格子定数で異方性定数Ｋｖ＞＝０．１９ＭＪ／ｍ３を有する１００％スピン分極およびＰＭＡを有する。この２５種類化合物のうち２３種類が強磁性である。この２５個の化合物のうち２１個は格子定数の変化により破壊されにくい安定した半金属性を有している（変形率はａｃｕｂ付近で０．５０Åまで変化し得る）。この２５個の化合物のうち１６個は、Ｍｎ３Ｇｅ（ｍ＝１．０μＢ／ｆｏｒｍ＿ｕｎｉｔ、ここでｆｏｒｍ＿ｕｎｉｔは「式単位（formula unit）」を示す）と同等な低いモーメント（ｍ＝１．０μＢ／ｆｏｒｍ＿ｕｎｉｔ）を有する。
【0051】
したがって、一つ以上の実施形態は装置を含み、装置は再び多層構造を含む（例えば、図１０および１１）。多層構造は標的の面内格子定数（例えば、１２０３，１３０３のＣＴＬ）を有するＣｓＣｌ構造を有する２元合金を含む室温で非磁性である第１層を含む。また、磁化が層に実質的に垂直な半金属性ハーフ－ホイスラー化合物を有する第２層１２０５，１３０５が含まれる。当業者には理解されるように、典型的には磁化は固定されず、かえって磁化は０でない温度でこまのように歳差運動する。これは温度によって変化し得る。このような歳差運動の観点から、本明細書で使用される直角度は磁化経路の時間積分／平均の直角度を意味する。磁化経路の時間積分／平均は、例えば「正確に」垂直、＝／－５％以内の垂直または＋／－１０％以内の垂直であり得る。
【0052】
一部の場合に、半金属性ハーフ－ホイスラー化合物は、ＲｈＣｒＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＣｏＣｒＧｅ、ＮｉＶＳｎ、ＣｏＣｒＡｓ、ＲｈＦｅＧｅ、またはＲｕＣｒＡｓからなる群より選択され；一部のそのような場合に、半金属性ハーフ－ホイスラー層は、例えば５ｎｍ未満の厚さを有する。一部のそのような場合に、２元合金であるテンプレート層または化学的テンプレート層はＡ１－ｘＥｘで表され、ここでＡは遷移金属元素であり、Ｅは主族元素である。例えば、ＡはＣｏを含み、Ｅは少なくともアルミニウムまたはガリウムを含み、できる限り微量の他の元素（例えば、ＡｌまたはＧａ；またはＧａ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはこれらの任意の組み合わせとのＡｌ合金、例えばＡｌＳｎ、ＡｌＧｅ、ＡｌＧａＧｅ、ＡｌＧａＳｎ、ＡｌＧｅＳｎ、およびＡｌＧａＧｅＳｎ）を含み、ｘは０．４２～０．５５範囲である。一部のそのような場合にトンネルバリア１２０９，１３０９は半金属性ハーフ－ホイスラー層と接触して位置し；トンネルバリアは、例えばＭｇＯを含むことができる（マグネシウムアルミニウム酸化物はＭｇ１－ｚＡｌ２＋（２／３）ｚＯ４形態を有するマグネシウムアルミニウム酸化物を有するＭｇＯに対する適した代案であり、ここで－０．５＜ｚ＜０．５である）。
【0053】
一つ以上の実施形態で、半金属性ハーフ－ホイスラー化合物は、ＫＣｒＴｅ、ＮａＣｓＰ、ＮａＣｓＡｓ、ＣｓＲｂＡｓ、ＫＣａＧｅ、ＣｓＢａＣ、ＬｉＳｒＧｅ、ＫＣａＳｎ、ＮａＣａＧｅ、ＫＴａＳｎ、ＲｂＴａＧｅ、ＣｓＳｒＣ、ＲｂＴａＳｉ、ＲｂＮｂＳｉ、ＣｏＣｒＡｓ、ＮａＣａＳｎ、ＲｈＣｒＧｅ、ＬｉＣａＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＮｉＶＳｎ、ＣｓＲｂＮ、ＲｈＦｅＧｅ、ＣｏＣｒＧｅ、ＲｕＣｒＡｓおよびＣｓＳｒＳｎからなる群より選択され；半金属性ハーフ－ホイスラー層は例えば５ｎｍ未満の厚さを有し；一部のそのような場合に、２元合金であるテンプレート層または化学的テンプレート層はＡ１－ｘＥｘで表され、ここでＡは遷移金属元素であり、Ｅは主族元素である。例えば、ＡはＣｏを含み、Ｅは少なくともアルミニウムまたはガリウムを含み、できる限り微量の他の元素を含み、前述の通りｘは０．４２から０．５５の範囲にある。一部のそのような場合に、トンネルバリア１２０９，１３０９は、半金属性ハーフ－ホイスラー層と接触して位置し；トンネルバリアは、例えばＭｇＯを含むことができる（マグネシウムアルミニウム酸化物はＭｇＯに対する適切な代案である）。
【0054】
半金属性ハーフ－ホイスラー化合物は化学量論式で示され、これは公称値から最大数％までの小さい変動を排除しないことに注目しなければならない。テンプレート層は図９に列挙した任意の材料を含み得るが、これらの材料に制限されない。
【0055】
ここで図１２を参照すると、ＭＲＡＭ装置１２０２のアレイが示されている。それぞれのセル１２０２（例えば、図１０または図１１の実施形態）は、読み書きを制御するそれぞれのトランジスタ１２０４に連結される。ワード線１２０６はセル１２０２に記録するためのデータを提供し、ビット線１２１０およびビット線補体１２０８はセル１２０２からデータを判読する。このような方式で単一チップに大きなアレイのメモリ素子アレイを実装することができる。製造工程および設計仕様の制限内で任意の多数のセル１２０２を使用することができる。
【0056】
セル１２０２にデータを記録することは、セルを介して電流を通過させることを含む。この電流により磁化方向が並列または逆並列状態の間で転換されて低抵抗と高抵抗の間を転換する効果がある。この効果はデジタル情報の１と０を示すために使用できるので、セル１２０２は不揮発性メモリとして使用することができる。セル１２０２を介して一方向に電流を通過させると、自由層１２０５，１３１１の磁化が基準層１２１１，１３０５の磁化と平行することになるが、セル１２０２を介して他の方向に電流を通過させると、自由層１２０５，１３１１の磁化が基準層１２１１，１３０５と逆平行になる。セル１２０２に保存されたビットを判読することは、セル１２０２に電圧（情報記録に使用されることより低い）を印加してセルが電流に対して高い抵抗（「１」）または低い抵抗（「０」）を提供するかを発見することを含む。
【0057】
半導体素子の製造には装置パターニング工程の多様な段階が含まれる。例えば、半導体チップの製造は、例えば複数のＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）生成装置パターンから開始することができ、その後、このような装置パターンを基板に複製しようとする努力が続く。複製工程には多様な露出技術と多様なサブトラクティブ（エッチング）および／または追加（蒸着）材料処理プロセスの使用が含まれ得る。例えば、フォトリソグラフィ工程でフォトレジスト材料の層が先に基板の上部に塗布されることができ、その後、所定のデバイスパターンまたはパターンによって選択的に露出することができる。光やその他イオン化放射線（例えば、紫外線、電子ビーム、Ｘ線など）に露出したフォトレジストの部分は特定の溶液に対する溶解度に若干の変化が発生し得る。その次に、フォトレジストを現像液で現像してフォトレジストパターンまたはフォトマスクを生成するためにレジスト層の照射されていない部分（ネガ型レジストで）または照射された部分（ポジ型レジストで）を除去することができる。フォトレジストパターンまたはフォトマスクは、その後、フォトレジストパターンの下の基板にコピーまたは転写することができる。
【0058】
半導体構造を生成する多様な段階で材料を除去するために当業者によって用いられる数多くの技術がある。本明細書では、これらの工程を総称して「エッチング」と呼ぶ。例えば、エッチングは湿式エッチング、乾式エッチング、化学的酸化物除去（ＣＯＲ）エッチング、イオンミリングおよび反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の技術を含み、これらはいずれも半導体構造を形成するときに選択材料を除去する既知の技術である。標準洗浄液１（ＳＣ１）は強塩基、一般的に水酸化アンモニウムおよび過酸化水素を含む。ＳＣ２には塩酸および過酸化水素のような強酸が含まれている。エッチングの技術および適用は当業者にはよく理解されているので、そのような工程に係るより詳細な説明は本明細書では提供されない。
【0059】
テンプレート層上の半金属性ハーフ－ホイスラー材料のエピタキシャル成長を含む全体的な製造方法およびそれによって形成される構造は新規であるが、方法を具現するために必要な特定の個別の処理段階は従来の半導体製造技術および既存の半導体製造ツーリングを活用することができる。これらの技術およびツーリングは、本明細書で教示された関連技術分野の当業者にはすでによく知られている。また、半導体素子を製造するために使用される一つ以上の処理段階およびツーリングは、例えば、次を含んで容易に入手可能な多数の刊行物に説明されている：文献［James D．Plummer et al．，Silicon VLSI Technology：Fundamentals，Practice，and Modeling 1st．Edition，Prentice Hall，2001 and P．H．Holloway et al．，Handbook of Compound Semiconductors：Growth，Processing，Characterization，and Devices，Cambridge University Press，2008］、これらは両方とも本願に参照により含まれる。一部の個別の処理段階が本明細書に記載されているが、このような段階は単に例示的なものであり、当業者は適用できるいくつかの同等に適した代案に精通している可能性があることを強調する。
【0060】
添付の図面に示す多様な層および／または領域は縮尺で描かれていない場合があることを理解しなければならない。また、このような集積回路装置に一般的に使用されるタイプの一つ以上の半導体層は、説明の便宜上所与の図面に明示的に図示されない場合もある。これは明示的に示されていない半導体層が実際の集積回路装置で省略されていることを意味するものではない。
【0061】
これまでの議論を勘案すると、一般的に例示的な磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルは、交互層格子構造を有する２元合金（例えば、４０１）を含むテンプレート層（例えば、１２０３または１３０３の一部）を含むことが理解されるであろう。また、正方晶系格子構造を有する半金属性ハーフ－ホイスラー材料（例えば、４０３）を含む半金属性ハーフ－ホイスラー層１２０５，１３０５が含まれる。半金属性ハーフ－ホイスラー層は、テンプレート層の外側に位置し、半金属性ハーフ－ホイスラー材料の立方体形状の面内格子定数と異なるハーフ－ホイスラー面内格子定数を有する。図４および５の説明を参照する。セルは半金属性ハーフ－ホイスラー層の外側のトンネルバリア１２０９，１３０９およびトンネルバリアの外側の磁性層１２１１，１３１１をさらに含む。磁性層は例えば従来の材料またはホイスラーまたはハーフ－ホイスラー材料であり得る。
【0062】
具体的に図１０を参照すると、一部の場合に、半金属性ハーフ－ホイスラー層１２０５は保存層を含み、磁性層１２１１は基準層を含む。一方、具体的に図１１を参照すると、一部の場合に、半金属性ハーフ－ホイスラー層１３０５は基準層を含み、磁性層１３１１は保存層を含む。
【0063】
ハーフメタリックハーフ－ホイスラー化合物は、ＫＣｒＴｅ、ＮａＣｓＰ、ＮａＣｓＡｓ、ＣｓＲｂＡｓ、ＫＣａＧｅ、ＣｓＢａＣ、ＬｉＳｒＧｅ、ＫＣａＳｎ、ＮａＣａＧｅ、ＫＴａＳｎ、ＲｂＴａＧｅ、ＣｓＳｒＣ、ＲｂＴａＳｉ、ＲｂＮｂＳｉ、ＣｏＣｒＡｓ、ＮａＣａＳｎ、ＲｈＣｒＧｅ、ＬｉＣａＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＮｉＶＳｎ、ＣｓＲｂＮ、ＲｈＦｅＧｅ、ＣｏＣｒＧｅ、ＲｕＣｒＡｓおよびＣｓＳｒＳｎからなる群より選択されることができる。一部の場合に、半金属性ハーフ－ホイスラー層の厚さは５ｎｍ未満である。図１０の例示的な材料スタックは、Ｓｉ基板／５０ÅＴａ／３ÅＣｏ２０Ｆｅ６０Ｂ２０／２００ÅＭｎ３Ｎ／３００ÅＣｏＡｌ／１４ÅＲｈＦｅＧｅ／１２ÅＭｇＯ／１１ÅＣｏ２０Ｆｅ６０Ｂ２０／３ÅＴａ／［２．５ÅＣｏ／５ÅＰｔ］２／５ÅＣｏ／９ÅＲｕ／５ÅＣｏ／５ÅＰｔ／［２．５ÅＣｏ／５ÅＰｔ］４／５ÅＰｔ／１００ÅＲｕであり得る。図１１の例示的な材料スタックは、Ｓｉ基板／５０ÅＴａ／３ÅＣｏ２０Ｆｅ６０Ｂ２０／２００ÅＭｎ３Ｎ／３００ÅＣｏＡｌ／２５ÅＭｎ２ＦｅＳｂ／１２ÅＭｇＯ／１１ÅＣｏ２０Ｆｅ６０Ｂ２０／１００ÅＲｕであり得る。
【0064】
一部の場合、半金属性ハーフ－ホイスラー化合物にはＲｈＣｒＧｅ、ＲｈＦｅＳｎ、ＣｏＣｒＧｅ、ＮｉＶＳｎ、ＣｏＣｒＡｓ、ＲｈＦｅＧｅ、またはＲｕＣｒＡｓからなる群より選択され；ここで再び、一部の場合、半金属性ハーフ－ホイスラー層は５ｎｍ未満の厚さを有する。
【0065】
一つ以上の実施形態で、トンネルバリア１２０９，１３０９は、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムマグネシウムからなる群より選ばれる。
【0066】
一つ以上の実施形態で、テンプレート層の２元合金は式Ａ１－ｘＥｘで表され、ここでＡは遷移金属元素であり、Ｅはアルミニウムおよびガリウムの少なくとも一つを含む主族元素であり、ｘはその範囲が０．４２～０．５５である。
【0067】
一部の場合、テンプレート層の交互層格子構造は塩化セシウム構造を含む。
【0068】
一部の場合、テンプレート層が室温（すなわち、２０℃）で非磁性である。
【0069】
一つ以上の実施形態で、テンプレート層はテンプレート層の面内格子定数を有し、ハーフ－ホイスラー面内格子定数はテンプレート層の面内格子定数と実質的に一致する。本明細書で使用されるように、ハーフ－ホイスラー面内格子定数は、テンプレート層の面内格子定数と一致するとき、または正方晶系ハーフ－ホイスラー材料の面内格子定数が立方体ハーフ－ホイスラー材料の面内格子定数からテンプレート材料の面内格子定数に向かって移動するとき、テンプレート層の面内格子定数と「実質的に一致」する。一部の場合に、ハーフ－ホイスラー面内格子定数は＋／－１０％内でテンプレート層の面内格子定数と一致する。一部の場合に、ホイスラー面内格子定数は＋／－１０％内でテンプレート層の面内格子定数と一致する。半金属性ハーフ－ホイスラー材料は例えば半金属性ハーフ－ホイスラー層に実質的に垂直な磁化を有する。
【0070】
他の態様で、図１２を参照すると、磁気抵抗ランダムアクセスメモリアレイは、複数のビット線－相補ビット線対を形成する複数のビット線１２１０および複数の相補ビット線１２０８を含む。複数のワード線１２０６は複数のセル位置で複数のビット線対と交差する。複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル１２０２は複数のセル位置それぞれに位置する。それぞれの磁気抵抗ランダムアクセスメモリセル１２０２は相応するビット線１２１０に電気的に接続され、ワード線１２０６のうち相応するものの制御下に相補ビット線１２０８のうち相応するものに選択的に相互接続される（例えば、それぞれのトランジスタ１２０４はゲートに印加されたワード線１２０６からの信号によりターンオフまたはオンされる電界効果であり、これは読み書きを制御し、セルが相補ビット線にカップリングされるかどうかを制御する）。
【0071】
複数の磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルそれぞれは、図１０または図１１に示すように、交互層格子構造を有する２元合金を含むテンプレート層；正方晶系格子構造を有する半金属性ハーフ－ホイスラー材料を含む半金属性ハーフ－ホイスラー層であって、テンプレート層の外側に位置し、半金属性ハーフ－ホイスラー材料の立方体形状の面内格子定数と異なるハーフ－ホイスラー面内格子定数を有する半金属性ハーフ－ホイスラー層；半金属性ハーフ－ホイスラー層の外側のトンネルバリア；およびトンネルバリアの外側の磁性層を含み、これらすべては本明細書の他の箇所に記載されている。典型的には、図１０および図１１に示す装置のキャッピング層（１２１５または１３１３）はビット線１２１０に連結されるが、層（１２０３または１３０３）はアクセスＦＥＴを介してビット線補体１２０８に連結される。
【0072】
また他の態様で、例示的な動作方法は、前述したようなアレイを提供する段階、セル１２０２の第１サブセットがロジック１を保存し、セル１２０２の第２サブセットがロジック０を保存するようにワード線１２０６に信号を印加する段階；およびビット線１２１０および相補ビット線１２０８を介して保存されたロジック１および０を判読する段階を含む。
【0073】
また他の態様で、図１３を参照すると、（図１０または１１のような）磁気抵抗ランダムアクセスメモリセルを形成する例示的な方法は、段階１３０１によりテンプレート層（例えば、１２０３または１３０３の一部、図２の層４０１を参照）を提供する段階を含む。テンプレート層は交互層格子構造を有する２元合金を含み、テンプレート層の面内格子定数を有する。追加段階１３０３は、テンプレート層上に半金属性ハーフ－ホイスラー層（例えば、１２０５または１３０５、図２の層４０３を参照）をエピタキシャル成長させることを含む。半金属性ハーフ－ホイスラー層は半金属性ハーフ－ホイスラー素材を含む。半金属性ハーフ－ホイスラー層はテンプレート層上に成長され、ハーフ－ホイスラー材料は正方晶系格子構造および半金属性ハーフ－ホイスラー材料の立方体形状の面内格子定数と異なるハーフ－ホイスラー面内格子定数を有する。ハーフ－ホイスラー面内格子定数はテンプレート層の面内格子定数と実質的に一致する。追加段階は、半金属性ハーフ－ホイスラー層の外側にトンネルバリア（例えば、１２０９または１３０９、図２の層４０７を参照）を形成する段階１３０７；およびトンネルバリアの外側に磁性層１２１１，１３１１を形成する段階１３０７を含む。方法はまた、本明細書の教示で、当業者に明らかな技術を用いて図１０および１１に示す他の要素を提供および／または形成することを含むことができる。セルは同時に複数のセルを形成し、本明細書の教示により当業者に自明な方式でこれらをワイヤ、トランジスタおよび周辺回路と相互連結することによりアレイに組み込まれ得る。
【0074】
当業者は上述の例示的な構造が加工されていない形態（すなわち、多数のパッケージングされていないチップを有する単一のウエハ）、ベアダイ、パッケージ形態で分配されるかＭＲＡＭなどで正方晶系半金属性ハーフ－ホイスラー化合物から利益を得る中間製品または最終製品の一部として統合され得ることを認識するであろう。
【0075】
本発明の態様による集積回路は、本質的にＭＲＡＭなどの正方晶系半金属性ハーフ－ホイスラー化合物が有益な任意の応用および／または電子システムに用いられる。本明細書に提供された本開示の内容の教示が与えられれば、当業者は本明細書に開示された実施形態の他の実現および適用を考慮することができるであろう。
【0076】
本発明のいくつかの態様またはその要素は、メモリおよびメモリにカップリングされ、例示的な方法段階を行うように動作する少なくとも一つのプロセッサを含む装置の形態で実現することができる。図１４は本発明の一つ以上の態様および／または要素を実装する際に有用なコンピュータシステムを示し；ここでクラウドコンピューティングノードと呼ばれるが、クラウドまたはローカルとして提供され得るサーバ、汎用コンピュータなどを代表したりもする。このようなコンピュータは半導体の設計および／または製造を制御することができ／できるか、例えば本明細書に記載されたメモリセル／アレイを使用できることに留意する。
【0077】
クラウドコンピューティングノード１０には数多くの他の汎用または専用コンピューティングシステム環境または構成で動作するコンピュータシステム／サーバ１２が存在する。コンピュータシステム／サーバ１２とともに使用するのに好適な周知のコンピューティングシステム、環境および／または構成の例は、パーソナルコンピュータシステム、サーバコンピュータシステム、シンクライアント（ｔｈｉｎ ｃｌｉｅｎｔ）、シッククライアント（ｔｈｉｃｋ ｃｌｉｅｎｔ）、ハンドヘルドまたはラップトップ装置、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのシステム、セットトップボックス、プログラマブル家電製品、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータシステム、メインフレームコンピュータシステムおよび前記システムまたは装置を含む分散型クラウドコンピューティング環境などを含むが、これに制限されない。
【0078】
コンピュータシステム／サーバ１２はコンピュータシステムによって実行されるプログラムモジュールのようなコンピュータシステム実行可能命令の一般的な文脈で説明することができる。一般に、プログラムモジュールは特定の作業を実行するかまたは特定の抽象データタイプを実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、ロジック、データ構造などが含まれ得る。コンピュータシステム／サーバ１２は、通信ネットワークを介して連結された遠隔処理装置により作業が行われる分散型クラウドコンピューティング環境で実施することができる。分散型クラウドコンピューティング環境で、プログラムモジュールはメモリストレージデバイスを含むローカルおよび遠隔コンピュータシステム保存媒体の両方に位置することができる。
【0079】
図１４に示すように、クラウドコンピューティングノード１０のコンピュータシステム／サーバ１２は、汎用コンピューティング装置の形で示されている。コンピュータシステム／サーバ１２の構成要素は一つ以上のプロセッサまたは処理装置１６、システムメモリ２８およびシステムメモリ２８を含む多様なシステム構成要素をプロセッサ１６に連結するバス１８を含み得るが、これに制限されない。
【0080】
バス１８はメモリバスまたはメモリコントローラ、周辺装置バス、アクセラレーテッドグラフィックスポート、多様なバスアーキテクチャを使用するプロセッサまたはローカルバスを含むいくつかのタイプのバス構造の一つ以上を示す。限定ではなく例としては、このようなアーキテクチャは、ＩＳＡ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）バス、ＭＣＡ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）バス、ＥＩＳＡ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＩＳＡ）バス、ＶＥＳＡ（Ｖｉｄｅｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）ローカルバスおよびＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バスを含む。
【0081】
コンピュータシステム／サーバ１２は一般的には様々なコンピュータシステム可読媒体を含む。このような媒体はコンピュータシステム／サーバ１２によりアクセス可能な任意の使用可能な媒体であり得、揮発性および不揮発性媒体、取り外し可能媒体及び取り外し不能媒体をすべて含む。
【0082】
システムメモリ２８はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３０および／またはキャッシュメモリ３２のような揮発性メモリ形態のコンピュータシステム可読媒体を含むことができる。コンピュータシステム／サーバ１２は、他の取り外し可能／取り外し不能、揮発性／不揮発性のコンピュータシステム保存媒体をさらに含むことができる。単なる例として、ストレージシステム３４は取り外し不能の不揮発性磁気媒体（図示せず、一般的には「ハードドライブ」という）を読み書きのために提供されることができる。図面に示していないが、取り外し可能な不揮発性磁気ディスク（例えば、「フロッピーディスク」）を読み書きのための磁気ディスクドライブおよび取り外し可能な不揮発性光学ディスク、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭまたは他の光学媒体で読み書きのための光ディスクドライブが提供されることができる。そのような場合に、それぞれは一つ以上のデータ媒体インターフェースによってバス１８に連結されることができる。以下でさらに示され説明されるように、メモリ２８は本発明の実施形態の機能を実行するように構成されたプログラムモジュールのセット（例えば、少なくとも一つ）を有する少なくとも一つのプログラム製品を含むことができる。
【0083】
プログラムモジュール４２のセット（少なくとも一つ）を有するプログラム／ユーティリティ４０は、限定ではなく例として、メモリ２８のみならず、オペレーティングシステム、一つ以上のアプリケーションプログラム、その他プログラムモジュール、およびプログラムデータに保存されることができる。それぞれのオペレーティングシステム、一つ以上のアプリケーションプログラム、他のプログラムモジュール、およびプログラムデータまたは一部のこれらの組み合わせはネットワーキング環境の実現を含むことができる。プログラムモジュール４２は、一般に本明細書に記載された本発明の実施形態の機能および／または方法論を実行する。
【0084】
コンピュータシステム／サーバ１２はまた、キーボード、ポインティング装置、ディスプレイ２４のような一つ以上の外部装置１４；ユーザがコンピュータシステム／サーバ１２と相互作用できるようにする一つ以上の装置；および／またはコンピュータシステム／サーバ１２が一つ以上の他のコンピューティング装置と通信できるようにする任意の装置（例えば、ネットワークカード、モデムなど）と通信することができる。このような通信は入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース２２を介して行うことができる。依然として、コンピュータシステム／サーバ１２は、ネットワークアダプタ２０を介して一つ以上のネットワーク、例えばローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、汎用広域ネットワーク（ＷＡＮ）、および／またはパブリックネットワーク（例えば、インターネット）と通信することができる。図示のように、ネットワークアダプタ２０はバス１８を介してコンピュータシステム／サーバ１２の他の構成要素と通信する。図面に示していないが、他のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素がコンピュータシステム／サーバ１２とともに使用できることを理解しなければならない。例としてはマイクロコード、デバイスドライバ、冗長処理ユニット、外部ディスクドライブアレイ、ＲＡＩＤシステム、テープドライブ、データアーカイブストレージシステムなどを含むが、これに制限されない。
【0085】
したがって、一つ以上の実施形態は、汎用コンピュータまたはワークステーションで実行されるソフトウェア（例えば、半導体の設計および／または製造用）を使用することができる。図１４を参照すると、そのような実装は、例えばプロセッサ１６、メモリ２８およびディスプレイ２４に対する入力／出力インターフェース２２および外部装置１４、例えばキーボード、ポインティング装置などを用いることができる。本明細書で使用される「プロセッサ」という用語は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）および／または他の形態のプロセッシング回路を含むものなど任意の処理装置を含むことを意図している。また「プロセッサ」という用語は、一つより多くの個別のプロセッサを意味する。「メモリ」という用語は、プロセッサまたはＣＰＵと関連するメモリ、例えば、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３０、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、固定されたメモリ素子（例えば、ハードドライブ３４）、取り外し可能なメモリ素子（例えば、ディスケット）、フラッシュメモリなどを含むためである。また、本明細書で使用される「入力／出力インターフェース」という語句は、例えば処理ユニット（例えば、マウス）にデータを入力するための一つ以上のメカニズムおよび処理装置（例えば、プリンタ）と関連する結果を提供するための一つ以上のメカニズムに対するインターフェースを考慮することを意図している。プロセッサ１６、メモリ２８および入力／出力インターフェース２２は、例えばデータ処理装置１２の一部としてバス１８を介して相互連結されることができる。例えば、バス１８を介した適切な相互接続はまた、コンピュータネットワークとインターフェースするために提供され得るネットワークカードのようなネットワークインターフェース２０および適切な媒体とインターフェースするために提供され得るディスケットまたはＣＤ－ＲＯＭドライブのような媒体インターフェースに提供されることができる。
【0086】
したがって、本明細書に記載されたように、本発明の方法論を実行するための命令またはコードを含むコンピュータソフトウェアは、関連するメモリ素子（例えば、ＲＯＭ、固定またはリムーバブルメモリ）の一つ以上に保存されることができ、利用する準備ができた場合、一部または全体が（例えば、ＲＡＭ）ロードされ、ＣＰＵによって実現される。このようなソフトウェアはファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含むことができるが、これに制限されない。
【0087】
プログラムコードの保存および／または実行に適したデータ処理システムは、システムバス１８を介してメモリ要素２８に直接的または間接的にカップリングされた少なくとも一つのプロセッサ１６を含む。メモリ要素はプログラムコードの実際の実装中に使用されるローカルメモリ、バルクストレージおよび実装中のバルクストレージからコードを検索しなければならない回数を減らすために少なくとも一部のプログラムコードの一時的なストレージを提供するキャッシュメモリ３２を含むことができる。
【0088】
入力／出力またはＩ／Ｏ装置（キーボード、ディスプレイ、ポインティング装置などを含むが、これに制限されない）は、直接または介在するＩ／Ｏコントローラを介してシステムに連結されることができる。
【0089】
ネットワークアダプタ２０はまた、データ処理システムが介在するプライベートネットワークまたは公衆ネットワークを介して他のデータ処理システムやリモートプリンタまたはストレージデバイスに連結されるようにシステムに連結されることができる。モデム、ケーブルモデムおよびイーサネットカードは現在の使用可能なネットワークアダプタタイプのうち一部に過ぎない。
【0090】
請求範囲を含んで本明細書で使用されるように、「サーバ」は、サーバプログラムを実行する物理的なデータ処理システム（例えば、図１４に示すシステム１２）を含む。このような物理的なサーバはディスプレイおよびキーボードを含んでも含まなくてもよいことを理解しなければならない。
【0091】
本明細書に記載された任意の方法は、コンピュータ可読保存媒体に実装された個々のソフトウェアモジュールを含むシステムを提供する追加の段階を含むことができ；モジュールは例えば図１５に示す適切な要素の一部または全体を含むことができる。次いで、方法段階は、１６のような一つ以上のハードウェアプロセッサで実行される本明細書に記載されたようなシステムの個々のソフトウェアモジュールおよび／またはサブモジュールを使用して実行することができる。また、コンピュータプログラム製品は、個々のソフトウェアモジュールを有するシステムの提供を含む、本明細書に記載の一つ以上の方法段階を実行するように実装されるように適合されたコードを有するコンピュータ可読保存媒体を含むことができる。一つ以上の実施形態で、コードおよび／または設計構造を実施するコンピュータ可読保存媒体は非一時的なである。
【0092】
いくつかの場合に用いることができるユーザインターフェースの一例は、サーバなどによってユーザのコンピューティング装置のブラウザに提供されるＨＴＭＬ（ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ ｍａｒｋｕｐ ｌａｎｇｕａｇｅ）コードである。ＨＴＭＬはグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を生成するためにユーザコンピューティング装置のブラウザによって解析される。
【0093】
半導体の設計、製造および／またはテストに用いられる例示的な設計工程
一つ以上の実施形態は、コンピュータ支援半導体集積回路設計シミュレーション、テスト、レイアウトおよび／または製造を用いる。これに関連して、図１５は例えば半導体ＩＣロジック設計、シミュレーション、テスト、レイアウトおよび製造において使用される例示的な設計フロー７００のブロック図を示す。設計フロー７００は本明細書などに開示された技術を用いて分析できるなどの設計構造および／または装置の論理的または機能的に同等な表現を生成するために設計構造または装置を処理するための工程、機械および／またはメカニズムを含む。設計フロー７００によって処理および／または生成された設計構造は、データ処理システムで実行または処理されるとき論理的に、構造的に、機械的に、または機能的にハードウェア構成要素、回路、装置またはシステムの等価表現を生成するデータおよび／または命令を含むために機械可読保存媒体上にエンコードすることができる。機械には回路、部品、装置またはシステムの設計、製造またはシミュレーションのようなＩＣ設計工程に使用されるすべての機械が含まれるが、これに制限されない。例えば、機械は次のものを含むことができる：リソグラフィ機械、マスク生成用機械および／または装備（例えば、ｅ－ビームライタ）、設計構造をシミュレーションするためのコンピュータまたは装備、製造またはテスト過程で使用される任意の装置または設計構造の機能的に同等な表現を媒体にプログラミングするための機械（例えば、プログラマブルゲートアレイをプログラミングする機械）。
一つ以上の実施形態は、コンピュータ支援半導体集積回路設計シミュレーション、テスト、レイアウトおよび／または製造を用いる。これに関連して、図１５は例えば半導体ＩＣロジック設計、シミュレーション、テスト、レイアウトおよび製造において使用される例示的な設計フロー７００のブロック図を示す。設計フロー７００は本明細書などに開示された技術を用いて分析できるなどの設計構造および／または装置の論理的または機能的に同等な表現を生成するために設計構造または装置を処理するための工程、機械および／またはメカニズムを含む。設計フロー７００によって処理および／または生成された設計構造は、データ処理システムで実行または処理されるとき論理的に、構造的に、機械的に、または機能的にハードウェア構成要素、回路、装置またはシステムの等価表現を生成するデータおよび／または命令を含むために機械可読保存媒体上にエンコードすることができる。機械には回路、部品、装置またはシステムの設計、製造またはシミュレーションのようなＩＣ設計工程に使用されるすべての機械が含まれるが、これに制限されない。例えば、機械は次のものを含むことができる：リソグラフィ機械、マスク生成用機械および／または装備（例えば、ｅ－ビームライタ）、設計構造をシミュレーションするためのコンピュータまたは装備、製造またはテスト過程で使用される任意の装置または設計構造の機能的に同等な表現を媒体にプログラミングするための機械（例えば、プログラマブルゲートアレイをプログラミングする機械）。
【0094】
設計フロー７００は設計される表現のタイプによって変わり得る。例えば、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）を構築するための設計フロー７００は、標準構成要素を設計するための設計フロー７００または設計をプログラム可能なアレイ、例えばＡｌｔｅｒａ（登録商標）Ｉｎｃ．またはＸｉｌｉｎｘ（登録商標）Ｉｎｃ．が提供したプログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）にインスタンス化するための設計フロー７００と異なってよい。
【0095】
図１５は設計工程７１０により好ましく処理される入力設計構造７２０を含む多数のこのような設計構造を示す。設計構造７２０は、ハードウェア装置の論理的に等価な機能的表現を生成するために設計工程７１０により生成されて処理される論理的シミュレーション設計構造であり得る。設計構造７２０は、追加または代案として、設計工程７１０により処理されるとき、ハードウェア装置の物理的構造の機能的表現を生成するデータおよび／またはプログラム命令を含むことができる。機能的および／または構造的設計特徴を示すかどうかにかかわらず、設計構造７２０はコア開発者／設計者により実装されるような、電子コンピュータ支援設計（ＥＣＡＤ）を使用して生成されることができる。ゲートアレイまたは保存媒体などにエンコードされるとき、設計構造７２０は、電子部品、回路、電子またはロジックモジュール、装置、装置またはシステムをシミュレーションするかまたは機能的に示すために設計工程７１０内の一つ以上のハードウェアおよび／またはソフトウェアモジュールによりアクセスおよび処理されることができる。このように、設計構造７２０は、設計またはシミュレーションデータ処理システムにより処理されるとき、回路または他の水準のハードウェアロジックの設計を機能的にシミュレートするか、またはその他の方法で示す人間および／または機械可読ソースコード、コンパイルされた構造およびコンピュータ実行可能コード構造を含むファイルまたはその他データ構造を含むことができる。そのようなデータ構造はハードウェア記述言語（ＨＤＬ）設計エンティティまたはＶｅｒｉｌｏｇおよびＶＨＤＬのような下位水準ＨＤＬ設計言語および／またはＣまたはＣ＋＋のような上位水準設計言語に適合および／または互換性のある他のデータ構造を含むことができる。
【0096】
設計工程７１０は、好ましくは設計構造７２０のような設計構造を含み得るネットリスト７８０を生成するために構成要素、回路、装置、またはロジック構造の設計／シミュレーション機能等価物を合成、変換またはその他の方法で処理するためのハードウェアおよび／またはソフトウェアモジュールを使用し、組み込む。ネットリスト７８０は、例えば、集積回路設計で他の要素および回路への連結を説明するワイヤ、個々の構成要素、ロジックゲート、制御回路、Ｉ／Ｏ装置、モデルなどのリストを表すコンパイルまたは処理されたデータ構造を含むことができる。ネットリスト７８０はネットリスト７８０がデバイスの設計仕様およびパラメータに応じて１回以上再合成される繰り返し工程を用いて合成することができる。本明細書に記載された他の設計構造タイプと同様に、ネットリスト７８０は機械可読データ保存媒体に記録されるか、またはプログラマブルゲートアレイにプログラミングすることができる。媒体は磁性または光学ディスクドライブ、プログラマブルゲートアレイ、コンパクトフラッシュまたはその他フラッシュメモリのような不揮発性保存媒体であり得る。追加的にまたは代案として、媒体はシステムまたはキャッシュメモリ、バッファ領域またはその他適したメモリであり得る。
【0097】
設計工程７１０はネットリスト７８０を含む多様な入力データ構造タイプを処理するためのハードウェアおよびソフトウェアモジュールを含むことができる。このようなデータ構造タイプは、例えば、ライブラリ要素７３０内に常駐し、所与の製造技術（例えば、多様な技術ノード、３２ｎｍ、４５ｎｍ、９０ｎｍなど）についてのモデル、レイアウトおよび符号表現を含む、一般に用いられる一連の要素、回路および装置を含む。データ構造タイプは設計仕様７４０、特性化データ７５０、検証データ７６０、設計規則７７０、入力テストパターン、出力テスト結果およびその他テスト情報を含み得るテストデータファイル７８５をさらに含むことができる。設計工程７１０は、例えば応力分析、熱分析、機械イベントシミュレーション、鋳造、成形、およびダイプレス成形などのような作業のための工程シミュレーションのような標準的な機械設計工程をさらに含むことができる。機械設計分野の当業者であれば、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、設計工程７１０に用いられる機械設計ツールおよび適用の程度を理解することができる。設計工程７１０はまた、タイミング分析、検証、設計ルール検証、配置およびルートのオペレーションなどのような標準回路設計工程を行うためのモジュールを含むことができる。
【0098】
設計工程７１０は、第２設計構造７９０を作成するために、任意の追加的な機械設計またはデータ（適用可能な場合）とともに図示された支持データ構造体の一部またはすべてとともに設計構造７２０を処理するためにＨＤＬコンパイラおよびシミュレーションモデル構築ツールのようなロジックおよび物理的設計ツールを採択して組み込む。設計構造７９０は機械装置および構造のデータ交換に用いられるデータ形式で保存媒体またはプログラマブルゲートアレイ（例えば、ＩＧＥＳ、ＤＸＦ、Ｐａｒａｓｏｌｉｄ ＸＴ、ＪＴ、ＤＲＧまたはこのような機械設計構造を保存またはレンダリングするのに適したその他の形式に保存された情報）に常駐する。設計構造７２０と同様に、設計構造７９０は、好ましくは一つ以上のファイル、データ構造、または他のコンピュータ－エンコードされたデータまたは命令を含み、これはデータ保存媒体に常駐してＥＣＡＤシステムにより処理されるとき、一つ以上のＩＣ設計などの論理的またはその他の方法で機能的に同等な形態を生成する。一実施形態で、設計構造７９０は分析される装置を機能的にシミュレーションする、コンパイルされて実行可能なＨＤＬシミュレーションモデルを含むことができる。
【0099】
設計構造７９０はまた、集積回路のレイアウトデータおよび／または記号データ形式（例えば、ＧＤＳＩＩ（ＧＤＳ２）、ＧＬ１、ＯＡＳＩＳ、マップファイルまたはこのような設計データ構造を保存するためのその他適切な形式に保存された情報）の交換に用いられるデータ形式を採用することができる。設計構造７９０は、例えば記号データ、マップファイル、テストデータファイル、設計コンテンツファイル、製造データ、レイアウト媒介変数、ワイヤ、金属のレベル、ビア、形状、製造ラインを通じた経路選択データおよび本明細書に記載されたような装置または構造を製造するために製造者またはその他の設計者／開発者が必要とする任意の他のデータを含むことができる（例えば、．ｌｉｂファイル）。設計構造７９０は、次に、例えば、設計構造７９０がテープアウトに進み、製造のためにリリースされ、マスク会社にリリースされ、別の設計会社に送られ、顧客に返送される段階７９５に進むことができる。
【0100】
本明細書に記載された実施形態の例示は、多様な実施形態の一般的な理解を提供するためのものであり、本明細書に記載された回路および技術を使用できる装置およびシステムのすべての要素および特徴の完全な説明を提供することを意図していない。多くの他の実施形態が本明細書の教示によって当業者に明白になり；本開示内容の範囲を逸脱することなく、構造的および論理的な代替および変更を行うことができるように、他の実施形態が用いられ、そこから派生する。いくつかの代案的な実施形態で、例示的な方法の段階のうち一部は図面に示す順序から外れて発生し得ることにも留意しなければならない。例えば、連続して示す二つの段階は実際に実質的に同時に実行されるか、関連する機能に応じて特定の段階が逆の順序で実行される場合がある。図面は単なる表現であり、縮尺で描かれているわけではない。したがって、本明細書および図面は限定的な意味でない例示的であると見なされるべきである。
【0101】
実施形態は本明細書で個別的におよび／または集合的に「実施形態」という用語によって、単に便宜のためにそして実際に一つ以上が図示された場合に本出願の範囲を任意の単一実施形態または発明的な概念に制限しようとすること意図せず言及される。したがって、特定の実施形態が本明細書で図示されて説明されたが、同じ目的を達成する配列が図示された特定の実施形態の代わりとなることを理解しなければならない；すなわち、本開示内容は多様な実施形態の任意のおよびあらゆる適応または変形をカバーすることを意図している。前記実施形態およびここに具体的に記載されていない他の実施形態の組み合わせは本明細書の教示により当業者に明白であろう。
【0102】
本願で使用された用語は、特定の実施形態を説明することだけを目的としており、限定することを意図するものではい。本明細書で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに別に指示しない限り、複数形も含むものとする。本明細書で使用されるとき、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、言及された特徴、段階、動作、要素および／または構成要素またはこれらの組み合わせの存在を指定するが、一つ以上の他の特徴、段階、動作、要素および／または構成要素またはこれらの組み合わせの存在または追加を排除しないものとして理解されるであろう。「下部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、「上（ｏｖｅｒ）」、「下（ｕｎｄｅｒ）」および「下方（ｂｅｌｏｗ）」のような用語は、相対的な高さでない要素または構造の相対的な位置を示すために使用される。構造の層が本明細書で他の層の「上（ｏｖｅｒ）」と記載される場合、２個の特定層の間に中間要素または層が介在してもよくまたは介在しなくてもよいことが理解されるであろう。ある層が他の層の「直接上にある」と記載されている場合、二つの層が直接接触していることを示す。本明細書および添付された特許請求の範囲で使用された用語の「約」はプラスまたはマイナス１０％以内を意味する。
【0103】
以下の請求範囲の該当構造、材料、動作およびすべての手段または段階的機能要素の等価物は、特に請求された他の請求された要素と組み合わせて機能を実行するためのすべての構造、材料または動作を含むことを意図している。多様な実施形態の説明は、例示および説明の目的で提供されたが、開示された形態に制限されるかまたは排他的でない。本発明の範囲および精神から逸脱することなく、多くの修正および変形が当業者に明らかであろう。実施形態は、原理および実際の適用を最もよく説明し、当業者が意図する特定の用途に適した多様な修正を有する多様な実施形態を理解できるように選択および説明された。
【0104】
抄録は３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７６（ｂ）を遵守するように提供され、これは読者が技術的開示内容の性質を迅速に確認できるようにする要約を必要とする。請求範囲または意味を解釈または制限するために使用されないことの理解とともに提出される。また、前述した詳細な説明では、開示を簡素化する目的で、多様な特徴が単一実施形態でともにグループ化されていることがわかる。この開示方法は、請求された実施形態が各請求範囲に明示的に引用されているものよりも多くの特徴を要求するという意図を反映していると解釈されるべきではない。むしろ、添付の特許請求の範囲が反映するように、請求された主題は、単一の実施形態のすべての特徴よりも少ないこともある。したがって、以下の特許請求の範囲は詳細な説明に組み込まれ、それぞれの請求範囲は別に請求された主題として独立している。
【0105】
本明細書に提供された教示が与えられると、当業者は技術および開示された実施形態の他の具現および応用を考慮することができる。本明細書では添付する図面を参照して例示的な実施形態を説明したが、例示的な実施形態はこのような正確な実施例に制限されず、添付する特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者によって多様な異なる変更および修正が行われることを理解しなければならない。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】