特開 2024-112657 磁気記憶装置

(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】P2024112657

(43)【公開日】2024-08-21

(54)【発明の名称】磁気記憶装置

(51)【国際特許分類】

   H10B 61/00 20230101AFI20240814BHJP

   H10N 50/10 20230101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

H10B61/00

H10N50/10 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023017856

(22)【出願日】2023-02-08

(71)【出願人】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】310024033

【氏名又は名称】エスケーハイニックス株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＫ ｈｙｎｉｘ Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】２０９１， Ｇｙｅｏｎｇｃｈｕｎｇ－ｄａｅｒｏ，Ｂｕｂａｌ－ｅｕｂ，Ｉｃｈｅｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】及川 忠昭

(72)【発明者】

【氏名】安 炯祐

(72)【発明者】

【氏名】磯田 大河

(72)【発明者】

【氏名】福田 健二

(72)【発明者】

【氏名】カク ジュンヒョク

【テーマコード（参考）】

4M119

5F092

【Ｆターム（参考）】

4M119AA20

4M119BB01

4M119CC05

4M119DD08

4M119DD09

4M119DD17

4M119DD26

4M119DD32

4M119DD45

4M119EE22

4M119EE27

4M119JJ12

4M119JJ14

5F092AA20

5F092AB07

5F092AC12

5F092AD04

5F092AD23

5F092AD25

5F092BB23

5F092BB34

5F092BB35

5F092BB36

5F092BB43

5F092BB90

5F092BC07

5F092BC42

(57)【要約】

【課題】メモリセルの特性を向上し且つ不良の発生を抑制させる。
【解決手段】実施形態によれば、磁気記憶装置１は、第１強磁性層３２と、第１強磁性層３２の上に設けられた第１非磁性層３３と、第１非磁性層３３の上に設けられた第２強磁性層３４と、第２強磁性層３４の上に設けられたマグネシウム（Ｍｇ）と希土類元素と貴金属元素とを含む酸化物層３５と、酸化物層３５の上に設けられた第２非磁性層３６と、を含む。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１強磁性層と、
前記第１強磁性層の上に設けられた第１非磁性層と、
前記第１非磁性層の上に設けられた第２強磁性層と、
前記第２強磁性層の上に設けられたマグネシウム（Ｍｇ）と希土類元素と貴金属元素とを含む酸化物層と、
前記酸化物層の上に設けられた第２非磁性層と、
を備える、磁気記憶装置。

【請求項2】

前記希土類元素は、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む、
請求項１に記載の磁気記憶装置。

【請求項3】

前記貴金属元素は、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、及びルテニウム（Ｒｕ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む、
請求項１または２に記載の磁気記憶装置。

【請求項4】

前記第２非磁性層は、タングステン（Ｗ）及びモリブデン（Ｍｏ）のいずれかの元素を含む、
請求項１に記載の磁気記憶装置。

【請求項5】

前記第２強磁性層と前記酸化物層は接する、
請求項１に記載の磁気記憶装置。

【請求項6】

前記第１強磁性層は、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含み、
前記第１非磁性層は、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、及びＬＳＭ（Lanthanum-strontium-manganese）からなる群から選択される少なくとも１つの元素または化合物の酸化物を含み、
前記第２強磁性層は、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む、
請求項１に記載の磁気記憶装置。

【請求項7】

前記第１強磁性層の下方に設けられた第３強磁性層と、
前記第１強磁性層と前記第３強磁性層の間に設けられた第３非磁性層と
を更に備える、請求項１に記載の磁気記憶装置。

【請求項8】

前記第３非磁性層は、前記第３強磁性層と反強磁性的に結合され、
前記第３強磁性層の磁化方向が、前記第１強磁性層の磁化方向に対して反平行な方向に固定される、
請求項７に記載の磁気記憶装置。

【請求項9】

前記第３強磁性層からの漏れ磁場は、前記第１強磁性層からの漏れ磁場が前記第２強磁性層の磁化方向に与える影響を低減させる、
請求項７に記載の磁気記憶装置。

【請求項10】

前記第３強磁性層は、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む、
請求項７に記載の磁気記憶装置。

【請求項11】

前記第３非磁性層は、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、バナジウム（Ｖ）、及びクロム（Ｃｒ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む、
請求項７に記載の磁気記憶装置。

【請求項12】

前記第１強磁性層、及び前記第２強磁性層とのそれぞれは、膜面に垂直な方向に磁化容易軸方向を有し、
前記第１強磁性層の磁化方向は、固定され、
前記第２強磁性層は、磁化方向が前記第１強磁性層と比較して容易に反転するように構成される、
請求項１に記載の磁気記憶装置。

【請求項13】

前記第２非磁性層の上に設けられた第４非磁性層を更に備え、
前記第４非磁性層は、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）から選択される少なくとも１つの元素を含む、
請求項１に記載の磁気記憶装置。

【請求項14】

第１方向に延伸して設けられた第１導電体層と、
前記第１方向と交差する第２方向に延伸し、前記第１導電体層と離間して設けられた第２導電体層と、
前記第１導電体層と前記第２導電体層との間に設けられたメモリセルと、
を更に備え、
前記メモリセルは、前記第１強磁性層と、前記第１非磁性層と、前記第２強磁性層と、前記酸化物層と、前記第２非磁性層とを含む、
請求項１に記載の磁気記憶装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、磁気記憶装置に関する。

【背景技術】

【0002】

磁気抵抗効果素子を記憶素子として用いた記憶装置（ＭＲＡＭ：Magnetoresistive Random Access Memory）が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第７０８６６６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

メモリセルの特性を向上し且つ不良の発生を抑制させること。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態に係る磁気記憶装置は、第１強磁性層と、第１強磁性層の上に設けられた第１非磁性層と、第１非磁性層の上に設けられた第２強磁性層と、第２強磁性層の上に設けられたマグネシウム（Ｍｇ）と希土類元素と貴金属元素とを含む酸化物層と、酸化物層の上に設けられた第２非磁性層と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、一実施形態に係る磁気記憶装置を含むメモリシステムの構成の一例を示すブロック図である。

【図2】図２は、一実施形態に係る磁気記憶装置に含まれるメモリセルアレイの回路構成の一例を示す回路図である。

【図3】図３は、一実施形態に係る磁気記憶装置に含まれるメモリセルアレイの構造の一例を示す斜視図である。

【図4】図４は、一実施形態に係る磁気記憶装置に含まれるメモリセルに含まれた可変抵抗素子の断面構造の一例を示す断面図である。

【図5】図５は、可変抵抗素子のＳＬキャップ層及びトップ層の違いに基づく特性の変化の一例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、実施形態について図面を参照して説明する。図面は、模式的または概念的なものである。各図面の寸法及び比率等は、必ずしも現実のものと同一とは限らない。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一の符号が付されている。参照符号を構成する文字の後の数字等は、同じ文字を含んだ参照符号によって参照され、且つ同様の構成を有する要素同士を区別するために使用される。同じ文字を含んだ参照符号で示される要素を相互に区別する必要がない場合、これらの要素は文字のみを含んだ参照符号により参照される。

【0008】

１ 構成
以下に、実施形態に係るメモリシステムＭＳについて説明する。

【0009】

１．１ メモリシステムの構成
まず、図１を参照して、メモリシステムＭＳの構成の一例について説明する。図１は、実施形態に係るメモリシステムＭＳの構成の一例を示すブロック図である。

【0010】

図１に示すように、メモリシステムＭＳは、磁気記憶装置１及びメモリコントローラ２を含む。磁気記憶装置１は、メモリコントローラ２の制御に基づいて動作する。メモリコントローラ２は、外部のホスト機器からの要求（命令）に応答して、磁気記憶装置１に対して、読み出し動作及び書き込み動作などの実行を命令し得る。

【0011】

磁気記憶装置１は、ＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）素子をメモリセルに使用したメモリデバイスであり、抵抗変化型メモリの一種である。ＭＴＪ素子は、磁気トンネル接合による磁気抵抗効果（Magnetoresistance effect）を利用する。ＭＴＪ素子は、磁気抵抗効果素子（Magnetoresistance effect element）とも呼ばれる。磁気記憶装置１は、例えば、メモリセルアレイ１１、入出力回路１２、制御回路１３、ロウ選択回路１４、カラム選択回路１５、書き込み回路１６、及び読み出し回路１７を含む。

【0012】

メモリセルアレイ１１は、複数のメモリセルＭＣ、複数のワード線ＷＬ、及び複数のビット線ＢＬを含む。図１には、１組のメモリセルＭＣ、ワード線ＷＬ、及びビット線ＢＬが示されている。メモリセルＭＣは、データを不揮発に記憶し得る。メモリセルＭＣは、１本のワード線ＷＬと、１本のビット線ＢＬとの間に接続され、行（row）、及び列（column）の組に対応付けられる。ワード線ＷＬには、ロウアドレスが割り当てられる。ビット線ＢＬには、カラムアドレスが割り当てられる。１つまたは複数のメモリセルＭＣが、１つの行の選択、及び１つまたは複数の列の選択により特定され得る。

【0013】

入出力回路１２は、メモリコントローラ２に接続され、磁気記憶装置１とメモリコントローラ２との間の通信を司る。入出力回路１２は、メモリコントローラ２から受け取った制御信号ＣＮＴ及びコマンドＣＭＤを、制御回路１３に転送する。入出力回路１２は、メモリコントローラ２から受け取ったアドレス信号ＡＤＤに含まれたロウアドレス及びカラムアドレスを、ロウ選択回路１４及びカラム選択回路１５にそれぞれ転送する。入出力回路１２は、メモリコントローラ２から受け取ったデータＤＡＴ（書き込みデータ）を、書き込み回路１６に転送する。入出力回路１２は、読み出し回路１７から受け取ったデータＤＡＴ（読み出しデータ）を、メモリコントローラ２に転送する。

【0014】

制御回路１３は、磁気記憶装置１の全体の動作を制御する。例えば、制御回路１３は、制御信号ＣＮＴにより指示される制御とコマンドＣＭＤとに基づいて、読み出し動作や書き込み動作などを実行する。例えば、制御回路１３は、書き込み動作において、データの書き込みに使用される電圧を書き込み回路１６に供給する。また、制御回路１３は、読み出し動作において、データの読み出しに使用される電圧を読み出し回路１７に供給する。

【0015】

ロウ選択回路１４は、複数のワード線ＷＬに接続される。そして、ロウ選択回路１４は、ロウアドレスにより特定された１つのワード線ＷＬを選択する。選択されたワード線ＷＬは、例えば、図示が省略されたドライバ回路と電気的に接続される。

【0016】

カラム選択回路１５は、複数のビット線ＢＬに接続される。そして、カラム選択回路１５は、カラムアドレスにより特定された１つまたは複数のビット線ＢＬを選択する。選択されたビット線ＢＬは、例えば、図示が省略されたドライバ回路と電気的に接続される。

【0017】

書き込み回路１６は、制御回路１３の制御と、入出力回路１２から受け取ったデータＤＡＴ（書き込みデータ）とに基づいて、データの書き込みに使用される電圧をカラム選択回路１５に供給する。書き込みデータに基づいた電流がメモリセルＭＣを介して流れると、メモリセルＭＣに所望のデータが書き込まれる。

【0018】

読み出し回路１７は、センスアンプを含む。読み出し回路１７は、制御回路１３の制御に基づいて、データの読み出しに使用される電圧をカラム選択回路１５に供給する。そして、センスアンプが、選択されたビット線ＢＬの電圧または電流に基づいて、メモリセルＭＣに記憶されているデータを判定する。それから、読み出し回路１７は、判定結果に対応するデータＤＡＴ（読み出しデータ）を、入出力回路１２に転送する。

【0019】

１．２ メモリセルアレイの回路構成
次に、図２を参照して、メモリセルアレイ１１の回路構成の一例について説明する。図２は、実施形態に係る磁気記憶装置１が備えるメモリセルアレイ１１の回路構成の一例を示す回路図である。図２は、複数のワード線ＷＬのうちＷＬ０及びＷＬ１と、複数のビット線ＢＬのうちＢＬ０及びＢＬ１とを抽出して示している。

【0020】

図２に示すように、１つのメモリセルＭＣが、ＷＬ０とＢＬ０との間と、ＷＬ０とＢＬ１との間と、ＷＬ１とＢＬ０との間と、ＷＬ１とＢＬ１との間とのそれぞれに接続されている。メモリセルアレイ１１内で、複数のメモリセルＭＣは、例えば、マトリクス状に配置される。

【0021】

各メモリセルＭＣは、可変抵抗素子ＶＲとスイッチング素子ＳＥとを含む。可変抵抗素子ＶＲ及びスイッチング素子ＳＥは、関連付けられたビット線ＢＬ及びワード線ＷＬの間に直列に接続される。例えば、可変抵抗素子ＶＲの一端が、ビット線ＢＬに接続される。可変抵抗素子ＶＲの他端が、スイッチング素子ＳＥの一端に接続される。スイッチング素子ＳＥの他端が、ワード線ＷＬに接続される。なお、ビット線ＢＬ及びワード線ＷＬの間における可変抵抗素子ＶＲとスイッチング素子ＳＥとの接続関係は、逆であってもよい。

【0022】

可変抵抗素子ＶＲは、ＭＴＪ素子に対応する。可変抵抗素子ＶＲは、その抵抗値に基づいて、データを不揮発に記憶し得る。例えば、高抵抗状態の可変抵抗素子ＶＲを含むメモリセルＭＣは、“１”データを記憶する。低抵抗状態の可変抵抗素子ＶＲを含むメモリセルＭＣは、“０”データを記憶する。可変抵抗素子ＶＲの抵抗値に関連付けられたデータの割り当ては、その他の設定であってもよい。可変抵抗素子ＶＲの抵抗状態は、可変抵抗素子ＶＲを介して流れる電流に応じて変化し得る。

【0023】

スイッチング素子ＳＥは、例えば、双方向ダイオードである。スイッチング素子ＳＥは、関連付けられた可変抵抗素子ＶＲへの電流の供給を制御するセレクタとして機能する。具体的には、あるメモリセルＭＣに含まれたスイッチング素子ＳＥは、当該メモリセルＭＣに印加された電圧が、スイッチング素子ＳＥの閾値電圧を下回っている場合にオフ状態となり、スイッチング素子ＳＥの閾値電圧以上である場合にオン状態となる。オフ状態のスイッチング素子ＳＥは、抵抗値の大きい絶縁体として機能する。スイッチング素子ＳＥがオフ状態である場合、当該メモリセルＭＣに接続されたワード線ＷＬ及びビット線ＢＬの間で電流が流れることが抑制される。オン状態のスイッチング素子ＳＥは、抵抗値の小さい導電体として機能する。スイッチング素子ＳＥがオン状態である場合、当該メモリセルＭＣに接続されたワード線ＷＬ及びビット線ＢＬの間で電流が流れる。すなわち、スイッチング素子ＳＥは、電流が流れる方向に依らずに、メモリセルＭＣに印加される電圧の大きさに応じて、電流を流すか否かを切り替えることが可能である。なお、スイッチング素子ＳＥとしては、トランジスタなど、その他の素子が使用されてもよい。

【0024】

１．３ メモリセルアレイの構造
以下に、実施形態におけるメモリセルアレイ１１の構造の一例について説明する。以下の説明では、ｘｙｚ直交座標系が使用される。Ｘ方向は、ビット線ＢＬの延伸方向に対応する。Ｙ方向は、ワード線ＷＬの延伸方向に対応する。Ｚ方向は、磁気記憶装置１の形成に使用される半導体基板の表面に対する鉛直方向に対応する。“下”との記述及びその派生語並びに関連語は、ｚ軸上のより小さい座標の位置を示している。“上”との記述及びその派生語並びに関連語は、ｚ軸上のより大きい座標の位置を示している。斜視図には、ハッチングが適宜付加されている。斜視図に付加されたハッチングは、ハッチングが付加された構成要素の素材や特性とは必ずしも関連していない。斜視図及び断面図では、層間絶縁膜などの構成の図示が省略されている。

【0025】

１．３．１ メモリセルアレイの立体構造
次に、図３を参照して、メモリセルアレイの立体構造の一例について説明する。図３は、実施形態に係る磁気記憶装置１が備えるメモリセルアレイ１１の構造の一例を示す斜視図である。

【0026】

図３に示すように、メモリセルアレイ１１は、複数の導電体層２０と複数の導電体層２１とを含む。

【0027】

複数の導電体層２０のそれぞれは、Ｘ方向に延伸した部分を有する。複数の導電体層２０は、Ｙ方向に並んで設けられ、互いに離れている。各導電体層２０は、ビット線ＢＬとして使用される。

【0028】

複数の導電体層２１のそれぞれは、Ｙ方向に延伸した部分を有する。複数の導電体層２１は、Ｘ方向に並んで設けられ、互いに離れている。各導電体層２１は、ワード線ＷＬとして使用される。

【0029】

複数の導電体層２１が設けられた配線層は、複数の導電体層２０が設けられた配線層の上方に設けられる。複数の導電体層２０と複数の導電体層２１とが交差した部分のそれぞれに、１つのメモリセルＭＣが設けられる。言い換えると、各メモリセルＭＣは、関連付けられたビット線ＢＬとワード線ＷＬとの間に柱状に設けられる。本例では、導電体層２０の上に、可変抵抗素子ＶＲが設けられる。可変抵抗素子ＶＲの上に、スイッチング素子ＳＥが設けられる。スイッチング素子ＳＥの上に、導電体層２１が設けられる。

【0030】

なお、可変抵抗素子ＶＲがスイッチング素子ＳＥの下方に設けられる場合について例示したが、メモリセルアレイ１１の回路構成に依っては、可変抵抗素子ＶＲがスイッチング素子ＳＥの上方に設けられてもよい。

【0031】

１．３．２ 可変抵抗素子の断面構造
次に、図４を参照して、可変抵抗素子の断面構造について説明する。図４は、実施形態に係る磁気記憶装置１のメモリセルＭＣに含まれた可変抵抗素子ＶＲの断面構造の一例を示す断面図である。

【0032】

図４に示すように、可変抵抗素子ＶＲは、例えば、強磁性層３０、非磁性層３１、強磁性層３２、非磁性層３３、強磁性層３４、酸化物層３５、並びに非磁性層３６及び３７を含む。なお、図４では、磁性層の磁化方向が矢印で示されている。両方向の矢印は、磁化方向が可変であることを示している。

【0033】

強磁性層３０、非磁性層３１、強磁性層３２、非磁性層３３、強磁性層３４、酸化物層３５、並びに非磁性層３６及び３７は、導電体層２０（ビット線ＢＬ）側から導電体層２１（ワード線ＷＬ）側に向かって、この順番に積層されている。具体的には、強磁性層３０は、導電体層２０の上方に設けられる。非磁性層３１は、強磁性層３０の上に設けられる。強磁性層３２は、非磁性層３１の上に設けられる。非磁性層３３は、強磁性層３２の上に設けられる。強磁性層３４は、非磁性層３３の上に設けられる。酸化物層３５は、強磁性層３４の上に設けられる。非磁性層３６は、酸化物層３５の上に設けられる。非磁性層３７は、非磁性層３６の上に設けられる。導電体層２１は、非磁性層３７の上方に設けられる。

【0034】

強磁性層３０は、強磁性の導電体である。強磁性層３０は、膜面に垂直な方向に磁化容易軸方向を有する。図４に示された一例では、強磁性層３０の磁化方向は、強磁性層３２側を向いている。強磁性層３０の磁化方向を反転させるために必要な磁界の大きさは、例えば、強磁性層３２よりも大きい。強磁性層３０からの漏れ磁場は、強磁性層３２からの漏れ磁場が強磁性層３４の磁化方向に与える影響を低減させる。すなわち、強磁性層３０は、シフトキャンセル層ＳＣＬ（Shift Cancelling Layer）として機能する。強磁性層３０は、例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む。また、強磁性層３０は、不純物として、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、炭素（Ｃ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、及びチタン（Ｔｉ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含み得る。具体的には、強磁性層３０は、コバルト鉄ボロン（ＣｏＦｅＢ）を含み得る。強磁性層３０は、ホウ化鉄（ＦｅＢ）、コバルト白金（ＣｏＰｔ）、コバルトニッケル（ＣｏＮｉ）、及びコバルトパラジウム（ＣｏＰｄ）からなる群から選択される少なくとも１つの二元化合物を含み得る。

【0035】

非磁性層３１は、非磁性の導電体である。非磁性層３１は、スペーサ層ＳＰ（Spacer Layer）として使用され、強磁性層３０と反強磁性的に結合される。これにより、強磁性層３０の磁化方向が、強磁性層３２の磁化方向に対して反平行な方向に固定される。このような強磁性層３０、非磁性層３１、及び強磁性層３２の結合構造は、ＳＡＦ（Synthetic Anti-Ferromagnetic）構造と呼ばれる。非磁性層３１は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、バナジウム（Ｖ）、及びクロム（Ｃｒ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む。

【0036】

強磁性層３２は、強磁性の導電体である。強磁性層３２は、膜面に垂直な方向に磁化容易軸方向を有する。強磁性層３２の磁化方向は、強磁性層３０側、または強磁性層３４側に固定される。図４に示された一例では、強磁性層３２の磁化方向は、強磁性層３０側に固定されている。これにより、強磁性層３２は、ＭＴＪ素子の参照層ＲＬ（Reference Layer）として使用される。参照層ＲＬは、“ピン層”、または“固定層”と呼ばれてもよい。強磁性層３２は、例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む。また、強磁性層３２は、不純物として、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、炭素（Ｃ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、及びチタン（Ｔｉ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含み得る。具体的には、強磁性層３２は、コバルト鉄ボロン（ＣｏＦｅＢ）を含み得る。強磁性層３２は、ホウ化鉄（ＦｅＢ）、コバルト白金（ＣｏＰｔ）、コバルトニッケル（ＣｏＮｉ）、及びコバルトパラジウム（ＣｏＰｄ）からなる群から選択される少なくとも１つの二元化合物を含み得る。

【0037】

非磁性層３３は、非磁性の絶縁体である。非磁性層３３は、強磁性層３２及び３４と共に磁気トンネル接合を形成する。すなわち、非磁性層３３は、ＭＴＪ素子のトンネルバリア層（Tunnel barrier layer）として機能する。また、非磁性層３３は、磁気記憶装置１の製造工程に含まれた強磁性層３２及び３４の結晶化処理において、シード材として機能する。このシード材は、強磁性層３２及び３４の界面から結晶質の膜を成長させるための核となる材料に対応する。非磁性層３３は、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、及びＬＳＭ（Lanthanum-Strontium-Manganese）からなる群から選択される少なくとも１つの元素または化合物の酸化物を含む。

【0038】

強磁性層３４は、強磁性の導電体である。強磁性層３４は、膜面に垂直な方向に磁化容易軸方向を有する。強磁性層３４の磁化方向は、強磁性層３２側及び酸化物層３５側のいずれかに向かう方向である。強磁性層３４の磁化方向は、強磁性層３２と比較して容易に反転するように構成される。これにより、強磁性層３４は、ＭＴＪ素子の記憶層ＳＬ（Storage Layer）として使用される。記憶層ＳＬは、“フリー層”と呼ばれてもよい。強磁性層３４は、例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む。また、強磁性層３４は、不純物として、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、炭素（Ｃ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、及びチタン（Ｔｉ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含み得る。具体的には、強磁性層３４は、コバルト鉄ボロン（ＣｏＦｅＢ）、またはホウ化鉄（ＦｅＢ）を含み得る。

【0039】

酸化物層３５は、非磁性の酸化物である。酸化物層３５は、強磁性層３４（記憶層ＳＬ）に対するＳＬキャップ層ＳＬＣＰとして使用される。酸化物層３５は、強磁性層３４に接する。換言すれば、ＳＬキャップ層ＳＬＣＰは、記憶層ＳＬに接する。酸化物層３５は、マグネシウム（Ｍｇ）と、希土類元素（Rare-earth element）と、貴金属元素と、を含む四元系酸化物である。なお、酸化物層３５の含まれる貴金属元素の組成比は、マグネシウム（Ｍｇ）及び希土類元素よりも小さくてもよい。酸化物層３５に含まれる希土類元素は、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む。例えば、酸化物層３５に含まれる希土類元素として、ガドリニウム（Ｇｄ）、イットリウム（Ｙ）、及びスカンジウム（Ｓｃ）のいずれか１つの元素が選択されるとより好適である。酸化物層３５に含まれる貴金属元素は、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、及びルテニウム（Ｒｕ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む。

【0040】

上記四元系酸化物は、強磁性層３４の垂直磁気異方性（ＰＭＡ；Perpendicular Magnetic Anisotropy）を改善させる機能を有する。例えば、上記四元系酸化物は、希土類元素を含む二元系酸化物、あるいは、マグネシウム（Ｍｇ）及び希土類元素を含む三元系酸化物よりも、強磁性層３４の異方性磁界（Ｈｋ）を増加させる。

【0041】

非磁性層３６は、非磁性の導電体である。非磁性層３６は、タングステン（Ｗ）及びモリブデン（Ｍｏ）からなる群から選択されるいずれか１つの元素を含む。非磁性層３６は、トップ層ＴＬ（Top layer）として使用される。トップ層ＴＬは、例えば、ＭＴＪ素子の特性を向上させる機能や、ハードマスクとしての機能や電極としての機能を有し得る。非磁性層３６がモリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）を含むことにより、強磁性層３４の異方性磁界が増加する。例えば、シリコン基板上に可変抵抗素子ＶＲに相当する層構造を形成して、エッチングプロセスにより素子化される前のブランケット状態で、非磁性層３６がモリブデン（Ｍｏ）を含む場合と、非磁性層３６がタングステン（Ｗ）を含む場合とを比較する。すると、非磁性層３６がモリブデン（Ｍｏ）を含む場合、非磁性層３６がタングステン（Ｗ）を含む場合と比較して、強磁性層３４の異方性磁界は小さくなるが、強磁性層３４の保磁力の増加は抑えられる。非磁性層３６は、強磁性層３４の異方性磁界（垂直磁気異方性）と保磁力とに基づいて、適宜材料を選択され得る。

【0042】

非磁性層３７は、非磁性の導電体である。非磁性層３７は、トップ層ＴＬに対するＴＬキャップ層ＴＬＣＰとして使用される。ＴＬキャップ層ＴＬＣＰは、可変抵抗素子ＶＲと上方の素子（例えば、スイッチング素子ＳＥ）または配線（例えば、ビット線ＢＬ）との電気的な接続性を向上させる電極として使用され得る。非磁性層３７は、例えば、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、及びルテニウム（Ｒｕ）から選択される少なくとも１つの元素を含む。

【0043】

以上で説明された可変抵抗素子ＶＲは、ＴＭＲ（Tunneling Magnetoresistance）効果を利用した垂直磁化型のＭＴＪ素子として機能する。可変抵抗素子ＶＲは、強磁性層３２及び３４のそれぞれの磁化方向の相対関係に応じて、低抵抗状態と高抵抗状態とのいずれかになり得る。具体的には、可変抵抗素子ＶＲは、参照層ＲＬと記憶層ＳＬの磁化方向が反平行状態（ＡＰ（Antiparallel）状態）である場合に高抵抗状態になり、参照層ＲＬと記憶層ＳＬの磁化方向が平行状態（Ｐ（Parallel）状態）である場合に低抵抗状態になる。

【0044】

磁気記憶装置１は、強磁性層３４（記憶層ＳＬ）の磁化方向を変化させることによって、メモリセルＭＣに所望のデータを記憶させることができる。具体的には、磁気記憶装置１は、可変抵抗素子ＶＲに書き込み電流を流すことによって、記憶層ＳＬ及び参照層ＲＬにスピントルクを注入し、記憶層ＳＬの磁化方向を制御する。このような書き込み方法は、“スピン注入書き込み方式”と呼ばれる。

【0045】

本例において、可変抵抗素子ＶＲは、強磁性層３２から強磁性層３４に向かう方向に書き込み電流が流された場合にＡＰ状態になり、強磁性層３４から強磁性層３２に向かう方向に書き込み電流が流された場合にＰ状態になる。なお、可変抵抗素子ＶＲは、強磁性層３４の磁化方向を反転させ得る大きさの電流が可変抵抗素子ＶＲに流された場合に、強磁性層３２の磁化方向が変化しないように構成される。すなわち、“磁化方向が固定されている”とは、強磁性層３４の磁化方向を反転させ得る大きさの電流によって、磁化方向が変化しないことを意味する。

【0046】

なお、可変抵抗素子ＶＲは、その他の層を備えていてもよいし、各磁性層が複数の層により構成されてもよい。例えば、強磁性層３２は、複数の層からなる積層体であってもよい。強磁性層３２を構成する積層体は、例えば、非磁性層３３との界面層としてコバルト鉄ボロン（ＣｏＦｅＢ）またはホウ化鉄（ＦｅＢ）を含む層を有しつつ、当該界面層と非磁性層３１との間に非磁性の導電体を介して更なる強磁性層を有し得る。

【0047】

２ ＳＬキャップ層及びトップ層の違いに基づく特性の比較
次に、図５を参照して、ＳＬキャップ層ＳＬＣＰ及びトップ層ＴＬの違いに基づく特性の比較について説明する。図５は、ＳＬキャップ層ＳＬＣＰ及びトップ層ＴＬの違いに基づく特性の変化の一例を示す模式図である。図５は、本実施形態に基づく第１及び第２構成例、並びに第１乃至第６比較例を示している。各例の断面構造は、シリコン基板上に形成された可変抵抗素子ＶＲに相当する層構造の強磁性層３４（記憶層ＳＬ）、酸化物層３５（ＳＬキャップ層ＳＬＣＰ）、及び非磁性層３６（トップ層ＴＬ）を抜粋して示している。なお、第１及び第２構成例並びに第１乃至第６比較例における各層の膜厚及びサイズは、概略同じである。また、図５の各例における記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋ及び保磁力ＳＬ＿Ｈｃは、シリコン基板上に可変抵抗素子ＶＲに相当する層構造を形成して、エッチングプロセスにより素子化される前のブランケット状態で特性を測定した結果を示す。

【0048】

例えば、ブランケット状態の記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃは、記憶層ＳＬの構造の乱れに起因して増大する。このため、ブランケット状態の記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃは、小さい方が好適である。これに対し、可変抵抗素子ＶＲを形成するために加工された後の記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃは、熱安定性と相関している。このため、素子状態の記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃは、大きい方が好適である。

【0049】

図５に示すように、第１及び第２構成例並びに第１乃至第６比較例の記憶層ＳＬには、コバルト鉄ボロン（ＣｏＦｅＢ）が共通して用いられる。そして、第１及び第２構成例並びに第１乃至第６比較例のＳＬキャップ層ＳＬＣＰ及びトップ層ＴＬには、それぞれ異なる材料が用いられる。

【0050】

第１構成例と第２構成例とは、ＳＬキャップ層ＳＬＣＰが同じであり、トップ層ＴＬが異なる。より具体的には、第１構成例及び第２構成例のＳＬキャップ層ＳＬＣＰには、四元系酸化物の一例として、マグネシウム（Ｍｇ）、希土類元素としてガドリニウム（Ｇｄ）、及び貴金属元素としてイリジウム（Ｉｒ）を含む酸化マグネシウムガドリニウムイリジウム（ＭｇＧｄＩｒＯｘ）が用いられる。第１構成例のトップ層ＴＬには、モリブデン（Ｍｏ）が用いられる。他方で、第２構成例のトップ層ＴＬには、タングステン（Ｗ）が用いられる。

【0051】

第１比較例と第４比較例とは、ＳＬキャップ層ＳＬＣＰが同じであり、トップ層ＴＬが異なる。より具体的には、第１比較例及び第４比較例のＳＬキャップ層ＳＬＣＰには、希土類元素を含む二元系酸化物の一例として、希土類元素としてガドリニウム（Ｇｄ）を含む酸化ガドリニウム（ＧｄＯｘ）が用いられる。第１比較例のトップ層ＴＬには、モリブデン（Ｍｏ）が用いられる。他方で、第４比較例のトップ層ＴＬには、タングステン（Ｗ）が用いられる。

【0052】

第２比較例と第５比較例とは、ＳＬキャップ層ＳＬＣＰが同じであり、トップ層ＴＬが異なる。より具体的には、第２比較例及び第５比較例のＳＬキャップ層ＳＬＣＰには、二元系酸化物の一例として、マグネシウム（Ｍｇ）を含む酸化マグネシウム（ＭｇＯｘ）が用いられる。第２比較例のトップ層ＴＬには、モリブデン（Ｍｏ）が用いられる。他方で、第５比較例のトップ層ＴＬには、タングステン（Ｗ）が用いられる。

【0053】

第３比較例と第６比較例とは、ＳＬキャップ層ＳＬＣＰが同じであり、トップ層ＴＬが異なる。より具体的には、第３比較例及び第６比較例のＳＬキャップ層ＳＬＣＰには、三元系酸化物の一例として、マグネシウム（Ｍｇ）及び希土類元素としてガドリニウム（Ｇｄ）を含む酸化マグネシウムガドリニウム（ＭｇＧｄＯｘ）が用いられる。第３比較例のトップ層ＴＬには、モリブデン（Ｍｏ）が用いられる。他方で、第５比較例のトップ層ＴＬには、ルテニウム（Ｒｕ）が用いられる。

【0054】

第１構成例における記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋは、８．１ ｋＯｅである。また、記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃは、９０ Ｏｅである。

【0055】

第２構成例における記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋは、９．２ ｋＯｅである。また、記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃは、１１０ Ｏｅである。

【0056】

第１比較例における記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋは、３．５ ｋＯｅである。また、記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃは、４０ Ｏｅである。

【0057】

第２比較例における記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋは、５．５ ｋＯｅである。また、記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃは、６０ Ｏｅである。

【0058】

第３比較例における記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋは、６．４ ｋＯｅである。また、記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃは、９０ Ｏｅである。

【0059】

第４比較例における記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋは、４．３ ｋＯｅである。また、記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃは、７０ Ｏｅである。

【0060】

第５比較例における記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋは、６．３ ｋＯｅである。また、記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃは、９５ Ｏｅである。

【0061】

第６比較例における記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋは、５．２ ｋＯｅである。また、記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃは、５５ Ｏｅである。

【0062】

まず、ＳＬキャップ層ＳＬＣＰの違いに着目する。例えば、トップ層ＴＬが同じモリブデン（Ｍｏ）であり且つＳＬキャップ層ＳＬＣＰが異なる第１構成例、第１比較例、第２比較例、及び第３比較例を比較する。すなわち、ＳＬキャップ層ＳＬＣＰとして、ＭｇＧｄＩｒＯｘを用いた第１構成例と、ＧｄＯｘを用いた第１比較例と、ＭｇＯｘを用いた第２比較例と、ＭｇＧｄＯｘを用いた第３比較例と、を比較する。これらの構造の記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋの大きさを比較すると、第１構成例（ＭｄＧｄＩｒＯｘ）＞第３比較例（ＭｇＧｄＯｘ）＞第２比較例（ＭｇＯｘ）＞第１比較例（ＧｄＯｘ）の関係にある。すなわち、ＳＬキャップ層としてＭｇＧｄＩｒＯｘを用いた場合に、記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋが最も大きくなる。換言すると、ＳＬキャップ層ＳＬＣＰに本実施形態の四元系酸化物を用いると、二元系酸化物及び三元系酸化物よりも記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋが大きくなる。例えば、第３比較例のＭｇＧｄＯｘにＩｒを添加すると、第１構成例に示すように、記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋが増加する。トップ層ＴＬが同じタングステン（Ｗ）であり且つＳＬキャップ層ＳＬＣＰが異なる第２構成例、第４比較例、及び第５比較例を比較した場合も同様である。

【0063】

一般的に、ブランケット状態で膜特性を測定した場合、記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋが増加すると、記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃも増加していく傾向にある。しかし、ブランケット状態において、第１構成例と第３比較例とを比較すると、第１構成例の記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋは第３比較例よりも大きいが、第１構成例及び第３比較例の記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃは同じである。従って、ＳＬキャップ層ＳＬＣＰとして用いられるＭｇＧｄＩｒＯｘは、ブランケット状態の膜特性として、記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃの増加を最小限にしながら、記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋ、すなわち垂直磁気異方性を増加させる機能を有する。

【0064】

次に、トップ層ＴＬの違いに着目する。まず、トップ層ＴＬが異なり且つＳＬキャップ層ＳＬＣＰが同じである第３比較例と第６比較例とを比較する。すなわち、トップ層ＴＬとして、モリブデン（Ｍｏ）を用いた第３比較例と、ルテニウム（Ｒｕ）を用いた第６比較例と、を比較する。これらの構造の記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋの大きさを比較すると、第３比較例＞第６比較例の関係にある。すなわち、トップ層ＴＬにモリブデン（Ｍｏ）を用いた場合、トップ層ＴＬにルテニウム（Ｒｕ）を用いた場合よりも、記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋが大きくなる。

【0065】

また、例えば、トップ層ＴＬが異なり且つＳＬキャップ層ＳＬＣＰが同じである第１構成例と第２構成例とを比較する。すなわち、トップ層ＴＬとして、モリブデン（Ｍｏ）を用いた第１構成例と、タングステン（Ｗ）を用いた第２構成例と、を比較する。これらの構造の記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋの大きさを比較すると、第２構成例＞第１構成例の関係にある。すなわち、トップ層ＴＬにタングステン（Ｗ）を用いた場合、トップ層ＴＬにモリブデン（Ｍｏ）を用いた場合よりも、記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋが大きくなる。また、これらの構造のブランケット状態の記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃの大きさを比較すると、第２構成例＞第１構成例の関係にある。すなわち、ブランケット状態の膜特性を比較した場合、トップ層ＴＬにタングステン（Ｗ）を用いると、トップ層ＴＬにモリブデン（Ｍｏ）を用いた場合よりも、記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋ及び記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃが大きくなる。第１比較例と第４比較例と比較した場合、及び第２比較例と第５比較例とを比較した場合も同様である。

【0066】

ブランケット状態の膜特性を比較した場合、トップ層ＴＬとして用いられるモリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）は、記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋ、すなわち垂直磁気異方性を増加させる機能を有する。更に、トップ層ＴＬとして用いられるモリブデン（Ｍｏ）は、タングステン（Ｗ）と比較して、記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋの増加の効果は小さいが、記憶層ＳＬの保磁力ＳＬ＿Ｈｃの増加を抑えられる。

【0067】

３ 実施形態の効果
以上で説明された実施形態に係る磁気記憶装置１によれば、メモリセルＭＣの特性を向上させ且つ不良の発生を抑制させることができる。以下に、実施形態に係る磁気記憶装置１の効果の詳細について説明する。

【0068】

磁気記憶装置の記憶容量を大きくする方法としては、メモリセルＭＣを高密度に配置することが考えられる。メモリセルＭＣの微細化及び狭ピッチ化にともない、記憶層ＳＬの垂直磁気異方性の改善が求められる。記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋを向上させる方法の１つとして、記憶層ＳＬの薄膜化がある。但し、記憶層ＳＬを薄くすると、記憶層ＳＬが凝集する、すなわち記憶層ＳＬの表面粗さが増大する可能性が高くなる。例えば、記憶層ＳＬの結晶粒が凝集すると、記憶層ＳＬとＳＬキャップ層ＳＬＣＰとの界面が乱れることにより、表面粗さが増大する。記憶層ＳＬの凝集（表面粗さの増大）が生じると、ＭＴＪ素子（可変抵抗素子ＶＲ）の抵抗値及び保磁力のばらつきが増加する。これにより、メモリセルＭＣの特性が劣化し、不良発生の可能性が高くなる。

【0069】

これに対し、本実施形態に係る構成であれば、記憶層ＳＬのＳＬキャップ層ＳＬＣＰとして、マグネシウム（Ｍｇ）と希土類元素と貴金属元素とを含む四元系酸化物を用いることができる。また、トップ層ＴＬとして、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）を含む非磁性層を用いることができる。これにより、記憶層ＳＬの異方性磁界ＳＬ＿Ｈｋを向上させることができる。すなわち、記憶層ＳＬの垂直磁気異方性を向上できる。よって、メモリセルＭＣの特性を向上し且つ不良の発生を抑制させることができる。

【0070】

また、本実施形態に係る構成であれば、記憶層ＳＬとＳＬキャップ層ＳＬＣＰである四元系酸化物とが接することにより、記憶層ＳＬの界面に起因する異方性磁界Ｈｋが増加する。よって、メモリセルＭＣの特性が向上する。

【0071】

４．その他
実施形態では、ＭＴＪ素子（可変抵抗素子ＶＲ）を備える磁気装置の一例として、磁気記憶装置１について説明したが、これに限られない。磁気装置は、センサやメディアなどの垂直磁気異方性を有する磁気素子を必要とする他のデバイスであってもよい。当該磁気素子は、少なくとも可変抵抗素子ＶＲを使用していればよい。

【0072】

本明細書において“接続”は、電気的に接続されている事を示し、間に別の素子を介することを除外しない。非磁性層３１、３６、及び３７のそれぞれは、“導電体層”と呼ばれてもよい。非磁性層３３は、“酸化物層”と呼ばれてもよい。酸化物層３５は、“非磁性層”と呼ばれてもよい。ＭＴＪ素子の各層に含まれる元素は、例えば、走査透過型電子顕微鏡（STEM; Scanning Transmission Electron Microscope）による電子エネルギー損失分光法（EELS; Electron Energy Loss Spectroscopy）等を用いることによって測定可能である。

【0073】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0074】

１…磁気記憶装置、２…メモリコントローラ、１１…メモリセルアレイ、１２…入出力回路、１３…制御回路、１４…ロウ選択回路、１５…カラム選択回路、１６…書き込み回路、１７…読み出し回路、２０、２１…導電体層、３０、３２、３４…強磁性層、３１、３３、３６、３７…非磁性層、３５…酸化物層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】