(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】P2024129598
(43)【公開日】2024-09-27
(54)【発明の名称】記憶素子、記憶装置及び電子機器
(51)【国際特許分類】
H10B 61/00 20230101AFI20240919BHJP
H10N 50/10 20230101ALI20240919BHJP
【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 2023038915
(22)【出願日】2023-03-13
(71)【出願人】
【識別番号】316005926
【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 陽
【テーマコード（参考）】
4M119
5F092
【Ｆターム（参考）】
4M119AA20
4M119CC01
4M119DD17
4M119DD24
4M119DD26
4M119GG01
4M119JJ03
4M119JJ04
4M119KK18
5F092AA20
5F092AB07
5F092AC11
5F092AD04
5F092AD23
5F092AD24
5F092BB23
5F092BB36
5F092BB43
5F092BC04
5F092CA02
5F092CA03
(57)【要約】
【課題】外部磁場からの影響を効果的に抑制しつつ、製造コストや容積の増加を抑えることができる記憶素子を提供する。
【解決手段】磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、記憶素子を提供する。
【選択図】図４
【解決手段】磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、記憶素子を提供する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、記憶素子。
【請求項2】
前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、前記第２の磁性層の面積は、前記第１の磁性層に比して広い、請求項１に記載の記憶素子。
【請求項3】
前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、前記記憶層と、前記分離層と前記第１の磁性層と、前記反平行結合層とは、略円形又は略矩形の形状を持つ、請求項１に記載の記憶素子。
【請求項4】
前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、前記第２の磁性層は、略円形又は略矩形の形状を持つ、請求項３に記載の記憶素子。
【請求項5】
前記積層構造においては、
前記記憶層上に前記分離層が設けられ、
前記分離層上に前記第１の磁性層が設けられ、
前記第１の磁性層上に前記反平行結合層が設けられ、
前記反平行結合層上に、前記第２の磁性層が設けられている、
請求項１に記載の記憶素子。
前記記憶層上に前記分離層が設けられ、
前記分離層上に前記第１の磁性層が設けられ、
前記第１の磁性層上に前記反平行結合層が設けられ、
前記反平行結合層上に、前記第２の磁性層が設けられている、
請求項１に記載の記憶素子。
【請求項6】
前記第２の磁性層は、前記積層構造の積層方向に沿って下に突出する突出部を有し、
前記突出部は、前記反平行結合層と接している、
請求項５に記載の記憶素子。
前記突出部は、前記反平行結合層と接している、
請求項５に記載の記憶素子。
【請求項7】
前記記憶層、前記分離層、前記第１の磁性層、及び、前記反平行結合層の、前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面の面積は、前記記憶層から前記反平行結合層に向かって、小さくなっている、請求項５に記載の記憶素子。
【請求項8】
前記積層構造においては、
前記第２の磁性層上に前記反平行結合層が設けられ、
前記反平行結合層上に前記第１の磁性層が設けられ、
前記第１の磁性層上に前記分離層が設けられ、
前記分離層上に、前記記憶層が設けられている、
請求項１に記載の記憶素子。
前記第２の磁性層上に前記反平行結合層が設けられ、
前記反平行結合層上に前記第１の磁性層が設けられ、
前記第１の磁性層上に前記分離層が設けられ、
前記分離層上に、前記記憶層が設けられている、
請求項１に記載の記憶素子。
【請求項9】
前記第２の磁性層は、前記積層構造の積層方向に沿って上に突出する突出部を有し、
前記突出部は、前記反平行結合層と接している、
請求項８に記載の記憶素子。
前記突出部は、前記反平行結合層と接している、
請求項８に記載の記憶素子。
【請求項10】
前記反平行結合層、前記第１の磁性層、前記分離層、及び、前記記憶層の、前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面の面積は、前記記憶層から前記反平行結合層に向かって、小さくなっている、請求項８に記載の記憶素子。
【請求項11】
前記第１及び第２の磁性層は、ＣｏＰｔ、ＣｏＮｉ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、及び、ＮｉＦｅからなる群から選択される少なくとも１つの強磁性体を含む、請求項１に記載の記憶素子。
【請求項12】
前記第１及び第２の磁性層は、１ｎｍ以上、１０ｎｍ未満の膜厚を有する、請求項１に記載の記憶素子。
【請求項13】
前記反平行結合層は、Ｒｕ、Ｉｒ、及び、Ｏｓ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に記載の記憶素子。
【請求項14】
前記反平行結合層は、３オングストローム以上、１５オングストローム未満の膜厚を有する、請求項１に記載の記憶素子。
【請求項15】
前記分離層は、Ｃｕ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｓｉ、及び、ＣｏＦｅＢからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載の記憶素子。
【請求項16】
前記分離層は、１ｎｍ以上、１０ｎｍ未満の膜厚を有する、請求項１に記載の記憶素子。
【請求項17】
前記積層構造は、
前記記憶層に対して、前記分離層の反対側に設けられ、磁化方向が固定された参照層と、
前記参照層と前記記憶層との間に挟持された絶縁体層と、
をさらに有する、
請求項１に記載の記憶素子。
前記記憶層に対して、前記分離層の反対側に設けられ、磁化方向が固定された参照層と、
前記参照層と前記記憶層との間に挟持された絶縁体層と、
をさらに有する、
請求項１に記載の記憶素子。
【請求項18】
アレイ状に２次元配置された複数の記憶素子を備える記憶装置であって、
前記各記憶素子は、
磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、
記憶装置。
前記各記憶素子は、
磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、
記憶装置。
【請求項19】
隣り合う前記複数の記憶素子の前記第２の磁性層は、互いに接続して、一体の層として設けられている、
請求項１８に記載の記憶装置。
請求項１８に記載の記憶装置。
【請求項20】
アレイ状に２次元配置された複数の記憶素子を備える記憶装置が搭載された電子機器であって、
前記各記憶素子は、
磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、
電子機器。
前記各記憶素子は、
磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、記憶素子、記憶装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
大容量サーバからモバイル端末に至るまで、各種情報機器の飛躍的な発展に伴い、これを構成するメモリやロジックなどの素子においても高集積化、高速化、低消費電力化等、さらなる高性能化が追求されている。特に不揮発性半導体メモリの進歩は著しく、例えば、大容量ファイルメモリとしてのフラッシュメモリは、ハードディスクドライブを駆逐する勢いで普及が進んでいる。一方、コードストレージ用途さらにはワーキングメモリへの適用を睨み、現在一般に用いられているＮＯＲフラッシュメモリ、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を置き換えるべくＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の様々なタイプの半導体メモリの開発が進められている。なお、これらのうちの一部は既に実用化されている。
【0003】
ＭＲＡＭは、ＭＲＡＭの有する磁気記憶素子の磁性体の磁化状態を変化させることにより、電気抵抗が変化することを利用して、情報の記憶を行う。従って、磁化状態の変化によって決定される上記磁気記憶素子の抵抗状態、詳細には、磁気記憶素子の電気抵抗の大小を判別することにより、記憶された情報を読み出すことができる。
【0004】
そして、ＭＲＡＭにおいては、上述したように磁気記憶素子の磁化状態によって情報を記憶することから、外部磁場の影響によって、記憶の安定性等が低下することがある。そこで、このような外部磁場からの影響を抑えるために、下記特許文献１においては、ＭＲＡＭ全体を覆うように、透磁率の高い磁性体から構成される磁気シールドを設けている。また、例えば、下記特許文献２においては、ＭＲＡＭチップを挟み込むように、チップの上下に、磁気シールドを設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１５－５３４５０号公報
【特許文献2】特開２０１４－１１２６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、ＭＲＡＭ全体を覆うように、もしくは、チップの上下に、磁気シールドを設ける場合には、磁気シールドを構成する磁性体の膜厚を厚くする必要もあり、ＭＲＡＭの製造コストの増加や、ＭＲＡＭのパッケージの容積の増加を抑えることが難しくなる。
【0007】
そこで、本開示では、外部磁場からの影響を効果的に抑制しつつ、製造コストや容積の増加を抑えることができる、記憶素子、記憶装置及び電子機器を提案する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示によれば、磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、記憶素子が提供される。
【0009】
また、本開示によれば、アレイ状に２次元配置された複数の記憶素子を備える記憶装置であって、前記各記憶素子は、磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、記憶装置が提供される。
【0010】
さらに、本開示によれば、アレイ状に２次元配置された複数の記憶素子を備える記憶装置が搭載された電子機器であって、前記各記憶素子は、磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、電子機器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】ＭＴＪ素子の積層構造の概略を示す説明図である。
【図2】本開示の第１の実施形態に係るＭＴＪ素子の一例を示す断面図である。
【図3】本開示の第１の実施形態に係るＭＴＪ素子の一例を示す断面図及び平面図である。
【図4】本開示の第１の実施形態に係るＭＴＪ素子の動作を説明する説明図である。
【図5】本開示の第１の実施形態に係るＭＴＪ素子のシミュレーション結果を説明する説明図（その１）である。
【図6】本開示の第１の実施形態に係るＭＴＪ素子のシミュレーション結果を説明する説明図（その２）である。
【図7】本開示の第１の実施形態の変形例１に係るＭＴＪ素子を示す断面図である。
【図8】本開示の第１の実施形態の変形例２に係るＭＴＪ素子を示す断面図及び平面図である。
【図9】本開示の第２の実施形態に係るＭＴＪ素子の一例を示す断面図である。
【図10】本開示の第３の実施形態に係るＭＴＪ素子の一例を示す断面図である。
【図11】本開示の第４の実施形態に係るＭＴＪ素子の一例を示す断面図及び平面図である。
【図12】本開示の第５の実施形態に係るＭＴＪ素子の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図13】本開示の第５の実施形態に係るＭＴＪ素子の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図14】本開示の第５の実施形態に係るＭＴＪ素子の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図15】本開示の第５の実施形態に係るＭＴＪ素子の製造方法を示す断面図（その４）である。
【図16】本開示の第５の実施形態に係るＭＴＪ素子の製造方法を示す断面図（その５）である。
【図17】本開示の第５の実施形態に係るＭＴＪ素子の製造方法を示す断面図（その６）である。
【図18】本開示の第６の実施形態に係る記憶装置の概略構成の例を示す説明図である。
【図19】本開示の第６の実施形態に係るメモリセルアレイの概略構成の例を示す図である。
【図20】本開示に係る技術が適用され得る撮像装置の積層構造の一例を示す説明図である。
【図21】本開示に係る技術が適用され得るカメラの概略的な機能構成の一例を示す説明図である。
【図22】本開示に係る技術が適用され得るスマートフォンの概略的な機能構成の一例を示すブロック図である。
【図23】本開示の技術が適用される移動装置制御システムの一例である車両制御システムの構成例を示すブロック図である。車両制御システムの構成例を示すブロック図である。
【図24】センシング領域の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に、添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本明細書及び図面において、実質的に同一又は類似の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合がある。ただし、実質的に同一又は類似の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。
【0013】
また、以下の説明で参照される図面は、本開示の一実施形態の説明とその理解を促すための図面であり、わかりやすくするために、図中に示される形状や寸法、比などは実際と異なる場合がある。さらに、図中に示される撮像装置は、以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
【0014】
以下の説明における具体的な長さや形状についての記載は、数学的に定義される数値と同一の値や幾何学的に定義される形状だけを意味するものではない。詳細には、以下の説明における具体的な長さや形状についての記載は、記憶素子、記憶装置、及びこれらの製造工程、及び、その使用・動作において許容される程度の違い（誤差・ひずみ）がある場合やその形状に類似する形状をも含むものとする。
【0015】
また、以下の回路（電気的な接続）の説明においては、特段の断りがない限りは、「電気的に接続」とは、複数の要素の間を電気（信号）が導通するように接続することを意味する。加えて、以下の説明における「電気的に接続」には、複数の要素を直接的に、且つ、電気的に接続する場合だけでなく、他の要素を介して間接的に、且つ、電気的に接続する場合も含むものとする。
【0016】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１． 本開示の実施形態を創作するに至る背景
１．１ ＭＴＪ素子
１．２ 背景
２． 第１の実施形態
２．１ 構成
２．２ 動作
３．３ シミュレーション結果
３．４ 変形例１
３．５ 変形例２
３． 第２の実施形態
４． 第３の実施形態
５． 第４の実施形態
６． 第５の実施形態
７． 第６の実施形態
８． まとめ
９． 適用例
９．１ カメラへの適用例
９．２ スマートフォンへの適用例
９．３ 移動装置制御システムへの適用例
１０． 補足
１． 本開示の実施形態を創作するに至る背景
１．１ ＭＴＪ素子
１．２ 背景
２． 第１の実施形態
２．１ 構成
２．２ 動作
３．３ シミュレーション結果
３．４ 変形例１
３．５ 変形例２
３． 第２の実施形態
４． 第３の実施形態
５． 第４の実施形態
６． 第５の実施形態
７． 第６の実施形態
８． まとめ
９． 適用例
９．１ カメラへの適用例
９．２ スマートフォンへの適用例
９．３ 移動装置制御システムへの適用例
１０． 補足
【0017】
＜＜１． 本開示の実施形態を創作するに至る背景＞＞
まずは、本開示の実施形態を説明する前に、本発明者が本開示の実施形態を創作するに至る背景について説明する。
まずは、本開示の実施形態を説明する前に、本発明者が本開示の実施形態を創作するに至る背景について説明する。
【0018】
【0019】
先に説明したように、ＭＲＡＭは、ＭＴＪ素子１００の磁性体の磁化状態を変化させることにより、電気抵抗が変化することを利用して、情報の記憶を行う。詳細には、磁化状態の変化によって決定される上記ＭＴＪ素子１００の抵抗状態、詳細には、ＭＴＪ素子１００の電気抵抗の大小を判別することにより、記憶された情報を読み出すことができる。すなわち、ＭＴＪ素子１００は、１つの情報（１／０）を記憶する磁気記憶素子であるといえる。
【0020】
そして、ＭＴＪ素子１００の上下には、互いに直交するアドレス用の配線（すなわち、ワード線及びビット線）（図示省略）が設けられ、ＭＴＪ素子１００は、これら配線の交点付近にてワード線及びビット線と接続される。なお、複数のＭＴＪ素子１００の配列の詳細については後述する。
【0021】
図１に示すように、ＭＴＪ素子１００は、例えば、下地層（図示省略）の上に、所定の方向に磁気モーメントが固定された固定層１０２と、非磁性層１０４と、磁気モーメントの向きが可変である記憶層１０６と、キャップ層（図示省略）とが順次積層されている構造を持つ。なお、ＭＴＪ素子１００は、図１に示す順に積層されていることに限定されるものではなく、例えば、下地層の上に記憶層１０６が積層され、記憶層１０６の上に非磁性層１０４が積層され、非磁性層１０４の上に固定層１０２が順次積層されていてもよい。
【0022】
詳細には、固定層１０２は、強磁性体材料を含む磁性体によって形成され、高い保磁力によって、磁気モーメントの方向（磁化方向）が固定されている。非磁性層１０４は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の各種の非磁性体等から形成され、固定層１０２と記憶層１０６との間に設けられる。記憶層１０６は、強磁性体材料を含む磁性体によって形成され、記憶する情報に対応して磁気モーメントの方向（磁化方向）を変化（反転）させることができる。さらに、下地層及びキャップ層は、電極、結晶配向性の制御膜、保護膜等として機能することができる。
【0023】
ＭＴＪ素子１００においては、ＭＴＪ素子１００に電圧を印加して、記憶層１０６の磁気モーメントの方向を変化させることにより、固定層１０２の磁気モーメントの方向との違いにより、ＭＴＪ素子１００全体の抵抗値が変化する。詳細には、固定層１０２と記憶層１０６との磁気モーメントの方向が同じである場合には、ＭＴＪ素子１００に抵抗値が低くなり、固定層１０２と記憶層１０６との磁気モーメントの方向が異なる場合には、ＭＴＪ素子１００に抵抗値が高くなる。そして、ＭＴＪ素子１００は、このような磁気モーメントの変化による抵抗値の変化を利用して、情報の記憶を行うことできる。
【0024】
また、ＭＴＪ素子１００は、上部電極（図示省略）と下部電極（図示省略）とによって挟まれており、これら電極を介してワード線、ビット線、信号線（図示省略）、及び、選択トランジスタ（図示省略）等と電気的に接続される。詳細には、ＭＴＪ素子１００の固定層１０２は、下部電極及び選択トランジスタを介してワード線及び信号線と電気的に接続され、ＭＴＪ素子１００の記憶層１０６は、上部電極を介してビット線と電気的に接続される。これにより、選択トランジスタによって選択されたＭＴＪ素子１００において、信号線及びビット線を介して、ＭＴＪ素子１００の下部電極と上部電極との間に電圧が印加され、当該ＭＴＪ素子１００の記憶層１０６に対する情報の書き込み、及び、読み出しが行われることとなる。
【0025】
＜１．２ 背景＞
次に、本発明者が本開示の実施形態を創作するに至る背景について説明する。ＭＲＡＭ（記憶装置）においては、上述したようなＭＴＪ素子１００によって情報を記憶していることから、外部磁場によって、記憶の安定性等が低下することがある。詳細には、ＭＴＪ素子１００の記憶層１０６を構成する磁性体は、外部磁場の影響を受けて、その磁性モーメントの方向が、変化してしまうことがある。従って、記憶層１０６の磁気モーメントの方向が、記憶した情報に対応する磁気モーメントの方向からずれてしまうといった現象が生じることから、ＭＲＡＭの記憶保持力の低下が発生する。また、外部磁場によって、記憶させようとする情報に対応するように記憶層１０６の磁気モーメントの方向を変化させることが難しくなり、ＭＲＡＭの記憶電圧の増加等が発生する。
次に、本発明者が本開示の実施形態を創作するに至る背景について説明する。ＭＲＡＭ（記憶装置）においては、上述したようなＭＴＪ素子１００によって情報を記憶していることから、外部磁場によって、記憶の安定性等が低下することがある。詳細には、ＭＴＪ素子１００の記憶層１０６を構成する磁性体は、外部磁場の影響を受けて、その磁性モーメントの方向が、変化してしまうことがある。従って、記憶層１０６の磁気モーメントの方向が、記憶した情報に対応する磁気モーメントの方向からずれてしまうといった現象が生じることから、ＭＲＡＭの記憶保持力の低下が発生する。また、外部磁場によって、記憶させようとする情報に対応するように記憶層１０６の磁気モーメントの方向を変化させることが難しくなり、ＭＲＡＭの記憶電圧の増加等が発生する。
【0026】
そこで、このような外部磁場からの影響を抑えるために、従来技術においては、透磁率の高い磁性体から構成される磁気シールドを設けている。例えば、上記特許文献１においては、ＭＲＡＭ全体を覆うように、磁気シールドを設けている。また、例えば、上記特許文献２においては、ＭＴＪ素子１００が設けられているチップを挟み込むように、チップの上下に、磁気シールドを設けている。
【0027】
しかしながら、ＭＲＡＭ全体を覆うように、もしくは、チップの上下に、磁気シールドを設ける場合には、磁気シールドを構成する磁性体の膜厚を厚くする必要もあり、ＭＲＡＭの製造コストの増加や、ＭＲＡＭのパッケージの容積の増加を抑えることが難しくなる。また、例えば、ＭＲＡＭのチップとイメージセンサのチップとを積層させる場合、イメージセンサの受光面側には、光を透過する必要があるため、磁性体シールドを設置することができない。従って、このような場合、受光面以外の位置にのみ磁気シールドを配置することとなるため、磁気シールドによる外部磁場の遮蔽効果が大幅に低下してしまうこととなる。
【0028】
そこで、本発明者は、このような状況を鑑みて、鋭意検討を行い、外部磁場の影響を抑制するための層をＭＴＪ素子１００に設けることを着想し、本開示の実施形態を創作するに至った。本発明者が創作した本開示の実施形態によれば、外部磁場からの影響を抑制しつつ、ＭＲＡＭの製造コストや容積の増加を抑えることができる。さらに、本開示の実施形態は、磁気シールドで全体を覆うことがないことから、受光面を覆うことができないイメージセンサのチップとの積層構造へ適用することができる。以下、本開示の実施形態の詳細を順次説明する。
【0029】
＜＜２． 第１の実施形態＞＞
＜２．１ 構成＞
まずは、図２及び図３を参照して、本開示の第１の実施形態に係るＭＴＪ素子１００の構成について説明する。図２は、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の一例を示す断面図であり、図３は、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の一例を示す断面図及び平面図である。なお、図２においては、外部磁場が印加されていない状態での、ＭＴＪ素子１００の各層の磁気モーメントの方向の一例を矢印で示している。
＜２．１ 構成＞
まずは、図２及び図３を参照して、本開示の第１の実施形態に係るＭＴＪ素子１００の構成について説明する。図２は、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の一例を示す断面図であり、図３は、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の一例を示す断面図及び平面図である。なお、図２においては、外部磁場が印加されていない状態での、ＭＴＪ素子１００の各層の磁気モーメントの方向の一例を矢印で示している。
【0030】
図２に示すように、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００は、例えば、記憶層１０６の上に、分離層２００と、磁性層（第１の磁性層）２０２と、反平行結合層２０４と、磁性層（第２の磁性層）２０６とが順次積層されている構造を持つ。言い換えると、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００は、記憶層１０６上に分離層２００が設けられ、分離層２００上に磁性層２０２が設けられ、磁性層２０２上に反平行結合層２０４が設けられ、反平行結合層２０４上に、磁性層２０６が設けられている積層構造を持つ。なお、本開示の実施形態においては、後述するように、ＭＴＪ素子１００は、記憶層１０６と、分離層２００と、磁性層２０２と、反平行結合層２０４と、磁性層２０６とが順次積層されている構造を持っていればよく、その積層方向の上下は特に限定されるものではない。すなわち、本開示の実施形態においては、ＭＴＪ素子１００は、図２に示す順に各層が積層されていることに限定されるものではない。
【0031】
また、図２においては、わかりやすくするために、記憶層１０６のみが記載されている。しかしながら、実際には、記憶層１０６の下方に非磁性層（絶縁体層）１０４が積層され、さらに非磁性層１０４の下方に固定層（参照層）１０２が積層されているものとする。言い換えると、固定層１０２は、記憶層１０６に対して、分離層２００の反対側に設けられており、非磁性層１０４は、記憶層１０６と固定層１０２とに矜持されている。もしくは、図２においては、記憶層１０６のみが記載されているが、実際には、分離層２００の下方に固定層１０２が積層され、固定層１０２の下方に非磁性層１０４が積層され、非磁性層１０４の下方に記憶層１０６が積層されていてもよい。言い換えると、固定層１０２は、記憶層１０６に対して、分離層２００側に設けられており、非磁性層１０４は、記憶層１０６と固定層１０２とに矜持されている。
【0032】
すなわち、図２における記憶層１０６は、図２の下側から固定層１０２と非磁性層１０４と記憶層１０６とが順次積層した積層構造、もしくは、図２の下側から記憶層１０６と非磁性層１０４と固定層１０２とが順次積層した積層構造を表していることとなる。そして、図２においても、上述したように、固定層１０２は、強磁性体材料を含む磁性体によって形成され、高い保磁力等によって、磁気モーメントの方向が固定されている。非磁性層１０４は、酸化マグネシウム等の各種の非磁性体等から形成されている。さらに、記憶層１０６は、強磁性体材料を含む磁性体によって形成され、記憶する情報に対応して磁気モーメントの方向を変化させることができる。
【0033】
また、図２には示されていないものの、記憶層１０６は、下地層（図示省略）の上に設けられていてもよく、さらに、記憶層１０６上にキャップ層（図示省略）が設けられていてもよい。下地層及びキャップ層は、電極、結晶配向性の制御膜、保護膜等として機能することができる。さらに、図２に示すような積層構造を持つＭＴＪ素子１００は、上部電極（図示省略）と下部電極（図示省略と）(一対の電極)によって挟まれている。
【0034】
さらに、ＭＴＪ素子１００の各層を説明すると、まず、分離層２００は、記憶層１０６に対する分離層２００上の各層の磁気モーメントによる影響を抑制する機能を有する。詳細には、分離層２００は、導電性を持つ非磁性体から形成される。分離層２００は、例えば、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イリジウム（Ｉｒ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、及び、コバルト鉄ボロン（ＣｏＦｅＢ）等からなる群から選択される少なくとも１つを含むことができる。さらに、分離層２００は、１ｎｍ以上、１０ｎｍ未満の膜厚を有する。
【0035】
磁性層２０２は、後述する反平行結合層２０４により、磁性層２０６と反対方向の磁性モーメントの方向になるように磁気結合されている。さらに、磁性層２０２は、自身の磁化モーメントにより、外部磁場の磁気モーメントの少なくとも一部を打ち消すことができ、記憶層１０６に対する外部磁場の磁気モーメントからの影響を抑制する機能を有する。なお、磁性層２０２の動作の詳細については、後述する。
【0036】
詳細には、磁性層２０２は、ＭＴＪ素子１００の積層構造に含まれる各層の反磁場を超えない強度の垂直磁気異方性を有し、強磁性体から形成される。磁性層２０２は、例えば、コバルト白金（ＣｏＰｔ）、コバルトニッケル（ＣｏＮｉ）、ＣｏＦｅＢ、コバルト鉄（ＣｏＦｅ）、及び、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）等からなる群から選択される少なくとも１つの強磁性体を含むことができる。また、磁性層２０２は、１ｎｍ以上の膜厚を有し、３ｎｍ以下の膜厚を有することが好ましい。
【0037】
また、反平行結合層２０４は、反平行結合層を挟む、磁性体から一対の層の磁気モーメントの方向を、互いに反対方向にすることができる。詳細には、反平行結合層２０４は、磁性層２０２を、磁性層２０６と反対方向の磁性モーメントの方向を持つように、磁性層２０６と磁気結合する機能を有する。反平行結合層２０４は、Ｒｕ、Ｉｒ、及び、オスミウム（Ｏｓ）等からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含むことができる。反平行結合層２０４は、３オングストローム以上、１５オングストローム未満の膜厚を有する。
【0038】
また、磁性層２０６は、外部磁場の影響を受けて、自身の磁気モーメントの方向を、外部磁場の磁気モーメントの方向と同じ方向になろうとする機能を持つ。磁性層２０６は、ＭＴＪ素子１００の積層構造に含まれる各層の反磁場を超えない強度の垂直磁気異方性を有し、強磁性体から形成される。磁性層２０６は、例えば、ＣｏＰｔ、ＣｏＮｉ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、及び、ＮｉＦｅ等からなる群から選択される少なくとも１つの強磁性体を含むことができる。さらに、磁性層２０６は、３ｎｍ以上の膜厚を有し、６ｎｍ以下の膜厚を有することが好ましい。また、磁性層２０６の膜厚は、磁性層２０２の膜厚と同一、又は、磁性層２０２の膜厚に比して厚いことが好ましい。そして、磁性層２０６は、導電性を有する材料で形成することにより、上述した上部電極として機能させるようにしてもよい。
【0039】
そして、磁性層２０６は、外部磁場の影響を受けて、自身の磁気モーメントの方向を、外部磁場の磁気モーメントの方向と同じ方向になろうとする。さらに、上述した磁性層２０２は、反平行結合層２０４により磁性層２０６と反対方向の磁性モーメントの方向になるように磁気結合されていることから、自身の磁気モーメントの方向を、磁性層２０６の磁気モーメントの方向と反対方向になろうとする。そして、記憶層１０６に近い磁性層２０２の磁化モーメントにより、外部磁場の磁気モーメントの少なくとも一部が打ち消されるため、記憶層１０６においては、外部磁場の磁気モーメントからの影響が抑制されることとなる。なお、ＭＴＪ素子１００の各層の動作の詳細については、後述する。
【0040】
また、例えば、図３の下段に示す断面図に示すように、磁性層２０６による影響が直接的に記憶層１０６へ及ぶことを抑制するために、上記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、磁性層２０６の面積は、磁性層２０２に比して広いことが好ましい。すなわち、本実施形態においては、ＭＴＪ素子１００をその上方から見たときに、磁性層２０６が、磁性層２０２及び記憶層１０６の全体を覆い隠すようになっていることが好ましい。さらに、具体的には、本実施形態においては、例えば、上記切断面において、磁性層２０６の面積は、磁性層２０２の面積の９倍以上であることが好ましい。
【0041】
本実施形態においては、磁性層２０６の面積を磁性層２０２に比して広くすることにより、磁性層２０６の端部を、記憶層１０６に対してより遠くに配置させることができる。その結果、本実施形態においては、磁性層２０６からの漏洩磁性が記憶層１０６へ及ぶことを抑制することができ、磁性層２０２からの影響を効率的に記憶層１０６へ及ぼすことができる。
【0042】
また、例えば、図３の上段に示す上面図に示すように、積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、記憶層１０６と分離層２００と磁性層２０２と反平行結合層２０４とからなる積層は、略円形の形状を持つことが好ましい。さらに、例えば、積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、磁性層２０６は、略円形の形状を持つ。なお、ここで、略円形とは、円形又は楕円を含むものとする。
【0043】
＜２．２ 動作＞
次に、図４を参照して、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の動作について説明する。図４は、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の動作を説明する説明図である。なお、図４においては、外部磁場５００が印加された状態での、ＭＴＪ素子１００の各層の磁気モーメントの方向の一例を矢印で示している。また、外部磁場５００は、図４中、下から上方向の磁気モーメントを持つものとする。
次に、図４を参照して、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の動作について説明する。図４は、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の動作を説明する説明図である。なお、図４においては、外部磁場５００が印加された状態での、ＭＴＪ素子１００の各層の磁気モーメントの方向の一例を矢印で示している。また、外部磁場５００は、図４中、下から上方向の磁気モーメントを持つものとする。
【0044】
外部磁場５００が印加されると、外部磁場５００の影響により、磁性層２０６は、自身の磁気モーメントの方向を、外部磁場５００の磁気モーメントの方向と同じ方向になろうとする。すなわち、磁性層２０６の磁気モーメントの方向は、図２に示す状態から図４に示す状態へと変化する。
【0045】
次に、磁性層２０２は、反平行結合層２０４により、磁性層２０６と反対方向の磁性モーメントの方向になるように磁気結合されていることから、自身の磁気モーメントの方向を、磁性層２０６の磁気モーメントの方向と反対方向に変化させようとする。すなわち、磁性層２０２の磁気モーメントの方向は、図２に示す状態から図４に示す状態へと変化する。
【0046】
そして、磁性層２０２の磁化モーメントにより、外部磁場５００の磁気モーメントの少なくとも一部が打ち消される（相殺）ため、記憶層１０６においては、外部磁場５００の磁気モーメントからの影響を抑制されることとなる。
【0047】
＜２．３ シミュレーション結果＞
次に、図５及び図６を参照して、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００のシミュレーション結果について説明する。図５及び図６は、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００のシミュレーション結果を説明する説明図である。
次に、図５及び図６を参照して、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００のシミュレーション結果について説明する。図５及び図６は、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００のシミュレーション結果を説明する説明図である。
【0048】
図５に示す物性（各層の膜厚、直径及び磁気特性）を持つ、図３に示される本実施形態に係るＭＴＪ素子１００に、±１０００（Ｏｅ：エルステッド）の外部磁場５００を印可したときに、記憶層１０６が感じる磁場強度のシミュレーションを行った。その結果を図６に示す。なお、図６においては、正の符号を持つ外部磁場５００は、図３中、下から上方向の磁気モーメントを持ち、負の符号を持つ外部磁場５００は、図３中、上から下方向の磁気モーメントを持つ。また、比較例は、本実施形態に係る外部磁場５００の影響を抑制することが可能な層（分離層２００、磁性層２０２、反平行結合層２０４及び磁性層２０６）が設けられていないＭＴＪ素子を意味する。
【0049】
図６によると、外部磁場５００が±５００（Ｏｅ）の範囲においては、記憶層１０６が感じる磁場強度は、最大でも１１０（Ｏｅ）以内であり、比較例と比べて記憶層１０６への外部磁場５００からの影響が抑制されていることが分かった。また、±５００（Ｏｅ）を超える外部磁場５００が印加された場合であっても、比較例に比べて、相対的に記憶層１０６が感じる磁場強度が抑制されていることが分かった。
【0050】
以上のように、本実施形態においては、ＭＴＪ素子１００は、例えば、記憶層１０６の上に、分離層２００と、磁性層２０２と、反平行結合層２０４と、磁性層２０６とが順次積層されている構造を持つ。本実施形態においては、このような構成を持つことから、外部磁場５００が印加された際には、記憶層１０６においては、外部磁場５００の磁気モーメントからの影響を抑制されることとなる。
【0051】
さらに、本実施形態によれば、外部磁場５００の影響を抑制するための層をＭＴＪ素子１００に設けていることから、ＭＴＪ素子１００の作製時に外部磁場５００の影響を抑制する層を同時に形成することができることから、ＭＲＡＭの製造コストの増加を抑えることができる。また、本実施形態においては、チップ全体を覆う磁気シールドに比べて、ＭＲＡＭの小型化が可能である。そして、本実施形態は、チップ全体を磁気シールドで覆うことがないことから、受光面を覆うことができないイメージセンサのチップとの積層構造へも適用することができる。
【0052】
すなわち、本実施形態によれば、外部磁場からの影響を効果的に抑制しつつ、ＭＲＡＭの製造コストや容積の増加を抑えることができる。
【0053】
【0054】
本実施形態においては、記憶層１０６、分離層２００、磁性層２０２、及び、反平行結合層２０４は、同じ面積であることに限定されるものではなく、異なる面積であってもよい。例えば、図７のＡに示すように、記憶層１０６、分離層２００、磁性層２０２、及び、反平行結合層２０４の、積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面の面積は、記憶層１０６から反平行結合層２０４に向かって、小さくなっていてもよい。
【0055】
また、例えば、図７のＢに示すように、記憶層１０６、分離層２００、磁性層２０２、及び、反平行結合層２０４の、積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面の面積は、記憶層１０６から反平行結合層２０４に向かって、大きくなっていてもよい。
【0056】
すなわち、本変形例においては、ＭＴＪ素子１００は、テーパ上の積層構造を有してもよい。
【0057】
【0058】
本実施形態においては、積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、記憶層１０６、分離層２００、磁性層２０２、反平行結合層２０４、及び、磁性層２０６は、略円形の形状を持つことに限定されるものではなく、略矩形の形状であってもよい。ここで、略矩形とは、四角形、又は、四角形の４隅が丸くなった形状等のような、矩形に近似できる形状を含むものとする。
【0059】
例えば、図８に示すように、積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、記憶層１０６、分離層２００、磁性層２０２、反平行結合層２０４、及び、磁性層２０６は、略矩形の形状を持つ。
【0060】
また、本実施形態においては、積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、記憶層１０６、分離層２００、磁性層２０２及び反平行結合層２０４は、略円形の形状を持ち、一方、磁性層２０６は、略矩形の形状を持っていてもよい。この詳細については、後述する。
【0061】
【0062】
本開示の実施形態においては、ＭＴＪ素子１００は、分離層２００と、磁性層（第１の磁性層）２０２と、反平行結合層２０４と、磁性層（第２の磁性層）２０６とが順次積層されている構造を持っていればよい。すなわち、本開示の実施形態においては、ＭＴＪ素子１００は、記憶層１０６上に分離層２００が設けられ、分離層２００上に磁性層２０２が設けられ、磁性層２０２上に反平行結合層２０４が設けられ、反平行結合層２０４上に、磁性層２０６が設けられている積層構造を持つことに限定されるものではなく、逆の順に積層されていてもよい。
【0063】
詳細には、本開示の第２の実施形態に係るＭＴＪ素子１００ａおいては、図９に示すように、磁性層２０６上に反平行結合層２０４が設けられ、反平行結合層２０４上に磁性層２０２が設けられ、磁性層２０２上に分離層２００が設けられ、分離層２００上に、記憶層１０６が設けられている。
【0064】
また、本実施形態においても、磁性層２０６による影響が直接的に記憶層１０６へ及ぶことを抑制するために、上記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、磁性層２０６の面積は、磁性層２０２に比して広いことが好ましい。
【0065】
なお、図９においては、わかりやすくするために、記憶層１０６のみが記載されているが、図９における記憶層１０６は、図９の下側から記憶層１０６と非磁性層１０４と固定層１０２とが順次積層した積層構造を表している。
【0066】
また、本実施形態においては、反平行結合層２０４、磁性層２０２、分離層２００、及び、記憶層１０６は、同じ面積であることに限定されるものではなく、異なる面積であってもよい。例えば、反平行結合層２０４、磁性層２０２、分離層２００、及び、記憶層１０６の、積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面の面積は、反平行結合層２０４から記憶層１０６に向かって、小さくなっていてもよい。もしくは、本実施形態においても、反平行結合層２０４、磁性層２０２、分離層２００、及び、記憶層１０６の、積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面の面積は、反平行結合層２０４から記憶層１０６に向かって、大きくなっていてもよい。
【0067】
以上のように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、外部磁場からの影響を効果的に抑制しつつ、ＭＲＡＭの製造コストや容積の増加を抑えることができる。
【0068】
【0069】
本実施形態においては、図１０に示すように、磁性層２０６は、積層構造の積層方向に沿って下に突出する突出部２０６ａを有し、突出部２０６ａは、反平行結合層２０４と接していてもよい。
【0070】
また、ＭＴＪ素子１００が、第２の実施形態のような積層順で各層が積層されている場合には、磁性層２０６は、積層構造の積層方向に沿って上に突出する突出部２０６ａを有し、突出部２０６ａは、反平行結合層２０４と接していてもよい。
【0071】
本実施形態においては、磁性層２０６が、反平行結合層２０４と接する突出部２０６ａを有することにより、磁性層２０６の端部を、記憶層１０６に対してより遠くに配置させることができる。その結果、本実施形態においても、磁性層２０６からの漏洩磁性が記憶層１０６へ及ぶことを抑制することができ、磁性層２０２からの影響を効率的に記憶層１０６へ及ぼすことができる。
【0072】
以上のように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、外部磁場からの影響を効果的に抑制しつつ、ＭＲＡＭの製造コストや容積の増加を抑えることができる。
【0073】
＜＜５． 第４の実施形態＞＞
次に、図１１を参照して、本開示の第４の実施形態に係るＭＴＪ素子１００の構成について説明する。図１１は、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の一例を示す断面図及び平面図である。
次に、図１１を参照して、本開示の第４の実施形態に係るＭＴＪ素子１００の構成について説明する。図１１は、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の一例を示す断面図及び平面図である。
【0074】
本開示の実施形態においては、複数のＭＴＪ素子１００は、１つの磁性層２０６と上部電極（図示省略）とを共有してもよい。例えば、図１１に示すように、隣り合う複数のＭＴＪ素子１００の磁性層２０６は、互いに接続して、一体の層として設けられていてもよい。なお、図１１においては、２つのＭＴＪ素子１００が記載されているものの、本実施形態はこれに限定されるものではなく、２つ以上の複数のＭＴＪ素子１００が１つの磁性層２０６を共有していればよい。そして、本実施形態においても、磁性層２０６は、導電性を有する材料で形成することにより、上述した上部電極として機能させるようにしてもよい。
【0075】
また、本実施形態においては、積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、記憶層１０６、分離層２００、磁性層２０２及び反平行結合層２０４は、略円形の形状を持ち、磁性層２０６は、略矩形の形状を持っていてもよい。
【0076】
なお、本変形例においては、図１１に示すように、複数のＭＴＪ素子１００を隣り合うように配置することに限定されるものではなく、複数のＭＴＪ素子１００を、ＭＴＪ素子１００自身の積層方向に沿って、積層してもよい。
【0077】
以上のように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、外部磁場からの影響を効果的に抑制しつつ、ＭＲＡＭの製造コストや容積の増加を抑えることができる。
【0078】
＜＜６． 第５の実施形態＞＞
次に、図１２から図１７を参照して、本開示の第５の実施形態に係るＭＴＪ素子１００の製造方法について説明する。図１２から図１７は、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の製造方法を示す断面図である。
次に、図１２から図１７を参照して、本開示の第５の実施形態に係るＭＴＪ素子１００の製造方法について説明する。図１２から図１７は、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の製造方法を示す断面図である。
【0079】
まずは、図１２に示すように、記憶層１０６、分離層２００、磁性層２０２、反平行結合層２０４、及び、磁性層２０６を順次成膜する。次に、図１３に示すように、磁性層２０６上に、ＭＴＪ素子１００に対応するようにパターニングされたマスク３００を形成する。
【0080】
次に、図１４に示すように、マスク３００のパターンに従って、記憶層１０６、分離層２００、磁性層２０２、反平行結合層２０４、及び、磁性層２０６の積層を、イオンミリング等を用いてエッチングする。さらに、図１５に示すように、記憶層１０６、分離層２００、磁性層２０２、反平行結合層２０４、磁性層２０６、及び、マスク３００からなる積層を覆い、且つ、積層間を埋め込むように、絶縁膜３０２を成膜する。
【0081】
次に、図１６に示すように、マスク３００を除去し、磁性層２０６の上面を露出するように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を用いて平坦化を行う。さらに、図１７に示すように、磁性層２０６上にさらに磁性層２０６を成膜する。
【0082】
以上のように、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００は、一般的な半導体装置の製造に用いられる、方法、装置、及び条件を用いることで製造することが可能である。
【0083】
なお、上述の方法としては、例えば、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法及びＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を挙げることができる。ＰＶＤ法としては、真空蒸着法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法、各種スパッタリング法（マグネトロンスパッタリング法、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）－ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）結合形バイアススパッタリング法、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法、高周波スパッタリング法等）、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法）、レーザー転写法を挙げることができる。また、ＣＶＤ法としては、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、有機金属（ＭＯ）ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法を挙げることができる。さらに、他の方法としては、電解メッキ法や無電解メッキ法、スピンコート法；浸漬法；キャスト法；マイクロコンタクトプリント法；ドロップキャスト法；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法といった各種印刷法；スタンプ法；スプレー法；エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法といった各種コーティング法を挙げることができる。さらに、パターニング法としては、シャドーマスク、レーザー転写、フォトリソグラフィー等の化学的エッチング、紫外線やレーザー等による物理的エッチング等を挙げることができる。加えて、平坦化技術としては、ＣＭＰ法、レーザー平坦化法、リフロー法等を挙げることができる。
【0084】
＜＜７． 第６の実施形態＞＞
図１８は、本開示の第６の実施形態に係る記憶装置１０の概略構成の例を示す説明図である。図１８に示すように、記憶装置１０は、メモリセルアレイ２と、検出回路７と、選択回路８とを含む。
図１８は、本開示の第６の実施形態に係る記憶装置１０の概略構成の例を示す説明図である。図１８に示すように、記憶装置１０は、メモリセルアレイ２と、検出回路７と、選択回路８とを含む。
【0085】
メモリセルアレイ２は、複数のメモリセル３を含む。複数のメモリセル３は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にアレイ状に２次元配置される。１つのメモリセル３は、１つのＭＴＪ素子１００を含む。この意味において、メモリセルアレイ２は、複数のＭＴＪ素子１００を含むメモリ素子アレイであるといえる。
【0086】
図１９は、本開示の第６の実施形態に係るメモリセルアレイ２の概略構成の例を示す図である。メモリセルアレイ２は、ＭＴＪ素子１００の他に、半導体基体６０と、配線とを含む。配線としては、ビット線ＢＬ、ワード線ＷＬ及びセンス線ＳＬを例として挙げることができる。また、半導体基体６０は、例えばシリコン基板等の半導体基板である。
【0087】
複数のビット線ＢＬ、複数のワード線ＷＬ及び複数のセンス線ＳＬが存在し、それらは、メモリセルアレイ２すなわち複数のＭＴＪ素子１００から、選択回路８（図１８ 参照）まで延在する。ビット線ＢＬ及びワード線ＷＬは、互いに交差する２種類のアドレス配線である。センス線ＳＬは、ビット線ＢＬに対応して設けられる。この例では、ビット線ＢＬはＸ軸方向に延在し、ワード線ＷＬはＹ軸方向に延在する。
【0088】
ＭＴＪ素子１００は、半導体基体６０上（この例ではＺ軸正方向側）に配置される。各ＭＴＪ素子１００は、ビット線ＢＬとワード線ＷＬとの交点に対応つけるように（例えば交点付近に）配置される。ＭＴＪ素子１００の一方の端子は、ビット線ＢＬに接続される。例えばＭＴＪ素子１００の図示しない上部電極が、ビット線ＢＬに電気的に接続される。ＭＴＪ素子１００の他方の端子は、後述する選択トランジスタ４０に接続される。例えばＭＴＪ素子１００の図示しない下部電極が、選択トランジスタ４０に接続される。
【0089】
また、半導体基体６０は、複数の選択トランジスタ４０と、素子分離領域５０とを含む。素子分離領域５０は、電気的に分離された領域である。選択トランジスタ４０は、素子分離領域５０によって分離された領域に形成される。複数の選択トランジスタ４０のそれぞれは、例えば１つのＭＴＪ素子１００に対応し、そのＭＴＪ素子１００を選択するように設けられる。
【0090】
図１９において破線で囲まれて示されるように、１つのメモリセル３は、対応するＭＴＪ素子１００及び選択トランジスタ４０を含む。図１９には、メモリセルアレイ２に含まれる複数のメモリセル３のうち、４つのメモリセル３に対応する部分が模式的に示される。１つのメモリセル３において、ＭＴＪ素子１００及び選択トランジスタ４０は、対応するビット線ＢＬとセンス線ＳＬとの間に接続される。
【0091】
例示される選択トランジスタ４０は、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、ソース領域４１と、ドレイン領域４２と、ゲート領域とを含む。ゲート領域に対して設けられるゲート電極は、ワード線ＷＬに接続される。図１９に示される例では、ワード線ＷＬがゲート電極を含む。ソース領域４１には、センス線ＳＬが接続される。ドレイン領域４２には、ＭＴＪ素子１００の他方の端子が接続される。なお、この例では、ソース領域４１は、隣接する選択トランジスタ４０のソース領域４１と共通に形成される。
【0092】
ＭＴＪ素子１００は、Ｚ軸方向において、選択トランジスタ４０のドレイン領域４２と、ビット線ＢＬとの間に接続される。接続は、例えばコンタクト層（ビア等）等を介して確立される。
【0093】
ビット線ＢＬ、ワード線ＷＬ及びセンス線ＳＬは、ＭＴＪ素子１００に電圧を印可して所望の電流を流すことができるように、選択回路８（図１８ 参照）に接続される。情報の書き込み時には、所望のメモリセルに対応するビット線ＢＬ及びセンス線ＳＬを介して、ＭＴＪ素子１００に電流を流すための電圧が印可される。所望のメモリセルに対応するワード線ＷＬすなわち選択トランジスタ４０のゲート電極に電圧が印可され、選択トランジスタ４０がオン（導通状態）になることで、ＭＴＪ素子１００に電流が流れる。ＭＴＪ素子１００に電流が流れ、情報が書き込まれる（記憶される）。また、情報の読み出し時には、所望のメモリセルに対応するワード線ＷＬすなわち選択トランジスタ４０のゲート電極に電圧が印可され、ビット線ＢＬとセンス線ＳＬとの間を流れる電流、すなわちＭＴＪ素子１００を流れる電流が検出される。電流の検出は、電気抵抗の大きさの検出を意味し、この検出によって情報が読み出されることとなる。
【0094】
＜＜８． まとめ＞＞
以上のように、本開示の実施形態によれば、外部磁場からの影響を効果的に抑制しつつ、ＭＲＡＭの製造コストや容積の増加を抑えることができる。詳細には、本実施形態においては、ＭＴＪ素子１００は、例えば、記憶層１０６の上に、分離層２００と、磁性層２０２と、反平行結合層２０４と、磁性層２０６とが順次積層されている構造を持つ。本実施形態においては、このような構成を持つことから、外部磁場５００が印加された際には、記憶層１０６においては、外部磁場５００の磁気モーメントからの影響を抑制されることとなる。
以上のように、本開示の実施形態によれば、外部磁場からの影響を効果的に抑制しつつ、ＭＲＡＭの製造コストや容積の増加を抑えることができる。詳細には、本実施形態においては、ＭＴＪ素子１００は、例えば、記憶層１０６の上に、分離層２００と、磁性層２０２と、反平行結合層２０４と、磁性層２０６とが順次積層されている構造を持つ。本実施形態においては、このような構成を持つことから、外部磁場５００が印加された際には、記憶層１０６においては、外部磁場５００の磁気モーメントからの影響を抑制されることとなる。
【0095】
さらに、本実施形態によれば、外部磁場５００の影響を抑制するための層をＭＴＪ素子１００に設けていることから、ＭＴＪ素子１００の作製時に外部磁場５００の影響を抑制する層を同時に形成することができることから、ＭＲＡＭの製造コストの増加を抑えることができる。また、本実施形態においては、チップ全体を覆う磁気シールドに比べて、ＭＲＡＭの小型化が可能である。そして、本実施形態は、チップ全体を磁気シールドで覆うことがないことから、受光面を覆うことができないイメージセンサのチップとの積層構造へも適用することができる。
【0096】
＜＜９． 適用例＞＞
＜９．１ カメラへの適用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、さらに様々な製品へ適用することができる。例えば、本開示に係る技術は、カメラ等に適用されてもよい。そこで、図２０及び図２１を参照して、本技術を適用した電子機器としての、カメラ７００の構成例について説明する。図２０は、本開示に係る技術が適用され得る撮像装置８０の積層構造の一例を示す説明図である。図２１は、本開示に係る技術が適用され得るカメラ７００の概略的な機能構成の一例を示す説明図である。
＜９．１ カメラへの適用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、さらに様々な製品へ適用することができる。例えば、本開示に係る技術は、カメラ等に適用されてもよい。そこで、図２０及び図２１を参照して、本技術を適用した電子機器としての、カメラ７００の構成例について説明する。図２０は、本開示に係る技術が適用され得る撮像装置８０の積層構造の一例を示す説明図である。図２１は、本開示に係る技術が適用され得るカメラ７００の概略的な機能構成の一例を示す説明図である。
【0097】
図２０に示すように、本開示に係る技術が適用され得る撮像装置８０は、３つのチップ８７、８８、８９の積層から構成されてもよく、もしくは、３つのウェハの積層から構成されていてもよい。詳細には、チップ８７は、イメージセンサの画素アレイ部を搭載し、チップ８８は、画素アレイ部を制御するロジック回路部を搭載し、チップ８８は、本開示に係る技術が適用され得るメモリを搭載する。このような積層構造に、本開示に係る技術を適用することにより、外部磁場からメモリを遮蔽されつつ、画素アレイ部の光受光面を確保することができる。
【0098】
図２１に示すように、カメラ７００は、撮像装置８０、光学レンズ７１０、シャッタ機構７１２、駆動回路ユニット７１４、及び、信号処理回路ユニット７１６を有する。光学レンズ７１０は、被写体からの像光（入射光）を撮像装置８０の画素アレイ部の受光面上に結像させる。これにより、撮像装置８０の撮像素子内に、一定期間、信号電荷が蓄積される。シャッタ機構７１２は、開閉することにより、撮像装置８０への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路ユニット７１４は、撮像装置８０の信号の転送動作やシャッタ機構７１２のシャッタ動作等を制御する駆動信号をこれらに供給する。すなわち、撮像装置８０は、駆動回路ユニット７１４から供給される駆動信号（タイミング信号）に基づいて信号転送を行うこととなる。信号処理回路ユニット７１６は、各種の信号処理を行う。例えば、信号処理回路ユニット７１６は、信号処理を行った映像信号を例えば表示部（図示省略）に出力したりする。
【0099】
以上、カメラ７００の構成例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。かかる構成は、実施する時々の技術レベルに応じて適宜変更され得る。
【0100】
＜９．２ スマートフォンへの適用例＞
例えば、本開示に係る技術は、スマートフォン等に適用されてもよい。そこで、図２２を参照して、本技術を適用した電子機器としての、スマートフォン９００の構成例について説明する。図２２は、本開示に係る技術が適用され得るスマートフォン９００の概略的な機能構成の一例を示すブロック図である。
例えば、本開示に係る技術は、スマートフォン等に適用されてもよい。そこで、図２２を参照して、本技術を適用した電子機器としての、スマートフォン９００の構成例について説明する。図２２は、本開示に係る技術が適用され得るスマートフォン９００の概略的な機能構成の一例を示すブロック図である。
【0101】
図２２に示すように、スマートフォン９００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）９０２、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９０３を含む。また、スマートフォン９００は、ストレージ装置９０４、通信モジュール９０５、及びセンサモジュール９０７を含む。さらに、スマートフォン９００は、撮像装置９０８、表示装置９１０、スピーカ９１１、マイクロフォン９１２、入力装置９１３、及びバス９１４を含む。また、スマートフォン９００は、ＣＰＵ９０１に代えて、又はこれとともに、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の処理回路を有してもよい。
【0102】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０２、ＲＡＭ９０３、又はストレージ装置９０４等に記録された各種プログラムに従って、スマートフォン９００内の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０２は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータなどを記憶する。ＲＡＭ９０３は、ＣＰＵ９０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。ＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０２、及びＲＡＭ９０３は、バス９１４により相互に接続されている。また、ストレージ装置９０４は、スマートフォン９００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９０４は、本開示に係る技術が適用され得る。このストレージ装置９０４は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、及び外部から取得した各種のデータ等を格納する。
【0103】
通信モジュール９０５は、例えば、通信ネットワーク９０６に接続するための通信デバイスなどで構成された通信インタフェースである。通信モジュール９０５は、例えば、有線又は無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ）用の通信カード等であり得る。また、通信モジュール９０５は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）用のルータ、又は、各種通信用のモデム等であってもよい。通信モジュール９０５は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等の所定のプロトコルを用いて信号等を送受信する。また、通信モジュール９０５に接続される通信ネットワーク９０６は、有線又は無線によって接続されたネットワークであり、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信又は衛星通信等である。
【0104】
センサモジュール９０７は、例えば、モーションセンサ（例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ等）、生体情報センサ（例えば、脈拍センサ、血圧センサ、指紋センサ等）、又は位置センサ（例えば、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機等）等の各種のセンサを含む。
【0105】
撮像装置９０８は、スマートフォン９００の表面に設けられ、スマートフォン９００の裏側又は表側に位置する対象物等を撮像することができる。詳細には、撮像装置９０８は、上述のカメラ７００と同様に、本開示に係る技術が適用され得る。さらに、撮像装置９０８は、撮像レンズ、ズームレンズ、及びフォーカスレンズ等により構成される光学系機構（図示省略）及び、上記光学系機構の動作を制御する駆動系機構（図示省略）をさらに有することができる。そして、上記撮像装置９０８は、対象物からの入射光を光学像として集光し、結像された光学像を撮像素子単位で光電変換し、変換により得られた信号を撮像信号として読み出し、画像処理することにより撮像画像を取得することができる。
【0106】
表示装置９１０は、スマートフォン９００の表面に設けられ、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の表示装置であることができる。表示装置９１０は、操作画面や、上述した撮像装置９０８が取得した撮像画像などを表示することができる。
【0107】
スピーカ９１１は、例えば、通話音声や、上述した表示装置９１０が表示する映像コンテンツに付随する音声等を、ユーザに向けて出力することができる。
【0108】
マイクロフォン９１２は、例えば、ユーザの通話音声、スマートフォン９００の機能を起動するコマンドを含む音声や、スマートフォン９００の周囲環境の音声を集音することができる。
【0109】
入力装置９１３は、例えば、ボタン、キーボード、タッチパネル、マウス等、ユーザによって操作される装置である。入力装置９１３は、ユーザが入力した情報に基づいて入力信号を生成してＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路を含む。ユーザは、この入力装置９１３を操作することによって、スマートフォン９００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【0110】
以上、スマートフォン９００の構成例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。かかる構成は、実施する時々の技術レベルに応じて適宜変更され得る。
【0111】
＜９．３ 移動装置制御システムへの適用例＞
例えば、本開示に係る技術は、移動装置制御システム等に適用されてもよい。そこで、図２３を参照して、本開示で提案した技術が適用され得る移動装置制御システムの一例について説明する。図２３は、本開示の技術が適用される移動装置制御システムの一例である車両制御システム１１の構成例を示すブロック図である。
例えば、本開示に係る技術は、移動装置制御システム等に適用されてもよい。そこで、図２３を参照して、本開示で提案した技術が適用され得る移動装置制御システムの一例について説明する。図２３は、本開示の技術が適用される移動装置制御システムの一例である車両制御システム１１の構成例を示すブロック図である。
【0112】
車両制御システム１１は、車両９１に設けられ、車両９１の走行支援及び自動運転に関わる処理を行う。
【0113】
車両制御システム１１は、車両制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２１、通信部２２、地図情報蓄積部２３、位置情報取得部２４、外部認識センサ２５、車内センサ２６、車両センサ２７、記憶部２８、走行支援・自動運転制御部２９、ＤＭＳ（Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）３０、ＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）３１、及び、車両制御部３２を有する。
【0114】
車両制御ＥＣＵ２１、通信部２２、地図情報蓄積部２３、位置情報取得部２４、外部認識センサ２５、車内センサ２６、車両センサ２７、記憶部２８、走行支援・自動運転制御部２９、ドライバモニタリングシステム（ＤＭＳ）３０、ヒューマンマシーンインタフェース（ＨＭＩ）３１、及び、車両制御部３２は、通信ネットワーク６４１を介して相互に通信可能に接続されている。通信ネットワーク６４１は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）、イーサネット（登録商標）といったデジタル双方向通信の規格に準拠した車載通信ネットワークやバス等により構成される。通信ネットワーク６４１は、伝送されるデータの種類によって使い分けられてもよい。例えば、車両制御に関するデータに対してＣＡＮが適用され、大容量データに対してイーサネットが適用されるようにしてもよい。なお、車両制御システム１１の各部は、通信ネットワーク６４１を介さずに、例えば、近距離無線通信（ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ））やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）といった比較的近距離での通信を想定した無線通信を用いて直接的に接続されてもよい。
【0115】
なお、以下、車両制御システム１１の各部が、通信ネットワーク６４１を介して通信を行う場合、通信ネットワーク６４１の記載を省略するものとする。例えば、車両制御ＥＣＵ２１と通信部２２が通信ネットワーク６４１を介して通信を行う場合、単に車両制御ＥＣＵ２１と通信部２２とが通信を行うと記載する。
【0116】
車両制御ＥＣＵ２１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）といった各種のプロセッサにより構成される。車両制御ＥＣＵ２１は、車両制御システム１１全体又は一部の機能の制御を行うことができる。
【0117】
通信部２２は、車内及び車外の様々な機器、他の車両、サーバ、基地局等と通信を行い、各種のデータの送受信を行うことができる。このとき、通信部２２は、複数の通信方式を用いて通信を行ってもよい。
【0118】
ここで、通信部２２が実行可能な車外との通信について概略的に説明する。通信部２２は、例えば、５Ｇ（第５世代移動通信システム）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）等の無線通信方式により、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク上に存在するサーバ（以下、外部のサーバと呼ぶ）等と通信を行うことができる。通信部２２が通信を行う外部ネットワークは、例えば、インターネット、クラウドネットワーク、又は、事業者固有のネットワーク等である。通信部２２が外部ネットワークに対して行う通信方式は、所定以上の通信速度、且つ、所定以上の距離間でデジタル双方向通信が可能な無線通信方式であれば、特に限定されるものではない。
【0119】
また、例えば、通信部２２は、Ｐ２Ｐ（Ｐｅｅｒ Ｔｏ Ｐｅｅｒ）技術を用いて、自車の近傍に存在する端末と通信を行うことができる。自車の近傍に存在する端末は、例えば、歩行者や自転車等の比較的低速で移動する移動体が装着する端末、店舗等に位置が固定されて設置される端末、又は、ＭＴＣ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）端末を挙げることができる。さらに、通信部２２は、Ｖ２Ｘ通信を行うこともできる。Ｖ２Ｘ通信とは、例えば、他の車両との間の車車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｖｅｈｉｃｌｅ）通信、路側器等との間の路車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）通信、家との間（Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｈｏｍｅ）の通信、及び、歩行者が所持する端末等との間の歩車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ）通信等の、自車と他との通信のことをいう。
【0120】
通信部２２は、例えば、車両制御システム１１の動作を制御するソフトウエアを更新するためのプログラムを外部から受信することができる（Ｏｖｅｒ Ｔｈｅ Ａｉｒ)。さらに、通信部２２は、地図情報、交通情報、車両９１の周囲の情報等を外部から受信することができる。また、例えば、通信部２２は、車両９１に関する情報や、車両９１の周囲の情報等を外部に送信することができる。通信部２２が外部に送信する車両９１に関する情報としては、例えば、車両９１の状態を示すデータ、認識部７３による認識結果等を挙げることができる。さらに、例えば、通信部２２は、ｅコール等の車両緊急通報システムに対応した通信を行うこともできる。
【0121】
例えば、通信部２２は、電波ビーコン、光ビーコン、ＦＭ多重放送等の道路交通情報通信システム（ＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）（登録商標））により送信される電磁波を受信することもできる。
【0122】
さらに、通信部２２が実行可能な車内との通信について、概略的に説明する。通信部２２は、例えば無線通信を用いて、車内の各機器と通信を行うことができる。通信部２２は、例えば、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ、ＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ）といった、無線通信により所定以上の通信速度でデジタル双方向通信が可能な通信方式により、車内の機器と無線通信を行うことができる。これに限らず、通信部２２は、有線通信を用いて車内の各機器と通信を行うこともできる。例えば、通信部２２は、図示しない接続端子に接続されるケーブルを介した有線通信により、車内の各機器と通信を行うことができる。通信部２２は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ-Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）（登録商標）、ＭＨＬ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｈｉｇｈ-ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｌｉｎｋ）といった、有線通信により所定以上の通信速度でデジタル双方向通信が可能な通信方式により、車内の各機器と通信を行うことができる。
【0123】
ここで、車内の機器とは、例えば、車内において通信ネットワーク９４１に接続されていない機器を指す。車内の機器としては、例えば、運転者等の搭乗者が所持するモバイル機器やウェアラブル機器、車内に持ち込まれ一時的に設置される情報機器等が想定される。
【0124】
地図情報蓄積部２３は、外部から取得した地図及び車両９１で作成した地図の一方又は両方を蓄積することができる。例えば、地図情報蓄積部２３は、３次元の高精度地図、高精度地図より精度が低く、広いエリアをカバーするグローバルマップ等を蓄積する。
【0125】
高精度地図は、例えば、ダイナミックマップ、ポイントクラウドマップ、ベクターマップ等である。ダイナミックマップは、例えば、動的情報、準動的情報、準静的情報、静的情報の４層からなる地図であり、外部のサーバ等から車両９１に提供される。ポイントクラウドマップは、ポイントクラウド（点群データ）により構成される地図である。ベクターマップは、例えば、車線や信号機の位置といった交通情報等をポイントクラウドマップに対応付け、ＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）やＡＤ（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｄｒｉｖｉｎｇ）に適合させた地図である。
【0126】
ポイントクラウドマップ及びベクターマップは、例えば、外部のサーバ等から提供されてもよいし、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ、Ｌａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）５３等によるセンシング結果に基づいて、後述するローカルマップとのマッチングを行うための地図として車両９１で作成され、地図情報蓄積部２３に蓄積されてもよい。また、外部のサーバ等から高精度地図が提供される場合、通信容量を削減するため、車両９１がこれから走行する計画経路に関する、例えば数百メートル四方の地図データが外部のサーバ等から取得される。
【0127】
位置情報取得部２４は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からＧＮＳＳ信号を受信し、車両９１の位置情報を取得することができる。取得した位置情報は、走行支援・自動運転制御部２９に供給される。なお、位置情報取得部２４は、ＧＮＳＳ信号を用いた方式に限定されず、例えば、ビーコンを用いて位置情報を取得してもよい。
【0128】
外部認識センサ２５は、車両９１の外部の状況の認識に用いられる各種のセンサを有し、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給することができる。外部認識センサ２５が有するセンサの種類や数は、特に限定されるものではない。
【0129】
例えば、外部認識センサ２５は、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４を有する。これに限らず、外部認識センサ２５は、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４のうち１種類以上のセンサを有する構成であってもよい。カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４の数は、現実的に車両９１に設置可能な数であれば特に限定されない。また、外部認識センサ２５が備えるセンサの種類は、この例に限定されず、外部認識センサ２５は、他の種類のセンサを有してもよい。外部認識センサ２５が有する各センサのセンシング領域の例については、後述する。
【0130】
なお、カメラ５１の撮影方式は、特に限定されない。例えば、測距が可能な撮影方式であるＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラといった各種の撮影方式のカメラを、必要に応じてカメラ５１に適用することができる。さらに、カメラ５１は、測距に関わらずに、単に撮影画像を取得するためのものであってもよい。また、カメラ５１に、上述した撮像装置８０を適用し得る。
【0131】
また、例えば、外部認識センサ２５は、車両９１に対する環境を検出するための環境センサを有することができる。環境センサは、天候、気象、明るさ等の環境を検出するためのセンサであって、例えば、雨滴センサ、霧センサ、日照センサ、雪センサ、照度センサ等の各種センサを含むことができる。
【0132】
さらに、例えば、外部認識センサ２５は、車両９１の周囲の音や音源の位置の検出等に用いられるマイクロフォンを有する。
【0133】
車内センサ２６は、車内の情報を検出するための各種のセンサを有し、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給することができる。車内センサ２６が備える各種センサの種類や数は、現実的に車両９１に設置可能な種類や数であれば特に限定されない。
【0134】
例えば、車内センサ２６は、カメラ、レーダ、着座センサ、ステアリングホイールセンサ、マイクロフォン、生体センサのうち１種類以上のセンサを有することができる。車内センサ２６が備えるカメラとしては、例えば、ＴｏＦカメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラといった、測距可能な各種の撮影方式のカメラを用いることができる。これに限らず、車内センサ２６が備えるカメラは、測距に関わらずに、単に撮影画像を取得するためのものであってもよい。車内センサ２６が備えるカメラにも、開示の実施形態を含む撮像装置８０を適用し得る。また、車内センサ２６が備える生体センサは、例えば、シートやステアリングホイール等に設けられ、運転者等の搭乗者の各種の生体情報を検出する。
【0135】
車両センサ２７は、車両９１の状態を検出するための各種のセンサを有し、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給することができる。車両センサ２７が備える各種センサの種類や数は、現実的に車両９１に設置可能な種類や数であれば特に限定されない。
【0136】
例えば、車両センサ２７は、速度センサ、加速度センサ、角速度センサ（ジャイロセンサ）、及び、それらを統合した慣性計測装置（ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ））を有することができる。例えば、車両センサ２７は、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ、ヨーレートセンサ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ、及び、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサを有する。例えば、車両センサ２７は、エンジンやモータの回転数を検出する回転センサ、タイヤの空気圧を検出する空気圧センサ、タイヤのスリップ率を検出するスリップ率センサ、及び、車輪の回転速度を検出する車輪速センサを有する。例えば、車両センサ２７は、バッテリの残量及び温度を検出するバッテリセンサ、並びに、外部からの衝撃を検出する衝撃センサを有する。
【0137】
記憶部２８は、不揮発性の記憶媒体及び揮発性の記憶媒体のうち少なくとも一方を含み、データやプログラムを記憶することができる。記憶部２８には、本開示の技術を適用し得る。記憶部２８は、車両制御システム１１の各部が用いる各種プログラムやデータを記憶する。例えば、記憶部２８は、ＥＤＲ（Ｅｖｅｎｔ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｒｄｅｒ）やＤＳＳＡＤ（Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｄｒｉｖｉｎｇ）を有し、事故等のイベントの前後の車両９１の情報や車内センサ２６によって取得された情報を記憶する。
【0138】
走行支援・自動運転制御部２９は、車両９１の走行支援及び自動運転の制御を行うことができる。例えば、走行支援・自動運転制御部２９は、分析部６１、行動計画部６２、及び、動作制御部６３を有する。
【0139】
分析部６１は、車両９１及び周囲の状況の分析処理を行うことができる。分析部６１は、自己位置推定部７１、センサフュージョン部７２、及び、認識部７３を有する。
【0140】
自己位置推定部７１は、外部認識センサ２５からのセンサデータ、及び、地図情報蓄積部２３に蓄積されている高精度地図に基づいて、車両９１の自己位置を推定することができる。例えば、自己位置推定部７１は、外部認識センサ２５からのセンサデータに基づいてローカルマップを生成し、ローカルマップと高精度地図とのマッチングを行うことにより、車両９１の自己位置を推定する。車両９１の位置は、例えば、後輪対車軸の中心を基準とすることができる。
【0141】
ローカルマップは、例えば、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）等の技術を用いて作成される３次元の高精度地図、占有格子地図（Ｏｃｃｕｐａｎｃｙ Ｇｒｉｄ Ｍａｐ）等である。３次元の高精度地図は、例えば、上述したポイントクラウドマップ等である。占有格子地図は、車両９１の周囲の３次元又は２次元の空間を所定の大きさのグリッド（格子）に分割し、グリッド単位で物体の占有状態を示す地図である。物体の占有状態は、例えば、物体の有無や存在確率により示される。ローカルマップは、例えば、認識部７３による車両９１の外部の状況の検出処理及び認識処理にも用いられる。
【0142】
なお、自己位置推定部７１は、位置情報取得部２４により取得される位置情報、及び、車両センサ２７からのセンサデータに基づいて、車両９１の自己位置を推定してもよい。
【0143】
センサフュージョン部７２は、複数の異なる種類のセンサデータ（例えば、カメラ５１から供給される画像データ、及び、レーダ５２から供給されるセンサデータ）を組み合わせて、新たな情報を得るセンサフュージョン処理を行うことができる。異なる種類のセンサデータを組合せる方法としては、統合、融合、連合等を挙げることができる。
【0144】
認識部７３は、車両９１の外部の状況の検出を行う検出処理、及び、車両９１の外部の状況の認識を行う認識処理を実行することができる。
【0145】
例えば、認識部７３は、外部認識センサ２５からの情報、自己位置推定部７１からの情報、センサフュージョン部７２からの情報等に基づいて、車両９１の外部の状況の検出処理及び認識処理を行う。
【0146】
具体的には、例えば、認識部７３は、車両９１の周囲の物体の検出処理及び認識処理等を行う。物体の検出処理とは、例えば、物体の有無、大きさ、形、位置、動き等を検出する処理である。物体の認識処理とは、例えば、物体の種類等の属性を認識したり、特定の物体を識別したりする処理である。ただし、検出処理と認識処理とは、必ずしも明確に分かれるものではなく、重複することがある。
【0147】
例えば、認識部７３は、レーダ５２又はＬｉＤＡＲ５３等によるセンサデータに基づくポイントクラウドを点群の塊毎に分類するクラスタリングを行うことにより、車両９１の周囲の物体を検出する。これにより、車両９１の周囲の物体の有無、大きさ、形状、位置が検出される。
【0148】
例えば、認識部７３は、クラスタリングにより分類された点群の塊の動きを追従するトラッキングを行うことにより、車両９１の周囲の物体の動きを検出する。これにより、車両９１の周囲の物体の速度及び進行方向（移動ベクトル）が検出される。
【0149】
例えば、認識部７３は、カメラ５１から供給される画像データに基づいて、車両、人、自転車、障害物、構造物、道路、信号機、交通標識、道路標示等を検出又は認識する。また、認識部７３は、セマンティックセグメンテーション等の認識処理を行うことにより、車両９１の周囲の物体の種類を認識してもよい。
【0150】
例えば、認識部７３は、地図情報蓄積部２３に蓄積されている地図、自己位置推定部７１による自己位置の推定結果、及び、認識部７３による車両９１の周囲の物体の認識結果に基づいて、車両９１の周囲の交通ルールの認識処理を行うことができる。認識部７３は、この処理により、信号機の位置及び状態、交通標識及び道路標示の内容、交通規制の内容、並びに、走行可能な車線等を認識することができる。
【0151】
例えば、認識部７３は、車両９１の周囲の環境の認識処理を行うことができる。認識部７３が認識対象とする周囲の環境としては、天候、気温、湿度、明るさ、及び、路面の状態等が想定される。
【0152】
行動計画部６２は、車両９１の行動計画を作成する。例えば、行動計画部６２は、経路計画、経路追従の処理を行うことにより、行動計画を作成することができる。
【0153】
なお、経路計画（Ｇｌｏｂａｌ ｐａｔｈ ｐｌａｎｎｉｎｇ）とは、スタートからゴールまでの大まかな経路を計画する処理である。この経路計画には、軌道計画と言われ、計画した経路において、車両９１の運動特性を考慮して、車両９１の近傍で安全かつ滑らかに進行することが可能な軌道生成（Ｌｏｃａｌ ｐａｔｈ ｐｌａｎｎｉｎｇ）を行う処理も含まれる。
【0154】
経路追従とは、経路計画により計画された経路を計画された時間内で安全かつ正確に走行するための動作を計画する処理である。行動計画部６２は、例えば、この経路追従の処理の結果に基づき、車両９１の目標速度と目標角速度を計算することができる。
【0155】
動作制御部６３は、行動計画部６２により作成された行動計画を実現するために、車両９１の動作を制御することができる。
【0156】
例えば、動作制御部６３は、後述する車両制御部３２に含まれる、ステアリング制御部８１、ブレーキ制御部８２、及び、駆動制御部８３を制御して、軌道計画により計算された軌道を車両９１が進行するように、加減速制御及び方向制御を行う。例えば、動作制御部６３は、衝突回避又は衝撃緩和、追従走行、車速維持走行、自車の衝突警告、自車のレーン逸脱警告等のＡＤＡＳの機能実現を目的とした協調制御を行う。例えば、動作制御部６３は、運転者の操作によらずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行う。
【0157】
ＤＭＳ３０は、車内センサ２６からのセンサデータ、及び、後述するＨＭＩ３１に入力される入力データ等に基づいて、運転者の認証処理、及び、運転者の状態の認識処理等を行うことができる。認識対象となる運転者の状態としては、例えば、体調、覚醒度、集中度、疲労度、視線方向、酩酊度、運転操作、姿勢等が想定される。
【0158】
なお、ＤＭＳ３０が、運転者以外の搭乗者の認証処理、及び、当該搭乗者の状態の認識処理を行うようにしてもよい。また、例えば、ＤＭＳ３０が、車内センサ２６からのセンサデータに基づいて、車内の状況の認識処理を行うようにしてもよい。認識対象となる車内の状況としては、例えば、気温、湿度、明るさ、臭い等が想定される。
【0159】
ＨＭＩ３１は、各種のデータや指示等の入力と、各種のデータの運転者等への提示を行うことができる。
【0160】
ＨＭＩ３１によるデータの入力について、概略的に説明する。ＨＭＩ３１は、人がデータを入力するための入力デバイスを有する。ＨＭＩ３１は、入力デバイスにより入力されたデータや指示等に基づいて入力信号を生成し、車両制御システム１１の各部に供給する。ＨＭＩ３１は、入力デバイスとして、例えばタッチパネル、ボタン、スイッチ、及び、レバーといった操作子を有する。これに限らず、ＨＭＩ３１は、音声やジェスチャ等により手動操作以外の方法で情報を入力可能な入力デバイスをさらに有してもよい。さらに、ＨＭＩ３１は、例えば、赤外線又は電波を利用したリモートコントロール装置や、車両制御システム１１の操作に対応したモバイル機器又はウェアラブル機器等の外部接続機器を入力デバイスとして用いてもよい。
【0161】
ＨＭＩ３１によるデータの提示について、概略的に説明する。ＨＭＩ３１は、搭乗者又は車外に対する視覚情報、聴覚情報、及び、触覚情報の生成を行う。また、ＨＭＩ３１は、生成された各情報の出力、出力内容、出力タイミング及び出力方法等を制御する出力制御を行う。ＨＭＩ３１は、視覚情報として、例えば、操作画面、車両９１の状態表示、警告表示、車両９１の周囲の状況を示すモニタ画像等の画像や光により示される情報を生成及び出力する。また、ＨＭＩ３１は、聴覚情報として、例えば、音声ガイダンス、警告音、警告メッセージ等の音により示される情報を生成及び出力する。さらに、ＨＭＩ３１は、触覚情報として、例えば、力、振動、動き等により搭乗者の触覚に与えられる情報を生成及び出力する。
【0162】
ＨＭＩ３１が視覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、自身が画像を表示することで視覚情報を提示する表示装置や、画像を投影することで視覚情報を提示するプロジェクタ装置を適用することができる。なお、表示装置は、通常のディスプレイを有する表示装置以外にも、例えば、ヘッドアップディスプレイ、透過型ディスプレイ、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）機能を備えるウエアラブルデバイスといった、搭乗者の視界内に視覚情報を表示する装置であってもよい。また、ＨＭＩ３１は、車両９１に設けられるナビゲーション装置、インストルメントパネル、ＣＭＳ（Ｃａｍｅｒａ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、電子ミラー、ランプ等が有する表示デバイスを、視覚情報を出力する出力デバイスとして用いることも可能である。
【0163】
ＨＭＩ３１が聴覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、オーディオスピーカ、ヘッドホン、イヤホンを適用することができる。
【0164】
ＨＭＩ３１が触覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、ハプティクス技術を用いたハプティクス素子を適用することができる。ハプティクス素子は、例えば、ステアリングホイール、シートといった、車両９１の搭乗者が接触する部分に設けられる。
【0165】
車両制御部３２は、車両９１の各部の制御を行うことができる。車両制御部３２は、ステアリング制御部８１、ブレーキ制御部８２、駆動制御部８３、ボディ系制御部８４、ライト制御部８５、及び、ホーン制御部８６を有する。
【0166】
ステアリング制御部８１は、車両９１のステアリングシステムの状態の検出及び制御等を行うことができる。ステアリングシステムは、例えば、ステアリングホイール等を含むステアリング機構、電動パワーステアリング等を有する。ステアリング制御部８１は、例えば、ステアリングシステムの制御を行うステアリングＥＣＵ、ステアリングシステムの駆動を行うアクチュエータ等を有する。
【0167】
ブレーキ制御部８２は、車両９１のブレーキシステムの状態の検出及び制御等を行うことができる。ブレーキシステムは、例えば、ブレーキペダル等を含むブレーキ機構、ＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、回生ブレーキ機構等を有する。ブレーキ制御部８２は、例えば、ブレーキシステムの制御を行うブレーキＥＣＵ、ブレーキシステムの駆動を行うアクチュエータ等を有する。
【0168】
駆動制御部８３は、車両９１の駆動システムの状態の検出及び制御等を行うことができる。駆動システムは、例えば、アクセルペダル、内燃機関又は駆動用モータ等の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構等を有する。駆動制御部８３は、例えば、駆動システムの制御を行う駆動ＥＣＵ、駆動システムの駆動を行うアクチュエータ等を有する。
【0169】
ボディ系制御部８４は、車両９１のボディ系システムの状態の検出及び制御等を行うことができる。ボディ系システムは、例えば、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウインドウ装置、パワーシート、空調装置、エアバッグ、シートベルト、シフトレバー等を有する。ボディ系制御部８４は、例えば、ボディ系システムの制御を行うボディ系ＥＣＵ、ボディ系システムの駆動を行うアクチュエータ等を有する。
【0170】
ライト制御部８５は、車両９１の各種のライトの状態の検出及び制御等を行うことができる。制御対象となるライトとしては、例えば、ヘッドライト、バックライト、フォグライト、ターンシグナル、ブレーキライト、プロジェクション、バンパーの表示等が想定される。ライト制御部８５は、ライトの制御を行うライトＥＣＵ、ライトの駆動を行うアクチュエータ等を有する。
【0171】
ホーン制御部８６は、車両９１のカーホーンの状態の検出及び制御等を行うことができる。ホーン制御部８６は、例えば、カーホーンの制御を行うホーンＥＣＵ、カーホーンの駆動を行うアクチュエータ等を有する。
【0172】
図２４は、図２３の外部認識センサ２５のカメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４等によるセンシング領域の例を示す図である。なお、図２４において、車両９１を上面から見た様子が模式的に示され、左端側が車両９１の前端（フロント）側であり、右端側が車両９１の後端（リア）側となっている。
【0173】
センシング領域１１０１Ｆ及びセンシング領域１１０１Ｂは、超音波センサ５４のセンシング領域の例を示している。センシング領域１１０１Ｆは、複数の超音波センサ５４によって車両９１の前端周辺をカバーしている。センシング領域１１０１Ｂは、複数の超音波センサ５４によって車両９１の後端周辺をカバーしている。
【0174】
センシング領域１１０１Ｆ及びセンシング領域１１０１Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、車両９１の駐車支援等に用いられる。
【0175】
センシング領域１１０２Ｆ乃至センシング領域１１０２Ｂは、短距離又は中距離用のレーダ５２のセンシング領域の例を示している。センシング領域１１０２Ｆは、車両９１の前方において、センシング領域１１０１Ｆより遠い位置までカバーしている。センシング領域１１０２Ｂは、車両９１の後方において、センシング領域１１０１Ｂより遠い位置までカバーしている。センシング領域１１０２Ｌは、車両９１の左側面の後方の周辺をカバーしている。センシング領域１１０２Ｒは、車両９１の右側面の後方の周辺をカバーしている。
【0176】
センシング領域１１０２Ｆにおけるセンシング結果は、例えば、車両９１の前方に存在する車両や歩行者等の検出等に用いられる。センシング領域１１０２Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、車両９１の後方の衝突防止機能等に用いられる。センシング領域１１０２Ｌ及びセンシング領域１１０２Ｒにおけるセンシング結果は、例えば、車両９１の側方の死角における物体の検出等に用いられる。
【0177】
センシング領域１１０３Ｆ乃至センシング領域１１０３Ｂは、カメラ５１によるセンシング領域の例を示している。センシング領域１１０３Ｆは、車両９１の前方において、センシング領域１１０２Ｆより遠い位置までカバーしている。センシング領域１１０３Ｂは、車両９１の後方において、センシング領域１１０２Ｂより遠い位置までカバーしている。センシング領域１１０３Ｌは、車両９１の左側面の周辺をカバーしている。センシング領域１１０３Ｒは、車両９１の右側面の周辺をカバーしている。
【0178】
センシング領域１１０３Ｆにおけるセンシング結果は、例えば、信号機や交通標識の認識、車線逸脱防止支援システム、自動ヘッドライト制御システムに用いることができる。センシング領域１１０３Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、駐車支援、及び、サラウンドビューシステムに用いることができる。センシング領域１１０３Ｌ及びセンシング領域１１０３Ｒにおけるセンシング結果は、例えば、サラウンドビューシステムに用いることができる。
【0179】
センシング領域１１２０は、ＬｉＤＡＲ５３のセンシング領域の例を示している。センシング領域１１２０は、車両９１の前方において、センシング領域１１０３Ｆより遠い位置までカバーしている。一方、センシング領域１１２０は、センシング領域１１０３Ｆより左右方向の範囲が狭くなっている。
【0180】
センシング領域１１２０におけるセンシング結果は、例えば、周辺車両等の物体検出に用いられる。
【0181】
センシング領域１１０５は、長距離用のレーダ５２のセンシング領域の例を示している。センシング領域１１０５は、車両９１の前方において、センシング領域１１２０より遠い位置までカバーしている。一方、センシング領域１１０５は、センシング領域１１２０より左右方向の範囲が狭くなっている。
【0182】
センシング領域１１０５におけるセンシング結果は、例えば、ＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、緊急ブレーキ、衝突回避等に用いられる。
【0183】
なお、外部認識センサ２５が含むカメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４の各センサのセンシング領域は、図２４以外に各種の構成をとってもよい。具体的には、超音波センサ５４が車両９１の側方もセンシングするようにしてもよいし、ＬｉＤＡＲ５３が車両９１の後方をセンシングするようにしてもよい。また、各センサの設置位置は、上述した各例に限定されない。また、各センサの数は、１つでもよいし、複数であってもよい。
【0184】
＜＜１０． 補足＞＞
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【0185】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【0186】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、記憶素子。
（２）
前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、前記第２の磁性層の面積は、前記第１の磁性層に比して広い、上記（１）に記載の記憶素子。
（３）
前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、前記記憶層と、前記分離層と前記第１の磁性層と、前記反平行結合層とは、略円形又は略矩形の形状を持つ、上記（１）又は（２）に記載の記憶素子。
（４）
前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、前記第２の磁性層は、略円形又は略矩形の形状を持つ、上記（３）に記載の記憶素子。
（５）
前記積層構造においては、
前記記憶層上に前記分離層が設けられ、
前記分離層上に前記第１の磁性層が設けられ、
前記第１の磁性層上に前記反平行結合層が設けられ、
前記反平行結合層上に、前記第２の磁性層が設けられている、
上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（６）
前記第２の磁性層は、前記積層構造の積層方向に沿って下に突出する突出部を有し、
前記突出部は、前記反平行結合層と接している、
上記（５）に記載の記憶素子。
（７）
前記記憶層、前記分離層、前記第１の磁性層、及び、前記反平行結合層の、前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面の面積は、前記記憶層から前記反平行結合層に向かって、小さくなっている、上記（５）に記載の記憶素子。
（８）
前記積層構造においては、
前記第２の磁性層上に前記反平行結合層が設けられ、
前記反平行結合層上に前記第１の磁性層が設けられ、
前記第１の磁性層上に前記分離層が設けられ、
前記分離層上に、前記記憶層が設けられている、
上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（９）
前記第２の磁性層は、前記積層構造の積層方向に沿って上に突出する突出部を有し、
前記突出部は、前記反平行結合層と接している、
上記（８）に記載の記憶素子。
（１０）
前記反平行結合層、前記第１の磁性層、前記分離層、及び、前記記憶層の、前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面の面積は、前記記憶層から前記反平行結合層に向かって、小さくなっている、上記（８）に記載の記憶素子。
（１１）
前記第１及び第２の磁性層は、ＣｏＰｔ、ＣｏＮｉ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、及び、ＮｉＦｅからなる群から選択される少なくとも１つの強磁性体を含む、上記（１）～（１０）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１２）
前記第１及び第２の磁性層は、１ｎｍ以上、１０ｎｍ未満の膜厚を有する、上記（１）～（１１）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１３）
前記反平行結合層は、Ｒｕ、Ｉｒ、及び、Ｏｓ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、上記（１）～（１２）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１４）
前記反平行結合層は、３オングストローム以上、１５オングストローム未満の膜厚を有する、上記（１）～（１３）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１５）
前記分離層は、Ｃｕ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｓｉ、及び、ＣｏＦｅＢからなる群から選択される少なくとも１つを含む、上記（１）～（１４）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１６）
前記分離層は、１ｎｍ以上、１０ｎｍ未満の膜厚を有する、上記（１）～（１５）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１７）
前記積層構造は、
前記記憶層に対して、前記分離層の反対側に設けられ、磁化方向が固定された参照層と、
前記参照層と前記記憶層との間に挟持された絶縁体層と、
をさらに有する、
上記（１）～（１６）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１８）
前記積層構造を挟持する一対の電極をさらに備える、
上記（１）～（１７）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１９）
前記一対の電極の一方は、前記第２の磁性層からなる、
上記（１８）に記載の記憶素子。
（２０）
アレイ状に２次元配置された複数の記憶素子を備える記憶装置であって、
前記各記憶素子は、
磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、
記憶装置。
（２１）
隣り合う前記複数の記憶素子の前記第２の磁性層は、互いに接続して、一体の層として設けられている、
上記（２０）に記載の記憶装置。
（２２）
アレイ状に２次元配置された複数の記憶素子を備える記憶装置が搭載された電子機器であって、
前記各記憶素子は、
磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、
電子機器。
（１）
磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、記憶素子。
（２）
前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、前記第２の磁性層の面積は、前記第１の磁性層に比して広い、上記（１）に記載の記憶素子。
（３）
前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、前記記憶層と、前記分離層と前記第１の磁性層と、前記反平行結合層とは、略円形又は略矩形の形状を持つ、上記（１）又は（２）に記載の記憶素子。
（４）
前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面において、前記第２の磁性層は、略円形又は略矩形の形状を持つ、上記（３）に記載の記憶素子。
（５）
前記積層構造においては、
前記記憶層上に前記分離層が設けられ、
前記分離層上に前記第１の磁性層が設けられ、
前記第１の磁性層上に前記反平行結合層が設けられ、
前記反平行結合層上に、前記第２の磁性層が設けられている、
上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（６）
前記第２の磁性層は、前記積層構造の積層方向に沿って下に突出する突出部を有し、
前記突出部は、前記反平行結合層と接している、
上記（５）に記載の記憶素子。
（７）
前記記憶層、前記分離層、前記第１の磁性層、及び、前記反平行結合層の、前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面の面積は、前記記憶層から前記反平行結合層に向かって、小さくなっている、上記（５）に記載の記憶素子。
（８）
前記積層構造においては、
前記第２の磁性層上に前記反平行結合層が設けられ、
前記反平行結合層上に前記第１の磁性層が設けられ、
前記第１の磁性層上に前記分離層が設けられ、
前記分離層上に、前記記憶層が設けられている、
上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（９）
前記第２の磁性層は、前記積層構造の積層方向に沿って上に突出する突出部を有し、
前記突出部は、前記反平行結合層と接している、
上記（８）に記載の記憶素子。
（１０）
前記反平行結合層、前記第１の磁性層、前記分離層、及び、前記記憶層の、前記積層構造の積層方向に対して垂直な平面による切断面の面積は、前記記憶層から前記反平行結合層に向かって、小さくなっている、上記（８）に記載の記憶素子。
（１１）
前記第１及び第２の磁性層は、ＣｏＰｔ、ＣｏＮｉ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、及び、ＮｉＦｅからなる群から選択される少なくとも１つの強磁性体を含む、上記（１）～（１０）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１２）
前記第１及び第２の磁性層は、１ｎｍ以上、１０ｎｍ未満の膜厚を有する、上記（１）～（１１）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１３）
前記反平行結合層は、Ｒｕ、Ｉｒ、及び、Ｏｓ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、上記（１）～（１２）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１４）
前記反平行結合層は、３オングストローム以上、１５オングストローム未満の膜厚を有する、上記（１）～（１３）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１５）
前記分離層は、Ｃｕ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｓｉ、及び、ＣｏＦｅＢからなる群から選択される少なくとも１つを含む、上記（１）～（１４）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１６）
前記分離層は、１ｎｍ以上、１０ｎｍ未満の膜厚を有する、上記（１）～（１５）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１７）
前記積層構造は、
前記記憶層に対して、前記分離層の反対側に設けられ、磁化方向が固定された参照層と、
前記参照層と前記記憶層との間に挟持された絶縁体層と、
をさらに有する、
上記（１）～（１６）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１８）
前記積層構造を挟持する一対の電極をさらに備える、
上記（１）～（１７）のいずれか１つに記載の記憶素子。
（１９）
前記一対の電極の一方は、前記第２の磁性層からなる、
上記（１８）に記載の記憶素子。
（２０）
アレイ状に２次元配置された複数の記憶素子を備える記憶装置であって、
前記各記憶素子は、
磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、
記憶装置。
（２１）
隣り合う前記複数の記憶素子の前記第２の磁性層は、互いに接続して、一体の層として設けられている、
上記（２０）に記載の記憶装置。
（２２）
アレイ状に２次元配置された複数の記憶素子を備える記憶装置が搭載された電子機器であって、
前記各記憶素子は、
磁化方向が反転可能な記憶層と、分離層と、第１の磁性層と、反平行結合層と、第２の磁性層とがこの順で積層された積層構造を含む、
電子機器。
【符号の説明】
【0187】
２ メモリセルアレイ
３ メモリセル
７ 検出回路
８ 選択回路
１０ 記憶装置
１１ 車両制御システム
２１ 車両制御ＥＣＵ
２２ 通信部
２３ 地図情報蓄積部
２４ 位置情報取得部
２５ 外部認識センサ
２６ 車内センサ
２７ 車両センサ
２８ 記憶部
２９ 走行支援・自動運転制御部
３０ ＤＭＳ
３１ ＨＭＩ
３２ 車両制御部
４０ 選択トランジスタ
４１ ソース領域
４２ ドレイン領域
５０ 素子分離領域
５１ カメラ
５２ レーダ
５３ ＬｉＤＡＲ
５４ 超音波センサ
６０ 半導体基体
６１ 分析部
６２ 行動計画部
６３ 動作制御部
７１ 自己位置推定部
７２ センサフュージョン部
７３ 認識部
８０、９０８ 撮像装置
８１ ステアリング制御部
８２ ブレーキ制御部
８３ 駆動制御部
８４ ボディ系制御部
８５ ライト制御部
８６ ホーン制御部
８７、８８、８９ チップ
９１ 車両
１００、１００ａ ＭＴＪ素子
１０２ 固定層
１０４ 非磁性層
１０６ 記憶層
２００ 分離層
２０２、２０６ 磁性層
２０４ 反平行結合層
２０６ａ 突出部
３００ マスク
３０２ 絶縁膜
５００ 外部磁場
６４１、９０６、９４１ 通信ネットワーク
７００ カメラ
７１０ 光学レンズ
７１２ シャッタ機構
７１４ 駆動回路ユニット
７１６ 信号処理回路ユニット
９００ スマートフォン
９０１ ＣＰＵ
９０２ ＲＯＭ
９０３ ＲＡＭ
９０４ ストレージ装置
９０５ 通信モジュール
９０７ センサモジュール
９１０ 表示装置
９１１ スピーカ
９１２ マイクロフォン
９１３ 入力装置
９１４ バス
１１０１Ｂ、１１０１Ｆ、１１０２Ｂ、１１０２Ｆ、１１０２Ｌ、１１０２Ｒ、１１０３Ｂ、１１０３Ｆ、１１０３Ｌ、１１０３Ｒ、１１０５、１１２０ センシング領域
３ メモリセル
７ 検出回路
８ 選択回路
１０ 記憶装置
１１ 車両制御システム
２１ 車両制御ＥＣＵ
２２ 通信部
２３ 地図情報蓄積部
２４ 位置情報取得部
２５ 外部認識センサ
２６ 車内センサ
２７ 車両センサ
２８ 記憶部
２９ 走行支援・自動運転制御部
３０ ＤＭＳ
３１ ＨＭＩ
３２ 車両制御部
４０ 選択トランジスタ
４１ ソース領域
４２ ドレイン領域
５０ 素子分離領域
５１ カメラ
５２ レーダ
５３ ＬｉＤＡＲ
５４ 超音波センサ
６０ 半導体基体
６１ 分析部
６２ 行動計画部
６３ 動作制御部
７１ 自己位置推定部
７２ センサフュージョン部
７３ 認識部
８０、９０８ 撮像装置
８１ ステアリング制御部
８２ ブレーキ制御部
８３ 駆動制御部
８４ ボディ系制御部
８５ ライト制御部
８６ ホーン制御部
８７、８８、８９ チップ
９１ 車両
１００、１００ａ ＭＴＪ素子
１０２ 固定層
１０４ 非磁性層
１０６ 記憶層
２００ 分離層
２０２、２０６ 磁性層
２０４ 反平行結合層
２０６ａ 突出部
３００ マスク
３０２ 絶縁膜
５００ 外部磁場
６４１、９０６、９４１ 通信ネットワーク
７００ カメラ
７１０ 光学レンズ
７１２ シャッタ機構
７１４ 駆動回路ユニット
７１６ 信号処理回路ユニット
９００ スマートフォン
９０１ ＣＰＵ
９０２ ＲＯＭ
９０３ ＲＡＭ
９０４ ストレージ装置
９０５ 通信モジュール
９０７ センサモジュール
９１０ 表示装置
９１１ スピーカ
９１２ マイクロフォン
９１３ 入力装置
９１４ バス
１１０１Ｂ、１１０１Ｆ、１１０２Ｂ、１１０２Ｆ、１１０２Ｌ、１１０２Ｒ、１１０３Ｂ、１１０３Ｆ、１１０３Ｌ、１１０３Ｒ、１１０５、１１２０ センシング領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】