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TW201816986A - 磁性記憶裝置及其製造方法 - Google Patents

磁性記憶裝置及其製造方法 Download PDF

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TW201816986A
TW201816986A TW106107090A TW106107090A TW201816986A TW 201816986 A TW201816986 A TW 201816986A TW 106107090 A TW106107090 A TW 106107090A TW 106107090 A TW106107090 A TW 106107090A TW 201816986 A TW201816986 A TW 201816986A
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magnetic layer
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白鳥聡志
與田博明
大沢裕一
杉山英行
清水真理子
百合 山
下村尚治
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東芝股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種可提高記憶密度之磁性記憶裝置及其製造方法。根據實施形態，磁性記憶裝置包含金屬含有層、第1磁性層、第2磁性層及第1中間層。上述金屬含有層包含金屬元素。上述第2磁性層設置於上述金屬含有層之一部分與上述第1磁性層之間。上述第1中間層包含設置於上述第1磁性層與上述第2磁性層之間之部分。上述第1中間層為朝向上述金屬含有層之凸狀。

Description

磁性記憶裝置及其製造方法
本發明之實施形態係關於磁性記憶裝置及其製造方法。
於磁性記憶裝置中，期望記憶密度之提高。
本發明之實施形態提供一種可提高記憶密度之磁性記憶裝置及其製造方法。 根據本發明之實施形態，磁性記憶裝置包含金屬含有層、第1磁性層、第2磁性層及第1中間層。上述金屬含有層包含金屬元素。上述第2磁性層設置於上述金屬含有層之一部分與上述第1磁性層之間。上述第1中間層包含設置於上述第1磁性層與上述第2磁性層之間之部分。上述第1中間層為朝向上述金屬含有層之凸狀。 根據上述構成之磁性記憶裝置，可提供可提高記憶密度之磁性記憶裝置。
以下，針對本發明之各實施形態一面參照圖式一面說明。 圖式係示意性或概念性者個，各部分之厚度與寬度之關係、部分間之大小之比率等未必與現實者相同。於顯示相同部分之情形時，亦有根據圖式而不同地顯示互相之尺寸或比率之情形。 於本案說明書與各圖中，關於已出現之圖而對與上述者相同之要素標註相同之符號而適當省略詳細之說明。 (第1實施形態) 圖1(a)～圖1(c)係例示第1實施形態之磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖1(b)例示實施形態之磁性記憶裝置110之製造步驟之中途之狀態。於圖1(c)中，省略圖1(a)所記述之要素之一部分。 如圖1(a)所示，實施形態之磁性記憶裝置110包含金屬含有層21、第1磁性層11、第2磁性層12及第1中間層15。第1磁性層11、第2磁性層12及第1中間層15係包含於積層體SB。 金屬含有層21包含金屬元素。金屬含有層21例如包含鉭。關於金屬含有層21之材料之例將於後述。 第2磁性層12係設置於金屬含有層21之一部分21c與第1磁性層11之間。第1中間層15係設置於第1磁性層11與第2磁性層12之間。第1中間層15係非磁性。第1中間層15例如包含MgO。關於第1磁性層11、第2磁性層12及第1中間層15之各者之材料之例，將於後述。 將自第2磁性層12朝向第1磁性層11之第1方向設為Z軸方向。將對於Z軸方向垂直之一個方向設為X軸方向。將對於Z軸方向及X軸方向垂直之方向設為Y軸方向。第1方向與積層體SB之積層方向對應。 於該例中，設置有基底層20s及電極22。電極22係於第1方向自基底層20s遠離。於基底層20s之至少一部分與電極22之至少一部分之間，設置有金屬含有層21。於金屬含有層21之一部分21c與電極22之間設置有積層體SB。電極22亦可為例如蓋層。 例如，基底層20s亦可為基板之至少一部分。基底層20s亦可為例如絕緣性。基底層20s亦可為例如包含氧化鋁之基板等。 電極22係與例如第1磁性層11電性連接。 積層體SB係例如作為磁性變阻元件發揮功能。於積層體SB中，產生例如TMR(Tunnel Magneto Resistance Effect:穿隧磁阻效應)。例如，包含第1磁性層11、第1中間層15及第2磁性層12之路徑之電阻根據第1磁性層11之第1磁化11M之朝向、與第2磁性層12之第2磁性12M之朝向之間之差異而變化。積層體SB具有例如磁性穿隧接合(Magnetic Tunnel Junction:MTJ)。 例如，第1磁性層11之第1磁化11M係實質性固定。另一方面，第2磁性層12之第2磁化12M之方向為可變。第1磁性層11係例如參照層。第2磁性層12係例如自由層。第2磁性層12係例如記憶層。 第2磁性層12係例如作為記憶資訊之層發揮功能。例如第2磁化12M朝向一個方向之第1狀態(第1寫入狀態)與記憶之第1資訊對應。第2磁化12M朝向另一方向之第2狀態(第2寫入狀態)與記憶之第2資訊對應。第1資訊與例如「0」及「1」之一者對應。第2資訊與「0」及「1」之另一者對應。 第2磁性層12之第2磁化12M例如可藉由流通於金屬含有層21之電流控制。於該情形時，於金屬含有層21流通有電流(寫入電流)，可根據電流之朝向而控制第2磁化12M之朝向。 例如，金屬含有層21包含第1部分21a及第2部分21b。將自第1部分21a朝向第2部分21b之方向設為第2方向。第2部分21b係於第2方向上，與第1部分21a並排。第2方向與第1方向(Z軸方向)交叉。第2方向係例如X軸方向。金屬含有層21之上述之一部分21c位於第1部分21a與第2部分21b之間。於包含第1部分21a、一部分21c及第2部分21b之路徑流通電流。 於該例中，進而設置有控制部70(控制電路、驅動電路)。藉由控制部70而供給該電流。 控制部70係與例如第1部分21a及第2部分21b電性連接。控制部70係於第1寫入動作中，將第1寫入電流Iw1供給至金屬含有層21。藉此而形成第1狀態。第1寫入電流Iw1係自第1部分21a朝向第2部分21b。控制部70係於第2寫入動作中，將第2寫入電流Iw2供給至金屬含有層21。藉此，形成第2狀態。第2寫入電流Iw2自第2部分21b朝向第1部分21a。如此，控制部70可實施寫入動作(或抹除動作)。於該等兩種狀態下，積層體SB之電阻彼此不同。該等寫入動作例如為記憶動作。 電阻之變化亦可由控制部70檢測。例如，控制部70進而與第1磁性層11電性連接。於該例中，控制部70電性連接於電極22。例如，控制部70於讀出動作中，檢測基於第1磁性層11與第1部分21a之間之電阻變化之特性(電壓等)變化。第1狀態之第1磁性層11與第1部分21a之間之第1電阻不同於第2狀態之第1磁性層11與第1部分21a之間之第2電阻。即，第1寫入動作後之第1磁性層11與第1部分21a之間之第1電阻，不同於第2寫入動作後之第1磁性層11與第1部分21a之間之第2電阻。於上述中，第1部分21a及第2部分21b可互相調換。例如，上述之電阻亦可為第1磁性層11與第2部分21b之間之電阻。 於該例中，進而設置有第1絕緣層41、第2絕緣層42及化合物層30。第1絕緣層41之至少一部分係於X-Y平面內與第1磁性層11並排。例如，第1絕緣層41之至少一部分係於X軸方向上與第1磁性層11並排。第2絕緣層42係設置於第1磁性層11與第1絕緣層41之間。第1絕緣層41例如包含氧化矽或氧化鋁等之絕緣體。第2絕緣層42例如包含積層體SB所含之金屬元素之氧化物等。如後所述，第2絕緣層42係於例如積層體SB之加工時形成。 化合物層30係設置於金屬含有層21與第1絕緣層41之間。例如，化合物30係於X軸方向上，與第2磁性層12之至少一部分重疊。化合物層30亦可進而於X軸方向上，與第1中間層15之至少一部分重疊。化合物層30之一部分係於Z軸方向上，位於金屬含有層21、及第1中間層15之一部分之間。例如，化合物層30係與第2磁性層12之側面12s對向。側面12s例如與X軸方向交叉。 化合物層30係例如包含金屬含有層21所含之金屬元素之化合物。如後所述，化合物層30亦可藉由使成為金屬含有層21之金屬膜之表面之一部分氧化等變化而形成。例如，於金屬含有層21包含鉭之情形時，化合物層30包含氧化鉭。 於實施形態中，第1中間層15係朝向金屬含有層21之凸狀。例如，第1中間層15係朝向第2磁性層12之凸狀。例如，於圖1(a)中，第1中間層15具有上表面(後述之面15fa、參照圖1(c))。上表面之中央部分係以上表面之外緣為基準，而位於下方。第1中間層15具有下表面(後述之面15fb、參照圖1(c))。下表面之中央部分係以下表面之外緣為基準而位於下方。例如，第1中間層15朝向金屬含有層21而為凸狀之狀態包含上述之上表面之狀態、及上述之下表面之狀態中至少一者。 藉由此種構成，例如，可於資訊之寫入動作(記憶動作)中，降低寫入錯誤率(Write Error Rate:WER)。其原因在於，藉由此種構成，變得易於將第2磁性層12之第2磁化12M控制為期望之狀態。 例如，於實施形態之一例中，第2磁化12M朝向＋Y方向及-Y方向之任一者。此時，若第2磁化12M朝向該等方向以外之方向，則應記憶之資訊易於被錯誤記錄。例如，於熱穩定性並非充分之情形時，有第2磁化12M之朝向並非期望之方向之情形。藉此，寫入錯誤率WER惡化。 進而，於記憶裝置中，設置有複數個積層體(記憶體胞)。若縮小複數個積層體之間距，則有位於著眼之積層體之相鄰之另一積層體對著眼之積層體造成影響之情形。例如，有來自相鄰之記憶體胞之洩漏磁場使第2磁化12M之穩定性下降之情形。其限制記憶裝置之記憶密度之提高。換言之，若使記憶密度上升，則寫入錯誤率WER惡化。 與此相對，於實施形態中，藉由上述之特殊構造，可提高寫入錯誤率WER。 例如，第1中間層15係朝向金屬含有層21之凸狀。認為藉由此種構造，而例如對第2磁性層12施加應力。藉由基於該應力之應變，產生例如磁致伸縮逆效應(韋拉里(Villan)效應)。 藉此，例如，抑制第2磁性層12之頑磁力之變動(例如偏差)。例如，獲得較高之保持能量，可提高保持特性(保持耐性)。 例如，認為藉由磁致伸縮逆效應，易於將第2磁化12M之方向控制於某範圍。藉此，認為例如第2磁化12M之方向易於沿著期望之方向(例如、＋Y方向及-Y方向之任一者)。第2磁化12M之方向強力朝向期望之方向(例如、＋Y方向及-Y方向)。保持能量增大。 其結果，根據實施形態，可提高寫入錯誤率WER。藉此，可提高記憶密度。 例如，認為藉由化合物層30，對第1中間層15及第2磁性層12施加應力。藉此，第1中間層15施加朝向金屬含有層21而成為凸狀之力。尤其，於第1中間層15於外緣部分(後述之第1端部15a及第2端部15b之附近)中，較大地彎曲。且，認為對第2磁性層12施加應力。 以下，對形成化合物層30之狀態之例進行說明。 如圖1(b)所示，於基底層20s上，設置有成為金屬含有層21之金屬膜21fm，於其上，形成第1磁性層12、第1中間層15及成為第1磁性層11之積層膜。且，該積層膜係例如藉由離子銑削等之手法加工。藉此，形成包含金屬膜21fm、第2磁性層12、第1中間層15及第1磁性層11之構造體SB0。 此時，包含於該等磁性層之元素之反應物亦可附著於該等磁性層及第1中間層15之側壁。該附著之反應物與上述之第2絕緣層42對應。 如圖1(b)所示，可將第1中間層15之寬度設為大於第2磁性層12之至少一部分之寬度。例如，於成為第1中間層15之膜之蝕刻速率低於磁性層之蝕刻速率時，可形成此種寬度。寬度係與Z軸方向交叉之方向之長度，例如，沿著X軸方向之長度。於第1中間層15形成突出部15p。如此，第1中間層15於與自第2磁性層12朝向第1磁性層11之第1方向(Z軸方向)交叉之方向上，以第2磁性層12為基準而突出。 此後，例如，處理成為金屬含有層21之金屬膜21fm之表面。處理係例如氧電漿處理。藉此，自金屬膜21fm之一部分形成化合物層30。剩餘之金屬膜21fm成為金屬含有層21。藉由處理，金屬膜21fm之表面之一部分產生變化。於金屬膜21fm之厚度為約5 nm之情形時，變化部分之厚度為例如約1 nm。於變化部分之厚度為約1 nm之情形時，變化而形成之化合物層30之厚度成為約4 nm。於化合物層30之形成過程中，產生膨脹。 因此，化合物層30對位於化合物層30周圍之其他之層施加力(應力)。藉由該應力，第1中間層15之突出部15p係上推至上側。藉此，突出部15p係對於內側部分15c而相對地位於上側。藉此，第1中間層15係作為整體朝向金屬含有層21而成為凸狀。 另一方面，自化合物層30對第2磁性層12施加應力。藉此，於第2磁性層12產生應變。藉由應變，第2磁性層12之第2磁化12M之控制性提高。藉此，可提高寫入錯誤率WER。例如可抑制鄰接單元之影響，作為結果，記憶密度提高。 於圖1(c)中，省略第1絕緣層41、第2絕緣層42及電極22。如圖1(c)所示，於實施形態中，設置有化合物層30。化合物層30例如包含自以下所成群中選擇之至少一者：金屬含有層21所包含之金屬元素之氧化物、該金屬元素之氮化物、及該金屬元素之氮氧化物。 第1中間層15包含突出部15p。突出部15p係於例如第1方向(自第2磁性層12朝向第1磁性層11之方向)上，不與第2磁性層12重疊。突出部15p係於第1方向上不與第1磁性層11重疊。化合物層30之至少一部分係於第1方向(Z軸方向)上，位於金屬含有層21與突出部15p之間。 如此，化合物層30之至少一部分位於金屬含有層21與第1中間層15之一部分(突出部15p)之間。藉此，對突出部15p施加應力，第1中間層15成為朝向金屬含有層21之凸狀。且，藉由位於金屬含有層21與突出部15p之間之化合物層30，對第2磁性層12施加應力。第2磁化12M之控制性提高。 於實施形態中，例如，化合物30與第2磁性層12相接。如關於圖1(b)而說明般，於製造步驟之中途，有於第2磁性層12之側壁附著有成為第2絕緣層42之膜之情形。於該情形時，有藉由用於化合物層30之形成之處理(例如電漿處理)，使該第2絕緣層42之一部分與包含金屬含有層21所包含之金屬元素之化合物混合之情形。該混合物亦可包含於化合物層30。該情形時，化合物層30亦與第2磁性層12相接。 如圖1(c)所示，於實施形態中，例如，第1中間層15具有與第1磁性層11對向之面15fa。該對向之面15fa朝向金屬含有層21而後退。 如已說明般，例如，第2磁性側層12具有與第2方向(X軸方向)交叉之側面12s。化合物層30係於第2方向上與側面12s對向。藉此，有效地將化合物層30之應力施加至第2磁性層12。 如圖1(c)所示，第1中間層15包含內側部分15c與外緣部分15r。外緣部分15r係設置於內側部分15c之周圍。內側部分15c之至少一部分係設置於第1磁性層11與第2磁性層12之間。 第1磁性層11具有第1面11fa與第2面11fb。第1面11fa與第1中間層15對向。第2面11fb係與第1面11fa相反側之面。第2面11fb係例如第1磁性層11之上表面。第1面11fa係第1磁性層11之下表面。 於第1方向(自第2磁性層12朝向第1磁性層11之方向)上，第2面11fb與外緣部分15r之間之的第1距離t1(最短距離)較第2面11fb與內側部分15c之間之第2距離t2(最短距離)更短。例如，第2面11fb之第1方向之位置、與外緣部分15r之第1方向之位置之間之第1距離t1(最短距離)較第2面11fb之第1方向之位置、與內側部分15c之第1方向之位置之間之第2距離t2(最短距離)更短。 於該例中，外緣部分15r包含第1端部15a與第2端部15b。第2端部15b係於第2方向上，與第1端部15a並排。第2方向係與第1方向交叉之方向，例如係X軸方向。 第1距離t係例如沿著第1端部15a與第2面11fb之間之第1方向(Z軸方向)之距離。第1距離t1亦可為例如沿著第2端部15b與第2面11fb之間之第1方向(Z軸方向)之距離。 另一方面，金屬含有層21具有與基底層20s對向之面21fb(例如下表面)。金屬含有層21具有與第2磁性層12對向之面21fa。面21fb係與面21fa相反側之面。 第1中間層15之外緣部分15r與面21fb(例如下表面)之間之沿著第1方向之距離ta1較第1中間層15之內側部分15c與面21fb之間之沿著第1方向之距離ta2更長。 例如，第1中間層15具有與第2磁性層12對向之面15fb。面15fb例如為朝向金屬含有層21之凸狀。 於實施形態中，例如第1中間層15並非為平面狀，而為彎曲。認為此種形狀與對第2磁性層12施加應力有關。 於實施形態之磁性記憶裝置110中，第1中間層15中之晶格長亦可根據場所而不同。 圖2係例示第1實施形態之磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖2例示實施形態之磁性記憶裝置110之第1中間層15中之晶格長。於圖2中，為便於觀察圖式，強調顯示根據場所之晶格長之不同。 晶格長例如為相鄰之2個晶格面之間之距離。例如，晶格長係沿著X-Y平面之一個方向上之晶格之間隔。該一個方向係例如上述之第2方向(例如、X軸方向)。例如，外緣部分15r之第2端部15b係於第2方向上與外緣部分15r之第1端部15a並排。且，內側部分15c係於第2方向上位於第1端部15a與第2端部15b之間。第1中間層15具有結晶性。 於實施形態中，外緣部分15r中之沿著一個方向之第1晶格長L1係與內側部分15c中之沿著上述一個方向之第2晶格長L2不同。例如，外緣部分15r中之沿著第2方向(例如X軸方向)之第1晶格長L1係與內側部分15c中之沿著第2方向之第2晶格長L2不同。 例如，於第1晶格長L1與第2晶格長L2不同時，認為會於第2磁性層12產生應變。例如，第1中間層15中之晶格長之根據場所不同係與第2磁性層12中之應變有關。 例如，第2磁性層12中之晶格長亦可根據第2磁性層12中之位置而不同。有第2磁性層12之組成為複雜之情形。有第2磁性層12具有多結晶構造或非晶構造之情形。於此種情形時，有難以評估第2磁性層12中之晶格長之情形。另一方面，有第1中間層15之晶格長之評估比第2磁性層12之晶格長之評估容易之情形。自第1中間層15之晶格長之狀態之評估結果可推定第2磁性層12中之應變狀態。 晶格長例如可基於TEM(transmission electron microscope:穿透式電子顯微鏡)像等而評估。例如，可由將自TEM像獲得之晶格像經傅立葉轉換之結果，獲得有關晶格長之大小關係之資訊。該傅立葉轉換例如於結晶面(即晶格面)進行。 於實施形態中，例如，第1晶格長L1與第2晶格長L2之差之絕對值之相對於晶格長L1之比係1%以上。藉此，例如，可易於將第2磁性層12之第2磁化12M控制於期望之狀態。可提高寫入錯誤率WER。藉此，可提供可提高記憶密度之磁性記憶裝置。 於實施形態中，外緣部分15r中之沿著第1方向(Z軸方向)之第3晶格長L3亦可與內側部分15c中之沿著第1方向(Z軸方向)之第4晶格長L4不同(參照圖2)。 例如，於TEM像中，自第1中間層15之晶格像之傅立葉轉換讀取晶格間隔。於外緣部分15r中讀取之晶格間隔較之於內側部分15c中讀取之晶格間隔更大約1%左右。該晶格間隔之差自泊松比之觀點，認為與第1中間層15朝面內方向內縮對應。例如，於MgO(200)面之情形時，第3晶格間隔L3為0.205 nm之情形時，第4晶格間隔L4成為大於0.207 nm。 圖3(a)及圖3(b)係例示第1實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 於圖3(b)中，省略圖3(a)所記述之要素之一部分。 實施形態之另一磁性記憶裝置110a亦包含金屬含有層21、第1磁性層11、第2磁性層12及第1中間層15。於磁性記憶裝置110a中，第1中間層15之突出部15p之外緣部分15r向上方彎曲，第1中間層15之中央部分(內側部分15c)實質上沿著X-Y平面。除此以外，與磁性記憶裝置110相同。於磁性記憶裝置110a，亦可提高寫入錯誤率WER，可提高記憶密度。 圖4係例示第1實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 於圖4中，省略第1絕緣層41及第2絕緣層42。以下，關於磁性記憶裝置111，對與磁性記憶裝置110不同之部分進行說明。 如圖4所示，於本實施形態之另一磁性記憶裝置111中，第2磁性層12包含第1磁性膜12A、第2磁性膜12B及第1中間膜12C。第2磁性膜12B係設置於第1磁性膜12A與第1中間膜15之間。第1中間膜12C係設置於第1磁性膜12A與第2磁性膜12B之間。例如，第2磁性膜12B與第1磁性膜12A反鐵磁性耦合。 第1中間膜12C例如含有Ru。例如，適當地控制第1中間膜12C之厚度。例如，亦可將第1中間膜12C之厚度控制為與RKKY(Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida:魯德曼-基特爾-糟谷-良田)耦合之第二峰值或第一峰值對應之方式。藉由第1中間膜12C之厚度之適當之控制，於第1磁性膜12A與第2磁性膜12B之間，產生反鐵磁性耦合。藉由反鐵磁性耦合，藉由互相成為相反之極性而耦合，例如，元件端部之磁性層之去磁減少。藉由反鐵磁性耦合，可縮小來自第2磁性層12之洩漏磁場。藉此，可縮短複數個記憶體胞之間之距離。例如，可提高記憶密度。 若於第2磁性層12中產生反鐵磁性耦合，則於第2磁性層12中難以獲得形狀磁性各向異性。第2磁性層12之第2磁化12M之穩定性易於下降。此時，於實施形態中，藉由第1中間層15之上述之特殊構造，可易於將第2磁化12M控制於期望之狀態。藉此，即使於第2磁性層12中產生反鐵磁性耦合之情形時，亦可易於將第2磁化12M之方向控制為期望之方向。藉此，例如即使提高記憶密度，亦可更穩定之動作。 於實施形態中，藉由第1中間膜12C之厚度，於第1磁性膜12A與第2磁性膜12B之間，獲得鐵磁性耦合。於該情形時，第2磁性層12之第2磁化12M更穩定化。 如上所述，第1中間膜12C使用例如Ru等之重元素之非磁性金屬。例如，流通於第2磁性層12之寫入電流之一部分流通於第1中間膜12C。藉此，對於設置於第1中間膜12C之上下之第1磁性膜12A及第2磁性膜12B，作用互相不同方向之扭矩。例如，藉由第1中間膜12C，旋偏極之電子係朝向第1磁性膜12A而反射。藉此，可減少寫入電流。例如，可獲得第1中間膜12C之旋軌道效應。 於寫入動作中，控制部70對金屬含有層21與第1磁性層11之間施加電壓。於圖4之例中，藉由對金屬含有層21與電極22之間施加電壓，而對金屬含有層21與第1磁性層11之間施加電壓。藉由電壓之施加，於第1中間層15與第2磁性層12之界面誘發磁性各向異性，故例如第2磁性層12之磁化反轉能量下降。藉由適當地設定第1中間膜12C之厚度，使用反鐵磁性耦合或鐵磁性耦合之構成。藉此，於具有與第1中間層15之界面之第2磁性膜12B中，與無第1中間膜12C之情形相比，可降低反轉能量。其結果，可一面保有保持能量，一面進而使記錄電流下降。 例如，於第1中間膜12C使用Ru之情形時，第1中間膜12C之厚度為0.2 nm以上0.5 nm以下(上述第一峰值)，或0.8 nm以上1.1 nm以下(上述第二峰值)。此時，獲得反鐵磁性耦合。於第1中間膜12C使用Ru之情形時，第1中間膜12C之厚度為0.6 nm以上0.8 nm以下，或1.2 nm以上。此時，獲得鐵磁性耦合。作為第1中間膜12C，亦可使用Rh或Ir等。 圖5係例示第1實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 於圖5中，省略基底層20s、電極22、第1絕緣層41、第2絕緣層42及控制部70。以下，關於磁性記憶裝置112，對與磁性記憶裝置110不同之部分進行說明。 如圖5所示，於本實施形態之另一磁性記憶裝置112中，積層體SB進而包含反鐵磁性層11A。於反鐵磁性層11A與第1中間層15之間設置有第1磁性層11。於該情形時，反鐵磁性層11A係設置於電極22(參照圖1(a))與第1磁性層11之間。電極22係電性連接於反鐵磁性層11A。反鐵磁性層11A係與第1磁性層11電性連接。 反鐵磁性層11A例如包含IrMn。反鐵磁性層11A將例如第1磁性層11之第1磁化11M固定於與Z軸方向交叉之方向。反鐵磁性層11A係例如釘紮層(pinning layer)。 於該例中，第1磁性層11包含第3磁性膜11C、第4磁性膜11D及第2中間膜11E。於第4磁性膜11D與第1中間膜15之間，設置有第3磁性膜11C。於第3磁性膜11C與第4磁性膜11D之間，設置有第2中間膜11E。第4磁性膜11D例如包含CoFe。第2中間膜11E例如包含Ru。第3磁性膜11C例如包含CoFeB。第2中間膜11E之厚度係設定為使第4磁性膜11D與第2磁性膜11C磁性耦合之厚度。如上所述，第3磁性膜11C亦可包含硼。藉此，例如於積層體SB中，可獲得較高之MR(magnetic resistance：磁阻)比。藉此，可提高資訊之寫入狀態之檢測精度。藉此，例如可縮小一個記憶體胞之尺寸。藉此，可易於提高記憶密度。 於磁性記憶裝置112中，藉由第1中間層15之上述之特殊構造，可易於將第2磁化12M控制為期望之狀態。可提供可提高記憶密度之磁性記憶裝置。 於磁性記憶裝置112中，第2磁性層12亦可包含第1磁性膜12A、第2磁性膜12B及第1中間膜12C。 以下，對金屬含有層21、第1磁性層11、第2磁性層12及第1中間層15之例進行說明。 金屬含有層21例如亦可包含具有較高之自旋霍爾效應(spin Hall effect)之材料。例如，金屬含有層21與第2磁性層12相接。例如，金屬含有層21對第2磁性層12賦予旋轉軌道扭矩。金屬含有層21亦可作為例如自旋-軌道層(Spin Orbit Layer：SOL)發揮功能。例如，藉由於金屬含有層21與第2磁性層12之間產生之旋轉軌道扭矩，可改變第2磁性層12之第2磁化12M之朝向。例如，可根據流動於金屬含有層21之電流之流向(第1寫入電流Iw1之朝向或第2寫入電流Iw2之朝向)，控制第2磁化12M之方向。 金屬含有層21例如包含選自由鉭及鎢所組成之群中之至少一者。金屬含有層21例如包含選自由β-鉭及β-鎢所組成之群中之至少一者。該等材料之自旋霍爾角為負。該等材料之自旋霍爾角之絕對值較大。藉此，藉由寫入電流，可有效地控制第2磁化12M。 金屬含有層21亦可包含選自由鉑及金所組成之群中之至少一者。該等材料之自旋霍爾角為正。該等材料之自旋霍爾角之絕對值較大。藉此，藉由寫入電流，可有效地控制第2磁化12M。 根據自旋霍爾角之極性，施加至第2磁性層12之旋轉軌道扭矩之方向(朝向)不同。例如，金屬含有層21對第2磁性層12賦予旋轉軌道相互作用扭矩。藉此，例如，穩定之寫入變得容易。 利用自旋霍爾效應之磁性記憶裝置係例如旋轉軌道扭矩隨機存取記憶體(spin-orbit torque magnetic random access memory:SOT-MRAM)。於SOT-MRAM中，可分離例如寫入電流端子、與讀入電流端子。例如，認為易於減少寫入錯誤率WER。 於實施形態中，亦可利用旋轉傳遞扭矩效應。於該情形時，藉由於積層體SB流通沿著積層方向之電流，控制磁化之朝向。此種磁性記憶裝置係例如旋轉傳遞扭矩隨機存取記憶體(spin transfer torque magnetic random access memory:STT-MRAM)。於STT-MRAM中，使用相同之端子，以較大之電流進行寫入，以較小之電流進行讀出。於STT-MRAM中，金屬含有層21例如亦可於寫入動作中，作為一者之電極而使用。藉由於金屬含有層21與電極22之間流通電流，亦可進行寫入及讀出。 於SOT-MRAM及STT-MRAM之任一者中，依據實施形態，均可提高第2磁性層12之第2磁化12M之控制性。 第2磁性層12係例如磁化自由層。第2磁性層12例如包含鐵磁性材料及軟磁性材料之至少一者。第2磁性層12亦可包含例如人工晶格。 上述之鐵磁性材料例如亦可具有L10 構造、或L11 構造。第2磁性層12例如包含選自由FePd(鐵-鈀)、FePt(鐵-鉑)、CoPd(鈷-鈀)及CoPt(鈷-鉑)所組成之群中之至少一種。上述軟磁性材料包含例如CoFeB(鈷-鐵-硼)。上述之人工晶格包含例如包含第1膜與第2膜之積層膜。第1膜例如包含NiFe(鎳-鐵)、Fe(鐵)及Co(鈷)之至少一者。第2膜包含例如Cu(銅)、Pd(鈀)及Pt(鉑)之至少一者。第1膜係磁性材料，第2膜係非磁性材料。 第2磁性層12亦可例如包含鐵氧體磁性材料。 於實施形態中，於使用旋轉軌道扭矩之磁化反轉之情形時，例如，第2磁性層12具有面內磁性各向異性。藉此，例如自金屬含有層21，可獲得與磁化方向反平行之偏極旋轉。例如，第2磁性層12亦可具有面內之形狀磁性各向異性、及面內之結晶磁性各向異性。 於實施形態中，第2磁性層12亦可具有垂直磁性各向異性。於該情形時，例如，可藉由外部磁場等，使用來自金屬含有層21之偏極旋轉而進行磁化反轉。 第2磁性層12中之耐熱擾動性較高較佳。熱擾動指數Δ係以下述式表示： Δ=Ku V/(KB T)=(Kshape ＋Kfilm )V/(KB T) 上述中，「Ku 」係一軸磁性各向異性。「V」係體積。「Kshape 」係形狀磁性各向異性。「Kfilm 」係膜之一軸磁性各向異性。 例如，若增厚第2磁性層12之厚度，則體積V增大。此時，根據厚度，一軸磁性各向異性之大小產生變化。 第2磁性層12例如亦可具有合成構造。於合成構造中，例如，第2磁性層12包含第1磁性膜12A、第2磁性膜12B及第1中間膜12C(參照圖4)。根據第1中間膜12C(例如Ru膜)之厚度，於第2磁性層12中，有獲得鐵磁性耦合之情形，或獲得反鐵磁性耦合之情形。 於使用鐵磁性耦合之情形時，例如可獲得較高之耐熱擾動性。 另一方面，於使用反鐵磁性耦合之情形時，第2磁性層12例如成為人工反鐵磁性(Synthetic Anti-Ferromagnetic:SAF)構造。於該構造中，產生互相相反方向之漏磁場。因此，可減小漏磁場對鄰近之其他記憶體胞之影響。例如，可減小頑磁力之偏差。於SAF構造中，形狀磁性各向異性被抵消。因此，有難以充分提高耐熱擾動性之情形。 於實施形態中，可藉由第1中間層15之上述之特殊構造，提高耐熱擾動性。實施形態可應用於使用鐵磁性耦合之構成、及使用反鐵磁性耦合之構成之任一者。 第1中間層15例如包含選自由MgO(氧化鎂)、CaO(氧化鈣)、SrO(氧化鍶)、TiO(氧化鈦)、VO(氧化釩)、NbO(氧化鈮)及Al2 O3 (氧化鋁)所組成之群中之至少一者。第1中間層15係例如穿隧障壁層。於第1中間層15包含MgO之情形時，第1中間層15之厚度為例如約1 nm。 第1中間層15亦可包含氧化物之一者之膜。第1中間層15亦可包含氮化物之一者之膜。第1中間層15亦可包含包含複數之膜之積層膜。 例如，MgO具有NaCl(氯化鈉)構造之結晶構造。第1中間層15例如亦可包含具有尖晶石型結晶構造之材料(MgAl2 O4 等)等。 第1磁性層11係例如參照層。第1磁性層11係例如磁性固定層。第1磁性層11包含例如Co(鈷)、CoFeB(鈷-鐵-硼)。此時，亦可設置反鐵磁性層11A(參照圖5)。藉此，於第1磁性層11中，賦予面內方向之各向異性。藉此，第1磁性層11之第1磁化11M係實質性固定於面內之一個方向(與Z軸方向交叉之方向)。第1磁性層11例如成為面內磁化膜。 例如，第1磁性層11之飽和磁化Ms較小較佳。藉此，可抑制第1磁性層11之洩漏磁場不均一地施加於第2磁性層12。 例如，第1磁性層11(參照層)之厚度較第2磁性層12(自由層)之厚度更厚。藉此，可將第1磁性層11之第1磁化11M穩定而固定於特定之方向。 於第1磁性層11變厚時，有自第1磁性層11產生之磁場分佈變大，來自第1磁性層11之漏磁場(洩漏磁場)不均一地施加於第2磁性層12之情形。例如，來自第1磁性層11之漏磁場作用為使第2磁化12M之朝向對於第1磁化11M之朝向成為平行。來自第1磁性層11之漏磁場使第2磁性層12之磁化反轉磁場變化，使第1磁性層11中之耐熱擾動性劣化。例如，藉由來自第1磁性層11之漏磁場之影響，第2磁性層12之反轉對稱性成為非對稱。藉此，例如於第1磁化11M與第2磁化12M平行之狀態、及反平行之狀態下，產生該等狀態之熱穩定性互相不同之情形。有積層體SB中之動作成為不穩定之可能性。 藉由減少第1磁性層11之飽和磁化Ms，可抑制起因於第1磁性層11之漏磁場之動作不穩定。 於實施形態中，第1磁性層11亦可為垂直磁化膜。於該情形時，第1磁性層11例如包含稀土類金屬-過渡金屬磁性層。第1磁性層11例如包含鐵氧體磁性層。於稀土類金屬-過渡金屬磁性層中，飽和磁化Ms較小，各向異性磁場較大。例如，第1磁性層11包含TbCoFe(鋱-鈷-鐵)。第1磁性層11亦可包含人工晶格。該人工晶格包含例如包含Co膜及Pt膜之積層膜。第1磁性層11亦可包含含Fe及Pt之結晶膜。該結晶膜例如具有L10 構造。 於實施形態中，例如第1磁性層11具有沿著第1方向(Z軸方向)之第1厚度，及第1頑磁力。此時，例如，第2磁性層12亦可具有較第1厚度更薄之沿著第1方向之第2厚度、及較第1頑磁力更小之第2頑磁力之至少一者。例如，第1磁性層11之第1磁化11M與第2磁性層12之第2磁化12M相比，相對較難以變化。 於實施形態中，例如於第1磁化11M與第2磁化12M互相地「平行」即第1磁化狀態中，第1磁性層11與第2磁性層12之間之電阻較低。於第1磁化11M與第2磁化12M互相為「反平行」即第2磁化狀態下，第1磁性層11與第2磁性層12之間之電阻較第1磁化狀態中之電阻更高。第1磁化11M與第2磁化12M亦可並非為互相嚴格地「平行」或「反平行」。根據該等磁化之朝向之相對變化而獲得不同之電阻。該磁化之朝向狀態亦可斷開電源而保存。實施形態之磁性記憶裝置係例如非揮發性記憶體。 根據實施形態，例如抑制頑磁力之偏差。可提供具有保持耐性之MTJ元件。 圖6係例示第1實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 如圖6所示，本實施形態之另一磁性記憶裝置113亦包含金屬含有層21、第1磁性層11、第2磁性層12及第1中間層15。第1磁性層11、第2磁性層12及第1中間層15包含於積層體SB。關於積層體SB，與磁性記憶裝置110相同。於磁性記憶裝置113中，進而包含第3磁性層13、第4磁性層14及第2中間層15X。 自第1磁性層11朝向第3磁性層13之方向係沿著第2方向(例如X軸方向)。第4磁性層14係設置於金屬含有層21之另一部分與第3磁性層13之間。第2中間層15X係設置於第3磁性層13與第4磁性層14之間。對第3磁性層13、第4磁性層14及第2中間層15X，可應用關於第1磁性層11、第2磁性層12及第1中間層15說明之構成及材料。 第3磁性層13、第4磁性層14及第2中間層15X包含於積層體SBa。如此，亦可設置複數個積層體SB。 複數個積層體SB係與複數個記憶體胞分別對應。於複數個記憶體胞，可記憶互相不同之資訊。於在複數個記憶體胞記憶資訊時，例如，亦可於複數個記憶體胞記憶「1」及「0」之一者後，於複數個記憶體胞中之期望之幾個記憶「1」及「0」之另一者。又，例如，亦可於在複數個記憶體胞之一者記憶「1」及「0」之一者後，於複數個記憶體胞之另一者記憶「1」及「0」之另一者。 於該例中，設置有電性連接於第1磁性層11之電極22。設置有電性連接於第3磁性層13之電極22a。於電極22與控制部70之間，設置有第1開關Sw1。於電極22a與控制部70之間，設置有第2開關Sw2。藉由該等開關之動作，選擇積層體SB及積層體SBa。 例如，於選擇積層體SB之情形時，對第1磁性層11施加選擇電位，對第3磁性層13施加非選擇電位。例如，於選擇積層體SBa之情形時，對第1磁性層11施加非選擇電位，對第3磁性層13施加選擇電位。選擇電位與非選擇電位不同。 如此，於磁性記憶裝置113中，控制部70與第1磁性層11及第3磁性層13電性連接。控制部70係於第1及第2寫入動作中，將第1磁性層11之電位設定為與第3磁性層之電位不同之電位。例如，該等電位之一者係選擇電位，另一者係非選擇電位。0伏之電壓施加亦包含於「電壓之施加」。選擇電壓之電位與非選擇電壓之電位不同。 (第2實施形態) 圖7係例示第2實施形態之磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 如圖7所示，第2實施形態之磁性記憶裝置120亦包含金屬含有層21、第1磁性層11、第2磁性層12及第1中間層15。第1磁性層11、第2磁性層12及第1中間層15包含於積層體SB。 於該情形時，金屬含有層21亦包含金屬元素。第2磁性層12係設置於金屬含有層21之一部分21c與第1磁性層11之間。第1中間層15包含設置於第1磁性層11與第2磁性層12之間之部分。 第1中間層15包含第1區域15A、第2區域15B及第3區域15C。第2區域15B係於與自第2磁性層12朝向第1磁性層11之第1方向(例如Z軸方向)交叉之第2方向(例如X軸方向)中，與第1區域15A並排。第3區域15C係設置於第1區域15A與第2區域15B之間。於該例中，第1區域15A及第2區域15B係設置於外緣部分15r(參照圖1(c))。例如，第1區域15A亦可與第1端部15a對應。第2區域15B亦可與第2端部15b對應。第1中間層15具有結晶性。 於實施形態中，第1區域15A中之第1晶格長L1係與第3區域15C中之第2晶格長L2不同。第1晶格長L1係第1區域15A中之沿著一個方向之晶格長。第2晶格長L2係第2區域15B中之沿著上述一個方向之晶格長。 例如，將自第2磁性層12朝向第1磁性層11之方向設為第1方向(例如、Z軸方向)。將與第1方向交叉之一個方向設為第2方向(例如X軸方向)。 例如，第1晶格長L1係第1區域15A中之沿著第2方向之晶格長。於該情形時，第2晶格長L2係第2區域15B中之沿著第2方向之晶格長。第1晶格長L1亦可為第1區域15A中之沿著第1方向之晶格長La(參照圖7)。於該情形時，第2晶格長L2係第2區域15B中之沿著第1方向之晶格長Lb(參照圖7)。 例如，第1中間層15之端部之第1晶格長L1小於第1中間層15之中央部之第2晶格長L2。 例如，第1晶格長L1與第2晶格長L2之差之絕對值相對於第1晶格長L1之比為1%以上。例如，若施加較5%更大之應變，則有第1中間層15之結晶性下降之情形。於此種情形時，結晶被破壞，而有例如成為非晶之情況。於該情形時，外緣部分15r係作為非晶被觀測到。 例如，第2磁性層12之楊氏係數係約200 GPa。於第1中間層15中之晶格長之差異為1%左右時，對第2磁性層12施加之應力成為約2 GPa。第2磁性層12包含CoFeB，磁致伸縮係數為15 ppm，於第2磁性層12之尺寸(例如X軸方向之長度)為20 nm之情形時，基於該應力之熱擾動指數估計為約40kB T。該熱擾動指數與例如記憶保持能量為相同程度。 因此，例如，於第2磁性層12具有SAF構造之情形時，亦根據應力而確保記憶保持能量。因此，於第2磁性層12具有SAF構造之情形時，亦可進行適當之動作。藉由SAF構造，例如可減少洩漏磁場，可減少頑磁力之偏差。藉此，可減小複數個記憶體胞(積層體SB)之間距。可提供可提高記憶密度之磁性記憶裝置。 於實施形態中，第1中間層15中之晶格長係隨第1中間層15之內部之位置而不同。藉此，例如第2磁性層12(例如自由層)之第2磁化12M之控制性提高。藉此，例如可降低寫入錯誤率WER。藉此，例如可難以受到來自相鄰之記憶體胞之影響。根據實施形態，可提供可提高記憶密度之磁性記憶裝置。 於第2實施形態中，可適當應用關於第1實施形態之說明。例如，於磁性記憶裝置120中，控制部70亦可實施關於第1實施形態說明之動作。對金屬含有層21、第1磁性層11、第2磁性側層12、第1中間層15、基底層20s、電極22、第1絕緣層41及第2絕緣層42，可應用關於第1實施形態之說明。 例如，金屬含有層21包含第1部分21a及第2部分21b。第2部分21b係於第2方向(例如X軸方向、與自第2磁性層12朝向第1磁性層11之第1方向交叉之方向)上，與第1部分21a並排。金屬含有層21之一部分21c係位於第1部分21a與第2部分21b之間。控制部70與第1部分21a、第2部分21b及第1磁性層11電性連接。控制部70係例如於第1寫入動作中，自第1部分21a朝向第2部分21b將第1寫入電流Iw1供給至金屬含有層21。藉此，形成第1狀態。控制部70係於第2寫入動作中，自第2部分21b朝向第1部分21a將第2寫入電流Iw2供給至金屬含有層21。藉此，形成第2狀態。控制部70亦可於讀出動作中，檢測基於第1磁性層11與第1部分21a之間之電阻之特性(電壓或電流等)變化。於第1寫入動作後(第1狀態)之第1磁性層11與第1部分21a之間之第1電阻與第2寫入動作後(第2狀態)之第1磁性層11與第1部分21a之間之第2電阻不同。 例如，第1磁性層11之厚度(沿著第1方向、例如Z軸方向之厚度)較第2磁性層12之厚度(沿著第1方向、例如Z軸方向之厚度)更厚。第1磁性層11之第1磁化11M實質上固定。第2磁性層12之第2磁化12M為可變。第2磁性層12之第2磁化12M係沿著第3方向(例如Y軸方向、與第1方向及第2方向交叉之方向)。 於磁性記憶裝置120中，第2磁性層12亦可包含第1磁性膜12A、第2磁性膜12B及第1中間膜12C(參照圖4)。第2磁性膜12B係與第1磁性膜12A反鐵磁性耦合。 於磁性記憶裝置120中，例如，金屬含有層層21包含選自由鉭及鎢所組成之群中之至少一者。例如，金屬含有層21亦可包含選自由β-鉭及β-鎢所組成之群中之至少一者。金屬含有層21亦可包含選自由鉑及金所組成之群中之至少一者。金屬含有層21對第2磁性層12賦予旋轉軌道相互作用扭矩。例如，金屬含有層21與第2磁性層12相接。 以下，對磁性記憶裝置120之特性之例進行說明。 圖8係例示磁性記憶裝置之特性之圖表圖。 圖8之橫軸係於設置有複數個記憶體胞(積層體SB)時，為複數個記憶體胞之間距之1/2(半間距:Hp)。縱軸係寫入錯誤率WER。 於圖8，記述有以下6種磁性記憶裝置特性之模擬結果。於磁性記憶裝置120a、120b及120c中，於第1中間層15中，第1晶格長L1與第2晶格長L2之差的絕對值相對於第1晶格長L1之比為1%。於磁性記憶裝置119a、119b及119c中，於第1中間層15中，第1晶格長L1與第2晶格長L2相同。即，比為0%。於磁性記憶裝置120a及119a中，第2磁性層12為單層。於磁性記憶裝置120b及119b中，第2磁性層12具有鐵磁性耦合合成構造。於磁性記憶裝置120c及119c中，第2磁性層12具有反鐵磁性耦合合成構造。於該模擬中，第2磁性層12之厚度(Z軸方向之長度)為2 nm。Y軸方向之長度為20 nm。X軸方向之長度為60 nm。縱橫比為3。 自圖8可知，於磁性記憶裝置120a、120b及120c中，與磁性記憶裝置119a、119b及119c相比，獲得較低之寫入錯誤率WER。若半間距Hp變小，則寫入錯誤率WER惡化。其原因認為在於若間距變小，則附近元件之影響變大。例如，藉由於第1中間層15中使晶格長變化(例如晶格長之1%以上)，即使縮小間距亦可維持較低之寫入錯誤率WER。 於實用之記憶裝置中，寫入錯誤率WER係設為例如10-10 以下。例如，於反鐵磁性耦合合成構造(磁性記憶裝置120c)中，於半間距Hp為50 nm以下，獲得充分實用之寫入錯誤率WER。 圖9(a)～圖9(d)係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖9(a)係圖9(b)之B1-B2線剖視圖。圖9(b)係圖9(a)之A1-A2線剖視圖。圖9(c)及圖9(d)係關於另一磁性記憶裝置之與A1-A2線對應之剖視圖。 如圖9(a)所示，於磁性記憶裝置121中，亦設置有金屬含有層21及積層體SB。積層體SB包含第1磁性層11、第2磁性層12及第1中間層15。於圖9(a)中，省略基底層20s、電極22、第1絕緣層41、第2絕緣層42及控制部70。 於磁性記憶裝置121中，第1區域15A中之第1晶格長L1與第3區域15C中之第2晶格長L2不同。此種晶格長之不同係例如因來自化合物層30之應力F3而產生。於磁性記憶裝置121，亦可提高記憶密度。 例如，化合物層30覆蓋第2磁性層12之側面。化合物層30例如包含金屬含有層21之氧化物或氮化物。例如，將成為金屬含有層21之金屬膜21fm(參照圖1(b))進行電漿處理(氧電漿及氮電漿處理之至少任一者)。於金屬膜21fm之表面形成包含氧化物及氮化物之至少任一者之化合物。藉此，形成化合物層30。此時，產生體積膨脹。藉由化合物之體積膨脹，於第2磁性層12之側面(側壁)形成化合物層30。對第2磁性層12賦予壓縮應力。 例如，亦可加熱氧化或加熱氮化金屬膜21fm。例如，金屬膜21fm之化合物(氧化物或氮化物)之熱膨脹率係金屬膜21fm(金屬含有層21)之熱膨脹率之例如約1/10以下。金屬膜21fm之化合物(氧化物或氮化物)之熱膨脹率係第2磁性層12之熱膨脹率之例如約1/10以下。因此，於溫度自高溫狀態下降時，於金屬膜21fm之化合物中，產生應力F3(例如壓縮應力)。藉此，認為產生第1中間層15中之晶格長之不同。然後，對第2磁性層12施加應力F3。藉此，認為第2磁性層12之第2磁化12M易於維持期望之狀態。 如圖9(b)所示，於本實施形態之另一磁性記憶裝置121中，設置有複數個第2磁性層12(積層體SB)。複數個第2磁性層12(複數個積層體SB)係沿著X軸方向(第2方向)而並排。於該例中，於第2磁性層12(積層體SB)中，設置有形狀各向異性。 例如，第2磁性層12具有第1長度Lf1及第2長度Lf2。第2長度Lf2係沿著第2方向(例如、X軸方向)之第2磁性層12之長度。第1長度Lf1係沿著第3方向(例如、Y軸方向)之第2磁性層12之長度。第3方向與第1方向(Z軸方向)交叉。第3方向係對於第2方向(X軸方向)垂直。第1長度Lf1較第2長度Lf2更長。例如，第1長度Lf1係第2長度Lf2之1.5倍以上10倍以下。 藉由第1長度Lf1與第2長度Lf2不同，於第2磁性層12(積層體SB)設置形狀各向異性。因形狀各向異性，使磁化層之磁化沿著期望之方向。 於磁性記憶裝置121中，認為與第2磁性層12之沿著X軸方向之側壁相比，對第2磁性層12之沿著Y軸方向之側壁施加更大之應力F3。藉此，第2磁性層12之第2磁化12M變得易於沿著Y軸方向。於第2磁性層12中，設置有單軸性。例如，第2磁性層12之第2磁化12M係沿著與第1方向(Z軸方向)及第2方向(Y軸方向)交叉之第3方向(例如Y軸方向)。 如圖9(c)所示，於磁性記憶裝置121a中，化合物層30係於X軸方向上與第2磁性層12對向。化合物層30係於X軸方向上與第2磁性層12重疊。另一方面，化合物層30係於Y軸方向上，不與第2磁性層12重疊。於該例中，對第2磁性層12施加之應力F3係根據方向而有較大差異。藉此，於第2磁性層12中，設置有單軸性。 如圖9(d)所示，於磁性記憶裝置121b中，進而設置側壁層35。側壁層35係於Y軸方向上，與第2磁性層12重疊。側壁層35之材料與化合物層30之材料不同。化合物層30例如包含選自由氧化矽、氧化鉭、氧化鈦、氧化鉿、氮化矽、氮化鉭、氮化鈦、氮化鉿、氮氧化矽、氮氧化鉭、氮氧化鈦及氮氧化鉿所組成之群中之至少一者。另一方面，化合物層30係於X軸方向上與第2磁性層12重疊。例如，於化合物層30包含氧化鈦時，側壁層35包含氧化矽。 藉由設置化合物層30及側壁層35，例如，於對第2磁性層12施加之應力中，因方向而產生差。藉此，於第2磁性層12中設置單軸性。例如，側壁層35例如對第2磁性層12施加拉伸應力。 如此，化合物層30及側壁層35對第2磁性層12施加應力。化合物層30及側壁層35例如亦可提高積層體SB之側面之絕緣性。 例如，於形成積層體SB之加工之時，有於積層體SB之側壁形成導電性之附著物之情形。例如，有於側壁上無法獲得充分絕緣性之情形。藉由化合物層30，第1中間層15朝向上方彎曲(參照圖1(c))，藉此可提高積層體SB之側壁之電性絕緣性。藉此，可有效地獲得基於TMR之電阻變化。 於磁性記憶裝置121、121a及121b中，亦產生例如第1中間層15之晶格長之不同。 圖10係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖10係與圖9(a)之A1-A2線剖面對應之剖視圖。 於圖10所示之磁性記憶裝置122中，亦與磁性記憶裝置121相同，包含金屬含有層21及積層體SB。除此以外，亦可設置基底層20s、電極22、第1絕緣層41、第2絕緣層42及控制部70。於圖10中，省略該等要素。於磁性記憶裝置122中，設置有第1絕緣部40A及第2絕緣部40B。除此以外，例如，與磁性記憶裝置120相同。以下，對該等絕緣部進行說明。 第1絕緣部40A包含第1部分區域p1及第2部分區域p2。於該例中，第1絕緣部40A進而包含第5部分區域p5及第6部分區域p6。該等部分區域可為連續，亦可為不連續。 於第2方向(例如、X軸方向)中，於第1部分區域p1與第5部分區域p5之間設置有第2磁性層12。於第3方向(例如、Y軸方向)中，於第2部分區域p2與第6部分區域p6之間設置有第2磁性層12。第3方向係與第1方向(Z軸方向)交叉，對於第2方向垂直。 第2絕緣部40B包含第3部分區域p3及第4部分區域p4。於該例中，第2絕緣部40B進而包含第7部分區域p7及第8部分區域p8。該等部分區域可為連續，亦可為不連續。 第1部分區域p1係於第2方向(X軸方向)上，設置於第2磁性層12與第3部分區域p3之間。第2部分區域p2係於第3方向(Y軸方向)上，設置於第2磁性層12與第4部分區域p4之間。第5部分區域p5係於第2方向(X軸方向)上，設置於第2磁性層12與第7部分區域p7之間。第6部分區域p6係於第3方向(Y軸方向)上，設置於第2磁性層12與第8部分區域p8之間。 第1絕緣部40A之厚度(沿著X-Y平面之長度)係隨方向而不同。例如，第1部分區域p1具有沿著第2方向之第1部分區域厚度tp1。第2部分區域p2具有沿著第3方向之第2部分區域厚度tp2。第2部分區域厚度tp2與第1部分區域厚度tp1不同。於該例中，第1部分區域厚度tp1較第2部分區域厚度tp2更厚。藉此，對第2磁性層12施加之應力係於X軸方向與Y軸方向不同。 例如，沿著Y軸方向之應力小於沿著X軸方向之應力。對第2磁性層12施加各向異性應力。可易於將第2磁性層12之第2磁化12M之方向穩定為期望之方向。於磁性記憶裝置122中，例如亦產生第1中間層15之晶格長之不同。於磁性記憶裝置122中，亦可提高記憶密度。 於磁性記憶裝置122中，第5部分區域p5具有沿著第2方向之厚度(例如、與第1部分區域厚度tp1相同)。第6部分區域p6具有沿著第3方向之厚度(例如、與第2部分區域厚度tp2相同)。該等厚度係互相不同。 圖11(a)及圖11(b)係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之製造方法之示意性剖視圖。 如圖11(a)所示，於金屬膜21fm(參照圖1(b))上，形成成為積層體SB之積層膜，加工積層膜而形成積層體SB。該加工例如藉由離子束蝕刻而進行。離子束蝕刻結束於金屬膜21fm之上表面。於圖11(a)中，例示第2磁性層12。此後，形成成為第1絕緣部40A之膜40Af。膜40Af係例如SiN膜。 如圖11(b)所示，沿著Y軸方向照射離子束IB。藉此，去除膜40Af之一部分。藉此，膜40Af之一部分(於Y軸方向中與第2磁性層12對向之部分)之厚度局部地變薄。藉此，形成第1絕緣部40A。 圖12係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 如圖12所示，於磁性記憶裝置123中，第2磁性層12(積層體SB)之平面形狀(沿著X-Y平面之平面形狀)為扁平圓狀(包含橢圓)。除此以外，與磁性記憶裝置122相同。於磁性記憶裝置123中，第1部分區域厚度tp1亦較第2部分區域厚度tp2更厚。可易於將第2磁性層12之第2磁化12M之方向穩定為期望之方向。於磁性記憶裝置123中，例如亦產生第1中間層15中之晶格長之不同。於磁性記憶裝置123，亦可提高記憶密度。 圖13(a)及圖13(b)係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之製造方法之示意性剖視圖。 如圖13(a)所示，於金屬膜21fm(參照圖1(b))上，形成成為積層體SB之積層膜，加工積層膜而形成積層體SB。積層體SB之平面形狀係扁平圓狀。加工結束於金屬膜21fm之上表面。此後，形成成為第1絕緣部40A之膜40Af。膜40Af係例如SiN膜。 如圖13(b)所示，一面使基板(基底層20s)以Z軸方向為軸旋轉，一面照射離子束IB。藉此，去除膜40Af之一部分。此時，於膜40Af中於Y軸方向與第2磁性層12重疊之部分之曲率較於膜Af中於X軸方向與第2磁性層12重疊之部分之曲率更高。藉此，於該等部分中，因離子束IB之照射而膜40Af之去除速度不同。藉此，膜40Af中之於Y軸方向而與第2磁性層12對向之部分之厚度局部地變薄。藉此，形成第1絕緣部40A。 於磁性記憶裝置123之形成中，亦可進行關於圖11(b)而說明之離子束IB之各向異性之照射。 圖14係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 如圖14所示，於磁性記憶裝置124中，亦設置有第1絕緣部40A及第2絕緣部40B。於磁性記憶裝置124中，第1絕緣部40A之材料根據場所而不同。除此以外與磁性記憶裝置122相同故省略說明。 於第1絕緣部40A中，第1部分區域p1之材料與第2部分區域p2之材料不同。進而第5部分區域p5之材料亦可與第6部分區域p6之材料不同。例如第1部分區域p1及第5部分區域p5包含氧化矽。第2部分區域p2及第6部分區域p6包含氮化矽。根據不同之材料，於對第2磁性層12施加之應力產生各向異性。藉此，可易於將第2磁性層12之第2磁化12M之方向穩定為期望之方向。於磁性記憶裝置124中，例如亦產生第1中間層15中之晶格長之不同。於磁性記憶裝置124，亦可提高記憶密度。 於磁性記憶裝置124中，第2絕緣部40B之材料亦可為均一。於磁性記憶裝置124中，亦可如磁性記憶裝置122，第1絕緣部40A之厚度根據場所而不同。 例如，第1部分區域p1具有沿著第2方向(X軸方向)之第1部分區域厚度tp1及第1材料。此時，第2部分區域p2亦可具有沿著與第1部分區域厚度tp1不同之第3方向(Y軸方向)之第2部分區域厚度tp2及與第1材料不同之第2材料之至少一者。 圖15係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 如圖15所示，於磁性記憶裝置125中，亦設置有第1絕緣部40A。於磁性記憶裝置125中，第1絕緣部40A之材料亦根據場所而不同。此外，由於與磁性記憶裝置124相同故省略說明。以下，對磁性記憶裝置125，關於第1絕緣部40A而說明。 第1絕緣部40A包含第1部分區域p1及第2部分區域p2。第1部分區域p1係於第2方向(例如X軸方向)中，與第2磁性層12重疊。第2部分區域p2係於第3方向(與第1方向交叉且對於第2方向垂直之方向，例如Y軸方向)上，與第2磁性層12重疊。第1部分區域p1之材料與第2部分區域p2之材料不同。例如，第1部分區域p1包含氧化矽，第2部分區域p2包含氮化矽。可易於將第2磁性層12之第2磁化12M之方向穩定為期望之方向。於磁性記憶裝置125中，例如產生第1中間層15中之晶格長之不同。於磁性記憶裝置125，亦可提高記憶密度。 以下，對磁性記憶裝置125之製造方法之例進行說明。 圖16(a)～圖16(i)係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之製造方法之示意圖。 圖16(a)、圖16(c)、圖16(e)、圖16(g)及圖16(i)係剖視圖。圖16(b)、圖16(d)、圖16(f)及圖16(h)為俯視圖。 如圖16(a)及圖16(b)所示，於基板(基底層20s)上，設置有成為金屬含有層21之金屬膜21fm。於金屬膜21fm上，設置有成為積層體SB之積層膜SBF。積層膜SBF包含成為第2磁性膜12之膜12F、成為第1中間層15之膜15F、及成為第1磁性層11之膜11F。於積層膜SBF上，設置有遮罩M1。於該例中，遮罩M1為沿著Y軸方向之帶狀。 如圖16(c)及圖16(d)所示，對於遮罩M1之開口部中露出之積層膜SBF照射離子束IB1。藉此，去除積層膜SBF之一部分。藉此，形成積層體SB(第2磁性層12、第1中間層15及第1磁性層11)。於遮罩M1之開口部中，露出金屬膜21fm。 如圖16(e)及圖16(f)所示，於露出之金屬膜21fm上，形成絕緣膜IF1。絕緣膜IF1係例如氮化矽。將上表面平坦化。 如圖16(g)～圖16(i)所示，形成另一遮罩(未圖示)，且去除自該另一遮罩之開口部露出之積層膜SBF及絕緣膜IF1。該另一遮罩係沿著與遮罩M1之延伸方向交叉之方向(例如、X軸方向)延伸之帶狀。於去除之部分，形成絕緣膜IF2且平坦化。絕緣膜IF2之材料與絕緣膜IF1之材料不同。例如，於絕緣膜IF1包含氧化矽之情形時，絕緣膜IF2包含氮化矽。 如此形成磁性記憶裝置125。 例如，絕緣膜IF1係以獲得壓縮應力及拉伸應力之一者之條件而形成。例如，絕緣膜IF2係以獲得壓縮應力及拉伸應力之另一者之條件而形成。於第2磁性層12中，導入單軸應力。 以下，對磁性記憶裝置125之另一製造方法進行說明。 圖17(a)～圖17(f)係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之製造方法之示意性剖視圖。 如圖17(a)所示，於設置於基板(基底層20s)上之金屬膜21fm上，設置有成為積層體SB之積層膜SBF(成為第2磁性層12之膜12F、成為第1中間層15之膜15F、及成為第1磁性層11之膜11F)。於積層膜SBF上，設置遮罩M1。於該例中，遮罩M1係沿著Y軸方向之帶狀。 如圖17(b)所示，去除於遮罩M1之開口部露出之積層膜SBF之一部分。該去除係藉由例如RIE(Reactive Ion Etching:反應性離子蝕刻)等而進行。於該處理中，留下成為第2磁性層12之膜12F。 如圖17(c)所示，對於遮罩M1之開口部露出之膜12F照射離子束IB2。離子束IB2係例如氧離子束及氮離子束之至少任一者。藉此，自膜12F形成化合物膜12FC。 如圖17(d)所示，於化合物膜12FC上，形成絕緣膜IF1。絕緣膜IF1係例如氮化矽。將上表面平坦化。 此後，例如進行關於圖16(g)～圖16(i)說明之處理。藉此，形成磁性記憶裝置125。 於該例中，於成為第2磁性層12之膜12F中，不進行物理性加工。例如，實質上不會產生RIE等之處理中之活性氣體與第2磁性層12之側壁接觸。例如，藉此，穩定積層體SB(MTJ元件)之動作。獲得較高之良率。 於該例中，如圖17(e)所示，於關於上述之圖17(c)說明之處理中，除了藉由離子束IB2之照射，形成化合物膜12FC以外，亦可自金屬膜21fm形成化合物膜12fmc。於化合物膜12fmc中亦可產生體積膨脹。 此後，如圖17(f)所示，於化合物膜12FC上，形成絕緣膜IF1，將上表面平坦化。此後，例如，進行關於圖16(g)～圖16(i)說明之處理。藉此，形成磁性記憶裝置125。藉由形成化合物膜12fmc，例如可對第2磁性層12施加更大之應力。 圖18(a)～圖18(i)係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之製造方法之示意圖。 圖18(a)、圖18(c)、圖18(e)、圖18(g)及圖18(i)係剖視圖。圖18(b)、圖18(d)、圖18(f)及圖18(h)係俯視圖。 如圖18(a)及圖18(b)所示，於基板(基底層20s)上，形成金屬膜21fm。於金屬膜21fm上，形成成為積層體SB之積層膜SBF。積層膜SBF包含成為第2磁性膜12之膜12F、成為第1中間層15之膜15F、及成為第1磁性層11之膜11F。 於該例中，金屬膜21fm係以施加應力(例如壓縮應力)之條件形成。例如，金屬膜21fm係藉由於低壓氛圍之濺鍍形成。藉此，例如Ar氣體難以取入膜中。金屬膜21fm以較密之狀態而形成。藉此，於金屬膜21fm中，產生壓縮應力。例如，藉由使用Kr氣體之濺鍍形成金屬膜21fm。藉此，例如，金屬膜21fm中難以取入氣體。金屬膜21fm成為較密狀態。藉此，於金屬膜21fm中，產生壓縮應力。例如，可以無應變之狀態為基準而將金屬膜21fm之晶格常數改變1%以上。 例如，使用Ta膜作為金屬膜21fm，使用CoFeB膜作為成為第2磁性層12之膜12F。於該等膜之形成後，例如以高溫(約230℃以上270℃以下之溫度)進行處理。藉此，例如，膜12F中之B(硼)朝金屬膜21fm移動(例如擴散)，於金屬膜21fm中產生壓縮應力。 如圖18(a)及圖18(b)所示，於積層膜SBF上，設置遮罩M1。遮罩M1係沿著Y軸方向之帶狀。 如圖18(c)及圖18(d)所示，對於遮罩M1之開口部露出之積層膜SBF照射離子束IB1。藉此，去除積層膜SBF之一部分。藉此，形成積層體SB(第2磁性層12、第1中間層15及第1磁性層11)。於遮罩M1之開口部露出金屬膜21fm。 如上所述，於在金屬膜21fm設置壓縮應力之情形時，藉由積層膜SBF之加工，產生應力釋放。藉此，例如於第2磁性層12產生拉伸應力。 如圖18(e)及圖18(f)所示，於露出之金屬膜21fm上，形成絕緣膜IF1。絕緣膜IF1係例如氮化矽。將上表面平坦化。 如圖18(g)～圖18(i)所示，形成另一遮罩(未圖示)，去除於該另一遮罩之開口部露出之積層膜SBF及絕緣膜IF1。該另一遮罩係沿著與遮罩M1之延伸方向交叉之方向(例如、X軸方向)延伸之帶狀。於去除之部分，形成絕緣膜IF2且平坦化。絕緣膜IF2之材料與絕緣膜IF1之材料不同。例如，於絕緣膜IF1包含氧化矽之情形時，絕緣膜IF2包含氮化矽。 如此而形成磁性記憶裝置125。 於磁性記憶裝置120、120a～120c、121、121a、121b、122～125中，第1中間層15亦可為朝向金屬含有層21之凸狀。於磁性記憶裝置120、120a～120c、121、121a、121b、122～125中，於第1方向(自第2磁性層12朝向第1磁性層11之方向)上，第2面11fb與外緣部分15r之間之第1距離t1(最短距離)亦可較第2面11fb與內側部分15c之間之第2距離t2(最短距離)更短(參照圖1(c))。 (第3實施形態) 圖19係例示第3實施形態之磁性記憶裝置之製造方法之流程圖。 如圖19所示，於本實施形態之磁性記憶裝置之製造方法中，形成構造體SB0(參照圖1(b))(步驟S110)。構造體SB0包含金屬膜21fm、第2磁性層12、第1中間層15及第1磁性層11。第2磁性層12係設置於金屬膜21fm之一部分與第1磁性層11之間。第1中間層15包含設置於第1磁性層11與第2磁性層12之間之部分。第1中間層15係非磁性。第1中間層15係於與自第2磁性層12朝向第1磁性層11之第1方向(Z軸方向)交叉之方向上，以第2磁性層12為基準而突出。 於本製造方法中，處理金屬膜21fm之另一部分之表面(步驟S120)。藉此，形成包含金屬膜21fm所含之金屬元素之化合物層30(參照圖1(c))。化合物層30之一部分位於金屬膜21fm(金屬含有層21)與第1中間層15之間。 根據本製造方法，可提供可提高記憶密度之磁性記憶裝置之製造方法。 於磁性記憶裝置中，若藉由記憶密度之上升而微細化發展，則來自記憶層之洩漏磁場對鄰近元件造成之影響變大，寫入錯誤率WER上升。於磁性記憶裝置中，重要的是兼具元件微細化所致之高記錄密度化、與耐熱擾動性。根據實施形態，即使元件間隔較窄亦可降低寫入錯誤率WER。可提供耐熱擾動性較高之磁性記憶裝置。可抑制由來自附近元件之洩漏磁場所致之磁化反轉能量之偏差。可抑制耐熱擾動性之下降。 根據實施形態，可提供可提高記憶密度之磁性記憶裝置及其製造方法。 於本說明書中，「電性連接之狀態」包含複數個導電體物理性相接而於該等複數個導電體之間流通電流之狀態。「電性連接之狀態」包含於複數個導電體之間，插入另一導電體，而於該等複數個導電體之間流通電流之狀態。「電性連接之狀態」包含於複數個導電體之間，插入電性元件(電晶體等之開關元件等)，而於該等複數個導電體之間可形成流通電流之狀態之狀態。 於本說明書中，「垂直」及「平行」並非僅嚴格之垂直及嚴格之平行，係例如包含製造步驟中之偏差等者，只要實質上垂直及實質上平行即可。 以上，一面參照具體例，一面對本發明之實施形態進行說明。然而，本發明並非限定於該等具體例者。例如，關於包含於磁性記憶裝置之金屬含有層、磁性層、中間層、絕緣層、絕緣部、基底層及控制部等之各要素之具體構成，只要本領域技術人員可藉由自周知之範圍內進行適當選擇，同樣實施本發明，可獲得相同之效果，則包含於本發明之範圍。 又，使各具體例之任意2者以上之要素於技術上可行之範圍內組合者只要包含本發明之要旨亦包含於本發明之範圍。 除此以外，作為本發明之實施形態而基於上述之磁性記憶裝置及其製造方法，本領域技術人員可適當變更設計而實施之全部之磁性記憶裝置及其製造方法只要包含本發明之要旨，亦屬於本發明之範圍。 除此以外，於本發明之思想範疇中，若為本領域技術人員，則可想到各種變更例及修正例，應了解關於其等變更例及修正例亦屬於本發明之範圍。 雖然已說明本發明之若干實施形態，但該等實施形態係作為例子而提出者，並非意欲限定發明之範圍。該等新穎實施形態可以其他各種形態實施，可於不脫離發明之主旨之範圍內進行各種省略、置換、及變更。該等實施形態及其變化包含於發明之範圍或主旨，且包含於申請專利範圍所記載之發明與其等效之範圍內。 本申請案以日本專利申請案2016-154040號(申請日：2016年8月4日)為基礎，享受自該申請案之優先權。本申請案藉由參照該申請案，而包含該申請案之所有內容。
11‧‧‧第1磁性層
11A‧‧‧反鐵磁性層
11C‧‧‧第3磁性膜
11D‧‧‧第4磁性膜
11E‧‧‧第2中間膜
11F‧‧‧膜
11fa‧‧‧面
11fb‧‧‧面
11M‧‧‧第1磁化
12‧‧‧磁性層
12A‧‧‧第1磁性膜
12B‧‧‧第2磁性膜
12C‧‧‧第1中間膜
12F‧‧‧膜
12FC‧‧‧化合物膜
12fm‧‧‧金屬膜
12fmc‧‧‧化合物膜
12M‧‧‧第2磁化
12s‧‧‧側面
13‧‧‧第3磁性層
14‧‧‧第4磁性層
15‧‧‧第1中間層
15A‧‧‧第1區域
15a‧‧‧第1端部
15B‧‧‧第2區域
15b‧‧‧第2端部
15C‧‧‧第3區域
15c‧‧‧內側部分
15F‧‧‧膜
15fa‧‧‧面
15fb‧‧‧面
15p‧‧‧突出部
15r‧‧‧外緣部分
15X‧‧‧第2中間層
20s‧‧‧基底層
21‧‧‧金屬含有層
21a‧‧‧第1部分
21b‧‧‧第2部分
21c‧‧‧一部分
21fa‧‧‧面
21fb‧‧‧面
21fm‧‧‧金屬膜
22‧‧‧電極
22a‧‧‧電極
30‧‧‧化合物層
35‧‧‧側壁層
40A‧‧‧第1絕緣部
40Af‧‧‧膜
40B‧‧‧第2絕緣部
41‧‧‧第1絕緣層
42‧‧‧第2絕緣層
70‧‧‧控制部
110‧‧‧磁性記憶裝置
110a‧‧‧磁性記憶裝置
111‧‧‧磁性記憶裝置
112‧‧‧磁性記憶裝置
113‧‧‧磁性記憶裝置
119a‧‧‧磁性記憶裝置
119b‧‧‧磁性記憶裝置
119c‧‧‧磁性記憶裝置
120‧‧‧磁性記憶裝置
120a‧‧‧磁性記憶裝置
120b‧‧‧磁性記憶裝置
120c‧‧‧磁性記憶裝置
121‧‧‧磁性記憶裝置
121a‧‧‧磁性記憶裝置
121b‧‧‧磁性記憶裝置
122‧‧‧磁性記憶裝置
123‧‧‧磁性記憶裝置
124‧‧‧磁性記憶裝置
125‧‧‧磁性記憶裝置
A1-A2‧‧‧線
B1-B2‧‧‧線
F3‧‧‧應力
Hp‧‧‧半間距
IB‧‧‧離子束
IB1‧‧‧離子束
IB2‧‧‧離子束
IF1‧‧‧絕緣膜
IF2‧‧‧絕緣膜
L1‧‧‧第1晶格長
L2‧‧‧第2晶格長
L3‧‧‧第3晶格長
L4‧‧‧第4晶格長
La‧‧‧晶格長
Lb‧‧‧晶格長
Lf1‧‧‧第1長度
Lf2‧‧‧第2長度
Iw1‧‧‧第1寫入電流
Iw2‧‧‧第2寫入電流
M1‧‧‧遮罩
p1～p8‧‧‧第1～第8部分區域
S110‧‧‧步驟
S120‧‧‧步驟
SB‧‧‧積層體
SB0‧‧‧構造體
SBa‧‧‧積層體
SBF‧‧‧積層膜
Sw1‧‧‧第1開關
Sw2‧‧‧第2開關
t1‧‧‧第1距離
t2‧‧‧第2距離
ta1‧‧‧距離
ta2‧‧‧距離
tp1‧‧‧第1部分區域厚度
tp2‧‧‧第2部分區域厚度
WER‧‧‧寫入誤差率
X‧‧‧軸
Y‧‧‧軸
Z‧‧‧軸
圖1(a)～圖1(c)係例示第1實施形態之磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖2係例示第1實施形態之磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖3(a)及圖3(b)係例示第1實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖4係例示第1實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖5係例示第1實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖6係例示第1實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖7係例示第2實施形態之磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖8係例示磁性記憶裝置之特性之圖表圖。 圖9(a)～圖9(d)係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖10係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖11(a)及圖11(b)係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之製造方法之示意性剖視圖。 圖12係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖13(a)及圖13(b)係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之製造方法之示意性剖視圖。 圖14係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖15係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之示意性剖視圖。 圖16(a)～圖16(i)係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之製造方法之示意圖。 圖17(a)～圖17(f)係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之製造方法之示意性剖視圖。 圖18(a)～圖18(i)係例示第2實施形態之另一磁性記憶裝置之製造方法之示意圖。 圖19係例示第3實施形態之磁性記憶裝置之製造方法之流程圖。

Claims (16)

  1. 一種磁性記憶裝置，其具備： 金屬含有層，其包含金屬元素； 第1磁性層； 第2磁性層，其設置於上述金屬含有層之一部分與上述第1磁性層之間；及 非磁性之第1中間層，其包含設置於上述第1磁性層與上述第2磁性層之間之部分；且 上述第1中間層為朝向上述金屬含有層之凸狀。
  2. 如請求項1之磁性記憶裝置，其中 進而具備化合物層，其包含選自由上述金屬元素之氧化物、上述金屬元素之氮化物、及上述金屬元素之氮氧化物所組成之群中之至少一者；且 上述化合物層之至少一部分係於自上述第2磁性層朝向上述第1磁性層之方向上，位於上述金屬含有層、上述第1中間層之一部分之間。
  3. 一種磁性記憶裝置，其具備： 金屬含有層，其包含金屬元素； 第1磁性層； 第2磁性層，其設置於上述金屬含有層之一部分與上述第1磁性層之間； 第1中間層，其係非磁性者，且包含內側部分、及上述內側部分之周圍之外緣部分，上述內側部分之至少一部分係設置於上述第1磁性層與上述第2磁性層之間；且 上述第1磁性層具有：第1面，其與上述第1中間層對向；及第2面，其係與上述第1面為相反側；且 於自上述第2磁性層朝向上述第1磁性層之方向上，上述第2面與上述外緣部分之間之第1距離較上述第2面與上述內側部分之間之第2距離更短。
  4. 如請求項1或2之磁性記憶裝置，其中 上述第1中間層具有結晶性， 上述第1中間層包含內側部分、及上述內側部分之周圍之外緣部分，且 上述外緣部分之沿著一個方向之第1晶格長與上述內側部分之沿著上述一個方向之第2晶格長不同。
  5. 一種磁性記憶裝置，其具備： 金屬含有層，其包含金屬元素； 第1磁性層； 第2磁性層，其設置於上述金屬含有層之一部分與上述第1磁性層之間； 第1中間層，其係非磁性者，且包含內側部分、及上述內側部分之周圍之外緣部分，上述內側部分之至少一部分係設置於上述第1磁性層與上述第2磁性層之間；且 上述第1中間層具有結晶性， 上述外緣部分之沿著一個方向之第1晶格長與上述內側部分之沿著上述一個方向之第2晶格長不同。
  6. 如請求項4或5之磁性記憶裝置，其中 上述第1晶格長與上述第2晶格長之差的絕對值之相對於上述第1晶格長之比為1%以上。
  7. 如請求項4至6中任一項之磁性記憶裝置，其中進而具備： 第1絕緣部，其包含第1部分區域及第2部分區域；及 第2絕緣部，其包含第3部分區域及第4部分區域；且 上述第1部分區域係於與自上述第2磁性層朝向上述第1磁性層之第1方向交叉之第2方向上設置於上述第2磁性層與上述第3部分區域之間， 上述第2部分區域係於與上述第1方向交叉且相對於上述第2方向垂直之第3方向上設置於上述第2磁性層與上述第4部分區域之間，且 上述第1部分區域之沿著上述第2方向之厚度與上述第2部分區域之沿著上述第3部分之厚度不同。
  8. 如請求項4至6中任一項之磁性記憶裝置，其中 進而具備第1絕緣部，其包含第1部分區域及第2部分區域，且 上述第1部分區域係於與自上述第2磁性層朝向上述第1磁性層之第1方向交叉之第2方向上與第上述第2磁性層重疊， 上述第2部分區域係於與上述第1方向交叉且相對於上述第2方向垂直之第3方向上與上述第2磁性層重疊，且 上述第1部分區域之材料與上述第2部分區域之材料不同。
  9. 如請求項1至8中任一項之磁性記憶裝置，其中 進而具備控制部， 上述金屬含有層含有第1部分、及第2部分，自上述第1部分朝向上述第2部分之第2方向與自上述第2磁性層朝向上述第1磁性層之第1方向交叉，且上述金屬含有層之上述一部分位於上述第1部分與上述第2部分之間，且 上述控制部係與上述第1部分、第2部分及上述第1磁性層電性連接，且 上述控制部實施以下動作： 第1寫入動作，其將自上述第1部分朝向上述第2部分之第1寫入電流供給至上述金屬含有層；及 第2寫入動作，其將自上述第2部分朝向上述第1部分之第2寫入電流供給至上述金屬含有層；且 上述第1寫入動作後之上述第1磁性層與上述第1部分之間之第1電阻與上述第2寫入動作後之上述第1磁性層與上述第1部分之間之第2電阻不同。
  10. 如請求項9之磁性記憶裝置，其中 上述第1磁性層具有沿著上述第1方向之第1厚度、及第1頑磁力， 上述第2磁性層具有以下之至少任一者： 第2厚度，其較上述第１厚度更薄且沿著上述第1方向；及 第2頑磁力，其小於上述第1頑磁力。
  11. 如請求項9或10之磁性記憶裝置，其中 上述第2磁性層之第2磁化係沿著與上述第1方向及上述第2方向交叉之第3方向。
  12. 如請求項9至11中任一項之磁性記憶裝置，其中 上述第2磁性層具有：第1長度，其沿著與上述第1方向交叉且相對於上述第2方向垂直之第3方向；及第2長度，其沿著上述第2方向；且 上述第1長度較上述第2長度更長。
  13. 如請求項9至12中任一項之磁性記憶裝置，其中 進而具備第3磁性層、第4磁性層及第2中間層，且 上述第4磁性層係設置於上述金屬含有層之另一部分與上述第3磁性層之間， 上述第2中間層係設置於上述第3磁性層與上述第4磁性層之間， 上述控制部係與上述第1磁性層及上述第3磁性層電性連接，且 上述控制部係於上述第1寫入動作中，將上述第1磁性層之電位設定為與上述第3磁性層之電位不同之電位。
  14. 如請求項1至13中任一項之磁性記憶裝置，其中 上述第2磁性層包含： 第1磁性膜；及 第2磁性膜，其係設置於上述第1磁性膜與上述第1中間層之間。
  15. 如請求項14之磁性記憶裝置，其中 上述第1磁性膜及上述第2磁性膜係反鐵磁性耦合。
  16. 一種磁性記憶裝置之製造方法，其係形成構造體，該構造體包含：金屬膜；第1磁性層；第2磁性層，其係設置於上述金屬膜之一部分與上述第1磁性層之間；及非磁性之第1中間層，其包含設置於上述第1磁性層與上述第2磁性層之間之部分；且上述第1中間層係於與自上述第2磁性層朝向上述第1磁性層之第1方向交叉之方向上形成以上述第2磁性層為基準而突出，及 處理上述金屬膜之另一部分之表面，形成包含上述金屬膜所含之金屬元素之化合物層，且上述化合物層之一部分位於上述金屬膜與上述第1中間層之間。
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