磁性存储器的制作方法

磁性存储器
1.[相关申请案]
[0002]
本技术案享有以日本专利申请2020-150768号(申请日：2020年9月8日)作为基础申请案的优先权。本技术案通过参照该基础申请案而包含基础申请案的所有内容。
技术领域
[0003]
本发明的实施方式涉及一种磁性存储器。


背景技术：

[0004]
已知一种磁性存储器，通过使电流于磁性部件流通而使磁性部件的磁壁移动(位移)。该磁性存储器例如在磁性部件的一端电连接有第1配线，在另一端连接有第2配线。通过将使磁性部件的磁壁位移的位移电流于磁性部件的一端与另一端之间流通而使磁壁移动。
[0005]
具有此种构成的磁性存储器存在会产生位移错误的问题。


技术实现要素：

[0006]
本实施方式提供一种能够抑制产生位移错误的磁性存储器。
[0007]
本实施方式的磁性存储器具备：第1配线及第2配线；非磁性导电体部，沿第1方向设置；第1磁性部件，包含电连接于所述第1配线的第1部分及电连接于所述第2配线的第2部分，且所述第1磁性部件是以在所述第1方向上从所述第1部分向所述第2部分延伸，包围所述非磁性导电体部的方式配置；绝缘部，配置于所述非磁性导电体部与所述第1磁性部件之间；以及控制电路，电连接于所述非磁性导电体部、所述第1配线及所述第2配线。
附图说明
[0008]
图1是表示第1实施方式的磁性存储器的剖视图。
[0009]
图2是对第1实施方式的磁性存储器的动作进行说明的图。
[0010]
图3a、3b是对向第1实施方式的磁性存储器施加电压的效果进行说明的图。
[0011]
图4a至4c是对第1例的位移动作进行说明的波形图。
[0012]
图5a、5b是对第2例的位移动作进行说明的波形图。
[0013]
图6是表示第1实施方式的变化例的磁性存储器的剖视图。
[0014]
图7是表示第2实施方式的磁性存储器的构成的电路图。
[0015]
图8是表示第3实施方式的磁性存储器的构成的电路图。
[0016]
图9是表示第4实施方式的磁性存储器的制造步骤的剖视图。
[0017]
图10是表示第4实施方式的磁性存储器的制造步骤的剖视图。
[0018]
图11是表示第4实施方式的磁性存储器的制造步骤的剖视图。
[0019]
图12是表示第4实施方式的磁性存储器的制造步骤的剖视图。
[0020]
图13a、13b是表示第4实施方式的磁性存储器的制造步骤的剖视图及俯视图。
junction，磁穿隧接面)元件。以下说明中，设磁阻元件14为mtj元件。mtj元件14具备磁化方向可变的自由层(磁化自由层)14a、磁化方向固定的固定层(磁化固定层)14c、及配置于自由层14a与固定层14c之间的非磁性绝缘层(隧道势垒层)14b。mtj元件14中，自由层14a经由非磁性导电层13电连接于磁性部件12的第1端部12a，固定层14c电连接于源极线sl。源极线sl也可以是位线。此处，“磁化方向可变”的意思是在后述读出动作中，磁化方向能够随来自磁性部件12的漏磁场变化，“磁化方向固定”的意思是磁化方向不随来自磁性部件12的漏磁场变化。
[0039]
另外，位线bl沿y方向延伸，在中央部具有开口。该开口具有内径与磁性部件12的筒相同或比其更小的形状。磁性部件12的第2端部12b电连接于位线bl的所述开口的外侧的区域。在位线bl的上方设置有场线fl1、fl2。这些场线fl1、fl2沿y方向延伸。
[0040]
磁轭40例如包含软磁性体，以包围位线bl及场线fl1、fl2各自的一部分的方式设置。另外，磁轭40具备第1部分40a1、40a2、第2部分40b、第3部分40c1、40c2、第4部分40d1、40d2、第5部分40e。第1部分40a1及第1部分40a2隔着磁性部件12配置于第2端部12b附近，分别在x方向上延伸，进而配置于位线bl的下表面侧。即，第1部分40a1及第1部分40a2是以各自的一端隔着磁性部件12的第2端部12b对向的方式配置。
[0041]
第2部分40b设置于第2端部12b附近的磁性部件12的筒内，并且连接于第5部分。这些第2部分40b及第5部分沿z方向延伸，贯通位线bl的所述开口，与位线bl电绝缘。
[0042]
第3部分40c1沿z方向延伸，一端连接于第1部分40a1的另一端。第3部分40c2沿z方向延伸，一端连接于第1部分40a2的另一端。第4部件40d1沿x方向延伸，一端连接于第3部件40c1的另一端。第4部件40d2沿x方向延伸，一端连接于第3部件40c2的另一端。第5部件40e沿z方向延伸，连接于第4部件40d1、40d2各自的另一端。
[0043]
第1部分40a1、第3部分40c1、第4部分40d1、第5部分40e及第2部分40b包围场线fl1的一部分，第1部分40a2、第3部分40c2、第4部分40d2、第5部分40e及第2部分40b包围场线fl2的一部分。即，第1部分40a1、第3部分40c1、第4部分40d1、第5部分40e及第2部分40b构成第1磁性电路，增强后述图2所示的控制电路100向场线fl1供给的写入电流所产生的感应磁场，向磁性部件12的第2端部传递。另外，第1部分40a2、第3部分40c2、第4部分40d2、第5部分40e及第2部分40b构成第2磁性电路，增强所述控制电路100向场线fl2供给的写入电流所产生的感应磁场，向磁性部件12的第2端部传递。
[0044]
非磁性导电层50配置于磁性部件12的筒内，与磁轭40的第2部分40b电连接。非磁性导电层52配置于磁性部件12的筒内。
[0045]
非磁性导电体部54沿z方向配置于磁性部件12的筒内，一端连接于非磁性导电层50，另一端连接于非磁性导电层52。利用绝缘膜56使非磁性导电体部54与磁性部件12电绝缘。该绝缘膜56较佳为与磁性部件12的窄缩部12d对应的部分的膜厚小于与区域12c对应的部分的膜厚。
[0046]
如图2所示，第1实施方式的磁性存储器具备位移电流供给电路110及电压供给电路120，位移电流供给电路110向位线bl与源极线sl之间供给使磁性部件12的磁壁移动(位移)的位移电流，电压供给电路120向磁轭40与源极线sl之间供给电压。电压供给电路120也可以电连接于位线bl，在该情况下，对磁轭40与位线bl之间供给电压。另外，进而具备控制位移电流供给电路110及电压供给电路120的控制电路100。此外，该控制电路100对场线
fl1、fl2供给写入电流。
[0047]
(写入动作)
[0048]
其次，对写入动作进行说明。控制电路100对场线fl1、fl2供给方向互为相反的写入电流，利用该写入电流产生感应磁场。通过分别包围场线fl1、fl2的第1磁性电路及第2磁性电路将该感应磁场增强，传递至磁性部件12的第2端部12b，对第2端部12b进行信息(磁化方向)的写入。使用位移电流供给电路110，使位移电流is流通于位线bl与源极线sl之间从而使磁壁移动。使写入的信息向磁性部件12的第1端部12a侧移动，从而能够对第2端部12b进行下一信息的写入。
[0049]
此外，写入动作也可以经由mtj(magnetic tunnel junction)使电流于磁性部件12中流通，从而利用自旋注入所产生的磁矩翻转。以下的实施方式中相同。
[0050]
(读出动作)
[0051]
其次，对读出动作进行说明。首先，使用位移电流供给电路110，使位移电流is于位线bl与源极线sl之间流通而使磁壁移动，由此使应读出的信息向磁性部件12的第1端部12a移动。磁壁与施加位移电流is的时间成比例地移动，当切断位移电流is时，磁壁移动至磁性部件12附近的窄缩部12d并停止。本实施方式中，当供给该位移电流is时，使用电压供给电路120对磁轭40与源极线sl之间供给电压vc。由此，对电连接于源极线sl的磁性部件12与电连接于磁轭40的非磁性导电体部54之间施加电压vc。
[0052]
在磁性部件12与非磁性导电体部54之间的电压vc为负的情况下，例如图3a所示的情况下，即对磁性部件12施加的电位高于对非磁性导电体部54施加的电位的情况下，磁性部件12的磁各向异性变大，磁壁变得容易停止。因此，与未施加电压vc的情况相比，不易产生位移错误，能够抑制位移错误。
[0053]
另外，在磁性部件12与非磁性导电体部54之间的电压vc为正的情况下，例如图3b所示的情况下，即对磁性部件12施加的电位低于对非磁性导电体部54施加的电位的情况下，磁性部件12的磁各向异性变小，磁壁变得容易移动。此外，关于通过施加电压使磁各向异性变化，例如记载于论文(nozaki,t；et al,recent progress in the voltage-controlled magnetic anisotropy effect and the challenges faced in developing voltage-torque mram.micromachines 2019,10,327,fig.2and the description related thereof)中。
[0054]
另外，如本实施方式，绝缘膜56的与磁性部件12的窄缩部12d对应的部分的膜厚比与区域12c对应的部分的膜厚薄。因此，在施加电压vc的情况下，与区域12c相比磁性部件12的窄缩部12d的磁各向异性变大，磁壁变得容易停止。
[0055]
基于上述，参照图4a至4c对本实施方式中的位移动作的第1例及第2例进行说明。图4a表示位移动作的第1例及第2例中供给的电压vc的时序图，图4b表示位移动作的第1例中供给的位移电流is的时序图，图4c表示位移动作的第2例中供给的位移电流is的时序图。
[0056]
第1例及第2例中，在时刻t1供给负电压vc，在其后的时刻t2(》t1)供给位移电流is。由此磁壁开始移动。在时刻t3(》t2)位移电流is的供给停止，磁壁的移动停止。在时刻t4(》t3)电压vc的供给停止。由此，原本存在于窄缩部12d的磁壁移动至在第1端部12a的方向上相邻的下一窄缩部12d。即，磁性部件12的1个区域12c或第2端部12b中存储的1比特的数据朝向第1端部12a位移1位。其后，在时刻t5(》t4)供给负电压vc，在时刻t6(》t5)供给位移
电流is，磁壁开始移动。在时刻t7(》t6)位移电流is的供给停止，磁壁的移动停止。在时刻t8(》t7)电压vc的供给停止。由此，原本存在于窄缩部12d的磁壁移动至在第1端部12a的方向上相邻的下一窄缩部12d。即，磁性部件12的1个区域12c中存储的1比特的数据朝向第1端部12a位移1位。
[0057]
第1例及第2例中，均在供给负电压作为电压vc的期间中供给位移电流is。即，供给负电压而使磁性部件12的磁各向异性变大，使磁壁变得容易停止从而供给位移电流is。在该情况下，即便位移电流is的脉冲宽度(t3-t2或t7-t6)波动，只要在供给电压vc的期间中供给位移电流is，则位移动作的结果便会相同，能够抑制位移错误。
[0058]
其次，参照图5a及5b对本实施方式中的位移动作的第3例进行说明。图5a表示位移动作的第3例中供给的电压vc的时序图，图5b表示位移动作的第3例中供给的位移电流is的时序图。该第3例中，在供给固定的位移电流is期间，使电压vc的极性从正变为负。例如，在时刻t0施加正电压vc并供给位移电流is。通过供给正电压vc使磁壁变得容易移动，从而磁壁开始移动。在时刻t1(》t0)，使电压vc的极性从正变为负，使磁壁变得容易停止。由此，磁性部件12的1个区域12c中存储的1比特的数据朝向第1端部12a位移1位。在时刻t2(》t1)，使电压vc的极性从负变为正，在时刻t3(》t2)使电压vc的极性从正变为负。此时刻t2至时刻t3期间，磁壁变得容易移动，从而磁壁移动。在时刻t3使电压vc变为负，由此使磁壁变得容易停止。在时刻t4停止电压vc的施加并停止位移电流is的供给。由此，磁性部件12的1个区域12c中存储的1比特的数据朝向第1端部12a位移1位。
[0059]
该第3例中，在供给固定的位移电流期间使电压vc的极性从正变为负。在允许因对非磁性导电体部54供给电压而产生rc(resistance capacitance，电阻电容)延迟的环境下，能够实现该第3例。在该第3例的情况下，也能够抑制位移错误。
[0060]
进行此种位移动作来使应读出的信息向磁性部件12的第1端部12a移动。与来自磁性部件12的第1端部12a的漏磁场对应的信息存储于磁阻元件14的自由层14a。其后，向位线bl与源极线sl之间供给读出电流，基于磁阻元件14的自由层14a与固定层14c之间的电压读出信息。
[0061]
如以上说明，根据第1实施方式，在磁性部件12的筒内设置非磁性导电体部54，在位移动作时对磁性体部12与非磁性导电体部54之间供给电压vc，由此能够抑制位移错误。
[0062]
另外，磁性部件12具备区域12c及窄缩部12d，因此能够对位移动作时供给的电压vc所产生的电场附加强弱，与不具备窄缩部的情况相比，能够进一步抑制位移错误。
[0063]
另外，磁性部件12具有筒状的形状，因此能够高效率地使用供给电压vc的情况下产生的电通，能够使用绝对值较小的电压vc。由此，即便使磁性存储器高集成化也能够抑制位移错误。
[0064]
(变化例)
[0065]
图6表示第1实施方式的变化例的磁性存储器。该变化例的磁性存储器具备在图1所示的第1实施方式的磁性存储器中，将磁性部件12置换为磁性部件12a的构成。该磁性部件12a具有不对称性构造，邻接于1个窄缩部12d的第1端部12a侧的区域与所述窄缩部12d之间的第1斜率12e1不同于邻接于所述窄缩部12d的第2端部12b侧的区域与所述窄缩部12d之间的第2斜率12e2。此外，第1实施方式中，第1斜率与第2斜率相同。
[0066]
图6中，第1斜率12e1比第2斜率12e2和缓。在此种斜率不对称性构造的情况下，磁壁
容易向斜率和缓的一方位移。因此，能够更确实地控制磁壁。
[0067]
该变化例的磁性存储器也能够获得与第1实施方式同样的效果。
[0068]
(第2实施方式)
[0069]
图7表示第2实施方式的磁性存储器。该第2实施方式的磁性存储器具备排列成2行2列的阵列状的存储单元10
11
～10
22
。各存储单元10
ij
(i，j＝1，2)具有与第1实施方式的存储单元10相同的构造，具备磁性部件12
ij
、及一端(自由层)电连接于该磁性部件12
ij
的第1端部12a(参照图1)的磁阻元件14
ij
。磁阻元件14
ij
(i，j＝1，2)的另一端(固定层)与第1实施方式同样电连接于源极线slj，但本实施方式中，在磁阻元件14
ij
(i，j＝1，2)的另一端(固定层)与源极线slj之间进而设置有开关元件16
ij
。
[0070]
各磁性部件12
ij
(i，j＝1.2)与第1实施方式的磁性部件12具有相同构造，第2端部12b(参照图1)电连接于位线bli(i＝1，2)。另外，在各磁性部件12
ij
(i，j＝1.2)的第2端部12b附近，设置有未图示的磁轭(图1中相当于磁轭40)，在该磁轭电连接有控制线cli。该控制线cli(i＝1，2)经由磁轭电连接至设置于对应的磁性部件12
ij
(j＝1，2)的筒内的导电体部件54(参照图1)。此外，本实施方式中，控制线cli(i＝1，2)与位线bli(i＝1，2)沿相同方向(图7中为y方向)延伸。源极线slj(j＝1，2)沿与控制线cli(i＝1，2)及位线bli(i＝1，2)交叉的方向(图中为x方向)延伸。然而，并不限定于此，控制线cli(i＝1，2)例如也可以与源极线slj在相同方向上延伸。另外，在对位线bli(j＝1，2)与控制线cli(i＝1，2)之间施加电压vc的情况下，较佳为控制线cli(i＝1，2)与源极线slj在相同方向上延伸，但并不限定于此，例如也可以与位线bli(i＝1，2)在相同方向上延伸。
[0071]
另外，写入信息时被供给写入电流的场线flj(j＝1，2)沿源极线slj设置，一部分被对应的所述磁轭覆盖。图7中，场线flj(j＝1，2)在x方向上延伸，但并不限定于此，例如可以是y方向，也可以是相对于x方向及y方向均交叉的方向。另外，也可以是通过磁轭40呈锯齿状改变方向者。
[0072]
此外，控制线cli(i＝1，2)、位线bli(i＝1，2)、源极线slj(j＝1，2)及场线flj(j＝1，2)与图1所示的情况下同样电连接于控制电路100。
[0073]
开关元件16
ij
(i，j＝1，2)例如也可以是二端子开关元件。在对二端子间施加的电压为阈值以下的情况下，开关元件16
ij
(i，j＝1，2)为“高电阻”状态，例如电非导通。在对二端子间施加的电压超过阈值的情况下，开关元件16
ij
(i，j＝1，2)变为“低电阻”状态，例如电导通状态。开关元件16
ij
(i，j＝1，2)在接通状态下持续流通有保持电流值以上的电流时维持接通状态。开关元件16
ij
(i，j＝1，2)也可以无论电压为何种极性均具有该功能。该开关元件16
ij
(i，j＝1，2)包含选自由te、se及s所组成的群中的至少1种以上硫属元素。或者，也可以包含作为含所述硫属元素的化合物的硫属化物。该开关元件可以还包含选自由b、al、ga、in、c、si、ge、sn、as、p、sb所组成的群中的至少1种以上元素。
[0074]
另外，开关元件16
ij
(i，j＝1，2)可以是二极管，也可以是晶体管。
[0075]
进而，图7中，开关元件16
ij
(i，j＝1，2)配置于磁阻元件14
ij
与源极线sli之间，也可以如图23所示的变化例那样配置于磁性部件12
ij
与位线blj之间。即，开关元件16
ij
(i，j＝1，2)可以配置于磁性部件12
ij
的第1端部侧(源极线sli侧)，也可以配置于第2端部侧(位线blj侧)。开关元件16
ij
(i，j＝1，2)于后述图8所示的第3实施方式及图21所示的第2实施方式的变化例中也可以同样配置。
[0076]
以此种方式构成的磁性存储器中，通过从控制电路100向对应的场线flj供给写入电流而对所选择的存储单元10
ij
(i，j＝1，2)写入信息。由此，与第1实施方式中说明的情况下同样地，经由对应的磁轭对磁性部件12
ij
(i，j＝1，2)的第1端部12a(参照图1)写入信息。
[0077]
信息的读出是使用控制电路100，对与所选择的存储单元10
ij
(i，j＝1，2)对应的控制线cli与位线bli之间供给电压并使位移电流于位线bli与源极线slj之间流通，使要读出的信息向磁性部件12
ij
的第1端部12a位移。其后，通过如下方式进行：使用控制电路100，对与所选择的存储单元10
ij
(i，j＝1，2)对应的位线bli与源极线slj之间供给读出电流，测定磁阻元件14
ij
的自由层与固定层之间的电压。此外，开关元件16
ij
(i，j＝1，2)的功能是防止读出电流流入未选择的存储单元。
[0078]
该第2实施方式也与第1实施方式同样地进行位移动作，因此能够抑制位移错误。
[0079]
另外，磁性部件12
ij
(i，j＝1，2)与第1实施方式同样具备区域12c及窄缩部12d，因此能够对位移动作时供给的电压vc所产生的电场附加强弱，与不具备窄缩部的情况下相比能够进一步抑制位移错误。
[0080]
另外，磁性部件12
ij
(i，j＝1，2)具有筒状的形状，因此能够高效率地使用供给电压vc的情况下产生的电通，能够使用绝对值较小的电压vc。由此，即便使磁性存储器高集成化也能够抑制位移错误。
[0081]
(变化例)
[0082]
图21表示第2实施方式的变化例的磁性存储器。该变化例的磁性存储器具有如下构成：于图7所示的磁性存储器中，以分别与位线bl1、bl2在相同方向(y方向)上延伸的方式配置场线fl1、fl2，并且以分别与源极sl1、sl2在相同方向(x方向)上延伸的方式配置控制线cl1、cl2。
[0083]
在该情况下，场线fl1用于对存储单元10
11
、10
12
写入信息，场线fl2用于对存储单元10
21
、10
22
写入信息。控制线cl1电连接于磁性部件12
11
、12
21
的第2端部12b，控制线cl2电连接于磁性部件12
12
、12
22
的第2端部12b。
[0084]
该变化例的磁性存储器也能够获得与第2实施方式的磁性存储器同样的效果。
[0085]
(第3实施方式)
[0086]
图8表示第3实施方式的磁性存储器。该第3实施方式的磁性存储器具有如下构成：于图7所示的第2实施方式的磁性存储器中，使用源极板sp代替源极线sl1～sl2，并且设置用以选择存储单元10
ij
的选择晶体管18
ij
来代替开关元件16
ij
(i，j＝1，2)。选择晶体管18
ij
(i，j＝1，2)设置于存储单元10
ij
的磁性部件12
ij
的第2端部12b与位线blj之间，栅极电连接于字线wli。因此，位线blj(j＝1，2)与第2实施方式不同，沿y方向延伸。另外，字线wli(i＝1，2)沿x方向延伸。源极板sp电连接于存储单元10
ij
(i，j＝1，2)的磁阻元件14
ij
的固定层，而且，字线wli(i＝1，2)、源极板sp、控制线cli(i＝1，2)、位线blj(j＝1，2)及场线flj(j＝1，2)电连接于控制电路100。
[0087]
该第3实施方式的磁性存储器的写入动作与第2实施方式的写入动作同样地进行。
[0088]
读出动作是以如下方式进行。信息的读出是使用控制电路100，驱动与所选择的存储单元10
ij
(i，j＝1，2)对应的字线wli(i＝1，2)，使连接于该字线wli的选择晶体管18
ij
成为接通(on)状态。其后，使用控制电路100，对与所选择的存储单元10
ij
(i，j＝1，2)对应的控制线cli与位线bli之间供给电压，并对位线bli与源极线slj之间供给位移电流，使要读出的信
息向磁性部件12
ij
的第1端部12a位移。其后，使用控制电路100，对与所选择的存储单元10
ij
(i，j＝1，2)对应的位线bli与源极线slj之间供给读出电流，基于磁阻元件14
ij
的自由层与固定层之间的电压进行读出。此外，选择晶体管18
ij
(i，j＝1，2)的功能是防止读出电流流入未选择的存储单元。
[0089]
该第3实施方式也与第1实施方式同样地进行位移动作，因此能够抑制位移错误。
[0090]
另外，磁性部件12
ij
(i，j＝1，2)与第1实施方式同样具备区域12c及窄缩部12d，因此能够对位移动作时供给的电压vc所产生的电场附加强弱，与不具备窄缩部的情况下相比能够进一步抑制位移错误。
[0091]
另外，磁性部件12
ij
(i，j＝1，2)具有筒状的形状，因此能够高效率地使用供给电压vc的情况下产生的电通，能够使用绝对值较小的电压vc。由此，即便使磁性存储器高集成化也能够抑制位移错误。
[0092]
(第4实施方式)
[0093]
参照图9至图20对磁性存储器的制造方法进行说明。该第4实施方式的制造方法是与第1实施方式的磁性存储器对应的构造的磁性存储器的制造方法，其制造步骤示于图9至图20中。此外，利用第4实施方式的制造方法制造的磁性存储器具备于图1所示的磁性存储器中删除场线fl1、磁轭40的第3部分40c1及第4部分40d1的构成。
[0094]
首先，例如于硅衬底200上形成源极线sl，在该源极线sl上形成开关元件16，在该开关元件16上形成磁阻元件14(图9)。此时，磁阻元件14、开关元件16及源极线sl例如被包含氧化硅的绝缘膜250覆盖。使用cmp(chemical mechanical polishing，化学机械研磨)将该绝缘膜250平坦化，使磁阻元件14的上表面露出。然后，以覆盖磁阻元件14的上表面及绝缘膜250的上表面的方式成膜例如包含铝的金属层300。
[0095]
其次，对金属层300实施阳极氧化处理。该阳极氧化处理是通过如下方式进行：以所述金属层300或衬底200作为阳极，在电解质溶液(例如硫酸、草酸、磷酸的任一种或它们的混合物)中通电。此时，金属层(铝)被氧化，成为金属离子而溶解。该金属离子与液体中的氧键结，成为金属氧化物(氧化铝)，残留于金属层300的表面并不断生长。此时，因溶解与生长同时进行，故在金属层300的铝的表面制造出被氧化铝包围的细微的孔302。磁阻元件14的上表面在该孔300的底面露出。制造该孔302时，周期性地施加与制造孔时施加的第1电压不同的第2电压。施加该第2电压期间，形成图10所示的x方向、y方向上的尺寸(直径)较小的部分(未图示)。该较小的部分成为图1所示的窄缩部12d。此外，形成有孔302的区域附近从铝变为氧化铝300a(图10)。
[0096]
其次，在氧化铝300a的上表面形成图1所示的磁轭40的第1部分40a1、40a2。该第1部分40a1、40a2例如由nife形成(图11)。此外，也可以在与形成有磁阻元件14、开关元件16及源极线sl的衬底不同的衬底，使用阳极氧化处理形成具有细微的孔302的氧化铝层，通过将这些衬底贴合以及研磨衬底背面等来制造所述构造。
[0097]
其次，如图12所示，形成覆盖第1部分40a1、40a2的上表面及孔302内的第1部分40a1、40a2的侧面的例如氧化硅的绝缘膜303。其后，以覆盖孔302的底面及侧面以及绝缘膜303的方式成膜例如w(钨)的基底层304。然后，以覆盖基底层304的方式成膜作为图1所示的磁性部件12的磁性金属层306。该磁性金属层306包含含有co、fe的磁性材料、例如cofe或cofeb。其后，以覆盖磁性金属层306的方式成膜例如包含氧化镁的绝缘体层308。然后，以覆
盖绝缘体层308的方式形成作为图1所示的非磁性导电层50、52及非磁性导电体部54的非磁性金属层310。以也将形成于第1部分40a1、40a2的上方并且形成于孔302的底面及侧面的绝缘体层308覆盖的方式形成该非磁性金属层310。
[0098]
其次，如图13a、13b所示，以覆盖孔302的上部的侧面及第1部分40a1、40a2的上方的非磁性金属层310的方式沉积例如nife膜，对该nife膜及非磁性金属层310进行图案化。由此，nife膜成为磁性膜312。此外，图13b是在图13a中从上侧观察的俯视图。该磁性膜312成为图1所示的磁轭40的第2部分40b。
[0099]
其次，如图14所示，以嵌埋孔302的方式形成例如氧化硅的绝缘膜314。然后，如图15所示，在绝缘膜314形成连接于第1部分40a2的上方的绝缘体层308的开口316。其后，如图16a、16b所示，使用金属镶嵌法，以例如包含w的配线318嵌埋开口316。图16b是在图16a中从上侧观察的俯视图。配线318成为图1所示的场线，如图16b所示，沿y方向延伸。因此，此实施方式中形成的场线(配线)318连接于绝缘体层308，但未连接于成为图1所示的磁性部件12的磁性金属层306，与其电绝缘。
[0100]
其次，如图17所示，以覆盖配线318的方式形成例如氧化硅的绝缘膜320。其后，在金属膜318的上方的绝缘膜320上形成例如包含抗蚀剂的遮罩(未图示)，使用各向异性蚀刻、例如rie(reactive ion etching，反应性离子蚀刻)对绝缘膜320及绝缘膜314进行回蚀，在金属膜318的上表面及侧面残留绝缘膜320及绝缘膜314。此时，在孔302内及形成有磁性膜312以外的区域残留绝缘膜314。然后，去除所述遮罩后，如图19a、19b所示，以覆盖配线318的一部分及磁性膜312的方式形成例如nife的磁性膜322。图19b是在图19a中从上侧观察的俯视图。
[0101]
通过以此种方式构成，在写入电流于场线318中流通的情况下形成磁性电路。该磁性电路包含磁性膜322、第1部分40a1、40a2、磁性膜312。例如，电流沿图19a中从纸面近前向深处的方向(图19b中是从下朝向上侧)于场线318中流通的情况下，如图19a所示的箭头，由该场线318感应的磁场的磁力线沿场线318的右侧的磁性膜322、图19a所示的孔302的右侧的第1部分40a2、左侧的第1部分40a1及左侧的第1部分40a1的上方的磁性膜322流动。另外，磁力线也存在从第1部分40a2向磁性膜312、该磁性膜312的上方的磁性膜322分流的情况。此外，在沿从图19a中纸面的深处向近前的方向(图19b中是从上朝向下侧)使写入电流于场线318中流通的情况下，磁力线与所述说明的情况下相反地流动。这些磁力线于图1所示的磁性部件12(磁性金属层306)的第2端部12b的区域中流动，对磁性部件12的第2端部12b写入信息(磁化方向)。
[0102]
其次，如图20所示，沉积例如氧化硅的绝缘膜324，在该绝缘膜324形成与磁性金属层306相通的开口及与磁性膜322相通的开口。其后，以金属嵌埋这些开口，形成配线326及配线328。配线326成为图1所示的位线bl，配线328如图2所示，成为对磁轭40施加电压的电压控制线。
[0103]
以此种方式构成的第4实施方式的磁性存储器是在磁性部件12(磁性金属层306)的筒内设置非磁性导电体部54(非磁性金属层310)，在位移动作时对磁性体部12与非磁性导电体部54之间供给电压vc，由此能够与第1实施方式同样地抑制位移错误。
[0104]
另外，与第1实施方式同样地，磁性部件12具备区域12c及窄缩部12d，因此能够对位移动作时供给的电压vc所产生的电场附加强弱，与不具备窄缩部的情况下相比能够进一
步抑制位移错误。
[0105]
另外，与第1实施方式同样地，磁性部件12具有筒状的形状，因此能够高效率地使用供给电压vc的情况下产生的电通，能够使用绝对值较小的电压vc。由此，即便使磁性存储器高集成化也能够抑制位移错误。
[0106]
对本发明的若干实施方式进行了说明，这些实施方式是作为示例提出的，并非意图限定发明的范围。这些实施方式可以另外通过各种方式实施，且可以在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变化包含于发明的范围及主旨内，且同样包含于权利要求书所记载的发明及与其均等的范围内。

技术特征：
1.一种磁性存储器，其特征在于包括：第1配线及第2配线；非磁性导电体部，沿第1方向设置；第1磁性部件，包含电连接于所述第1配线的第1部分及电连接于所述第2配线的第2部分，且所述第1磁性部件是以在所述第1方向上从所述第1部分向所述第2部分延伸并包围所述非磁性导电体部的方式配置；第1绝缘部，配置于所述非磁性导电体部与所述第1磁性部件之间；以及控制电路，电连接于所述非磁性导电体部、所述第1配线及所述第2配线。2.根据权利要求1所述的磁性存储器，其特征在于还包括：第3配线，其中在所述第3配线与所述第1磁性部件的所述第2部分之间配置有第2绝缘部；以及第2磁性部件，覆盖所述第3配线的一部分，且电连接于所述非磁性导电体部；所述控制电路电连接于所述第3配线。3.根据权利要求1所述的磁性存储器，其特征在于还包括：第3配线，通过使电流在所述第3配线流通，对所述第1磁性部件施加磁场，所述控制电路电连接于所述第3配线。4.根据权利要求2所述的磁性存储器，其特征在于还包括：配置于所述第1部分与所述第1配线之间的第1磁阻元件；且所述第1配线沿与所述第1方向交叉的第2方向延伸，所述第2配线沿与所述第1方向及所述第2方向交叉的第3方向延伸，所述第3配线沿包含所述第2方向及所述第3方向的面延伸。5.根据权利要求1所述的磁性存储器，其特征在于：所述控制电路在如下期间中，对所述非磁性导电体部与所述第1磁性部件之间供给电压，所述期间包含对所述第1配线与所述第2配线之间供给电流的期间。6.根据权利要求1所述的磁性存储器，其特征在于：所述控制电路在对所述第1配线与所述第2配线之间供给电流的期间中，对所述非磁性导电体部与所述第1磁性部件之间交替地供给第1电压与第2电压，所述第1电压使对所述非磁性导电体部施加的电位大于对所述第1磁性部件施加的电位，所述第2电压使对所述非磁性导电体部施加的电位小于对所述第1磁性部件施加的电位。7.根据权利要求1所述的磁性存储器，其特征在于：所述第1磁性部件包括第3至第6部分，所述第3至第6部分在所述第1部分与所述第2部分之间沿所述第1方向排列，且分别包围所述非磁性导电体部，所述第4部分位于所述第3部分与所述第6部分之间，所述第5部分位于所述第4部分与所述第6部分之间，在沿所述第1方向且包含所述第1磁性部件、所述非磁性导电体部及所述第1绝缘部的截面上，在将与所述第1方向垂直的方向上的所述第3部分的第1端部与第2端部之间的长度设为第1距离、将与所述第1方向垂直的方向上的所述第4部分的第3端部与第4端部之间的长度设为第2距离、将与所述第1方向垂直的方向上的所述第5部分的第5端部与第6端部之间的长度设为第3距离、将与所述第1方向垂直的方向上的所述第6部分的第7端部与第8端
部之间的长度设为第4距离的情形时，所述第1距离及所述第3距离大于所述第2距离及所述第4距离。8.根据权利要求1所述的磁性存储器，其特征在于：所述第1磁性部件在垂直于所述第1方向的截面上，外周的形状为圆、椭圆或多边形的任一个。9.一种磁性存储器，其特征在于包括：第1配线及第2配线，沿第1方向延伸；第3配线，沿与所述第1方向交叉的第2方向延伸；第1非磁性导电体部，沿与所述第1方向及所述第2方向交叉的第3方向设置；第2非磁性导电体部，沿所述第3方向设置；第1磁性部件，包含电连接于所述第1配线的第1部分及电连接于所述第3配线的第2部分，且所述第1磁性部件是以在所述第3方向上从所述第1部分向所述第2部分延伸并包围所述第1非磁性导电体部的方式配置；第2磁性部件，包含电连接于所述第2配线的第3部分及电连接于所述第3配线的第4部分，且所述第2磁性部件是以在所述第3方向上从所述第3部分向所述第4部分延伸并包围所述第2非磁性导电体部的方式配置；第1绝缘部，配置于所述第1非磁性导电体部与所述第1磁性部件之间；第2绝缘部，配置于所述第2非磁性导电体部与所述第2磁性部件之间；第4配线，在沿着包含所述第1方向及所述第2方向的面的方向上延伸，且通过使电流在所述第4配线流通而对所述第1磁性部件施加磁场；第5配线，在沿着所述面的方向上延伸，且通过使电流在所述第5配线流通而对所述第2磁性部件施加磁场；第6配线，电连接于所述第1非磁性导电体部及所述第2非磁性导电体部，沿所述第2方向延伸；第1磁阻元件，配置于所述第1部分与所述第1配线之间；第2磁阻元件，配置于所述第3部分与所述第2配线之间；以及控制电路，电连接于所述第1配线、所述第2配线、所述第3配线、所述第4配线、所述第5配线及所述第6配线。10.根据权利要求9所述的磁性存储器，其特征在于还包括：第1开关元件，配置于所述第1磁阻元件与所述第1配线之间或所述第2部分与所述第3配线之间的至少任一处；以及第2开关元件，配置于所述第2磁阻元件与所述第2配线之间或所述第4部分与所述第3配线之间的至少任一处。11.根据权利要求9所述的磁性存储器，其特征在于还包括：第3磁性部件，覆盖所述第4配线的一部分，电连接于所述第6配线及所述第1非磁性导电体部；以及第4磁性部件，覆盖所述第5配线的一部分，电连接于所述第6配线及所述第2非磁性导电体部。12.根据权利要求9所述的磁性存储器，其特征在于：
所述控制电路在如下期间中，对所述第1配线或所述第3配线与所述第6配线之间供给电压，所述期间包含向与所述第1磁性部件对应的第1配线与所述第3配线之间供给电流的期间。13.根据权利要求9所述的磁性存储器，其特征在于：所述控制电路在向与所述第1磁性部件对应的第1配线与所述第3配线之间供给电流的期间，对所述第1配线或所述第3配线与所述第6配线之间交替地供给第1电压与第2电压，所述第1电压使对所述第1非磁性导电体部施加的电位大于对所述第1磁性部件施加的电位，所述第2电压使对所述第1非磁性导电体部施加的电位小于对所述第1磁性部件施加的电位。14.根据权利要求9所述的磁性存储器，其特征在于：所述第1磁性部件包括第5至第8部分，所述第5至第8部分在所述第1部分与所述第2部分之间沿所述第3方向排列，且分别包围所述第1非磁性导电体部，所述第6部分位于所述第5部分与所述第8部分之间，所述第7部分位于所述第6部分与所述第8部分之间，在沿所述第3方向且包含所述第1磁性部件、所述第1非磁性导电体部及所述第1绝缘部的截面上，在将与所述第3方向垂直的方向上的所述第5部分的第1端部与第2端部之间的长度设为第1距离、将与所述第3方向垂直的方向上的所述第6部分的第3端部与第4端部之间的长度设为第2距离、将与所述第3方向垂直的方向上的所述第7部分的第5端部与第6端部之间的长度设为第3距离、将与所述第3方向垂直的方向上的所述第8部分的第7端部与第8端部之间的长度设为第4距离的情形时，所述第1距离及所述第3距离大于所述第2距离及所述第4距离。15.根据权利要求9所述的磁性存储器，其特征在于：所述第1磁性部件及所述第2磁性部件分别在垂直于所述第3方向的截面上，外周的形状为圆、椭圆或多边形的任一个。16.一种磁性存储器，其特征在于包括：配线层，沿包含第1方向及与所述第1方向交叉的第2方向的面延伸；第1配线及第2配线，沿所述第2方向延伸；第1非磁性导电体部，沿与所述第1方向及所述第2方向交叉的第3方向设置；第2非磁性导电体部，沿所述第3方向设置；第1磁性部件，包含电连接于所述配线层的第1部分及电连接于所述第1配线的第2部分，且所述第1磁性部件是以沿所述第3方向从所述第1部分向所述第2部分延伸并包围所述第1非磁性导电体部的方式配置；第2磁性部件，包含电连接于所述配线层的第3部分及电连接于所述第2配线的第4部分，且所述第2磁性部件是以沿所述第3方向从所述第3部分向所述第4部分延伸并包围所述第2非磁性导电体部的方式配置；第1绝缘部，配置于所述第1非磁性导电体部与所述第1磁性部件之间；第2绝缘部，配置于所述第2非磁性导电体部与所述第2磁性部件之间；第3配线，在沿着包含所述第1方向及所述第2方向的面的方向上延伸，且通过使电流在所述第3配线流通而对所述第1磁性部件施加磁场；
第4配线，在沿着所述面的方向上延伸，通过使电流在所述第4配线流通而对所述第2磁性部件施加磁场；第5配线，电连接于所述第1非磁性导电体部及所述第2非磁性导电体部，沿所述第1方向延伸；第1磁阻元件，配置于所述第1部分与所述配线层之间；第2磁阻元件，配置于所述第3部分与所述配线层之间；以及控制电路，电连接于所述第1配线、所述第2配线、所述第3配线、所述第4配线及所述第5配线。17.根据权利要求16的所述磁性存储器，其特征在于还包括：第1晶体管，配置于所述第1配线与所述第2部分之间；第2晶体管，配置于所述第2配线与所述第4部分之间；以及第6配线，包含所述第1晶体管的第1栅极部及所述第2晶体管的第2栅极部；所述控制电路电连接于所述第6配线。18.根据权利要求16所述的磁性存储器，其特征在于还包括：第3磁性部件，覆盖所述第3配线的一部分，电连接于所述第5配线及所述第1非磁性导电体部；以及第4磁性部件，覆盖所述第4配线的一部分，电连接于所述第5配线及所述第2非磁性导电体部。19.根据权利要求16所述的磁性存储器，其特征在于：所述控制电路在如下期间中，对所述第1配线或所述配线层与所述第5配线之间供给电压，所述期间包含向与所述第1磁性部件对应的第1配线与所述配线层之间供给电流的期间。20.根据权利要求16所述的磁性存储器，其特征在于：所述控制电路在向与所述第1磁性部件对应的第1配线与所述配线层之间供给电流的期间，对所述第1配线或所述配线层与所述第5配线之间交替地供给第1电压与第2电压，所述第1电压使对所述第1非磁性导电体部施加的电位大于对所述第1磁性部件施加的电位；所述第2电压使对所述第1非磁性导电体部施加的电位小于对所述第1磁性部件施加的电位。21.一种磁性存储器，其特征在于包括：第1配线及第2配线，沿第1方向延伸；第3配线，沿与所述第1方向交叉的第2方向延伸；第1非磁性导电体部，沿与所述第1方向及所述第2方向交叉的第3方向设置；第2非磁性导电体部，沿所述第3方向设置；第1磁性部件，包含电连接于所述第1配线的第1部分及电连接于所述第3配线的第2部分，且所述第1磁性部件是以在所述第3方向上从所述第1部分向所述第2部分延伸并包围所述第1非磁性导电体部的方式配置；第2磁性部件，包含电连接于所述第2配线的第3部分及电连接于所述第3配线的第4部分，且所述第2磁性部件是以在所述第3方向上从所述第3部分向所述第4部分延伸并包围所述第2非磁性导电体部的方式配置；
第1绝缘部，配置于所述第1非磁性导电体部与所述第1磁性部件之间；第2绝缘部，配置于所述第2非磁性导电体部与所述第2磁性部件之间；第4配线，沿所述第2方向延伸，且通过使电流在该第4配线流通而对所述第1磁性部件及所述第2磁性部件施加磁场；第5配线，电连接于所述第1非磁性导电体部，沿所述第1方向延伸；第6配线，电连接于所述第2非磁性导电体部，沿所述第1方向延伸；第1磁阻元件，配置于所述第1部分与所述第1配线之间；第2磁阻元件，配置于所述第3部分与所述第2配线之间；第1开关元件，配置于所述第1磁阻元件与所述第1配线之间或所述第3配线与第2部分之间的至少任一处；第2开关元件，配置于所述第2磁阻元件与所述第2配线之间或所述第3配线与第4部分之间的至少任一处；以及控制电路，电连接于所述第1配线、所述第2配线、所述第3配线、所述第4配线、所述第5配线及所述第6配线。

技术总结
本实施方式的磁性存储器具备：第1配线及第2配线；非磁性导电体部，沿第1方向设置；第1磁性部件，包含电连接于所述第1配线的第1部分及电连接于所述第2配线的第2部分，且所述第1磁性部件是以在所述第1方向上从所述第1部分向所述第2部分延伸，包围所述非磁性导电体部的方式配置；绝缘部，配置于所述非磁性导电体部与所述第1磁性部件之间；以及控制电路，电连接于所述非磁性导电体部、所述第1配线及所述第2配线。第2配线。第2配线。


技术研发人员：近藤刚 梅津信之 大寺泰章 中西务 平山重之
受保护的技术使用者：铠侠股份有限公司
技术研发日：2021.02.25
技术公布日：2022/3/8