JP2014120707A - 改良型特性を有する磁気接合を提供する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】改良型特性を有する磁気接合を提供する方法およびシステムを提供すること。
【解決手段】磁気デバイスに使用することができる磁気接合を提供する方法およびシステムである。磁気接合は、ピンド層、非磁性スペーサ層、自由層、少なくとも１つの絶縁層、および該少なくとも１つの絶縁層に隣接する少なくとも１つの磁気挿入層を含む。非磁性スペーサ層は、ピンド層と自由層の間に位置している。少なくとも１つの絶縁層は、自由層およびピンド層のうちの少なくとも１つと隣接している。少なくとも１つの磁気挿入層は、少なくとも１つの絶縁層と隣接している。いくつかの態様では、絶縁層は、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ルテニウム、酸化チタンおよび酸化ニッケルのうちの少なくとも１つを含む。磁気接合は、書込み電流が磁気接合を通って流れると、自由層を複数の安定磁気状態の間で切り換えることができるように構成される。
【選択図】図５

Description

政府の権利
本発明は、ＤＡＲＰＡによって裁定されたＧｒａｎｔ／Ｃｏｎｔｒａｃｔ Ｎｏ． ＨＲ００１１−０９−Ｃ−００２３の下に、米国政府の支援に基づいてなされたものである。米国政府は、本発明における特定の権利を保有している。

磁気記憶装置、詳細には磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）は、高速読出し／書込み、優れた耐久性、不揮発性、および動作中における低電力消費のためのそれらの可能性のため、ますます関心を集めている。ＭＲＡＭは、磁気材料を情報記録媒体として利用して情報を記憶することができる。ＭＲＡＭのタイプの１つは、スピントランスファトルクランダムアクセスメモリ（ＳＴＴ−ＲＡＭ）である。ＳＴＴ−ＲＡＭには、磁気接合を介して駆動される電流によって少なくとも部分的に書き込まれる磁気接合が利用されている。磁気接合を介して駆動されるスピン分極電流によって磁気接合内の磁気モーメントにスピントルクが付与される。その結果、スピントルクに応答する磁気モーメントを有する層を所望の状態に切り換えることができる。

例えば図１は、従来のＳＴＴ−ＲＡＭに使用することができる従来の磁気トンネル接合（ＭＴＪ）１０を示したものである。この従来のＭＴＪ１０は、通常、底部コンタクト１１の上に存在しており、従来のシード層１２が使用され、また、従来の反強磁性（ＡＦＭ）層１４、従来のピンド（ｐｉｎｎｅｄ）層１６、従来のトンネル障壁層１８、従来の自由層２０および従来のキャッピング（ｃａｐｐｉｎｇ）層２２を含む。また、図には頂部コンタクト２４が示されている。

従来のコンタクト１１および２４は、平面に対して直角の電流（ＣＰＰ）方向、つまり図１に示されているｚ軸に沿った方向の電流を駆動するために使用されている。従来のシード層１２は、通常、所望の結晶構造を有する、ＡＦＭ層１４などの後続する層の成長を補助するために利用されている。従来のトンネル障壁層１８は非磁性であり、例えばＭｇＯなどの薄い絶縁体である。

従来のピンド層１６および従来の自由層２０は磁気である。従来のピンド層１６の磁化１７は、通常はＡＦＭ層１４との交換バイアス相互作用によって特定の方向に固定、つまりピンで止められている。図には単純な（単一の）層として示されているが、従来のピンド層１６は複数の層を含むことができる。例えば従来のピンド層１６は、Ｒｕなどの薄い導電層を介して反強磁性的に結合された磁気層を含んだ合成反強磁性（ＳＡＦ）層であってもよい。このようなＳＡＦでは、Ｒｕの薄い層と交互に配置された複数の磁気層を使用することができる。他の実施形態では、Ｒｕ層の両端間の結合は強磁性であってもよい。さらに、従来のＭＴＪ１０の他のバージョンは、追加非磁性障壁層または導電層（図示せず）によって自由層２０から分離された追加ピンド層（図示せず）を含むことも可能である。

従来の自由層２０は変更可能磁化２１を有している。単純な層として示されているが、従来の自由層２０は複数の層を含むことも可能である。例えば従来の自由層２０は、Ｒｕなどの薄い導電層を介して反強磁性的または強磁性的に結合された磁気層を含んだ合成層であってもよい。平面内として示されているが、従来の自由層２０の磁化２１は直角異方性を有することができる。したがってピンド層１６および自由層２０は、それぞれこれらの層の平面に対して直角に配向されたそれらの磁化１７および２１を有することができる。

従来の自由層２０の磁化２１を切り換えるためには、平面に対して直角（ｚ方向）の電流が駆動される。十分な電流が頂部コンタクト２４から底部コンタクト１１へ駆動されると、従来の自由層２０の磁化２１を従来のピンド層１６の磁化１７に対して平行になるように切り換えることができる。十分な電流が底部コンタクト１１から頂部コンタクト２４へ駆動されると、自由層の磁化２１をピンド層１６の磁化に対して逆平行になるように切り換えることができる。磁気構成の相違は異なる磁気抵抗に対応しており、したがって従来のＭＴＪ１０の異なる論理状態（例えば論理「０」および論理「１」）に対応している。したがって従来のＭＴＪ１０のトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）を読み取ることによって従来のＭＴＪの状態を決定することができる。

従来のＭＴＪ１０は、スピントランスファを使用して書き込むことができ、接合のＴＭＲを知覚することによって読み出すことができ、また、ＳＴＴ−ＲＡＭに使用することができるが、欠点が存在している。例えば従来のＭＴＪ１０からの信号は、場合によっては所望の信号より小さいことがある。直角に配向された磁化１７および２１を有する従来のＭＴＪ１０の場合、ＴＭＲは、場合によっては平面内にその磁化を有する従来のＭＴＪ１０より小さいことがある。そのため、従来のＭＴＪ１０からの信号が場合によっては所望の信号よりさらに小さいことがある。平面に対して直角に配向された磁化を有する従来のＭＴＪ１０の場合、従来のＭＴＪ１０の直角異方性は、場合によっては所望の直角異方性より小さいことがある。したがって直角に配向された従来のＭＴＪ１０は、場合によっては熱安定性が所望の熱安定性より低いことがある。また、従来のＭＴＪ１０は、場合によっては所望の減衰より大きい減衰を示すことがある。したがって従来のＭＴＪ１０を使用したメモリの性能は、依然として改善されることが望ましい。

したがって、スピントランスファトルクに基づくメモリの性能を改善することができる方法およびシステムが必要である。本明細書において説明されている方法およびシステムは、このような必要性に対処している。

磁気デバイスに使用することができる磁気接合を提供する方法およびシステムである。磁気接合は、ピンド層、非磁性スペーサ層、自由層、少なくとも１つの絶縁層、および該少なくとも１つの絶縁層に隣接する少なくとも１つの磁気挿入層を含む。非磁性スペーサ層は、ピンド層と自由層の間に位置している。少なくとも１つの絶縁層は、自由層およびピンド層のうちの少なくとも１つと隣接している。少なくとも１つの磁気挿入層は、少なくとも１つの絶縁層と隣接している。磁気接合は、書込み電流が磁気接合を通って流れると、自由層を複数の安定磁気状態の間で切り換えることができるように構成される。

従来の磁気接合を示す図である。 ＭｇＯ層に隣接する磁気挿入層の一例示的実施形態を示す図である。 ＭｇＯ層に隣接する磁気挿入層の他の例示的実施形態を示す図である。 ＭｇＯ層に隣接する磁気挿入層の例示的実施形態を示す図である。 磁気挿入層を使用した、スピントランスファを介して切り換えることができる磁気接合の一例示的実施形態を示す図である。 磁気挿入層を使用した、スピントランスファを介して切り換えることができる磁気接合の他の例示的実施形態を示す図である。 磁気挿入層を使用した、スピントランスファを介して切り換えることができる磁気接合の他の例示的実施形態を示す図である。 磁気挿入層を使用した、スピントランスファを介して切り換えることができる磁気接合の他の例示的実施形態を示す図である。 磁気挿入層を使用した、スピントランスファを介して切り換えることができる磁気接合の他の例示的実施形態を示す図である。 磁気挿入層を使用した、スピントランスファを介して切り換えることができる磁気接合の他の例示的実施形態を示す図である。 磁気挿入層を使用した、スピントランスファを介して切り換えることができる磁気接合の他の例示的実施形態を示す図である。 磁気挿入層を使用した、スピントランスファを介して切り換えることができる磁気接合の他の例示的実施形態を示す図である。 磁気挿入層を使用した、スピントランスファを介して切り換えることができる磁気接合の他の例示的実施形態を示す図である。 磁気挿入層を使用した、スピントランスファを介して切り換えることができる磁気接合の他の例示的実施形態を示す図である。 磁気下部構造を含んだ磁気接合を製造するための方法の一例示的実施形態を示す図である。 記憶セルの記憶素子に磁気接合を利用したメモリの一例示的実施形態を示す図である。

例示的実施形態は、磁気記憶装置などの磁気デバイスに使用することができる磁気接合、およびこのような磁気接合を使用したデバイスに関している。以下の説明は、当業者による本発明の構築および使用を可能にするために提供されたものであり、また、特許出願およびその要求事項の文脈で提供されている。本明細書において説明されている例示的実施形態および一般原理ならびに特徴に対する様々な変更態様が容易に明らかになるであろう。これらの例示的実施形態は、主として、特定の実施態様の中に提供されている特定の方法およびシステムに関して説明されている。しかしながら、これらの方法およびシステムは、他の実施態様においても完全に動作することができる。「例示的実施形態」、「一実施形態」および「他の実施形態」などの語句は、同じ実施形態または異なる実施形態、ならびに複数の実施形態を表すことができる。これらの実施形態は、特定のコンポーネントを有するシステムおよび／またはデバイスに関して説明されている。しかしながら、これらのシステムおよび／またはデバイスは、示されているコンポーネントより多い、あるいは少ないコンポーネントを含むことができ、また、本発明の範囲を逸脱することなく、これらのコンポーネントの配置およびタイプの変形形態を加えることができる。また、これらの例示的実施形態は、特定のステップを有する特定の方法の文脈で記述することも可能である。しかしながら、これらの方法およびシステムは、異なるステップおよび／または追加ステップを有する他の方法、およびこれらの例示的実施形態と矛盾しない異なる順序のステップを有する他の方法に対しても完全に動作する。したがって本発明は、示されている実施形態に限定されず、本明細書において説明されている原理および特徴と無矛盾の最も広義の範囲と一致することが意図されている。

磁気接合ならびに該磁気接合を利用した磁気記憶装置を提供するための方法およびシステムについて説明する。例示的実施形態によれば、磁気デバイスに使用することができる磁気接合を提供するための方法およびシステムが提供される。磁気接合は、ピンド層、非磁性スペーサ層、自由層、少なくとも１つのＭｇＯ層、および該少なくとも１つのＭｇＯ層に隣接する少なくとも１つの磁気挿入層を含む。非磁性スペーサ層は、ピンド層と自由層の間に位置している。少なくとも１つのＭｇＯ層は、自由層およびピンド層のうちの少なくとも１つと隣接している。少なくとも１つの磁気挿入層は、少なくとも１つのＭｇＯ層と隣接している。磁気接合は、書込み電流が磁気接合を通って流れると、自由層を複数の安定磁気状態の間で切り換えることができるように構成される。

例示的実施形態について、特定のコンポーネントを有する特定の磁気接合および磁気記憶装置の文脈で説明する。本発明は、本発明と矛盾しない他のコンポーネントおよび／または追加コンポーネント、および／または他の特徴を有する磁気接合および磁気記憶装置の使用と無矛盾であることは当業者には容易に認識されよう。また、これらの方法およびシステムは、スピントランスファ現象、磁気異方性および他の物理現象における電流理解の文脈でも説明されている。したがってこれらの方法およびシステムの挙動についての理論的説明は、スピントランスファ、磁気異方性および他の物理現象におけるこの電流理解に基づいてなされていることは当業者には容易に認識されよう。しかしながら、本明細書において説明されているこれらの方法およびシステムは、特定の物理的な説明には依存していない。これらの方法およびシステムは、基板に対する特定の関係を有する構造の文脈で記述されていることについても、当業者には容易に認識されよう。しかしながら、これらの方法およびシステムは他の構造と無矛盾であることは当業者には容易に認識されよう。さらに、これらの方法およびシステムは、合成および／または単純な特定の層の文脈で記述されている。しかしながら、これらの層は他の構造を有することも可能であることは当業者には容易に認識されよう。さらに、これらの方法およびシステムは、特定の層を有する磁気接合および／または下部構造の文脈で記述されている。しかしながら、これらの方法およびシステムと矛盾しない追加層および／または異なる層を有する磁気接合および／または下部構造を使用することも可能であることは当業者には容易に認識されよう。さらに、特定のコンポーネントは、磁気、強磁性およびフェリ磁性として記述されている。本明細書において使用されているように、磁気という用語には、強磁性、フェリ磁性または同様の構造を含むことができる。したがって本明細書において使用されているように、「磁気」または「強磁性」という用語は、それらに限定されないが、強磁石およびフェリ磁石を含む。また、これらの方法およびシステムは、単一の磁気接合および下部構造の文脈で記述されている。しかしながら、これらの方法およびシステムは、複数の磁気接合を有し、かつ、複数の下部構造を使用している磁気記憶装置の使用と無矛盾であることは当業者には容易に認識されよう。さらに、本明細書において使用されているように、「平面内」は、実質的に、磁気接合の複数の層のうちの１つまたは複数の層の平面内または平面に平行である。一方、「直角」は、磁気接合の複数の層のうちの１つまたは複数の層に対して実質的に直角の方向に対応している。

図２は、磁気デバイス、例えば磁気トンネル接合（ＭＴＪ）、スピンバルブまたは衝撃磁気抵抗構造あるいはそれらの何らかの組合せに使用することができる磁気挿入層１００の一例示的実施形態を示したものである。この磁気下部構造１００が使用される磁気デバイスは、様々な用途に使用することができる。例えばこの磁気デバイス、したがって磁気下部構造は、ＳＴＴ−ＲＡＭなどの磁気記憶装置に使用することができる。分かり易くするために、図２はスケール通りには描かれていない。図に示されている磁気挿入層１００はＭｇＯ層１２０に隣接している。図に示されている実施形態では、ＭｇＯ層１２０は磁気挿入層１００の頂部に位置している。しかしながら他の実施形態では、ＭｇＯ層１２０の上に磁気挿入層１００を成長させることも可能である。したがって磁気挿入層１００およびＭｇＯ層１２０に関しては、基板に対する仮定しなければならない特定の関係は存在していない。さらに、層１２０はＭｇＯ層として記述されている。しかしながら他の実施形態では、層１２０は、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ルテニウム、酸化チタンおよび酸化ニッケルのうちの少なくとも１つを含むことができる。

図２に示されている磁気挿入層１００は、ＣｏＸ、ＦｅＸおよび／またはＣｏＦｅＸを含んだ少なくとも１つの磁気層であり、Ｘは、Ｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、ＴａおよびＴｂを含む材料のグループから選択される。いくつかの実施形態では、磁気挿入層１００は、ＣｏＸ、ＦｅＸおよび／またはＣｏＦｅＸからなっている。いくつかの実施形態では、磁気挿入層１００はＣｏＦｅＢで形成される。磁気挿入層１００はＭｇＯ層１２０と隣接している。ＭｇＯ層１２０は結晶構造であってもよく、また、好ましいテクスチャを有することができる。いくつかの実施形態では、磁気挿入層１００は少なくとも３オングストロームであり、かつ、２ナノメートル以下である。いくつかの実施形態では、磁気挿入層１００は、磁気材料でできているが非磁性であることが望ましい。このような実施形態では、磁気挿入層１００は、場合によっては、使用される材料に対して５ナノメートル以下、または同様の厚さであることが望ましい。磁気挿入層１００は、その厚さがこのように薄いと磁気的に死んでいる。したがって磁気挿入層１００が非磁性であっても、ＣｏＦｅＢなどの磁気材料を磁気挿入層のために使用することができる。他の実施形態では、強磁性挿入層１００が望ましいか、あるいは許容される場合、もっと分厚い厚さを使用することも可能である。磁気接合に使用される場合、磁気挿入層１００は、磁気接合の磁気抵抗領域の外側に存在する。例えばＭＴＪの場合、磁気挿入層１００は、自由層とトンネル障壁層の間、あるいはトンネル障壁層とピンド層の間には存在しない。同様に、二重ＭＴＪの場合、磁気挿入層１００は、自由層と２つのトンネル障壁層のいずれのトンネル障壁層との間にも存在せず、あるいは２つのピンド層と２つのトンネル障壁層の間には存在しない。したがって磁気挿入層１００は、磁気挿入層１００と共に使用される磁気接合の知覚部分の外側に存在すると見なすことができる。

磁気挿入層１００を使用して、この磁気挿入層１００が使用される磁気接合の特性を適合させることができる。例えば磁気挿入層１００を図３に示されているＭｇＯ層１２０と組み合わせることにより、抵抗面積（ＲＡ）がより小さいＭｇＯ層１２０を得ることができる。磁気挿入層１００を使用することにより、この磁気挿入層１００が使用される磁気接合内の他の層に影響を及ぼすことができる。例えば、ピンド層と自由層の間にトンネル障壁層（図２には示されていない）を含む接合のＲＡを小さくすることができる。いくつかの実施形態では、ＭｇＯ層１２０、磁気挿入層１００および接合（図示せず）の組合せのＲＡを１／２以上小さくすることができる。いくつかのこのような実施形態では、接合ＲＡを１／１０以上小さくすることができる。ＲＡのこの低減により、磁気接合のＴＭＲを改善することができる。いくつかの実施形態では、磁気挿入層１００を使用した磁気接合内の他の磁気層（図示せず）の直角異方性を改善することができる。したがってスピントランスファ書込みを改善することができる。また、平面に対して直角の磁化を使用して磁気接合を熱的により安定にすることも可能である。したがって磁気挿入層１００を利用している磁気接合の性能を改善することができる。

したがって磁気挿入層１００が使用される磁気デバイスの特性を必要に応じて構成することも可能である。例えば、自由層の結晶化が改善され、また、とりわけ２つの障壁を備えたトンネル接合の場合、トンネル接合との格子整合が改善されるため、磁気下部構造１００が使用される磁気デバイスのＴＭＲを改善することができる。ＷＥＲおよびデータ転送速度などのスイッチング特性を、磁気下部構造１００が使用される磁気デバイス内で改善することができる。

図３は、磁気デバイス、例えばＭＴＪ、スピンバルブまたは衝撃磁気抵抗構造あるいはそれらの何らかの組合せに使用することができる磁気挿入層１００’の一例示的実施形態を示したものである。この磁気挿入層１００’が使用される磁気デバイスは、様々な用途に使用することができる。例えば磁気接合、したがって磁気挿入層は、ＳＴＴ−ＲＡＭなどの磁気記憶装置に使用することができる。分かり易くするために、図３はスケール通りには描かれていない。この磁気挿入層１００’は磁気挿入層１００に類似している。同様に、図に示されている磁気挿入層１００’はＭｇＯ層１２０’を備えている。したがって同様のコンポーネントには同様のラベルが振られている。図に示されている磁気挿入層１００’はＭｇＯ層１２０’に隣接している。図に示されている実施形態では、ＭｇＯ層１２０’は磁気挿入層１００’の頂部に位置している。しかしながら他の実施形態では、ＭｇＯ層１２０’の上に磁気挿入層１００’を成長させることも可能である。したがって磁気挿入層１００’およびＭｇＯ層１２０’に関しては、基板に対する仮定しなければならない特定の関係は存在していない。図に示されている実施形態では、層１２０’はＭｇＯ層として記述されている。しかしながら他の実施形態では、層１２０’は、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ルテニウム、酸化チタンおよび酸化ニッケルのうちの少なくとも１つを含むことができる。

磁気挿入層１００’は、磁気挿入層１００と同様の方法で磁気接合に使用されている。したがって磁気接合に使用される場合、磁気挿入層１００’は、磁気接合の磁気抵抗領域の外側に存在する。言い換えると、磁気挿入層１００’は、磁気挿入層１００’と共に使用される磁気接合の知覚部分の外側に存在すると見なすことができる。

図３に示されている磁気挿入層１００’は、磁気層１０２および追加磁気層１０４を含んだ二分子層である。磁気層１０２は、ＣｏＸ、ＦｅＸおよび／またはＣｏＦｅＸを含み、Ｘは、Ｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、ＴａおよびＴｂを含む材料のグループから選択される。いくつかの実施形態では、磁気層１０２は、ＣｏＸ、ＦｅＸおよび／またはＣｏＦｅＸからなっている。いくつかの実施形態では、磁気層１０２はＣｏＦｅＢで形成される。したがって磁気層１０２は、磁気挿入層１００の一実施形態に類似していると見なすことができる。磁気挿入層１００’はＭｇＯ層１２０’と隣接している。図に示されている実施形態では、磁気層１０２はＭｇＯ層１２０’と隣接しており、かつ、ＭｇＯ層１２０’と追加磁気層１０４の間に位置している。しかしながら他の実施形態では、追加磁気層１０４は、ＭｇＯ層１２０’と磁気層１０２の間に存在させることも可能である。追加磁気層１０４は、Ｃｏおよび／またはＦｅを含むことができる。いくつかの実施形態では、磁気層１０４はＦｅ層からなっていてもよく、あるいはＣｏ層からなっていてもよい。

いくつかの実施形態では、磁気挿入層１００’は少なくとも３オングストロームであり、かつ、２ナノメートル以下である。いくつかの実施形態では、磁気挿入層１００’は、磁気材料でできているが非磁性であることが望ましい。このような実施形態では、磁気挿入層１００’は、場合によっては、使用される材料に対して５ナノメートル以下、または同様の厚さであることが望ましい。磁気挿入層１００’は、その厚さがこのように薄いと磁気的に死んでいる。したがって磁気挿入層１００’が非磁性であっても、ＣｏＦｅＢなどの磁気材料を磁気層１０２のために使用することができ、また、ＣｏまたはＦｅなどの磁気材料を追加磁気層１０４のために使用することができる。他の実施形態では、磁気挿入層１００’が望ましいか、あるいは許容される場合、もっと分厚い厚さを使用することも可能である。

磁気挿入層１００’を使用して、この磁気挿入層１００’が使用される磁気接合の特性を適合させることができる。したがって磁気挿入層１００’は、磁気挿入層１００の利点を共有することができる。例えば、磁気挿入層１００’が使用される磁気接合は、小さいＲＡ、改善されたＴＭＲ、より大きい直角異方性、より高い熱安定性および／または他の利点を享受することができる。したがって磁気挿入層１００’を利用している磁気接合の性能を改善することができる。

図４は、磁気デバイス、例えばＭＴＪ、スピンバルブまたは衝撃磁気抵抗構造あるいはそれらの何らかの組合せに使用することができる磁気挿入層１００”の一例示的実施形態を示したものである。この磁気挿入層１００”が使用される磁気デバイスは、様々な用途に使用することができる。例えば磁気接合、したがって磁気挿入層は、ＳＴＴ−ＲＡＭなどの磁気記憶装置に使用することができる。分かり易くするために、図４はスケール通りには描かれていない。この磁気挿入層１００”は磁気挿入層１００および１００’に類似している。同様に、図に示されている磁気挿入層１００”はＭｇＯ層１２０”を備えている。したがって同様のコンポーネントには同様のラベルが振られている。図に示されている磁気挿入層１００”はＭｇＯ層１２０”に隣接している。図に示されている実施形態では、ＭｇＯ層１２０”は磁気挿入層１００”の頂部に位置している。しかしながら他の実施形態では、ＭｇＯ層１２０”の上に磁気挿入層１００”を成長させることも可能である。したがって磁気挿入層１００”およびＭｇＯ層１２０”に関しては、基板に対する仮定しなければならない特定の関係は存在していない。図に示されている実施形態では、層１２０”はＭｇＯ層として記述されている。しかしながら他の実施形態では、層１２０”は、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ルテニウム、酸化チタンおよび酸化ニッケルのうちの少なくとも１つを含むことができる。

磁気挿入層１００”は、磁気挿入層１００および１００’と同様の方法で磁気接合に使用されている。したがって磁気接合に使用される場合、磁気挿入層１００”は、磁気接合の磁気抵抗領域の外側に存在する。言い換えると、磁気挿入層１００”は、磁気挿入層１００”と共に使用される磁気接合の知覚部分の外側に存在すると見なすことができる。

図４に示されている磁気挿入層１００”は、少なくとも第１の磁気層１０２’、非磁性層１０６および第２の磁気層１０８を含んだ多層である。いくつかの実施形態では、追加磁気層（図示せず）を追加非磁性層（図示せず）と交互に配置することができる。第１の磁気層１０２’は、ＣｏＸ、ＦｅＸおよび／またはＣｏＦｅＸを含み、Ｘは、Ｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、ＴａおよびＴｂを含む材料のグループから選択される。いくつかの実施形態では、第１の磁気層１０２’は、ＣｏＸ、ＦｅＸおよび／またはＣｏＦｅＸからなっている。いくつかのこのような実施形態では、第１の磁気層１０２’はＣｏＦｅＢで形成される。第２の磁気層１０８は、ＣｏＹ、ＦｅＹおよび／またはＣｏＦｅＹを含み、Ｙは、Ｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、ＴａおよびＴｂを含む材料のグループから選択される。いくつかの実施形態では、第２の磁気層１０８は、ＣｏＹ、ＦｅＹおよび／またはＣｏＦｅＹからなっている。いくつかの実施形態では、第２の磁気層１０８はＣｏＦｅＢで形成される。したがって第１の磁気層１０２’および第２の磁気層１０８は、それぞれ磁気挿入層１００の一実施形態に類似していると見なすことができる。磁気挿入層１００”はＭｇＯ層１２０”と隣接している。図に示されている実施形態では、磁気層１０２’はＭｇＯ層１２０”と隣接しており、かつ、ＭｇＯ層１２０”と第２の磁気層１０８の間に位置している。しかしながら他の実施形態では、第２の磁気層１０８は、ＭｇＯ層１２０”と磁気層１０２’の間に存在させることも可能である。図に示されている非磁性層１０６はＴａからなっている。しかしながら他の実施形態では、他の非磁性材料または追加非磁性材料を使用することができる。例えば非磁性層は、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｒｕ、Ｖ、Ｈｆ、ＺｒおよびＴａのうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施形態では、非磁性層１０６は、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｒｕ、Ｖ、Ｈｆ、ＺｒおよびＴａのうちの少なくとも１つからなっていてもよい。

いくつかの実施形態では、磁気挿入層１００”は少なくとも３オングストロームであり、かつ、２ナノメートル以下である。いくつかの実施形態では、磁気挿入層１００”は、磁気材料でできているが非磁性であることが望ましい。このような実施形態では、磁気挿入層１００”中の磁気層１０２’および１０８の各々は、場合によっては、使用される材料に対して５ナノメートル以下、または同様の厚さであることが望ましい。これらの磁気層１０２’および１０８は、その厚さがこのように薄いと、それぞれ磁気的に死んでいる。したがって磁気挿入層１００”が非磁性であっても、ＣｏＦｅＢなどの磁気材料をこれらの磁気層１０２’および１０８のために使用することができる。他の実施形態では、磁気挿入層１００’が望ましいか、あるいは許容される場合、もっと分厚い厚さをこれらの磁気層１０２’および１０８のうちのいずれか一方または両方のために使用することができる。

磁気挿入層１００”を使用して、この磁気挿入層１００”が使用される磁気接合の特性を適合させることができる。したがって磁気挿入層１００”は、磁気挿入層１００および／または１００’の利点を共有することができる。例えば、磁気挿入層１００”が使用される磁気接合は、小さいＲＡ、改善されたＴＭＲ、より大きい直角異方性、より高い熱安定性および／または他の利点を享受することができる。したがって磁気挿入層１００”を利用している磁気接合の性能を改善することができる。

図５は、１００、１００’および／または１００”などの磁気挿入層を含んだ磁気接合２００の一例示的実施形態を示したものである。分かり易くするために、図５はスケール通りには描かれていない。磁気接合２００は、ＭｇＯシード層２０４、自由層２１０、非磁性スペーサ層２２０およびピンド層２３０を含む。図には特定の配向の層２１０、２２０および２３０が示されているが、この配向は、他の実施形態では変更することができる。例えばピンド層２３０は、磁気接合２００の底部により近い位置に配置することができる（図には示されていない基板の最も近くに配置することができる）。また、図には任意選択のシード層２０２が示されている。ピンニング（ｐｉｎｎｉｎｇ）層（図示せず）およびキャッピング層（図示せず）を使用することも可能である。通常、ピンド層２３０の磁気モーメントが平面内である場合はピンニング層が使用され、ピンド層２３０の磁気モーメントが平面に対して直角である場合はピンニング層は使用されない。このようなピンニング層は、ピンド層２３０の磁化（図示せず）を固定するために使用することができる。いくつかの実施形態では、ピンニング層は、交換バイアス相互作用によってピンド層２３０の磁化（図示せず）をピン止め（ｐｉｎｓ）するＡＦＭ層または多層であってもよい。また、この磁気接合２００は、書込み電流が磁気接合２００を通って流れると、複数の安定磁気状態の間で自由層２１０を切り換えることができるように構成されている。したがってスピントランスファトルクを利用して自由層２１０を切り換えることができる。

非磁性スペーサ層２２０は、その磁気抵抗が自由層２１０とピンド層２３０の間であるトンネル障壁層、導体または他の構造であってもよい。いくつかの実施形態では、非磁性スペーサ層２２０は結晶性ＭｇＯトンネル障壁層である。このような実施形態では、ＭｇＯシード層２０４を使用して磁気接合２００のＴＭＲおよび他の特性を改善することができる。ＭｇＯシード層が存在することによってトンネル障壁層２２０の結晶構造が改善されることが仮定されている。

図には単純な層として示されているが、自由層２１０および／またはピンド層２３０は複数の層を含むことができる。例えば自由層２１０および／またはピンド層２３０は、Ｒｕなどの薄い層を介して反強磁性的または強磁性的に結合された磁気層を含んだＳＡＦであってもよい。このようなＳＡＦでは、Ｒｕまたは他の材料の薄い層と交互に配置された複数の磁気層を使用することができる。また、自由層２１０および／またはピンド層２３０は、もう１つの多層であってもよい。磁化は図５には示されていないが、自由層２１０および／またはピンド層２３０は、それぞれ、平面外減磁エネルギーを超える直角異方性エネルギーを有することができる。したがって自由層２１０および／またはピンド層２３０は、それぞれ、平面に対して直角に配向されたその磁気モーメントを有することができる。他の実施形態では、自由層２１０および／またはピンド層２３０の磁気モーメントは、それぞれ平面内である。自由層２１０および／またはピンド層２３０の磁気モーメントの他の配向も可能である。

磁気挿入層１００、１００’および／または１００”が使用されているため、磁気接合２００は、磁気挿入層１００、１００’および／または１００”の利点を共有することができる。詳細には、モーメントが直角に配向されると、磁気接合２００を熱的により安定にすることができ、また、磁気接合２００は、層２１０および／または２３０に対するより大きい直角異方性を有することができ、ＲＡを小さくすることができ、および／または改善されたＴＭＲを有することができる。上で説明したように、磁気挿入層１００、１００’および／または１００”は、ＭｇＯシード層２０４などの隣接するＭｇＯ層のＲＡを小さくすることができる。磁気接合２００の総抵抗に対するＭｇＯシード層２０４の寄生抵抗の寄与を小さくすることができる。したがって自由層２１０およびピンド層２３０の磁気配向によるＴＭＲを、磁気接合２００の総抵抗のうちのより大きい部分にすることができる。したがって磁気接合のＴＭＲが効果的に改善される。さらに、改善されたＭｇＯシード層２０４の存在、したがって磁気挿入層１００／１００’／１００”の存在により、ＭｇＯトンネル障壁層２２０のＲＡを小さくすることができる。したがって磁気接合２００のＲＡをさらに小さくすることができる。したがって磁気接合２００の性能を改善することができる。

図６は、磁気挿入層１００／１００’／１００”を含んだ磁気接合２００’の一例示的実施形態を示したものである。分かり易くするために、図６はスケール通りには描かれていない。この磁気接合２００’は磁気接合２００に類似している。したがって同様の層には同様のラベルが振られている。磁気接合２００’は、それぞれ層２１０、２２０および２３０と同様の自由層２１０’、非磁性スペーサ層２２０’およびピンド層２３０’を含む。図には特定の配向の層２１０’、２２０’および２３０’が示されているが、この配向は、他の実施形態では変更することができる。また、図にはＭｇＯシード層２０４および磁気挿入層１００／１００’／１００”が示されている。いくつかの実施形態では、任意選択のピンニング層（図示せず）および／または任意選択のキャッピング層（図示せず）を含むことができる。また、この磁気接合２００’は、書込み電流が磁気接合２００’を通って流れると、複数の安定磁気状態の間で自由層２１０’を切り換えることができるように構成されている。したがってスピントランスファトルクを利用して自由層２１０’を切り換えることができる。

非磁性スペーサ層２２０’は、その磁気抵抗が自由層２１０’とピンド層２３０’の間であるトンネル障壁層、導体または他の構造であってもよい。いくつかの実施形態では、非磁性スペーサ層２２０’は結晶性ＭｇＯトンネル障壁層である。このような実施形態では、ＭｇＯシード層２０４’を使用して磁気接合２００’のＴＭＲおよび他の特性を改善することができる。ＭｇＯシード層２０４’が存在することによってトンネル障壁層２２０’の結晶構造（構造および／またはテクスチャ）が改善されることが仮定されている。

図には単純な層として示されているが、自由層２１０’は、上で説明したように複数の層を含むことができる。ピンド層２３０’は、基準層２３２、非磁性層２３４およびピンド層２３６を含むことが明確に示されている。したがってピンド層２３０’は、この実施形態ではＳＡＦである。磁化は図６には示されていないが、自由層２１０’および／またはピンド層２３０’は、それぞれ、平面外減磁エネルギーを超える直角異方性エネルギーを有することができる。したがって自由層２１０’および／またはピンド層２３０’は、それぞれ、平面に対して直角に配向されたその磁気モーメントを有することができる。他の実施形態では、自由層２１０’および／またはピンド層２３０’の磁気モーメントは、それぞれ平面内である。自由層２１０’および／またはピンド層２３０’の磁気モーメントの他の配向も可能である。

磁気挿入層１００、１００’および／または１００”が使用されているため、磁気接合２００’は、磁気挿入層１００、１００’および／または１００”の利点を共有することができる。詳細には、モーメントが直角に配向されると、磁気接合２００’を熱的により安定にすることができ、また、磁気接合２００’は、層２１０’および／または２３０’に対するより大きい直角異方性を有することができ、ＲＡを小さくすることができ、および／または改善されたＴＭＲを有することができる。したがって磁気接合２００’の性能を改善することができる。

図７は、磁気挿入層１００、１００’／１００”を含んだ磁気接合２００”の一例示的実施形態を示したものである。分かり易くするために、図７はスケール通りには描かれていない。この磁気接合２００”は、磁気接合２００および／または２００’に類似している。したがって同様の層には同様のラベルが振られている。磁気接合２００”は、それぞれ層２１０／２１０’、２２０／２２０’および２３０／２３０’と同様の自由層２１０”、非磁性スペーサ層２２０”およびピンド層２３０”を含む。図には特定の配向の層２１０”、２２０”および２３０”が示されているが、この配向は、他の実施形態では変更することができる。また、図にはＭｇＯシード層２０４”および磁気挿入層１００／１００’／１００”が示されている。いくつかの実施形態では、任意選択のピンニング層（図示せず）および／または任意選択のキャッピング層（図示せず）を含むことができる。また、この磁気接合２００”は、書込み電流が磁気接合２００”を通って流れると、複数の安定磁気状態の間で自由層２１０”を切り換えることができるように構成されている。したがってスピントランスファトルクを利用して自由層２１０”を切り換えることができる。

非磁性スペーサ層２２０”は、その磁気抵抗が自由層２１０”とピンド層２３０”の間であるトンネル障壁層、導体または他の構造であってもよい。いくつかの実施形態では、非磁性スペーサ層２２０”は結晶性ＭｇＯトンネル障壁層である。このような実施形態では、ＭｇＯシード層２０４”を使用して磁気接合２００”のＴＭＲおよび他の特性を改善することができる。ＭｇＯシード層２０４”が存在することによってトンネル障壁層２２０”の結晶構造（構造および／またはテクスチャ）が改善されることが仮定されている。

図には単純な層として示されているが、自由層２１０”および／またはピンド層２３０”は、上で説明したように複数の層を含むことができる。磁化は図７には示されていないが、自由層２１０”および／またはピンド層２３０”は、それぞれ、平面外減磁エネルギーを超える直角異方性エネルギーを有することができる。したがって自由層２１０”および／またはピンド層２３０”は、それぞれ、平面に対して直角に配向されたその磁気モーメントを有することができる。他の実施形態では、自由層２１０”および／またはピンド層２３０”の磁気モーメントは、それぞれ平面内である。自由層２１０”および／またはピンド層２３０”の磁気モーメントの他の配向も可能である。

磁気挿入層１００、１００’および／または１００”が使用されているため、磁気接合２００”は、磁気挿入層１００、１００’および／または１００”の利点を共有することができる。詳細には、モーメントが直角に配向されると、磁気接合２００”を熱的により安定にすることができ、また、磁気接合２００”は、層２１０”および／または２３０”に対するより大きい直角異方性を有することができ、ＲＡを小さくすることができ、および／または改善されたＴＭＲを有することができる。したがって磁気接合２００”の性能を改善することができる。

図８は、磁気挿入層１００、１００’／１００”を含んだ磁気接合２００’’’の一例示的実施形態を示したものである。分かり易くするために、図８はスケール通りには描かれていない。この磁気接合２００’’’は、磁気接合２００、２００’および／または２００”に類似している。したがって同様の層には同様のラベルが振られている。磁気接合２００’’’は、それぞれ層２１０／２１０’／２１０”、２２０／２２０’／２２０”および２３０／２３０’／２３０”と同様の自由層２１０’’’、非磁性スペーサ層２２０’’’およびピンド層２３０’’’を含む。図には特定の配向の層２１０’’’、２２０’’’および２３０’’’が示されているが、この配向は、他の実施形態では変更することができる。また、図にはＭｇＯシード層２０４’’’および磁気挿入層１００／１００’／１００”が示されている。いくつかの実施形態では、任意選択のピンニング層（図示せず）および／または任意選択のキャッピング層（図示せず）を含むことができる。また、この磁気接合２００’’’は、書込み電流が磁気接合２００’’’を通って流れると、複数の安定磁気状態の間で自由層２１０’’’を切り換えることができるように構成されている。したがってスピントランスファトルクを利用して自由層２１０’’’を切り換えることができる。

非磁性スペーサ層２２０’’’は、その磁気抵抗が自由層２１０’’’とピンド層２３０’’’の間であるトンネル障壁層、導体または他の構造であってもよい。いくつかの実施形態では、非磁性スペーサ層２２０’’’は結晶性ＭｇＯトンネル障壁層である。このような実施形態では、ＭｇＯシード層２０４’’’を使用して磁気接合２００’’’のＴＭＲおよび他の特性を改善することができる。ＭｇＯシード層２０４’’’が存在することによってトンネル障壁層２２０’’’の結晶構造（構造および／またはテクスチャ）が改善されることが仮定されている。

さらに、この磁気接合２００’’’は二重構造である。したがって磁気接合２００’’’は、同じく追加非磁性スペーサ層２４０および追加ピンド層２５０を含む。非磁性スペーサ層２４０は非磁性スペーサ層２２０’’’に類似していてもよい。したがって非磁性スペーサ層２４０は結晶性ＭｇＯトンネル障壁層であってもよい。他の実施形態では、非磁性スペーサ層２４０は層２２０’’’とは異なっていてもよい。同様に、ピンド層２５０はピンド層２３０”に類似していてもよい。

図には単純な層として示されているが、自由層２１０’’’および／またはピンド層２３０’’’および２５０は、上で説明したように複数の層を含むことができる。磁化は図８には示されていないが、自由層２１０’’’および／またはピンド層２３０’’’および２５０は、それぞれ、平面外減磁エネルギーを超える直角異方性エネルギーを有することができる。したがって自由層２１０’’’および／またはピンド層２３０’’’および２５０は、それぞれ、平面に対して直角に配向されたその磁気モーメントを有することができる。他の実施形態では、自由層２１０’’’および／またはピンド層２３０’’’の磁気モーメントは、それぞれ平面内である。自由層２１０’’’および／またはピンド層２３０’’’の磁気モーメントの他の配向も可能である。

磁気挿入層１００、１００’および／または１００”が使用されているため、磁気接合２００’’’は、磁気挿入層１００、１００’および／または１００”の利点を共有することができる。詳細には、モーメントが直角に配向されると、磁気接合２００’’’を熱的により安定にすることができ、また、磁気接合２００’’’は、層２１０’’’および／または２３０’’’に対するより大きい直角異方性を有することができ、ＲＡを小さくすることができ、および／または改善されたＴＭＲを有することができる。したがって磁気接合２００’’’の性能を改善することができる。

図９は、１００、１００’および／または１００”などの磁気挿入層を含んだ磁気接合３００の一例示的実施形態を示したものである。分かり易くするために、図９はスケール通りには描かれていない。磁気接合３００は、自由層３１０、非磁性スペーサ層３２０、ピンド層３３０およびＭｇＯキャッピング層３０４を含む。図には特定の配向の層３１０、３２０および３３０が示されているが、この配向は、他の実施形態では変更することができる。例えばピンド層３３０は、磁気接合３００の底部により近い位置に配置することができる（図には示されていない基板の最も近くに配置することができる）。また、図には任意選択のシード層３０２が示されている。ピンニング層（図示せず）およびＭｇＯシード層（図示せず）を使用することも可能である。通常、ピンド層３３０の磁気モーメントが平面内である場合はピンニング層が使用され、ピンド層３３０の磁気モーメントが平面に対して直角である場合はピンニング層は使用されない。このようなピンニング層は、ピンド層３３０の磁化（図示せず）を固定するために使用することができる。いくつかの実施形態では、ピンニング層は、交換バイアス相互作用によってピンド層３３０の磁化（図示せず）をピン止めするＡＦＭ層または多層であってもよい。また、この磁気接合３００は、書込み電流が磁気接合３００を通って流れると、複数の安定磁気状態の間で自由層３１０を切り換えることができるように構成されている。したがってスピントランスファトルクを利用して自由層３１０を切り換えることができる。

非磁性スペーサ層３２０は、その磁気抵抗が自由層３１０とピンド層３３０の間であるトンネル障壁層、導体または他の構造であってもよい。いくつかの実施形態では、非磁性スペーサ層３２０は結晶性ＭｇＯトンネル障壁層である。このような実施形態では、ＭｇＯキャッピング層３０４を使用して磁気接合３００のＴＭＲおよび他の特性を改善することができる。結晶性ＭｇＯトンネル障壁層３２０は、その作用のなかでもとりわけ層の堆積および磁気接合３００の焼きなましに影響を及ぼす可能性のある周囲の構造に敏感であるため、ＭｇＯキャッピング層３０４が存在することによってトンネル障壁層３２０の結晶構造（構造および／またはテクスチャ）が改善されることが仮定されている。

図には単純な層として示されているが、自由層３１０および／またはピンド層３３０は複数の層を含むことができる。例えば自由層３１０および／またはピンド層３３０は、Ｒｕなどの薄い層を介して反強磁性的または強磁性的に結合された磁気層を含んだＳＡＦであってもよい。このようなＳＡＦでは、Ｒｕまたは他の材料の薄い層と交互に配置された複数の磁気層を使用することができる。また、自由層３１０および／またはピンド層３３０は、もう１つの多層であってもよい。磁化は図９には示されていないが、自由層３１０および／またはピンド層３３０は、それぞれ、平面外減磁エネルギーを超える直角異方性エネルギーを有することができる。したがって自由層３１０および／またはピンド層３３０は、それぞれ、平面に対して直角に配向されたその磁気モーメントを有することができる。他の実施形態では、自由層３１０および／またはピンド層３３０の磁気モーメントは、それぞれ平面内である。自由層３１０および／またはピンド層３３０の磁気モーメントの他の配向も可能である。

磁気挿入層１００、１００’および／または１００”が使用されているため、磁気接合３００は、磁気挿入層１００、１００’および／または１００”の利点を共有することができる。詳細には、モーメントが直角に配向されると、磁気接合３００を熱的により安定にすることができ、また、磁気接合３００は、層３１０および／または３３０に対するより大きい直角異方性を有することができ、ＲＡを小さくすることができ、および／または改善されたＴＭＲを有することができる。上で説明したように、磁気挿入層１００、１００’および／または１００”は、ＭｇＯシード層３０４などの隣接するＭｇＯ層のＲＡを小さくすることができる。ＭｇＯキャッピング層３０４の寄生抵抗が小さくなるため、磁気接合３００のＴＭＲを効果的に改善することができる。さらに、改善されたＭｇＯキャッピング層３０４の存在、したがって磁気挿入層１００／１００’／１００”の存在により、ＭｇＯトンネル障壁層３２０のＲＡを小さくすることができる。したがって磁気接合３００のＲＡをさらに小さくすることができる。したがって磁気接合３００の性能を改善することができる。

図１０は、磁気挿入層１００／１００’／１００”を含んだ磁気接合３００’の一例示的実施形態を示したものである。分かり易くするために、図１０はスケール通りには描かれていない。この磁気接合３００’は磁気接合３００に類似している。したがって同様の層には同様のラベルが振られている。磁気接合３００’は、それぞれ層３１０、３２０および３３０と同様の自由層３１０’、非磁性スペーサ層３２０’およびピンド層３３０’を含む。図には特定の配向の層３１０’、３２０’および３３０’が示されているが、この配向は、他の実施形態では変更することができる。また、図にはＭｇＯキャッピング層３０４’および磁気挿入層１００／１００’／１００”が示されている。いくつかの実施形態では、任意選択のピンニング層（図示せず）および／または任意選択のＭｇＯシード層（図示せず）を含むことができる。また、この磁気接合３００’は、書込み電流が磁気接合３００’を通って流れると、複数の安定磁気状態の間で自由層３１０’を切り換えることができるように構成されている。したがってスピントランスファトルクを利用して自由層３１０’を切り換えることができる。

非磁性スペーサ層３２０’は、その磁気抵抗が自由層３１０’とピンド層３３０’の間であるトンネル障壁層、導体または他の構造であってもよい。いくつかの実施形態では、非磁性スペーサ層３２０’は結晶性ＭｇＯトンネル障壁層である。このような実施形態では、ＭｇＯキャッピング層３０４’を使用して磁気接合３００’のＴＭＲおよび他の特性を改善することができる。結晶性ＭｇＯトンネル障壁層３２０’は、その作用のなかでもとりわけ層の堆積および磁気接合３００’の焼きなましに影響を及ぼす可能性のある周囲の構造に敏感であるため、ＭｇＯキャッピング層３０４’が存在することによってトンネル障壁層３２０’の結晶構造（構造および／またはテクスチャ）が改善されることが仮定されている。

図には単純な層として示されているが、自由層３１０’および／またはピンド層３３０’は、上で説明したように複数の層を含むことができる。磁化は図１０には示されていないが、自由層３１０’および／またはピンド層３３０’は、それぞれ、平面外減磁エネルギーを超える直角異方性エネルギーを有することができる。したがって自由層３１０’および／またはピンド層３３０’は、それぞれ、平面に対して直角に配向されたその磁気モーメントを有することができる。他の実施形態では、自由層３１０’および／またはピンド層３３０’の磁気モーメントは、それぞれ平面内である。自由層３１０’および／またはピンド層３３０’の磁気モーメントの他の配向も可能である。

磁気挿入層１００、１００’および／または１００”が使用されているため、磁気接合３００’は、磁気挿入層１００、１００’および／または１００”の利点を共有することができる。詳細には、モーメントが直角に配向されると、磁気接合３００’を熱的により安定にすることができ、また、磁気接合３００’は、層３１０’および／または３３０’に対するより大きい直角異方性を有することができ、ＲＡを小さくすることができ、および／または改善されたＴＭＲを有することができる。したがって磁気接合３００’の性能を改善することができる。

図１１は、磁気挿入層１００／１００’／１００”を含んだ磁気接合３００”の一例示的実施形態を示したものである。分かり易くするために、図１１はスケール通りには描かれていない。この磁気接合３００”は、磁気接合３００および／または３００’に類似している。したがって同様の層には同様のラベルが振られている。磁気接合３００”は、それぞれ層３１０／３１０’、３２０／３２０’および３３０／３３０’と同様の自由層３１０”、非磁性スペーサ層３２０”およびピンド層３３０”を含む。図には特定の配向の層３１０”、３２０”および３３０”が示されているが、この配向は、他の実施形態では変更することができる。また、図にはＭｇＯキャッピング層３０４”および磁気挿入層１００／１００’／１００”が示されている。いくつかの実施形態では、任意選択のピンニング層（図示せず）および／または任意選択のＭｇＯシード層（図示せず）を含むことができる。また、この磁気接合３００”は、書込み電流が磁気接合３００”を通って流れると、複数の安定磁気状態の間で自由層３１０”を切り換えることができるように構成されている。したがってスピントランスファトルクを利用して自由層３１０”を切り換えることができる。

非磁性スペーサ層３２０”は、その磁気抵抗が自由層３１０”とピンド層３３０”の間であるトンネル障壁層、導体または他の構造であってもよい。いくつかの実施形態では、非磁性スペーサ層３２０”は結晶性ＭｇＯトンネル障壁層である。上で説明したように、このような実施形態では、ＭｇＯキャッピング層３０４”を使用して磁気接合３００”のＴＭＲおよび他の特性を改善することができる。

さらに、この磁気接合３００”は二重構造である。したがって磁気接合３００”は、同じく追加非磁性スペーサ層３４０および追加ピンド層３５０を含む。非磁性スペーサ層３４０は非磁性スペーサ層３２０”に類似していてもよい。したがって非磁性スペーサ層３４０は結晶性ＭｇＯトンネル障壁層であってもよい。他の実施形態では、非磁性スペーサ層３４０は層３２０”とは異なっていてもよい。同様に、ピンド層３５０はピンド層３３０”に類似していてもよい。

図には単純な層として示されているが、自由層３１０”および／またはピンド層３３０”および３５０は、上で説明したように複数の層を含むことができる。磁化は図１１には示されていないが、自由層３１０”および／またはピンド層３３０”および３５０は、それぞれ、平面外減磁エネルギーを超える直角異方性エネルギーを有することができる。したがって自由層３１０”および／またはピンド層３３０”および３５０は、それぞれ、平面に対して直角に配向されたその磁気モーメントを有することができる。他の実施形態では、自由層３１０”および／またはピンド層３３０”の磁気モーメントは、それぞれ平面内である。自由層３１０”および／またはピンド層３３０”の磁気モーメントの他の配向も可能である。

磁気挿入層１００、１００’および／または１００”が使用されているため、磁気接合３００”は、磁気挿入層１００、１００’および／または１００”の利点を共有することができる。詳細には、モーメントが直角に配向されると、磁気接合３００”を熱的により安定にすることができ、また、磁気接合３００”は、層３１０”および／または３３０”に対するより大きい直角異方性を有することができ、ＲＡを小さくすることができ、および／または改善されたＴＭＲを有することができる。したがって磁気接合３００”の性能を改善することができる。

図１２は、１００、１００’および／または１００”などの２つの磁気挿入層を含んだ磁気接合４００の一例示的実施形態を示したものである。分かり易くするために、図１２はスケール通りには描かれていない。磁気接合４００は、自由層４１０、非磁性スペーサ層４２０、ピンド層４３０およびＭｇＯシード層４０４ならびにＭｇＯキャッピング層４０６を含む。図には特定の配向の層４１０、４２０および４３０が示されているが、この配向は、他の実施形態では変更することができる。例えばピンド層４３０は、磁気接合４００の底部により近い位置に配置することができる（図には示されていない基板の最も近くに配置することができる）。また、図には任意選択のシード層３０２が示されている。ピンニング層（図示せず）を使用することも可能である。通常、ピンド層４３０の磁気モーメントが平面内である場合はピンニング層が使用され、ピンド層４３０の磁気モーメントが平面に対して直角である場合はピンニング層は使用されない。このようなピンニング層は、ピンド層４３０の磁化（図示せず）を固定するために使用することができる。いくつかの実施形態では、ピンニング層は、交換バイアス相互作用によってピンド層４３０の磁化（図示せず）をピン止めするＡＦＭ層または多層であってもよい。また、この磁気接合４００は、書込み電流が磁気接合４００を通って流れると、複数の安定磁気状態の間で自由層４１０を切り換えることができるように構成されている。したがってスピントランスファトルクを利用して自由層４１０を切り換えることができる。

非磁性スペーサ層４２０は、その磁気抵抗が自由層４１０とピンド層４３０の間であるトンネル障壁層、導体または他の構造であってもよい。いくつかの実施形態では、非磁性スペーサ層４２０は結晶性ＭｇＯトンネル障壁層である。このような実施形態では、ＭｇＯシード層４０４およびＭｇＯキャッピング層４０６を使用して磁気接合４００のＴＭＲおよび他の特性を改善することができる。結晶性ＭｇＯトンネル障壁層４２０は、その作用のなかでもとりわけ層の堆積および磁気接合４００の焼きなましに影響を及ぼす可能性のある周囲の構造に敏感であるため、ＭｇＯシード層４０４およびＭｇＯキャッピング層４０６が存在することによってトンネル障壁層４２０の結晶構造（構造および／またはテクスチャ）が改善されることが仮定されている。

図には単純な層として示されているが、自由層４１０および／またはピンド層４３０は複数の層を含むことができる。例えば自由層４１０および／またはピンド層４３０は、Ｒｕなどの薄い層を介して反強磁性的または強磁性的に結合された磁気層を含んだＳＡＦであってもよい。このようなＳＡＦでは、Ｒｕまたは他の材料の薄い層と交互に配置された複数の磁気層を使用することができる。また、自由層４１０および／またはピンド層４３０は、もう１つの多層であってもよい。磁化は図１２には示されていないが、自由層４１０および／またはピンド層４３０は、それぞれ、平面外減磁エネルギーを超える直角異方性エネルギーを有することができる。したがって自由層４１０および／またはピンド層４３０は、それぞれ、平面に対して直角に配向されたその磁気モーメントを有することができる。他の実施形態では、自由層４１０および／またはピンド層４３０の磁気モーメントは、それぞれ平面内である。自由層４１０および／またはピンド層４３０の磁気モーメントの他の配向も可能である。

２つの磁気挿入層１００／１００’／１００”が使用されている。これらの磁気挿入層１００／１００’／１００”は、それぞれＭｇＯ層４０４および４０６に隣接している。２つの磁気挿入層１００、１００’および／または１００”が使用されているため、磁気接合４００は、磁気挿入層１００、１００’および／または１００”の利点を共有することができる。詳細には、モーメントが直角に配向されると、磁気接合４００を熱的により安定にすることができ、また、磁気接合４００は、層４１０および／または４３０に対するより大きい直角異方性を有することができ、ＲＡを小さくすることができ、および／または改善されたＴＭＲを有することができる。上で説明したように、磁気挿入層１００、１００’および／または１００”は、ＭｇＯシード層４０４およびＭｇＯキャッピング層４０６などの隣接するＭｇＯ層のＲＡを小さくすることができる。ＭｇＯシード層４０４およびＭｇＯキャッピング層４０６の寄生抵抗が小さくなるため、磁気接合４００のＴＭＲを効果的に改善することができる。さらに、改善されたＭｇＯ層４０４および４０６の存在により、ＭｇＯトンネル障壁層４２０のＲＡを小さくすることができる。したがってＭｇＯトンネル障壁層は、磁気挿入層１００／１００’／１００”によって改善されたそのＲＡを有することができる。したがって磁気接合４００のＲＡをさらに小さくすることができる。したがって磁気接合４００の性能を改善することができる。

図１３は、２つの磁気挿入層１００／１００’／１００”を含んだ磁気接合４００’の一例示的実施形態を示したものである。分かり易くするために、図１３はスケール通りには描かれていない。この磁気接合４００’は磁気接合４００に類似している。したがって同様の層には同様のラベルが振られている。磁気接合４００’は、それぞれ層４１０、４２０および４３０と同様の自由層４１０’、非磁性スペーサ層４２０’およびピンド層４３０’を含む。図には特定の配向の層４１０’、４２０’および４３０’が示されているが、この配向は、他の実施形態では変更することができる。また、図にはＭｇＯシード層４０４’、ＭｇＯキャッピング層４０６’および磁気挿入層１００／１００’／１００”が示されている。いくつかの実施形態では、任意選択のピンニング層（図示せず）を含むことができる。また、この磁気接合４００’は、書込み電流が磁気接合４００’を通って流れると、複数の安定磁気状態の間で自由層４１０’を切り換えることができるように構成されている。したがってスピントランスファトルクを利用して自由層４１０’を切り換えることができる。

非磁性スペーサ層４２０’は、その磁気抵抗が自由層４１０’とピンド層４３０’の間であるトンネル障壁層、導体または他の構造であってもよい。いくつかの実施形態では、非磁性スペーサ層４２０’は結晶性ＭｇＯトンネル障壁層である。このような実施形態では、ＭｇＯシード層４０４’およびＭｇＯキャッピング層４０６’を使用して磁気接合４００’のＴＭＲおよび他の特性を改善することができる。

図には単純な層として示されているが、自由層４１０’および／またはピンド層４３０’は、上で説明したように複数の層を含むことができる。磁化は図１３には示されていないが、自由層４１０’および／またはピンド層４３０’は、それぞれ、平面外減磁エネルギーを超える直角異方性エネルギーを有することができる。したがって自由層４１０’および／またはピンド層４３０’は、それぞれ、平面に対して直角に配向されたその磁気モーメントを有することができる。他の実施形態では、自由層４１０’および／またはピンド層４３０’の磁気モーメントは、それぞれ平面内である。自由層４１０’および／またはピンド層４３０’の磁気モーメントの他の配向も可能である。

磁気挿入層１００、１００’および／または１００”が使用されているため、磁気接合４００’は、磁気挿入層１００、１００’および／または１００”の利点を共有することができる。詳細には、モーメントが直角に配向されると、磁気接合４００’を熱的により安定にすることができ、また、磁気接合４００’は、層４１０’および／または４３０’に対するより大きい直角異方性を有することができ、ＲＡを小さくすることができ、および／または改善されたＴＭＲを有することができる。したがって磁気接合４００’の性能を改善することができる。

図１４は、２つの磁気挿入層１００／１００’／１００”を含んだ磁気接合４００”の一例示的実施形態を示したものである。分かり易くするために、図１４はスケール通りには描かれていない。この磁気接合４００”は、磁気接合４００および／または４００’に類似している。したがって同様の層には同様のラベルが振られている。磁気接合４００”は、それぞれ層４１０／４１０’、４２０／４２０’および４３０／４３０’と同様の自由層４１０”、非磁性スペーサ層４２０”およびピンド層４３０”を含む。図には特定の配向の層４１０”、４２０”および４３０”が示されているが、この配向は、他の実施形態では変更することができる。また、図にはＭｇＯシード層４０４”、ＭｇＯキャッピング層４０６”および隣接する磁気挿入層１００／１００’／１００”が示されている。いくつかの実施形態では、任意選択のピンニング層（図示せず）を含むことができる。また、この磁気接合４００”は、書込み電流が磁気接合４００”を通って流れると、複数の安定磁気状態の間で自由層４１０”を切り換えることができるように構成されている。したがってスピントランスファトルクを利用して自由層４１０”を切り換えることができる。

非磁性スペーサ層４２０”は、その磁気抵抗が自由層４１０”とピンド層４３０”の間であるトンネル障壁層、導体または他の構造であってもよい。いくつかの実施形態では、非磁性スペーサ層４２０”は結晶性ＭｇＯトンネル障壁層である。上で説明したように、このような実施形態では、ＭｇＯシード層４０４”およびＭｇＯキャッピング層４０６”を使用して磁気接合４００”のＴＭＲおよび他の特性を改善することができる。

さらに、この磁気接合４００”は二重構造である。したがって磁気接合４００”は、同じく追加非磁性スペーサ層４４０および追加ピンド層４５０を含む。非磁性スペーサ層４４０は非磁性スペーサ層４２０”に類似していてもよい。したがって非磁性スペーサ層４４０は結晶性ＭｇＯトンネル障壁層であってもよい。他の実施形態では、非磁性スペーサ層４４０は層４２０”とは異なっていてもよい。同様に、ピンド層４５０はピンド層４３０”に類似していてもよい。

図には単純な層として示されているが、自由層４１０”および／またはピンド層４３０”および４５０は、上で説明したように複数の層を含むことができる。磁化は図１４には示されていないが、自由層４１０”および／またはピンド層４３０”および４５０は、それぞれ、平面外減磁エネルギーを超える直角異方性エネルギーを有することができる。したがって自由層４１０”および／またはピンド層４３０”および４５０は、それぞれ、平面に対して直角に配向されたその磁気モーメントを有することができる。他の実施形態では、自由層４１０”および／またはピンド層４３０”の磁気モーメントは、それぞれ平面内である。自由層４１０”および／またはピンド層４３０”の磁気モーメントの他の配向も可能である。

磁気挿入層１００、１００’および／または１００”が使用されているため、磁気接合４００”は、磁気挿入層１００、１００’および／または１００”の利点を共有することができる。詳細には、モーメントが直角に配向されると、磁気接合４００”を熱的により安定にすることができ、また、磁気接合４００”は、層４１０”および／または４３０”に対するより大きい直角異方性を有することができ、ＲＡを小さくすることができ、および／または改善されたＴＭＲを有することができる。したがって磁気接合４００”の性能を改善することができる。

図１５は、磁気下部構造を製造するための方法５００の一例示的実施形態を示したものである。簡潔にするために、いくつかのステップを省略し、組み合わせ、および／または交互配置することができる。方法５００は、磁気接合２００の文脈で説明されている。しかしながら、方法５００は、接合２００’、２００”、２００’’’、３００、３００’、３００”、４００、４００’および／または４００”などの他の磁気接合に対しても使用することができる。さらに、方法５００は、磁気記憶装置の製造に組み込むことができる。したがって方法５００は、ＳＴＴ−ＲＡＭまたは他の磁気記憶装置の製造に使用することができる。また、方法５００は、シード層２０２および任意選択のピンニング層（図示せず）を提供するステップを含むことも可能である。

自由層２１０はステップ５０２を介して提供される。ステップ５０２は、所望の材料の自由層２１０を所望の厚さで堆積させるステップを含むことができる。さらに、ステップ５０２は、ＳＡＦを提供するステップを含むことができる。非磁性層２２０はステップ５０４を介して提供される。ステップ５０４は、それには限定されないが結晶性ＭｇＯを始めとする所望の非磁性材料を堆積させるステップを含むことができる。さらに、ステップ５０４では所望の厚さ材料を堆積させることができる。

ピンド層２３０はステップ５０６を介して提供される。ステップ５０６は、所望の材料のピンド層２３０を所望の厚さで堆積させるステップを含むことができる。さらに、ステップ５０６は、ＳＡＦを提供するステップを含むことができる。ステップ５０８を介して、層２４０および２５０などの任意の追加層を任意選択で提供することができる。ステップ５１０を介して、層２０４などの任意のＭｇＯ層を提供することができる。同様に、ステップ５１０で、層３０４および４０６などのＭｇＯキャッピング層を提供することも可能である。したがってステップ５１０の一部はステップ５０２の前に実行することができる。磁気挿入層１００／１００’／１００”は、ＭｇＯ層２０４の次に、ステップ５１２を介して提供することができる。磁気接合２００の場合、磁気挿入層１００／１００’／１００”は、ステップ５０２の前に提供することができる。しかしながら、ＭｇＯキャッピング層を使用した磁気接合の場合、ステップ５１２は、ステップ５０８および／または５１０が実行された後に磁気挿入層１００／１００’／１００”を提供するステップを含むことができる。したがって方法５００を使用して、磁気挿入層１００／１００’／１００”および磁気接合２００、２００’、２００”、２００’’’、３００、３００’、３００”、４００、４００’および／または４００”の利点を達成することができる。

さらに、磁気接合２００、２００’、２００”、２００’’’、３００、３００’、３００”、４００、４００’および／または４００”は、磁気記憶装置に使用することができる。図１６は、１つのこのような磁気記憶装置６００の一例示的実施形態を示したものである。磁気記憶装置６００は、読出し／書込み列選択ドライバ６０２および６０６、ならびに語線選択ドライバ６０４を含む。他のコンポーネントおよび／または異なるコンポーネントを提供することができることに留意されたい。磁気記憶装置６００の記憶領域は磁気記憶セル６１０を含む。個々の磁気記憶セルは、少なくとも１つの磁気接合６１２および少なくとも１つの選択デバイス６１４を含む。いくつかの実施形態では、選択デバイス６１４はトランジスタである。磁気接合６１２は、磁気接合２００、２００’、２００”、２００’’’、３００、３００’、３００”、４００、４００’および／または４００”のうちの１つまたは複数を含むことができる。図には１つのセル６１０毎に１つの磁気接合６１２が示されているが、他の実施形態では、１つのセル毎に他の数の磁気接合６１２を提供することができる。

様々な磁気挿入層１００、１００’および１００”、ならびに磁気接合２００、２００’、２００”、２００’’’、３００、３００’、３００”、４００、４００’および／または４００”を開示した。これらの磁気挿入層１００、１００’および／または１００”、および磁気接合２００、２００’、２００”、２００’’’、３００、３００’、３００”、４００、４００’および／または４００”の様々な特徴は、組み合わせることができることに留意されたい。したがって磁気接合２００、２００’、２００”、２００’’’、３００、３００’、３００”、４００、４００’および／または４００”の複数の利点のうちの１つまたは複数を達成することができ、例えば小さいＲＡ、改善された直角異方性、より高い熱安定性および／またはより大きいＴＭＲを達成することができる。

以上、磁気挿入層、磁気接合および該磁気接合を使用して製造されたメモリを提供するための方法およびシステムについて説明した。これらの方法およびシステムは、図に示されている例示的実施形態に従って説明されており、これらの実施形態には複数の変形形態が可能であり、これらの変形形態は、すべて、これらの方法およびシステムの精神および範囲内であることは当業者には容易に認識されよう。したがって当業者は、特許請求の範囲の精神および範囲を逸脱することなく、多くの変更態様を加えることができる。

１０ 従来の磁気トンネル接合（ＭＴＪ）
１１ 底部コンタクト
１２ 従来のシード層
１４ 従来の反強磁性（ＡＦＭ）層
１６ 従来のピンド層
１７ 磁化
１８ 従来のトンネル障壁層
２０ 従来の自由層
２１ 変更可能磁化
２２ 従来のキャッピング層
２４ 頂部コンタクト
１００、１００’、１００” 磁気挿入層（磁気下部構造、強磁性挿入層）
１０２ 磁気層
１０２’ 第１の磁気層
１０４ 追加磁気層
１０６、２３４ 非磁性層
１０８ 第２の磁気層
１２０、１２０’、１２０” ＭｇＯ層
２００、２００’、２００”、２００’’’、３００、３００’、３００”、４００、４００’、４００”、６１２ 磁気接合
２０２、３０２ シード層
２０４、２０４’、２０４”、２０４’’’、４０４、４０４’、４０４” ＭｇＯシード層
２１０、２１０’、２１０”、２１０’’’、３１０、３１０’、３１０”、４１０、４１０’、４１０” 自由層
２２０、２２０’、２２０”、２２０’’’、３２０、３２０’、３２０”、４２０、４２０’、４２０” 非磁性スペーサ層（トンネル障壁層、非磁性層）
２３０、２３０’、２３０”、２３０’’’、２３６、３３０、３３０’、３３０”、４３０、４３０’、４３０” ピンド層
２３２ 基準層
２４０、３４０、４４０ 追加非磁性スペーサ層
２５０、３５０、４５０ 追加ピンド層
３０４、３０４’、３０４”、４０６、４０６’、４０６” ＭｇＯキャッピング層
５００ 磁気下部構造を製造するための方法
６００ 磁気記憶装置
６０２、６０６ 読出し／書込み列選択ドライバ
６１０ 磁気記憶セル
６１４ 選択デバイス

Claims (31)

1. 磁気デバイスに使用するための磁気接合であって、
   ピンド層と、
   非磁性スペーサ層と、
   自由層であって、前記非磁性スペーサ層が前記ピンド層と前記自由層の間に存在する自由層と、
   前記自由層および前記ピンド層のうちの少なくとも１つと隣接する少なくとも１つの絶縁層と、
   前記少なくとも１つの絶縁層と隣接する少なくとも１つの磁気挿入層と
   を備え、書込み電流が前記磁気接合を通って流れると、前記自由層を複数の安定磁気状態の間で切り換えることができるように構成されている磁気接合。
2. 前記少なくとも１つの絶縁層が、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ルテニウム、酸化チタンおよび酸化ニッケルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の磁気接合。
3. 前記少なくとも１つの絶縁層が少なくとも１つのＭｇＯ層からなる、請求項１に記載の磁気接合。
4. 前記少なくとも１つの磁気挿入層が、ＣｏＸ、ＦｅＸおよびＣｏＦｅＸのうちの少なくとも１つからなる磁気層を含み、Ｘが、Ｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、ＴａおよびＴｂから選択される、請求項３に記載の磁気接合。
5. 前記少なくとも１つの磁気挿入層が追加磁気層をさらに含む、請求項４に記載の磁気接合。
6. 前記追加磁気層がＣｏおよびＦｅのうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載の磁気接合。
7. 前記少なくとも１つの磁気挿入層が、ＣｏＹ、ＦｅＹおよびＣｏＦｅＹのうちの少なくとも１つからなる追加磁気層をさらに含み、Ｙが、Ｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、ＴａおよびＴｂから選択される、請求項４に記載の磁気接合。
8. 前記少なくとも１つのＭｇＯ層が前記自由層と隣接するシード層である、請求項４に記載の磁気接合。
9. 前記少なくとも１つのＭｇＯ層が前記ピンド層と隣接するシード層である、請求項４に記載の磁気接合。
10. 前記少なくとも１つのＭｇＯ層が前記自由層と隣接するキャッピング層である、請求項４に記載の磁気接合。
11. 前記少なくとも１つのＭｇＯ層が前記ピンド層と隣接するキャッピング層である、請求項４に記載の磁気接合。
12. 前記少なくとも１つのＭｇＯ層が、前記自由層と隣接する第１のＭｇＯ層および前記ピンド層と隣接する第２のＭｇＯ層を含む、請求項４に記載の磁気接合。
13. 前記少なくとも１つの磁気挿入層が、前記第１のＭｇＯ層と隣接する第１の磁気挿入層および前記ピンド層と隣接する第２の挿入層を含む、請求項１２に記載の磁気接合。
14. 前記自由層が自由層平面外減磁エネルギーより大きい自由層垂直異方性を有する、請求項３に記載の磁気接合。
15. 前記ピンド層がピンド層平面外減磁エネルギーより大きいピンド層垂直異方性を有する、請求項１４に記載の磁気接合。
16. 複数の磁気記憶セルであって、前記複数の磁気記憶セルの各々が少なくとも１つの磁気接合を含み、前記少なくとも１つの磁気接合が、ピンド層、非磁性スペーサ層、自由層、少なくとも１つの絶縁層および少なくとも１つの磁気挿入層を含み、前記非磁性スペーサ層が前記ピンド層と前記自由層の間に存在し、前記少なくとも１つの絶縁層が前記自由層および前記ピンド層のうちの少なくとも１つに隣接し、前記少なくとも１つの磁気挿入層が前記少なくとも１つの絶縁層と隣接し、前記磁気接合が、書込み電流が前記磁気接合を通って流れると、複数の安定磁気状態の間で前記自由層を切り換えることができるように構成されている複数の磁気記憶セルと、
    複数のビット線と
    を備える磁気記憶装置。
17. 前記少なくとも１つの絶縁層が、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ルテニウム、酸化チタンおよび酸化ニッケルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の磁気記憶装置。
18. 前記少なくとも１つの絶縁層が少なくとも１つのＭｇＯ層からなる、請求項１に記載の磁気記憶装置。
19. 前記少なくとも１つの磁気挿入層が、ＣｏＸ、ＦｅＸおよびＣｏＦｅＸのうちの少なくとも１つからなる磁気層を含み、Ｘが、Ｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、ＴａおよびＴｂから選択される、請求項１８に記載の磁気記憶装置。
20. 前記少なくとも１つの磁気挿入層が追加磁気層をさらに含む、請求項１９に記載の磁気記憶装置。
21. 前記追加磁気層がＣｏおよびＦｅのうちの少なくとも１つを含む、請求項２０に記載の磁気記憶装置。
22. 前記少なくとも１つの磁気挿入層が、ＣｏＹ、ＦｅＹおよびＣｏＦｅＹのうちの少なくとも１つからなる追加磁気層をさらに含み、Ｙが、Ｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、ＴａおよびＴｂから選択される、請求項１９に記載の磁気記憶装置。
23. 前記少なくとも１つのＭｇＯ層が前記自由層と隣接するシード層である、請求項１９に記載の磁気記憶装置。
24. 前記少なくとも１つのＭｇＯ層が前記ピンド層と隣接するシード層である、請求項１９に記載の磁気記憶装置。
25. 前記少なくとも１つのＭｇＯ層が前記自由層と隣接するキャッピング層である、請求項１９に記載の磁気記憶装置。
26. 前記少なくとも１つのＭｇＯ層が前記ピンド層と隣接するキャッピング層である、請求項１９に記載の磁気記憶装置。
27. 前記少なくとも１つのＭｇＯ層が、前記自由層と隣接する第１のＭｇＯ層および前記ピンド層と隣接する第２のＭｇＯ層を含む、請求項１９に記載の磁気記憶装置。
28. 前記少なくとも１つの磁気挿入層が、前記第１のＭｇＯ層と隣接する第１の磁気挿入層および前記ピンド層と隣接する第２の挿入層を含む、請求項２７に記載の磁気記憶装置。
29. 前記自由層が自由層平面外減磁エネルギーより大きい自由層直角異方性を有する、請求項１８に記載の磁気記憶装置。
30. 前記ピンド層がピンド層平面外減磁エネルギーより大きいピンド層直角異方性を有する、請求項１８に記載の磁気記憶装置。
31. 磁気デバイスに使用するための磁気接合を提供するための方法であって、
    ピンド層を提供するステップと、
    非磁性スペーサ層を提供するステップと、
    自由層を提供するステップであって、前記非磁性スペーサ層が前記ピンド層と前記自由層の間に存在するステップと、
    前記自由層および前記ピンド層のうちの少なくとも１つと隣接する少なくとも１つのＭｇＯ層を提供するステップと、
    前記少なくとも１つのＭｇＯ層と隣接する少なくとも１つの磁気挿入層を提供するステップと
    を含み、前記磁気接合が、書込み電流が前記磁気接合を通って流れると、前記自由層を複数の安定磁気状態の間で切り換えることができるように構成されている方法。

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