特許拒絶査定不服審判
2015-002943
水平及び垂直な部分を備えるダマシン型磁気トンネル接合構造及びその製造方法
- 審判番号
- 2015-002943
- 法域
- 特許
- 審判種別
- 拒絶査定不服審判(拒絶査定不服の審決)
- 出願番号
- 特願2013-501518外部サイト(J-PlatPat)へ移動します
- 請求日
- 2015年02月16日
- 審決日
- 2016年10月18日
- 公報発行日
- 2017年04月28日
- 結論
- 請求不成立
- 当事者
- 【請求人】クアルコム,インコーポレイテッド
- 【請求人代理人】村山 靖彦
- 【請求人代理人】黒田 晋平
- 分類
- P18 .121-WZ (H01L)
- 根拠条文(結論部分から自動抽出・参考)
- 特許法29条2項
- 条文(本文から自動抽出・参考)
- 特許法第29条第2項
- データ出所
- 審決公報(SGML)
事件の表示
特願2013-501518「水平及び垂直な部分を備えるダマシン型磁気トンネル接合構造及びその製造方法」拒絶査定不服審判事件〔平成23年 9月29日国際公開、WO2011/119975、平成25年 6月13日国内公表、特表2013-522931〕について、次のとおり審決する。
結論
【結 論】
本件審判の請求は、成り立たない。
理由
【理 由】
1 手続の経緯
本願は、平成23年3月25日(パリ条約による優先権主張外国庁受理2010年3月26日、アメリカ合衆国)を国際出願日とする出願であって、平成24年9月21日付けで審査請求がなされ、平成26年1月15日付けで拒絶理由の通知がなされ、同年5月16日付けで意見書及び手続補正書の提出がなされ、同年10月7日付けで拒絶査定がなされ、これに対して平成27年2月16日付けで拒絶査定不服審判の請求がなされるとともに手続補正書の提出がなされ、同年4月9日付けで上申書の提出がなされ、同年7月6日付けで上申書の提出がなされた。当審において、平成28年4月8日付けで拒絶理由が通知され、同年7月11日付けで意見書及び手続補正書の提出がなされたものである。
2 本願発明
本願の請求項10に係る発明は、平成28年7月11日付け手続補正書によって補正された特許請求の範囲の請求項10に記載された事項により特定される、以下のとおりのものである(以下「本願発明」という。)。
「【請求項10】
トレンチ領域の中に配置される垂直磁気トンネル接合(MTJ)構造を含む、半導体デバイスであって、
前記垂直MTJ構造が、フリー層と固定層との間にバリア層を含む垂直MTJ積層を含み、
前記垂直MTJ構造が、前記トレンチ領域の側面上に側壁を、及び前記トレンチ領域の底面上に底壁を有し、
前記側壁、及び前記底壁が、独立した磁区をそれぞれ有し、
前記側壁における前記磁区が、前記トレンチ領域の側面に実質的に垂直な磁気モーメントを有し、
前記底壁における前記磁区が、前記トレンチ領域の底面に実質的に垂直な磁気モーメントを有し、
前記垂直MTJ構造が、鉄および白金を含む垂直MTJセルを含む、コバルトおよび白金を含む垂直MTJセルを含む、または、コバルトおよびニッケルを含む垂直MTJセルを含む、半導体デバイス。」
3 引用文献
(1)引用文献1について
平成28年4月8日付けの拒絶理由通知において引用された、本願の優先権主張の日(以下「本願優先日」という。)前に外国において頒布された刊行物である、国際公開第2009/111197号(以下「引用文献1」という。)には、下記の事項が記載されている。(当審注:訳は、対応する日本出願の公表公報である、特表2011-514676号公報に基づいて当審において作成した。)
A 「[0034] FIG. 1 is a cross-sectional view of a particular embodiment of a portion of a magnetic tunnel junction (MTJ) cell 100, which may be formed according to the methods and embodiments described with respect to FIGS. 3-24. The MTJ cell 100 includes an MTJ stack 102 having a free layer 104, a tunnel barrier layer 106, a fixed (pinned) layer 108, and an anti-ferromagnetic (AF) layer 126. The MTJ stack 102 is coupled to a bit line 110. Further, the MTJ stack 102 is coupled to a source line 114 via a bottom electrode 116 and a switch 118. A word line 112 is coupled to a control terminal of the switch 118 to selectively activate the switch 118 to allow a write current 124 to flow from the bit line 110 to the source line 114. In the embodiment shown, the fixed layer 108 includes a magnetic domain 122 that has a fixed orientation. The free layer 104 includes a magnetic domain 120, which is programmable via the write current 124. As shown, the write current 124 is adapted to program the orientation of the magnetic domain 120 at the free layer 104 to a zero state (i.e., the magnetic domains 120 and 122 are oriented in the same direction). To write a one value to the MTJ cell 100, the write current 124 is reversed, causing the orientation of the magnetic domain 120 at the free layer 104 to flip directions, such that the magnetic domain 120 extends in a direction opposite to that of the magnetic domain 122. 」
(当審訳:[0034] 図1は、磁気トンネル接合(MTJ)セル100の一部の特定の実施形態の断面図である。それは、図3-24に関して記述された方法および実施形態によって形成されてもよい。MTJセル100は、自由層104、トンネル障壁層106、固定(ピンド)層108および反強磁性体(AF)層126を有するMTJスタック102を含んでいる。MTJスタック102は、ビット線110につながれる。さらに、MTJスタック102は、ボトム電極116およびスイッチ118によってソース線114につながれる。書き込み電流124がビット線110からソース線114まで流れることを可能にするスイッチ118を選択的に活性化するために、ワード線112は、スイッチ118の制御端末につながれる。示された実施形態では、固定層108は、固定方向を有している磁区122を含んでいる。自由層104は、磁区120を含んでいる。それは、書き込み電流124によってプログラム可能である。示されるように、書き込み電流124は、ゼロ状態(つまり、磁区120および122は、同じ向きに向けられる)へ自由層104における磁区120の方向をプログラムするのに適している。MTJセル100に1つの値を書き込むために、書き込み電流124は逆にされ、その結果、磁区122のその反対の方向に磁区120が伸びるように、自由層104における磁区120の方向が逆にされる。」)
B 「[0047] FIG. 8 is a top view of a particular illustrative embodiment of a memory device 800 including a substrate 802 with having a magnetic tunnel junction (MTJ) cell 804 that is adapted to store multiple data bits. The magnetic tunnel junction (MTJ) cell 804 includes a bottom electrode 806, an MTJ stack 808, and a center electrode 810. The MTJ cell 804 has a length (a) and a width (b), where the length (a) is greater than the width (b). The substrate 802 includes a top via 836 that is coupled to the center electrode 810 and includes a bottom via 832 that is coupled to the bottom electrode 806. The substrate 802 also includes a first wire trace 834 that is coupled to the top via 836 and a second wire trace 830 that is coupled to the bottom via 832. The substrate 802 includes a process opening 838.
[0048] The MTJ stack 808 includes a fixed (pinned) magnetic layer that carries a fixed magnetic domain having a fixed orientation, a tunnel barrier layer, and a free magnetic layer having a magnetic domain that can be changed or programmed via a write current. The MTJ stack 808 may also include an anti-ferromagnetic layer to pin the fixed magnetic layer. In a particular embodiment, the fixed magnetic layer of the MTJ stack 808 may include one or more layers. Additionally, the MTJ stack 808 may include other layers. The MTJ cell 804 includes a first sidewall 812 to carry a first magnetic domain 822, a second sidewall 814 to carry a second magnetic domain 824, and a third sidewall 816 to carry a third magnetic domain 826. The MTJ cell 804 also includes bottom wall 970 to carry fourth magnetic domain 972 (see FIG. 9). The first, second, third, and fourth magnetic domains 822, 824, 826, and 972 are independent. In a particular embodiment, the first, second, third, and fourth magnetic domains 822, 824, 826, and 972 are configured to represent respective data values. In general, the orientations of the magnetic domains 822, 824, 826, and 972 are determined by the stored data value. For example, a "0" value is represented by a first orientation while a "1" value is represented by a second orientation. 」
(当審訳:「[0047] 図8は、多数のデータビットを格納するのに適した磁気トンネル接合(MTJ)セル804を持っている基板802を含むメモリ素子800の特定の実例となる実施形態の平面図である。磁気トンネル接合(MTJ)セル804は、ボトム電極806、MTJスタック808およびセンター電極810を含んでいる。MTJセル804には、長さ(a)および幅(b)がある。ここで、長さ(a)は、幅(b)より大きい。基板802は、センター電極810につながれるトップビア836を含み、ボトム電極806につながれるボトムビア832を含んでいる。基板802は、さらにトップビア836につながれる第1のワイヤトレース834、およびボトムビア832につながれる第2のワイヤトレース830を含んでいる。基板802は、プロセス開口838を含んでいる。
[0048] MTJスタック808は、固定方向を有する固定磁区を持つ固定(ピンド)磁性層、トンネル障壁層、および書き込み電流によって変更またはプログラムすることができる磁区を有する自由磁性層を含んでいる。MTJスタック808は、さらに固着磁性層をピンするために反強磁性層を含んでいてもよい。特定の実施形態では、MTJスタック808の固着磁性層は、1つ以上の層を含んでいてもよい。さらに、MTJスタック808、他の層を含んでいてもよい。MTJセル804は、第1の磁区822を持つ第1のサイドウォール812、第2の磁区824を持つ第2のサイドウォール814および第3の磁区826を持つ第3のサイドウォール816を含んでいる。MTJセル804は、さらに第4の磁区972を持つためにボトムウォール970を含んでいる(図9を参照)。第1、第2、第3および第4の磁区822、824、826および972は独立している。特定の実施形態では、第1、第2、第3および第4の磁区822、824、826および972は、それぞれのデータ値を表すように構成される。一般に、磁区822、824、826および972の方向は、記憶されたデータ値によって決定される。例えば、「0」値は、第1の方向によって表され、一方、「1」値は、第2の方向によって表される。」)
C 「[0049] FIG. 9 is a cross-sectional diagram 900 of the circuit device 800 of FIG. 8 taken along line 9-9 in FIG. 8. The diagram 900 includes the substrate 802 having a first inter-layer dielectric layer 950, a second inter-layer dielectric layer 952, a first cap layer 954, a third inter-layer dielectric layer 956, a second cap layer 958, a third cap layer 960, a fourth inter-layer dielectric layer 962, and a fifth inter-layer dielectric layer 964. The substrate 802 has a first surface 980 and a second surface 990. The substrate 802 also includes the MTJ structure 804 including the MTJ stack 808. The bottom electrode 806, the MTJ stack 808, and the top electrode 810 are disposed within a trench in the substrate 802. The trench has a depth (d).
[0050] The substrate 802 includes the second wire trace 830 disposed at the second surface 990. The second wire trace 830 is coupled to the bottom via 832, which extends from the second wire trace 830 to a portion of the bottom electrode 806. The substrate 802 also includes the first wire trace 834 disposed at the first surface 980. The first wire trace 834 is coupled to the top via 836, which extends from the first wire trace 834 to the center electrode 810. The center electrode 810 is coupled to the MTJ stack 808. The substrate 802 also includes the process opening 838, which may be formed by selectively removing a portion of the MTJ structure 804 and depositing an inter-layer dielectric material within the processing opening 838, followed by an oxide CMP.
[0051] In a particular embodiment, the MTJ stack 808 includes the second sidewall 814, which carries the second magnetic domain 824. The second magnetic domain 824 is adapted to represent a second data value. The MTJ stack 808 also includes a bottom wall 970 having a bottom magnetic domain 972, which is adapted to represent a fourth data value. In a particular example, a data value can be read from the MTJ stack 808 by applying a voltage to the first wire trace 834 and by comparing a current at the second wire trace 830 to a reference current. Alternatively, a data value may be written to the MTJ stack 808 by applying a write current to one of the first and second wire traces 834 and 830. In a particular embodiment, the length (a) and the width (b) of the MTJ stack 808 illustrated in FlG. 8 are greater than the trench depth (d), and the magnetic domain 824 carried by the second sidewall 814 extends in a direction that is substantially parallel to the first surface 980 of the substrate 802 and in a direction of the width (b) illustrated in FIG. 8. In this particular view, the magnetic domain 824 extends in a direction that is normal to the page view of FIG. 9 (outward from the page as indicated by an arrow head ("・") or into the page as indicated by a tail of an arrow ("*")). 」
(当審訳:「[0049] 図9は、図8中の線9-9に沿って得られた、図8の回路デバイス800の断面図900である。図900は、第1の層間絶縁層950、第2の層間絶縁層952、第1のキャップ層954、第3の層間絶縁層956、第2のキャップ層958、第3のキャップ層960、第4の層間絶縁層962および第5の層間絶縁層964を有する基板802を含んでいる。基板802には、第1の面980および第2の面990がある。基板802は、さらにMTJスタック808を含むMTJストラクチャ804を含んでいる。ボトム電極806、MTJスタック808およびトップ電極810は、基板802中のトレンチ内に配置される。トレンチは、深さ(d)を持っている。
[0050] 基板802は、第2の面990に配置された第2のワイヤトレース830を含んでいる。第2のワイヤトレース830は、第2のワイヤトレース830からボトム電極806の一部まで伸びるボトムビア832につながれる。基板802は、さらに第1の面980に配置された第1のワイヤトレース834を含んでいる。第1のワイヤトレース834は、第1のワイヤトレース834からセンター電極810まで伸びるトップビア836につながれる。センター電極810は、MTJスタック808につながれる。基板802は、さらにプロセス開口838を含んでいる。それは、MTJストラクチャ804の一部を選択的に除去し、プロセス開口838内に層間絶縁材料を堆積し、その後、酸化CMPを行うことにより形成されてもよい。
[0051] 特定の実施形態では、MTJスタック808は、第2の磁区824を持つ第2のサイドウォール814を含んでいる。第2の磁区824は、第2のデータ値を表すのに適している。MTJスタック808は、さらに第4のデータ値を表すのに適しているボトム磁区972があるボトムウォール970を含んでいる。特定の例では、データ値は、第1のワイヤトレース834に電圧を加えることにより、および第2のワイヤトレース830で電流を参照電流と比較することにより、MTJスタック808から読み出すことができる。あるいは、データ値は、第1および第2のワイヤトレース834および830のうちの1つに書き込み電流を適用することにより、MTJスタック808に書き込まれてもよい。特定の実施形態では、図8で例証されたMTJスタック808の長さ(a)および幅(b)は、トレンチ深さ(d)より大きい。また、第2のサイドウォール814によって持たれた磁区824は、基板802の第1の面980と実質的に平行な方向および図8で例証された幅(b)の方向に伸びる。特にこの図では、磁区824は、図9のページビューに垂直な方向(矢印の頭(“・”)によって示されるようなページから外部へ、または矢印の後部(“*”)によって示されるようなページ内へ)に伸びる。」)
D 「[0072] Turning to FIG. 21, at 2024, the method advances to 2126 and a photo resist is stripped, an inter-layer dielectric layer is deposited, an oxide Chemical-Mechanical Planarization (CMP) process is performed, and a cap film layer is deposited. Moving to 2128, a magnetic anneal process is performed on the MTJ stack to anneal the fixed magnetic layer in a horizontal X and Y direction (for a shallow trench) or in a horizontal X-direction and a vertical Z-direction (for a deep trench).」
(当審訳:「[0072] 図21に変わり、2024で、方法は、2126に進み、フォトレジストが剥離され、層間絶縁層が堆積される。酸化物化学的機械研磨(CMP)プロセスが行われ、キャップ膜層が堆積される。2128へ移り、磁気アニールプロセスは、(浅いトレンチ用の)水平のXおよびY方向または(ディープトレンチ用の)水平のX方向および垂直のZ方向に、固定磁性層をアニールするために、MTJスタック上で行われる。」)
E 図9には、ボトム電極806、MTJスタック808およびセンター電極810が、下からこの順にトレンチ内で配置され、トレンチ内の側面上に第2のサイドウォール814があり、トレンチ内の底面上にボトムウォール970があり、ボトム磁区972の磁化方向はボトム電極806に平行でかつMTJセルの長さ方向であり、第2の磁区824の磁化方向はボトム電極806に平行でかつMTJセルの幅方向であることが記載されている。
F ここで、上記引用文献1の記載事項について検討する。
ア メモリ素子に含まれる構成について
上記Bには、「図8は、多数のデータビットを格納するのに適した磁気トンネル接合(MTJ)セル804を持っている基板802を含むメモリ素子800の特定の実例となる実施形態の平面図」であること、「磁気トンネル接合(MTJ)セル804は、ボトム電極806、MTJスタック808およびセンター電極810を含んでいる」こと、及び「MTJスタック808は、固定方向を有する固定磁区を持つ固定(ピンド)磁性層、トンネル障壁層、および書き込み電流によって変更またはプログラムすることができる磁区を有する自由磁性層を含んでいる」ことが記載されている。
また、上記Eから、図9には「ボトム電極806、MTJスタック808およびセンター電極810がトレンチ内に配置」されていることが記載されているので、磁気トンネル接合(MTJ)セル804はトレンチ内に配置されているといえる。
よって、引用文献1には、「トレンチ内に配置された磁気トンネル接合(MTJ)セルを含むメモリ素子であって、磁気トンネル接合(MTJ)セルは、ボトム電極、MTJスタックおよびセンター電極を含み、MTJスタックは、固定(ピンド)磁性層、トンネル障壁層、自由磁性層を含」むことが記載されている。
イ MTJスタックの構成について
上記Bには、「第1、第2、第3および第4の磁区822、824、826および972は独立している。」こと、上記Cには、「MTJスタック808は、第2の磁区824を持つ第2のサイドウォール814を含んでいる。第2の磁区824は、第2のデータ値を表すのに適している。MTJスタック808は、さらに第4のデータ値を表すのに適しているボトム磁区972があるボトムウォール970を含んでいる。」ことが記載されている。
よって、引用文献1には、「MTJスタックは、独立した第2の磁区を持つ第2のサイドウォールと独立した第4の磁区を持つボトムウォールを含」むことが記載されている。
ウ 磁区の方向について
上記Eから、引用文献1の図9には、ボトム磁区の磁化方向がボトム電極に平行でかつMTJセルの長さ方向を有し、第2の磁区の磁化方向がボトム電極に平行でかつMTJセルの幅方向を有することが記載されているものと認められる。
G よって、A乃至F及び関連図面の記載から、引用文献1には下記の発明(以下「引用発明」という。)が記載されていると認められる。
「トレンチ内に配置された磁気トンネル接合(MTJ)セルを含むメモリ素子であって、
前記磁気トンネル接合(MTJ)セルは、ボトム電極、MTJスタックおよびセンター電極を含み、
前記MTJスタックは、固定(ピンド)磁性層、トンネル障壁層、自由磁性層を含み、
前記MTJスタックは、独立した第2の磁区を持つ第2のサイドウォールと独立した第4の磁区を持つボトムウォールを含み、
前記ボトム磁区の磁化方向が前記ボトム電極に平行でかつ前記磁気トンネル接合(MTJ)セルの長さ方向を有し、前記第2の磁区の磁化方向が前記ボトム電極に平行でかつ前記磁気トンネル接合(MTJ)セルの幅方向を有する、メモリ素子。」
(2)引用文献2について
平成28年4月8日付けの拒絶理由通知において引用された本願優先日前に日本国内において頒布された刊行物である、特開2008-159612号公報(以下「引用文献2」という。)には、下記の事項が記載されている。
H「【0080】
(平面形状)
MTJ素子MTJの平面形状は、例えば、長方形、楕円、円、六角形、菱型、平行四辺形、十字型、ビーンズ型(凹型)等種々変更可能である。
【0081】
MTJ素子MTJにおける固定層、非磁性層及び記録層は、例えば一括加工されて同じ平面形状となっているが、これに限定されない。例えば、固定層及び非磁性層は四角形にし、記録層のみ十字形状にしてもよい。
【0082】
(材料)
固定層及び記録層の材料には、次のような強磁性材料が用いられる。例えば、Fe,Co,Ni、それらの積層膜、又はそれらの合金、スピン分極率の大きいマグネタイト、CrO2,RXMnO3-Y(R;希土類、X;Ca,Ba,Sr)等の酸化物の他、NiMnSb,PtMnSb等のホイスラー合金等を用いることが好ましい。また、これら磁性体には、強磁性を失わないかぎり、Ag,Cu,Au,Al,Mg,Si,Bi,Ta,B,C,O,N,Pd,Pt,Zr,Ir,W,Mo,Nb等の非磁性元素が多少含まれていてもよい。」
I 「【0085】
(磁化配置)
図13(a)及び(b)、図14(a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係るMTJ素子の平行又は反平行の磁化配置の図を示す。
【0086】
図13(a)及び図14(a)に示すように、MTJ素子MTJの固定層及び記録層の磁化方向が平行(同じ向き)となった場合、非磁性層のトンネル抵抗は最も低くなる。この状態を、例えば“0”状態とする。
【0087】
一方、図13(b)及び図14(b)に示すように、MTJ素子MTJの固定層及び記録層の磁化方向が反平行(逆向き)となった場合、非磁性層のトンネル抵抗は最も高くなる。この状態を、例えば“1”状態とする。
【0088】
尚、固定層及び記録層の磁化の安定方向は、図13(a)及び(b)のように、膜面に対して平行な方向である平行磁化型でもよいし、図14(a)及び(b)に示すように、膜面に対して垂直な方向である垂直磁化型でもよい。」
J よって、上記H及びIの記載から、引用文献2には、下記の事項が記載されていると認められる。
「MTJにおける固定層及び記録層の材料には、Fe,Co,Ni、それらの積層膜、又はそれらの合金等を用い、これら磁性体には、強磁性を失わないかぎり、Ag,Cu,Au,Al,Mg,Si,Bi,Ta,B,C,O,N,Pd,Pt,Zr,Ir,W,Mo,Nb等の非磁性元素が多少含まれていてもよく、固定層及び記録層の磁化の安定方向は、垂直磁化型でもよいこと。」
4 対比
(1)本願発明と引用発明との対応関係について
A 半導体デバイスについて
引用発明の「メモリ素子」は、「半導体デバイス」の下位概念の一つであるから、本願発明の「半導体デバイス」に相当する。
B 磁気トンネル接合(MTJ)構造について
引用発明は、「トレンチ内に配置された磁気トンネル接合(MTJ)セルを含むメモリ素子」であって、「前記磁気トンネル接合(MTJ)セルは、ボトム電極、MTJスタックおよびセンター電極を含」むものである。
そして、本願明細書の「基板702は、下部電極706、垂直MTJ積層708、および中心電極710を有する、垂直MTJ構造704を含む。」の記載から、下部電極、MTJ積層、および中心電極を有するものは「MTJ構造」と称されていることを踏まえると、引用発明も「ボトム電極、MTJスタックおよびセンター電極」を有する「MTJ構造」が形成されているといえる。
そうすると、本願発明と引用発明は、「トレンチ領域の中に配置される磁気トンネル接合(MTJ)構造を含む、半導体デバイス」である点で共通し、「MTJ構造が、MTJセルを含む、半導体デバイス」である点で共通している。
C 磁気トンネル接合(MTJ)の積層について
磁気トンネル接合(MTJ)の分野では、「トンネル障壁層」及び「自由磁性層」は、「バリア層」及び「フリー層」とも称されていることから、引用発明の「固定(ピンド)磁性層」、「トンネル障壁層」、「自由磁性層」は、後述する相違点2の点を除いて本願発明の「固定層」、「バリア層」、「フリー層」に相当している。
そして、引用発明の「MTJスタック」は、これらの「固定(ピンド)磁性層」、「トンネル障壁層」、「自由磁性層」を積層したものと認められること、上記Bから「MTJ構造」は「ボトム電極、MTJスタックおよびセンター電極」を有することを踏まえると、本願発明と引用発明は、「MTJ構造が、フリー層と固定層との間にバリア層を含むMTJ積層を含」む点で共通している。
D トレンチ領域の壁と磁区について
引用発明の「MTJスタック」は、「独立した第2の磁区を持つ第2のサイドウォールと独立した第4の磁区を持つボトムウォールを含」むものであり、引用文献1の図9には、トレンチ内の側面上に第2のサイドウォール814があり、トレンチ内の底面上にボトムウォール970がある構成が記載されている。
よって、本願発明と引用発明は、「MTJ構造が、トレンチ領域の側面上に側壁を、及び前記トレンチ領域の底面上に底壁を有し、前記側壁、及び前記底壁が、独立した磁区をそれぞれ有し」たものである点で共通している。
(2)本願発明と引用発明の一致点について
上記の対応関係から、本願発明と引用発明は、
「トレンチ領域の中に配置される磁気トンネル接合(MTJ)構造を含む、半導体デバイスであって、
前記MTJ構造が、フリー層と固定層との間にバリア層を含むMTJ積層を含み、
前記MTJ構造が、前記トレンチ領域の側面上に側壁を、及び前記トレンチ領域の底面上に底壁を有し、
前記側壁、及び前記底壁が、独立した磁区をそれぞれ有し、
前記MTJ構造が、MTJセルを含む、半導体デバイス。」
の点で一致している。
(3)本願発明と引用発明の相違点について
本願発明と引用発明とは、下記の点で相違する。
(相違点1)
本願発明の「磁気トンネル接合(MTJ)構造」は、「垂直磁気トンネル接合(MTJ)構造」であるのに対し、引用発明の「磁気トンネル接合(MTJ)構造」は、「垂直磁気トンネル接合(MTJ)構造」ではない点。
(相違点2)
本願発明の「MTJ積層」は、「垂直MTJ積層」であるのに対し、引用発明の「MTJ積層」は、「垂直MTJ積層」ではない点。
(相違点3)
本願発明では、「前記側壁における前記磁区が、前記トレンチ領域の側面に実質的に垂直な磁気モーメントを有し、前記底壁における前記磁区が、前記トレンチ領域の底面に実質的に垂直な磁気モーメントを有し」ているのに対し、引用発明のサイドウォールにおける磁区は、「トレンチ領域の側面に実質的に垂直な磁気モーメント」を有しておらず、ボトムウォールの磁区は、「トレンチ領域の底面に実質的に垂直な磁気モーメント」を有していない点。
(相違点4)
本願発明の「MTJセル」は、「鉄および白金を含む垂直MTJセルを含む、コバルトおよび白金を含む垂直MTJセルを含む、または、コバルトおよびニッケルを含む垂直MTJセル」であるのに対し、引用発明の「MTJセル」は、「鉄および白金を含む垂直MTJセルを含む、コバルトおよび白金を含む垂直MTJセルを含む、または、コバルトおよびニッケルを含む垂直MTJセル」ではない点。
5 当審の判断
(1)相違点1~3について
磁気トンネル接合(MTJ)の分野では、自由磁性層及び固定磁性層の磁化方向が該層に対して平行となる平行磁化型以外に、自由磁性層及び固定磁性層の磁化方向が該層に対して垂直となることで微細化等に適した垂直磁化型も、引用文献2に記載されているように周知技術であるところ、磁区の磁化方向は磁区内の磁気モーメントの方向で決定されることを踏まえると、垂直磁化型すなわち垂直磁気トンネル接合(MTJ)構造であれば、自由磁性層及び固定磁性層の磁区は、自由磁性層及び固定磁性層に対して磁気モーメントの方向が垂直となるので、MTJ積層は「垂直MTJ積層」になっているといえる。
そして、引用文献1の段落[0072]には、トレンチ内で水平のX方向およびY方向または水平のX方向および垂直のZ方向に固定磁性層の磁化方向を設定する磁気アニールプロセスを実施すること記載されていることから、引用文献1には、独立した磁区の磁化の方向をX方向、Y方向、Z方向にそれぞれ別々に設定する磁気アニールプロセスが記載されていると認められる。
そうすると、引用文献1の上記の記載に接した当業者であれば、引用発明において、磁気トンネル接合(MTJ)セルの微細化を図るため、ボトム磁区には磁化方向がボトムウォールに対して垂直となる磁気アニールを行い、第2の磁区には磁化方向が第2のサイドウォールに対して垂直となる磁気アニールを行って垂直MTJ積層とすることで、垂直磁気トンネル接合(MTJ)構造とすること、すなわち、相違点1ないし3に係る構成とすることは、容易に想到し得たものと認められる。
(2)相違点4について
上記(1)に記載したように、磁気トンネル接合(MTJ)の分野では、平行磁化型以外に垂直磁化型も周知技術であり、引用文献2には、「Fe,Co,Ni、それらの積層膜、又はそれらの合金等を用い、これら磁性体には、強磁性を失わないかぎり、Ag,Cu,Au,Al,Mg,Si,Bi,Ta,B,C,O,N,Pd,Pt,Zr,Ir,W,Mo,Nb等の非磁性元素が多少含まれまれていてもよく、固定層及び記録層の磁化の安定方向は、垂直磁化型でもよい」ことが記載されている。
そして、該記載では、垂直磁化型のMTJセルを構成する固定層及び記録層として、「Fe」およびまたは「Co」を用いた場合に強磁性を失わないかぎりにおいて「Pt」を含む態様や、MTJセルを構成する固定層及び記録層に「Co」と「Ni」の合金を用いた態様が、それぞれ含まれ得ると認められる。
また、MTJセルの垂直磁化を実現する材料として、鉄および白金を含むもの、コバルトおよび白金を含むものは、例えば、特開2007-142364号公報(段落【0026】にはCoPt合金、段落【0027】にはFe50Pt50が記載されている。)、特開2008-47257号公報(段落【0057】にはCoPt合金、段落【0058】にはFe50Pt50が記載されている。)に記載されているように周知技術である。
そうすると、引用発明において、磁気トンネル接合(MTJ)セルの微細化を図るために垂直磁気トンネル接合(MTJ)構造とするに際し、磁気トンネル接合(MTJ)セルに鉄および白金を含むもの、または、コバルトおよび白金を含むものとすることは、当業者が普通に行い得るものである。
(3)本願発明の作用効果について
本願発明の作用効果も、引用発明、引用文献1に記載された事項、引用文献2に記載された事項及び周知技術から当業者が予測できる範囲のものである。
6 むすび
以上のとおり、本願発明は、引用発明、引用文献1に記載された事項、引用文献2に記載された事項及び周知技術に基いて、当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第29条第2項の規定により特許を受けることができない。
したがって、本願は、他の請求項について検討するまでもなく、拒絶されるべきものである。
よって、結論のとおり審決する。
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2015-002943