CN100580968C - 磁阻元件和磁存储器 - Google Patents

磁阻元件和磁存储器 Download PDF

Info

Publication number
CN100580968C
CN100580968C CN200710141632A CN200710141632A CN100580968C CN 100580968 C CN100580968 C CN 100580968C CN 200710141632 A CN200710141632 A CN 200710141632A CN 200710141632 A CN200710141632 A CN 200710141632A CN 100580968 C CN100580968 C CN 100580968C
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
group
free layer
fixed bed
magnetization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200710141632A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101162756A (zh
Inventor
北川英二
永濑俊彦
吉川将寿
西山胜哉
岸达也
与田博明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japanese Businessman Panjaya Co ltd
Kioxia Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of CN101162756A publication Critical patent/CN101162756A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100580968C publication Critical patent/CN100580968C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/14—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using thin-film elements
    • G11C11/15—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using thin-film elements using multiple magnetic layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/12—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
    • H01F10/123—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys having a L10 crystallographic structure, e.g. [Co,Fe][Pt,Pd] thin films
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3286—Spin-exchange coupled multilayers having at least one layer with perpendicular magnetic anisotropy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/329—Spin-exchange coupled multilayers wherein the magnetisation of the free layer is switched by a spin-polarised current, e.g. spin torque effect
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/3227—Exchange coupling via one or more magnetisable ultrathin or granular films
    • H01F10/3231—Exchange coupling via one or more magnetisable ultrathin or granular films via a non-magnetic spacer
    • H01F10/3236—Exchange coupling via one or more magnetisable ultrathin or granular films via a non-magnetic spacer made of a noble metal, e.g.(Co/Pt) n multilayers having perpendicular anisotropy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/902—Specified use of nanostructure
    • Y10S977/932—Specified use of nanostructure for electronic or optoelectronic application
    • Y10S977/933—Spintronics or quantum computing
    • Y10S977/935—Spin dependent tunnel, SDT, junction, e.g. tunneling magnetoresistance, TMR

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

本发明涉及磁阻元件和磁存储器。一种磁阻元件(10)包括：包含磁性材料并具有(001)面取向的fct晶体结构的自由层(12)，该自由层(12)具有与膜面垂直并具有可通过自旋极化电子改变的方向的磁化；夹住自由层(12)并具有四方晶体结构和立方晶体结构中的一个的第一非磁性层(13)和第二非磁性层(14)；和仅被设置在自由层(12)的一侧和第一非磁性层(13)的与具有自由层(12)的表面相对的表面上并包含磁性材料的固定层(11)，该固定层(11)具有与膜面垂直并具有固定方向的磁化。

Description

磁阻元件和磁存储器
技术领域
本发明涉及磁阻元件和磁存储器，例如涉及可通过例如供给电流记录信息的磁阻元件和磁存储器。
背景技术
希望使用铁磁材料的MRAM(磁随机存取存储器；以下也被称为磁存储器)成为保证非易失性、高速运行、大容量和低功耗的非易失性存储器。MRAM具有使用TMR(隧道式磁阻)效应的MTJ(磁隧道结)元件作为存储元件，并根据MTJ元件的磁化状态存储信息。
在基于由电流感应的磁场写入数据的常规的MRAM中，流向互连的电流的值随着微制造降低。因此难以供给充足的由电流感应的磁场。另外，在MTJ元件中记录信息所必需的磁场的强度随微制造增加。由此，使用基于互连电流的磁写入方案的126～256兆位这一代的MRAM将很快达到它们的理论极限。
提出了使用基于SMT(自旋动量转移)的写入方案的MRAM(例如，美国专利No.6256223)。即使当元件变小时，SMT(以下被称为自旋注入)也很少增加磁化切换所需要的电流密度。由此，高效的写入是可能的。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种磁阻元件，该磁阻元件包括：
包含磁性材料并具有具有(001)面取向的fct(面心四方)晶体结构的自由层，该自由层具有与膜面垂直并具有可通过自旋极化电子改变的方向的磁化；
夹住自由层并具有四方晶体结构和立方晶体结构中的一个的第一非磁性层和第二非磁性层；和
仅被设置在自由层的一侧和第一非磁性层的与具有自由层的表面相对的表面上并包含磁性材料的固定层，该固定层具有与膜面垂直并具有固定方向的磁化。
根据本发明的第二方面，提供一种磁阻元件，该磁阻元件包括：
包含磁性材料并具有具有(001)面取向的fct晶体结构的自由层，该自由层具有与膜面垂直并具有可通过自旋极化电子改变的方向的磁化，
夹住自由层并具有四方晶体结构和立方晶体结构中的一个的第一非磁性层和第二非磁性层；和
被设置在第一非磁性层的与具有自由层的表面相对的表面上并包含磁性材料的第一固定层，该第一固定层具有与膜面垂直并具有固定方向的磁化；以及
被设置在第二非磁性层的与具有自由层的表面相对的表面上并包含磁性材料的第二固定层，该第二固定层具有与膜面垂直并具有固定方向的磁化，
其中，第一非磁性层具有与第二非磁性层不同的电阻值。
根据本发明的第三方面，提供一种磁存储器，该磁存储器包括包含磁阻元件的存储单元和夹住磁阻元件并向磁阻元件供给电流的第一电极和第二电极。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的MTJ元件10的结构的断面图；
图2是示出根据第一实施例的MTJ元件10的制造方法的断面图；
图3是接续图2示出MTJ元件10的制造方法的断面图；
图4是示出根据第二实施例的MTJ元件10的结构的断面图；
图5是示出根据第三实施例的MTJ元件10的结构的断面图；
图6是示出根据第四实施例的MTJ元件10的结构的断面图；
图7是示出根据第四实施例的MTJ元件10的制造方法的断面图；
图8是示出MTJ元件10的磁特性的示图；
图9是示出根据第五实施例的MTJ元件10的结构的断面图；
图10是示出根据第五实施例的MTJ元件10的制造方法的断面图；
图11是示出根据第六实施例的MTJ元件10的结构的断面图；
图12是示出根据第六实施例的MTJ元件10的制造方法的断面图；
图13是接续图12示出MTJ元件10的制造方法的断面图；
图14是接续图13示出MTJ元件10的制造方法的断面图；
图15是示出根据第七实施例的MTJ元件10的结构的断面图；
图16是示出根据第七实施例的MTJ元件10的制造方法的断面图；
图17是示出根据第八实施例的MRAM的配置的电路图；
图18是示出DSL(数字用户线)调制解调器的DSL数据路径部分的框图，以解释MRAM的应用例1；
图19是示出便携式电话终端的框图，以解释MRAM的应用例2；
图20是示出应用到卡(MRAM卡)上的MRAM的例子的平面图，以解释MRAM的应用例3；
图21是示出用于将数据传送给MRAM卡的传送装置的平面图；
图22是示出用于将数据传送给MRAM卡的传送装置的断面图；
图23是示出用于将数据传送给MRAM卡的装配型传送装置的断面图；以及
图24是示出用于将数据传送给MRAM卡的滑动型传送装置的断面图。
具体实施方式
为了增加MRAM的容量，必须将铁磁材料微制造成依照单元的集成度的单元尺寸。在例如1千兆位MRAM的设计中，单元尺寸被假定为100nm或更小。为了获得更大的容量，单元尺寸必须更小。随着铁磁材料的单元尺寸减小，由热波动后效引起的热振动的影响导致磁化方向自由变化。将使用具有单轴磁各向异性的单一磁畴的例子解释热波动后效的影响。
设Ku为磁各向异性能量密度，V为铁磁材料的活化体积。磁各向异性能量U由U＝KuV给出。在给定的温度T下，原子具有热振动能量KBT。当热振动能量比磁各向异性能量U大时，容易发生磁化切换。即，当KuV＜KBT(或KuV/KBT＜1)时，铁磁单元就像顺磁材料一样呈现磁化。由于顺磁材料不能保持沿一个方向磁化，因此它不能用作存储元件。由此，最低限度的必要条件是KuV/KBT＞1。
用于存储元件中的铁磁材料必须能够保持磁信息若干年。条件KuV/KBT＞1不包含时间信息。为了将例如1千兆位存储单元中10年的磁化切换概率降低到1位或更低，KuV/KBT必需大于60或更大。
磁各向异性能量U与磁各向异性能量密度Ku和铁磁材料的活化体积V的乘积成正比例。随着元件尺寸变小，元件的活化体积V减小。另一方面，为了在铁磁单元中存储非易失性信息，必须满足条件KuV/KBT＞60。要做到这一点，磁各向异性能量密度Ku必须升高，以补偿活化体积V的降低。当膜厚为3nm并且元件尺寸为100nm时，Ku必须为1×105erg/cc或更大。当元件尺寸为40nm时，Ku必须6×105erg/cc或更大。
为了保证MRAM中的磁各向异性能量，两种方法已被检验：使用形状磁各向异性能量的方法和使用磁晶各向异性能量的方法。众所周知，形状磁各向异性能量与例如平面形状、膜厚和元件宽度成比例。为了通过在40nm或更小的元件尺寸下使用形状磁各向异性保证磁各向异性能量，必须设计拉长的平面形状或较厚的元件膜。
为了在将膜厚固定到3nm的同时仅基于平面形状保证磁各向异性能量，纵横比必须为3或更大，从而导致难以增加容量。为了在将平面形状固定为纵横比为2的椭圆的同时通过将膜加厚保证磁各向异性能量，膜厚必须为4nm或更大。膜厚的增加导致自旋注入电流增大。因此难以使用形状磁各向异性来补偿尺寸为几十nm或更小的较小的铁磁单元中的磁各向异性能量。
考虑通过使用磁晶各向异性能量保证磁各向异性能量的情况。磁晶各向异性由晶体对称性产生。一些铁磁材料不具有单轴各向异性，但根据晶体结构沿多个轴具有各向异性。为了将二元信息给予铁磁材料，优选在稳定的状态中获得两个磁化方向，即，0°方向(假定为“1”)和180°方向(假定为“0”)。但是，如果存在两个或更多个磁晶各向异性方向，那么可获得两个或更多个稳定的状态。
例如，沿X和Y方向具有磁各向异性的铁磁材料可以以稳定的状态使其N极指向四个方向，即+X、+Y、-X和-Y方向。在自旋注入时，优选仅沿两个方向即+X和-X方向发生磁化切换。由此，必须不存在+Y和-Y方向。但是，由于N极可指向+Y和-Y方向，因此，磁化可由于磁化切换中的某种故障被固定在+Y或-Y方向。因此不能正确地存储“1”或“0”信息。
即，要对于磁各向异性能量使用磁晶各向异性，必须使用具有单轴磁各向异性的材料。假定单轴磁各向异性被用于面内磁化结构中。如果用于例如硬盘媒体中的CoCr合金被用作具有较高的磁晶各向异性能量密度的材料，那么晶体轴大大分散于面内。这引起MR(磁阻)的减小和非相干进动，从而导致自旋注入切换电流的增加。
如果晶体轴指向垂直方向，那么它们仅沿Z轴对准。这抑制晶体轴的分散。以下的方法可用于使晶体轴指向Z方向。由不同的材料制成的膜被层叠，并且在各层叠的膜的界面中引起的各向异性被使用。六方结构相对于膜面沿[001]方向生长，并且从晶体对称性引起的磁晶各向异性被使用。晶格的尺寸在面内方向和垂直方向之间变化。作为替代方案，磁致伸缩被使用。
在具有垂直磁各向异性的材料中，具有较高的磁晶各向异性的材料的一个例子是L10型FePt有序合金。FePt薄膜具有107～108erg/cc量级的磁晶各向异性能量。如果磁晶各向异性为4×107erg/cc，那么MTJ元件的尺寸可降低到几个nm。
理论上通过关于在隧道阻挡层中使用单晶氧化镁(MgO)的Fe(001)/MgO(001)/Fe(001)的外延MTJ元件进行第一原理计算，预测大于1000％的巨大TMR效应。注意，“/”的左侧指示上层，右侧指示下层。具有高MR的MTJ元件可望获得较高的自旋极化率。根据在分析上求解自旋注入磁化切换的行为的Sloncewski方程，自旋注入磁化切换电流随自旋极化率的增加而减小。因此，当MgO被用于MTJ元件的隧道阻挡层时，MRAM的电流可望较小。
当沿[001]方向结晶的MgO和沿[001]方向结晶的Fe、Pt和Fe依次以各个单层被层叠时，具有垂直的磁各向异性的FePt可被制备。该结构可保证非常高效的自旋注入扭矩和较高的热稳定性，并因此可望应用于要以低功耗驱动的大容量存储单元。
在不穿过固相下的热力学无序-有序转变点的情况下通过诸如溅射的蒸汽淬火方法形成FePt薄膜。因此，在膜形成后立即形成亚稳的fcc(面心立方)无序相(A1相)。要将亚稳的A1相转变为L10有序结构，必需原子的晶格扩散。为此，必须在约600℃即FePt合金的1/2熔点下执行退火。
但是，由于铁磁单元具有在FEOL(线的前端)互连上形成的MOS晶体管，因此，从对MOS晶体管的损伤和对FEOL互连的损伤的观点看，很难执行这种高温退火。因此必须通过低温下的退火将A1相转变成L10有序结构。
无序-有序转变需要Fe和Pt之间的互扩散。另外，由于FePt有序合金具有fct(面心四方)结构并且沿C轴方向收缩，因此在转变时必须克服在沿C轴方向的收缩中包含的弹性能。具体而言，要降低无序-有序转变温度，需要降低Fe和Pt之间的互扩散中的激活能或降低在Fe和Pt之间产生的弹性能的方法。
以下将参照附图说明基于上述发现的本发明的实施例。相同的附图标记表示具有相同的功能和结构的单元，并且仅在必要时给出其重复说明。
(第一实施例)
图1是示出根据第一实施例的MTJ元件10的结构的断面图。图1中的箭头指示磁化方向。在本实施例中，将说明具有单一锁住层结构(即，在非磁性层的两边配置自由层和锁住层的结构)的MTJ元件10。
MTJ元件10具有通过依次层叠晶体取向下层15、固定层(也被称为磁化固定层或锁住层)11、隧道阻挡层(非磁性层)13、记录层(也被称为磁化自由层或自由层)12和盖层14形成的分层结构。该分层结构可具有相反的层叠次序。下电极16被设置在晶体取向下层15的下表面上。上电极17被设置在盖层14的上表面上。
固定层11具有固定的磁化(或自旋)方向。记录层12的磁化方向变化(切换)。固定层11和记录层12的易磁化方向与膜面(或层叠面)垂直(以下这种磁化将被称为垂直磁化)。即，MTJ元件10是固定层11和记录层12的磁化方向与膜面垂直的所谓垂直磁性MTJ元件。
易磁化方向是当沿这种方向引导没有外部磁场的自发磁化时使具有宏观尺寸的铁磁材料的内部能量最小化的方向。难磁化方向是当沿这种方向引导没有外部磁场的自发磁化时使具有宏观尺寸的铁磁材料的内部能量最大化的方向。
当具有较大的切换电流的磁性层被用作固定层11并且切换电流比固定层11小的磁性层被用作记录层12时，可获得高性能MTJ元件10。当由自旋极化的电子导致磁化切换时，切换电流与饱和磁化、各向异性磁场和活化体积成比例。通过适当地调整这些因素，可在记录层12的切换电流和固定层11的切换电流之间产生差异。
作为要实现垂直磁化的记录层12和固定层11，使用具有基于(001)面取向的fct(面心四方)结构的L10结构或L12结构的磁性材料。优选具有例如5×105erg/cc或更大的高磁晶各向异性能量密度的磁性材料。
记录层12和固定层11的磁性材料的详细例子是具有L10晶体结构并包含Fe(铁)、Co(钴)、Ni(镍)、Mn(锰)和Cr(铬)中的至少一种元素与Pt(铂)、Pd(钯)、Rh(铑)、Au(金)、Hg(汞)和Al(铝)中的至少一种元素的有序合金。
有序合金的例子是Fe50Pt50、Fe50Pd50、Co50Pt50、Co50Pd50、Fe30Ni20Pt50、Co30Fe20Pt50、Co30Ni20Pt50、Mn50Al50和Fe50Ni50。这些有序合金的成分比仅是例子，并因此不是限制性的。可通过向有序合金添加诸如Cu(铜)、Zn(锌)、Ag(银)、Ni(镍)、Co(钴)、Fe(铁)、Mn(锰)、Cr(铬)、V(钒)、Ti(钛)或Os(锇)的杂质元素、它们的合金或绝缘材料，降低磁各向异性能量密度和饱和磁化。通过调整成分比制备的L12有序合金也是可用的。
当厚度为例如4nm的Fe50Pt50层被用作记录层12并且Fe50Pt50层还被用作固定层11时，固定层11的饱和切换电流必须比记录层12的饱和切换电流大。要做到这一点，固定层11必须比记录层12厚。例如，10～20nm厚的层可被用作写入信息时磁化方向不切换的固定层11。
固定层11需要满足以下条件中的一个或更多个：各向异性磁场比记录层12大、饱和磁化比记录层12大、厚度比记录层12大、和泄放常数比记录层12大。除了Fe50Pt50，比记录层12厚的L10晶体材料或L12晶体材料可被使用。以下的磁性材料(1)～(3)也可用于固定层11。
(1)无序合金
包含作为主要成分的Co(钴)以及Cr(铬)、Ta(钽)、Nb(铌)、V(钒)、W(钨)、Hf(铪)、Ti(钛)、Zr(锆)、Pt(铂)、Pd(钯)、Fe(铁)、Ni(镍)中的至少一种元素的合金。例子是CoCr合金、CoPt合金、CoCrTa合金、CoCrPt合金、CoCrPtTa合金和CoCrNb合金。这些合金可通过增加非磁性元素的比率调整磁各向异性能量密度和饱和磁化。
(2)人工晶格
通过交替层叠包含Fe(铁)、Co(钴)和Ni(镍)中的至少一种元素的合金和包含Cr(铬)、Pt(铂)、Pd(钯)、Ir(依)、Rh(铑)、Ru(钌)、Os(锇)、Re(铼)、Au(金)和Cu(铜)中的至少一种元素的合金而形成的分层膜。例子是Co/Pt人工晶格、Co/Pd人工晶格、CoCr/Pt人工晶格、Co/Ru人工晶格、Co/Os人工晶格、Co/Au人工晶格和Ni/Cu人工晶格。这些人工晶格可通过调整磁性层中的元素的掺杂量以及磁性层和非磁性层的膜厚比调整磁各向异性能量密度和饱和磁化。
(3)亚铁磁材料
由稀土金属和过渡金属的合金制成的亚铁磁材料。例子是包含Tb(铽)、Dy(镝)和Gd(钆)中的至少一种元素和过渡金属中的至少一种的非晶合金。例子是TbFe、TbCo、TbFeCo、DyTbFeCo和GdTbCo。这些合金可通过调整成分比调整磁各向异性能量密度和饱和磁化。
作为隧道阻挡层13和盖层14，具有四方或立方晶体结构的非磁性材料被使用。作为隧道阻挡层13，包含Li(锂)、Be(铍)、Na(钠)、Mg(镁)、Nb(铌)、Ti(钛)、V(钒)、Ta(钽)和Ba(钡)中的至少一种元素的氧化物或包含Ti(钛)和V(钒)中的至少一种元素的氮化物被使用。
以下非磁性材料(1)～(6)可用于盖层14。
(1)包含Li(锂)、Be(铍)、Na(钠)、Mg(镁)、Nb(铌)、Ti(钛)、V(钒)、Ta(钽)和Ba(钡)中的至少一种元素的氧化物
(2)包含Ti(钛)和V(钒)中的至少一种元素的氮化物
(3)包含V(钒)的碳化物
(4)包含Li(锂)和Pd(钯)中的至少一种元素的氢化物
(5)包含Zr(锆)和Ho(钬)中的至少一种元素的硒化物
(6)包含Al(铝)、Au(金)、As(砷)、Ag(银)、Be(铍)、Ga(镓)、P(磷)、Pt(铂)、Pd(钯)、Ir(依)、Rh(铑)、Cu(铜)、V(钒)、Cr(铬)、Nb(铌)、Mo(钼)、Ta(钽)和W(钨)中的至少一种元素的金属或金属间化合物。
下层15被设置以控制下层15上的层的晶体取向或结晶度。为了使得固定层11表现出垂直的磁各向异性，它必须具有(001)面取向的fct结构。为此，几nm厚的MgO(氧化镁)层被用作下层15。另外，具有晶格常数为约
Figure C20071014163200152
或
Figure C20071014163200153
的fcc结构或bcc(体心立方)结构的元素或化合物，例如Pt(铂)、Pd(钯)、Ag(银)、Au(金)、Al(铝)、Cr(铬)或包含它们作为主要成分的合金，可用作下层15。下电极16和上电极17使用例如Ta(钽)。
在具有上述结构的MTJ元件10中，信息按以下的方式被写入。首先，MTJ元件10被通电以沿垂直于膜面(或层叠面)的两个方向使电流流动。
当电子从固定层11侧被供给(即，电子从固定层11向记录层12移动)时，沿与固定层11的磁化相同的方向自旋极化的电子被注入记录层12中。在这种情况下，记录层12的磁化沿与固定层11的磁化相同的方向对准，使得固定层11和记录层12的磁化具有平行的对准。在该平行的对准中，MTJ元件10的电阻值最小。这种状态被规定为数据“0”。
当电子从记录层12侧被供给(即，电子从记录层12向固定层11移动)时，被固定层11反射并沿与固定层11的磁化相反的方向自旋极化的电子被注入记录层12中。在这种情况下，记录层12的磁化沿与固定层11的磁化相反的方向对准，使得固定层11和记录层12的磁化具有逆平行的对准。在该逆平行的对准中，MTJ元件10的电阻值最大。这种状态被规定为数据“1”。
通过向MTJ元件10供给读取电流读出数据。读取电流被设为比写入电流小的值。MTJ元件10的电阻值由于TMR效应根据固定层11和记录层12的磁化是具有平行的对准还是具有逆平行的对准而变化。电阻值的变化基于读取电流被读出。
以下将说明MTJ元件10的示例性制造方法。当在室温下形成用作记录层12的FePt层时，FePt合金具有无序相。为了获得FePt有序合金，必须在约300℃的高温下进行膜形成。作为替代方案，当Fe和Pt层依次形成并被加热到约400℃时，FePt合金可变为有序合金。为了使得记录层12表现出垂直的磁各向异性，它必须具有(001)面取向的fct结构。可以通过使用(001)面取向的MgO隧道阻挡层13形成具有(001)面取向的记录层12。
首先，如图2所示，依次在衬底(未示出)上形成下电极16(例如，厚度为约100nm的Ta层)和下层15。例如，在下层15上形成厚度为约10nm的FePt层作为固定层11，使得它具有(001)面取向。通过在高温下形成FePt合金层，固定层11的有序化是可能的。作为替代方案，当依次形成Fe和Pt层并且分层的膜被加热时，固定层11可变为有序结构。
然后，如图3所示，衬底被冷却到接近室温。形成厚度为约0.4～1.0nm的MgO层作为隧道阻挡层13。为了抑制固定层11的氧化，可通过依次形成厚度为约0.4nm的Mg层和厚度为约0.6nm的MgO层而形成隧道阻挡层13。通过这种过程，MgO层具有(001)面取向。形成的MgO层可被加热到约300℃，以提高其结晶度。厚度为约0.4～3nm并包含Fe或Co作为主要成分的界面层可被插入固定层11和隧道阻挡层13之间，以提高自旋极化率。界面层可改善MgO的取向。
在隧道阻挡层13上形成具有约2nm的厚度和(001)面取向的bcc(体心立方)结构的Fe层作为第一磁性层12-1。然后，在第一磁性层12-1上形成具有约2nm的厚度和(001)面取向的fcc(面心立方)结构的Pt层作为第二磁性层12-2。Fe和Pt层预期在后面用作记录层12。FePt合金可用于第二磁性层12-2。用于第二磁性层12-2的FePt合金优选包含更高浓度的Pt。在形成记录层12时，Pt和Fe层的层叠次序可相反。即，可以以Pt层然后Fe层的次序进行层叠。但是，由于Fe与MgO的晶格错配度较小，因此更优选首先淀积Fe层。
在第二磁性层12-2上形成厚度为约0.4～0.9nm的作为盖层14的MgO层。为了抑制记录层12的氧化，可通过依次形成厚度为约0.4nm的Mg层和厚度为约0.5nm的MgO层而形成盖层14。当分层的膜被加热到约400℃或更高温度时，记录层12的FePt合金变为L10有序合金。如后面将说明的那样，扩大FePt合金的面内晶格的效果促进有序化。由此，记录层12可获得较高的垂直磁各向异性。将分层的膜加热到400℃或更低温度例如300℃以在约400℃下进行退火之前改善用作盖层14的MgO层的结晶度对于使FePt有序化也是有效的。
衬底被冷却到接近室温。在盖层14上形成厚度为约100nm的Ta层作为上电极17。此时，Ta通过较薄的MgO盖层14扩散进入记录层12中。为了防止这一点，例如Ru(钌)、Au(金)、Ag(银)、Pt(铂)、Pd(钯)、Rh(铑)或Ir(依)的层被插入盖层14和上电极17之间作为防扩散层。由此完成图1所示的MTJ元件10。
在形成各具有约2nm的厚度的Fe层和Pt层后，通过在退火中使用Fe和Pt之间的相互扩散来制备FePt有序合金。这是因为，MgO和FePt之间的晶格错配度高达约8.6％。当记录层12变厚时，记录层12的磁化切换所必需的电流值增加。如果记录层12的厚度比自旋扩散长度大，那么记录层12中的自旋扭矩松驰，并且记录层12的磁化切换所必需的电流值增加。由此，记录层12的厚度优选为10nm或更小。
如上所述，有序化为L10的FePt合金和具有NaCl晶体结构的MgO(与隧道阻挡层13和盖层14对应)之间的晶格错配度高达约8.6％。因此，随着记录层12变厚，FePt合金分为晶粒。如果FePt合金变为晶粒，那么记录层12的热稳定性降低。如果Ku或记录层12的厚度增加以弥补降低的热稳定性，那么记录层12的磁化切换电流值增加。
但是，MgO和具有(100)面取向的bcc-Fe之间的晶格错配度为约3.7％。具有(100)面取向的fcc-Pt和具有(100)面取向的bcc-Fe之间的晶格错配度为约3.2％。即使当记录层较薄时，膜的粒化也可受到抑制。此外，当在FePt分层膜上形成用作盖层14的MgO层之后执行退火时，Fe和Pt导致相互扩散，使得形成有序化为L10的FePt合金。对于获得均匀的FePt，使用非常好地与记录层晶格匹配的隧道阻挡层13和盖层14是有效的。
可通过例如增加无序相和有序相之间的吉布斯自由能差、增加用于Fe和Pt的扩散的激活能或增加Fe和Pt的两相界面附近的浓度梯度，降低FePt合金的有序化温度。在本实施例中，通过层叠Fe和Pt层增加两相界面附近的原子的浓度梯度。由于这促进FePt合金的有序化，因此有序化温度可较低。
MgO和FePt合金之间的晶格错配使得FePt有序相的面内晶格扩大。这增加FePt无序相和FePt有序相之间的吉布斯自由能差并促进FePt合金的有序化。结果，FePt合金的有序化温度变低。用作隧道阻挡层13和盖层14的MgO层具有通过增加无序相和有序相之间的吉布斯自由能差而降低有序化温度的效果。
金属膜和绝缘膜之间的相互扩散比金属膜之间的相互扩散少。即使在高温下执行退火，MgO扩散进入FePt分层膜中的影响也较小。因此，当结晶MgO绝缘膜被用作盖层14并且通过退火导致FePt分层膜的无序-有序转变时，低温下的有序化、均匀FePt膜的形成和磁特性的改善是可能的。
在胀量值方面，有序化为L10的Fe50Pt50合金和具有NaCl晶体结构的MgO之间的(100)面上的晶格错配度高达约8.6％。但在本实施例中，由于当MgO的面内晶格收缩时FePt合金的面内晶格膨胀，因此FePt合金和MgO之间的晶格错配度被抑制为小于8.6％。
如果绝缘材料被用于盖层14，那么MTJ元件10的MR比可降低。为了防止这一点，盖层14的电阻值R2优选小于隧道阻挡层13的电阻值R1。为了满足R1＞R2，Cu被混入盖层14的MgO中，以降低其电阻值R2。作为替代方案，当用作盖层14的MgO层比隧道阻挡层13薄时，保持R1＞R2。电阻比隧道阻挡层13小的半导体或金属可被用于盖层14。但是，用于盖层14的材料优选保证与记录层12有优异的晶格匹配。
通过使用以下方法(1)～(6)促进由磁性材料制成的记录层12的有序化。结果，记录层12的有序化温度可变得更低。
(1)当包含磁性材料作为记录层12的主要成分的合金的熔点降低时，有序化温度可降低。具体而言，Be(铍)、Mn(锰)、Cu(铜)、Sm(钐)、Au(金)、Nd(钕)、Ag(银)、Pr(镨)、La(镧)、Ca(钙)、Yb(镱)、Eu(铕)、Ce(铈)、Sr(锶)、Ba(钡)、Al(铝)、Mg(镁)、Zn(锌)、Pb(铅)、Cd(镉)、Sn(锡)和In(铟)中的至少一种元素被添加到合金(例如FePt合金)中。这降低FePt合金的有序化温度。
(2)为了降低用于原子的扩散的激活能，通过某种方法在包含磁性材料作为记录层12的主要成分的合金(例如，FePt)中形成晶格空位，由此降低扩散时的激活能。具体而言，难以在Fe或Pt中固溶的诸如Sn(锡)、Sb(锑)、Pb(铅)或Bi(铋)的元素被强制固溶到FePt中。当固溶材料在退火时向外扩散或析出时，形成晶格空位。这降低记录层12的有序化温度。
(3)可通过向记录层12添加具有较高的离子化趋势的材料促进记录层12的有序化。具体而言，Li(锂)、Na(钠)、K(钾)、Be(铍)、Mg(镁)、Ca(钙)和Sc(钪)中的至少一种元素被添加到作为记录层12的主要成分的磁性材料中。这降低记录层12的有序化温度。
(4)为了抑制无序-有序转变时的弹性能的增加，将诸如B(硼)或C(碳)的填隙元素添加到作为记录层12的主要成分的磁性材料中是有效的。这是因为，B优先沿L10结构的C轴进入，以抑制C轴的晶格变形，使得无序-有序转变时的激活能降低。这降低记录层12的有序化温度。
(5)可通过降低记录层12的氧含量降低有序化温度。具体而言，记录层12包含由Fe、Co、Ni、Mn和Cr中的至少一种第一元素和Pt、Pd、Rh、Au、Hg和Al中的至少一种第二元素制成的合金作为主要成分。第一元素和第二元素的成分比为40～60原子％，并且合金的氧含量为1％或更少。通过在例如真空中执行记录层12的退火实现这一点。
(6)当在高Ar(氩)气中形成记录层12以使C轴收缩并抑制弹性能的增加时，记录层12的有序化温度可降低。
记录层12的氧化增加磁各向异性能量密度Ku。具体而言，记录层包含由Fe、Co、Ni、Mn和Cr中的至少一种第一元素和Pt、Pd、Rh、Au、Hg和Al中的至少一种第二元素制成的合金作为主要成分。第一元素的含量比第二元素的含量少。合金的氧含量为10％或更多。具有这些种结构的记录层12可增加其磁各向异性能量密度Ku。
如上面详述的那样，根据本实施例，即使当由磁性材料制成的记录层12被减薄时，其垂直磁各向异性和热稳定性也可被提高。由于垂直磁各向异性的提高允许记录层12通过非常小的电流导致磁化切换，因此磁化切换所必需的写入电流可降低。
还能够降低记录层12的磁性材料的有序化温度。即，可以通过低温退火形成具有较高的可靠性的垂直磁性MTJ元件10(具体而言，垂直磁记录层)。这允许抑制对MTJ元件10的外围电路造成的任何损伤(对MOS晶体管的损伤和对FEOL(线的前端)互连的损伤)。
具有NaCl晶体结构和(001)面取向的MgO和具有(001)面取向的FePt之间的晶格错配度高达约8.6％。当发生无序-有序转变时，在FePt中形成孪晶以降低晶格错配度。结果，晶轴分散以使垂直磁各向异性劣化。另外，MgO的晶格畸变以降低FePt和MgO之间的晶格错配度，从而使隧道电流劣化。类似地，FePt粒化以降低晶格错配度，从而导致磁性材料的有效体积的减少以及热稳定性的劣化。
但在本实施例中，即使当由磁性材料制成的记录层12被减薄时，记录层12的粒化也可受到抑制。由于记录层12中的孪晶形成可被抑制，因此晶轴不分散。这使得能够改善记录层12的垂直磁各向异性和热稳定性。
记录层12和固定层11由垂直的磁性膜形成。即，通过磁晶各向异性获得使记录层12和固定层11热稳定化所必需的各向异性磁场。由于这允许降低MTJ元件10的纵横比，因此MTJ元件10的微制造是可能的。
即使当MTJ元件10被微制造时，切换电流密度也不增加。因此能够实现具有大容量(例如，256兆位或更大)并包含以前不可能的90nm或更小的小MTJ元件的磁随机存取存储器。
(第二实施例)
在第二实施例中，用于控制隧道阻挡层13的结晶度的磁性层被插入隧道阻挡层13和固定层11之间，由此提高隧道阻挡层13和记录层12的结晶度。
图4是示出根据第二实施例的MTJ元件10的结构的断面图。在本实施例中，将说明具有单一锁住层结构的MTJ元件10。
MTJ元件10具有通过依次层叠晶体取向下层15、固定层11A、界面固定层11B、隧道阻挡层13、记录层12和盖层14形成的分层结构。分层结构可具有相反的层叠次序。下电极16被设置在晶体取向下层15的下表面上。上电极17被设置在盖层14的上表面上。
通过层叠固定层11A和界面固定层11B形成本实施例的固定层11。图4所示的固定层11A由与第一实施例的固定层11相同的磁性材料制成。当具有L10结构和(001)面取向的10～20m厚的FePt层被用作固定层11A时，可在FePt层的上界面上形成具有(111)面取向的孪晶。当在固定层11A上形成用作隧道阻挡层13的MgO层时，MgO的取向劣化，并且用于记录层12的FePt的(001)面取向也劣化。结果，磁特性劣化，从而导致可靠性较低的记录层12。
在本实施例中，界面固定层11B由磁性材料制成，并被插入固定层11A和隧道阻挡层13之间。厚度为约0.4～4nm的CoFeB合金层被用作界面固定层11B。与没有界面固定层11B的结构相比，这提高MgO的结晶度，并因此提高记录层12的结晶度。当诸如CoFeB合金、FeB合金或CoFeNiB合金的由包含Fe、Co和Ni中的至少一种元素的合金制成的膜被用作界面固定层11B时，可获得较高的MR和较高的自旋注入效率。
(第三实施例)
在第三实施例中，用于提高磁阻效应的磁性层被插入记录层12和隧道阻挡层13之间，由此改善MTJ元件1o的特性。
图5是示出根据第三实施例的MTJ元件10的结构的断面图。在本实施例中，将说明具有单一锁住层结构的MTJ元件10。
MTJ元件10具有通过依次层叠晶体取向下层15、固定层11、隧道阻挡层13、界面记录层12B、记录层12A和盖层14形成的分层结构。分层结构可具有相反的层叠次序。下电极16被设置在晶体取向下层15的下表面上。上电极17被设置在盖层14的上表面上。
通过层叠界面记录层12B和记录层12A形成本实施例的记录层12。图5所示的记录层12A由与第一实施例的记录层12相同的磁性材料制成。
具有较高的极化率的铁磁材料被用于界面记录层12B。具体而言，包含具有(001)面取向的fcc-Co或具有(001)面取向的bcc-Fe作为主要成分的磁性材料被使用。界面记录层12B具有增强磁阻效应的效果和降低自旋注入写入时的写入电流的效果。
记录层12以以下方式形成。在隧道阻挡层13上形成厚度为约0.4～3nm的上述材料的界面记录层12B。然后，在界面记录层12B上形成通过在300℃下进行膜形成被有序化并具有约1～10nm的厚度的FePt(001)层。在记录层12上形成MgO的盖层14。
在具有上述结构的MTJ元件10中，可通过记录层12获得较高的热稳定性。另外，可通过界面记录层12B获得极化率提高效果和泄放常数降低效果。结果，MTJ元件10可通过较小的电流实现磁化切换。
第二实施例也可应用于第三实施例。具体而言，记录层12包含记录层12A和界面记录层12B。固定层11包含固定层11A和界面固定层11B。在具有这种结构的MTJ元件10中，记录层12的结晶度提高，并且能够通过较小的电流实现磁化切换。
(第四实施例)
在第四实施例中，由非磁性材料制成以促进有序化的中间层被插入记录层12中，由此促进其有序化。另外，MTJ元件10的磁特性被改善。
图6是示出根据第四实施例的MTJ元件10的结构的断面图。图6中的箭头指示磁化方向。在本实施例中，将说明具有单一锁住层结构的MTJ元件10。
通过从隧道阻挡层13侧依次层叠第一磁性层12-1、中间层12-3和第二磁性层12-2形成记录层12。剩余的部分与第一实施例的MTJ元件10(图1)相同。
中间层12-3由非磁性材料制成以促进作为记录层12的主要成分的合金的有序化。例如，当第一磁性层12-1由Fe制成并且第二磁性层12-2由Pt制成时，中间层12-3由例如Mg制成。具有这种结构的记录层12可保证较高的磁特性。
将说明具有上述结构的MTJ元件10的制造方法的例子。形成隧道阻挡层13之前的步骤与第一实施例相同。
如图7所示，在用作隧道阻挡层13的MgO层上形成厚度为约1nm的Fe层作为第一磁性层12-1。在第一磁性层12-1上形成厚度为约1～2nm的Mg层作为中间层12-3。在中间层12-3上形成厚度为约1nm的Pt层作为第二磁性层12-2。第二磁性层12-2可由FePt合金制成。
在第二磁性层12-2上形成厚度为约1nm的MgO层作为盖层14。为了抑制记录层12的氧化，可通过依次形成厚度为约0.5nm的Mg层和厚度为约0.5nm的MgO层形成盖层14。此后，在500℃下执行退火。
图8是示出退火后的MTJ元件10的磁特性的示图。图8表示中间层12-3的厚度在0到2nm的范围内变化的MTJ元件10的磁特性。图8还表示在500℃下执行退火2(H)或在400℃下执行退火2(H)时的MTJ元件10的磁特性。
垂直磁化的切换磁场Hc的值随插入Fe和Pt之间的Mg的厚度增加。这是因为，Mg的插入促进FePt的相互扩散。Mg的插入促进FePt的有序化并改善磁特性。
Mg的插入被认为由于以下的效果促进FePt的相互扩散。Mg不可固溶于Fe中，但可固溶于Pt中。当Fe、Mg和Pt的分层膜被加热时，Pt扩散进入Mg中，同时与其混合。扩散进入Mg中的Pt到达Fe和Mg之间的界面。然后，在用Fe置换Mg的同时扩散继续，以形成FePt。此时的Mg的移动形成晶格空位，由此降低用于形成FePt的扩散能。
衬底被冷却到接近室温。在盖层14上形成厚度为约100nm的Ta层作为上电极17。此时，Ta通过较薄的MgO盖层14扩散进入记录层12中。为了防止这一点，例如Ru(钌)、Au(金)、Ag(银)、Pt(铂)、Pd(钯)、Rh(铑)或Ir(依)的层被插入盖层14和上电极17之间作为防扩散层。
如上所述，当在Fe和Pt之间插入用于促进有序化的非磁性材料并执行退火时，可以以相同的热量获得较高的磁特性。记录层12的结构也可应用于第一、第二和第三实施例。
(第五实施例)
在第五实施例中，与记录层12晶格匹配的材料被用于盖层14，由此提高记录层12的磁特性。
图9是示出根据第五实施例的MTJ元件10的结构的断面图。在本实施例中，将说明具有单一锁住层结构的MTJ元件10。
MTJ元件10具有通过依次层叠晶体取向下层15、固定层11、隧道阻挡层13、记录层12和盖层14形成的分层结构。分层结构可具有相反的层叠次序。下电极16被设置在晶体取向下层15的下表面上。上电极17被设置在盖层14的上表面上。
对于盖层14，包含Ru(钌)、Al(铝)、Au(金)、Ag(银)、Cr(铬)、Cu(铜)、Pt(铂)、Pd(钯)、Rh(铑)、Ir(依)中的至少一种元素的金属可被使用。使用这种材料的盖层14防止记录层12在退火时分开。剩余的部分与第一实施例相同。
将说明具有上述结构的MTJ元件10的制造方法的例子。形成隧道阻挡层13之前的步骤与第一实施例相同。
如图10所示，在隧道阻挡层13上依次形成用作第一磁性层12-1的Fe层和用作第二磁性层12-2的Pt层。分层膜被加热到约400℃，由此使记录层12的FePt合金有序化。作为替代方案，通过在约300℃下在隧道阻挡层13上加热形成FePt合金层。这也使记录层12的FePt合金有序化。
如图9所示，衬底冷却到接近室温。在记录层12上形成厚度为约5nm的Au层作为盖层14。然后，在盖层14上形成厚度为约100nm的Ta层作为上电极17。
在具有这种结构的MTJ元件10中，由于与记录层12晶格匹配的金属被用于盖层14，因此记录层12的有序化可被促进。这改善记录层的磁特性。其它的效果与第一实施例相同。本实施例也可应用于第二到第四实施例。
(第六实施例)
第六实施例是本发明对于具有双锁住层结构(即，在记录层的两边配置夹住非磁性层的两个锁住层的结构)的MTJ元件10的应用例。图11是示出根据第六实施例的MTJ元件10的结构的断面图。
在双锁住层结构中，当电流沿一定的面外方向流动时，自旋注入效果和自旋蓄积效果可被同时使用。由此，可减小磁化切换电流。作为双锁住层结构的特性特征，由于被配置在记录层的两边的两个固定层具有相反的磁化方向，因此记录层的磁化切换所必需的电流密度不依赖于电流的方向，使得可通过使用相同的电流值写入“0”数据和“1”数据。这防止写入电流变复杂。
MTJ元件10具有通过依次层叠晶体取向下层15、第一固定层11、第一隧道阻挡层13、记录层12、第二隧道阻挡层22、第二固定层21和盖层14形成的分层结构。分层结构可具有相反的层叠次序。下电极16被设置在晶体取向下层15的下表面上。上电极17被设置在盖层14的上表面上。
第一固定层11和第二固定层21具有固定的磁化(或自旋)方向。记录层12的磁化方向改变(切换)。第一固定层11、第二固定层21和记录层12的易磁化方向垂直于膜平面(或层叠面)。即，图11中所示的MTJ元件是第一固定层11、第二固定层21和记录层12的磁化方向垂直于膜平面的所谓的垂直磁MTJ元件。
作为用于实现垂直磁化的第一固定层11、第二固定层21和记录层12，具有基于具有(001)面取向的fct(面心四方)结构的L10结构或L12结构的磁性材料被使用。第一固定层11和记录层12的材料与第一实施例相同。
第二固定层21的磁性材料的详细例子是具有L10晶体结构并包含Fe(铁)、Co(钴)、Ni(镍)、Mn(锰)和Cr(铬)中的至少一种元素以及Pt(铂)、Pd(钯)、Rh(铑)、Au(金)、Hg(汞)和Al(铝)中的至少一种元素的有序合金。
当具有较大切换电流的磁性层被用作第一固定层11和第二固定层21并且具有比第一固定层11(或第二固定层21)小的切换电流的磁性层被用作记录层12时，可获得高性能的MTJ元件10。当由自旋极化的电子导致磁化切换时，切换电流与饱和磁化、各向异性磁场和活化体积成比例。通过适当地调整它们，可在记录层12的切换电流和第一固定层11(或第二固定层21)的切换电流之间产生差异。
作为第一隧道阻挡层13和第二隧道阻挡层22，具有四立或立方晶体结构的非磁性材料被使用。作为隧道阻挡层13和22，包含Li(锂)、Be(铍)、Na(钠)、Mg(镁)、Nb(铌)、Ti(钛)、V(钒)、Ta(钽)和Ba(钡)中的至少一种元素的氧化物或包含Ti(钛)和V(钒)中的至少一种元素的氮化物被使用。
作为盖层14，优选使用金属以不使磁阻效应劣化。盖层14的材料的例子是Ru(钌)、Al(铝)、Au(金)、Ag(银)、Cr(铬)、Cu(铜)、Pt(铂)、Pd(钯)、Rh(铑)和Ir(依)。
第一隧道阻挡层13的电阻R1和第二隧道阻挡层22的电阻R2被设计为满足R1＞R2或R2＞R1。当第一隧道阻挡层13和第二隧道阻挡层22由相同的非磁性材料制成时，它们被设计为具有不同的厚度。作为替代方案，可通过在第二隧道阻挡层22和记录层12之间插入由与记录层12晶格匹配并且不使MR比劣化的材料制成的金属隔层调整电阻R1和R2和MR。金属隔层的材料的例子是Au和Cu。
可通过在第二隧道阻挡层22和第二固定层21之间插入由不使MR比劣化的材料制成的金属隔层调整电阻R1和R2和MR。金属隔层的材料的例子是Au和Cu。
在具有上述结构的MTJ元件10中，数据以以下的方式被写入。首先，MTJ元件10被通电以沿垂直于膜面(或层叠面)的两个方向使电流流动。
当电子从固定层11侧被供给(即，电子从固定层11向记录层12移动)时，沿与固定层11的磁化相同的方向自旋极化的电子和被固定层21反射并沿与固定层21的磁化相反的方向自旋极化的电子被注入记录层12中。在这种情况下，记录层12的磁化沿与固定层11的磁化相同的方向对准，使得固定层11和记录层12的磁化具有平行的对准。在该平行的对准中，MTJ元件10的电阻值最小。这种状态被规定为数据“0”。
当电子从固定层21侧被供给(即，电子从固定层21向记录层12动)时，沿与固定层21的磁化相同的方向自旋极化的电子和被固定层11反射并沿与固定层11的磁化相反的方向自旋极化的电子被注入记录层12中。在这种情况下，记录层12的磁化沿与固定层11的磁化相反的方向对准，使得固定层11和记录层12的磁化具有逆平行的对准。在该逆平行的对准中，MTJ元件10的电阻值最大。这种状态被规定为数据“1”。
通过向MTJ元件10供给读取电流并检测MTJ元件10的电阻值的变化读出数据。读取电流被设为比写入电流小的值。
将说明具有这种结构的MTJ元件10的制造方法的例子。首先，如图12所示，依次在衬底(未示出)上形成下电极16(例如，厚度为约100nm的Ta层)和下层15。例如，在下层15上形成厚度为约10～20nm的FePt层作为第一固定层11，使得它具有(001)面取向。通过在高温下形成FePt合金层，第一固定层11的有序化是可能的。作为替代方案，当依次形成Fe和Pt层并且分层的膜被加热时，第一固定层11可变为有序结构。
然后，如图13所示，衬底被冷却到接近室温。形成厚度为约0.4～1.0nm的MgO层作为第一隧道阻挡层13。为了抑制固定层11的氧化，可通过依次形成厚度为约0.4nm的Mg层和厚度为约0.6nm的MgO层形成第一隧道阻挡层13。通过这种过程，MgO层具有(001)面取向。形成的MgO层可被加热到约300℃，以提高其结晶度。厚度为约0.4～3nm并包含Fe或Co作为主要成分的界面层可被插入第一固定层11和第一隧道阻挡层13之间，以提高自旋极化率。
在第一隧道阻挡层13上形成具有约1～3nm的厚度和具有(001)面取向的bcc(体心立方)结构的Fe层作为第一磁性层12-1。然后，在第一磁性层12-1上形成具有约1～3nm的厚度和具有(001)面取向的fcc(面心立方)结构的Pt层作为第二磁性层12-2。FePt合金可被用于第二磁性层12-2。
在第二磁性层12-2上形成厚度为约0.4～1.0nm的MgO层作为第二隧道阻挡层22。为了抑制记录层12的氧化，可通过依次形成厚度为约0.4nm的Mg层和厚度为约0.5nm的MgO层形成第二隧道阻挡层22。当分层的膜被加热到约400℃或更高温度时，记录层12的FePt合金变为L10有序合金。由此，记录层12可获得较高的垂直磁各向异性。将分层的膜加热到400℃或更低温度、例如300℃的温度对于使FePt有序化也是有效的，从而在在约400℃下进行退火之前改善用作第二隧道阻挡层22的MgO层的结晶度。
如图14所示，例如，在第二隧道阻挡层22上形成厚度为约10nm的FePt层作为第二固定层21。第二固定层21沿(001)面取向。通过在例如300℃的温度下加热形成第二固定层21。然后，在衬底冷却到接近室温之后，如图11所示依次形成厚度为约5nm的盖层14和厚度为约100nm的上电极17(例如，Ta)。
如以上详细说明的那样，即使当本发明被应用于双锁住层结构时，也可获得与第一实施例相同的效果。第二和第四实施例也可被应用于本实施例。
第二和第三实施例可被应用于本实施例。具体而言，可在记录层12和第一隧道阻挡层13之间、在记录层12和第二隧道阻挡层22之间、在固定层11和第一隧道阻挡层13之间、以及在固定层21和第二隧道阻挡层22之间插入界面记录层。作为界面记录层，具有较高的极化率的铁磁材料被使用。这允许MTJ元件10通过较低的电流实现磁化切换。
(第七实施例)
在第四实施例中，金属被用于记录层12和第二固定层21之间的非磁性层，由此提高MTJ元件10的MR。另外，与记录层12晶格匹配的非磁性材料被用于非磁性层，由此提高记录层12的磁特性。
图15是示出根据第七实施例的MTJ元件10的结构的断面图。在本实施例中，将说明具有双锁住层结构的MTJ元件10。
MTJ元件10具有通过依次层叠晶体取向下层15、第一固定层11、隧道阻挡层13、记录层12、非磁性金属层23、第二固定层21和盖层14形成的分层结构。分层结构可具有相反的层叠次序。下电极16被设置在晶体取向下层15的下表面上。上电极17被设置在盖层14的上表面上。
作为非磁性金属层23，与记录层12晶格匹配的非磁性材料被使用。具体而言，以下的非磁性材料(1)～(6)可用于非磁性金属层23。
(1)包含Li(锂)、Be(铍)、Na(钠)、Mg(镁)、Nb(铌)、Ti(钛)、V(钒)、Ta(钽)和Ba(钡)中的至少一种元素的氧化物
(2)包含Ti(钛)和V(钒)中的至少一种元素的氮化物
(3)包含V(钒)的碳化物
(4)包含Li(锂)和Pd(钯)中的至少一种元素的氢化物
(5)包含Zr(锆)和Ho(钬)中的至少一种元素的硒化物
(6)包含Au(金)、Ag(银)和Cu(铜)中的至少一种元素的金属。
当非磁性金属层23由金属制成时，GMR(巨磁阻)效应是可用的。隧道阻挡层13的电阻R1和非磁性金属层23的电阻R2被设计为满足R1＞R2或R2＞R1。
第一固定层11、隧道阻挡层13和记录层12的结构与第六实施例相同。除了第六实施例说明的磁性材料，以下的材料(1)～(3)也可用于第一固定层11和第二固定层21。
(1)无序合金
包含作为主要成分的Co(钴)和Cr(铬)、Ta(钽)、Nb(铌)、V(钒)、W(钨)、Hf(铪)、Ti(钛)、Zr(锆)、Pt(铂)、Pd(钯)、Fe(铁)和Ni(镍)中的至少一种元素的合金。例子是CoCr合金、CoPt合金、CoCrTa合金、CoCrPt合金、CoCrPtTa合金和CoCrNb合金。这些合金可通过增加非磁性元素的比率调整磁各向异性能量密度和饱和磁化。
(2)人工晶格
通过交替层叠包含Fe(铁)、Co(钴)和Ni(镍)中的至少一种元素的合金和包含Cr(铬)、Pt(铂)、Pd(钯)、Ir(依)、Rh(铑)、Ru(钌)、Os(锇)、Re(铼)、Au(金)和Cu(铜)中的至少一种元素的合金形成的分层膜。例子是Co/Pt人工晶格、Co/Pd人工晶格、CoCr/Pt人工晶格、Co/Ru人工晶格、Co/Os人工晶格、Co/Au人工晶格和Ni/Cu人工晶格。这些人工晶格可通过调整磁性层中的元素的掺杂量以及磁性层和非磁性层的膜厚比调整磁各向异性能量密度和饱和磁化。
(3)亚铁磁材料
由稀土金属和过渡金属的合金制成的亚铁磁材料。例子是包含Tb(铽)、Dy(镝)、Gd(钆)和过渡金属中的至少一种元素的非晶合金。例子是TbFe、TbCo、TbFeCo、DyTbFeCo和GdTbCo。这些合金可通过调整成分比调整磁各向异性能量密度和饱和磁化。
将说明具有上述结构的MTJ元件10的制造方法的例子。形成隧道阻挡层13之前的步骤与第六实施例相同。
如图16所示，在隧道阻挡层13上依次形成用作第一磁性层12-1的Fe层和用作第二磁性层12-2的Pt层。当分层膜被加热到约400℃时，记录层12的FePt合金变为有序合金。作为替代方案，通过在约300℃下加热在隧道阻挡层13上形成FePt合金层。这也能够使记录层12的FePt合金有序化。
然后，在衬底冷却到接近室温之后，如图15所示在记录层12上形成厚度为约3nm的Au层作为非磁性金属层23。例如，在非磁性金属层23上形成厚度为约10nm的FePt层作为第二固定层21，使得它具有(001)面取向。通过例如在300℃下加热形成第二固定层21。在衬底冷却到接近室温之后，依次形成厚度为约5nm的盖层14(例如，Au)和厚度为约100nm的上电极17(例如，Ta)。
在具有这种结构的MTJ元件10中，由于与记录层12晶格匹配的非磁性材料被用于非磁性金属层23，因此记录层12的有序化可被促进。这改善记录层的磁特性。当金属被用于第二隧道阻挡层时，MTJ元件10的MR可被改善。第二到第四实施例可被应用于本实施例。
(第八实施例)
在第八实施例中，将通过使用上述MTJ元件10说明形成MRAM的例子。
图17是示出根据第八实施例的MRAM的配置的电路图。MRAM具有包含配置在矩阵中的多个存储单元MC的存储单元阵列30。沿列方向延伸的多对位线BL和/BL被配置在存储单元阵列30上。沿行方向延伸的多个字线WL也被配置在存储单元阵列30上。
上述存储单元MC中的每一个作为位线BL和字线WL之间的互连存在。各存储单元MC包含MTJ元件10和选择晶体管31。 MTJ元件10的一个端子与位线BL连接。MTJ元件10的另一端子与选择晶体管31的漏极端子连接。选择晶体管31的栅极端子与字线WL连接。选择晶体管31的源极端子与位线/BL连接。
行解码器32与字线WL连接。写电路34和读电路35与一对位线BL和/BL连接。列解码器33与写电路34和读电路35连接。行解码器32和列解码器33选择各存储单元MC。
以以下的方式执行存储单元MC中的数据写入。要选择存储单元MC作为数据写入目标，与存储单元MC连接的字线WL被激活。这打开选择晶体管31。
双向写电流Iw被供给MTJ元件10。具体而言，当写电流Iw从左到右被供给MTJ元件10时，写电路34向位线BL供给正电势并向位线/BL供给地电势。当写电流Iw从右到左被供给MTJ元件10时，写电路34向位线/BL供给正电势并向位线BL供给地电势。这允许在存储单元MC中写入数据“0”或数据“1”。
以以下的方式执行从存储单元MC的数据读取。首先，存储单元MC被选择。读电路35例如从左到左向MTJ元件10供给读电流Ir。读电路35基于读电流Ir检测MTJ元件10的电阻值。这允许读出存储在MTJ元件10中的数据。
如上面详细说明的那样，根据本实施例，可以通过使用在第一到第七实施例中说明的MTJ元件10形成MRAM。另外，利用在第一到第七实施例中说明的MTJ元件10使得能够形成能够微制造并降低切换电流密度的MRAM。
根据本发明的第一到第八实施例的MTJ元件10和MRAM可应用于各种器件。图18～24示出几个应用例。
(应用例1)
图18表示DSL(数字用户线)调制解调器的DSL数据路径部分。该调制解调器包含可编程数字信号处理器(DSP)100、模拟/数字(A/D)转换器110、数字/模拟(D/A)转换器120、传送驱动器130和接收放大器140。
图18没有示出带通滤波器。图18示出根据本实施例的MRAM170和EEROM 180作为用于保持线路代码程序(由DSP执行以根据编码的用户线信息和传送条件选择和操作调制解调器的程序(线路代码；QAM、CAP、RSK、FM、AM、PAM和DWMT等))的任选的各种类型的存储器。
在应用例1中，两种类型的存储器即MRAM 170和EEPROM 180被用作用于保持线路代码程序的存储器。MRAM可代替EEPROM180。即，作为使用两种类型的存储器的代替，可以只使用MRAM。
(应用例2)
图19示出作为另一应用例的便携式电话终端300。实现通信功能的通信单元200包含传送/接收天线201、复用器202、接收单元203、基带处理单元204、被用作语音编解码器的DSP 205、扬声器(接收器)206、话筒(送话器)207、传送单元208和频率合成器209。
便携式电话终端300具有控制便携式电话终端的多个单元的控制单元220。控制单元220是通过经由CPU总线225连接CPU 221、ROM222、本实施例的MRAM 223和快速擦写存储器224形成的微计算机。ROM 222事先存储要被CPU 221执行的程序和诸如要被显示的字体的必需的数据。MRAM 223主要用作CPU 221在执行程序的过程中根据需要存储计算中的中间数据或者在控制单元220和各个单元之间交换的数据被暂时存储的工作区。即使当便携式电话终端300被断电，快速擦写存储器224也存储例如紧挨着在前的设置条件，使得相同的设置条件在下一次通电时是可用的。由此，即使当便携式电话终端被断电，设置的参数也可保持被存储。
便携式电话终端300还具有音频再现处理单元211、外部输出终端212、LCD(液晶显示器)控制器213、用于显示的LCD 214和产生振铃信号的振铃器215。音频再现处理单元211再现输入到便携式电话终端300的音频信息(或存储在外部存储器240(要在后面说明)中的音频信息)。再现的音频信息可通过外部输出端子212被传送给耳机或便携式扬声器并被提取到外面。设置音频再现处理单元211使得能够再现音频信息。LCD控制器213通过CPU总线225从例如CPU221接收显示信息，将其转换成控制LCD 214的LCD控制信息并驱动LCD 214以执行显示。
便携式电话终端300还包含接口电路(I/F)231、233和235、外部存储器240、外部存储器插槽232、键操作单元234和外部输入/输出端子236。外部存储器插槽232接收诸如存储卡的外部存储器240。外部存储器插槽232经由接口电路(I/F)231与CPU总线225连接。当便携式电话终端300具有插槽232时，能够在外部存储器240中写入便携式电话终端300中的信息或向便携式电话终端300输入存储在外部存储器240中的信息(例如，音频信息)。键操作单元234经由接口电路(I/F)233与CPU总线225连接。从键操作单元234输入的键输入信息被传送给例如CPU 221。外部输入/输出端子236经由接口电路(I/F)233与CPU总线225连接并用作用于向便携或电话终端300输入各种类型的外部信息或从便携式电话终端300向外输出信息的端子。
在应用例2中，ROM 222、MRAM 223和快速擦写存储器224被使用。MRAM可代替快速擦写存储器224。MRAM也可代替ROM222。
(应用例3)
图20～24示出MRAM被应用于诸如智能媒体的卡(MRAM卡)以存储媒体内容的例子。
如图20所示，MRAM卡主体400包含MRAM芯片401。卡主体400在与MRAM芯片401对应的位置上具有开口402，使得MRAM芯片401被露出。开口402具有窗板403以当用户携带MRAM卡时保护MRAM芯片401。窗板403由诸如能够屏蔽外部磁场的陶瓷的材料制成。要传送数据，窗板403被打开以露出MRAM芯片401。外部端子404被用于提取存储在MRAM卡中的内容数据。
图21和图22是示出用于向MRAM卡传送数据的卡插入型传送装置的平面图和断面图。如箭头指示那样，由最终用户使用的第二MRAM卡450从传送装置500的插入部分510被插入，并被推入直到卡紧靠制动器520。制动器520也用作使第一MRAM 550和第二MRAM卡450对准的构件。当第二MRAM卡450被放在预定的位置上时，第一MRAM重写控制单元向外部端子530供给控制信号，使得存储在第一MRAM 550中的数据被传送给第二MRAM卡450。
图23示出装配型传送装置。在该传送装置中，如箭头所示，第二MRAM卡450参照制动器520被装配到第一MRAM 550上。传送方法与卡插入型相同，并且对其的说明将不被重复。
图24示出滑动型传送装置。传送装置500与CD-ROM驱动器或DVD驱动器类似具有滑动盘560。滑动盘560如箭头所示的那样移动。当滑动盘560移动到由虚线指示的位置时，第二MRAM卡450被放在滑动盘560上并被传输到传送装置500中。传输第二MRAM卡450直到其紧靠制动器520的结构以及传送方法与卡插入型相同，并且对其的说明将不被重复。
本领域技术人员很容易想到附加优点和变更方式。因此，本发明在其更宽的方面不限于这里示出和说明的特定的细节和代表性的实施例。因此，在不背离由所附的权利要求以及它们的等同物限定的一般发明概念的精神或范围的条件下，可以提出各种变更方式。

Claims (23)

1.一种磁阻元件，其特征在于包括：
包含磁性材料并具有(001)面取向的面心四方晶体结构的自由层，该自由层具有与膜面垂直并具有可通过自旋极化电子改变的方向的磁化；
夹住自由层的第一非磁性层和第二非磁性层，该第一非磁性层和该第二非磁性层具有四方晶体结构和立方晶体结构中的一种晶体结构；和
仅被设置在自由层的一侧和第一非磁性层的与具有自由层的表面相对的表面上并包含磁性材料的固定层，该固定层具有与膜面垂直并具有固定方向的磁化。
2.根据权利要求1的元件，其特征在于，第一非磁性层由包含选自包含Li、Be、Na、Mg、Nb、Ti、V、Ta和Ba的组的至少一种元素的氧化物和包含选自包含Ti和V的组的至少一种元素的氮化物中的一种制成。
3.根据权利要求1的元件，其特征在于，第二非磁性层由包含选自包含Li、Be、Na、Mg、Nb、Ti、V、Ta和Ba的组的至少一种元素的氧化物、包含选自包含Ti和V的组的至少一种元素的氮化物、包含V的碳化物、包含选自包含Li和Pd的组的至少一种元素的氢化物、包含选自包含Zr和Ho的组的至少一种元素的硒化物、和包含选自包含Al、Au、As、Ag、Be、Ga、P、Pt、Pd、Ir、Rh、Cu、V、Cr、Nb、Mo、Ta和W的组的至少一种元素的金属或金属间化合物中的一种制成。
4.根据权利要求1的元件，其特征在于，自由层具有不大于10nm的厚度。
5.根据权利要求1的元件，其特征在于，自由层具有L10晶体结构和L12晶体结构中的一种。
6.根据权利要求1的元件，其特征在于，自由层包含由选自包含Fe、Co、Ni、Mn和Cr的组的至少一种元素和选自包含Pt、Pd、Rh、Au、Hg和Al的组的至少一种元素制成的合金。
7.根据权利要求6的元件，其特征在于，自由层包含被插入其中并由非磁性材料制成的中间层。
8.根据权利要求6的元件，其特征在于，自由层包含选自包含Be、Mn、Cu、Sm、Au、Nd、Ag、Pr、La、Ca、Yb、Eu、Ce、Sr、Ba、Al、Mg、Zn、Pb、Cd、Sn和In的组的至少一种元素。
9.根据权利要求6的元件，其特征在于，自由层包含选自包含Sn、Sb、Pb和Bi的组的至少一种元素。
10.根据权利要求6的元件，其特征在于，自由层包含选自包含Li、Na、K、Be、Mg、Ca和Sc的组的至少一种元素。
11.根据权利要求6的元件，其特征在于，自由层包含选自包含B和C的组的至少一种元素。
12.根据权利要求1的元件，其特征在于，
自由层包含由选自包含Fe、Co、Ni、Mn和Cr的组的至少一种第一元素和选自包含Pt、Pd、Rh、Au、Hg和Al的组的至少一种第二元素制成的合金作为主要成分，
第一元素和第二元素的成分比被设在40～60原子％的范围内，并且，
合金的氧含量不大于1％。
13.根据权利要求1的元件，其特征在于，
自由层包含由选自包含Fe、Co、Ni、Mn和Cr的组的至少一种第一元素和选自包含Pt、Pd、Rh、Au、Hg和Al的组的至少一种第二元素制成的合金作为主要成分，
第一元素的含量比第二元素的含量少，并且，
合金的氧含量不少于10％。
14.一种磁阻元件，其特征在于包括：
包含磁性材料并具有(001)面取向的面心四方晶体结构的自由层，该自由层具有与膜面垂直并具有可通过自旋极化电子改变的方向的磁化；
夹住自由层的第一非磁性层和第二非磁性层，该第一非磁性层和该第二非磁性层具有四方晶体结构和立方晶体结构中的一种晶体结构；
被设置在第一非磁性层的与具有自由层的表面相对的表面上并包含磁性材料的第一固定层，该第一固定层具有与膜面垂直并具有固定方向的磁化；和
被设置在第二非磁性层的与具有自由层的表面相对的表面上并包含磁性材料的第二固定层，该第二固定层具有与膜面垂直并具有固定方向的磁化，
其中，第一非磁性层与第二非磁性层具有不同的电阻值。
15.根据权利要求14的元件，其特征在于，第一非磁性层由包含选自包含Li、Be、Na、Mg、Nb、Ti、V、Ta和Ba的组的至少一种元素的氧化物和包含选自包含Ti和V的组的至少一种元素的氮化物中的一种制成。
16.根据权利要求14的元件，其特征在于，第二非磁性层由包含选自包含Li、Be、Na、Mg、Nb、Ti、V、Ta和Ba的组的至少一种元素的氧化物、包含选自包含Ti和V的组的至少一种元素的氮化物、包含V的碳化物、包含选自包含Li和Pd的组的至少一种元素的氢化物、包含选自包含Zr和Ho的组的至少一种元素的硒化物、和包含选自包含Au、Ag和Cu的组的至少一种元素的金属中的一种制成。
17.根据权利要求14的元件，其特征在于，自由层具有不大于10nm的厚度。
18.根据权利要求14的元件，其特征在于，自由层具有L10晶体结构和L12晶体结构中的一种。
19.根据权利要求14的元件，其特征在于，自由层包含由选自包含Fe、Co、Ni、Mn和Cr的组的至少一种元素和选自包含Pt、Pd、Rh、Au、Hg和Al的组的至少一种元素制成的合金。
20.根据权利要求19的元件，其特征在于，自由层包含被插入其中并由非磁性材料制成的中间层。
21.一种磁存储器，其特征在于包括包含磁阻元件和夹住磁阻元件并向磁阻元件供给电流的第一电极和第二电极的存储单元，
该磁阻元件包含：
包含磁性材料并具有(001)面取向的面心四方晶体结构的自由层，该自由层具有与膜面垂直并具有可通过自旋极化电子改变的方向的磁化；
夹住自由层的第一非磁性层和第二非磁性层，该第一非磁性层和该第二非磁性层具有四方晶体结构和立方晶体结构中的一种晶体结构；和
仅被设置在自由层的一侧和第一非磁性层的与具有自由层的表面相对的表面上并包含磁性材料的固定层，该固定层具有与膜面垂直并具有固定方向的磁化。
22.根据权利要求21的存储器，其特征在于，还包括通过第一电极和第二电极向磁阻元件双向供给电流的写电路。
23.根据权利要求22的存储器，其特征在于，所述存储单元包含电连接在写电路和第二电极之间的选择晶体管。
CN200710141632A 2006-10-13 2007-08-17 磁阻元件和磁存储器 Active CN100580968C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006280620 2006-10-13
JP2006280620A JP2008098523A (ja) 2006-10-13 2006-10-13 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101162756A CN101162756A (zh) 2008-04-16
CN100580968C true CN100580968C (zh) 2010-01-13

Family

ID=39297632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200710141632A Active CN100580968C (zh) 2006-10-13 2007-08-17 磁阻元件和磁存储器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7596015B2 (zh)
JP (1) JP2008098523A (zh)
KR (1) KR100892802B1 (zh)
CN (1) CN100580968C (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106062900A (zh) * 2014-06-24 2016-10-26 富士电机株式会社 磁性薄膜以及包括磁性薄膜的应用设备

Families Citing this family (142)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7911832B2 (en) * 2003-08-19 2011-03-22 New York University High speed low power magnetic devices based on current induced spin-momentum transfer
JP4444241B2 (ja) 2005-10-19 2010-03-31 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子、磁気ランダムアクセスメモリ、電子カード及び電子装置
JP2008098523A (ja) 2006-10-13 2008-04-24 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ
JP4384183B2 (ja) * 2007-01-26 2009-12-16 株式会社東芝 磁気抵抗素子および磁気メモリ
JP2008252018A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子およびそれを用いた磁気ランダムアクセスメモリ
JP4435207B2 (ja) * 2007-06-13 2010-03-17 株式会社東芝 磁気ランダムアクセスメモリ
JP4738395B2 (ja) * 2007-09-25 2011-08-03 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子およびそれを用いた磁気ランダムアクセスメモリ
JP4649457B2 (ja) * 2007-09-26 2011-03-09 株式会社東芝 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
US7929258B2 (en) * 2008-01-22 2011-04-19 Seagate Technology Llc Magnetic sensor including a free layer having perpendicular to the plane anisotropy
JPWO2009110119A1 (ja) 2008-03-06 2011-07-14 富士電機ホールディングス株式会社 強磁性トンネル接合素子および強磁性トンネル接合素子の駆動方法
JP4599425B2 (ja) 2008-03-27 2010-12-15 株式会社東芝 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
JP2009239121A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子及び磁気ランダムアクセスメモリ
US7760542B2 (en) 2008-04-21 2010-07-20 Seagate Technology Llc Spin-torque memory with unidirectional write scheme
US8233319B2 (en) * 2008-07-18 2012-07-31 Seagate Technology Llc Unipolar spin-transfer switching memory unit
US7935435B2 (en) * 2008-08-08 2011-05-03 Seagate Technology Llc Magnetic memory cell construction
JP5532436B2 (ja) 2008-09-02 2014-06-25 日本電気株式会社 磁気メモリ及びその製造方法
US7933137B2 (en) * 2008-10-08 2011-04-26 Seagate Teachnology Llc Magnetic random access memory (MRAM) utilizing magnetic flip-flop structures
US7933146B2 (en) * 2008-10-08 2011-04-26 Seagate Technology Llc Electronic devices utilizing spin torque transfer to flip magnetic orientation
US9165625B2 (en) * 2008-10-30 2015-10-20 Seagate Technology Llc ST-RAM cells with perpendicular anisotropy
US7940600B2 (en) * 2008-12-02 2011-05-10 Seagate Technology Llc Non-volatile memory with stray magnetic field compensation
JP5550007B2 (ja) * 2008-12-05 2014-07-16 国立大学法人東北大学 磁性薄膜及びその製造方法、並びにこのような磁性薄膜を用いた各種応用デバイス
CN101770804B (zh) * 2009-01-06 2012-12-12 中国科学院物理研究所 一种磁性随机存储器、磁性逻辑器件和自旋微波振荡器
US9520151B2 (en) 2009-02-12 2016-12-13 Seagate Technology Llc Multiple layer FePt structure
US8133332B2 (en) * 2009-02-12 2012-03-13 Seagate Technology Llc Method for preparing FePt media at low ordering temperature and fabrication of exchange coupled composite media and gradient anisotropy media for magnetic recording
US8120126B2 (en) * 2009-03-02 2012-02-21 Qualcomm Incorporated Magnetic tunnel junction device and fabrication
US8344433B2 (en) * 2009-04-14 2013-01-01 Qualcomm Incorporated Magnetic tunnel junction (MTJ) and methods, and magnetic random access memory (MRAM) employing same
US7936598B2 (en) 2009-04-28 2011-05-03 Seagate Technology Magnetic stack having assist layer
US7957183B2 (en) * 2009-05-04 2011-06-07 Magic Technologies, Inc. Single bit line SMT MRAM array architecture and the programming method
KR101687845B1 (ko) * 2009-05-19 2016-12-19 아이아이아이 홀딩스 3, 엘엘씨 자기 메모리 소자 및 그것을 이용한 기억장치
US8331141B2 (en) * 2009-08-05 2012-12-11 Alexander Mikhailovich Shukh Multibit cell of magnetic random access memory with perpendicular magnetization
KR101115039B1 (ko) * 2009-08-21 2012-03-07 한국과학기술연구원 자기터널접합 디바이스 및 그 제조 방법
JP5588642B2 (ja) * 2009-09-02 2014-09-10 エイチジーエスティーネザーランドビーブイ トンネル接合型磁気抵抗効果ヘッド及びその製造方法
US8072800B2 (en) 2009-09-15 2011-12-06 Grandis Inc. Magnetic element having perpendicular anisotropy with enhanced efficiency
US8238143B2 (en) * 2009-12-15 2012-08-07 Qualcomm Incorporated Magnetic tunnel junction device and fabrication
KR101658394B1 (ko) * 2009-12-15 2016-09-22 삼성전자 주식회사 자기터널접합 소자 및 그 제조방법과 자기터널접합 소자를 포함하는 전자소자
CN102163433B (zh) * 2010-02-23 2013-12-25 昭和电工株式会社 热辅助磁记录介质和磁存储装置
TWI381403B (zh) * 2010-03-09 2013-01-01 Nat Univ Tsing Hua 非序化合金的序化方法及由其方法所製得之磁性材料
US9450177B2 (en) * 2010-03-10 2016-09-20 Tohoku University Magnetoresistive element and magnetic memory
US8891290B2 (en) * 2010-03-17 2014-11-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing inverted dual magnetic tunneling junction elements
JP5479487B2 (ja) * 2010-03-31 2014-04-23 株式会社東芝 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
US8692343B2 (en) 2010-04-26 2014-04-08 Headway Technologies, Inc. MR enhancing layer (MREL) for spintronic devices
US8988934B2 (en) * 2010-07-27 2015-03-24 Alexander Mikhailovich Shukh Multibit cell of magnetic random access memory with perpendicular magnetization
JP2012059878A (ja) * 2010-09-08 2012-03-22 Sony Corp 記憶素子、メモリ装置
JP5123365B2 (ja) * 2010-09-16 2013-01-23 株式会社東芝 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
US8508973B2 (en) 2010-11-16 2013-08-13 Seagate Technology Llc Method of switching out-of-plane magnetic tunnel junction cells
JP2012129225A (ja) * 2010-12-13 2012-07-05 Sony Corp 記憶素子、メモリ装置
JP5574350B2 (ja) 2010-12-22 2014-08-20 株式会社アルバック トンネル磁気抵抗素子の製造方法
JP2012146727A (ja) * 2011-01-07 2012-08-02 Sony Corp 記憶素子及び記憶装置
JP5782715B2 (ja) * 2011-01-07 2015-09-24 ソニー株式会社 記憶素子及び記憶装置
CN102280574B (zh) * 2011-01-07 2014-04-16 江苏多维科技有限公司 薄膜磁电阻传感元件、多个传感元件的组合及与该组合耦合的电子装置
US9006704B2 (en) 2011-02-11 2015-04-14 Headway Technologies, Inc. Magnetic element with improved out-of-plane anisotropy for spintronic applications
US9196332B2 (en) 2011-02-16 2015-11-24 Avalanche Technology, Inc. Perpendicular magnetic tunnel junction (pMTJ) with in-plane magneto-static switching-enhancing layer
JP5644620B2 (ja) * 2011-03-23 2014-12-24 Tdk株式会社 スピン伝導素子及び磁気ヘッド
JP2012203916A (ja) * 2011-03-23 2012-10-22 Toshiba Corp 磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置
JP2012204432A (ja) * 2011-03-24 2012-10-22 Toshiba Corp 磁気ランダムアクセスメモリ及びその製造方法
US8976577B2 (en) * 2011-04-07 2015-03-10 Tom A. Agan High density magnetic random access memory
US9070456B2 (en) * 2011-04-07 2015-06-30 Tom A. Agan High density magnetic random access memory
JP5796349B2 (ja) * 2011-05-23 2015-10-21 ソニー株式会社 記憶素子の製造方法
JP5768498B2 (ja) * 2011-05-23 2015-08-26 ソニー株式会社 記憶素子、記憶装置
JP5492144B2 (ja) 2011-05-27 2014-05-14 株式会社日立製作所 垂直磁化磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ
KR20140040169A (ko) * 2011-05-27 2014-04-02 유니버시티 오브 노스 텍사스 그라핀 자기터널접합 스핀 필터 및 그 제조방법
US8686484B2 (en) * 2011-06-10 2014-04-01 Everspin Technologies, Inc. Spin-torque magnetoresistive memory element and method of fabricating same
JP5558425B2 (ja) 2011-07-04 2014-07-23 株式会社東芝 磁気抵抗素子、磁気メモリ及び磁気抵抗素子の製造方法
WO2013008421A1 (ja) * 2011-07-11 2013-01-17 パナソニック株式会社 膜構造体とその製造方法
JP5327293B2 (ja) * 2011-08-30 2013-10-30 ソニー株式会社 不揮発性磁気メモリ装置
JP5665707B2 (ja) * 2011-09-21 2015-02-04 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子、磁気メモリ及び磁気抵抗効果素子の製造方法
KR101308105B1 (ko) 2011-11-18 2013-09-12 한국과학기술연구원 수직자화 박막 구조체 및 그 제조 방법
JP2013115412A (ja) * 2011-12-01 2013-06-10 Sony Corp 記憶素子、記憶装置
JP2013115400A (ja) * 2011-12-01 2013-06-10 Sony Corp 記憶素子、記憶装置
JP5867030B2 (ja) * 2011-12-01 2016-02-24 ソニー株式会社 記憶素子、記憶装置
KR101901323B1 (ko) 2011-12-21 2018-09-27 삼성전자주식회사 자기저항요소 및 이를 포함하는 메모리소자
US9236562B2 (en) * 2011-12-30 2016-01-12 Intel Corporation Balancing energy barrier between states in perpendicular magnetic tunnel junctions
CN102623018A (zh) * 2012-04-01 2012-08-01 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种基于垂直磁化自由层的磁性多层膜及磁性传感器
KR102130054B1 (ko) * 2012-06-07 2020-07-06 삼성전자주식회사 자기 터널링 접합 시드, 캡핑 및 스페이서 막 물질들
KR102017623B1 (ko) * 2012-08-30 2019-09-03 삼성전자주식회사 자기 메모리 소자
US8921961B2 (en) 2012-09-14 2014-12-30 Headway Technologies, Inc. Storage element for STT MRAM applications
US8619394B1 (en) 2012-11-29 2013-12-31 HGST Netherlands B.V. Magnetic tunnel junction with barrier cooling for magnetic read head
JP6342113B2 (ja) * 2012-12-19 2018-06-13 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 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
US10672977B2 (en) * 2012-12-21 2020-06-02 Yimin Guo Perpendicular magnetoresistive elements
US9287323B2 (en) * 2013-01-08 2016-03-15 Yimin Guo Perpendicular magnetoresistive elements
US20140203383A1 (en) * 2013-01-24 2014-07-24 T3Memory, Inc. Perpendicular magnetoresistive memory element
US10953319B2 (en) * 2013-01-28 2021-03-23 Yimin Guo Spin transfer MRAM element having a voltage bias control
KR102078849B1 (ko) * 2013-03-11 2020-02-18 삼성전자 주식회사 자기저항 구조체, 이를 포함하는 자기 메모리 소자 및 자기저항 구조체의 제조 방법
US9379315B2 (en) 2013-03-12 2016-06-28 Micron Technology, Inc. Memory cells, methods of fabrication, semiconductor device structures, and memory systems
US9184374B2 (en) * 2013-03-22 2015-11-10 Kazuya Sawada Magnetoresistive element
US20140284733A1 (en) 2013-03-22 2014-09-25 Daisuke Watanabe Magnetoresistive element
US9178137B2 (en) * 2013-03-22 2015-11-03 Youngmin EEH Magnetoresistive element and magnetic memory
US9059399B2 (en) 2013-06-06 2015-06-16 International Business Machines Corporation Magnetic materials with enhanced perpendicular anisotropy energy density for STT-RAM
US9087543B2 (en) * 2013-06-06 2015-07-21 International Business Machines Corporation Spin torque MRAM having perpendicular magnetization with oxide interface
US9059389B2 (en) 2013-06-06 2015-06-16 International Business Machines Corporation Free layers with iron interfacial layer and oxide cap for high perpendicular anisotropy energy density
JP6116694B2 (ja) * 2013-08-29 2017-04-19 三菱電機株式会社 磁気抵抗効果素子を備えた磁界検出器、および電流検出器
US9461242B2 (en) * 2013-09-13 2016-10-04 Micron Technology, Inc. Magnetic memory cells, methods of fabrication, semiconductor devices, memory systems, and electronic systems
US9608197B2 (en) 2013-09-18 2017-03-28 Micron Technology, Inc. Memory cells, methods of fabrication, and semiconductor devices
US20150091110A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 Charles C. Kuo Perpendicular Spin Transfer Torque Memory (STTM) Device with Coupled Free Magnetic Layers
US11043631B2 (en) * 2013-10-25 2021-06-22 Yimin Guo Perpendicular magnetoresistive elements
JP6077133B2 (ja) * 2013-11-18 2017-02-08 キヤノンアネルバ株式会社 磁気抵抗効果素子の製造方法
US10454024B2 (en) 2014-02-28 2019-10-22 Micron Technology, Inc. Memory cells, methods of fabrication, and memory devices
US9281466B2 (en) 2014-04-09 2016-03-08 Micron Technology, Inc. Memory cells, semiconductor structures, semiconductor devices, and methods of fabrication
US9385307B2 (en) * 2014-10-01 2016-07-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive element and method of manufacturing the same
US9349945B2 (en) 2014-10-16 2016-05-24 Micron Technology, Inc. Memory cells, semiconductor devices, and methods of fabrication
US9768377B2 (en) 2014-12-02 2017-09-19 Micron Technology, Inc. Magnetic cell structures, and methods of fabrication
FR3031622B1 (fr) * 2015-01-14 2018-02-16 Centre National De La Recherche Scientifique Point memoire magnetique
US10439131B2 (en) 2015-01-15 2019-10-08 Micron Technology, Inc. Methods of forming semiconductor devices including tunnel barrier materials
CN104659202A (zh) * 2015-02-13 2015-05-27 西南应用磁学研究所 提高隧道结薄膜磁电阻效应的制备方法
WO2016139878A1 (ja) * 2015-03-05 2016-09-09 ソニー株式会社 記憶素子、記憶装置、磁気ヘッド、及び電子機器
US9337415B1 (en) 2015-03-20 2016-05-10 HGST Netherlands B.V. Perpendicular spin transfer torque (STT) memory cell with double MgO interface and CoFeB layer for enhancement of perpendicular magnetic anisotropy
WO2016209267A1 (en) 2015-06-26 2016-12-29 Intel Corporation Low stray field magnetic memory
KR102384258B1 (ko) 2015-06-26 2022-04-07 인텔 코포레이션 감소된 스위칭 전류를 갖는 수직 자기 메모리
KR102426415B1 (ko) 2015-06-26 2022-07-29 인텔 코포레이션 대칭 고정 층을 갖는 수직 자기 메모리
US9831422B2 (en) * 2015-10-21 2017-11-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic memory devices having perpendicular magnetic tunnel junction
JP6586872B2 (ja) * 2015-12-11 2019-10-09 Tdk株式会社 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果素子の製造方法
US10468455B2 (en) * 2016-04-12 2019-11-05 International Business Machines Corporation Simplified double magnetic tunnel junctions
CN105702416B (zh) * 2016-04-18 2019-03-15 北京航空航天大学 一种具有强垂直磁各向异性的多层膜
US9761793B1 (en) 2016-05-18 2017-09-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic memory device and method for manufacturing the same
US9825217B1 (en) 2016-05-18 2017-11-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic memory device having cobalt-iron-beryllium magnetic layers
US10256399B2 (en) 2016-05-18 2019-04-09 International Business Machines Corporation Fabricating a cap layer for a magnetic random access memory (MRAM) device
JP2018032805A (ja) * 2016-08-26 2018-03-01 ソニー株式会社 磁気抵抗素子及び電子デバイス
US11107615B2 (en) * 2017-02-24 2021-08-31 Tdk Corporation Magnetization rotational element, magnetoresistance effect element, and memory device
US10665777B2 (en) * 2017-02-28 2020-05-26 Spin Memory, Inc. Precessional spin current structure with non-magnetic insertion layer for MRAM
US10014464B1 (en) 2017-03-01 2018-07-03 International Business Machines Corporation Combined CMP and RIE contact scheme for MRAM applications
KR20180122771A (ko) * 2017-05-04 2018-11-14 에스케이하이닉스 주식회사 전자 장치
US10553642B2 (en) * 2017-08-28 2020-02-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing magnetic junctions utilizing metal oxide layer(s)
US10522744B2 (en) 2017-10-10 2019-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. High thermal stability by doping of oxide capping layer for spin torque transfer (STT) magnetic random access memory (MRAM) applications
US10325639B2 (en) 2017-11-20 2019-06-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Initialization process for magnetic random access memory (MRAM) production
US10522745B2 (en) 2017-12-14 2019-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Low resistance MgO capping layer for perpendicularly magnetized magnetic tunnel junctions
KR102073467B1 (ko) * 2018-01-30 2020-02-04 고려대학교 산학협력단 교류전류를 이용한 스핀 궤도 토크 자기 메모리 소자
US11430942B2 (en) * 2018-06-28 2022-08-30 Intel Corporation Multilayer free magnetic layer structure for spin-based magnetic memory
US10522746B1 (en) 2018-08-07 2019-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Dual magnetic tunnel junction devices for magnetic random access memory (MRAM)
US11114605B2 (en) * 2018-08-12 2021-09-07 HeFeChip Corporation Limited Composite storage layer for magnetic random access memory devices
JP2020043282A (ja) * 2018-09-13 2020-03-19 キオクシア株式会社 記憶装置
US10797225B2 (en) * 2018-09-18 2020-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Dual magnetic tunnel junction (DMTJ) stack design
US11195991B2 (en) * 2018-09-27 2021-12-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Magnetic random access memory assisted devices and methods of making
US10837105B1 (en) * 2019-01-03 2020-11-17 Seagate Technology Llc Multilayer barrier and method of formation
CN111490151B (zh) * 2019-01-28 2023-06-02 上海磁宇信息科技有限公司 一种制作超小型磁性随机存储器阵列的方法
KR102518015B1 (ko) * 2019-01-31 2023-04-05 삼성전자주식회사 자기 저항 메모리 소자 및 그 제조 방법
US10832750B2 (en) * 2019-02-22 2020-11-10 Sandisk Technologies Llc Perpendicular spin transfer torque MRAM memory cell with cap layer to achieve lower current density and increased write margin
JP2020155440A (ja) * 2019-03-18 2020-09-24 キオクシア株式会社 磁気記憶装置
CN112864308B (zh) * 2019-11-12 2023-04-28 上海磁宇信息科技有限公司 磁性隧道结结构及磁性随机存储器
CN112928202A (zh) * 2019-12-05 2021-06-08 上海磁宇信息科技有限公司 磁性隧道结结构及其应用的磁性随机存储器
CN112928205B (zh) * 2019-12-05 2023-04-07 上海磁宇信息科技有限公司 提升磁垂直各向异性的磁性隧道结及磁性随机存储器
US11710707B2 (en) * 2020-03-26 2023-07-25 Shibaura Mechatronics Corporation Electromagnetic wave attenuator, electronic device, film formation apparatus, and film formation method
CN113592748B (zh) * 2021-07-06 2023-11-17 武汉工程大学 基于定量表征形变孪晶体积分数的图像处理方法与装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6838740B2 (en) * 2002-09-27 2005-01-04 Grandis, Inc. Thermally stable magnetic elements utilizing spin transfer and an MRAM device using the magnetic element

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6130814A (en) 1998-07-28 2000-10-10 International Business Machines Corporation Current-induced magnetic switching device and memory including the same
US7105372B2 (en) * 2004-01-20 2006-09-12 Headway Technologies, Inc. Magnetic tunneling junction film structure with process determined in-plane magnetic anisotropy
US6967863B2 (en) 2004-02-25 2005-11-22 Grandis, Inc. Perpendicular magnetization magnetic element utilizing spin transfer
JP4095597B2 (ja) * 2004-09-09 2008-06-04 株式会社東芝 磁気ランダムアクセスメモリ
JP4444241B2 (ja) 2005-10-19 2010-03-31 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子、磁気ランダムアクセスメモリ、電子カード及び電子装置
JP2008098523A (ja) 2006-10-13 2008-04-24 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6838740B2 (en) * 2002-09-27 2005-01-04 Grandis, Inc. Thermally stable magnetic elements utilizing spin transfer and an MRAM device using the magnetic element

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106062900A (zh) * 2014-06-24 2016-10-26 富士电机株式会社 磁性薄膜以及包括磁性薄膜的应用设备
CN106062900B (zh) * 2014-06-24 2018-03-23 富士电机株式会社 磁性薄膜以及包括磁性薄膜的应用设备
US10115890B2 (en) 2014-06-24 2018-10-30 Fuji Electric Co., Ltd. Magnetic thin film and application device including magnetic thin film

Also Published As

Publication number Publication date
US7596015B2 (en) 2009-09-29
KR20080033846A (ko) 2008-04-17
JP2008098523A (ja) 2008-04-24
US20080088980A1 (en) 2008-04-17
KR100892802B1 (ko) 2009-04-10
CN101162756A (zh) 2008-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100580968C (zh) 磁阻元件和磁存储器
JP4599425B2 (ja) 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
CN101399312B (zh) 磁电阻元件以及磁性存储器
US9153770B2 (en) Magnetoresistive element and magnetic memory
US8705269B2 (en) Magnetoresistive element and magnetic memory
US8208292B2 (en) Magnetoresistive element and magnetic memory
US8665639B2 (en) Magnetoresistive element and magnetic memory
CN102856489B (zh) 磁阻元件和磁存储器
US8946837B2 (en) Semiconductor storage device with magnetoresistive element
JP5728311B2 (ja) 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
JP2009081315A (ja) 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
JP5010565B2 (ja) 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
JP2010016408A (ja) 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
US20130001713A1 (en) Magnetoresistive element and magnetic memory using the same
CN107195320A (zh) 存储设备
JP4940176B2 (ja) 磁気抵抗素子および磁気メモリ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: Kaixia Co.,Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: TOSHIBA MEMORY Corp.

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: TOSHIBA MEMORY Corp.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: Japanese businessman Panjaya Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200312

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: Japanese businessman Panjaya Co.,Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: TOSHIBA MEMORY Corp.

Effective date of registration: 20200312

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: TOSHIBA MEMORY Corp.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: Toshiba Corp.