CN101783166A - 非易失性磁存储装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有磁阻效应元件的非易失性磁存储装置包括：(A)具有记录层的层叠结构，在所述记录层中易磁化轴朝向垂直方向；(B)第一配线，电连接到层叠结构的下部；(C)第二配线，电连接到层叠结构的上部，其中具有比形成所述记录层的材料的杨氏模量值更高的杨氏模量值的高杨氏模量区域被设置成靠近所述层叠结构的侧表面。

Description

非易失性磁存储装置
技术领域
本发明涉及一种非易失性磁存储装置。
背景技术
随着信息和通信设备(特别是诸如便携式终端的个人小型产品)的广泛普及，要求形成该设备的存储元件和逻辑元件的各种半导体装置具有更高的性能：更高的集成度、更高的速度、更低的功耗等。特别地，非易失性存储器被认为对于网络无处不在的时代是必不可少的。即使在电源耗尽或出现问题或者服务器和网络之间由于某种故障断开时，重要信息能够由非易失性存储器保存和保护。另外，近来的便携式设备被设计为通过允许不必要的电路块待机而尽可能减小功耗。如果能够实现用作高速工作存储器和大容量存储存储器的非易失性存储器，则能够消除浪费功耗和存储器。另外，如果能够实现高速和大容量的非易失性存储器，则能够使用“即时开启”功能，其当接通电源时能够实现即时启动。
作为非易失性存储器，可以提到使用半导体材料的闪存和使用铁电材料的铁电随机存取存储器(FERAM)等。然而，闪存的缺点在于微秒级别的缓慢写入速度。另一方面，在FERAM中，可重写次数是1012到1014。已指出的问题是FERAM的可重写次数不足以使用FERAM替代SRAM或DRAM，以及铁电层的微加工困难。
至于没有这些缺点的非易失性存储器，称为MRAM(磁随机存取存储器)的非易失性磁存储元件引起关注。在MRAM中，由于近来TMR(隧道磁阻)材料的特性的改进，使用TMR效应的MRAM引起很多关注。TMR型MRAM具有简单结构并且容易标准化，并具有很多可重写次数，这是因为通过磁矩旋转而执行记录。另外，对于访问时间，期望非常高的速度，据说MRAM已工作于100MHz。
现在，在MRAM中，为了稳定地保持记录信息，记录信息的记录层必须具有一定矫顽力。另一方面，为了重写记录信息，一定程度的电流应该在比特线中流动。然而，随着MRAM小型化，比特线变得更细，难以流动足够的电流。因此，作为利用更小电流实现磁化反转的结构，使用通过自旋注入来磁化反转的自旋注入磁阻效应元件引起关注(例如参见JP-A-2003-17782)。这里，自旋注入磁化反转是这样的现象：通过磁性材料自旋极化的电子被注入到另一磁性材料，由此，在另一磁性材料中发生磁化反转。在自旋注入磁阻效应元件中，与MRAM相比，装置结构可以更简单。另外，由于使用了自旋注入磁化反转，与通过外部磁场执行磁化反转的MRAM相比，该元件具有这样的优点：即使当该元件进一步小型化时，写入电流也不增加，以及单元区域能够减小。然而，随着小型化，由于热扰动导致的数据保留特性的恶化成为问题。
现有技术的平面内磁化型自旋注入磁阻效应元件中，记录层的形状磁各向异性被用于记录和保持数据。另外，为了解决由于热扰动等导致的数据保留特性的恶化问题，大多使用记录层的沿易磁化轴的长度和难磁化轴的长度之比(纵横比)。因此，这个解决方案中，难以进一步减小单元尺寸。
发明内容
另一方面，记录层中的易磁化轴朝向垂直方向的垂直磁化型自旋注入磁阻效应元件具有独立于用于数据保留的形状磁各向异性的结构，并且单元尺寸能够减小。然而，通常，具有垂直方向的晶体磁各向异性的材料具有低极化性，并具有小MR(磁致电阻)。另一方面，具有高极化性的材料具有平面内方向的晶体磁各向异性，因此，难以用于垂直磁化型。解决这个问题的方法公开于例如JP-T-2007-525847。该方法中，应力增加层被插入到自旋注入磁阻效应元件中提供的记录层中，并且磁各向异性由磁致伸缩所提供。然而，由于应力增加层被插入到记录层中，磁特性恶化并且极化性减小，由此MR减小。
因此，需要一种垂直磁化型非易失性磁存储装置，其使记录层中的易磁化轴朝向垂直方向，并具有能更可靠地朝向所述记录层中的易磁化轴的构造和结构。
根据本发明第一实施例的包括磁阻效应元件的非易失性磁存储装置，所述磁阻效应元件包括：
(A)具有记录层的层叠结构，在所述记录层中易磁化轴朝向垂直方向；
(B)第一配线，电连接到层叠结构的下部；
(C)第二配线，电连接到层叠结构的上部，
其中具有比形成记录层的材料的杨氏模量值更高的杨氏模量值的高杨氏模量区域被设置成靠近层叠结构的侧表面。
根据本发明第二实施例的包括磁阻效应元件的非易失性磁存储装置，所述磁阻效应元件包括：
(A)具有记录层的层叠结构，在所述记录层中易磁化轴朝向垂直方向；
(B)第一配线，电连接到层叠结构的下部；
(C)第二配线，电连接到层叠结构的上部，
其中具有比形成记录层的材料的杨氏模量值更低的杨氏模量值的低杨氏模量区域被提供于层叠结构上方、层叠结构下方、或者层叠结构的上方和下方。
根据本发明第一实施例的非易失性磁存储装置中，具有比形成记录层的材料的杨氏模量值更高的杨氏模量值的高杨氏模量区域被设置成靠近层叠结构的侧表面。因此，压缩应力被施加于记录层，并且记录层的垂直磁各向异性和磁阻增加。另外，根据本发明第二实施例的非易失性磁存储装置中，具有比形成记录层的材料的杨氏模量值更低的杨氏模量值的低杨氏模量区域(高应力区域)被提供于层叠结构上方和/或下方。因此，在记录层中出现内部应力，并且记录层的垂直磁各向异性和磁阻增加。另外，结果，记录层中的易磁化轴能更可靠地定向。
附图说明
图1是例子1的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。
图2示意性地表示例子1的非易失性磁存储装置中的层叠结构、第一配线、第二配线和高杨氏模量区的布置条件。
图3是例子2的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。
图4是例子3的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。
图5是例子4的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。
图6是例子5的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。
图7是例子6的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。
图8是例子7的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。
图9是例子8的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。
图10是例子9的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。
图11是例子10的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。
图12是例子11的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。
图13A是使用自旋注入磁化反转的自旋注入磁阻效应元件的概念图和磁化反转层的示意平面图，图13B是具有双自旋滤波器结构的自旋注入磁阻效应元件的概念图。
具体实施方式
将参照附图根据例子对本发明进行描述，本发明不限于这些例子并且这些例子中的各种数值和材料为了说明目的而示出。将按下面次序来解释。
1、根据本发明第一实施例和第二实施例的非易失性磁存储装置的一般解释
2、例子1(根据本发明第一实施例的非易失性磁存储装置)
3、例子2(例子1的修改)
4、例子3(例子2的修改)
5、例子4(根据本发明第二实施例的非易失性磁存储装置)
6、例子5(例子4的修改)
7、例子6(例子4和例子5的修改)
8、例子7(例子4的另一修改)
9、例子8(例子5的修改)
10、例子9(例子6的修改)
11、例子10(例子4的另一修改)
12、例子11(例子4的另一修改和其它)
[根据本发明第一实施例和第二实施例的非易失性磁存储装置的一般解释]
根据本发明第二实施例的非易失性磁存储装置可具有这样的结构：具有比形成记录层的材料的杨氏模量值更高的杨氏模量值的高杨氏模量区域被设置成靠近层叠结构的侧表面。为了方便，这种结构称为“具有2A结构的非易失性磁存储装置”。
根据本发明第一实施例的非易失性磁存储装置或具有2A结构的非易失性磁存储装置中，通过提供高杨氏模量区，把压缩应力施加于记录层，并且记录层的垂直磁各向异性增加。另外，层叠结构可具有磁化基准层并具有这样的形式：通过提供高杨氏模量区，把压缩应力施加于记录层和磁化基准层，并且记录层和磁化基准层的垂直磁各向异性增加。通过采用这种形式，记录层的垂直磁各向异性进一步增加，并且记录层的易磁化轴能更可靠地朝向垂直方向。
具有上述优选形式和结构的根据本发明第一实施例的非易失性磁存储装置或具有2A结构的非易失性磁存储装置中，高杨氏模量区域可具有从第二配线延伸的结构，但不限于此。
优选地，具有上述优选形式和结构的根据本发明第一实施例的非易失性磁存储装置或具有2A结构的非易失性磁存储装置可满足下面的表达式
EH-E0≥1×1011Pa(100GPa)
优选地，
EH-E0≥3×1011Pa(300GPa)
其中高杨氏模量区域的杨氏模量是EH，形成记录层的材料的杨氏模量是E0。作为形成高杨氏模量区域的材料，可采用导电材料。具体地，高杨氏模量区域可具有这样的结构，该结构包括从包含下述材料的组中选择的至少一种材料：铱(Ir)、铼(Re)、铑(Rh)、钌(Ru)、钼(Mo)、钨(W)、氮化钛(TiN)、硼化钛(TiB2)、硼化锆(ZrB2)、氮化锆(ZrN)、硼化钒(VB2)、硼化铌(NbB2)、硼化钽(TaB2)、硼化铬(CrB2)、硼化钼(Mo2B5)、硼化钨(W2B5)、碳化铌(NbC)、碳化钽(TaC)和碳化钨(WC)。可替换地，形成高杨氏模量区域的材料可适当地从例如具有等于或大于3×1011Pa的杨氏模量的材料中选择。或者，形成高杨氏模量区域的材料可适当地从能够向记录层施加从1×108Pa到5×109Pa的压缩应力的材料中选择。
在包括具有包含上述优选形式和结构的2A结构的非易失性磁存储装置的根据本发明第二实施例的非易失性磁存储装置中，通过提供低杨氏模量区域在记录层中出现内部应力，并且记录层的垂直磁各向异性增加。另外，层叠结构可具有磁化基准层并具有这样的形式：通过提供低杨氏模量区域，在记录层和磁化基准层中出现内部应力，并且记录层的垂直磁各向异性和磁化基准层的垂直磁各向异性增加。通过采用这种形式，记录层的垂直磁各向异性进一步增加，并且记录层的易磁化轴能更可靠地朝向垂直方向。
另外，包括具有包含上述优选形式和结构的2A结构的非易失性磁存储装置的根据本发明第二实施例的非易失性磁存储装置可具有这样的结构：低杨氏模量区域被提供于层叠结构的上部和第二配线之间。可替换地，该装置可具有这样的结构：低杨氏模量区域被提供于层叠结构的下部和第一配线之间。或者，该装置可具有这样的结构：第一低杨氏模量区域被提供于层叠结构的下部和第一配线之间，第二低杨氏模量区域被提供于层叠结构的上部和第二配线之间。在低杨氏模量区域(或第二低杨氏模量区域)被提供于层叠结构的上部和第二配线之间的结构中，连接部分被提供于层叠结构的上部和第二配线之间，并且该连接部分可具有与低杨氏模量区域(或第二低杨氏模量区域)对应的形式，或者可具有采用第二配线的层叠结构和至少在层叠结构附近的低杨氏模量区域(或第二低杨氏模量区域)的形式。类似地，在低杨氏模量区域(或第一低杨氏模量区域)被提供于层叠结构的下部和第一配线之间的结构中，连接部分被提供于层叠结构的下部和第一配线之间，并且该连接部分可具有与低杨氏模量区域(或第一低杨氏模量区域)对应的形式，或者可具有采用第一配线的层叠结构和至少在层叠结构附近的低杨氏模量区域(或第一低杨氏模量区域)的形式。或者，低杨氏模量区域可被提供于层叠结构的上部之上，第二配线在它们之间，低杨氏模量区域可被提供于层叠结构的下部之下，第一配线在它们之间，或者第一低杨氏模量区域可被提供于层叠结构的下部之下，第一配线在它们之间，第二低杨氏模量区域可被提供于层叠结构的上部之上，第二配线在它们之间。
另外，优选地，包括具有包含上述优选形式和结构的2A结构的非易失性磁存储装置的根据本发明第二实施例的非易失性磁存储装置可满足下面表达式
E0-EL≥1×1011Pa(100GPa)
优选地，
E0-EL≥3×1011Pa(300GPa)
其中低杨氏模量区域的杨氏模量是EL，形成记录层的材料的杨氏模量是E0。至于形成低杨氏模量区域的材料，可采用导电材料或绝缘材料，或者根据情况，低杨氏模量区域可由空腔形成。这里，在低杨氏模量区域由导电材料形成的情况下，低杨氏模量区域可具有这样的结构，该结构包括从包含下述材料的组中选择的至少一种材料：金(Au)、银(Ag)、锌(Zn)、铜(Cu)、镁(Mg)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、铅(Pb)、铌(Nb)和钛(Ti)或者所述金属的合金(例如Cu合金或Al合金)。
包括各种上述优选实施例和结构的根据第一实施例和第二实施例的非易失性磁存储装置中，磁阻效应元件可包括自旋注入磁阻效应元件。
为了说明的目的，各种金属材料和金属合金材料的杨氏模量值示出在下面表1。
表1
金属(合金)   杨氏模量(GPa)
  Ir   529
  Re   460
  Rh   359
  Ru   414
  Mo   324
  W   345
  TiN   590
  TiB2   560
  ZrB2   540
  ZrN   510
  VB2   510
金属(合金)   杨氏模量(GPa)
NbB2   630
NbC   580
金属(合金)   杨氏模量(GPa)
TaB2   680
TaC   560
CrB2   540
Mo2B5   670
W2B5   770
WC   720
Cu   110
Ti   116
Ta   186
包括各种上述优选形式和结构的根据第一实施例和第二实施例的非易失性磁存储装置(以下这些非易失性磁存储装置可统一简称为“根据本发明实施例的非易失性磁存储装置”)中，考虑到确保记录层中易磁化轴的方向的可使用性和一致性，希望所述层叠结构的固体形状是圆柱形。
另外，在根据本发明第一实施例的非易失性磁存储装置中，作为靠近层叠结构的侧表面设置的高杨氏模量区域的固体形状，可采用中空圆柱形。绝缘材料层或绝缘体膜可被提供于高杨氏模量区域和层叠结构的侧表面之间。
另一方面，在根据本发明第二实施例的非易失性磁存储装置中，作为低杨氏模量区域的固体形状，可采用盘形或圆柱形。在低杨氏模量区域(或第二低杨氏模量区域)被提供于层叠结构的上部和第二配线之间、或者低杨氏模量区域(或第一低杨氏模量区域)被提供于层叠结构的下部和第一配线之间的情况下，这些低杨氏模量区域的固体形状可以是盘形或圆柱形，其具有与圆柱形层叠结构的直径相同的直径或比圆柱形层叠结构的直径更大的直径(例如，等于或大于圆柱形层叠结构的直径两倍的直径)。在连接部分对应于低杨氏模量区域(或第一低杨氏模量区域或第二低杨氏模量区域)的情况下，低杨氏模量区域(或第一低杨氏模量区域或第二低杨氏模量区域)的固体形状可以是盘形或圆柱形，其具有与圆柱形层叠结构的直径相同的直径。另一方面，在低杨氏模量区域(或第二低杨氏模量区域)被提供于层叠结构的上部上方、并且第二配线在它们之间，或者低杨氏模量区域(或第一低杨氏模量区域)被提供于层叠结构的下部下方、并且第一配线在它们之间的情况下，这些低杨氏模量区域的固体形状可以是盘形或圆柱形，其具有与圆柱形层叠结构的直径相同的直径或比圆柱形层叠结构的直径更大的直径(例如，等于或大于圆柱形层叠结构的直径两倍的直径)。
自旋注入磁阻效应元件可具有这样的结构：具有TMR效应或GMR效应的层叠结构由磁化基准层(也称为锚定层)、非磁性材料膜、用于存储信息的记录层(也称为磁化反转层或自由层)形成。另外，当自旋极化电流从记录层流到磁化基准层时，自旋极化电子从磁化基准层注入到记录层，并且磁化基准层的磁化方向和记录层的磁化方向平行对齐。另一方面，当自旋极化电流从磁化基准层流到记录层时，自旋极化电子从记录层注入到磁化基准层，具有与磁化基准层平行的自旋的电子被透射，具有与磁化基准层反平行的自旋的电子被反射，结果，记录层的磁化方向和磁化基准层的磁化方向反平行对齐。可替换地，该元件可具有这样的结构：具有TMR效应或GMR效应的层叠结构由磁化基准层、非磁性材料膜、记录层、非磁性材料膜和磁化基准层形成。这种结构中，须提供位于记录层上面和下面的两个非磁性材料膜之间的磁致电阻的变化之差。
至于形成记录层的材料，例子可包括铁磁材料(诸如，镍(Ni)、铁(Fe)和钴(Co))的合金(例如，Co-Fe、Co-Fe-B、Co-Fe-Ni、Fe-Pt、Ni-Fe等)，或通过向合金中加入钆(Gd)形成的合金。另外，为了进一步增加垂直磁各向异性，重稀土(诸如铽(Tb)、镝(Dy)或钬(Ho))可加入到合金，或者可堆叠包含它们的合金。记录层的结晶度本质上是任意的，它可以是多晶体、单晶体或非晶体。另外，记录层可具有单层结构、通过层叠如上所述多个不同铁磁材料层形成的多层结构、或通过层叠铁磁材料层和非磁性材料层形成的多层结构。
由磁化基准层、非磁性材料膜和记录层形成的具有TMR效应的层叠结构指的是这样的结构：用作隧道绝缘体膜的非磁性材料膜被夹在包括磁性材料的磁化基准层和包括磁性材料的记录层之间。另外，作为磁化基准层和第一配线(或第二配线)之间的电连接条件，可采用第一配线(或第二配线)直接连接到磁化基准层的形式，或者可采用第一配线(或第二配线)经过反铁磁性材料层连接到磁化基准层的形式。在磁化基准层连接到第一配线时，自旋极化电流经过磁化基准层从第一配线被注入到记录层，或者在磁化基准层连接到第二配线时，经过磁化基准层从第二配线被注入到记录层，由此，记录层中的磁化方向朝向第一方向(与易磁化轴平行的方向)或第二方向(与第一方向相反的方向)，并且信息被写在记录层中。
至于形成磁化基准层的材料，可采用形成记录层的上述材料，或者可采用Co-Tb、Co-Pt。另外，磁化基准层可具有有着层叠亚铁磁结构(具有反铁磁耦合的层叠结构，也称为合成反铁磁体(SAF))的构造，或者可具有有着静磁耦合的构造，或者反铁磁性材料层可被提供为与磁化基准层相邻。层叠亚铁磁结构指的是这样的结构：具有例如磁性材料层/钌(Ru)层/磁性材料层的三层结构(具体地，例如CoFe/Ru/CoFe的三层结构、或CoFeB/Ru/CoFeB的三层结构)，并具有根据钌层的厚度，使两个磁性材料层之间的夹层交换耦合变为反磁或铁磁。例如，在S.S.，Parkin et al.，Physical Review Letters，7May，pp.2304-2307(1990)报告了该结构。需要注意，使两个磁性材料层之间的夹层交换耦合变为反磁的结构被称为层叠亚铁磁结构。另外，具有通过从磁性材料层的端表面的漏磁场获得反铁磁耦合的两个磁性材料层的结构称为静磁耦合结构。
至于形成反铁磁性材料层的材料，可采用铁锰合金、镍锰合金、铂锰合金、铱锰合金、铑锰合金、氧化钴和氧化镍。为了提高反铁磁性材料层的结晶度，包括Ta、Cr、Ru、Ti等的基膜可形成于第一配线(或第二配线)和反铁磁性材料层之间。
至于形成构成自旋注入磁阻效应元件中具有TMR效应的层叠结构的非磁性材料膜的材料，可采用绝缘材料，诸如氧化镁(MgO)、氮化镁、氧化铝(AlOX)、氮化铝(AlN)、氧化硅、氮化硅、TiO2或Cr2O3、Ge、NiO、CdOX、HfO2、Ta2O5、BN或ZnS。另一方面，至于形成构成具有GMR效应的层叠结构的非磁性材料膜的材料，可采用导电材料，诸如Cu、Ru、Cr、Au、Ag、Pt或Ta和这些材料的合金。如果导电率高(电阻率是几百微欧姆·cm或更小)，则材料可以是任意非磁性材料，并且希望适当地选择难以与记录层和磁化基准层产生分界面反应的材料。
例如，通过氧化或氮化利用溅射法形成的金属膜能够获得包括绝缘材料的非磁性材料膜。更具体地，当氧化铝(AlOX)或氧化镁(MgO)用作形成非磁性材料膜的绝缘材料时，例如，方法例子可包括在大气中氧化通过溅射法形成的铝或镁的方法、在大气中对通过溅射法形成的铝或镁进行等离子体氧化的方法、利用IPC等离子体氧化通过溅射法形成的铝或镁的方法、在氧气中自然氧化通过溅射法形成的铝或镁的方法、利用氧自由基氧化通过溅射法形成的铝或镁的方法、在应用紫外光的同时在氧气中自然氧化通过溅射法形成的铝或镁的方法、通过反应溅射法沉积铝或镁的方法、和通过溅射法沉积氧化铝(AlOX)或氧化镁(MgO)的方法。
上述各个层能够通过物理气相沉积法(PVD法)或化学气相沉积法(CVD法)形成，PVD法的例子包括溅射法、离子束沉积法和真空沉积法，CVD法由ALD(原子激光沉积)法所代表。另外，这些层的图案化能够通过反应离子蚀刻法(RIE法)或离子减薄法(离子束蚀刻法)执行。
第一配线和第二配线具有Cu、Al、Au、Pt、Ti等的单层结构，或者可具有包括Cr、Ti等的基础层和其上形成的Cu层、Au层、Pt层等的层叠结构。另外，配线可具有Ta等的单层结构，或具有Cu、Ti等的层叠结构。这些电极可通过例如溅射法的PVD法形成。需要注意，在高杨氏模量区域从第二配线延伸的结构的情况下，形成第二配线的材料可适当地从上述形成高杨氏模量区域的材料中选择。
优选地，根据本发明实施例的非易失性磁存储装置可还包括在层叠结构之下的场效应晶体管的选择晶体管，并且第二配线(例如，比特线)延伸方向可平行于形成场效应晶体管的栅极电极延伸的方向。然而，不限于此，第二配线延伸方向的投影图像可以与形成场效应晶体管的栅极电极延伸方向的投影图像相正交。或者，根据情况，不需要选择晶体管。
非易失性磁存储装置中的优选结构还可具有如上所述在层叠结构之下的场效应晶体管的选择晶体管。至于更具体的结构，例如，虽然不为限制目的，但示例结构可包括：
选择晶体管，形成在半导体基片上；
底层绝缘层，覆盖所述选择晶体管，
其中第一配线形成在底层绝缘层上，
所述第一配线经设置在底层绝缘层中的连接孔(或连接孔和接合焊盘或底层配线)电连接到所述选择晶体管，
夹层绝缘层覆盖所述底层绝缘层和第一配线并包围所述层叠结构，以及
第二配线形成在夹层绝缘层上。
所述选择晶体管可由例如已知MIS型FET或MOS型FET形成。电连接第一配线和选择晶体管的连接孔可包括高熔点金属或金属硅化物(诸如，掺杂了杂质的多晶硅、钨、Ti、Pt、Pd、Cu、TiW、TiNW、WSi2或MoSi2)，并且可根据例如CVD法和溅射法的PVD法形成。另外，作为形成底层绝缘层的材料，例子可包括氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、SiON、SOG、NSG、BPSG、PSG、BSG或LTO。
[例子1]
例子1涉及根据本发明第一实施例的非易失性磁存储装置。图1是例子1的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图，图2示意性地表示层叠结构、第一配线、第二配线和高杨氏模量区域的布置条件。
例子1的非易失性磁存储装置包括磁阻效应元件，包括：
(A)具有记录层53层叠结构50，其中易磁化轴朝向垂直方向；
(B)第一配线41，电连接到层叠结构50的下部；
(C)第二配线42，电连接到层叠结构50的上部。在例子1到例子11，磁阻效应元件包括使用自旋注入磁化反转的自旋注入磁阻效应元件。
在非易失性磁存储装置的示意性局部截面图中，为了绘图，在虚线上方的“A”区和下方的“B”区，观看非易失性磁存储装置的截面的方向相差90度。也就是说，在“A”区，从第一方向看非易失性磁存储装置的截面，在“B”区，从与第一方向正交的方向看非易失性磁存储装置的截面。因此，在图中，沿延伸方向的第二配线(例子1到例子11中的比特线)42的投影图像和沿延伸方向形成场效应晶体管的栅极电极12的投影图像被显示为正交，然而，它们事实上是平行的。
另外，在例子1的非易失性磁存储装置中，具有比形成记录层53的材料的杨氏模量值更高的值的高杨氏模量区域171另外被设置成靠近层叠结构50的侧表面。这里，通过提供高杨氏模量区域171，压缩应力被施加于记录层53，并且记录层53的垂直磁各向异性增加。
在例子1，高杨氏模量区域171从第二配线42延伸。也就是说，高杨氏模量区域171包括第二配线42的延伸部分43。另外，层叠结构50具有磁化基准层51，并且通过提供高杨氏模量区域171，压缩应力施加于记录层53和磁化基准层51，并且记录层53和磁化基准层51的垂直磁各向异性增加。因此，记录层53的垂直磁各向异性进一步增加，并且记录层53的易磁化轴能够更可靠地朝向垂直方向。
考虑到确保记录层53中易磁化轴的方向的可使用性和一致性，层叠结构50的固体形状是圆柱形。另外，高杨氏模量区域171的固体形状是包围所述层叠结构50的中空圆柱形。需要注意，夹层绝缘层30被提供于层叠结构的侧表面和高杨氏模量区域171之间。
连接部分62被提供于层叠结构50的上部和第二配线42之间。另外，包括Ta层厚度大约为5nm的帽层61通过溅射法形成于层叠结构50和连接部分62之间。帽层61用于防止形成配线和连接部分62的原子与形成记录层53的原子之间的相互扩散，以减小接触电阻，并防止记录层53的氧化。需要注意，至于所述帽层，另外，可采用Ru层、Pt层、MgO层、Ru膜/Ta膜的层叠结构。
另外，场效应晶体管的选择晶体管TR被提供于层叠结构50下面(更具体地，在第一配线41下面)。第二配线(例如，比特线)延伸方向平行于形成场效应晶体管的栅极电极12延伸方向。具体地，选择晶体管TR形成在由元件隔离区11包围的硅半导体基片10的一部分中，并由底层绝缘层21、23覆盖。另外，一个源极/漏极区14B经钨插塞的连接孔22连接到第一配线41。另外，另一源极/漏极区14A经钨插塞15连接到检测线16。在图中，标号“12”表示栅极电极(用作所谓的字线)，标号“13”表示栅极绝缘体膜。标号“12”、标号“13”的描述适用于稍后描述的例子2到例子11。
如图13A的概念图所示，层叠结构50具有下面的构造和结构并通过溅射法形成。在记录层53中，根据自旋极化电流流动的方向，磁化的方向变为向上方向(朝向第二配线42的方向)或向下方向(朝向第一配线41的方向)。
具体地，例子1的自旋注入磁阻效应元件具有这样的结构：具有GMR(巨磁阻)效应或TMR效应的层叠膜的磁阻效应层叠膜被夹在两个配线41、42中间。也就是说，具有记录信息的功能的记录层(也称为磁化反转层或自由层)53与具有固定磁化方向及作为自旋滤波器的功能的磁化基准层(也称为锚定层)51具有经非磁性材料膜52层叠的结构，并且自旋极化电流垂直流入到膜表面(例如参见图13A)。记录层53通过适合的磁各向异性能够采用两个或更多磁化方向(例如，图13A的垂直方向的箭头所表示的第一方向和第二方向作为两个方向)，并且各磁化方向对应于待记录的信息。记录层53具有平行于第一方向和第二方向的易磁化轴，以及与第一方向和第二方向正交的方向的难磁化轴。磁化基准层51使它的磁化方向固定。已知具有自旋注入磁化反转的改进效率的双自旋滤波器结构，其中磁化基准层A、51B经非磁性材料膜52A、52B设置在记录层53上面和下面的(见图13B)。非磁性材料膜52、52A、52B由金属材料或绝缘材料形成。使用自旋注入磁化反转的非易失性磁存储装置(自旋注入磁阻效应元件)具有双端自旋转移元件结构，其中配线垂直地把磁阻效应层叠膜夹在中间。这里，在例子1到例子11，形成记录层53的材料的磁致伸缩常数λ采用正值。另外，在例子1到例子11，层叠结构具有相同的构造和结构。
[层叠结构50]
记录层53
厚度大约为1nm的CoFeB层和厚度大约为3nm的TbFeCo层的层叠结构
非磁性材料膜(隧道绝缘体膜)52
厚度为1.0nm的MgO膜
磁化基准层51
厚度大约为1nm的CoFeB层和厚度大约为30nm的GdFeCo层的层叠结构
包括第二配线42和第二配线的延伸部分43的高杨氏模量区域171具有凹槽部分31，由夹层绝缘层30中提供的钌(Ru)填充。也就是说，从具有等于或大于3×1011Pa的杨氏模量的材料中选择高杨氏模量区域171，并进一步地从能够对记录层53和磁化基准层51施加1×108Pa到5×109Pa的压缩应力的材料中选择高杨氏模量区域171。这里，满足EH-E0≥1×1011Pa。另外，具体地，盘形连接部分62包括厚度为40nm的钛并通过溅射法形成。高杨氏模量区域171的杨氏模量EH、记录层53的杨氏模量E0等的值显示在下面表2。
另一方面，夹层绝缘层30包括通过CVD法沉积的SiO2层。另外，第一配线41包括钽(Ta)。该情况同样适用于稍后描述的例子2到例子11。
表2
杨氏模量的单位：GPa
Figure G2010100040284D00161
以下将解释例子1的非易失性磁存储装置的制造方法概要，并且其它例子的非易失性磁存储装置基本可以以相同方法加工。
[步骤-100]
首先，根据已知方法，元件隔离区11形成在硅半导体基片10中，并且包括栅极绝缘体膜13、栅极电极12、源极/漏极区14A、14B的选择晶体管TR形成在由元件隔离区11包围的硅半导体基片10的一部分中。然后，形成第一底层绝缘层21，钨插塞15形成在源极/漏极区14A上方的第一底层绝缘层21的一部分中，另外，检测线16形成在第一底层绝缘层21上。然后，第二底层绝缘层23形成在整个表面上，并且钨插塞的连接孔22形成在源极/漏极区14B上方的底层绝缘层21、23的一部分中。以这种方法，能够获得由底层绝缘层21、23覆盖的选择晶体管TR。
[步骤-110]
然后，通过溅射法，具有两层结构的第一配线41、层叠结构50、帽层61和连接部分62通过真空连续沉积形成在整个表面上。
[第一配线41]
处理气体：氩＝100sccm
沉积大气压：0.6Pa
DC电源：200W
[磁化基准层51]
处理气体：氩＝50sccm
沉积大气压：0.3Pa
DC电源：100W
[非磁性材料膜52]
处理气体：氩＝100sccm
沉积大气压：1.0Pa
RF电源：500W
[记录层53]
处理气体：氩＝50sccm
沉积大气压：0.3Pa
DC电源：200W
[帽层61]
处理气体：氩＝100sccm
沉积大气压：0.6Pa
DC电源：200W
[连接部分62]
处理气体：氩＝30sccm
沉积大气压：0.7Pa
DC电源：10kW
[步骤-120]
然后，SiO2的硬掩膜层(未示出)通过偏置高密度等离子体CVD(HDP-CVD)法形成在所获得的第一配线41、层叠结构50、帽层61和连接部分62上，图案化的抗蚀层形成在硬掩膜层上，硬掩膜层通过干蚀刻法进行蚀刻，抗蚀层通过砂磨处理去除。然后，使用硬掩膜层作为蚀刻掩膜，连接部分62、帽层61和层叠结构50根据反应离子蚀刻法(RIE法)来蚀刻，并提供如图2的示意平面图的虚线所示的圆柱形层叠结构50。根据情况，可对层叠结构50内的记录层53执行蚀刻，但此时，可以不执行非磁性材料膜(隧道绝缘体膜)52和磁化基准层51的蚀刻。另外，替代于通过RIE方法对连接部分62、帽层61和记录层53的图案化，可根据离子减薄法(离子束蚀刻法)执行图案化。然后，形成蚀刻掩膜，并且执行第一配线41的图案化。如果尚未执行非磁性材料膜52和磁化基准层51的蚀刻，可以在此时执行非磁性材料膜52和磁化基准层51的蚀刻。
[步骤-130]
然后，SiO2层的夹层绝缘层30通过CVD法沉积在整个表面上，然后，夹层绝缘层30和硬掩膜层通过化学机械抛光法(CMP法)被平整化，并且暴露出连接部分62。
[步骤-140]
然后，根据光刻技术和干蚀刻技术在夹层绝缘层30中提供用于形成高杨氏模量区域171的凹槽部分31。
[步骤-150]
然后，根据已知方法，包括第二配线42和第二配线42的延伸部分43的高杨氏模量区域171被形成在包括凹槽部分31内部的夹层绝缘层30上。以此方式，能够获得具有图1和图2示出结构的非易失性磁存储装置。
在例子1的非易失性磁存储装置中，具有比形成记录层53的材料的杨氏模量值更高的杨氏模量值的高杨氏模量区域171被设置成靠近层叠结构50的侧表面。因此，压缩应力被施加于记录层53，并且记录层53的垂直磁各向异性增加。结果，能够进一步改进MR特性，并且记录层53的易磁化轴能够更可靠地朝向垂直方向。
[例子2]
例子2是例子1的修改。图3是例子2的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。在例子2，具有比形成记录层53的材料的杨氏模量值更高的杨氏模量值的高杨氏模量区域271也被设置成靠近层叠结构50的侧表面。然而，与例子1不同，在例子2，绝缘体膜32形成在层叠结构50的侧表面上，并且高杨氏模量区域271被形成为经层叠结构50的侧表面上的绝缘体膜32具有侧壁形状。
在例子2，高杨氏模量区域271包括氮化钨(WN)。另一方面，第二配线42包括钛(Ti)。高杨氏模量区域271的杨氏模量EH等的值显示在表2。
关于例子2的非易失性磁存储装置，在例子1的[步骤-120]之后，去除硬掩膜层，绝缘体膜32通过CVD法保形地形成在整个表面上，然后，对绝缘体膜32执行平整化处理并且暴露出连接部分62，然后，高杨氏模量区域形成层被沉积在整个表面上，对高杨氏模量区域形成层进行回蚀，由此，高杨氏模量区域271能够被形成为经层叠结构50的侧表面上的绝缘体膜32而具有侧壁形状。然后，SiO2层的夹层绝缘层30通过CVD法沉积在整个表面上，然后，对夹层绝缘层30执行平整化处理并且暴露出连接部分62。然后，根据已知方法，第二配线42形成在夹层绝缘层30中。以此方式，能够获得具有图3示出结构的非易失性磁存储装置。
[例子3]
例子3是例子2的修改。图4是例子3的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。在例子3，具有比形成记录层53的材料的杨氏模量值更高的杨氏模量值的高杨氏模量区域371也被设置为靠近层叠结构50的侧表面。然而，与例子2不同，在例子3，夹层绝缘层30形成在层叠结构50的侧表面上，并且经过层叠结构50的侧表面上的夹层绝缘层30来形成高杨氏模量区域371。
在例子3，形成高杨氏模量区域371和第二配线42的材料与例子2的相同。
关于例子3的非易失性磁存储装置，在例子1的[步骤-130]之后，用于形成高杨氏模量区域371的凹槽部分根据光刻技术和干蚀刻技术而形成在夹层绝缘层30中。然后，根据已知方法，高杨氏模量区域形成层被形成在包括凹槽部分内部的夹层绝缘层30上，对高杨氏模量区域形成层执行平整化处理，并且高杨氏模量区域371形成在夹层绝缘层30上。然后，根据已知方法，第二配线42形成在夹层绝缘层30中。以此方式，能够获得具有图4示出结构的非易失性磁存储装置。
[例子4]
例子4涉及根据本发明第二实施例的非易失性磁存储装置。图5是例子4的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。
例子4的非易失性磁存储装置包括磁阻效应元件，该元件包括：
(A)具有记录层53的层叠结构50，其中易磁化轴朝向垂直方向；
(B)第一配线41，电连接到层叠结构50的下部；
(C)第二配线42，电连接到层叠结构50的上部。
这里考虑到确保记录层53中易磁化轴的方向的可使用性和一致性，层叠结构50的固体形状是圆柱形。另外，在例子4的非易失性磁存储装置中，具有比形成记录层53的材料的杨氏模量值E0更低的杨氏模量值EL的低杨氏模量区域481进一步被设置在层叠结构50上方。需要注意，通过提供低杨氏模量区域481，在记录层53中出现内部应力，并且记录层53的垂直磁各向异性增加。另外，在例子4，层叠结构50具有磁化基准层51，并且通过提供低杨氏模量区域481，在记录层53和磁化基准层51中出现内部应力，并且记录层53和磁化基准层51的垂直磁各向异性增加。因此，记录层53的垂直磁各向异性进一步增加，并且记录层53的易磁化轴能够更可靠地朝向垂直方向。
在例子4，更具体地，低杨氏模量区域481被提供于层叠结构50的上部和第二配线42之间，并且连接部分62被提供于层叠结构50的上部和第二配线42之间。在例子4，连接部分62对应于低杨氏模量区域481。
更具体地，连接部分62(低杨氏模量区域481)包括厚度为40nm的铌，并通过溅射法形成。低杨氏模量区域481的形状是盘形。
另外，第二配线42包括厚度大约为0.1μm的铝(Al)，并通过溅射法形成。像例子1一样，包括Ta层厚度大约为5nm的帽层61通过溅射法形成在层叠结构50和连接部分62之间。另外，层叠结构50的构造和结构、第一配线41的构造和结构、以及夹层绝缘层30的构造与例子1相同。这里，满足E0-EL≥1×1011Pa。同样的情况适用于稍后描述的例子5到例子11。低杨氏模量区域481的杨氏模量EL等的值显示在下面表3。
表3
杨氏模量的单位：GPa
Figure G2010100040284D00221
通过执行例子1的[步骤-100]到[步骤-130]，并另外在夹层绝缘层30上形成第二配线42能够获得例子4的非易失性磁存储装置。
在例子4的非易失性磁存储装置中，具有比形成记录层53的材料的杨氏模量值更低的杨氏模量值的低杨氏模量区域481被设置在层叠结构50上方。因此，在记录层53中出现内部应力并且记录层53的垂直磁各向异性增加。结果，记录层53的易磁化轴能够更可靠地朝向垂直方向。
[例子5]
例子5是例子4的修改。图6是例子5的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。在例子5，具有比形成记录层53的材料的杨氏模量值更低的杨氏模量值的低杨氏模量区域581被设置在层叠结构50下面。具体地，低杨氏模量区域581被提供于层叠结构50的下部和第一配线41之间。更具体地，连接部分63被提供于层叠结构50的下部和第一配线41之间，并且连接部分63对应于低杨氏模量区域581。具体地，盘形的连接部分63(低杨氏模量区域581)包括厚度为40nm的铌(Nb)并通过溅射法形成。需要注意，具体地，连接部分62包括厚度为40nm的钛(Ti)并通过溅射法形成。低杨氏模量区域581的杨氏模量EL等的值显示在表3。除了上述几点之外，例子5的非易失性磁存储装置的构造和结构可以与例子4的非易失性磁存储装置的构造和结构相同，省略详细解释。
[例子6]
例子6是例子4和例子5的修改。图7是例子6的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。在例子6，具有比形成记录层53的材料的杨氏模量值更低的杨氏模量值的第一低杨氏模量区域681(连接部分63)被设置在层叠结构50下面。另外，具有比形成记录层53的材料的杨氏模量值更低的杨氏模量值的第二低杨氏模量区域682(连接部分62)被设置在层叠结构50上方。第一低杨氏模量区域681的构造和结构以及第一配线41的构造和结构可以与例子5相同。另外，第二低杨氏模量区域682的构造和结构以及第二配线42的构造和结构可以与例子4相同。除了上述几点之外，例子6的非易失性磁存储装置的构造和结构可以与例子4和例子5的非易失性磁存储装置的构造和结构相同，省略详细解释。
[例子7]
例子7也是例子4的修改。图8是例子7的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。在例子7，第二配线42和低杨氏模量区域781具有在层叠结构50附近的层叠结构。在例子7，具体地，低杨氏模量区域781包括与例子4的低杨氏模量区域481的材料相同的材料。另外，连接部分62包括与例子5的连接部分62的材料相同的材料。除了上述几点之外，例子7的非易失性磁存储装置的构造和结构可以与例子4的非易失性磁存储装置的构造和结构相同，省略详细解释。
[例子8]
例子8是例子5的修改。图9是例子8的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。在例子8，第一配线41和低杨氏模量区域881具有在层叠结构50附近的层叠结构。在例子8，具体地，低杨氏模量区域881包括与例子5的低杨氏模量区域581的材料相同的材料。另外，连接部分62包括与例子5的连接部分62的材料相同的材料。除了上述几点之外，例子8的非易失性磁存储装置的构造和结构可以与例子5的非易失性磁存储装置的构造和结构相同，省略详细解释。
[例子9]
例子9是例子6的修改。图10是例子9的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。在例子9，第一配线41和第一低杨氏模量区域981具有在层叠结构50附近的层叠结构。另外，第二配线42和第二低杨氏模量区域982具有层叠结构。第一低杨氏模量区域981的构造和结构以及第一配线41的构造和结构与例子8相同。另外，第二低杨氏模量区域982的构造和结构以及第二配线42的构造和结构与例子7相同。除了上述几点之外，例子9的非易失性磁存储装置的构造和结构可以与例子6的非易失性磁存储装置的构造和结构相同，省略详细解释。
[例子10]
例子10是例子4的修改。图11是例子10的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。在例子10，第一低杨氏模量区域1081被设置在层叠结构50的下部下面并且第一配线41在它们之间，第二低杨氏模量区域1082被设置在层叠结构50的上部上方并且第二配线42在它们之间。
在例子10，具体地，第一低杨氏模量区域1081包括厚度为40nm的钛(Ti)并通过溅射法形成。另一方面，第二低杨氏模量区域1082包括厚度为40nm的铌(Nb)并通过溅射法形成。低杨氏模量区域1081、1082的杨氏模量EL等的值显示在表3。除了上述几点之外，例子10的非易失性磁存储装置的构造和结构可以与例子4的非易失性磁存储装置的构造和结构相同，省略详细解释。需要注意，在例子10，第一低杨氏模量区域1081和第二低杨氏模量区域1082可由具有当施加电场时材料变形的逆压电效应的材料形成。
[例子11]
例子11也是例子4的修改，涉及具有2A结构的非易失性磁存储装置，更具体地，涉及例子4和例子3的组合。图12是例子11的非易失性磁存储装置的示意性局部截面图。在例子11，除了低杨氏模量区域1181(具有与例子4的低杨氏模量区域481的构造和结构相同的构造和结构)之外，提供了高杨氏模量区域1171(具有与例子3的高杨氏模量区域371的构造和结构相同的构造和结构)。也就是说，具有比形成记录层53的材料的杨氏模量值更高的杨氏模量值的高杨氏模量区域1171进一步被设置成靠近层叠结构50的侧表面。除了上述几点之外，例子11的非易失性磁存储装置的构造和结构可以与例子4和例子3的非易失性磁存储装置的构造和结构相同，省略详细解释。
需要注意，例子1描述的非易失性磁存储装置的构造和结构可以与例子4到例子10描述的非易失性磁存储装置的构造和结构组合。另外，例子2描述的非易失性磁存储装置的构造和结构可以与例子4到例子10描述的非易失性磁存储装置的构造和结构组合。另外，例子3描述的非易失性磁存储装置的构造和结构可以与例子5到例子10描述的非易失性磁存储装置的构造和结构组合。
如上所述，根据优选例子解释了本发明的实施例，然而，本发明的实施例不限于这些例子。为了说明的目的在这些例子中解释了各种层叠结构、使用的材料等，并且能够适当做出变化。在各个例子中，解释了具有记录层位于层叠结构的最上层的结构的自旋注入磁阻效应元件，然而，各层的层叠次序可以相反，并且可使用具有记录层位于最下层的结构的自旋注入磁阻效应元件。另外，构成该层叠结构的磁化基准层51、非磁性材料膜52和记录层53可以不以相同形状和尺寸形成，而是磁化基准层51和非磁性材料膜52可在第一配线41上延伸。连接孔22和第一配线41的布置条件也是为了说明的目的而示出的，并且可以适当做出变化。另外，根据情况，第一配线和第二配线可以具有还用作低杨氏模量区域的构造和结构。另一方面，高杨氏模量区域可由绝缘材料形成。
高极化层可被提供于磁化基准层51和非磁性材料膜52之间，或者高极化层可被提供于记录层53和非磁性材料膜52之间。高极化层包括磁性金属层，磁性金属层包含从包括例如Fe、Co和Ni的组中选择的至少一种元素。被设置于磁化基准层51和非磁性材料膜52之间的高极化层被交换耦合到磁化基准层51。另一方面，被设置于记录层53和非磁性材料膜52之间的高极化层被交换耦合到记录层53。通过以此方式提供高极化层，磁阻比能够增加。由于高极化层通常提供单个层中的平面内磁化，为了不损失垂直磁化的稳定性，需要调整磁化基准层51和记录层53之间的磁厚度比。
本申请包含2009年1月14日提交给日本专利局的日本优先专利申请JP 2009-005876公开的主题相关的主题，该专利申请的全部内容通过引用包含于此。
本领域技术人员应该理解，在不脱离权利要求或其等同物的范围的情况下，可以根据设计的需要和其它因素做出各种变型、组合、子组合和替换。

Claims (19)

1.一种包括磁阻效应元件的非易失性磁存储装置，包括：
(A)具有记录层的层叠结构，在所述记录层中易磁化轴朝向垂直方向；
(B)第一配线，电连接到所述层叠结构的下部；
(C)第二配线，电连接到所述层叠结构的上部，
其中具有比形成所述记录层的材料的杨氏模量值更高的杨氏模量值的高杨氏模量区域被设置成靠近所述层叠结构的侧表面。
2.权利要求1所述的非易失性磁存储装置，其中所述层叠结构还具有磁化基准层，以及
通过提供所述高杨氏模量区域，把压缩应力施加于所述记录层和所述磁化基准层，并且所述记录层和所述磁化基准层的垂直磁各向异性被增加。
3.权利要求1所述的非易失性磁存储装置，其中所述高杨氏模量区域从所述第二配线延伸。
4.权利要求1所述的非易失性磁存储装置，其中假设所述高杨氏模量区域的杨氏模量是EH并且形成所述记录层的材料的杨氏模量是E0，则满足EH-E0≥1×1011Pa。
5.权利要求4所述的非易失性磁存储装置，其中所述高杨氏模量区域包括从包含下述材料的组中选择的至少一种材料：铱(Ir)、铼(Re)、铑(Rh)、钌(Ru)、钼(Mo)、钨(W)、氮化钛(TiN)、硼化钛(TiB2)、硼化锆(ZrB2)、氮化锆(ZrN)、硼化钒(VB2)、硼化铌(NbB2)、硼化钽(TaB2)、硼化铬(CrB2)、硼化钼(Mo2B5)、硼化钨(W2B5)、碳化铌(NbC)、碳化钽(TaC)和碳化钨(WC)。
6.权利要求1所述的非易失性磁存储装置，其中所述磁阻效应元件包括自旋注入磁阻效应元件。
7.一种包括磁阻效应元件的非易失性磁存储装置，包括：
(A)具有记录层的层叠结构，在所述记录层中易磁化轴朝向垂直方向；
(B)第一配线，电连接到层叠结构的下部；
(C)第二配线，电连接到层叠结构的上部，
其中具有比形成所述记录层的材料的杨氏模量值更低的杨氏模量值的低杨氏模量区域被提供于所述层叠结构上方、所述层叠结构下方、或者所述层叠结构的上方和下方。
8.权利要求7所述的非易失性磁存储装置，其中所述层叠结构还具有磁化基准层，以及
通过提供所述低杨氏模量区域，在所述记录层和所述磁化基准层中出现内部应力，并且所述记录层和所述磁化基准层的垂直磁各向异性被增加。
9.权利要求7所述的非易失性磁存储装置，其中所述低杨氏模量区域被提供于所述层叠结构的上部和所述第二配线之间。
10.权利要求7所述的非易失性磁存储装置，其中所述低杨氏模量区域被提供于所述层叠结构的下部和所述第一配线之间。
11.权利要求7所述的非易失性磁存储装置，其中第一低杨氏模量区域被提供于所述层叠结构的下部和所述第一配线之间，第二低杨氏模量区域被提供于所述层叠结构的上部和所述第二配线之间。
12.权利要求7所述的非易失性磁存储装置，其中假设所述低杨氏模量区域的杨氏模量是EL并且形成所述记录层的材料的杨氏模量是E0，则满足E0-EL≥1×1011Pa。
13.权利要求12所述的非易失性磁存储装置，其中所述低杨氏模量区域包括从包含下述材料的组中选择的至少一种金属：金(Au)、银(Ag)、锌(Zn)、铜(Cu)、镁(Mg)、铝(Al)、铟(In)或者所述金属的合金。
14.权利要求7所述的非易失性磁存储装置，其中具有比形成所述记录层的材料的杨氏模量值更高的杨氏模量值的高杨氏模量区域进一步被设置成靠近所述层叠结构的侧表面。
15.权利要求14所述的非易失性磁存储装置，其中通过提供所述高杨氏模量区域把压缩应力施加于所述记录层，并且所述记录层的垂直磁各向异性被增加。
16.权利要求14所述的非易失性磁存储装置，其中所述高杨氏模量区域从所述第二配线延伸。
17.权利要求14所述的非易失性磁存储装置，其中假设所述高杨氏模量区域的杨氏模量是EH并且形成所述记录层的材料的杨氏模量是E0，则满足EH-E0≥1×1011Pa。
18.权利要求17所述的非易失性磁存储装置，其中所述高杨氏模量区域包括从包含下述材料的组中选择的至少一种材料：铱(Ir)、铼(Re)、铑(Rh)、钌(Ru)、钼(Mo)、钨(W)、氮化钛(TiN)、硼化钛(TiB2)、硼化锆(ZrB2)、氮化锆(ZrN)、硼化钒(VB2)、硼化铌(NbB2)、硼化钽(TaB2)、硼化铬(CrB2)、硼化钼(Mo2B5)、硼化钨(W2B5)、碳化铌(NbC)、碳化钽(TaC)和碳化钨(WC)。
19.权利要求7所述的非易失性磁存储装置，其中所述磁阻效应元件包括自旋注入磁阻效应元件。
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