CN102246327A - 磁阻效应元件、使用其的磁存储单元及磁随机存取存储器 - Google Patents

磁阻效应元件、使用其的磁存储单元及磁随机存取存储器 Download PDF

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Abstract

本发明提供具有氧化镁钝化层的磁阻效应元件以及使用该磁阻效应元件的高速超低耗电非易失性存储器。通过在包括强磁性自由层、绝缘层、强磁性固定层的隧道磁阻效应(TMR)膜和保护层、取向控制层的侧壁具有MgO钝化层，抑制由350度以上的热处理引起的从隧道磁阻效应(TMR)元件的各层的元素扩散，实现具有稳定的高输出读出、低电流写入特性的磁存储单元、磁随机存取存储器。并且，在强磁性层中使用CoFeB、在绝缘层中使用MgO时，优选的是MgO钝化层为(001)取向。

Description

磁阻效应元件、使用其的磁存储单元及磁随机存取存储器
技术领域
本发明涉及隧道磁阻元件及配备隧道磁阻元件的低耗电非易失性磁存储器。
背景技术
作为适用于未来的高集成磁存储器上的隧道磁阻效应(TunnelMagneto-Resistance effect：以下称为TMR)元件，公知的有：在绝缘层使用Al的氧化物的TMR元件(非专利文献1)及在绝缘层使用氧化镁(MgO)的能够得到比前一个还大数倍的磁阻比的TMR元件(非专利文献2)。并且，专利文献1公开了在磁性层中使用CoFe的TMR元件及使用该TMR元件的低耗电磁存储单元及磁随机存取存储器。并且，专利文献2公开了使用以CoFeB作为代表例的体心立方晶格的磁固定层和(100)取向的MgO阻挡层的TMR元件和使用该TMR元件的磁存储单元和磁随机存取存储器。另外，现有的非易失性磁存储器由在MOSFET上形成TMR元件的存储单元构成。转换方式如下：利用MOSFET、使用通过对位线和字线通电而发生的电流感应的空间磁场，使TMR元件的磁化方向旋转而写入信息，利用TMR元件的输出电压读出信息。
另外，除了使用上述电流感应的空间磁场的磁化旋转，还存在通过使电流直接流过磁阻效应元件而使磁化旋转的所谓的自旋转移矩(spin transfertorque)磁化反转或作为同义的自旋注入磁化反转方式，例如被专利文献6或者专利文献3所公开。在专利文献4公开了如下TMR元件，以相对于来自外部的入侵磁场稳定地使其自旋转移矩磁化反转动作为目的，应用了隔着非磁性层来层叠多个强磁性层的自由层。另外，专利文献5公开了如下例子，以提高磁存储器的可靠性为目的，在TMR元件的侧壁适用绝缘膜。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：T.Miyazaki and N.Tezuka，J.Magn.Magn.Mater.139，L231(1995)
非专利文献2：S.yuasa.et al.，Nature Material 3，868(2004)
专利文献
专利文献1：特开2006-269530号公报
专利文献2：特开2007-59879号公报
专利文献3：特开2002-305337号公报
专利文献4：特开2005-294376号公报
专利文献5：特开2004-349671号公报
专利文献6：美国专利第5,695,864号
发明内容
要实现具有高可靠性的低耗电非易失性磁存储器，需要开发如下磁阻效应元件技术：在高输出TMR元件的自由层(记录层)中，同时满足高的热稳定性和根据自旋转移矩磁化反转的低电流写入方式，并且能够耐350度以上的热处理。但是，在TMR元件中，包含于构成TMR元件的各层中的元素通过热处理而扩散，尤其是元素扩散至形成于TMR元件的侧壁上的层间绝缘层(层间绝缘层为了使电流均匀地向TMR元件的膜面垂直方向流动而形成于TMR元件的侧壁上)，层间绝缘层的耐电压能力劣化。由此，需要在磁阻效应元件和层间绝缘层之间形成能够抑制由热处理引起的元素扩散的层。
并且，在TMR元件的磁性层中使用CoFeB、在绝缘层中使用MgO的情况下，因320度以上的热处理而在制膜时作为非晶体的CoFeB进行结晶化。从而，需要提供如下层：抑制由热处理引起的元素扩散，且能够促进CoFeB的结晶化的均匀性。
本发明的目的在于提供如下磁阻效应元件：满足高的热稳定性和低电能写入方式，且能够耐受预定值以上的热处理。
为了解决上述的目的，本发明的磁阻效应元件包括：非晶体的非磁性金属层，形成于非磁性金属层之上的取向控制层，形成于取向控制层上的且由强磁性自由层、强磁性固定层和形成于强磁性自由层与强磁性固定层之间的绝缘层构成的TMR元件，覆盖TMR元件的侧壁、取向控制层的侧壁和非磁性金属层的侧壁和表面的MgO钝化层，覆盖MgO钝化层的层间绝缘层以及用于使电流向TMR元件的膜面垂直方向流动的一对电极层。
即，在本发明的结构中，通过利用MgO钝化层覆盖TMR元件的侧壁，抑制元素扩散，抑制层间绝缘层的电特性的恶化。并且，在本发明的更优选的结构中，通过对该MgO钝化层进行(001)取向，改善在320度以上结晶化的TMR元件的CoFeB的结晶均匀性，能够得到TMR元件的最好的效果。
本发明的TMR元件能够适用于磁存储单元和磁随机存取存储器。
根据本发明，即使进行350度以上的热处理，也不使层间绝缘层的耐电压能力恶化，能够使磁阻效应元件的强磁性层均匀地结晶化，能够得到最好的TMR的效果。通过在磁存储器上配备该TMR元件，能够提供保障无限次的改写耐性和非易失性的磁存储单元以及磁随机存取存储器。
附图说明
图1是表示第一实施例的TMR元件的结构的图。
图2是表示第一实施例的TMR元件的另一个结构的图。
图3是表示第一实施例的TMR元件的另一个结构的图。
图4是表示第一实施例的TMR元件的另一个结构的图。
图5是表示第一实施例的TMR元件的另一个结构的图。
图6是表示第一实施例的TMR元件的TMR比的退火温度依赖性的图。
图7是表示第二实施例的磁存储单元的结构例子的图。
图8是表示第二实施例的磁存储单元的另一个结构例子的图。
图9是表示使用了第二实施例的磁存储单元的磁随机存取存储器的结构例子的图。
图10是用于说明第一实施例的TMR元件的制作工艺的图。
图11是表示能够用于第一实施例的TMR元件的强磁性固定层、强磁性自由层中的材料的表。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式参照附图来进行说明。在以下所述的TMR元件中，不是用空间性的外部磁场，而是主要通过在TMR元件中流过的自旋极化的电流的自旋对强磁性自由层的磁矩施加转矩，进行其强磁性自由层的磁化反转(转换)。该自旋极化的电流由使电流流过TMR元件这事本身产生。从而，通过使电流从外部向TMR元件流动，来实现自旋转移矩磁化反转。为了读出TMR元件的强磁性自由层的磁化方向而使其流动的读出电流，设定成比用于产生磁化反转的写入电流小。以下，将产生自旋转移矩磁化反转的电流密度的阈值定义为Jc。
实施例1
图1是表示第一实施例的TMR元件50的结构的剖面模式图。TMR膜1包括强磁性固定层300、绝缘层301以及强磁性自由层302。另外，即使强磁性固定层300和强磁性自由层302的层叠顺序相反也没关系。此外，在强磁性固定层300和强磁性自由层302中优选使用CoFeB。除了CoFeB以外，还可以使用图11所示的表中的CoFe或CoFeNi等的材料、组成，或在Co-Fe系材料中添加B的结构、在Ni-Fe系材料中添加B的结构、在Co-Ni-Fe系材料中添加B的结构。另外，添加元素除了B以外，可以单独使用Ta、Ru、Cu、Au、Ti、Cr、Ag、Al、Os、Re、C、O、N、Pd、Pt、Zr、Zn、Ir、W、Mo、Nb等，也可以使用多个。
绝缘层301优选使用岩盐结构的(001)取向MgO(氧化镁)，但是还可以使用铝氧化物(Al-O)、铝氮化物(Al-N)、镁氮化物(Mg-N)、硅氧化物(Si-O)、硅氮化物(Si-N)、钛氧化物(Ti-O)，或者将Ca、Ba、Sr、V、Ni、Fe、Co、Cu、Ru、Re、Os、Eu、Bi、Pb、Zn添加到MgO、Al-O、Al-N、Mg-N、Si-O、Si-N、Ti-O中的结构或它们的氧化物。
为了抑制强磁性固定层300或强磁性自由层302的结晶取向性和结晶结构，在隧道磁阻效应膜1的下方形成取向控制层401，并且在强磁性自由层302或强磁性固定层300之上形成保护层。在取向控制层401中使用Ru或Ta等的材料。通过使用这种材料，在强磁性层中使用CoFeB的情况下，能够以均匀性良好的原子水平形成平滑的CoFeB表面，能够提高其上的MgO的(001)取向性。作为取向控制层，此外能够使用非晶体的导电性材料。在取向控制层之下形成金属层400。
对金属层400最优选的材料为Ta，但也可以是TiN或CuN、TaN等的具有非晶体结构的金属层。通过在金属层400中使用非晶体结构，MgO钝化层200容易在膜面垂直方向进行(001)取向。MgO钝化层200形成为覆盖TMR膜1、取向控制层4001、保护膜402的侧壁和金属层400的侧壁和表面，层间绝缘层201形成为覆盖该MgO钝化层200。将电极500、501与TMR膜1的上下接触而设置，构成TMR元件。
下面，对在将上述的TMR元件适用于磁存储单元和磁随机存取存储器上的情况下的信息写入和信息读出方法进行说明。首先，信息写入如下进行，对电极500和电极501之间施加电压或电流，使由通过使电流向TMR膜1的膜面垂直方向流动而生成的自旋电流产生的自旋转移矩作用于强磁性自由层302，使强磁性自由层302的磁化方向反转，将强磁性自由层302的磁化方向相对于强磁性固定层300平行的磁信息记录成“0”，反平行的磁信息记录成“1”。
下面，对用于读出TMR膜1的强磁性自由层302的磁化方向信息的隧道磁阻比(TMR比)进行说明。对强磁性自由层302和强磁性固定层300的磁化方向的相对角度，对电极500和电极501之间施加电压或电流，读取由TMR膜1产生的电流或电压，从而识别强磁性自由层302的磁化方向相对于强磁性固定层300的磁化方向是平行还是反平行，读出信息。这被称为隧道磁阻效应。隧道磁阻效应起因于依赖于强磁性固定层300和绝缘层301和强磁性自由层302之间的磁化方向的阻力的变化。例如，强磁性自由层302的磁化方向相对于强磁性固定层300的磁化方向平行时，TMR膜1的电压低(电阻低、电流易流动)，反平行时电压高(电阻高、电流难以流动)。
在此，按照图10，对图1的TMR元件50的部分的制作工艺，与材料的特征一起进行详细说明。在此，尤其对如下情况进行说明：作为最好的TMR比、能够得到低电流自旋转矩磁化反转的情况下的TMR膜结构例的在强磁性固定层300、强磁性自由层302组合CoFeB、在绝缘层301组合MgO的情况。
工序(1)：制膜电极500。能够在电极500中使用TiN或Ti、Al或AlCu、或Ta或Ta/Ru等。
工序(2)：制膜金属层400。金属层400优选为非晶体结构。例如，能够使用Ta或Ta/金属膜/Ta等的多层膜。
工序(3)：制膜取向控制层401。取向控制层优选使用非晶体结构的Ta膜等。
工序(4)：制膜由强磁性固定层300、绝缘层301和强磁性自由层302构成的隧道磁阻效应膜1。在此，强磁性固定层300、强磁性自由层302适用CoFeB，绝缘膜301适用(001)取向的MgO。在此，本工艺的特征在于：通过在强磁性固定层300制做CoFeB膜时形成为非晶体结构，能够使绝缘层301的MgO膜具有良好的(001)取向。
工序(5)：制膜保护膜402。作为保护膜，使用Ru、Ta或Ta/Ru、Ta/Ru、MgO/Ta、MgO/Ta/Ru、MgO/Ru/Ta等的膜。
对上述工序(1)～(5)，优选的是不从真空气氛暴露，而是在真空内使用溅射法而连续层叠制膜。另外，全部层或一部分的层还可以使用分子束外延法制膜。由此，能够抑制杂质吸附于各层的界面，因此能够制作高质量的TMR元件50。之后，还可以进行后述的工序(10)的以提高TMR比为目的的热处理。通过在热处理中向与TMR膜的层叠方向水平或垂直的方向地施加磁场，能够提高TMR比。
工序(6)：使用所需的尺寸的保护膜或金属掩膜等，以此为掩膜进行离子铣削或反应性离子蚀刻，形成为柱状。此时，通过在金属层400的表面或从金属层400的表面向膜厚方向(膜面垂直方向)稍深的位置停止蚀刻，使表面暴露在金属层400中。暴露的金属层400的表面与侧面优选为非晶体(非晶形结构)。并且，TMR元件具有100×200nm2的平面尺寸，利用该方法能够形成具有45nm以下的更微细的宽度的TMR元件。
工序(7)：以MgO钝化层200覆盖柱的侧面和暴露的金属层400的表面。在金属层400的表面为非晶结构的情况下，MgO钝化层200的(001)面容易在膜面垂直方向取向。
工序(8)：以覆盖MgO钝化层200的方式形成层间绝缘层201。该层间绝缘层201由SiO或SiN、AlO、AlN等的绝缘膜构成，用CVD等制膜。另外，还存在通过溅射而形成的情况。尤其在用CVD制膜时，施加200度以上的热。
工序(9)：最后，形成电极501。在电极501中使用W或Al、AlCu、Ti等的材料。
工序(10)：进行350度以上的热处理。这是为了使提高隧道磁阻效应元件50的TMR比和降低自旋转矩磁化反转电流的效果达到最大限度的目的、和电极501形成后的电极中杂质处理或提高电特性的成品率或提高分布，因而需要实施。通过在热处理中向与TMR膜的层叠方向水平或垂直的方向地施加磁场，能够提高TMR比。若这样对隧道磁阻效应元件50进行350度以上的热处理，则发生元素从取向控制层或强磁性层的扩散。尤其，在图2至图5所示的TMR元件的实施例所使用的Mn或Ru等显著地发生扩散。这种元素扩散扩展至覆盖柱子的层间绝缘层，发生层间绝缘层的耐压等电特性的恶化。在此，本实施例的MgO钝化层200具有抑制这种元素扩散的功能。另外，能够降低元素扩散对于在工序(8)的层间绝缘层201的制膜时所实施的加热的影响。
在此，对根据热处理的TMR比的提高和结晶取向性的关系，表示在图6中。在由在强磁性固定层300、强磁性自由层302中使用CoFeB、在绝缘层301中使用MgO的CoFeB/MgO/CoFeB形成TMR膜1的情况下，通过进行热处理，制膜时非晶体的CoFeB以被其夹住的(001)取向的MgO为模板进行结晶化，使TMR比变得最佳化。一般，CoFeB在320度左右的温度开始结晶化。在包括CoFeB而TMR膜1全部为(001)取向的CoFeB/MgO/CoFeB时，TMR比与热处理温度一起增加，其值在400度以上的温度成为最大。但是，在这些形成(001)取向以外的结晶的情况下，TMR比在低的热处理温度成为极大，TMR比也减少。CoFeB的结晶化以(001)取向的MgO绝缘层301为模板而促进，因此通过(001)取向MgO钝化层存在于柱端部上，促进从侧壁的结晶化，CoFeB的结晶性变得均匀。由此，不仅能够抑制各层的元素扩散，而且能够实现CoFeB的结晶均匀化，防止层间绝缘膜的耐压降低，能够提高TMR比。
此外，除了上述的实施例的TMR膜1的结构之外，还可以使用图2至图5所示的结构。图2的TMR膜2具有的结构为：为了稳定强磁性固定层300的磁化方向并在一个方向固定，反强磁性层4011与强磁性固定层300接触。通过在反强磁性层4011中使用MnIr或MnPt等的材料，能够得到最好的特性。通过稳定强磁性固定层300的磁化方向并在一个方向固定，能够稳定地进行信息的读出写入。
图3表示强磁性固定层300为层叠亚铁固定层的TMR膜3的结构例，该层叠亚铁固定层由隔着Ru等的非磁性层3002而磁化为反平行结合的两层的强磁性层3001和强磁性层3003形成。根据该结构，比图2更能够在一个方向上稳定强磁性固定层300的磁化方向并固定，从而能够进行稳定的读出写入。
图4是强磁性自由层302为层叠亚铁自由层的TMR膜4的例子，该层叠亚铁自由层由隔着非磁性层3022而磁化为反平行结合的两层的强磁性层3021和强磁性层3023形成。通过在强磁性自由层上使用层叠亚铁自由层，能够实现电流密度为1MA/cm2以下的低电流信息写入，并且能够保持10年以上的信息记录。
图5是具有强磁性固定层300和强磁性自由层302分别由两层以上的强磁性层构成的结构的TMR膜5，在此表示强磁性固定层由强磁性固定层300和强磁性层3100的两层构成，且强磁性自由层由强磁性自由层302和强磁性层3102的两层构成的结构例。在此，强磁性层3100和强磁性层3102能够使用其磁化朝向膜面垂直方向的垂直磁化膜。通过在与绝缘层301接触的强磁性固定层300和强磁性自由层302中适用CoFeB，且在强磁性层3100和强磁性层3102中设置垂直磁化膜，CoFeB的磁化方向向垂直方向被引导。通过做成这种结构，10年信息记录保持更稳定。
在该强磁性层3100和3102上能够适用TbFeCo、GdFeCo、Copt、FePt、CoFeBPt、CoFeBCr、CoCrPt、CoCr、CoPtB、FePtB、CoGd、CoFeBCr等的材料。另外，能够使用Co/Pt多层膜、CoFe/Pt多层膜、Fe/Pt多层膜、Co/Pd多层膜等。
实施例2
图7和图8是表示作为第二实施例的磁存储单元的结构例的剖面模式图。在附图中TMR元件50所示的部分上，搭载图1至图5所示的TMR元件。
C-MOS100由两个n型半导体101、102和一个p型半导体103构成。作为漏极的电极21与n型半导体101电连接，通过电极41及电极47与地线连接。作为源极的电极22与n型半导体102电连接。并且，23为门电极，通过该门电极23的通断，控制源电极22与漏电极21之间的电流的通断。在上述源电极22上层叠电极45、电极44、电极43、电极42、电极500，通过金属层400连接由图1至图5中任何一个构成的隧道磁阻效应膜1～5。在TMR膜1～5与金属层400之间形成取向控制层401。在TMR膜1～5之上层叠保护膜402，并且与保护层402接触而形成电极501。在电极501之上形成配线40，能够由电极501和配线40的层叠配线构成位线。另外，还能够只由配线40构成位线。图7表示在电极42的正上方形成TMR元件50的例子，图8表示从电极42引出电极50和金属层400而形成TMR元件50的例子。在这些情况下，MgO钝化层200至少覆盖TMR膜1～5、取向控制层401、保护层402的侧壁，还可以覆盖金属层400。层间绝缘膜201优选的是覆盖MgO钝化层200。
在上述的实施例的磁存储单元中，利用流动于隧道磁阻效应膜1～5上的电流，即所谓的自旋转移矩，旋转隧道磁阻效应膜1～5的强磁性自由层302的磁化方向，记录磁信息。自旋转移矩，不是在空间性的外部磁场，而是主要是在TMR元件中流动的自旋极化的电流的自旋，对TMR膜1～5的强磁性自由层302的磁存储单元施加转矩的原理。该自旋极化的电流具有由使电流流动于TMR膜1～5这事本身产生的机理。从而，具备从外部对TMR膜1～5供给电流的机构，通过使电流从该机构流动，实现自旋转移矩磁化反转。在本实施例中，通过电流流动于由电极40和电极501或配线40单独构成的位线和电极47之间，自旋转移矩作用于TMR膜1～5中的强磁性自由层302。在利用自旋转移矩进行写入的情况下，写入时的电力与使用电流磁场的情况相比能够降低至百分之一左右。
图9是表示配置上述的磁存储单元的磁随机存取存储器的结构例的图。构成选择该磁随机存取存储器的任意的磁存储器的选择部的门电极23和作为位的配线40，与各磁存储单元60电连接。通过配置刚才详述的磁存储单元，能够以低耗电动作，实现吉位级的高密度磁存储器。
产业上的可利用性
本发明作为隧道磁阻元件及装备该隧道磁阻元件的低耗电非易失性磁存储器而极其有用。
符号说明：
1～5-隧道磁阻效应膜，100-晶体管，101-第一n型半导体，102-第二n型半导体，103-p型半导体，21-源电极，22-漏电极，23-门电极，200-MgO钝化层，201-层间绝缘膜，300-强磁性固定层，301-绝缘层，302-强磁性自由层，3001-强磁性层，3002-非磁性层，3003-强磁性层，3021-强磁性层，3022-非磁性层，3023-强磁性层，40-配线(位线)，400-金属层，401-取向控制层，4011-反强磁性层，402-保护层，41-电极配线，42-电极配线，43-电极配线，44-电极配线，45-电极配线，47-电极配线，50-隧道磁阻效应元件，500-电极，501-电极，60-磁存储单元。

Claims (20)

1.一种磁阻效应元件，其特征在于，具有：
非晶体的非磁性金属层，
形成于上述非磁性金属层之上的取向控制层，
形成于上述取向控制层上的、且由强磁性自由层、强磁性固定层和形成于上述强磁性自由层和上述强磁性固定层之间的绝缘层构成的隧道磁阻效应元件，
覆盖上述隧道磁阻效应元件的侧壁、上述取向控制层的侧壁以及上述非磁性金属层的侧壁和表面的氧化镁钝化层，
覆盖上述氧化镁钝化层的层间绝缘层，以及
用于使电流在上述隧道磁阻效应元件的膜面垂直方向上流动的一对电极层。
2.根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于，
上述氧化镁钝化层在膜面垂直方向上为(001)结晶面。
3.根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于，
上述绝缘层由(001)取向的氧化镁构成，
上述强磁性自由层和上述强磁性固定层由含有Co、Fe、Ni、B中至少一种的膜形成。
4.根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于，
上述强磁性自由层和上述强磁性固定层由含有Co、Fe、Ni、B中至少一种的体心立方晶格的强磁性层形成。
5.根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于，
利用自旋转移矩使上述强磁性自由层的磁化反转，通过隧道磁阻效应检测相对于上述强磁性固定层的磁化方向的上述强磁性自由层的磁化方向。
6.根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于，
还具有用于固定上述强磁性固定层的磁化方向的反强磁性层。
7.根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于，
上述强磁性固定层由夹着非磁性层的且磁化方向结合成反平行的第一强磁性层和第二强磁性层构成。
8.根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于，
上述强磁性自由层由夹着非磁性层的且磁化方向结合成反平行的第一强磁性层和第二强磁性层构成。
9.根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于，
上述强磁性自由层和上述强磁性固定层由两层以上的强磁性层形成。
10.根据权利要求8所述的磁阻效应元件，其特征在于，
上述强磁性自由层和上述强磁性固定层中至少一个的磁化方向为膜面垂直方向。
11.一种磁存储单元，其特征在于，具有：
非晶体的非磁性金属层，
形成于上述非磁性金属层之上的取向控制层，
形成于上述取向控制层上的、且由强磁性自由层、强磁性固定层和形成于上述强磁性自由层与上述强磁性固定层之间的绝缘层构成的隧道磁阻效应元件，
覆盖上述隧道磁阻效应元件的侧壁、上述取向控制层的侧壁以及上述非磁性金属层的侧壁和表面的氧化镁钝化层，
覆盖上述氧化镁钝化层的层间绝缘层，
用于使电流在上述隧道磁阻效应元件的膜面垂直方向上流动的一对电极层，以及
开、关控制流动于上述隧道磁阻效应元件的电流的切换元件。
12.根据权利要求11所述的磁存储单元，其特征在于，
利用自旋转移矩使上述强磁性自由层的磁化反转，通过隧道磁阻效应检测相对于上述强磁性固定层的磁化方向的上述强磁性自由层的磁化方向。
13.根据权利要求11所述的磁存储单元，其特征在于，
上述氧化镁钝化层在膜面垂直方向上为(001)结晶面。
14.根据权利要求11所述的磁存储单元，其特征在于，
上述绝缘层由(001)取向的氧化镁构成，上述强磁性自由层和上述强磁性固定层由含有Co、Fe、Ni、B中至少一种的膜形成。
15.根据权利要求11所述的磁存储单元，其特征在于，
上述强磁性自由层和上述强磁性固定层由含有Co、Fe、Ni、B中至少一种的体心立方晶格的强磁性层形成。
16.一种磁随机存取存储器，其特征在于，具有：
将分别具有开、关控制流动于磁阻效应元件的电流的切换元件的磁存储单元排列成二维阵列状而成的存储单元群，
以及选择上述存储单元群中的所需的上述磁存储单元的选择部；
上述磁阻效应元件具有：
非晶体的非磁性金属层，
形成于上述非磁性金属层之上的取向控制层，
形成于上述取向控制层上的、且由强磁性自由层、强磁性固定层和形成于上述强磁性自由层与上述强磁性固定层之间的绝缘层构成的隧道磁阻效应元件，
覆盖上述隧道磁阻效应元件的侧壁、上述取向控制层的侧壁以及上述非磁性金属层的侧壁和表面的氧化镁钝化层，
覆盖上述氧化镁钝化层的层间绝缘层，以及
用于使电流在上述隧道磁阻效应元件的膜面垂直方向上流动的一对电极层。
17.根据权利要求16所述的磁随机存取存储器，其特征在于，
使电流流动于由上述选择部选择的上述磁存储单元的上述磁阻效应元件上，利用自旋转移矩使上述强磁性自由层的磁化反转而进行信息写入。
18.根据权利要求16所述的磁随机存取存储器，其特征在于，
上述氧化镁钝化层在膜面垂直方向上为(001)结晶面。
19.根据权利要求16所述的磁随机存取存储器，其特征在于，
上述绝缘层由(001)取向的氧化镁构成，
上述强磁性自由层和强磁性固定层由含有Co、Fe、Ni、B中至少一种的膜形成。
20.根据权利要求16所述的磁随机存取存储器，其特征在于，
上述强磁性自由层和上述强磁性固定层由含有Co、Fe、Ni、B中至少一种的体心立方晶格的强磁性层形成。
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