CN113380944A - 磁存储装置 - Google Patents

磁存储装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113380944A
CN113380944A CN202010816455.6A CN202010816455A CN113380944A CN 113380944 A CN113380944 A CN 113380944A CN 202010816455 A CN202010816455 A CN 202010816455A CN 113380944 A CN113380944 A CN 113380944A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
ferromagnetic layer
nonmagnetic layer
ferromagnetic
storage device
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.)
Pending
Application number
CN202010816455.6A
Other languages
English (en)
Inventor
泽田和也
李永珉
及川忠昭
北川英二
矶田大河
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.)
Kioxia Corp
Original Assignee
Kioxia 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 Kioxia Corp filed Critical Kioxia Corp
Publication of CN113380944A publication Critical patent/CN113380944A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H10N50/80—Constructional details
    • 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
    • G11C11/161—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 details concerning the memory cell structure, e.g. the layers of the ferromagnetic memory cell
    • 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
    • H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
    • H01F10/3272—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn by use of anti-parallel coupled [APC] ferromagnetic layers, e.g. artificial ferrimagnets [AFI], artificial [AAF] or synthetic [SAF] anti-ferromagnets
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
    • H10B61/10—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having two electrodes, e.g. diodes or MIM elements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
    • H10B61/20—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having three or more electrodes, e.g. transistors
    • H10B61/22—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having three or more electrodes, e.g. transistors of the field-effect transistor [FET] type
    • 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
    • H10N50/01—Manufacture or treatment
    • 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
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details
    • H10N50/85—Magnetic active materials
    • 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

Landscapes

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

Abstract

实施方式提供能够使隧穿磁阻比率提高的磁存储装置。一个实施方式的磁存储装置具备磁阻效应元件。磁阻效应元件包括第1～第3铁磁性层、第1与第2铁磁性层之间的第1非磁性层以及第2与第3铁磁性层之间的第2非磁性层。第2铁磁性层位于第1与第3铁磁性层之间。第3铁磁性层包括与第2非磁性层相接的第4铁磁性层、第3非磁性层及第4铁磁性层与第3非磁性层之间的第4非磁性层。第1非磁性层包含氧化物，该氧化物包含镁即Mg。第4非磁性层的熔点比第3非磁性层的熔点高。

Description

磁存储装置
本申请享受以日本专利申请2020-040615号(申请日：2020年3月10日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包括基础申请的全部内容。
技术领域
实施方式涉及磁存储装置。
背景技术
已知使用了磁阻效应元件作为存储元件的磁存储装置(MRAM：MagnetoresistiveRandom Access Memory，磁阻式随机存取存储器)。
发明内容
本发明要解决的课题在于，提供一种能够使隧穿磁阻比率提高的磁存储装置。
实施方式的磁存储装置具备磁阻效应元件。上述磁阻效应元件包括：第1铁磁性层、第2铁磁性层、第3铁磁性层、上述第1铁磁性层与上述第2铁磁性层之间的第1非磁性层及上述第2铁磁性层与上述第3铁磁性层之间的第2非磁性层。上述第2铁磁性层位于上述第1铁磁性层与上述第3铁磁性层之间。上述第3铁磁性层包括：与上述第2非磁性层相接的第4铁磁性层、第3非磁性层及上述第4铁磁性层与上述第3非磁性层之间的第4非磁性层。上述第1非磁性层包含氧化物，该氧化物包含镁(Mg)。上述第4非磁性层的熔点比上述第3非磁性层的熔点高。
附图说明
图1是用于说明实施方式的磁存储装置的结构的框图。
图2是用于说明实施方式的磁存储装置的存储单元阵列的结构的电路图。
图3是用于说明实施方式的磁存储装置的存储单元阵列的结构的截面图。
图4是用于说明实施方式的磁存储装置的存储单元阵列的结构的截面图。
图5是用于说明实施方式的磁存储装置的磁阻效应元件的结构的截面图。
图6是用于说明实施方式的磁存储装置中的磁阻效应元件的制造方法的示意图。
图7是用于说明实施方式的磁存储装置中的磁阻效应元件的制造方法的示意图。
图8是用于说明实施方式的效果的图表。
图9是用于说明实施方式的效果的图表。
图10是用于说明第1变形例的磁存储装置的磁阻效应元件的结构的截面图。
图11是用于说明第2变形例的磁存储装置的存储单元阵列的结构的电路图。
图12是用于说明第2变形例的磁存储装置的存储单元的结构的截面图。
标号说明
1：磁存储装置，10、10A：存储单元阵列，11：行选择电路，12：列选择电路，13：解码电路，14：写入电路，15：读出电路，16：电压生成电路，17：输入输出电路，18：控制电路，21、24、27、43、48、50：导电体，22、23、25、26：元件，31、32、34、35b、36、37b、37d、38：非磁性层，33、35a、35c、37a、37c、37e：铁磁性层，35、37：层叠体，20、40：半导体基板，41：选择晶体管，42：磁阻效应元件，44：扩散区域，45：绝缘体，46、47、49：接触插塞，51：层间绝缘膜。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。此外，在以下的说明中，关于具有同一功能及结构的构成要素，标注共同的参照标号。另外，在区分具有共同的参照标号的多个构成要素的情况下，对该共同的参照标号标注角标来加以区分。此外，在关于多个构成要素不需要特别区分的情况下，对该多个构成要素仅标注共同的参照标号，不标注角标。在此，角标不限于下标、上标，例如包括在参照标号的末尾添加的小写字母及表示排列的索引等。
1.实施方式
对实施方式的磁存储装置进行说明。实施方式的磁存储装置例如包括使用了通过磁隧道结(MTJ：Magnetic Tunnel Junction)而具有磁阻效应(Magnetoresistive effect)的元件(也称作MTJ元件或者磁阻效应元件(magnetoresistive effect element))作为电阻变化元件的、垂直磁化方式的磁存储装置。
1.1结构
首先，对实施方式的磁存储装置的结构进行说明。
1.1.1磁存储装置
图1是示出实施方式的磁存储装置的结构的框图。如图1所示，磁存储装置1具备：存储单元阵列10、行选择电路11、列选择电路12、解码电路13、写入电路14、读出电路15、电压生成电路16、输入输出电路17及控制电路18。
存储单元阵列10具备分别与行(row)及列(column)的组相关联的多个存储单元MC。具体而言，位于同一行的存储单元MC连接于同一字线WL，位于同一列的存储单元MC连接于同一位线BL。
行选择电路11经由字线WL与存储单元阵列10连接。对行选择电路11供给来自解码电路13的地址ADD的解码结果(行地址)。行选择电路11将与基于地址ADD的解码结果的行对应的字线WL设定为选择状态。以下，将被设定为选择状态的字线WL称作选择字线WL。另外，将选择字线WL以外的字线WL称作非选择字线WL。
列选择电路12经由位线BL与存储单元阵列10连接。对列选择电路12供给来自解码电路13的地址ADD的解码结果(列地址)。列选择电路12将与基于地址ADD的解码结果的列对应的位线BL设定为选择状态。以下，将被设定为选择状态的位线BL称作选择位线BL。另外，将选择位线BL以外的位线BL称作非选择位线BL。
解码电路13对来自输入输出电路17的地址ADD进行解码。解码电路13将地址ADD的解码结果向行选择电路11及列选择电路12供给。地址ADD包括选择的列地址及行地址。
写入电路14进行数据向存储单元MC的写入。写入电路14例如包括写入驱动器(未图示)。
读出电路15进行数据从存储单元MC的读出。读出电路15例如包括读出放大器(sense amplifier)(未图示)。
电压生成电路16使用从磁存储装置1的外部(未图示)提供的电源电压来生成用于存储单元阵列10的各种动作的电压。例如，电压生成电路16生成在写入动作时所需的各种电压，并向写入电路14输出。另外，例如，电压生成电路16生成在读出动作时所需的各种电压，并向读出电路15输出。
输入输出电路17将来自磁存储装置1的外部的地址ADD向解码电路13传送。输入输出电路17将来自磁存储装置1的外部的指令CMD向控制电路18传送。输入输出电路17将各种控制信号CNT在磁存储装置1的外部与控制电路18之间收发。输入输出电路17将来自磁存储装置1的外部的数据DAT向写入电路14传送，将从读出电路15传送来的数据DAT向磁存储装置1的外部输出。
控制电路18基于控制信号CNT及指令CMD来控制磁存储装置1内的行选择电路11、列选择电路12、解码电路13、写入电路14、读出电路15、电压生成电路16及输入输出电路17的动作。
1.1.2存储单元阵列
接着，使用图2对实施方式的磁存储装置的存储单元阵列的结构进行说明。图2是示出实施方式的磁存储装置的存储单元阵列的结构的电路图。在图2中，字线WL以通过包括2个小写字母(“u”及“d”)和索引(“<>”)的角标进行分类的方式加以表示。
如图2所示，存储单元MC(MCu及MCd)在存储单元阵列10内呈矩阵状配置，与多条位线BL(BL<0>、BL<1>、…、BL<N>))中的1条和多条字线WLd(WLd<0>、WLd<1>、…、WLd<M>)及WLu(WLu<0>、WLu<1>、…、WLu<M>)中的1条的组相关联(M及N是任意的整数)。即，存储单元MCd<i，j>(0≤i≤M，0≤j≤N)连接于字线WLd<i>与位线BL<j>之间，存储单元MCu<i，j>连接于字线WLu<i>与位线BL<j>之间。
此外，角标的“d”及“u”分别用于方便识别多个存储单元MC中的(例如，相对于位线BL)设置于下方的存储单元MC及设置于上方的存储单元MC。关于存储单元阵列10的立体构造的例子，将在后文叙述。
存储单元MCd<i，j>包括串联连接的开关元件SELd<i，j>及磁阻效应元件MTJd<i，j>。存储单元MCu<i，j>包括串联连接的开关元件SELu<i，j>及磁阻效应元件MTJu<i，j>。
开关元件SEL具有作为在数据相对于对应的磁阻效应元件MTJ的写入及读出时控制电流向磁阻效应元件MTJ的供给的开关的功能。更具体而言，例如，某存储单元MC内的开关元件SEL，在向该存储单元MC施加的电压低于阈值电压Vth的情况下，作为电阻值大的绝缘体而切断电流(成为断开(off)状态)，在向该存储单元MC施加的电压超过阈值电压Vth的情况下，作为电阻值小的导电体而使电流流动(成为接通(on)状态)。即，开关元件SEL具有不管流动的电流的方向如何都能够根据向存储单元MC施加的电压的大小来切换是使电流流动还是切断电流的功能。
开关元件SEL例如也可以是双端子型开关元件。在向双端子间施加的电压小于阈值的情况下，该开关元件是“高电阻”状态，例如电非导通状态。在向双端子间施加的电压为阈值以上的情况下，开关元件变成“低电阻”状态，例如电导通状态。不管电压是哪个极性，开关元件都可以具有该功能。
磁阻效应元件MTJ能够通过由开关元件SEL控制了供给的电流而将电阻值切换为低电阻状态和高电阻状态。磁阻效应元件MTJ作为存储元件发挥功能，该存储元件能够通过其电阻状态的变化而写入数据，且能够将所写入的数据以非易失的方式保持并读出。
接着，使用图3及图4对存储单元阵列10的截面构造进行说明。图3及图4示出了用于说明实施方式的磁存储装置的存储单元阵列的结构的截面图的一例。图3及图4分别是从彼此交叉的不同的方向观察存储单元阵列10时的截面图。
如图3及图4所示，存储单元阵列10设置在半导体基板20上。在以下的说明中，将与半导体基板20的表面平行的面设为XY平面，将与XY平面垂直的轴设为Z轴。另外，在XY平面内，将沿着字线WL的轴设为X轴，将沿着位线BL的轴设为Y轴。即，图3及图4分别是沿着Y轴及X轴观察存储单元阵列10的情况下的截面图。
在半导体基板20的上表面上例如设置有多个导电体21。多个导电体21具有导电性，作为字线WLd发挥功能。多个导电体21例如沿着Y轴排列设置，分别沿着X轴延伸。此外，在图3及图4中，对多个导电体21设置在半导体基板20上的情况进行了说明，但不限于此。例如，多个导电体21也可以不与半导体基板20相接而在其上方分离地设置。
在1个导电体21的上表面上设置有各自作为磁阻效应元件MTJd发挥功能的多个元件22。在1个导电体21的上表面上设置的多个元件22例如沿着X轴排列设置。即，在1个导电体21的上表面共同连接沿着X轴排列的多个元件22。此外，关于元件22的结构的详情，将在后文叙述。
在多个元件22各自的上表面上设置有作为开关元件SELd发挥功能的元件23。多个元件23各自的上表面与多个导电体24中的某一个连接。多个导电体24具有导电性，作为位线BL发挥功能。多个导电体24例如沿着X轴排列设置，分别沿着Y轴延伸。即，在1个导电体24共同连接沿着Y轴排列的多个元件23。此外，在图3及图4中，对多个元件23的每一个与元件22的上表面及导电体24的下表面相接地设置的情况进行了说明，但不限定于此。例如，多个元件23的每一个也可以经由导电性的接触插塞(未图示)与元件22及导电体24连接。
在1个导电体24的上表面上设置有各自作为磁阻效应元件MTJu发挥功能的多个元件25。在1个导电体24的上表面上设置的多个元件25例如沿着X轴排列设置。即，在1个导电体24的上表面共同连接沿着Y轴排列的多个元件25。此外，元件25例如具有与元件22同等的结构。
在多个元件25各自的上表面上设置有作为开关元件SELu发挥功能的元件26。多个元件26各自的上表面连接于多个导电体27中的某一个。多个导电体27具有导电性，作为字线WLu发挥功能。多个导电体27例如沿着Y轴排列设置，分别沿着X轴延伸。即，在1个导电体27共同连接沿着X轴排列的多个元件26。
此外，在图3及图4中，对多个元件26的每一个在元件25的上表面上及导电体27的下表面上相接设置的情况进行了说明，但不限于此。例如，多个元件26的每一个也可以经由导电性的接触插塞(未图示)与元件25及导电体27连接。
通过如以上这样构成，存储单元阵列10成为2条字线WLd及WLu的组与1条位线BL对应的构造。并且，存储单元阵列10在字线WLd与位线BL之间设置有存储单元MCd，在位线BL与字线WLu之间设置有存储单元MCu。也就是说，存储单元阵列10具有多个存储单元MC沿着Z轴设置于不同的高度的构造。在图3及图4所示的单元构造中，存储单元MCd与下层相关联，存储单元MCu与上层相关联。即，共同连接于1条位线BL的2个存储单元MC中的、设置于位线BL的上层的存储单元MC与标注有角标“u”的存储单元MCu对应，设置于下层的存储单元MC与标注有角标“d”的存储单元MCd对应。
1.1.3磁阻效应元件
接着，使用图5对实施方式的磁存储装置的磁阻效应元件的结构进行说明。图5是示出实施方式的磁存储装置的磁阻效应元件的结构的截面图。在图5中，例如示出将图3及图4所示的磁阻效应元件MTJd沿着与Z轴垂直的平面(例如，XZ平面)剖切时的截面的一例。此外，磁阻效应元件MTJu具有与磁阻效应元件MTJd同等的结构，因此省略其图示。
如图5所示，磁阻效应元件MTJ例如包括：作为顶层TOP(Top layer)发挥功能的非磁性层31、作为封盖层CAP(Capping layer)发挥功能的非磁性层32、作为存储层SL(Storage layer)发挥功能的铁磁性层33、作为隧道势垒层TB(Tunnel barrier layer)发挥功能的非磁性层34、作为参照层RL(Reference layer)发挥功能的层叠体35、作为间隔层SP(Spacer layer)发挥功能的非磁性层36、作为移位消除层SCL(Shift cancellinglayer)发挥功能的层叠体37及作为基底层UL(Under layer)发挥功能的非磁性层38。存储层SL、参照层RL及移位消除层SCL各自能够视为作为一体而具有铁磁性的构造体。
磁阻效应元件MTJd例如从字线WLd侧朝向位线BL侧(在Z轴方向上)按照非磁性层38、层叠体37、非磁性层36、层叠体35、非磁性层34、铁磁性层33、非磁性层32及非磁性层31的顺序层叠多个膜。磁阻效应元件MTJu例如从位线BL侧朝向字线WLu侧(在Z轴方向上)按照非磁性层38、层叠体37、非磁性层36、层叠体35、非磁性层34、铁磁性层33、非磁性层32及非磁性层31的顺序层叠多个膜。磁阻效应元件MTJd及MTJu例如作为构成磁阻效应元件MTJd及MTJu的磁性体的磁化方向分别相对于膜面朝向垂直方向的、垂直磁化型的MTJ元件发挥功能。此外，磁阻效应元件MTJ也可以在上述的各层31～38之间包括未图示的另外的层。
非磁性层31是非磁性的导电体，具有作为使磁阻效应元件MTJ的上端与位线BL或字线WL的电连接性提高的上部电极(top electrode)的功能。非磁性层31例如包含选自钨(W)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)、钛(Ti)及氮化钛(TiN)中的至少一种元素或化合物。
非磁性层32是非磁性体的层，具有抑制铁磁性层33的阻尼常数的上升，使写入电流减小的功能。非磁性层32例如包含选自氧化镁(MgO)、氮化镁(MgN)、氮化锆(ZrN)、氮化铌(NbN)、氮化硅(SiN)、氮化铝(AlN)、氮化铪(HfN)、氮化钽(TaN)、氮化钨(WN)、氮化铬(CrN)、氮化钼(MoN)、氮化钛(TiN)、氮化钒(VN)中的至少一种氮化物或氧化物。另外，非磁性层32也可以是这些氮化物或氧化物的混合物。即，非磁性层32不限于由2种元素构成的二元化合物，能够包含由3种元素构成的三元化合物，例如氮化钛铝(AlTiN)等。
铁磁性层33具有铁磁性，在与膜面垂直的方向上具有易磁化轴方向。铁磁性层33具有沿着Z轴朝向位线BL侧、字线WL侧中的某一方向的磁化方向。铁磁性层33包含铁(Fe)、钴(Co)及镍(Ni)中的至少某一种，铁磁性层33还包含硼(B)。
更具体而言，例如，铁磁性层33包含铁钴硼(FeCoB)或硼化铁(FeB)，能够具有体心立方系的晶体构造。
非磁性层34是非磁性的绝缘体，例如包含氧化镁(MgO)，如上所述，能够还包含硼(B)。非磁性层34具有膜面在(001)面上取向的NaCl晶体构造，在铁磁性层33的晶体化处理中，作为成为用于从与铁磁性层33的界面生长晶质的膜的核的晶种材料发挥功能。非磁性层34设置于铁磁性层33与层叠体35之间，与这2个铁磁性层一起形成磁隧道结。
层叠体35能够作为整体而视为1个铁磁性层，在与膜面垂直的方向上具有易磁化轴方向。层叠体35具有沿着Z轴而朝向位线BL侧、字线WL侧中的某一方向的磁化方向。层叠体35的磁化方向是固定的，在图5的例子中，朝向层叠体37的方向。此外，“磁化方向固定”意味着磁化方向不因能够使铁磁性层33的磁化方向反转的大小的电流(自旋转矩)而变化。
更具体而言，层叠体35包括：作为界面层IL(Interface layer)发挥功能的铁磁性层35a、作为功能层FL(Function layer)发挥功能的非磁性层35b及作为主参照层MRL(Mainreference layer)35c发挥功能的铁磁性层35c。例如，在非磁性层36的上表面与非磁性层34的下表面之间依次层叠铁磁性层35c、非磁性层35b及铁磁性层35a。
铁磁性层35a是铁磁性的导电体，例如包含铁(Fe)、钴(Co)及镍(Ni)中的至少某一种。另外，铁磁性层35a也可以还包含硼(B)。更具体而言，例如，铁磁性层35a包含铁钴硼(FeCoB)或硼化铁(FeB)，能够具有体心立方系的晶体构造。
非磁性层35b是非磁性的导电体，例如包含选自钽(Ta)、铪(Hf)、钨(W)、锆(Zr)、钼(Mo)、铌(Nb)及钛(Ti)中的至少一种金属。非磁性层35b具有维持铁磁性层35a与铁磁性层35c之间的交换耦合的功能。
铁磁性层35c例如能够包含选自钴(Co)与铂(Pt)的多层膜(Co/Pt多层膜)、钴(Co)与镍(Ni)的多层膜(Co/Ni多层膜)及钴(Co)与钯(Pd)的多层膜(Co/Pd多层膜)中的至少一种多层膜。
非磁性层36是非磁性的导电体，例如包含选自钌(Ru)、锇(Os)、铑(Rh)、铱(Ir)、钒(V)及铬(Cr)中的至少一种元素。
层叠体37能够作为整体而视为1个铁磁性层，在与膜面垂直的方向上具有易磁化轴方向。层叠体37具有沿着Z轴而朝向位线BL侧、字线WL侧中的某一方向的磁化方向。层叠体37的磁化方向与层叠体35同样地是固定的，在图5的例子中朝向层叠体35的方向。
更具体而言，层叠体37包括：作为反铁磁性耦合层AFL(Anti-ferromagneticcoupling layer)发挥功能的铁磁性层37a、作为扩散抑制层DBL(Diffusion barrierlayer)发挥功能的非磁性层37b以及各自作为多层膜ML(Multi-layer)之一发挥功能的铁磁性层37c(ML1)、非磁性层37d(ML2)及铁磁性层37e(ML3)。例如，在非磁性层38的上表面与非磁性层36的下表面之间依次层叠铁磁性层37e、非磁性层37d、铁磁性层37c、非磁性层37b及铁磁性层37a。
铁磁性层37a是具有密排六方(hcp：Hexagonal close-packed)或面心立方(fcc：face-centered cubic)系的晶体构造的铁磁性的导电体，例如包含钴(Co)。铁磁性层35c及37a通过非磁性层36而反铁磁性地耦合。即，铁磁性层35c及37a以具有彼此反平行的磁化方向的方式耦合。因而，在图5的例子中，铁磁性层35c及37a的磁化方向朝向彼此相对的方向。将这样的铁磁性层35c、非磁性层36及铁磁性层37a的耦合构造称作SAF(Synthetic Anti-Ferromagnetic，合成反铁磁)构造。
非磁性层37b是具有非晶态构造的非磁性的导电体，例如包含选自钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、锝(Tc)、钌(Ru)、铑(Rh)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、铼(Re)、锇(Os)及铱(Ir)中的至少一种元素。另外，非磁性层37b能够包含选自钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、锝(Tc)、钌(Ru)、铑(Rh)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、铼(Re)、锇(Os)及铱(Ir)中的至少一种元素的氮化物。此外，非磁性层37b在以不对铁磁性层37a的晶体构造造成影响的程度设置得薄的情况下，也可以具有与上述的晶体构造不同的晶体构造。上述的非磁性层37b内的元素(选自钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、锝(Tc)、钌(Ru)、铑(Rh)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、铼(Re)、锇(Os)及铱(Ir)中的至少一种元素及其氮化物)例如具有至少比非磁性层37d高的熔点，更优选的是，具有比铁(Fe)及钴(Co)高的熔点。另外，具有非晶态构造，该非晶态构造不具有元素容易扩散的晶粒界面(晶界)。由此，非磁性层37b内的物质具有在高温环境下不容易向其他层扩散的性质，且具有抑制从其他层扩散来的元素通过非磁性层37b内的性质。
铁磁性层37c是铁磁性的导电体，例如包含钴(Co)。铁磁性层37c与铁磁性层37a磁耦合，具有与铁磁性层37a相同的磁化方向。
非磁性层37d是非磁性的导电体，例如包含选自铂(Pt)、镍(Ni)及钯(Pd)中的至少一种元素，具有维持铁磁性层37c与铁磁性层37e的交换耦合的功能。铁磁性层37e是铁磁性的导电体，例如包含钴(Co)。
此外，在图5的例子中，示出非磁性层37d及铁磁性层37e的组仅层叠1组的情况，但非磁性层37d及铁磁性层37e的组也可以多次层叠。
即，多次层叠的非磁性层37d及铁磁性层37e的组能够形成选自铂(Pt)与钴(Co)的多层膜(Pt/Co多层膜)、镍(Ni)与钴(Co)的多层膜(Ni/Co多层膜)及钯(Pd)与钴(Co)的多层膜(Pd/Co多层膜)中的至少一种多层膜。
通过以上的结构，层叠体37能够抵消层叠体35的漏磁场对铁磁性层33的磁化方向造成的影响。因而，抑制因层叠体35的漏磁场等而在铁磁性层33的磁化的反转容易度中产生非对称性(即，铁磁性层33的磁化的方向反转时的反转容易度在从一方向另一方反转的情况和向其相反方向反转的情况下不同)。
非磁性层38是非磁性的导电体，具有作为使与位线BL、字线WL的电连接性提高的电极的功能。另外，非磁性层38例如包含高熔点金属。高熔点金属例如表示熔点比铁(Fe)及钴(Co)高的材料，例如包含选自锆(Zr)、铪(Hf)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铌(Nb)、钛(Ti)、钽(Ta)、钒(V)、钌(Ru)及铂(Pt)中的至少一种元素。
在实施方式中，采用以下的自旋注入写入方式：使写入电流直接向这样的磁阻效应元件MTJ流动，通过该写入电流而向存储层SL及参照层RL注入自旋转矩，控制存储层SL的磁化方向及参照层RL的磁化方向。磁阻效应元件MTJ能够根据存储层SL及参照层RL的磁化方向的相对关系是平行还是反平行来获得低电阻状态及高电阻状态中的某一种。
若使某大小的写入电流Ic0沿图5中的箭头A1的方向、即从存储层SL朝向参照层RL的方向向磁阻效应元件MTJ流动，则存储层SL及参照层RL的磁化方向的相对关系成为平行。在该平行状态的情况下，磁阻效应元件MTJ的电阻值最低，磁阻效应元件MTJ被设定为低电阻状态。该低电阻状态被称作“P(Parallel，平行)状态”，例如被规定为数据“0”的状态。
另外，若使比写入电流Ic0大的写入电流Ic1沿图5中的箭头A2的方向、即从参照层RL朝向存储层SL的方向(与箭头A1相反的方向)向磁阻效应元件MTJ流动，则存储层SL及参照层RL的磁化方向的相对关系成为反平行。在该反平行状态的情况下，磁阻效应元件MTJ的电阻值最高，磁阻效应元件MTJ被设定为高电阻状态。该高电阻状态被称作“AP(Anti-Parallel，反平行)状态”，例如被规定为数据“1”的状态。
此外，在以下的说明中，按照上述的数据的规定方法进行说明，但数据“1”及数据“0”的规定方法不限于上述的例子。例如，也可以将P状态规定为数据“1”，将AP状态规定为数据“0”。
1.2磁阻效应元件的制造方法
接着，对实施方式的磁存储装置的磁阻效应元件的制造方法进行说明。
在以下的说明中，对磁阻效应元件MTJ内的各构成要素中的、从非磁性层38(基底层UL)到铁磁性层35a(界面参照层IRL)为止的层的制造方法特别进行说明，关于非磁性层34以上的层构造省略说明。
图6及图7是用于说明实施方式的磁存储装置的磁阻效应元件的制造方法的示意图。在图6及图7中，示出执行退火处理前后的作为磁阻效应元件MTJ发挥功能的预定的层构造。
如图6所示，非磁性层38、铁磁性层37e、非磁性层37d、铁磁性层37c、非磁性层37b、铁磁性层37a、非磁性层36、铁磁性层35c、非磁性层35b及铁磁性层35a在半导体基板20的上方依次层叠。
如上所述，在非磁性层37b内包含具有在高温环境下也不容易向其他层扩散且抑制来自其他层的元素的扩散的性质的元素(在图6中，作为“扩散抑制元素”而用圆表示)。另一方面，在非磁性层37d内包含具有在高温环境下容易向其他层扩散的性质的元素(在图6中，作为“扩散容易元素”而用菱形表示)。
接着，如图7所示，对在图6中形成的层构造进行退火处理，该层构造能够获得作为磁阻效应元件MTJ的性质。
此外，通过退火处理从外部对各层施加热，由此，非磁性层37d内的扩散容易元素能够朝向其他层扩散。扩散容易元素例如通过向非磁性层36或铁磁性层35a内扩散而可能使磁阻效应元件MTJ的性能劣化。
根据实施方式，包含扩散抑制元素的非磁性层37b设置于非磁性层37d与非磁性层36之间及非磁性层37d与铁磁性层35a之间。由此，抑制扩散容易元素通过非磁性层37b而扩散。因而，能够抑制扩散容易元素作为杂质混入非磁性层36及铁磁性层35a内。因此，能够抑制磁阻效应元件MTJ的性能的劣化。
1.3.本实施方式的效果
根据实施方式，能够制造提高了隧穿磁阻比率的磁阻效应元件MTJ。关于本效果，以下使用图8进行说明。
图8是用于说明实施方式的效果的图表。在图8中，在横轴上取在退火处理时向磁阻效应元件MTJ施加的温度(退火温度)，在纵轴上取磁阻效应元件MTJ的隧穿磁阻比率TMR(Tunnel magnetoresistance ratio)的大小，绘制线L1及L2。线L1对应于实施方式中的磁阻效应元件MTJ的隧穿磁阻比率TMR，线L2对应于比较例中的磁阻效应元件MTJ的隧穿磁阻比率TMR。比较例中的磁阻效应元件MTJ例如不包括非磁性层37b。此外，在图8中，线L1及L2的各自的隧穿磁阻比率TMR的大小相对于退火温度为温度T0的情况下的隧穿磁阻比率TMR分别被标准化而示出。
如图8所示，在退火温度是比温度T0高的温度T1的情况下(T1>T0)，隧穿磁阻比率TMR在实施方式中的情况和比较例中的情况下都以相同程度的比例从温度T0下的值上升(提高)。这是因为，在退火处理时施加的温度越高，则铁磁性层33、非磁性层34及铁磁性层35a越优质地晶体化。然而，在退火温度是比温度T1更高的温度T2的情况下(T2>T1)，比较例中的隧穿磁阻比率TMR与温度T1的情况相比劣化。这是因为，随着在退火处理时施加的温度的增加，非磁性层37d内的铂(Pt)等扩散容易元素向铁磁性层35a内扩散的量增加，该增加的铁磁性层35a内的扩散容易元素会使铁磁性层35a的自旋极化率下降。
另一方面，根据实施方式，在退火温度是温度T2的情况下，隧穿磁阻比率TMR能够与温度T1的情况相比进一步提高。这是因为，通过由非磁性层37b抑制非磁性层37d内的扩散容易元素向铁磁性层35a的扩散，由扩散容易元素引起的铁磁性层35a的自旋极化率的下降被抑制。
因此，根据实施方式，即使在比较例中隧穿磁阻比率TMR可能劣化的退火温度T2下，也能够使隧穿磁阻比率TMR提高。
另外，根据实施方式，能够制造SAF构造的耦合能高的磁阻效应元件MTJ。关于本效果，以下使用图9进行说明。
在图9中，与图8同样，在横轴上取退火，在纵轴上取磁阻效应元件MTJ的反铁磁性耦合的耦合能Jex的大小，绘制线L3及L4。线L3对应于实施方式中的磁阻效应元件MTJ的耦合能Jex，线L4对应于比较例中的磁阻效应元件MTJ的耦合能Jex。比较例中的磁阻效应元件MTJ与图8的情况同样，不包括非磁性层37b。此外，在图9中，线L3及L4各自的耦合能Jex的大小相对于退火温度是温度T0的情况分别被标准化而示出。
如图9所示，每当退火温度从温度T0向T1、从温度T1向T2上升时，比较例中的耦合能Jex劣化。这是因为，随着在退火处理时施加的温度的增加，非磁性层37d内的铂(Pt)等扩散容易元素向非磁性层36内扩散的量增加，该增加的非磁性层36内的扩散容易元素会使将铁磁性层35c与铁磁性层37a之间反铁磁性地耦合的非磁性层36的功能劣化。
另一方面，根据实施方式，即使退火温度从温度T0向T1、从温度T1向T2上升，也认为耦合能Jex不劣化。这是因为，通过由非磁性层37b抑制非磁性层37d内的扩散容易元素向非磁性层36的扩散，使铁磁性层35c与铁磁性层37a之间反铁磁性地耦合的非磁性层36的功能的劣化被抑制。因此，根据实施方式，即使在比较例中耦合能Jex可能劣化的退火温度T2下，也能够抑制耦合能Jex的劣化。
2.变形例等
此外，不限于上述的实施方式，能够应用各种变形。以下，对能够向上述的实施方式应用的一些变形例进行说明。此外，为了便于说明，主要对与实施方式的差异点进行说明。
2.1第1变形例
关于上述的实施方式中的磁阻效应元件MTJ，对存储层SL设置于参照层RL的上方的顶部自由(top free)构造进行了说明，但不限于此。例如，磁阻效应元件MTJ也可以是存储层SL设置于参照层RL的下方的底部自由(bottom free)构造。
图10是用于说明第1变形例的磁存储装置中的磁阻效应元件的结构的截面图。图10与实施方式的在图5中说明过的顶部自由型的磁阻效应元件MTJ相对应地示出底部自由型的磁阻效应元件MTJ的结构。
如图10所示，在构成为底部自由型的情况下，磁阻效应元件MTJd从字线WLd侧朝向位线BL侧(在Z轴方向上)，磁阻效应元件MTJu从位线BL侧朝向字线WLu侧(在Z轴方向上)，按照作为缓冲层BUF(Buffer layer)发挥功能的非磁性层31、作为基底层UL发挥功能的非磁性层32、作为存储层SL发挥功能的铁磁性层33、作为隧道势垒层TB发挥功能的非磁性层34、作为参照层RL发挥功能的层叠体35、作为间隔层SP发挥功能的非磁性层36、作为移位消除层SCL发挥功能的层叠体37及作为顶层(top layer)TOP发挥功能的非磁性层38的顺序层叠多个膜。另外，层叠体35在Z轴方向上依次层叠作为界面参照层IRL发挥功能的铁磁性层35a、作为功能层FL发挥功能的非磁性层35b及作为主参照层MRL发挥功能的铁磁性层35c。层叠体37在Z轴方向上依次层叠作为反铁磁性耦合层AFL发挥功能的铁磁性层37a、作为扩散抑制层DBL发挥功能的非磁性层37b以及各自作为多层膜ML之一发挥功能的铁磁性层37c、非磁性层37d及铁磁性层37e。对第1变形例中的各层31～38分别应用例如与实施方式中的各层31～38同等的材料。通过如以上这样构成，在底部自由型的情况下也能够起到与实施方式的情况同等的效果。
2.2第2变形例
另外，虽然对于向上述的实施方式中的存储单元MC应用双端子型开关元件来作为开关元件SEL的情况进行了说明，但也可以应用MOS(Metal oxide semiconductor，金属氧化物半导体)晶体管作为开关元件SEL。
即，存储单元阵列不限于在Z方向的不同的高度具有多个存储单元MC的构造，能够应用任意的阵列构造。
图11是用于说明第2变形例的磁存储装置的存储单元阵列的结构的电路图。图11对应于实施方式的在图1中说明过的磁存储装置1中的存储单元阵列10。
如图11所示，存储单元阵列10A具备分别与行及列相关联的多个存储单元MC。并且，位于同一行的存储单元MC连接于同一字线WL，位于同一列的存储单元MC的两端连接于同一位线BL及同一源极线/BL。
图12是用于说明第2变形例的磁存储装置的存储单元的结构的截面图。图12对应于实施方式的在图3及图4中说明过的存储单元MC。此外，在图12的例子中，存储单元MC不相对于半导体基板层叠，因此不被标注“u”及“d”等角标。
如图12所示，存储单元MC设置在半导体基板40上，包括选择晶体管41(Tr)及磁阻效应元件42(MTJ)。选择晶体管41作为在数据相对于磁阻效应元件42的写入及读出时控制电流的供给及停止的开关而设置。磁阻效应元件42的结构与实施方式的图5或第1变形例的图10所示的磁阻效应元件MTJ同等。
选择晶体管41具备：作为字线WL发挥功能的栅极(导电体43)和在该栅极的沿着x轴的两端设置在半导体基板40上的1对源区域或漏区域(扩散区域44)。导电体43设置在作为设置在半导体基板40上的栅极绝缘膜发挥功能的绝缘体45上。导电体43例如沿着y轴延伸，共同连接于沿着y轴排列的其他存储单元MC的选择晶体管(未图示)的栅极。导电体43例如沿着x轴排列。在设置于选择晶体管41的第1端的扩散区域44上设置有接触插塞46。
接触插塞46连接在磁阻效应元件42的下表面(第1端)上。在磁阻效应元件42的上表面(第2端)上设置有接触插塞47，在接触插塞47的上表面上连接作为位线BL发挥功能的导电体48。导电体48例如沿着x轴延伸，共同连接于沿着x轴排列的其他存储单元的磁阻效应元件(未图示)的第2端。在设置于选择晶体管41的第2端的扩散区域44上设置有接触插塞49。接触插塞49连接在作为源极线/BL发挥功能的导电体50的下表面上。导电体50例如沿着x轴延伸，共同连接于例如沿着x轴排列的其他存储单元的选择晶体管(未图示)的第2端。导电体48及50例如沿着y轴排列。导电体48例如位于导电体50的上方。此外，在图12中虽然省略，但导电体48及50以互相避免物理干涉及电干涉的方式配置。选择晶体管41、磁阻效应元件42、导电体43、48、及50以及接触插塞46、47及49由层间绝缘膜51覆盖。此外，相对于磁阻效应元件42沿着x轴或y轴排列的其他磁阻效应元件(未图示)例如设置在同一层上。即，在存储单元阵列10A内，多个磁阻效应元件42例如配置在XY平面上。
通过如以上这样构成，即使在向开关元件SEL应用作为三端子型开关元件的MOS晶体管而非双端子型开关元件的情况下，也能够起到与实施方式同等的效果。
2.3其他
另外，关于在上述的实施方式及变形例中叙述的存储单元MC，对磁阻效应元件MTJ设置于开关元件SEL的下方的情况进行了说明，但磁阻效应元件MTJ也可以设置于开关元件SEL的上方。
虽然说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式作为例子而提示，并非意在限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的方式实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、主旨，并且包含于权利要求书所记载的发明及其均等的范围。

Claims (17)

1.一种磁存储装置，具备磁阻效应元件，
所述磁阻效应元件包括：
第1铁磁性层；
第2铁磁性层；
第3铁磁性层；
所述第1铁磁性层与所述第2铁磁性层之间的第1非磁性层；以及
所述第2铁磁性层与所述第3铁磁性层之间的第2非磁性层，
所述第2铁磁性层位于所述第1铁磁性层与所述第3铁磁性层之间，
所述第3铁磁性层包括：
与所述第2非磁性层相接的第4铁磁性层；
第3非磁性层；以及
所述第1铁磁性层与所述第3非磁性层之间的第4非磁性层，
所述第1非磁性层包含氧化物，该氧化物包含镁即Mg，
所述第4非磁性层的熔点比所述第3非磁性层的熔点高。
2.根据权利要求1所述的磁存储装置，
所述第4非磁性层为非晶态。
3.根据权利要求1所述的磁存储装置，
所述第2非磁性层包含选自钌即Ru、锇即Os、铑即Rh、铱即Ir、钒即V及铬即Cr中的至少一种元素。
4.根据权利要求3所述的磁存储装置，
所述第2铁磁性层及所述第3铁磁性层具有彼此相反的磁化方向。
5.根据权利要求1所述的磁存储装置，
所述第4非磁性层包含选自钛即Ti、钒即V、铬即Cr、锆即Zr、铌即Nb、钼即Mo、锝即Tc、钌即Ru、铑即Rh、铪即Hf、钽即Ta、钨即W、铼即Re、锇即Os及铱即Ir中的至少一种元素。
6.根据权利要求5所述的磁存储装置，
所述第4非磁性层包含选自钛即Ti、钒即V、铬即Cr、锆即Zr、铌即Nb、钼即Mo、锝即Tc、钌即Ru、铑即Rh、铪即Hf、钽即Ta、钨即W、铼即Re、锇即Os及铱即Ir中的至少一种元素的氮化物。
7.根据权利要求5所述的磁存储装置，
所述第3非磁性层包含选自铂即Pt、镍即Ni及钯即Pd中的至少一种元素。
8.根据权利要求1所述的磁存储装置，
所述第3铁磁性层包含所述第3非磁性层与所述第4非磁性层之间的第5铁磁性层。
9.根据权利要求8所述的磁存储装置，
所述第4铁磁性层和所述第5铁磁性层包含钴即Co。
10.根据权利要求1所述的磁存储装置，
所述第1铁磁性层和所述第2铁磁性层包含选自铁即Fe、钴即Co及镍即Ni中的至少一种元素。
11.根据权利要求1所述的磁存储装置，
所述磁阻效应元件，
与从所述第1铁磁性层向所述第2铁磁性层的第1电流相应地成为第1电阻值，
与从所述第2铁磁性层向所述第1铁磁性层的第2电流相应地成为第2电阻值。
12.根据权利要求11所述的磁存储装置，
所述第1电阻值比所述第2电阻值小。
13.根据权利要求1所述的磁存储装置，
所述第1铁磁性层设置于所述第2铁磁性层的上方。
14.根据权利要求1所述的磁存储装置，
所述第1铁磁性层设置于所述第2铁磁性层的下方。
15.根据权利要求1所述的磁存储装置，
所述磁存储装置具备存储单元，
所述存储单元包括：
所述磁阻效应元件；和
与所述磁阻效应元件串联连接的开关元件。
16.根据权利要求15所述的磁存储装置，
所述开关元件是双端子型开关元件。
17.根据权利要求15所述的磁存储装置，
所述开关元件是MOS晶体管即金属氧化物半导体晶体管。
CN202010816455.6A 2020-03-10 2020-08-14 磁存储装置 Pending CN113380944A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020040615A JP2021144969A (ja) 2020-03-10 2020-03-10 磁気記憶装置
JP2020-040615 2020-03-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113380944A true CN113380944A (zh) 2021-09-10

Family

ID=77568965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010816455.6A Pending CN113380944A (zh) 2020-03-10 2020-08-14 磁存储装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11563168B2 (zh)
JP (1) JP2021144969A (zh)
CN (1) CN113380944A (zh)
TW (1) TWI746085B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021145025A (ja) * 2020-03-11 2021-09-24 キオクシア株式会社 磁気記憶装置及び磁気記憶装置の製造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070171704A1 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 Industrial Technology Research Institute High-bandwidth magnetoresistive random access memory devices and methods of operation thereof
CN101154710A (zh) * 2006-09-28 2008-04-02 株式会社东芝 磁阻效应元件、磁存储器、磁头及记录再生装置
US20100311236A1 (en) * 2009-06-03 2010-12-09 International Business Machines Corporation Copper interconnect structure with amorphous tantalum iridium diffusion barrier
CN102392216A (zh) * 2011-11-22 2012-03-28 南京大学 一种高热稳定性双层扩散阻挡层材料的制备方法
US20140048893A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Magnetoresistive random access memory cell and fabricating the same
CN109155360A (zh) * 2016-02-05 2019-01-04 汉阳大学校产学协力团 存储器件
US20200075841A1 (en) * 2018-08-31 2020-03-05 Toshiba Memory Corporation Magnetic storage device

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013069862A (ja) 2011-09-22 2013-04-18 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子
US8878318B2 (en) * 2011-09-24 2014-11-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Structure and method for a MRAM device with an oxygen absorbing cap layer
US8995181B2 (en) 2013-03-21 2015-03-31 Daisuke Watanabe Magnetoresistive element
US20140284733A1 (en) 2013-03-22 2014-09-25 Daisuke Watanabe Magnetoresistive element
US9184374B2 (en) 2013-03-22 2015-11-10 Kazuya Sawada Magnetoresistive element
US20140284534A1 (en) 2013-03-22 2014-09-25 Toshihiko Nagase Magnetoresistive element and manufacturing method thereof
US9269890B2 (en) 2013-03-22 2016-02-23 Masahiko Nakayama Magnetoresistance effect element with shift canceling layer having pattern area greater than that of storage layer
US9178137B2 (en) 2013-03-22 2015-11-03 Youngmin EEH Magnetoresistive element and magnetic memory
US9209386B2 (en) 2013-09-06 2015-12-08 Makoto Nagamine Magneto-resistive element having a ferromagnetic layer containing boron
US9142756B2 (en) 2013-09-06 2015-09-22 Makoto Nagamine Tunneling magnetoresistive element having a high MR ratio
US9293695B2 (en) 2013-09-09 2016-03-22 Koji Ueda Magnetoresistive element and magnetic random access memory
US9130143B2 (en) 2013-09-10 2015-09-08 Toshihiko Nagase Magnetic memory and method for manufacturing the same
WO2015136725A1 (en) 2014-03-13 2015-09-17 Daisuke Watanabe Magnetoresistive element
US9705076B2 (en) 2014-03-13 2017-07-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive element and manufacturing method of the same
US9647203B2 (en) 2014-03-13 2017-05-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive element having a magnetic layer including O
US10026888B2 (en) 2014-08-06 2018-07-17 Toshiba Memory Corporation Magnetoresistive effect element and magnetic memory
US9620561B2 (en) 2014-09-05 2017-04-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive element and manufacturing method thereof
US9640584B2 (en) 2014-10-02 2017-05-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing a magnetoresistive memory device
US9991313B2 (en) 2014-10-02 2018-06-05 Toshiba Memory Corporation Magnetic memory and manufacturing method of the same
US20160130693A1 (en) 2014-11-11 2016-05-12 Kazuya Sawada Method of manufacturing magnetoresistive memory device and manufacturing apparatus of the same
US9461240B2 (en) 2015-02-26 2016-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive memory device
US20160260773A1 (en) 2015-03-04 2016-09-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive element, method of manufacturing magnetoresistive element, and memory device
US9362489B1 (en) * 2015-04-24 2016-06-07 Yimin Guo Method of making a magnetoresistive element
US9608199B1 (en) 2015-09-09 2017-03-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic memory device
US10211256B2 (en) 2015-09-10 2019-02-19 Toshiba Memory Corporation Magnetic memory device with stack structure including first and second magnetic layers and nonmagnetic layer between the first and second magnetic layers
US10050192B2 (en) * 2015-12-11 2018-08-14 Imec Vzw Magnetic memory device having buffer layer
US20170263679A1 (en) 2016-03-11 2017-09-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic memory device
US20170263680A1 (en) * 2016-03-14 2017-09-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive memory device and manufacturing method of the same
US10170519B2 (en) 2016-03-14 2019-01-01 Toshiba Memory Corporation Magnetoresistive element and memory device
US9947862B2 (en) 2016-03-14 2018-04-17 Toshiba Memory Corporation Magnetoresistive memory device
TWI688131B (zh) 2016-09-14 2020-03-11 日商東芝記憶體股份有限公司 半導體裝置
US10263178B2 (en) 2016-09-15 2019-04-16 Toshiba Memory Corporation Magnetic memory device
JP6365901B2 (ja) * 2016-09-28 2018-08-01 株式会社東芝 磁気抵抗素子及び磁気記憶装置
US10546997B2 (en) * 2016-12-02 2020-01-28 Regents Of The University Of Minnesota Magnetic structures including FePd
JP2018163921A (ja) 2017-03-24 2018-10-18 東芝メモリ株式会社 磁気記憶装置
JP2019054054A (ja) * 2017-09-13 2019-04-04 東芝メモリ株式会社 磁気装置
JP2019054095A (ja) * 2017-09-14 2019-04-04 東芝メモリ株式会社 磁気抵抗素子
JP7086664B2 (ja) * 2018-03-20 2022-06-20 キオクシア株式会社 磁気装置
JP2020043224A (ja) * 2018-09-11 2020-03-19 キオクシア株式会社 磁気装置
JP2020043282A (ja) 2018-09-13 2020-03-19 キオクシア株式会社 記憶装置
JP2020150216A (ja) * 2019-03-15 2020-09-17 キオクシア株式会社 磁気抵抗素子及び磁気記憶装置
JP2020155442A (ja) 2019-03-18 2020-09-24 キオクシア株式会社 磁気デバイス
JP7204549B2 (ja) * 2019-03-18 2023-01-16 キオクシア株式会社 磁気装置
JP6806199B1 (ja) * 2019-08-08 2021-01-06 Tdk株式会社 磁気抵抗効果素子およびホイスラー合金
US11361805B2 (en) * 2019-11-22 2022-06-14 Western Digital Technologies, Inc. Magnetoresistive memory device including a reference layer side dielectric spacer layer
US11404193B2 (en) * 2019-11-22 2022-08-02 Western Digital Technologies, Inc. Magnetoresistive memory device including a magnesium containing dust layer
US11839162B2 (en) * 2019-11-22 2023-12-05 Western Digital Technologies, Inc. Magnetoresistive memory device including a plurality of reference layers
US11404632B2 (en) * 2019-11-22 2022-08-02 Western Digital Technologies, Inc. Magnetoresistive memory device including a magnesium containing dust layer

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070171704A1 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 Industrial Technology Research Institute High-bandwidth magnetoresistive random access memory devices and methods of operation thereof
CN101154710A (zh) * 2006-09-28 2008-04-02 株式会社东芝 磁阻效应元件、磁存储器、磁头及记录再生装置
US20100311236A1 (en) * 2009-06-03 2010-12-09 International Business Machines Corporation Copper interconnect structure with amorphous tantalum iridium diffusion barrier
CN102392216A (zh) * 2011-11-22 2012-03-28 南京大学 一种高热稳定性双层扩散阻挡层材料的制备方法
US20140048893A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Magnetoresistive random access memory cell and fabricating the same
CN109155360A (zh) * 2016-02-05 2019-01-04 汉阳大学校产学协力团 存储器件
US20200075841A1 (en) * 2018-08-31 2020-03-05 Toshiba Memory Corporation Magnetic storage device

Also Published As

Publication number Publication date
TW202135062A (zh) 2021-09-16
US20210288240A1 (en) 2021-09-16
JP2021144969A (ja) 2021-09-24
TWI746085B (zh) 2021-11-11
US11563168B2 (en) 2023-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108573725B (zh) 磁存储装置
US10854252B2 (en) Magnetic storage device with a stack of magnetic layers including iron (Fe) and cobalt (co)
US10937947B2 (en) Magnetic memory device with a nonmagnet between two ferromagnets of a magnetoresistive effect element
US11217288B2 (en) Magnetic device and memory device
US10943632B2 (en) Magnetic storage device
TWI716830B (zh) 磁性裝置
US11316095B2 (en) Magnetic device which improves write error rate while maintaining retention properties
TWI746085B (zh) 磁性記憶裝置
US11335422B2 (en) Semiconductor memory device and memory system
TWI794931B (zh) 磁性記憶裝置
JP2020043133A (ja) 磁気記憶装置
US20230309413A1 (en) Magnetic memory device
US10867650B2 (en) Magnetic storage device
TW202404105A (zh) 磁性記憶裝置
TW202324402A (zh) 磁性記憶體裝置
CN116806114A (zh) 磁存储装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination