TW591813B - Magnetoresistive effect element and magnetic memory having the same - Google Patents

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Description

591813 Ο) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於磁阻效應元件及具備該磁阻效應元件之 磁性記憶體。 【先前技術】 使用磁性體膜之磁阻效應元件係使用於磁頭，磁性感 測器，而亦有人提議使用於固體磁性記憶體。 特別是做爲可能高速讀寫之大容量，低消費電力動作 之下一代之固體不揮發性記憶體而利用了強磁性體之磁阻 效應之磁阻式隨機存取記憶體（下面稱MRAM ( Magnetic Random Access Memory)之關心也愈來愈高。 近年來做爲具有在於二個磁性金屬層之間插入一層介 電體之三明治構造，而對於膜面垂直地通電流’利用隧道 電流之磁阻效應元件之所謂「強磁性隧道連接元件（下面 稱：TMR ( Tunneling Magneto- Resistance effect)元件） 」也有人提案。在於強磁性隧道連接元件中’已可以獲得 20%以上之磁阻變化率（MR比）、（參照J· Appl. Phy · 79 4 7 24 ( 1996 ))所以對於MR AM之應用之可能性也提 高。 此強磁性隧道連接元件乃’在於強磁性電極上成膜了 0.6nm〜2.0nm厚之薄鋁（A1)層之後，其表面曝曬於氧 氣暉光放電或氧氣氣體’由而形成隧道阻擋層就可實現。 又，具有：能接於構成此強磁性一重隧道接合之一方 -6- (2) (2)591813 之強磁性層地設置強磁性層，而藉交換結合力而使之不容 易引起上述一方之強磁性層之磁化，而固定了磁化之方向 之磁化固著層之構造之強磁性一重隧道接合也有人提案。 (參照日本發明專利公報：特開平10- 4227號）。 又，介著分散於介電體中之磁性粒子之強磁性隧道連 接或強磁性二重隧道（連續膜也有人提案（Phys· Rev· B56 ( 10 ) ，R5 74 7(1997)、應用磁氣學會誌 23，4- 2, (1999 ) 、Appl. Phys. Lett. 73 ( 19 ) 5 2829 ( 1998 ),
Jpn. J. Appl. Phys. 39, L1035 ( 2001 ) ) 〇 在這些中亦可以獲得20〜50%之磁阻變化率之情形 、及爲了獲得所欲之輸出電壓値而施加於強磁性隧道連接 元件之電壓値之下仍然可以抑制磁阻變化率之減少。因而 具有應用於MR AM之可能性。 於MR AM使用TMR元件時，以在於挾接隧道阻擋層 之二個強磁性層之中，令一方之磁化之方向變化地予以固 定之磁化固著層爲磁化基準層，而令另一方之磁化方向容 易交換之磁化自由層做爲記憶層。 而將基準層與記憶層之磁化之方向之平行狀態及反平 行之狀態對應爲二進資料之 及 “1”由而可以記憶資 訊。 記錄資訊之寫入乃由，對於設置於TMR元件近傍之 寫入配線通電流所發生之感應磁場反轉記憶層之磁化方向 來實施。 又，記錄資訊之讀出係藉檢測出由TMR效果之電阻 591813 Ο) 變化份來實施。 爲了固定基準層之磁化之方向起見，採取能接觸於強 磁性層地設置反強磁層而藉交換結合力由而使磁化反轉不 容易發生之方法。此種構造呼稱謂，旋轉閥型構造。在此 構造中，基準層之磁化之方向係一面施加磁場施予熱處理 (磁化固著退火）來決定。 另一方記憶層係藉賦予而磁性異方向性而磁化容易方 向及基準層之強化之方向係能成爲同樣地被形成。 這些使用強磁性隧道接合或強磁性二重燧道接合之磁 性記錄元件係，具有不揮發性，而讀取寫入時間也是10 毫微（nano) ( 1(Γ 9)秒以下之迅速。改寫次數亦有1015 之潛能。特別是使用強磁性二重隧道接合之磁性記憶元件 乃，如上述爲了獲取所欲之輸出電壓値而增加施加於強磁 性隧道連接元件之電壓値之情形下，仍然可以抑制磁阻變 化率之減少，因此可以獲得大的輸出電壓，表現做爲磁性 記憶元件之合宜之特性。 惟關於記憶體之殼體（組成）尺寸來說，存儲組成係 使用由1個電晶體及1個TMR元件所成之1電晶體-1 TMR結構（例如參照USP 5，734，605號公報）時，具有 無法做成半導體之 DRAM ( Dynamic Rand am Access Memory)以下之尺寸之問題。 爲了解決此問題，有種種提案，例如在位線與字線之 間串聯連接TMR元件及二極體之二極體型結構（ USP 5，64 0，343號公報）、或在於位線與字線之間配置 -8 - (4) (4)591813 了 TMR元件之單純矩陣型結構’德國DE 19744095，歐 洲 WO 9914760 號）。 惟，大容量化而使TMR元件之尺寸微小化時，會發 生熱搖晃，而除了旋轉資訊有消失之可能性之外，隨著 TMR元件之尺寸之減小所致之開關磁場之增大就成爲問 按保磁力，換言之開關磁場乃依存於元件尺寸、形狀 、強磁性材料之磁化、膜厚等等。一般來說，記憶元件之 尺寸變小時間開關磁場會變大。這個情形代表著，將具有 隧道接合之TMR元件做爲記憶元件而使用於MR AM時’ 在於寫入時需要大的電流磁場，而使消費電力變大。再考 量高積體化時消費電力變大係更顯著之點係很大之問題° 再者由熱之Μη原子等之擴散而長期的熱安定性之問 題。 如上所說明，爲了實現磁性記憶體之超大容量化起見 ，須要使用減小TMR元件之尺寸之情形下仍然MR比大 ，且開關磁場小，熱安定性優異之磁阻效應元件及使用其 之磁性記憶體。 【發明內容】 本發明係鑑於上述課題之認況所創作，提供一種減小 強磁性隧道接合元件之尺寸之情形下，MR比大，開關磁 場小、熱安定性優異，具有可靠性之磁阻效應元件及使用 其之磁性記憶體爲目的。 -9 - (5) (5)591813 依本發明之第1之態樣之磁阻效應元件乃具備： 複數之強磁性層之介著非磁性層而層疊而成之記憶層 、及至少備有一層之強磁性層之磁性膜、以及設於上述記 憶層與上述磁性膜之間之隧道阻擋層， 上述記憶層之強磁性層乃由Ni- Fe· Co三元合金所成 ’在二兀狀態圖中’具有由 C〇9〇(at%)Fe〗〇(at%)- Fe30(
Ni70(at%)之直線、Fes〇(at%) Ni20(at%) - C〇65(at%) Ni35( at%)之直線所圍繞之內側之組成領域及由Fe8〇 ( at%) Ni20 ( at%) · C〇65(at%) Ni35(at%)之直線、0〇9〇(31%)?61〇(31%)-
Fe7〇(at%) Ni3〇(at%)之直線、C〇9〇(al%) Fei〇(at%) - Fe3〇( atw Ni7Q ( at%)之直線所圍繞之內側之組成領域中之任何一 方之組成領域所選取之組成，而上述記憶層與上述隧道阻 擋層之界面、及上述磁性膜與上述隧道阻擋層之界面之最 大表面粗糙度係0.4nm以下爲其特徵。 依本發明之第2態樣之磁性記憶體乃具備：第1之配 線，及與上述第1之配線交叉之第2之配線、及設置於上 述第1之配線與第2之配線之各交叉領域之存儲單元，上 述存儲單元乃做爲記憶元件而具備上述之磁阻效應元件爲 其特徵。 依本發明之第3態樣之磁性記憶體乃具備：第1之配 線，及形成於上述第1之配線上之第1之磁阻效應元件、 及形成於上述第1之配線上之第2之磁阻效應元件、及形 成於上述第1之配線上與上述第1之配線交叉之第2配線 -10- (6) (6)591813 、及形成於上述第1之配線下、與上述第1之配線交叉之 第3配線，上述第1及第2之磁阻效應元件係分別上述之 磁阻效應元件。 當對於上述第2及第3之配線分別通過電流，而對於 上述第1之配線流通電流，由而將上述第1及第2之磁阻 效應元件之記憶層之磁化分別可以反轉於規定之方向， 且，藉由檢測出介著上述第1之配線而對於上述第1 及第2之磁阻效應元件流通讀出電流所獲得之來自上述第 1及第2之磁阻效應元件之輸出訊號之差份，由而做爲二 値資訊之其中之一的予以讀出爲其特徵者。 【實施方式】 在說明本發明之實施形態之前說明到達本發明之經緯 〇 現在已知，在於MR AM而將TMR元件用做記憶元件 時，由於發生於TMR元件之兩端之磁極之反磁場之影響 ，而與短邊之長度之逆數成比例地開關磁場會增大之情形 。又強磁性體之內部磁化係，在於內部附近即由磁氣之方 向異性及交換相互作用之效果，在於沿著磁化容易方向地 平行的排擠之狀態最安定。惟在於兩端部即發生磁極由而 增大靜磁能，所以犧牲隨著磁極之發生而增大之能地設法 減少靜磁能時，即會形成備有與中央部不同方向之磁區（ 邊緣領域（Edge- domain ) ’）。此邊緣領域係使磁化反轉 .過程複雜化，而使無磁場狀態之殘留磁化降低，換言之使 -11 - (7) (7)591813 可做爲輸出之磁阻變化率降低。 所以供MRAM之TMR元件之記憶層而使用之強磁性 體係須選擇，本身上保磁力小，同時在於無磁場狀態也具 有充分地可以獲得充分之輸出之份量之大小之MR比之材 料，係在於實現高積體化MR AM上很重要。 又在於現行之MRAM中，做爲記憶層之磁性材料而 使用Ni- Fe系之例子之報告。（參照IEEE International Solid- State Circuits Conference, Digest of Technical Papers, 2000， p. 12 8., IEEE International Solid- State
Circuits Conference, Digest of Technical Papers, 2000，p. 130 ) 〇 注目於上述之「保磁力小」、「具有大MR比（MR 變化率大）」之條件而比較Ni- Fe系、Co- Fe系兩者時 ，（：〇- Fe系係顯示40%以上之非常大之MR變化率，惟 保持力即很大。另一方面Ni- Fe系即Ni組成大之組成範 圍（大約80% at以上）中，顯示小的保磁力，惟MR變 化率即比Co- Fe系者而變小。 保磁力之大小，換言之，開關磁場之大小係依存於磁 性材料之種類，合金組成。惟一般來說，MR變化率大之 組成之Co- Fe系合金係，保持力會變大。另一方面，MR 變化率係通常使用迴旋分極率大之合金組成材料時較大。 而相對的保持力之大小係不但對於磁性材料之種類及合金 組成，對於較磁性層爲下層之疊層構造之材料、以及由疊 層所致之粗糙度之大小非常敏感之事實係習知。粗糙度大 -12- (8) (8)591813 時，在於磁性層間產生磁性的結合，結果使保磁力變大， 所以在於記憶層使用本質的保持力小的材料，同時選擇粗 糙度小之疊層構造及底層材料也很重要。 特別是在於記憶層使用由強磁性層及非磁性層所成之 多層疊構造時，如記憶層與隧道阻擋層之界面、或磁化固 著層與隧道阻擋層之界面之粗糙度大時，有開關磁場之大 小之極端的變大之問題。惟，使用多層層疊構造之記憶層 時，如果使粗糙度變小時，即較使用單層膜時，即具有以 保持大的MR比之狀態之下，可以減低開關磁場之利處。 再者，在於多層層疊構造之記憶層之強磁性層產生層 間結合（Interlayer Coupling)由而可以減小組成尺寸， 將記憶層之體積變小之狀態下，仍然可以獲得熱安定性優 異之特性。此時須要有將粗糙度變小之膜構造之整體設計 〇 如上所述，使用於現行之記億層之磁性材料係無法同 時滿足「保持力小」、「具有大的MR變化率」、「優異 之熱安定性」之三個條件。 於是本發明人乃想到，以同時可以滿足這些三個條件 之磁性材料，構造用於記憶層，且藉由選擇粗糙度小之層 疊構造及底層材料由而應可以獲得低消費電力且高輸出之 TMR元件及使用此TMR元件之磁性記億體。 下面參照附圖，說明本發明之基本槪念及實施形態。 一般來說，使用於T M R元件之記憶層乃，能迅速的追隨 於外部磁場而容易變化磁化方向之所謂軟磁性材料，而做 -13- 591813 Ο) 爲軟磁性材料而應具備之主要之點係可舉出（a)初透磁 率或最大透磁率等之透磁率大。（b)殘留磁化或飽和磁 化大。（c )保磁力小等。 如果磁性材料之磁性方向異性係起因於磁性（伸縮） 時，初透磁係與磁歪常數之逆數成比例。保磁力係與磁歪 常數成比例。所以可以說磁歪常數愈小愈適合於TMR元 件之磁性材料。 加上，使用爲TMR元件之記憶層之磁性材料乃，在 這些條件之外加上爲了獲得高的輸出起見，顯示很大的磁 阻變化率之必要。惟這件事係由使用迴旋分極率大之材料 ’介著隧道阻擋層配置該磁性轉移溫度（居里溫度）高之 材料、或使用Fe組成大的材料就可以實現。 TMR元件乃有：備有複數層之隧道阻擋層之如第2( a )圖所示之強磁性隧道接合（圖示係二重接合）、及隧 道阻擋層之只有一層之第2 ( b )圖所示之強磁性一重隧 道接合。換言之，強磁性一重隧道接合係成爲依序在於底 層金屬層2上設置反強磁性層4、磁化固著層6 (亦稱梢 層）、隧道阻擋層8、磁化自由層1 〇 (亦稱記憶層）、蓋 /硬罩層18之構成。 又，強磁性二重隧道接合係，在於底層記憶層2上’ 依序設置反強磁性層4、磁化固著層6、隧道阻擋層8、 記錄層10、隧道阻擋層12、磁化固著層14、反強磁性層 16、蓋/硬罩層18而構成。 -14- (10) (10)591813 (第1實施形態） 爲了尋找出此種TMR元件之MR比之儘可能的大， 且開關磁場之儘可能小之記憶層之構成起見實施下述之實 驗。 首先，本實施形態之TMR元件係尺寸爲0.15 X 0.2// m2之強磁性二重隧道接合型。並且記憶層係以強磁性層 而挾接由Ru所成之非磁性層之三層構造者。而採用Cope- Ni 三元 合金。 構成此記憶層之強磁性層之膜厚爲2nm。 磁化固著層係爲了獲得大MR比，而使用Co- Fe合 金，特別是使用Co5GFe5()，反強磁性層係使用IrMn合金 ，隧道阻擋層即使用 AlOx，又底層金屬層係Ta/Rii之二 層構造。 所以本實施形態之TMR元件之構成係成爲： Ta/Ru/IrMn/CoFe/Ru/CoFe/A10x/CoFeNi/Ru/CoFeNi/A10x/ CoFe/Ru/CoFe/IrMn/Ru/上部配線 首先於第1圖表示，製作了改變了用於構成記憶層之 強磁性層之Co· Fe- Ni之三元合金之組成時之TMR元件 ，而調查了 MR比及開關磁場之結果。構成記憶層之強磁 性層之組成係在於第1圖中以X來表示。第1圖中以細 縱線表示之領域係，製作上述TMR元件時，開關磁場之 成爲350e以下之領域。又，第1圖所示之較C〇9〇(at%) Fei〇( at%) - Fe3G( at%) Ni7(M at%)之直線之下領域係以室溫 而MR比爲40%以上所獲得之領域。 -15- (11) (11)591813 由此實驗結果可知於TMR元件中，記憶層之強磁性 層係Ni- Fe- Co三元合金所成，在於Ni- Fe- Co三元狀態 圖中，具有由：C〇90(at%)Fei〇(at%)- Fe30(at%)Ni70(at%) 之直線 ki、FesiMat%) Ni2(Mat%) - Fe3〇(at%) Ni70(at%)之直 線 k：2、Fes〇(at%) Ni2G(at%) - C〇65(at%) Ni35(at%)之直線 k 3所圍繞之內側之組成領域r i CO65(at%)Ni35(at%)之直線k3、CO90(at%)Fel。（at%)-Fe70 (at%)Ni3o(at%)之直線k4、Co9。（at%)Fel。（at%)-Fe3。（at% )N i 7 o ( a t % )之直線k 5所圍繞之內側之組成領域r 2選擇之 組成爲合宜之事實。 又在於，磁化固著層使用 Co- Fe時，就可以獲得 40%以上之MR比因此很合宜。本實施形態中，磁化固 著層係使用了 C〇5〇Fe5〇惟使用，C〇i〇Fe9〇〜C〇9〇Fei〇之結 果，MR特性之傾向並沒有很大之影響。 接著，爲了調查記憶層與隧道阻擋層之界面、或磁化 固著層與隧道阻擋層之粗糙度，對於開關磁場之影響起見 製作了將該近靠於本實施形態之TMR元件之底層記憶層 2之反強磁性層4之膜厚之從8n〜14nm爲止，每隔著 2nm地予以改變之TMR元件。再者從底層記憶層2之遠 側之反強磁性層16之膜厚即定爲8nm。 而用於調整粗糙度之影響之TMR元件之構成者即成 爲如下記。
Ta/Ru/IrMn(Xnm)/CoFe/Ru/CoFe/A10x/CoFeNi/Ru/ CoFeNi/A10x/CoFe/Ru/CoFe/IrMn(8nm)/Ru/上部配線 -16- (12) (12)591813 又，爲了比較製作如下構成之比較例1以及比較例2 之TMR元件，從底層記憶層2較遠之反強磁性層16之膜 厚爲8nm，從底層記億層2近之反強磁性層4之膜厚係 8nm〜14nm每隔2nm地予以變更製作試料。調查粗糙度 所造成之影響。 比較例 1; Ta/Al/Ru/IrMn(xnm)/CoFe/Ru/CoFe/A10x/ CoFeNi/Ru/CoFeNi/A10x/CoFe/Ru/CoFe/IrMn(8nm)/Ru/ 上 部配線 比較例 2; Ta/Ru/IrMn(xnm)/CoFe/Ru/CoFe/A10x/ CoFeNi /A10x/CoFe/Ru/CoFe/IrMn(8nm)/Ru/上部配線 詳述之，比較例1係將依本實施形態之TMR元件之 底層金屬層2之構成，從Ta/Ru而改變爲Ta/Al/Ru之構 成。比較例2係對於本實施形態之TMR元件係備有三層 構造之記憶層而備有單層構造之記憶層，TMR元件之底 層記憶層2之構成乃由與本實施形態相同，由Ta/Ru所構 成。 當使由ΙηΜιι所成之反強磁性層之膜厚改變時，使用 透過型電子顯微鏡（下面稱 TEM ( Transparant Electron Microscope )來觀測時，查明了記憶層或磁化固著層與隧 道阻擋層之界面之粗糙度（最大表面粗糙度）係很大的依 存於底層金屬層。 本實施形態與比較例2乃由於底層金屬層2係同一構 成所以反強磁性層之膜厚之相同時，粗糙度即大致成爲相 同。 -17· (13) (13)591813 惟比較例1即其底層金屬層上使用Ta/Al/Ru，因此與 備有由Ta/Ru所成之底層記億層之本實施形態之TMR元 件相比較，觀測出粗糙度大之事實。 第3圖表示，本實施形態與比較例1之TMR元件之 記憶層或磁化固著層與隧道阻擋層之界面之粗糙度（最大 表面粗糙度）之對於開關磁場Hsw之各依存性。 第4圖表示，本實施形態與比較例2之TMR元件之 記億層、或磁化固著層與隧道阻擋層之界面之粗糙度之對 於開關磁場Hsw之各依存性。又於第3圖及第4圖中d係 表示近於底層金屬層之反強磁性層之膜厚。 由第3圖可知，雖然本實施形態與比較例1係同是記 憶層係多層構造，且近於底層記憶層之反強磁性層之膜厚 相同。而記憶層或磁化固著層與隧道阻擋層之界面之粗糙 度乃，該在於低層金屬層使用Ta/Al/Ru之比較例1之 TMR元件者較大，且開關磁場Hsw亦大。 又由第4圖可知，使記億層或磁化固著層與隧道阻擋 層之界面之粗糙度減小時，該記憶層之三層構造之本實施 形態者係與記憶層之單層構造之比較例2比較時，可以獲 得小的開關磁場也。所以記憶層爲多層構造時，只要記憶 層或磁化固著層與隧道阻擋層之界面之粗糙度爲〇.4nm以 下時，即與記憶層係單層構造者比較可以使開關磁場變小 也。 接著實施本實施形態、比較例1及比較例2之TMR 元件分別放置於85 。(：之爐中之資訊保持性（數據輸出保 -18- (14) (14)591813 持時間）之可靠性試驗。其結果圖示於第5(a)圖及第5 (b )圖。其結果查明了，記錄層爲單層構造之比較例2 之TMR元件係，記憶層與近於隧道阻擋層之磁化固著層 之強磁性層之迴旋之方向爲反平衡狀態時，得保持了資訊 (數據），（參照第5 ( b )圖）。惟平行時，即觀測了 有未能保持資訊（數據）之位元（參照第5 ( a )圖）。 而本實施形態及比較例1之TMR元件即，兩TMR元 件均可以獲得合宜之可靠性（參照第5 ( a )圖，第5 ( b )圖）。由而查明了在於記錄層上採用三層構造時，可以 獲得具有可靠性之元件之事實。 如上所說明，依本實施形態之TMR元件時，保持小 之開關磁場之狀態之下，可以獲得MR變化率大、熱安定 性優異之特性。 在於本實施形態中，記錄層係如第6 ( a )圖所示， 以強磁性挾接非磁性層之三層構造爲例，惟如第6(b) 圖所示，具備：強磁性層a /非磁性層/非磁性層b /非磁 性層/強磁性層a之構造也可以。換言之，強磁性層之介 著非磁性層而層間結合之構造就可以。並且其結合強度爲 Hex= 3kOe以下時，強磁性的或強磁性的都無妨。又在於 第6 ( a )圖所示之構成中，具有強磁性層b係較強磁性 層a者膜厚薄、或以非磁性層所分斷之構造之所謂隨著強 磁性層a之反磁場之位疊阻擋變小之功效。做爲TMR元 件之記憶層而使用如第6 ( b )圖所示之構造時，即可能 獲得較第6 ( a )圖之構造者更小之開關磁場者。已查明 -19- (15) (15)591813 :例如以Co- Fe- Ni來構成強磁性層a，以Ni- Fe來構成 強磁性層b、以 Ru來構成非磁性層之所謂：Co- Fe-Ni/Ru/Ni- Fe/Ru/Co· Fe· Ni所成之五層層疊構造之記錄 層來替代本實施形態之三層層疊構造之記億層時，更再減 小10〜20%之開關磁場之事實。 又，本實施形態中，記錄層之強磁性層之膜厚係2nm ，惟lnm以上3nm以下爲合宜。lnm以下時，強磁性層 即變爲超常磁性，不能保持強磁性迴旋之熱安定性。又成 爲3nm以上時開關磁場變大，爲了實施開關之電流脈衝 之絕對値增大而發生EM ( Electro· migration)之問題。 又在於本實施形態中，做爲磁化固著層而使用Co- Fe 二元合金強磁性層爲例，惟如在於磁化固著層使用Co- Fe 二元合金強磁性層時，可以獲得比使用C()-Fe·Ni、Ni-Fe、Co- Ni之情形者更大之MR比也。 又在於依本實施形態之TMR元件中，磁化固著層係 如第7 ( a )圖所示之強磁性層/非磁性層/強磁性層之三層 構造，而該近於隧道阻擋層之強磁性層之膜厚爲使用厚膜 厚者爲合宜。 採用此構造時，由於可以抵銷來磁化固著層之浮遊磁 場（stray field)，因此保持熱安定性之狀態之下，將MR 曲線之滯後曲線對於零磁場調整爲對稱狀也。 按浮遊磁場Hst〃y係對於MR元件之長邊之長度L成 反比例。（Hstray= C/L)。本式中C係常數，所以隨應於 TMR元件之長邊之長度而一義的可以決定該近於隧道阻 -20- (16) (16)591813 擋層之強磁性層之厚度也。 再者，在於依本實施形態之TMR元件中，磁化固著 層之至少近接於隧道阻擋層之強磁性層係採用：具有強磁 性層/非磁性層/強磁性層之三層構造之構造，例如第7 ( b )圖所示之磁化固著層係強磁性層/非晶形磁性層/強磁性 層/非磁性層/強磁性層之層疊構造或如第7 ( c )圖所示之 ，強磁性層/非晶形磁性層/強磁性層/非磁性層/非晶形磁 性層/強磁性層之層疊構造爲合宜。又非晶形磁性層即非 晶形強磁性層爲合宜。使用上述構造時設使在於反強磁性 層上，使用 Pt- Mn、Ir- Mn、Ni- Μη等時仍然可以抑制 Μη之擴散而長期的可以維持安定性，所以可以提供具有 可靠性之TMR元件。 又非晶形磁性層係對於Co、Fe、Ni或這些合金中混 合數％ 至數十％ 之 Zr、Nb、Bi、Ta、W等等而容易製 作也。 使用於三層或多層構造之記憶層或磁化固著層之非磁 性層係使用 Ru (釕）、Ir (銥）、Os (餓）或這些之合 金爲合且。 又，本實施形態之TMR元件中，接觸於磁化固著層 地設置之反強磁性層乃由：PtxMru-x、NiyMm_y、
IrzMiu. z之其中之一所構成。 本例中，以 49.5at% Sx，y$50.5at% 、22at% Sz ^ 27at% ，反強磁性層之膜厚爲l〇nm以下，更合宜者爲 9nm以下爲合宜。 • 21 - (17) (17)591813 由而以TEM觀測磁化固著層與隧道阻擋層之界面、 或隧道阻擋層與記錄層之界面之粗糙度時可以使頂峯値至 頂峯値，換言之，最大表面粗糙面係0.4nm以下，最好是 0.3 nm以下也。 再者，做爲抑制粗糙度之方法，在設於反強磁性層之 下面之底層金屬層之電極材料而使用Ta或W，緩衝層即 使Ru、Ir、Pt，即可以使接觸於磁化固著層之面之粗糙度 (最大表面租縫度）成爲〇.2ηπι〜0·4ηπι以下。 又，做爲TMR元件之隧道阻擋層而可以使用：Al2〇3 (氧化鋁）、SiCh (氧化矽）、MgO (氧化鎂）、A1N ( 氮化鋁）、Bh〇3 (氧化鉍）、MgF2 (氟化鎂）、CaF2 (氟 化鈣）、SrTiCh (氧化鈦、緦）、AlLa〇3 (氧化鑭•鋁） 、Α1· Ν· Ο (氧化氮化鋁）、GaO (氧化鉻）、等之各種 之絕緣體（介電體）。 這些之化合物係沒有以化學量論的觀視時完全的正確 的組成之必要。氧、氮、氟等之缺損、或有過不足之存在 。又這些絕綠層（介電體層）之厚度係以隧道電流可以通 流之程度之薄爲合宜，實際上以l〇nm以下爲合宜。 如上所述之TMR元件係可以使用各種濺射法、蒸鍍 法、分子線延伸法等等通常之薄膜形成手段而形成於規定 之基板上。此時之基板乃例如可以使用：Si (矽）、Si02 (氧化矽）、Al2〇3 (氧化鋁）、尖晶石、A1N (氮化鋁） 、等等各種之基板。 又，TMR元件形狀而言，磁化方向Ml、M2不一定 -22- (18) (18)591813 要直線狀，將TMR元件之形狀做成如第8 ( a)圖，至第 8(e)圖所示之形成種種之邊緣疇也可以。第8(a)圖 乃至第8 ( e )圖係表示在本實施形態之TMR元件之記憶 層之平面形態之其他之具體例之模式圖’換言之TMR元 件之記憶層係可以做成例如第8 ( a )圖所示之在長方形 之一方之對角兩端附加了凸出部之形狀’或如第8(b) 圖所示之平行四邊形，如第8 ( c )圖所示之菱形’如第8 (d)圖所示之橢圓形，如第8(e)圖所不之邊緣傾斜型 等等各種之形狀也。 本例中，欲將記憶層圖樣形成於表示於第8 ( a )圖 〜第8(c)圖及第8(e)圖之形狀時，實際上角部會修 圓之情形爲多，惟角部成修圓之狀態亦可用’這些之非對 稱之形狀乃在於蝕刻法所使用之光柵之圖樣形狀做成非對 稱狀而可以容易製作。 (第2實施形態） 下面以第9圖表示依本發明之第2實施形態之TMR 元件之構成。本實施形態之TMR元件係在於底層金屬層 上依序形成磁化自由層/隧道阻擋層/記憶層/蓋層/硬罩之 構成。 底層金屬層/記憶層/隧道阻擋層/磁化自由層/蓋層/硬 罩亦可以。換言之於第2(b)圖所示之第1實施形態之 TMR元件中，替代於反強磁性層及磁化固著層（稍層） 而設置了磁化自由層之構成。 -23- (19) (19)591813 並且在此實施形態之TMR元件中’記憶層係成爲如 第6圖所示之第1實施形態時同樣’強磁性層係介著非 磁性層地層疊了複數層之構成。 又，記憶層與隧道阻擋層之界面之粗糙度（最大表面 粗糙度）係使之成爲〇.4nm以下地被構成。 磁化自由層係至少包含一個強磁性層。 又，底層金屬層係與第1實施形態同樣之構成。 本第2實施形態之TMR元件係與第1實施形態同 樣，以保持小的開關磁場之狀態下’可以獲得大的MR變 化率，優異之熱安定性之特性也。 (第3實施形態） 接著，參照附圖說明依本發明之第3實施形態之磁 性記憶體。又，在此第3實施形態中，磁性記憶體之記 憶元件係使用在上述第1及第2實施形態中說明之TMR 元件。 第10 ( a )圖乃至第1 3 ( b )圖乃，該記憶元件係使 用TMR元件，該組成選擇元件係使用MOS電晶體時之依 本實施形態之磁性記憶體之單位組成予以單純化來表示之 斷面圖。 第10(a)圖係表示TMR元件之一端係連接於位線 BL，另一端係介著引出電極，連接插口而連接於選擇電 晶體之源極及漏極之一方，寫入字線WL係設於TMR元 件之下方之構成而成之單位組成。 -24- (20) (20)591813 第10(b)圖係表示以第10(a)圖所示之切斷線而 切斷之斷面圖。 第1 1 ( a )圖係表示，TMR元件之一端連接於字線 WL，另一端係介著引出電極，連接插口而連接於選擇電 晶體之源極及漏極之一方，寫入位線BL係設於TMR元件 之上方而構成之單位組成。第11 (b)圖表示，以第11 ( a)圖所示之切斷線A- A所切斷之切斷圖。 第1 2 ( a )圖係在於第1 0 ( a )圖所示之單位組成中 ，位線BL及字線WL係由磁性體所被覆而成之構成之單 位組成。 第1 3 ( a )圖係在於第11 ( a )圖所示之單位組成中 ，位線BL及字線WL係由磁性體所被覆而成之構成之單 位組成。 又，第12(b)圖及第13(b)圖係分別表示以第12 (a)圖及第12(a)圖所示之切斷線A- A所切斷之斷面 圖。 在具有第10(a)圖乃至第13(b)圖中之任一之單 位組成之磁性記憶體中，讀取乃，對於由電晶體所選擇之 TMR元件通電流，而以TMR元件之阻抗大或小來判斷 “1，，或 “0，，。 對於TMR元件之資訊之寫入係藉由，對於設置於其 上下之字線WL及位線BL通流電流脈衝所產生之磁場來 例如對於位線BL及字線WL分別通流電流就在該周 (21) (21)591813 圍產生電流磁場，而藉由合成這些電流磁場之磁場，就可 以使TMR元件之記憶層之磁化反轉。 在此寫入時，爲了磁化反轉於規定（預定）之方向起 見，對於位線BL及字線WL之雙方，適宜地通流規定方 向之電流脈衝就可以。採取此方法時，就可以與只對於位 線BL及字線WL之其中之一通流電流而產生磁化反轉之 情形比較，可以減低配線之每單位電流量，同時可以實施 組成之選擇。結果可以提供配線之疲勞少，可靠性高之磁 性記憶體。如第1 2圖及第1 3圖所示，以磁性體來被覆位 線BL及字線WL時，就可以將隨應於電流之磁場效率提 高2倍（第11圖）以上〜5倍以上（第12圖）而可達 成更能省電力化。 第14圖表示，依本實施形態之磁性記億體之第1具 體例之結構之模式圖。詳述之同圖係表示記憶體陣列之斷 面構造。在此結構中，讀取/寫入用位線B L上並列地連接 有複數之TMR元件C。而各TMR元件C之另一端’介著 二極體D而連接有讀取/寫入用字線WL。又，各字線WL 係介著選擇各字線WL之選擇電晶體STW而連接於讀取 放大器SA之構成。又讀取/寫入用位線BL係介著選擇此 位線BL用之選擇電晶體STB而予以接地而構成。 在於第1 4圖所示之第1具體例之磁性記憶體中’在 於讀取時，以選擇電晶體STB、STW而分別選擇’連接於 目的之TMR元件之位線及字線WL而藉讀取放大器 SA檢測出電流。又在於寫入時’亦以選擇電晶體STB、 -26- (22) (22)591813 STW來選擇連接於目的之TMR元件之位線BL及字線WL 而通流寫入電流。此時由合成分別發生於位線BL及字線 WL之磁場而成之寫入磁場之將TMR元件C之記憶層之磁 化朝向於規定之方向由而可以實施寫入也。 二極體D係擔負在於這些讀取或寫入時，具有隔斷該 介著矩陣狀地被配線之其他之TMR元件C而流過之迂迴 電流之職務。 下面參照第1 5圖說明依本實施形態之磁性記憶體之 結構之第2之具體例。 第15圖係表示可以將記憶體層積化之結構之第2具 體例之模式圖。換言之，同圖係表示記憶體陣列之斷面形 造。 在此結構乃被構成爲，在於讀取/寫入用位線BLW與 讀取用位線BLr之間，並列地連接了複數之TMR元件C 之「梯型」之構成。又近接於各個之TMR元件C地將寫 入字線WL係配線於與位線BLW成交叉之方向。 對於TMR元件之寫入係在於讀取/寫入用位線BLW中 ，通流寫入電流而發生之磁場，及對寫入字線WL中通流 寫入電流所發生之磁場之合成磁場作用於TMR元件之記 憶體而可以實施。 另一方面欲實施讀取時，將電流賦加於位線BLW及 BLr之間，於是在這些間並列地連接之全部之TMR元件 有電流之直流。而以讀取放大器SA —面檢測出該電流之 合計，一面對於近接於目的之TMR元件之字線WL賦加 -27- (23) (23)591813 電流，而將目的之TMR元件之記憶層之磁化改寫爲規定 之方向。檢測此時之電流之變化由而可以實施目的之TMR 元件之寫出也。 詳述之，改寫前之記憶層之磁化方向係與改寫後之磁 化方向同一時，由讀取放大器SA所檢測出之電流不會變 化，惟在於改寫之前後而記憶層之磁化方向會反轉時，即 由讀取放大器SA所檢測出之電流係由磁阻效應而會變化 。如此就可以讀取改寫前之記憶層之磁化方向，換言之， 可讀出收容之資料，但此方法係對應於讀取時令收容資料 變化之所謂「破壞讀出」。 相對於此，將TMR元件之構成形成爲以第2實施形 態所說明之磁化自由層/隧道阻擋層/磁性記錄層之構造時 ，就可能「非破壞讀出」也。即使用此構造之TMR元件 時，在於記憶層記錄磁化方向，當讀取時，適當地變化磁 化自由層之磁化方向，藉由比較讀取電流而可以讀出記錄 層之磁化方向。但是此時須設計成爲較記憶層之磁化反轉 磁場而磁化自由層之磁化反轉磁場者爲小可以。 第1 6圖表示，依本實施形態之磁性記憶體之結構之 第3具體例之模式圖。同圖係記憶體陣列之斷面構造。 在此結構中，在於讀取/寫入用位線BLW上，並列地 連接有複數之TMR元件C，在這些TMR元件C之另一端 ，分別矩陣狀地連接有讀取用位線BLr。又，近接於這些 讀取用位線BLr地配線有寫入用字線WL。
TMR元件C之寫入係將該對於讀取/寫入用位線BLW -28- (24) (24)591813 通流寫入電流所發生之磁場、及對於寫入字線WL通流寫 入電流而發生之磁場之合成磁場，作用於TMR元件之記 憶層而可以實施也。 另一方面，欲讀取時，藉選擇電晶體ST來選擇寫入 位線BLW及讀取位線BLr，由而對於目的之TMR元件通 流讀取電流，而可以藉讀取放大器SA而可以檢測出也。 接著，參照第1 7圖說明依本實施形態之磁性記億體 之結構之第4之具體例。 第1 7圖表示依本實施形態之磁性記憶體之結構之第 4之具體例之模式圖。即同圖係表示記憶體陣列之斷面構 造。 不同之點係，讀取用位線BLi·係介著引線L而連接於 TMR元件C，在於TMR元件C之直下配線有寫入用字線 WL。採此構成之結果可以使TMR元件C與寫入字線WL 較第16圖之構造更靠近。結果，使來自字線WL之寫入 磁場更能有效果的作用於TMR元件也。 下面說明差動放大型、多値型結構。 在於第18(a)圖、第18(b)圖及第19(a)圖、第 1 9 ( b )圖分別表示依本實施形態之磁性記錄體之差動放 大器、多値型之結構。 第18(a)圖及第18(b)圖係分別表示依本實施形 態之磁性記憶體之差動放大型結構之正面圖及側面圖。 第19(a)圖及第19(b)圖係分別表示依本實施形 態之磁性記憶體之多値型結構之正面圖及側面圖。 -29- (25) (25)591813 各型之磁性記憶體 在於各型之磁性記憶體中，位線BL、及字線WL1、 W2及讀取用配線RL1、RL2係成交叉狀地被配線，在位 線BL與字線WL1、WL2之交叉部設置TMR元件TMR1、 TMR2。 如上所述縱方向地層疊TMR組成，由而對於差動放 大記憶體、多値記憶體亦可以避免組成面積增大之情形。 在於第18(a)圖、第18(b)圖中，欲讀取時即由 位線BL放流電流，由設於讀出用配線RL1、RL2之終端 之讀取放大器而實施差動放大。又改變TMR元件TMR1 、TMR2之訊號輸出時以此結構可能多値化。 又在於第 18(a)圖、第18(b)圖中，TMR元件 TMR1、TMR2係強磁性一重隧道接合。
於第19(a)圖、第19(b)圖中，如在後詳述地， 關於位線BL、字線WL1、WL2與TMR元件Cl、C2之連 接關係即可以採用各種之具體例。例如設置寫入用及讀取 用之二條位線而連接於TMR元件亦可以。再者字線WL 係對於TMR元件C1、C2連接、或不連接之情形亦可以 〇 TMR元件Cl、C2係具有記憶層，在此記憶層上，對 於磁化固著層，而備有互相略反平行的磁化方向Ml、M2 ’對於磁阻效應元件之磁化固著層之磁化之方向反平行， 平行地寫入迴旋資料，而從位線BL通流之讀取電流通流 -30- (26) (26)591813 於上述TMR元件，實施差動放大由而判斷“y，、 “〇，，。 又TMR元件C1係強磁性一重隧道接合，TMR元件C2係 強磁性二重隧道接合。 再者做爲多値記錄時，即在於上述記憶層對~於TMR 元件之磁化固著層之磁化方向反平行。平行地寫入迴旋資 料，將從位線BL通流之讀取電流通流於上述TMR元件 實施差功放大來檢測出多値資訊。 在於第18(b)圖一倂的表示：使用本實施形態之差 動放大型結構時之寫入方法以及TMR組成之迴旋方向。 在於差動放大型時，於字線WL之長軸方向地形成TMR 元件之容易軸爲合宜，在於字線WL之長軸方向形成有 TMR元件之容易軸時，位線BL之電流脈衝係與賦加於上 下之TMR元件之磁場之方向而略180 °不同，所以對於上 下之TMR組成一次地可以寫入由而可以實施高速寫入也 〇 位於第19 ( b )圖一倂的表示，本實施形態之多値記 錄型結構之寫入方法’以及實際之TMR組成之迴旋方向 〇 由於多値記錄型結構時，要求可以在上下之TMR元 件上任意地記錄記錄資料’所以在位線BL之長軸方向形 成TMR元件之容易軸比較合宜。在於位線BL之長軸方 向形成TMR元件之容易軸時，即對於字線WL1、WL2上 下之T M R元件可以實施任意之資訊記錄，可以做到多値 記錄也。 •31 - (27) (27)591813 再者，第14圖乃至第17圖所示之結構係除了可以多 層地層疊，可以做到大容量化之外，可以採用上述之差動 型、多値型結構、或層疊這些之結構。此時即例如第20 (a)圖、第20 ( b)圖所示地將共用位線BL爲合宜。在 於共用之位線BL上即位線BL之側壁使用磁性被覆配線 爲合宜。 如上所說明，依第3實施形態之磁性記憶體時，由 於在記憶元件使用了，該MR比大、優異之熱安定性、開 關磁場小之第1或第2實施形態之TMR元件，所以可以 做到高積體化及低消費電力化也。 如上所述，依本發明可以獲得減小尺寸之狀態下、 MR比大、熱安定性優異、開關磁場小之磁阻效應元件及 使用該磁阻效應元件之磁性記億體也。 【圖式簡單說明】 第1圖表示，在於依本發明之第1實施形態之磁阻 效應元件之記憶層之組成上使用Co- Fe- Ni時之MR特性 ，開關磁場特性之Co- Fe- Ni三元圖。 第2 ( a )圖及第2 ( b )圖表示第1實施形態之磁阻 效應元件之構成之斷面圖。 第3圖表示第1實施形態與比較例1之開關磁場之 對於記億層或磁化固著層及隧道阻擋層之界面之粗糙度（ 最大表面粗糙度）之特性之圖。 第4圖表示第1實施形態與比較例2之開關磁場之 •32- (28) (28)591813 對於記憶層或磁化固著層之隧道阻擋層之界面之粗糙度（ 最大表面粗糙度）之特性之圖。 第5 ( a )圖及第5 ( b )圖係表示實施第1實施形態 及比較例1、2之磁阻效應元件之數據保持之可靠性試驗 之結果圖。 第6(a)圖及第6(b)圖係表示第1實施形態之磁 阻效應元件之記憶層之構成之斷面圖。 第7(a)圖及第7(b)圖係表示第1實施形態之磁 化固著層之構成之斷面圖。 第8(a)圖乃至第8(e)圖表示第1實施形態之磁 阻效應元件之形狀之圖。 第9圖表示第2實施形態之磁阻效應元件之構成之 斷面圖。 第1 〇 ( a )圖係使用於第3實施形態之磁阻效應元件 存儲單元之一具體例之圖。第10 ( b)圖係第10 ( a)圖 所示之從斷面線A- A所切斷時之斷面圖。 第11 ( a )圖係表示使用於第3實施形態之磁性記憶 體之單元存儲單元之一具體例之圖。第11(b)圖係第11 (a )圖所示之從切斷面線A- A所切斷時之斷面圖。 第1 2 ( a )圖係表示使用於第3實施形態之磁性記憶 體之單位存儲單元之一具體例之圖。第12 (b)圖係第12 (a )圖所示之從斷面線A- A所切斷時之斷面圖。 第1 3 ( a )圖係表示使用於第3實施形態之磁性記憶 體之單位存儲單元之一具體例之圖。第13 ( b )圖係第13 -33- (29) (29)591813 (a)圖所示之從斷面線A- A所切斷時之斷面圖。 第14圖表示依第3實施形態之磁性記憶體之結構之 第1具體例之圖。 第15圖表示依第3實施形態之磁性記憶體之結構之 ^ 第2具體例之圖。 第1 6圖表示依第3實施形態之磁性記憶體之結構之 第3具體例之圖。 第17圖表示依第3實施形態之磁性記憶體之結構之 φ 第4具體例之圖。 第18 ( a )圖及第18 ( b )圖分別表示第3實施形態 之磁性記憶體之結構之第5具體例之正面圖及側面圖。 第19 ( a )圖及第19 ( b )圖分別表示第3實施形態 之磁性記憶體之結構之第6具體例之正面圖及側面圖。 第20 ( a)圖及第20 ( b)圖分別表示第3實施形態 之磁性記憶體之結構之第7具體例之正面圖及側面圖。 元件對照表 2 :底層記憶層 4 :反強磁性層 ’
6 :磁化固著層 I 8 :隧道阻擋層 10 :磁化自由層（記憶層） 12 :隧道阻擋層 14 :磁化固著層 •34- (30)591813 1 6 :反強磁性層 1 8 :蓋/硬罩層
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Claims (1)

  1. 591813 Π) 拾、申請專利範圍 1· 一種磁阻效應元件，其特徵爲，具備： 複數之強磁性層之介著非磁性層而層疊而成之記憶層 、及至少備有一層之強磁性層之磁性膜、以及設於上述記 憶層與上述磁性膜之間之隧道阻擋層， 上述記憶層之強磁性層乃由Ni· Fe- Co三元合金所成 ’在二兀狀態圖中，具有由 C〇9G(at%)Fei〇(at%)· Fe30( at%) Ni7〇(at%)之直線、FesOCat%) Ni20(at%) - Fe30(at%) 1^70(31%)之直線、？680(31%)1^20(&1%)-0!〇65(31%)1^35( a t % )之直線所圍繞之內側之組成領域及由F e 8 ο i a t % ) N i 2 (Μ at%) - C〇65(at%) Ni35(at%)之直線、匸〇9。（31%)?61〇(31%)· Fe7〇(at%) Ni3〇(at%)之直線、C〇9〇(at%) Fei〇(at%) - Fe3〇( atw Ni7〇 ( at%)之直線所圍繞之內側之組成領域中之任何一 方之組成領域所選取之組成，而上述記憶層與上述隧道阻 擋層之界面、及上述磁性膜與上述隧道阻擋層之界面之最 大表面粗糙度係0.4nm以下。 2.如申請專利範圍第1項所述之磁阻效應元件，其 中 上述記憶層係具有：依序層疊第1之強磁性層、第1 非磁性層、第2之強磁性層、且上述第1及第2之強磁性 層之磁性的結合之構造、及依序層疊第1之強磁性層、第 1之非磁性層、第2之磁性層、第2之非磁性層、第3之 強磁性層，且第1及第2之強磁性層之磁性的結合、第2 及第3之強磁性層係磁性的結合之構造，其中之一方。 •36- (2) (2)591813 3 ·如申請專利範圍第1項所述之磁阻效應元件，其 中 上述磁性膜係設於底層金屬層上，上述底層金屬層乃 由：Ta、Pt、RU，其中之至少一元素所成。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之磁阻效應元件，其 中上述磁性膜係具有強磁性層夾持接非磁性層之構造，上 述挾接非磁性層之強磁性層係反強磁性的結合於強磁性層 〇 5 ·如申請專利範圍第1項所述之磁阻效應元件，其 中 上述記憶層之上述強磁性層係膜厚爲lnm以上3nm 以下。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之磁阻效應元件，其 中 上述磁性膜係具備有：由與接於反強磁性層地設置之 反強磁性層之交換結合力而磁化之被固定之強磁性層之磁 化固著層。 7·如申請專利範圍第6項所述之磁阻效應元件，其 中 上述磁化固著層之強磁性層係由C 〇 - F e之二元合金 所成。 8·如申請專利範圍第6項所述之磁阻效應元件，其 中 上述反強磁性層係由PtxMiM.xCj^Sat% S50.5at% (3) (3)591813 )、NiyMiu· y ( 49.5at% ^ 50.5at%) 、IrzMni.z ( 22at% SzS27at% )其中之一者所成。 9. 一種磁性記憶體，其特徵爲，具備： 第1之配線，及 與上述第1之配線交叉之第2之配線、及 設置於上述第1之配線與第2之配線之各交叉領域之 存儲單元， 上述存儲單元乃做爲記憶元件而具備： 複數之強磁性層之介著非磁性層而層疊之記憶層、及 備有至少一層之強磁性層之磁性膜、及 設於上述記憶層與上述磁性膜之間之隧道阻擋層， 上述記憶層之強磁性層乃由Ni- Fe- Co三元合金所成 ，在於Ni- Fe- Co三元狀態圖中，具有由Co9〇 ( at%) Fe10 ( at%) - Fe3〇(at%) Ni7〇(at%)之直線、？68〇(31%)1^2〇(“％)· Fe3〇(at%) Ni7Q(at%)之直線、FegCMat%) Ni2Q(at%) _ C〇65( at%; Ni35 ( al%)之直線所圍繞之內側之組成領域及由Fe80 ( at%) Ni2〇(at%) - C〇65(at%) Ni35(at%)之直線、C〇9 0(at%) Fei〇(at%) - Fe7〇(at%) Ni3〇(at%)之直線、C〇9〇(at%) Fei〇( a t % ) - F e 3 〇 i a t % ; N i 7 cm a t % )之直線所圍繞之內側之組成領域 中其中之任一方之組成領域中所選取之組成， 上述記憶層與上述隧道阻擋層之界面、及上述磁性膜 與上述隧道阻擋層之最大粗糙度爲〇.4nm以下之磁阻效應 元件者。 10. 如申請專利範圍第9項所述之磁性記憶體，其中 -38- (4) (4)591813 上述第1及第2之配線中之至少一方係，至少在於側 部具備有由軟磁性材料所成之被覆層者。 11 · 一種磁性記憶體，其特徵爲，具備： 第1之配線，及 形成於上述第1之配線上之第1之磁阻效應元件、及 形成於上述第1之配線上之第2之磁阻效應元件、及 形成於上述第1之配線上與上述第1之配線交叉之第 2配線、及 形成於上述第1之配線下、與上述第1之配線交叉之 第3配線， 上述第1及第2之磁阻效應元件係具備： 複數之強磁性層之介著非磁性層而層疊而成之記憶體 、及 至少具有一層強磁性層之磁性膜、及 配置於上述記憶層與上述磁性膜之間之隧道阻擋層. 上述記憶層之強磁性層乃由N i · Fe - C 〇三元合金所成 ，在Ni- Fe- Co二兀狀態圖中，具有由C〇9〇(at%)Fei〇( at%) - Fe30(at%) Ni7〇(at%)之直線、卩68〇(31%)1^2〇(31%)-Fe3〇(at%) Ni70(at%)之直線、Fe80(at%) Ni2Q(at%) - C〇65( a t % ) N i 3 5 ( a t % )之直線所圍繞之內側之組成領域及由F e 8 〇 ( at%) Ni2〇(at%) - C〇65(at%) Ni35(at%)之直線、C〇90(at%) Fe10(at%) - Fe7〇(at%) Ni3〇(at%)之直線、C〇9〇(at%) Fe10( a t % ) - F e 3 〇 ( a t % ) N i 7 〇 ( a t % )之直線所圍繞之內側之組成領域 中中任一方之組成領域中所選取之組成， -39- (5) (5)591813 而且，上述記億層與上述隧道阻擋層之界面、及上述 磁性膜與上述隧道阻擋層之界面之最大表面粗糙度爲 0.4nm以下之磁阻效應元件， 當對於上述第2及第3之配線分別通過電流，而對於 上述第1之配線流通電流，由而將上述第1及第2之磁阻 效應元件之記憶層之磁化分別可以反轉於規定之方向， 且，藉由檢測出介著上述第1之配線而對於上述第1 及第2之磁阻效應元件流通讀出電流所獲得之來自上述第 1及第2之磁阻效應元件之輸出訊號之差份，由而做爲二 値資訊之其中之一的予以讀出者。 12.如申請專利範圍第11項所述之磁性記憶體，其 中 上述第2及第3之配線之至少一方乃至少在其側部備 有由軟磁性材料所成之被覆層。
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