TWI458087B - The magnetoresistive effect element is used to use the magnetic memory cell and the random access memory - Google Patents
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Description
本發明係關於具有高的熱安定性之高輸出穿隧磁阻效果元件及裝備了彼之低耗電非易失性磁記憶體。
作為被適用於將來的高集積度磁氣記憶體之穿隧磁阻效果元件，已被揭示了在可以得到比把鋁之氧化物用於絕緣體之穿隧磁阻效果元件(T. Miyazaki and N. Tezuka,J. Magn. Magn. Mater. 139,L231(1995))更大數倍磁阻比之把氧化鎂用於絕緣膜上的穿隧磁阻效果元件(S. Yuasa. et al.,Nature Material 3,868(2004))。此外，從前的非易失性磁氣記憶體，係藉由在MOSFET上形成穿隧磁阻效果元件之記憶胞而被構成的。開關(切換)是利用MOSFET，使用藉由對位元線(bit line)與字線(word line)通電而產生的電流誘發之空間磁場而使穿隧磁阻效果元件之磁化方向旋轉，寫入資訊，藉由穿隧磁阻效果元件之輸出電壓讀出資訊的方式。此外，除了使用前述電流誘發的空間磁場之磁化旋轉以外，還有藉由直接使電流流至磁阻效果元件使磁化旋轉之所謂的自旋轉移力矩(spin transfer torque)磁化反轉或者是同義之自旋注入磁化反轉方式，例如揭示於美國專利第5,695,864號說明書或者日本特開2002-305337號公報。於日本特開2007-294737號公報，揭示了對來自外部的侵入磁場在安定地使自旋轉移力矩(spin transfer torque)磁化反轉動作之目的下，適用了中介著非磁性膜而層積的2層強磁性膜的記錄層之穿隧磁阻效果元件。
[先前技術文獻]
[非專利文獻]
[非專利文獻1]J. Magn. Magn. Mater. 139,L231(1995)
[非專利文獻2]Nature Material 3,868(2004)
[專利文獻]
[專利文獻1]美國專利第5,695,864號說明書
[專利文獻2]日本專利特開2002-305337號公報
[專利文獻3]日本專利特開2007-294737號公報
要實現具有高可信賴性的低耗電量非易失性磁記憶體，必須要開發出在高輸出之穿隧磁阻效果元件之記錄層同時滿足高的熱安定性，與自旋轉移力矩(spin transfer torque)磁化反轉之寫入方式的技術。
本發明之目的在於提供可以因應於這樣的要求之具有高的熱安定性之穿隧磁阻效果元件及使用該元件之非易失性磁記憶體。
本發明，適用於在穿隧磁阻效果元件之強磁性膜適用具有含硼的鈷或鐵之體心立方晶格之化合物強磁性膜，於絕緣層適用(100)配向之岩鹽構造的氧化鎂，由挾著非磁性導電層而設的第一擴散層與第二擴散層、鄰接於第一擴散層的第一強磁性層與鄰接於第二擴散層的第二強磁性層所構成，前述第一強磁性層與前述第二強磁性層係適用強磁性結合的強磁性記錄層。亦即，根據本發明之穿隧磁阻效果元件，具有絕緣層，及挾著絕緣層而被設置的強磁性記錄層與強磁性固定層；絕緣層為(100)配向之岩鹽構造的氧化鎂膜，強磁性記錄層，係由挾著非磁性導電層而設的第一據散層與第二擴散層、鄰接於第一擴散層的第一強磁性層與鄰接於第二擴散層的第二強磁性層所構成，前述第一強磁性層鄰接於前述絕緣層，前述第二強磁性層與第一強磁性層係強磁性結合著，強磁性固定層具有含鈷與鐵與硼的體心立方構造之膜。
於絕緣層不使用(100)配向的岩鹽構造之氧化鎂膜的場合，磁阻比顯著降低，磁記憶胞或磁隨機存取記憶體無法得到最低限度所必要的200mV之讀出電壓。
本發明之穿隧磁阻效果元件，可以適用於磁記憶胞或磁隨機存取記憶體。
根據本發明，可得具有高的熱安定性，絕緣耐壓高的穿隧磁阻效果元件。此外，藉由將該穿隧磁阻效果元件裝備於磁記憶體，可以實現具有高的熱安定性，亦即磁氣資訊的保持時間很長的非易失性記憶體。
以下，參照圖面說明本發明之實施型態。在以下所述之穿隧磁阻效果元件，其強磁性記錄層之磁化反轉(切換)不是空間上的外部磁場，主要是藉由流動於穿隧磁阻效果元件中的自旋偏極的電流之自旋對強磁性記錄層的磁矩(electromagnetic moment)提供扭矩(torque)而進行的。此自旋偏極的電流，在對穿隧磁阻效果元件流以電流時會自體產生。亦即，藉由對穿隧磁阻效果元件由外部對穿隧磁阻效果元件之各層的層積方向流以電流而使自旋轉移力矩磁化反轉被實現。此外，藉由該電流的方向控制磁氣記錄層的磁化方向，決定磁氣記錄層與磁氣固定層的磁化排列。由磁氣記錄層使電流流至磁氣固定層的場合，磁氣固定層與磁氣記錄層成為平行排列，由磁氣固定層使電流流至磁氣記錄層的場合，磁化排列成為反平行排列。以下，把自旋轉移力矩磁化反轉之引起的電流密度之閾值定義為Jc。
圖1係顯示本發明的穿隧磁阻效果元件之一例之剖面模式圖。在本實施例，穿隧磁阻效果元件1使用濺鍍法來製作。此穿隧磁阻效果元件1，係由配向控制層309、反強磁性層308、磁氣固定層3051、絕緣層304、第一強磁性層303、第一擴散層3022、第一非磁性層302、第二擴散層3021、第二強磁性層301、保護層300來形成的。此處，以第一強磁性層303、第一擴散層3022、第一非磁性層302、第二擴散層3021、第二強磁性層301之層積構造型成磁氣記錄層。磁氣固定層3051亦有係以第四強磁性層302、第二非磁性膜303、第三強磁性層304構成的場合。
前述之穿隧磁阻效果元件，係藉由將圖3所示的層積膜在330度以上～420度以下的溫度進行熱處理而形成的。圖3顯示在使用濺鍍法成膜而進行熱處理之前，或者是被施加在330度以下之熱處理的穿隧磁阻效果元件，依照配向控制層309、反強磁性層308、磁氣固定層3051、絕緣層304、第一強磁性層303、第一擴散層3022、第一非磁性層302、第二擴散層3021、第二強磁性層301、保護層300的順序被層積的。
配向控制層309係由NiFe形成的，但使用如Ta/NiFe之2層膜、或者Ta/Ru/Ta/NiFe、Ta/NiFeCr等，可以提高前述反強磁性層308的配向性，實現安定的反強磁性結合的其他材料亦可。於反強磁性層308使用了MnIr(8nm)，膜厚可在4～15nm的範圍來選擇。此外，使用MnPt、MnFe等以錳化合物構成的反強磁性層亦可安定地實現反強磁性結合。於第四強磁性層307使用CoFe(2nm)，於第二非磁性層306使用Ru(0.8nm)，於第三強磁性層305使用具有體心立方晶格的CoFeB(3nm)。此體心立方晶格的CoFeB，在成膜時係非結晶之膜。於絕緣層適用(100)的氧化鎂膜的場合，藉由330度以上的熱處理成膜時還是非結晶的CoFeB進行結晶化而被形成為體心立方晶格的CoFeB。第四強磁性層307的CoFe的組成比係使鈷組成在50～90atm%之間。於此組成範圍，可以實現與前述反強磁性層安定的反強磁性結合。第四強磁性層307、第二非磁性層306、第三強磁性層305，選擇使第四強磁性層307與第三強磁性層305之磁化進行反強磁性結合的材料，分別的膜厚係以等於第四強磁性層307與第三強磁性層305的磁化大小的方式選擇。
絕緣層304，係具有岩鹽構造的氧化鎂結晶膜，係在(100)方向上配向度高的膜。此外，亦可為完全配向於(100)的單結晶膜。絕緣層的厚度為0.6nm～3nm之範圍。藉由使絕緣層304的膜厚在前述範圍，於穿隧磁阻效果元件1可以選擇任意的電阻。第一強磁性層303使用CoFeB，藉由330度以上的熱處理而結晶化，與第三強磁性層305的場合同樣得到體心立方晶格。第一強磁性層303與第二強磁性層301之CoFeB之鈷與鐵的組成以在25：75～75：25之範圍為佳。因為在此組成範圍中體心立方構造可安定地存在，且在適用氧化鎂於絕緣層304的穿隧磁阻效果元件1，且可以提高對於穿隧磁阻比有所貢獻的自旋分極率。第一非磁性層302以使用釕(Ru)為佳。成膜時之第一強磁性層/第一非磁性層/第二強磁性層使用的材料為CoFeB/Ru/CoFeB，藉由將此進行在330度以上的熱處理，可以使在CoFeB中擴散了釕的CoFeB-Ru行成為第一擴散層與第二擴散層。該第一擴散層與第二擴散層的膜厚比第一強磁性層與第二強磁性層更小，以在0.2nm以上較佳。在此膜厚時，第一強磁性層與第二強磁性層的磁化方向進行平行結合。進而，進行330度以上的熱處理的結果，第一強磁性層與第二強磁性層之磁化方向形成強磁性結合的平行狀態。本實施例之熱處理時間以1小時以上較佳。
圖7係如前述之例，顯示依照Ta/Ru/Ta/NiFe/MnIr/CoFe/Ru/CoFeB/MgO/CoFeB/Ru/CoFeB/保護膜的順序層積之穿隧磁阻效果元件在300℃、325℃、350℃退火時之自旋轉移力矩導致的磁化反轉之閾值電流密度與磁氣記錄層的熱安定性的指標之E/kBT值對退火溫度(Ta)繪圖的結果。根據此，Ta於350℃，E/kBT可得100以上之值。另一方面，與Ta在330℃以下的場合之E/kBT(60～80)相比大幅地提高。
圖8係為了調查構成磁氣記錄層的第一強磁性層之CoFeB與第二強磁性層之CoFeB的磁化配列而測定之星狀(asteroid)特性的退火溫度導致之變化。圖8(a)-1、(b)-1、(c)-1顯示星狀(asteroid)特性。圖8(a)-1與圖8(b)-1之星狀(asteroid)特性，分別如圖8(a)-2與圖8(b)-2所示意味著第一強磁性層與第二強磁性層的磁化為反平行狀態。另一方面，Ta=350℃的場合，星狀特性如圖8(c)-1所示為菱側形狀。此係如圖8(c)-2所示意味著第一強磁性層與第二強磁性層的磁化方向係中介著藉由350℃退火而形成的第一擴散層與第二擴散層與不擴散地殘留之第一非磁性層而平行排列的。或者是，意味著如圖8(c)-3所示，成膜時製作的磁氣記錄層之非磁性層(Ru)之全部擴散成為一層之強磁性層。亦即，圖7所示之Ta=350℃時之E/kBT的提高，被理解為藉由磁氣記錄層成為圖8(c)-2、圖8(c)-3所示的構造而被實現的。此外，使用於第一強磁性層與第二強磁性層的CoFeB在Ta=350℃的場合結晶化而成為體心立方晶格的結晶的狀態。
CoFeB之硼的組成比，以結晶化變成安定的硼組成在10～30atm%之間為佳。進而，在第一強磁性層303、第二強磁性層301除了CoFeB以外，使用CoFe之單層膜、NiFe之單層膜、CoFe/NiFe或CoFeB/NiFe進而包括CoFeB/CoFe之2層膜亦可。保護層300係以Ta(5nm)/Ru(5nm)之2層膜形成的。
圖2係於根據本發明之穿隧磁阻效果元件2，成膜時之第一非磁性層藉由330℃以上之熱處理而全部擴散至第一強磁性層與第二強磁性層，形成一層之擴散強磁性層之例之剖面模式圖。此穿隧磁阻效果元件2，係由配向控制層309、反強磁性層308、磁氣固定層3051、絕緣層304、擴散強磁性層3012、保護層300而形成的。磁氣固定層3051亦有係以第四磁性層307、第二非磁性層306、第三強磁性層305構成的場合。
前述之穿隧磁阻效果元件2，與在第1實施例所示之穿隧磁阻效果元件1的製作方法相同，係藉由將圖3所示的層積膜在330度以上～420度以下的溫度進行熱處理而形成的。
於穿隧磁阻效果元件2，也與穿隧磁阻效果元件1同樣如圖7所示於Ta=350℃可以實現100以上之E/kT。於成膜時之第一強磁性層與第二強磁性層使用CoFeB，於第一非磁性層使用Ru的場合更佳，藉由330℃以上之退火最終形成的擴散強磁性層為CoFeBRu。
圖3顯示於圖1之穿隧磁阻效果元件1具有磁氣固定層與磁氣記錄層的層積順序相反的構成之穿隧磁阻效果元件3。
在本實施例如圖6所示，把依照配向控制膜309、第二強磁性層301、第一非磁性層302、第一強磁性層303、絕緣層304、第三強磁性層305、第二非磁性層306、第四強磁性層307、反強磁性層308、保護層300之順序層積的層積膜，於330℃進行熱處理而形成的。
於藉由本實施例形成的穿隧磁阻效果元件3，也與穿隧磁阻效果元件1及穿隧磁阻效果元件2同樣，如圖7所示可以於Ta=350℃實現100以上之E/kT。
第一非磁性層302以使用釕(Ru)為佳。成膜時之第一強磁性層/第一非磁性層/第二強磁性層使用的材料為CoFeB/Ru/CoFeB，藉由將此進行在330度以上的熱處理，可以使在CoFeB中擴散了釕的CoFeB-Ru形成為第一擴散層與第二擴散層。該第一擴散層與第二擴散層的膜厚比第一強磁性層與第二強磁性層更小，以在0.2nm以上較佳。在此膜厚時，第一強磁性層與第二強磁性層的磁化方向進行平行結合。進而，進行330度以上的熱處理的結果，第一強磁性層與第二強磁性層之磁化方向形成強磁性結合的平行狀態。本實施例之熱處理時間以1小時以上較佳。
圖4顯示於圖2之穿隧磁阻效果元件2具有磁氣固定層與磁氣記錄層的層積順序相反的構成之穿隧磁阻效果元件4。此穿隧磁阻效果元件4，係由配向控制層309、反強磁性層308、擴散強磁性層301、絕緣層304、磁氣固定層3051、保護層300而形成的。磁氣固定層3051亦有係以第四強磁性層307、第二非磁性層306、第三強磁性層305構成的場合。
前述之穿隧磁阻效果元件4，與在第2實施例所示之穿隧磁阻效果元件1的製作方法相同，係藉由將圖6所示的層積膜在330℃以上～420℃以下的溫度進行熱處理而形成的。於穿隧磁阻效果元件2，也與穿隧磁阻效果元件1同樣如圖7所示於Ta=350℃可以實現100以上之E/kT。於成膜時之第一強磁性層與第二強磁性層使用CoFeB，於第一非磁性層使用Ru的場合更佳，藉由330℃以上之退火最終形成的擴散強磁性層為CoFeBRu。
圖9與圖10係顯示根據本發明之磁記憶胞的構成例之剖面模式圖。此磁記憶胞，作為記憶胞搭載了第1實施例至第4實施例所示的穿隧磁阻效果元件200。圖9係特徵為穿隧磁阻效果元件200被形成於由源極電極102升起的電極上，圖10係穿隧磁阻效果元件200形成於由源極電極102之層積上拉出電極400而被形成的。
C-MOS100係由2個n型半導體101、102與一個p型半導體103所構成。於n型半導體101被導電連接成為汲極的電極121，中介著電極141及電極147被接地。於n型半導體102，被導電連接著成為源極的電極122。進而，123為閘極電極，藉由此閘極電極123的打開/關閉而控制源極電極122與汲極電極121間的電流之打開/關閉。於前述源極電極122被層積電極145、電極144、電極143、電極142，中介著電極400被連接著穿隧磁阻效果元件20的配向控制膜309。
位元線401被連接於前述穿隧磁阻效果元件200的保護膜300。在本實施例之磁記憶胞，流至穿隧磁阻效果元件200的電流，藉由所謂的自旋轉移力矩(spin transfer torque)而使穿隧磁阻效果元件200之強磁性記錄層的磁化方向旋轉而記錄磁氣資訊。自旋轉移力矩不是空間上的外部磁場，主要是流動於穿隧磁阻效果元件中的自旋偏極的電流之自旋對穿隧磁阻效果元件之強磁性記錄層的磁矩(electromagnetic moment)提供扭矩(torque)的原理。此自旋偏極的電流具有在對穿隧磁阻效果元件流以電流時在自身產生的機制。亦即，具有對穿隧磁阻效果元件由外部供給電流的手段，藉由從該手段流以電流而使自旋轉移力矩磁化反轉被實現。藉由該電流的方向控制磁氣記錄層的磁化方向，決定磁氣記錄層與磁氣固定層的磁化排列。在本實施例，藉由使用C-MOS100，而把流至穿隧磁阻效果元件200的電流的方向設定為雙方向。由磁氣記錄層使電流流至磁氣固定層的場合，磁氣固定層與磁氣記錄層成為平行排列，由磁氣固定層使電流流至磁氣記錄層的場合，磁化排列成為反平行排列。在本實施例，藉由在位元線212與電極47之間使電流流過而對穿隧磁阻效果元件200中的強磁性記錄層作用自旋轉移力矩(spin transfer torque)。藉由自旋轉移力矩進行寫入的場合，寫入時的電力與使用電流磁場的場合相比可以減低至百分之一的程度。此外，藉由裝備具有100以上之E/kT的穿隧磁阻效果元件200，可以實現可構成十億位元(gigabits)之磁記憶體的磁記憶胞。
圖11係顯示配置前述磁記憶胞的磁隨機存取記憶體的構成例。閘極電極123與位元線401被導電連接於記憶胞500。藉由配置記載於前述實施例的磁記憶胞前述磁記憶體可在低耗電量下動作，可以實現十億位元級的高密度磁記憶體。
1．．．穿隧磁阻效果元件
2．．．穿隧磁阻效果元件
3．．．穿隧磁阻效果元件
4．．．穿隧磁阻效果元件
5．．．穿隧磁阻效果元件
6．．．穿隧磁阻效果元件
100．．．C-MOS
101．．．第一n型半導體
102．．．第二n型半導體
103．．．p型半導體
122．．．源極電極
401．．．位元線
121．．．汲極電極
123．．．閘極電極
309．．．配向控制膜
308．．．反強磁性層
3051．．．磁氣固定層
307．．．第四強磁性層
306．．．第二非磁性層
305．．．第三強磁性層
304．．．絕緣層
303．．．第一強磁性層
302．．．第一非磁性層
301．．．第二強磁性層
300．．．保護層
3011．．．磁氣記錄層
3012．．．擴散強磁性層
3021．．．第二擴散層
3022．．．第一擴散層
141．．．電極配線
142．．．電極配線
143‧‧‧電極配線
144‧‧‧電極配線
145‧‧‧電極配線
146‧‧‧電極配線
圖1係顯示本發明之穿隧磁阻效果元件之第一構成例。
圖2係顯示本發明之穿隧磁阻效果元件之第二構成例。
圖3係顯示本發明之穿隧磁阻效果元件之第三構成例。
圖4係顯示本發明之穿隧磁阻效果元件之第四構成例。
圖5係顯示本發明之穿隧磁阻效果元件之第一、第二構成之成膜之後的構成例。
圖6係顯示本發明之穿隧磁阻效果元件之第三、第四構成之成膜之後的構成例。
圖7係顯示本發明之穿隧磁阻效果元件之寫入電流(a)、熱安定性(b)之熱處理溫度依存性例。
圖8係顯示本發明之穿隧磁阻效果元件之星狀(asteroid)特性與磁氣記錄層之層積狀態的熱處理溫度依存性。
圖9係顯示本發明之磁記憶胞的構成例。
圖10係顯示本發明之磁記憶胞的構成例。
圖11係顯示本發明之磁隨機存取記憶體的構成例。
300．．．保護層
301．．．第二強磁性層
302．．．第一非磁性層
303．．．第一強磁性層
304．．．絕緣層
305．．．第三強磁性層
306．．．第二非磁性層
307．．．第四強磁性層
308．．．反強磁性層
309．．．配向控制膜
3011．．．磁氣記錄層
3021．．．第二擴散層
3022．．．第一擴散層
3051．．．磁氣固定層
Claims (12)
- 一種穿隧磁阻效果元件，其特徵為：具有絕緣層，及挾著前述絕緣層而被設置的強磁性記錄層與強磁性固定層；前述絕緣層為(100)配向之岩鹽構造的氧化鎂膜，前述強磁性記錄層，係由挾著非磁性導電層而設的第一擴散層與第二擴散層與鄰接於第一擴散層的第一強磁性層與鄰接於第二擴散層的第二強磁性層所構成，前述第一強磁性層鄰接於前述絕緣層，前述第二強磁性層與第一強磁性層係強磁性結合著，前述強磁性固定層具有含鈷與鐵與硼的體心立方構造之膜；前述第一強磁性層與前述第二強磁性層係含有鈷、鐵、硼的體心立方構造之膜，前述第一擴散層與第二擴散層含有鈷、鐵、硼、釕(Ru)，其膜厚比第一強磁性層與第二強磁性層更小，在0.2nm以上。
- 如申請專利範圍第1項之穿隧磁阻效果元件，其中前述穿隧磁阻效果元件係藉由濺鍍法成膜，成膜時，具有絕緣層，與挾著前述絕緣層而被設置的強磁性記錄層與強磁性固定層，前述絕緣層係(100)配向的岩鹽構造之氧化鎂膜，前述強磁性記錄層，係把由挾著非磁性導電層而被設置的第一強磁性層與第二強磁性層所構成之膜，以330度以上， 420度以下的溫度進行熱處理而形成的。
- 一種穿隧磁阻效果元件，其特徵為：具有絕緣層，與挾著前述絕緣層而被設置的強磁性記錄層與強磁性固定層，前述絕緣層係(100)配向的岩鹽構造之氧化鎂膜，前述強磁性記錄層，具有含鈷、鐵、硼與擴散了的釕(Ru)的體心立方構造之膜；前述強磁性固定層，含有鈷、鐵、硼、釕(Ru)，其膜厚比強磁性記錄層更小，在0.2nm以上。
- 如申請專利範圍第1至3項之任一項之穿隧磁阻效果元件，其中前述強磁性固定層係被形成於反強磁性層之上，前述絕緣層被形成於前述強磁性固定層之上，前述強磁性記錄層被形成於前述絕緣層之上，前述強磁性固定層，係由挾著非磁性層而反強磁性結合的2層之強磁性層所構成的。
- 如申請專利範圍第1至3項之任一項之穿隧磁阻效果元件，其中前述絕緣層係被形成於前述強磁性記錄層之上，前述強磁性固定層被形成於前述絕緣層之上，前述強磁性固定層之上被形成反強磁性層，前述強磁性固定層，係由挾著非磁性層而反強磁性結合的2層之強磁性層所構成的。
- 一種磁記憶胞，其特徵為：具有絕緣層，及挾著前述絕緣層而被設置的強磁性記錄層與強磁性固定層；前述絕緣層為(100)配向之岩鹽構造 的氧化鎂膜，前述強磁性記錄層，係由挾著非磁性導電層而設的第一擴散層與第二擴散層與鄰接於第一擴散層的第一強磁性層與鄰接於第二擴散層的第二強磁性層所構成，前述第一強磁性層鄰接於前述絕緣層，前述第二強磁性層與第一強磁性層係強磁性結合著，前述強磁性固定層具有含鈷與鐵與硼的體心立方構造之膜之穿隧磁阻效果元件；及具備使供作藉由自旋轉移力矩(spin transfer torque)而使前述強磁性記錄層磁化反轉之用的電流流至前述穿隧磁阻效果元件之電極；藉由前述電流的方向控制強磁性記錄層的磁化的方向，具備：開關控制流至前述穿隧磁阻效果元件的電流之開關元件；前述第一強磁性層與前述第二強磁性層係含有鈷、鐵、硼的體心立方構造之膜，前述第一擴散層與第二擴散層含有鈷、鐵、硼、釕(Ru)，其膜厚比第一強磁性層與第二強磁性層更小，在0.2nm以上。
- 如申請專利範圍第6項之磁記憶胞，其中前述穿隧磁阻效果元件係藉由濺鍍法成膜，成膜時，具有絕緣層，與挾著前述絕緣層而被設置的強磁性記錄層與強磁性固定層，前述絕緣層係(100)配向的岩鹽構造之氧化鎂膜，前述強磁性記錄層，係把由挾著非磁性導電層而被設置的第一 強磁性層與第二強磁性層所構成之膜，以330度以上，420度以下的溫度進行熱處理而形成的。
- 一種磁記憶胞，其特徵為：具有絕緣層，及挾著前述絕緣層而被設置的強磁性記錄層與強磁性固定層；前述絕緣層為(100)配向之岩鹽構造的氧化鎂膜；前述強磁性記錄層，係具有含鈷、鐵、硼、與擴散了的釕(Ru)的體心立方構造之膜為其特徵的穿隧磁阻效果元件；具備使供作藉由自旋轉移力矩(spin transfer torque)而使前述強磁性記錄層磁化反轉之用的電流流至前述穿隧磁阻效果元件之電極；藉由前述電流的方向控制強磁性記錄層的磁化的方向，具備：開關控制流至前述穿隧磁阻效果元件的電流之開關元件。
- 一種隨機存取記憶體，其特徵為：具備複數之磁記憶胞，與選擇所要的磁記憶胞之手段；前述磁記憶胞，具有絕緣層，及挾著前述絕緣層而被設置的強磁性記錄層與強磁性固定層；前述絕緣層為(100)配向之岩鹽構造的氧化鎂膜，前述強磁性記錄層，係由挾著非磁性導電層而設的第一擴散層與第二擴散層與鄰接於第一擴散層的第 一強磁性層與鄰接於第二擴散層的第二強磁性層所構成，前述第一強磁性層鄰接於前述絕緣層，前述第二強磁性層與第一強磁性層係強磁性結合著，前述強磁性固定層具有含鈷與鐵與硼的體心立方構造之膜之穿隧磁阻效果元件，及使供作藉由自旋轉移力矩(spin transfer torque)而使前述強磁性記錄層磁化反轉之用的電流流至前述穿隧磁阻效果元件之電極；藉由前述電流的方向控制強磁性記錄層的磁化的方向；前述第一強磁性層與前述第二強磁性層係含有鈷、鐵、硼的體心立方構造之膜，前述第一擴散層與第二擴散層含有鈷、鐵、硼、釕(Ru)，其膜厚比第一強磁性層與第二強磁性層更小，在0.2nm以上。
- 如申請專利範圍第9項之隨機存取記憶體，其中前述穿隧磁阻效果元件係藉由濺鍍法成膜，成膜時，具有絕緣層，與挾著前述絕緣層而被設置的強磁性記錄層與強磁性固定層，前述絕緣層係(100)配向的岩鹽構造之氧化鎂膜，前述強磁性記錄層，係把由挾著非磁性導電層而被設置的第一強磁性層與第二強磁性層所構成之膜，以330度以上，420度以下的溫度進行熱處理而形成的。
- 一種隨機存取記憶體，其特徵為：具有複數之磁記憶胞，及選擇所要的磁記憶胞之手 段；前述磁記憶胞，具有絕緣層，及挾著前述絕緣層而被設置的強磁性記錄層與強磁性固定層；前述絕緣層為(100)配向之岩鹽構造的氧化鎂膜；前述強磁性記錄層，係具有含鈷、鐵、硼、與擴散了的釕(Ru)的體心立方構造之膜為其特徵的穿隧磁阻效果元件，及使供作藉由自旋轉移力矩(spin transfer torque)而使前述強磁性記錄層磁化反轉之用的電流流至前述穿隧磁阻效果元件之電極；藉由前述電流的方向控制強磁性記錄層的磁化的方向。
- 如申請專利範圍第9至11項之任一項之隨機存取記憶體，其中藉由自旋轉移力矩(spin transfer torque)而記錄磁氣資訊。
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