專利名稱：存儲元件和存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存儲元件和包括該存儲元件的存儲器，該存儲元件包括用于將磁化狀態(tài)存儲作為信息的存儲層和其磁化方向被釘扎的被釘扎磁層，存儲層的磁化方向通過施加電流而改變。本發(fā)明適用于非易失性存儲器。
背景技術(shù)：
在諸如計算機(jī)的信息裝置中，高速運行且具有高密度的DRAM已經(jīng)廣泛用作隨機(jī)存取存儲器。然而，DRAM是易失性存儲器，當(dāng)斷開電源時其丟失所存儲的信息。因此，需要即使斷開電源也不會丟失所存儲信息的非易失性存儲器。
作為有前景的非易失性存儲器，利用磁材料的磁化記錄信息的磁隨機(jī)存取存儲器(MRAM)已經(jīng)引起注意，且其研發(fā)已取得進(jìn)展(例如參考2001年2月12日的Nikkei Electronics第164-171頁(非專利文獻(xiàn)1))。
在MRAM中，兩種地址配線(字線和位線)彼此基本垂直地布置，磁存儲元件設(shè)置在這些地址配線的各交叉處。當(dāng)容許電流流過每個地址配線時，磁存儲元件的磁層的磁化通過每個地址配線產(chǎn)生的電流感生磁場而被反轉(zhuǎn)，從而記錄信息。
圖5是已知MRAM的示意性透視圖。
如圖5所示，在諸如硅襯底的半導(dǎo)體襯底110的各部分中設(shè)置構(gòu)成用于選擇存儲單元的選擇晶體管的漏區(qū)108、源區(qū)107和柵電極101，所述部分由元件隔離層102隔離。
此外，在柵電極101上設(shè)置向圖背面延伸的字線105。
漏區(qū)108設(shè)計為在行方向上由兩個相鄰的選擇晶體管共享，配線109連接到漏區(qū)108。
在字線105和位線106之間設(shè)置具有存儲層的磁存儲元件103，該存儲層的磁化方向經(jīng)歷反轉(zhuǎn)，該位線106在磁存儲元件103上沿行方向延伸。例如，磁存儲元件103由磁隧道結(jié)元件(MTJ元件)構(gòu)成。
此外，磁存儲元件103通過沿水平方向延伸的旁路線(bypass line)111和沿垂直方向延伸的接觸層104電連接到源區(qū)107。
通過使電流流過每個字線105和位線106，將電流感生磁場施加到磁存儲元件103，因此磁存儲元件103的存儲層的磁化方向被反轉(zhuǎn)從而能夠記錄信息。
在諸如MRAM的磁存儲器中，為了穩(wěn)定地保持所記錄的信息，記錄信息的磁層(存儲層)需要具有一定的矯頑力。
同時，為了重寫所記錄的信息，需要使特定量的電流流過地址配線。然而，隨著構(gòu)成MRAM的元件尺寸減小，地址線變細(xì)，結(jié)果，難以使足夠量的電流流過。
在這些情況下，已經(jīng)注意到一種存儲器，其具有利用通過自旋注入導(dǎo)致的磁化反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，作為其中可以通過小量電流反轉(zhuǎn)磁化的結(jié)構(gòu)(例如參考日本未審專利申請公開No.2003-17782(專利文獻(xiàn)1))。
在通過自旋注入導(dǎo)致的磁化反轉(zhuǎn)中，通過將已經(jīng)穿過第一磁體并自旋極化的電子注入到第二磁體中，可以使磁化反轉(zhuǎn)發(fā)生在第二磁體中。
例如，在巨磁致電阻元件(GMR元件)或磁隧道結(jié)元件(MTJ元件)中，通過使電流沿垂直于元件平面的方向流過元件，可以反轉(zhuǎn)至少一些磁層的磁化方向。
由自旋注入引起的磁化反轉(zhuǎn)的優(yōu)點在于，即使元件的尺寸減小，也可以在不增大電流水平的情況下實現(xiàn)磁化反轉(zhuǎn)。
圖3是具有利用自旋注入引起的磁化反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)的存儲器的示意性透視圖，圖4是圖3所示存儲器的剖視圖。
如圖3和4所示，在諸如硅襯底的半導(dǎo)體襯底60的各部分中設(shè)置漏區(qū)58、源區(qū)57和柵電極51，其構(gòu)成用于選擇存儲單元的選擇晶體管，所述部分通過元件隔離層52隔開。柵電極51還用作向背面延伸的字線。
漏區(qū)58設(shè)計為在行方向上由兩個相鄰選擇晶體管共享，配線59連接到漏區(qū)58。
在源區(qū)57和位線56之間設(shè)置具有存儲層的存儲元件53，存儲層的磁化方向通過自旋注入而被反轉(zhuǎn)，位線56在存儲元件53上沿行方向延伸。
例如，存儲元件53由磁隧道結(jié)元件(MTJ元件)構(gòu)成。參考圖4，附圖標(biāo)記61和62每個表示磁層。磁層61和62中的一個是其磁化方向被釘扎的被釘扎磁層，另一磁層是自由磁層，即其中磁化方向被改變的存儲層。
此外，存儲元件53分別通過上和下接觸層54連接到位線56和源區(qū)57。這樣，通過使電流穿過存儲元件53，可以通過自旋注入反轉(zhuǎn)存儲層的磁化方向。
具有利用自旋注入引起的磁化反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)的存儲器的特征在于，與圖5所示的已知MRAM相比可以簡化器件結(jié)構(gòu)。
另一優(yōu)點在于，通過利用自旋注入引起的磁化反轉(zhuǎn)，與其中磁化通過外磁場被反轉(zhuǎn)的已知MRAM相比，即使元件尺寸進(jìn)一步減小，寫電流的量也不會增大。
在具有利用自旋注入引起的磁化反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)的存儲器中，為了進(jìn)一步抑制功耗，需要通過改善自旋注入效率來降低輸入電流的量。
此外，為了增大讀信號的強(qiáng)度，需要確保大的磁致電阻變化率，為此，有效的是設(shè)置隧穿勢壘層作為與存儲層的兩個表面接觸的中間層。
在這種情況下，考慮到勢壘層的耐壓極限，還需要在自旋注入期間降低電流量。
為了在自旋注入期間降低電流量，提出了一種結(jié)構(gòu)，其中存儲元件設(shè)計為包括以下疊層被釘扎磁層/中間層/存儲層/中間層/被釘扎磁層，其中設(shè)置在存儲層上面和下面的被釘扎磁層的磁化方向彼此相反(參考美國專利申請No.2004/0027853(專利文獻(xiàn)2)和日本未審查專利申請公開No.2004-193595(專利文獻(xiàn)3))。
在專利文獻(xiàn)2等中，可以看出通過使上和下被釘扎磁層的磁化方向彼此相反可以使自旋注入效率加倍。

發(fā)明內(nèi)容
在上述專利文獻(xiàn)2和3中，使用非磁導(dǎo)電層或用作隧穿勢壘層的絕緣層作為中間層。即，存儲層下面的下中間層和存儲層上面的上中間層的可能組合有以下四種組合導(dǎo)電層/導(dǎo)電層，導(dǎo)電層/絕緣層，絕緣層/導(dǎo)電層，絕緣層/絕緣層。
在自旋注入現(xiàn)象中，已經(jīng)理論上導(dǎo)出通過下面的表達(dá)式1可以給出引起磁化反轉(zhuǎn)的閾值電流。如果使用該表達(dá)式，則理論上計算出阻尼常數(shù)的增加導(dǎo)致閾值電流的增加(參考2000年P(guān)hys.Rev.B第62卷第570頁J.Z.Sun的文章)。
Ic=1η(2eh)α|cosφ|(α2ImHkMs)(1+2πMsHk+HHk)]]>(表達(dá)式1)其中，α是存儲層的阻尼常數(shù)，Hk是存儲層的單軸各向異性磁場，Ms是存儲層的飽和磁化，η是自旋注入系數(shù)。
當(dāng)專利文獻(xiàn)2等提出的結(jié)構(gòu)投入實踐時，與存儲層接觸的中間層和被釘扎磁層由于所謂的“自旋泵浦(spin pumping)”現(xiàn)象而影響存儲層的阻尼常數(shù)。已經(jīng)報道了存儲層的阻尼常數(shù)通過構(gòu)成中間層和被釘扎磁層的材料而增大(例如參考2002年P(guān)hys.Rev.B第66卷第224403頁Yaroslav等人的文章)。
具體地，當(dāng)中間層之一由非磁導(dǎo)體構(gòu)成時，在存儲層的阻尼常數(shù)增大的影響下，閾值電流不會減小。
相反，當(dāng)隧道絕緣層用作各中間層時，不存在自旋泵浦的影響，因此存儲層的阻尼常數(shù)不增大。
然而，發(fā)生了磁致電阻效應(yīng)減小的問題。
在上和下被釘扎磁層的磁化方向彼此反平行設(shè)置的情況下，如專利文獻(xiàn)2中，滿足關(guān)系θ1＝180°-θ2，其中θ1是存儲層磁化方向和一被釘扎磁層磁化方向之間的相對角度，θ2是存儲層磁化方向和另一被釘扎磁層磁化方向之間的相對角度。
利用被釘扎磁層的磁化方向和存儲層的磁化方向之間的角度θ，由表達(dá)式MR＝Rs+ΔRx(1-cosθ)/2給出磁致電阻MR。在表達(dá)式中，ΔRx項表示根據(jù)存儲層的磁化方向而改變的分量，即由磁致電阻效應(yīng)引起的電阻變化。
然而，由于cosθ2＝cos(180°-θ1)＝-cosθ1，因此由磁致電阻效應(yīng)引起的電阻改變在上和下被釘扎磁層之間相反，由此抵消了磁致電阻效應(yīng)。
即，當(dāng)隧道絕緣層用作兩個中間層時，由于抵消而減小了磁致電阻效應(yīng)，結(jié)果減小了讀輸出，這是不利的。
由于上述問題，雖然專利文獻(xiàn)2等中提出的結(jié)構(gòu)制造簡單，但未提高自旋注入效率。根據(jù)層結(jié)構(gòu)，可以增大存儲層的阻尼常數(shù)，結(jié)果降低了自旋注入效率或減小了讀輸出。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種存儲元件和包括該存儲元件的存儲器，該存儲元件中通過提高自旋注入效率可以減小用于寫入的電流。
根據(jù)本發(fā)明一實施例的存儲元件包括基于磁體的磁化狀態(tài)保持信息的存儲層、設(shè)置在該存儲層上且其間有上中間層的上被釘扎磁層。以及設(shè)置在該存儲層下且其間有下中間層的下被釘扎磁層，其中上中間層和下中間層之一是形成隧穿勢壘的絕緣層，另一中間層是包括絕緣層和非磁導(dǎo)電層的疊層，該存儲層的磁化方向通過使電流沿疊層方向流經(jīng)該存儲元件而改變，從而能夠在該存儲層上記錄信息。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例的存儲器包括存儲元件，該存儲元件包括基于磁體的磁化狀態(tài)保持信息的存儲層、以及彼此橫跨的第一配線和第二配線，其中該存儲元件具有根據(jù)上述本發(fā)明實施例的存儲元件的結(jié)構(gòu)，該存儲元件設(shè)置在該第一配線和第二配線的交叉點附近并置于該第一配線和第二配線之間，電流通過該第一和第二配線沿疊層方向流過該存儲元件。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，該存儲元件包括基于磁體的磁化狀態(tài)保持信息的存儲層、設(shè)置在該存儲層上且其間有上中間層的上被釘扎磁層、以及設(shè)置在該存儲層下且其間有下中間層的下被釘扎磁層，其中通過使電流沿疊層方向流過該存儲元件來改變存儲層的磁化方向，從而能夠在存儲層上記錄信息。因此，通過使電流沿疊層方向流過，可以通過自旋注入來記錄信息。
此外，該上中間層和下中間層之一是形成隧穿勢壘的絕緣層，另一中間層是包括絕緣層和非磁導(dǎo)電層的疊層。因此，可以提高自旋注入效率并獲得滿意的磁致電阻效應(yīng)。
即，由于中間層之一是形成隧穿勢壘的絕緣層，因此在包括該中間層以及夾持該中間層的存儲層和被釘扎磁層的第一磁致電阻元件中，可以獲得高磁致電阻效應(yīng)。
此外，由于另一中間層是包括絕緣層和非磁導(dǎo)電層的疊層，因此在包括該中間層以及夾持該中間層的存儲層和被釘扎磁層的第二磁致電阻元件中，自旋注入效率由于絕緣層的存在而可以提高，且與第一磁致電阻元件相比，也可以滿意地降低磁致電阻效應(yīng)。
因此，通過層疊由上中間層和下中間層形成的磁致電阻元件，可以提高自旋注入效率，并且通過抑制由于上和下磁致電阻元件的磁致電阻效應(yīng)的抵消而導(dǎo)致的整個存儲元件的磁致電阻效應(yīng)的降低，還可以獲得高磁致電阻效應(yīng)。
因此，通過改善自旋注入效率，可以減小用于反轉(zhuǎn)存儲層磁化方向的電流(閾值電流)。此外，由于高磁致電阻效應(yīng)而增大了電阻的改變率(MR率)，因此可以增大讀信號的強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，存儲器包括存儲元件，該存儲元件包括基于磁體的磁化狀態(tài)保持信息的存儲層、以及彼此橫跨的第一配線和第二配線，其中該存儲元件具有根據(jù)上述本發(fā)明實施例的存儲元件的結(jié)構(gòu)，該存儲元件設(shè)置在該第一配線和第二配線的交叉點附近并置于該第一配線和第二配線之間，電流通過該第一和第二配線沿疊層方向流過該存儲元件。因此，通過使電流經(jīng)第一和第二配線沿疊層方向流過該存儲元件，可以通過自旋注入記錄信息。
此外，由于自旋注入，可以減小用于反轉(zhuǎn)存儲元件的存儲層磁化方向的電流(閾值電流)，并且還能獲得滿意的讀信號強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過提高自旋注入效率，可以減小用于記錄信息的電流。由此，可以降低整個存儲器的功耗。因此，可以獲得過去不能得到的低功耗存儲器。
此外，由于通過增大電阻的變化率(MR率)可以增大讀信號的強(qiáng)度，因此可以獲得足夠的操作裕度，并且可以無誤差地操作存儲元件。因此，可以獲得操作穩(wěn)定的高可靠存儲器。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的存儲器的示意性透視圖；圖2是圖1所示的存儲元件的剖視圖；圖3是利用自旋注入引起的磁化反轉(zhuǎn)的存儲器的示意性透視圖；圖4是圖3所示的存儲器的剖視圖；以及圖5是示出已知MRAM結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
具體實施例方式
在描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例之前，將描述本發(fā)明的概要。
根據(jù)本發(fā)明一實施例，通過上述自旋注入反轉(zhuǎn)存儲元件的存儲層磁化方向，從而記錄信息。存儲層由諸如鐵磁層的磁體構(gòu)成并基于磁體的磁化狀態(tài)(磁化方向)保持信息。
在通過自旋注入反轉(zhuǎn)磁層的磁化方向中，基本操作是以等于或高于特定閾值的量垂直于其平面施加電流到由巨磁致電阻元件(GMR元件)或隧道磁致電阻元件(MTJ元件)構(gòu)成的存儲元件上。電流的極化(方向)取決于待反轉(zhuǎn)的磁化方向。
當(dāng)施加絕對值低于閾值的電流時，不發(fā)生磁化反轉(zhuǎn)。
在通過電流感生磁場反轉(zhuǎn)磁化的已知MRAM中，需要幾毫安或更大的電流。
相反，當(dāng)通過自旋注入反轉(zhuǎn)磁化時，如上所述由于滿意地降低寫電流的閾值，因此該技術(shù)在降低集成電路的功耗方面明顯有效。
此外，由于不需要已知MRAM中必需的用于產(chǎn)生電流感生磁場的配線(參見圖5的附圖標(biāo)記105)，因此根據(jù)本發(fā)明實施例的存儲器在集成度方面優(yōu)于已知MRAM。
然而，如上所述，在具有利用自旋注入引起的磁化反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)的存儲器中，需要利用施加到存儲元件的電流通過進(jìn)行自旋注入來反轉(zhuǎn)存儲層的磁化。
由于通過直接施加電流到存儲元件來寫(記錄)信息，因此將存儲元件連接到選擇性晶體管以構(gòu)成存儲單元，以便選擇用于寫入的存儲單元。在這種情況下，流過存儲元件的電流受到能流過選擇晶體管的電流強(qiáng)度(選擇晶體管的飽和電流)的限制。
因此，需要以不大于該飽和電流的電流進(jìn)行寫入，且需要提高自旋注入效率，以便可以減小施加到存儲元件的電流量。
與使用非磁導(dǎo)電層制造巨磁致電阻元件(GMR元件)的情況相比，通過使用隧道絕緣層作為存儲層和被釘扎磁層之間的非磁中間層來制造磁隧道結(jié)元件(MTJ元件)，可以增大磁致電阻的變化率(MR率)，且可以提高讀信號強(qiáng)度。
此外，根據(jù)專利文獻(xiàn)2和3，通過在存儲層上面和下面設(shè)置上被釘扎磁層和下被釘扎磁層并設(shè)置上和下被釘扎磁層的磁化方向彼此反平行，可以提高自旋注入效率。
然而，雖然只是簡單地在存儲層上面和下面設(shè)置上被釘扎磁層和下被釘扎磁層并使上和下被釘扎磁層的磁化方向彼此反平行，仍然抵消了上和下磁致電阻元件的磁致電阻效應(yīng)，其中每個磁致電阻元件包括存儲層、上或下磁層、以及中間層，結(jié)果降低了整個存儲元件的磁致電阻變化率(MR率)。此外，由于自旋泵浦現(xiàn)象，會增大用于反轉(zhuǎn)存儲層磁化的電流量(寫閾值電流)。
期望的是，提供一種存儲元件的結(jié)構(gòu)，其中可以獲得增大自旋注入效率和滿意大的磁致電阻變化率(MR率)的效果。
根據(jù)本發(fā)明一實施例，存儲元件包括基于磁化狀態(tài)保持信息的磁層(存儲層)和磁化方向被釘扎的被釘扎磁層。
在存儲層上面和下面設(shè)置上被釘扎磁層和下被釘扎磁層，從而形成上和下磁致電阻元件。由此，形成疊層結(jié)構(gòu)被釘扎磁層/中間層/存儲層/中間層/被釘扎磁層，即雙自旋結(jié)構(gòu)。
兩個中間層之一是形成隧穿勢壘的絕緣層，另一中間層具有包括絕緣層和非磁導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)。
包括絕緣層和非磁導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)中間層不同于其中導(dǎo)電層用作中間層的GMR結(jié)構(gòu)或其中絕緣層用作中間層的TMR結(jié)構(gòu)。因此，磁致電阻效應(yīng)變得非常低且基本消失。
由于疊層結(jié)構(gòu)用于中間層之一，因此不會發(fā)生當(dāng)隧道絕緣層用于兩個中間層時引起的磁致電阻效應(yīng)降低的問題。
在疊層結(jié)構(gòu)中，由于在中間層中存在絕緣層，因此不會發(fā)生自旋泵浦效應(yīng)，并且不會發(fā)生由自旋泵浦效應(yīng)引起的寫電流閾值增大。
此外，由于被釘扎磁層保持作為自旋極化電流源的功能，因此可以獲得自旋注入效應(yīng)。由此，可以獲得提供兩個被釘扎磁層而引起的自旋注入效應(yīng)增加的效果，并且可以減小寫電流閾值。由于電流閾值減小，可以降低包括該存儲元件的存儲器的功耗。
作為用于構(gòu)成具有疊層結(jié)構(gòu)的中間層的絕緣層的材料，可以使用含有選自包括Al、Mg、Si、Ti、Cr、Zr、Hf和Ta的組的至少一種元素的氧化物或氮化物作為主要成分的材料。
作為用于構(gòu)成具有疊層結(jié)構(gòu)的中間層的非磁導(dǎo)電層的材料，可以使用含有選自包括Mg、Al、Si、Ge、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Cu、Ag、Au、Ru和Rh的組的元素或這些元素的兩種或更多的合金作為主要成分的材料。
優(yōu)選地，在設(shè)置于存儲層上面和下面的上被釘扎磁層和下被釘扎磁層中，最靠近存儲層的鐵磁層的磁化方向彼此相反。
在這種結(jié)構(gòu)中，令人滿意地顯示出通過采用雙自旋結(jié)構(gòu)提高自旋注入效率的效果，并可以進(jìn)一步提高自旋注入效率。
在具有包括絕緣層和非磁導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)的中間層中，即使顛倒設(shè)置順序，效果保持相同。絕緣層和非磁導(dǎo)電層的任一個可以靠近存儲層設(shè)置。此外，層疊結(jié)構(gòu)可以包括三層或更多層，只要包括至少一個非磁導(dǎo)電層和至少一個絕緣層。
除上述結(jié)構(gòu)之外，可以將存儲元件設(shè)計得具有與通過自旋注入記錄信息的已知存儲元件相同的結(jié)構(gòu)。
存儲層上面和下面的上和下被釘扎磁層中的每一個具有其中僅通過鐵磁層或利用反鐵磁層和鐵磁層之間的反鐵磁耦合釘扎磁化方向的結(jié)構(gòu)。
此外，存儲層上面和下面的上和下被釘扎磁層中的每一個具有由鐵磁層構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)或其中多個鐵磁層通過非磁層分隔開的疊層鐵磁結(jié)構(gòu)。
在被釘扎磁層具有疊層鐵磁結(jié)構(gòu)的情況下，由于被釘扎磁層對外磁場的敏感度可被降低，因此可以抑制由外磁場引起的被釘扎磁層磁化的不必要波動，可以使存儲元件穩(wěn)定地工作。
現(xiàn)在將描述本發(fā)明的實施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的存儲器的示意性透視圖。
在該存儲器中，兩類地址配線(例如字線和位線)基本互相垂直地布置，在這些地址配線的每個交叉點附近設(shè)置存儲元件，其能夠基于磁化狀態(tài)保持信息。
即，在諸如硅襯底的半導(dǎo)體襯底10的各部分中設(shè)置漏區(qū)8、源區(qū)7和柵電極1，構(gòu)成用于選擇存儲單元的選擇晶體管，所述部分通過元件隔離層2被隔離。柵電極1還用作向圖背面延伸的地址配線之一(例如字線)。
漏區(qū)8設(shè)計為在行方向上由兩個相鄰選擇晶體管共享，配線9連接到漏區(qū)8。
在源區(qū)7和在存儲元件3上沿行方向延伸的另一地址配線6(例如位線)之間設(shè)置存儲元件3。存儲元件3包括由鐵磁層構(gòu)成的存儲層，該鐵磁層的磁化方向通過自旋注入被反轉(zhuǎn)。存儲元件3設(shè)置在兩種地址配線1和6的各交叉點附近。
存儲元件3分別通過上接觸層4和下接觸層4連接到位線6和源區(qū)7。
通過使電流經(jīng)兩種地址配線1和6垂直流過存儲元件3，可以通過自旋注入反轉(zhuǎn)存儲層的磁化方向。
圖2是根據(jù)該實施例的存儲元件3的剖視圖。
如圖2所示，存儲元件3包括存儲層17、設(shè)置在存儲層17下面的第一被釘扎磁層31和設(shè)置在存儲層17上面的第二被釘扎磁層32，存儲層17中磁化方向M1通過自旋注入被反轉(zhuǎn)。即，兩個被釘扎磁層31和32設(shè)置在存儲層17的下面和上面。
在第一被釘扎磁層31下面設(shè)置反鐵磁層12，并通過反鐵磁層12釘扎第一被釘扎磁層31的磁化方向。在第二被釘扎磁層32上設(shè)置反鐵磁層21，并通過反鐵磁層21釘扎第二被釘扎磁層32的磁化方向。
第一被釘扎磁層31具有疊層鐵磁結(jié)構(gòu)。具體地，第一被釘扎磁層31具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中兩個鐵磁層13和15通過非磁層14分隔開從而形成反鐵磁耦合。
在第一被釘扎磁層31中，由于鐵磁層13和15形成疊層鐵磁結(jié)構(gòu)，所以鐵磁層13的磁化M13向右，鐵磁層15的磁化M15向左，磁化M13和磁化M15的方向彼此相反。因此，在第一被釘扎磁層31中，來自鐵磁層13的漏磁通和來自鐵磁層15的漏磁通抵消。
另一方面，第二被釘扎磁層32具有僅由鐵磁層20構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)。
在反鐵磁層12下面設(shè)置下層11，并在反鐵磁層21上設(shè)置帽層22。
由于第一被釘扎磁層31設(shè)計為具有疊層鐵磁結(jié)構(gòu)，因此可以降低第一被釘扎磁層31對外磁場的靈敏度，且可以抑制由外磁場引起的不必要的磁化波動。
作為用于被釘扎磁層31和32中的鐵磁層13、15和20的材料，可以使用包括選自含有Fe、Ni和Co的組的至少一種元素作為主要成分的合金。還可以將諸如Nb、Zr、Ta、Ti、V、Cr、W、Mo、Hf、B、C、Al、Si、Ge、Mg、Mn、Cr或Ga的元素引入這樣的合金。
通常，被釘扎磁層31和32中的鐵磁層13、15和20中的每個的飽和磁化Ms合適地在200至2000emu/cc的范圍。
作為用于構(gòu)成第一被釘扎磁層31的疊層鐵磁結(jié)構(gòu)的非磁層14的材料，可以使用Ru、Cu、Rh等。
設(shè)置非磁層14的厚度使得設(shè)置在非磁層14兩側(cè)的鐵磁層13和15可以反鐵磁耦合。雖然取決于所使用的材料，但優(yōu)選地，厚度在0.5至4nm范圍。
作為用于反鐵磁層12和21的每個的材料，可以使用諸如Fe、Ni、Pt、Ir或Rh的金屬與錳之間的合金，鈷或鎳的氧化物等。
作為用于存儲層17的材料，雖然沒有特別限制，但可以使用含有選自包括Fe、Co和Ni的組的至少一種元素作為主要成分的合金。還可以將諸如Nb、Zr、Ta、Ti、V、Cr、W、Mo、Hf、B、C、Al、Si、Ge、Mg、Mn、Cr或Ga的元素引入這樣的合金。
通常，在被釘扎磁層31和32中的鐵磁層13、15和20中，構(gòu)成存儲層17的鐵磁層的飽和磁化Ms適當(dāng)?shù)卦?00至2000emu/cc范圍。
特別地，在本實施例中，設(shè)置在存儲層17與第一被釘扎磁層31之間以及在存儲層17與第二被釘扎磁層32之間的兩個中間層中的一個由絕緣層構(gòu)成，另一個由包括絕緣層和非磁導(dǎo)電層的疊層構(gòu)成。
即，設(shè)置在存儲層17和存儲層17下面的第一被釘扎磁層31之間的中間層僅由隧道絕緣層16構(gòu)成，存儲層17與存儲層17上面的第二被釘扎磁層32之間的中間層33由隧道絕緣層18和非磁導(dǎo)電層19構(gòu)成。
由于存儲層17下面的中間層僅由隧道絕緣層16構(gòu)成且存儲層17上的中間層33由隧道絕緣層18和非磁導(dǎo)電層19構(gòu)成，如上所述，可以提高自旋注入效率并可以滿意地增大由磁致電阻效應(yīng)引起的電阻變化率(MR率)。
此外，在本實施例中，第一被釘扎磁層31的鐵磁層15的磁化M15向左，構(gòu)成第二被釘扎磁層32的鐵磁層20的磁化M20向右，磁化M15和磁化M20的方向彼此反平行。
在夾住存儲層17的被釘扎磁層31和32中，最靠近存儲層17的鐵磁層15和20的磁化M15和M20的方向彼此反平行，由此，如上所述可以提高自旋注入效率。因此，可以減小用于通過自旋注入反轉(zhuǎn)存儲層17的磁化方向M1的電流量。
作為用于隧道絕緣層16和18的每個的材料，可以使用含有選自包括Al、Mg、Si、Ti、Cr、Zr、Hf和Ta的組的至少一種元素的氧化物或氮化物作為主要成分的材料。
作為用于夾在存儲層17和第二被釘扎磁層32之間的中間層33的非磁導(dǎo)電層19的材料，可以使用選自包括Mg、Al、Si、Ge、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Cu、Ag、Au、Ru和Rh的組的元素或這些元素的兩種或更多的合金。
根據(jù)本實施例的存儲元件3可以通過這樣的方法制造，其中在真空設(shè)備中連續(xù)形成從下層11到帽層22的層，然后通過諸如反應(yīng)離子蝕刻或離子研磨的顯微機(jī)械加工形成存儲元件3的圖案。
根據(jù)上述實施例，存儲元件3具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中下被釘扎磁層31設(shè)置在存儲層17下面，其間有中間層，上被釘扎磁層32設(shè)置在存儲層17上面，其間有中間層，存儲層17下面的中間層僅由隧道絕緣層16構(gòu)成，存儲層17上的中間層33由包括隧道絕緣層18和非磁導(dǎo)電層19的疊層構(gòu)成。
通過形成這樣的結(jié)構(gòu)，其中下被釘扎磁層31設(shè)置在存儲層17下面，其間有中間層，上被釘扎磁層32設(shè)置在存儲層17上面，其間有中間層，即雙自旋結(jié)構(gòu)，與其中僅一個被釘扎磁層設(shè)置在存儲層上面或下面的單自旋結(jié)構(gòu)相比，能提高自旋注入效率。
由于存儲層17下面的中間層僅由隧道絕緣層16構(gòu)成，包括存儲層17、隧道絕緣層16和第一被釘扎磁層31的磁致電阻元件具有隧道磁致電阻元件(MTJ元件)的結(jié)構(gòu)。因此，可以獲得大的磁致電阻效應(yīng)，并增大電阻變化率(MR率)。
由于存儲層17上的中間層33由隧道絕緣層18和非磁導(dǎo)電層19的疊層構(gòu)成，因此，在包括存儲層17、中間層33(18和19)以及第二被釘扎磁層32的磁致電阻元件中，通過隧道絕緣層18抑制了自旋泵浦現(xiàn)象，由此獲得了提高自旋注入效率的效果。然而，由于非磁導(dǎo)電層19的存在，磁致電阻效應(yīng)非常小。因此，與下磁致電阻元件相比，磁致電阻效應(yīng)令人滿意地降低。
因此，在整個存儲元件3中，可以提高自旋注入效率，并且由于雖然兩個磁致電阻元件的磁致電阻效應(yīng)彼此相反但它們沒有顯著抵消，因此可以獲得滿意的高磁致電阻效應(yīng)。
此外，第一被釘扎磁層31的鐵磁層15的磁化M15向左，第二被釘扎磁層32的鐵磁層20的磁化M20向右。因此，在被釘扎磁層31和32中最靠近存儲層17的鐵磁層15和20的磁化M15和M20彼此反平行。因此，可以提高自旋注入效率。
由于可以提高自旋注入效率，因此可以減小用于通過自旋注入來反轉(zhuǎn)存儲層17的磁化方向M1的電流量(用于寫信息的閾值電流)。
即，在具有存儲元件3的存儲器中，可以降低功耗。
此外，由于可以獲得滿意大的磁致電阻效應(yīng)，因此增大了存儲元件3的電阻變化率(MR率)，結(jié)果增大了讀信號強(qiáng)度。
因此，在存儲元件3中可以獲得足夠的操作裕度，并且可以無誤差地操作存儲元件3。因此，可以獲得運行穩(wěn)定的高可靠存儲器。
在由包括絕緣層和非磁導(dǎo)電層的疊層構(gòu)成的中間層中，即使層疊順序與圖2所示的存儲元件3的相反，也不改變其效果。即，可以將絕緣層和非磁導(dǎo)電層中的任一個設(shè)置在存儲層側(cè)。
此外，疊層可以包括三層或更多層，只要包括至少一個非磁導(dǎo)電層和至少一個絕緣層。
此外，下中間層可以設(shè)計為具有包括絕緣層和非磁導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)，上中間層可以設(shè)計為隧道絕緣層。
對于根據(jù)本發(fā)明該實施例的存儲元件的結(jié)構(gòu)，通過選擇各個層的材料和厚度來研究特性。
如圖1或5所示，除存儲元件外，存儲器實際上還包括用于開關(guān)的半導(dǎo)體電路，等等。在此，為了研究存儲層的磁致電阻特性，使用僅設(shè)置有存儲元件的晶片。
例1首先，在具有0.575mm厚度的硅襯底上形成2μm厚度的熱氧化膜，并在其上形成具有圖2所示結(jié)構(gòu)的存儲元件3。
具體地，在圖2所示的存儲元件3中，下層11由具有3nm厚度的Ta形成，反鐵磁層12由具有20nm厚度的PtMn膜形成，構(gòu)成第一被釘扎磁層31的鐵磁層13由具有3nm厚度的CoFe膜形成，構(gòu)成具有疊層鐵磁結(jié)構(gòu)的第一被釘扎磁層31的非磁層14由具有0.8nm厚度的Ru膜形成，構(gòu)成第一被釘扎磁層31的鐵磁層15由具有3nm厚度的CoFeB膜形成，隧道絕緣層16由通過氧化具有0.5nm厚度的Al膜所獲得的氧化鋁膜形成，存儲層17由具有3nm厚度的CoFeB膜形成，構(gòu)成具有疊層結(jié)構(gòu)的中間層33的隧道絕緣層18由通過氧化具有0.5nm厚度的Al膜所獲得的氧化鋁膜形成，構(gòu)成具有疊層結(jié)構(gòu)的中間層33的非磁導(dǎo)電層19由具有3nm厚度的Ru膜形成，構(gòu)成第二被釘扎磁層32的鐵磁層20由具有3nm厚度的CoFeB膜形成，反鐵磁層21由具有20nm厚度的PtMn膜形成，帽層22由具有5nm厚度的Ta膜形成。在下層11和反鐵磁層12之間設(shè)置具有100nm厚度的Cu膜(圖中未示出)(對應(yīng)于下面描述的字線)。
即，形成具有以下結(jié)構(gòu)的存儲元件3的疊層。
層結(jié)構(gòu)1Ta(3nm)/Cu(100nm)/PtMn(20nm)/CoFe(3nm)/Ru(0.8nm)/CoFeB(3nm)/Al(0.5nm)-Ox/CoFeB(3nm)/Al(0.5nm)-Ox/Ru(3nm)/CoFeB(3nm)/PtMn(20nm)/Ta(5nm)在上述層結(jié)構(gòu)中，PtMn的組分為Pt50Mn50(下標(biāo)表示原子百分?jǐn)?shù))，CoFe的組分為Co90Fe10(下標(biāo)表示原子百分?jǐn)?shù))，CoFeB的組分為Co72Fe8B20(下標(biāo)表示原子百分?jǐn)?shù))。
通過DC磁控濺射形成各個層，由氧化鋁膜構(gòu)成的絕緣層16和18除外。
由氧化鋁(Al-Ox)膜構(gòu)成的絕緣層16和18的每一個這樣形成，通過DC濺射沉積具有預(yù)定厚度的金屬鋁膜，然后利用1∶1的氧氣∶氬氣流量比和10托的室氣體壓強(qiáng)通過自然氧化來氧化金屬鋁膜。氧化時間設(shè)置為10分鐘。
在形成存儲元件3的各個層之后，在磁退火爐中在10kOe和270℃下進(jìn)行4小時熱處理，以便退火反鐵磁層12和21的PtMn膜使其有序化。
接著，字線部分通過光刻被掩模化，并且利用Ar等離子體對除字線之外的部分中的疊層進(jìn)行選擇性蝕刻來形成字線(下電極)。以距襯底表面5nm的深度蝕刻除字線外的部分。
隨后，使用電子束光刻系統(tǒng)形成具有存儲元件3的圖案的掩模，并通過對疊層進(jìn)行選擇性蝕刻形成存儲元件3。除存儲元件3之外的部分被蝕刻到恰好在下電極的Cu層上的水平。
在用于特性評價的存儲元件中，由于應(yīng)有足夠的電流流經(jīng)存儲元件以產(chǎn)生磁化反轉(zhuǎn)所必需的自旋轉(zhuǎn)矩，因此應(yīng)當(dāng)抑制隧道絕緣層的電阻值。因此，存儲元件3的圖案成形為具有0.09μm的短軸和0.18μm的長軸的橢圓形，存儲元件3的片電阻(Ωμm2)設(shè)置為10Ωμm2。
隨后，通過濺射形成具有約100nm厚度的Al2O3層來絕緣除存儲元件3之外的部分。
然后，通過光學(xué)光刻形成用作上電極的位線和測量焊盤。
由此制備了存儲元件3，用作例1的樣品。
例2如例1(層結(jié)構(gòu)1)中那樣形成存儲元件3的疊層，除了第一絕緣層16和第二絕緣層18由具有1nm厚度的氧化鎂(MgO)膜形成，且非磁導(dǎo)電層19由具有6nm厚度的Cu膜形成。
通過RF濺射形成每個MgO膜，其中使用MgO靶材，在Ar氣中直接沉積氧化物。
即，形成具有以下結(jié)構(gòu)(層結(jié)構(gòu)2)的存儲元件3的疊層。
層結(jié)構(gòu)2Ta(3nm)/Cu(100nm)/PtMn(20nm)/CoFe(3nm)/Ru(0.8nm)/CoFeB(3nm)/MgO(1nm)/CoFeB(3nm)/MgO(1nm)/Cu(6nm)/CoFeB(3nm)/PtMn(20nm)/Ta(5nm)隨后，如例1中那樣制備存儲元件3，用作例2的樣品。
比較例1在圖2所示的存儲元件3的結(jié)構(gòu)中，代替存儲層17和第二被釘扎磁層32之間的包括隧道絕緣層18和非磁導(dǎo)電層19的中間層33，形成僅由非磁導(dǎo)電層19構(gòu)成的中間層，而不包括隧道絕緣層18。
此外，第一被釘扎磁層31的鐵磁層15由具有3nm厚度的CoFe膜形成，存儲層17由具有3nm厚度的CoFe膜形成，非磁導(dǎo)電層19由具有6nm厚度的Cu膜形成(與層結(jié)構(gòu)2中相同)，第二被釘扎磁層32的鐵磁層20由具有3nm厚度的CoFe膜形成。
除上述幾點外，如例1(層結(jié)構(gòu)1)中那樣形成存儲元件的疊層。
即，形成具有以下結(jié)構(gòu)(層結(jié)構(gòu)3)的存儲元件疊層。
層結(jié)構(gòu)3Ta(3nm)/Cu(100nm)/PtMn(20nm)/CoFe(3nm)/Ru(0.8nm)/CoFe(3nm)/Al(0.5nm)-Ox/CoFe(3nm)/Cu(6nm)/CoFe(3nm)/PtMn(20nm)/Ta(5nm)隨后，如例1中那樣制備存儲元件，用作比較例1的樣品。
比較例2在圖2所示的存儲元件3的結(jié)構(gòu)中，代替存儲層17和第二被釘扎磁層32之間的包括隧道絕緣層18和非磁導(dǎo)電層19的中間層33，形成僅由隧道絕緣層18構(gòu)成的中間層，而不包括非磁導(dǎo)電層19。
此外，第一被釘扎磁層31的鐵磁層15由具有3nm厚度的CoFe膜形成，存儲層17由具有3nm厚度的CoFe膜形成，第二被釘扎磁層32的鐵磁層20由具有3nm厚度的CoFe膜形成。
除上述幾點外，如例1(層結(jié)構(gòu)1)中那樣形成存儲元件的疊層。
即，形成具有以下結(jié)構(gòu)(層結(jié)構(gòu)4)的存儲元件疊層。
層結(jié)構(gòu)4Ta(3nm)/Cu(100nm)/PtMn(20nm)/CoFe(3nm)/Ru(0.8nm)/CoFe(3nm)/Al(0.5nm)-Ox/CoFe(3nm)/Al(0.5nm)-Ox/CoFe(3nm)/PtMn(20nm)/Ta(5nm)隨后，如例1中那樣制備存儲元件，用作比較例2的樣品。
比較例3如圖2所示的存儲元件3那樣形成存儲元件直到存儲層17，在存儲層上形成帽層，即，形成單自旋型存儲元件，其中僅在存儲層下設(shè)置被釘扎磁層。
此外，被釘扎磁層31的鐵磁層15由具有3nm厚度的CoFe膜形成，存儲層17由具有3nm厚度的CoFe膜形成。
除上述幾點外，如例1(層結(jié)構(gòu)1)中那樣形成存儲元件疊層。
即，形成具有以下結(jié)構(gòu)(層結(jié)構(gòu)5)的存儲元件疊層。
層結(jié)構(gòu)5Ta(3nm)/Cu(100nm)/PtMn(20nm)/CoFe(3nm)/Ru(0.8nm)/CoFe(3nm)/Al(0.5nm)-Ox/CoFe(3nm)/Ta(5nm)隨后，如例1中那樣制備存儲元件，用作比較例3的樣品。
比較例4如圖2所示的存儲元件3那樣形成存儲元件直到存儲層17，在存儲層上形成帽層，即，形成單自旋型存儲元件，其中僅在存儲層下設(shè)置被釘扎磁層。
除上述幾點外，如例2(層結(jié)構(gòu)2)中那樣形成存儲元件疊層。
即，形成具有以下結(jié)構(gòu)(層結(jié)構(gòu)6)的存儲元件疊層。
層結(jié)構(gòu)6Ta(3nm)/Cu(100nm)/PtMn(20nm)/CoFe(3nm)/Ru(0.8nm)/CoFeB(3nm)/MgO(1nm)/CoFeB(3nm)/Ta(5nm)隨后，如例2中那樣制備存儲元件，用作比較例4的樣品。
對于上述示例和比較例中的樣品，特性評價如下。
在測量前，為了將沿正方向和負(fù)方向的磁反轉(zhuǎn)電流值控制為對稱的，進(jìn)行一布置，使得磁場可以從外部施加到存儲元件。此外，穿過存儲元件的電流設(shè)置為1mA或更小，即，在防止隧道絕緣層擊穿的范圍內(nèi)。
(測量磁化反轉(zhuǎn)電流和MR率)在存在施加電流的情況下，測量每個存儲元件的電阻。當(dāng)測量存儲元件的電阻時，溫度設(shè)置為室溫25℃，施加到字線端子和位線端子的偏置電壓調(diào)整到10mV。此外，在改變施加到存儲元件的電流量的同時，測量存儲元件的電阻。從測量結(jié)果獲得電阻-電流曲線。從電阻-電流曲線，獲得電阻改變時的電流值并定義為用于反轉(zhuǎn)磁化的磁化反轉(zhuǎn)電流值。對于兩種極性的電流(正和負(fù)方向)進(jìn)行獲得電阻-電流曲線的測量，并獲得兩種極性的磁化反轉(zhuǎn)電流值。
對于相同的樣品，獲得電阻-電流曲線的測量被重復(fù)50次，并計算磁化反轉(zhuǎn)電流值的平均值。
此外，利用表達(dá)式(高電阻-低電阻)/低電阻，從被釘扎磁層31的存儲層17側(cè)的鐵磁層15的磁化M15的方向與存儲層17的磁化M1的方向彼此反平行且電阻增大的狀態(tài)下的電阻(高電阻)、以及磁化M15和磁化M1的方向彼此平行且電阻減小的狀態(tài)下的電阻(低電阻)計算電阻變化率，其定義為MR率。測量結(jié)果示于下面的表1中。
表1

由表1明顯看出，在例1和2中，磁化反轉(zhuǎn)電流值小在0.3mA至0.4mA，MR率與比較例3和4中的單自旋型一樣高。在比較例1中，上中間層僅包括非磁導(dǎo)電層，使用具有比TMR元件低的MR率的巨磁致電阻元件(GMR元件)結(jié)構(gòu)。由此，即使采用雙自旋結(jié)構(gòu)，磁致電阻效應(yīng)也未降低。然而，由于上層具有GMR結(jié)構(gòu)，因此發(fā)生了自旋泵浦效應(yīng)，未獲得由雙自旋結(jié)構(gòu)帶來的提高自旋注入效率的效果，導(dǎo)致磁化反轉(zhuǎn)電流值的增大。
在比較例2中，由于上和下中間層都是隧道絕緣層，因此，滿意地獲得了由雙自旋結(jié)構(gòu)帶來的提高自旋注入效率的效果，且磁化反轉(zhuǎn)電流值小。然而，由于下和上TMR元件的磁致電阻效應(yīng)抵消，因此整個存儲元件具有8％的小MR率。
在比較例3和4中，由于使用了單自旋型TMR元件，因此，雖然MR率高，但磁化反轉(zhuǎn)電流值大。
因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過使用根據(jù)本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)，如例1和2中，可以獲得良好的磁化反轉(zhuǎn)特性，且可以獲得與單自旋型一樣高的MR率。
此外，通過使用例1或2中的結(jié)構(gòu)，可以制造存儲元件，其中可以用0.5mA或更小的較小電流進(jìn)行信息的寫入，由此可以提供以前不能得到的低功耗存儲器。
在本發(fā)明中，存儲元件3的層結(jié)構(gòu)不限于上述實施例中描述的結(jié)構(gòu)，可以采用各種層結(jié)構(gòu)。
在上述實施例中，被釘扎磁層31具有包括兩個鐵磁層13和15以及非磁層14的疊層鐵磁結(jié)構(gòu)。例如，下被釘扎磁層可以設(shè)計為具有包括鐵磁層的單層結(jié)構(gòu)。此外，存儲層可以設(shè)計為具有疊層鐵磁結(jié)構(gòu)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求及其等價物的范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計要求和其他因素可以進(jìn)行各種改變、組合、子組合和替換。
本發(fā)明包括與2005年9月30日向日本專利局提交的日本專利申請JP2005-288557相關(guān)的主題，在此引用其全部內(nèi)容作為參考。
權(quán)利要求
1.一種存儲元件，包括存儲層，其基于磁體的磁化狀態(tài)保持信息；上被釘扎磁層，設(shè)置在該存儲層上，其間有上中間層；以及下被釘扎磁層，設(shè)置在該存儲層下，其間有下中間層，其中該上中間層和該下中間層之一是形成隧穿勢壘的絕緣層；另一個中間層是包括絕緣層和非磁導(dǎo)電層的疊層；且通過使電流沿所述疊層方向流過所述存儲元件來改變所述存儲層的磁化方向，從而能夠在該存儲層上記錄信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的存儲元件，其中，在該上被釘扎磁層和該下被釘扎磁層中，最靠近所述存儲層的鐵磁層的磁化方向彼此相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的存儲元件，其中該上中間層和該下中間層的每個中的所述絕緣層由包括選自含有Al、Mg、Si、Ti、Cr、Zr、Hf和Ta的組的至少一種元素的氧化物或氮化物作為主要成分的材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的存儲元件，其中該上中間層和該下中間層之一的所述非磁導(dǎo)電層由包括選自含有Mg、Al、Si、Ge、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Cu、Ag、Au、Ru和Rh的組的元素或者兩種或更多種這些元素的合金作為主要成分的材料構(gòu)成。
5.一種存儲器，包括存儲元件，包括基于磁體的磁化狀態(tài)保持信息的存儲層；以及彼此橫跨的第一配線和第二配線，其中該存儲元件包括上被釘扎磁層，設(shè)置在該存儲層上，其間有上中間層，以及下被釘扎磁層，設(shè)置在該存儲層下，其間有下中間層，其中該上中間層和該下中間層之一是形成隧穿勢壘的絕緣層，另一個中間層是包括絕緣層和非磁導(dǎo)電層的疊層；該存儲元件設(shè)置在該第一配線和該第二配線的交叉點附近且置于該第一配線和該第二配線之間；且電流通過該第一和第二配線沿所述疊層方向流過該存儲元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種存儲元件，包括存儲層，其基于磁體的磁化狀態(tài)保持信息；上被釘扎磁層，設(shè)置在該存儲層上，其間有上中間層；以及下被釘扎磁層，設(shè)置在該存儲層下，其間有下中間層，其中該上中間層和下中間層之一是形成隧穿勢壘的絕緣層；另一個中間層是包括絕緣層和非磁導(dǎo)電層的疊層；且通過使電流沿所述疊層方向流過所述存儲元件來改變所述存儲層的磁化方向，從而能夠在該存儲層上記錄信息。
文檔編號G11C11/16GK1941175SQ20061013171
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者鹿野博司, 細(xì)見政功 申請人:索尼株式會社