專利名稱：磁存儲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用磁阻效應(yīng)能存儲信息的磁存儲裝置。
背景技術(shù)：
近年來，作為能高速動作的非易失性的存儲裝置，利用磁阻效應(yīng)能存儲信息的被稱為磁性隨機存取存儲器(MRAMMagnetic Random AccessMemory)的磁存儲裝置廣為人知。
在這樣的磁存儲裝置中，為了提高動作速度和降低寫入電流等，要求有效的進(jìn)行對磁阻效應(yīng)元件的寫入，例如，提出了具有使在配線周圍產(chǎn)生的磁場的磁通量集中于磁阻效應(yīng)元件的大致環(huán)狀的磁軛的磁存儲裝置的方案(參照J(rèn)P特開2000-90658號公報以及JP特開2004-128430號公報)。
可是，從磁軛產(chǎn)生的磁場的大小是根據(jù)其材料和形狀等來決定的，但實際情況是之前幾乎沒有關(guān)于磁軛形狀的具體的提案出現(xiàn)，從磁軛產(chǎn)生的磁場的大小和磁軛的形狀之間的關(guān)系并沒有被明確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的是提供一種使磁軛形狀具體化，同時能通過形狀的最佳化使從磁軛產(chǎn)生的磁場增大，能降低寫入電流的磁存儲裝置。
本發(fā)明的發(fā)明人努力研究的結(jié)果，發(fā)明了一種使磁軛形狀具體化，同時能通過形狀的最佳化使從磁軛產(chǎn)生的磁場增大，能降低寫入電流的磁存儲裝置。
即，能根據(jù)如下所述的本發(fā)明，實現(xiàn)上述目的。
(1)、一種磁存儲裝置，具有多個存儲區(qū)域，在上述多個存儲區(qū)域的每一個中分別包括磁阻效應(yīng)元件，其包含有通過外部磁場而磁化方向變化的感磁層；配線，其通過寫入電流而對上述感磁層提供上述外部磁場；磁軛，其由具有隔著空隙而相對向的至少一對開放端部的大致環(huán)狀體構(gòu)成，在上述配線的延伸方向的一部分，以包圍該配線外周的方式配置，其特征在于，上述磁軛的各開放端部的、磁軛徑向的最大厚度，大于上述磁阻效應(yīng)元件的感磁層的上述磁軛徑向的最大厚度。
(2)、一種磁存儲裝置，具有多個存儲區(qū)域，在上述多個存儲區(qū)域的每一個中分別包括磁阻效應(yīng)元件，其包含有通過外部磁場而磁化方向變化的感磁層；配線，其通過寫入電流而對上述感磁層提供上述外部磁場；磁軛，其由具有隔著空隙而相對向的至少一對開放端部的大致環(huán)狀體構(gòu)成，在上述配線的延伸方向的一部分，以包圍該配線外周的方式配置，其特征在于，上述磁軛的各開放端部的、磁軛徑向的最大厚度和該磁軛的飽和磁化的積，大于上述磁阻效應(yīng)元件的感磁層的上述磁軛徑向的最大厚度和該感磁層的飽和磁化的積。
(3)、一種磁存儲裝置，具有多個存儲區(qū)域，在上述多個存儲區(qū)域的每一個中分別包括磁阻效應(yīng)元件，其包含有通過外部磁場而磁化方向變化的感磁層；配線，其通過寫入電流而對上述感磁層提供上述外部磁場；磁軛，其由具有隔著空隙而相對向的至少一對開放端部的大致環(huán)狀體構(gòu)成，在上述配線的延伸方向的一部分，以包圍該配線外周的方式配置，其特征在于，上述磁軛的各開放端部的、磁軛軸向的寬度，大于等于上述磁阻效應(yīng)元件的感磁層的上述磁軛軸向的寬度，而且小于等于上述磁軛的空隙的、磁軛周向的長度的3倍。
(4)、一種磁存儲裝置，具有多個存儲區(qū)域，在上述多個存儲區(qū)域的每一個中分別包括磁阻效應(yīng)元件，其包含有通過外部磁場而磁化方向變化的感磁層；配線，其通過寫入電流而對上述感磁層提供上述外部磁場；磁軛，其由具有隔著空隙而相對向的至少一對開放端部的大致環(huán)狀體構(gòu)成，在上述配線的延伸方向的一部分，以包圍該配線外周的方式配置，其特征在于，上述磁軛的空隙的、磁軛周向的長度，大于等于上述磁阻效應(yīng)元件的磁感層的上述磁軛周向的長度，而且小于等于1μm。
(5)、如(1)～(4)中任一項所述的磁存儲裝置，其特征在于，上述磁阻效應(yīng)元件是以其一對側(cè)面的至少一部分與上述磁軛的一對開放端部的各端面分別相對向的方式配置的，而且，上述磁阻效應(yīng)元件的一對側(cè)面的至少一部分與上述磁軛的一對開放端部的各端面分別具有規(guī)定的角度。
根據(jù)本發(fā)明所述的磁存儲裝置，具有使磁軛形狀具體化的同時，具有通過形狀的最佳化使從磁軛產(chǎn)生的磁場增大，能降低讀入電流的優(yōu)異效果。


圖1是本實施例1的磁存儲裝置的大致側(cè)面截面圖。
圖2是沿圖1的II-II線的大致截面圖。
圖3是該磁存儲裝置中的磁阻效應(yīng)元件周邊的略示局部放大圖。
圖4是表示該磁存儲裝置的磁阻效應(yīng)元件附近的磁軛徑向的最大厚度與磁阻效應(yīng)元件的第二磁性層的磁化反轉(zhuǎn)率的關(guān)系的曲線圖。
圖5是表示該磁存儲裝置的磁軛的開放端部的寬度W1和磁軛的開放端部間的中央位置附近的磁H的關(guān)系(磁軛的空隙的長度為320μm時)的曲線圖。
圖6是表示該磁存儲裝置的磁軛的開放端部的寬度W1和磁軛的開放端部間的中央位置附近的磁H的關(guān)系(磁軛的空隙的長度為620μm時)的曲線圖。
圖7是表示該磁存儲裝置的磁軛的開放端部的寬度W1和磁軛的開放端部間的中央位置附近的磁H的關(guān)系(磁軛的空隙的長度為920μm時)的曲線圖。
圖8是表示該磁存儲裝置的磁軛的開放端部的寬度W1和磁軛的開放端部間的中央位置附近的磁H的關(guān)系(磁軛的空隙的長度為1220μm時)的曲線圖。
圖9A是示意性表示在該磁存儲裝置中的磁阻效應(yīng)元件的表面上照射離子的情況的略示側(cè)面截面圖，圖9B是示意性表示離子削銑加工后的磁阻效應(yīng)元件的略示截面圖。
圖10是表示該磁存儲裝置的磁軛的其他例子的略示側(cè)面截面圖。
圖11是表示該磁存儲裝置的磁軛的又一其他例子的略示側(cè)面截面圖。
圖12是表示其他實施例的磁存儲裝置的一部分的略示側(cè)面截面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的磁存儲裝置，通過具有多個存儲區(qū)域，在上述多個存儲區(qū)域的每一個中分別包括磁阻效應(yīng)元件，其包含有通過外部磁場而磁化方向變化的感磁層；配線，其通過寫入電流而對上述感磁層提供上述外部磁場；磁軛，其由具有隔著空隙而相對向的至少一對開放端部的大致環(huán)狀體構(gòu)成，在上述配線的延伸方向的一部分，以包圍該配線外周的方式配置，其特征在于，上述磁軛的各開放端部的、磁軛徑向的最大厚度，大于上述磁阻效應(yīng)元件的感磁層的上述磁軛徑向的最大厚度，由此使磁軛的形狀具體化，同時通過形狀的最佳化使從磁軛產(chǎn)生的磁場增大，能降低寫入電流。
本發(fā)明所述的磁存儲裝置，通過具有多個存儲區(qū)域，在上述多個存儲區(qū)域的每一個中分別包括磁阻效應(yīng)元件，其包含有通過外部磁場而磁化方向變化的感磁層；配線，其通過寫入電流而對上述感磁層提供上述外部磁場；磁軛，其由具有隔著空隙而相對向的至少一對開放端部的大致環(huán)狀體構(gòu)成，在上述配線的延伸方向的一部分，以包圍該配線外周的方式配置，其特征在于，上述磁軛的各開放端部的、磁軛徑向的最大厚度和該磁軛的飽和磁化的積，大于上述磁阻效應(yīng)元件的感磁層的上述磁軛徑向的最大厚度和該感磁層的飽和磁化的積，由此解決了上述同樣的問題。
本發(fā)明所述的磁存儲裝置，通過具有多個存儲區(qū)域，在上述多個存儲區(qū)域的每一個中分別包括磁阻效應(yīng)元件，其包含有通過外部磁場而磁化方向變化的感磁層；配線，其通過寫入電流而對上述感磁層提供上述外部磁場；磁軛，其由具有隔著空隙而相對向的至少一對開放端部的大致環(huán)狀體構(gòu)成，在上述配線的延伸方向的一部分，以包圍該配線外周的方式配置，其特征在于，上述磁軛的各開放端部的、磁軛軸向的寬度，大于等于上述磁阻效應(yīng)元件的感磁層的上述磁軛軸向的寬度，而且小于等于上述磁軛的空隙的、磁軛周向的長度的3倍，由此解決了上述同樣的問題。
本發(fā)明所述的磁存儲裝置，通過具有多個存儲區(qū)域，在上述多個存儲區(qū)域的每一個中分別包括磁阻效應(yīng)元件，其包含有通過外部磁場而磁化方向變化的感磁層；配線，其通過寫入電流而對上述感磁層提供上述外部磁場；磁軛，其由具有隔著空隙而相對向的至少一對開放端部的大致環(huán)狀體構(gòu)成，在上述配線的延伸方向的一部分，以包圍該配線外周的方式配置，其特征在于，上述磁軛的空隙的、磁軛周向的長度，大于等于上述磁阻效應(yīng)元件的磁感層的上述磁軛周向的長度，而且小于等于1μm，由此解決了上述同樣的問題。
下面，利用附圖對本發(fā)明實施例1的磁存儲裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
(實施例1)本發(fā)明實施例1的磁存儲裝置10，具有多個存儲區(qū)域，在該多個存儲區(qū)域的每一個中，如圖1及圖2所示，分別包括通過寫入電流提供外部磁場的配線12；具有隔著空隙而相對向的一對開放端部14、16的大致環(huán)狀體的磁軛18；包含有通過外部磁場改變磁化方向的第二磁性層(感磁層)28的磁阻效應(yīng)元件20。
磁軛18在配線12的延伸方向的一部分上以包圍配線12外周的方式配置。因為配線12是為了對磁阻效應(yīng)元件20進(jìn)行磁化信息的寫入，所以在本實施例1中，是以通過磁軛18的軸心O1附近的方式配置的。
還有，磁軛18在本實施例1中由強磁性鐵鎳合金(NiFe)構(gòu)成，并且磁性、機械性地一體連續(xù)形成。另外，磁軛18的構(gòu)造、材料并不限于此，例如作為材料，也能適用鈷鐵合金(CoFe)等。
磁阻效應(yīng)元件20，如圖3放大所示，按照反鐵磁性層22、第一磁性層24、非磁性層26、第二磁性層28的順序進(jìn)行層疊而構(gòu)成。另外，該磁阻效應(yīng)元件20，通過在圖中未表示的基板上，按照反鐵磁性層22、第一磁性層24、非磁性層26、第二磁性層28的順序或者相反的順序，利用濺射等進(jìn)行成膜，而可以容易的形成。
反鐵磁性層22，在本實施例1中利用90nm厚的不規(guī)則合金IrMn形成。另外，其他的不規(guī)則合金RuRhMn、規(guī)則合金PtMn等也可適用于反鐵磁性層22。
第一磁性層24是固定了磁化的方向的、所謂的固定層(栓層(ピンド ))，與反鐵磁性層22連接而層疊。由此，在反鐵磁性層22和第一磁性層24的界面上產(chǎn)生交換結(jié)合磁場，第一磁性層24的磁化的方向被固定。
另外，該第一磁性層24，為了使基于反鐵磁性層22而引起的第一磁性層24的磁化方向的固定力增大，而由按磁性層30A、非磁性導(dǎo)電層32、磁性層30B的順序進(jìn)行層疊的3層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在本實施例1中，分別是磁性層30A由16nm厚的鉆鐵合金(CoFe)形成，非磁性導(dǎo)電層32由8.5nm厚的釕(Ru)形成，磁性層30B由12nm的鈷鐵合金(CoFe)形成。另外，其他的單體的鈷(Co)、鈷鉑白金合金(CoPt)、鎳鐵鈷合金(NiFeCo)等也可適用于磁性層30A、30B。
非磁性層26層疊在第一磁性層24上。在本實施例1中，非磁性層26是由9nm厚的氧化鋁(Al2O3)形成的。
第二磁性層28是磁化的朝向可變的、所謂的感磁層(自由層)。在本實施例1中，是在15nm厚的鈷鐵合金(CoFe)上層疊30nm厚的鎳鐵合金(NiFe)而形成。
磁軛18的各開放端部14、16是以與上述第二磁性層28成為大致相同層級的方式配置。
圖4中，表示按每個第二磁性層28的磁軛徑向Y的最大厚度T2(＝5nm、10nm、15nm)測定了磁軛18的各開放端部14、16的最大厚度T1和磁阻效應(yīng)元件20的第二磁性層28的磁化反轉(zhuǎn)率(Mx/MS2)的實驗結(jié)果。另外，磁化反轉(zhuǎn)率(Mx/MS2)表示第二磁性層28的飽和磁化MS2與第二磁性層28的易磁化軸方向的磁化成分Mx的比。
由本實驗可知，相對于第二磁性層28的各厚度T2，當(dāng)各開放端部14、16的最大厚度T1增大時，磁化反轉(zhuǎn)率(Mx/MS2)也急劇增大。
因此，磁軛18的各開放端部14、16的最大厚度T1與第二磁性層28的磁軛徑向Y的最大厚度T2，必須要有T1＞T2的關(guān)系。
另外，當(dāng)各開放端部14、16的最大厚度T1厚于必要的厚度的話，使磁軛18的磁化飽和變得困難，所以各開放端部14、16的最大厚度T1最好是磁阻效應(yīng)元件20的第二磁性層28的最大厚度T2的20倍或其以下(T1≤T2×20)的程度。
在磁軛18的空隙部產(chǎn)生的磁通量和磁軛18的飽和磁化MS1與磁軛18的各開放端部的、磁軛徑向的厚度T1成比例增大。另外，磁阻效應(yīng)元件20的第二磁性層28的反磁場也和第二磁性層的厚度T2與第二磁性層的飽和磁化MS2成比例增大。
因此，通過使磁軛18的各開放端部14、16的最大厚度T1和磁軛18的飽和磁化MS1的積大于磁阻效應(yīng)元件20的第二磁性層28的最大厚度T2和第二磁性層28的飽和磁化MS2的積(T1×MS1≥T2×MS2)，能控制第二磁性層的磁化反轉(zhuǎn)。
還有，第一磁性層24以及第二磁性層28的易磁化軸是以這些層的穩(wěn)定的磁化狀態(tài)與易磁化軸方向平行或者相反平行的方式設(shè)定，以與磁軛18的一對開放端部14、16附近的磁軛18內(nèi)的磁力線的朝向大致相同的方式構(gòu)成，這樣構(gòu)成的話，因為磁軛18內(nèi)的磁力線的朝向與第二磁性層28的磁化方向平行或者相反平行，所以第二磁性層28的磁化反轉(zhuǎn)所需要的磁場產(chǎn)生量最少。還有，第一磁性層24以及第二磁性層28的各易磁化軸，為了使磁化方向在平行或相反平行的狀態(tài)下穩(wěn)定，最好相互平行。
返回圖2，磁阻效應(yīng)元件20，以其一對側(cè)面(磁軛18側(cè)的各面)20A、20B的至少一部分與磁軛18的一對開放端部14、16的各端面14A、16A分別相對向的方式設(shè)置。另外，磁軛18的各開放端部14、16的磁軛軸向Z的寬度W1必須為磁阻效應(yīng)元件20的第二磁性層28的磁軛軸向Z的寬度W2或其以上(W1≥W2)，使得與磁阻效應(yīng)元件20相關(guān)的磁通量的分布不會不均勻。另外，各開放端部14、16的寬度W1最好是磁軛18的空隙的、磁軛周向X的長度L1的3倍或其以下(W1≤L1×3)。如圖5～圖8所示，這是因為在各開放端部14、16間的中央位置附近計測的磁場H，在各開放端部14、16的寬度W1比磁軛18的空隙的長度L1的3倍還長時，成為基本飽和狀態(tài)的緣故。
而且，磁軛18的空隙的長度L1大于等于磁阻效應(yīng)元件20的第二磁性層28中磁軛周向X的長度L2，而且小于等于1μm。另外，磁軛18也有作為一般的導(dǎo)電性的情況，但只要在空隙內(nèi)配置磁阻效應(yīng)元件20即可，或者與磁阻效應(yīng)元件20的第二磁性層28接觸即可。在這里，將磁軛18的空隙的長度L1限制在1μm或其以下的原因是，(1)如上述圖8所示，若使空隙的長度L1大于1μm時(L1＝1220nm)，與如上述圖5～圖7所示的空隙長度L1小于等于1μm時(L1＝320nm、620nm、920nm)相比，計測的磁場H減少了，(2)考慮到磁存儲裝置10的高密度化等，使空隙的長度L1大于1μm是不現(xiàn)實的等。
如圖3所示，磁軛18的開放端部14、16的各端面14A、16A與磁阻效應(yīng)元件20的一對側(cè)面20A、20B各自以規(guī)定的角度θA、θB、θC、θD傾斜，從上方向下方擴展開。在本實施例1中，磁軛18的開放端部14、16的各端面14A、16A的傾斜角θA、θB與磁阻效應(yīng)元件20的一對側(cè)面20A、20B的傾斜角θC、θD被設(shè)定為全部大致相同，該傾斜角θA、θB、θC、θD被設(shè)定為20度或其以上但不到90度。
磁阻效應(yīng)元件20的一對側(cè)面20A、20B是能夠通過離子削銑、反應(yīng)性離子蝕刻(RIEReactive Ion Etching)等的加工而傾斜。例如，在離子削銑加工中，在規(guī)定壓力下對氬氣施加電壓，產(chǎn)生放電而產(chǎn)生等離子。而且，對等離子中的離子，施加作為加速電壓的100-500V程度的電壓，使它們向規(guī)定方向加速，如圖9A所示，將加速了的離子ION向磁阻效應(yīng)元件20的表面照射，撞擊磁阻效應(yīng)元件20。其結(jié)果是，通過因撞擊產(chǎn)生的濺射現(xiàn)象，如圖9B所示，用抗蝕劑圖形34除去被掩模的區(qū)域外的磁阻效應(yīng)元件20的同時，通過控制離子ION的照射角度和照射時間，可使磁阻效應(yīng)元件20的一對側(cè)面20A、20B以大約20-90度的角度傾斜。
反應(yīng)性離子蝕刻中，通過離子的濺射、和被等離子體化的蝕刻氣體的化學(xué)變化，能進(jìn)行高精度的各向異性蝕刻。根據(jù)這種反應(yīng)性離子蝕刻，可使磁阻效應(yīng)元件20的一對側(cè)面20A、20B以大約20-80度的角度傾斜。另外，如果傾斜角度變小的話，磁軛18的開放端部14、16前端的截面面積變小，所以磁軛18的前端的磁飽和加速進(jìn)行，從磁軛18更容易產(chǎn)生磁通量，但是各端面14A、16A的區(qū)域擴大，是不現(xiàn)實的，在裝置的高密度化方面是不合適的。因此，最好將傾斜角度在20-90度的范圍內(nèi)根據(jù)需要最佳設(shè)計。
而磁阻效應(yīng)元件20形成后，例如通過濺射，在磁阻效應(yīng)元件20上，形成了由氧化鋁(Al2O3)等非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的大致相同厚度的絕緣層36后，形成磁軛18的各開放端部14、16。
下面，對本實施例1的磁存儲裝置10的作用進(jìn)行說明。
當(dāng)電流流過配線12時，配線12的周圍產(chǎn)生電流磁場。該電流磁場的磁力線通過磁軛18內(nèi)，從磁軛18的開放端部14、16的各端面14A、16A被引導(dǎo)到磁阻效應(yīng)元件20的第二磁性層28。其結(jié)果是，隨著磁軛18的磁化方向反轉(zhuǎn)，而第二磁性層28的磁化方向反轉(zhuǎn)，第二磁性層28作為存儲磁化信息的記錄層而發(fā)揮作用。
由此，本實施例1的磁存儲裝置10中，用各種方法實現(xiàn)磁軛18的形狀的最佳化。具體而言，(1)使磁軛18的各開放端部14、16的磁軛徑向Y的最大厚度T1大于磁阻效應(yīng)元件20的第二磁性層(感磁層)28的磁軛徑向Y的最大厚度T2，(2)使磁軛18的開放端部14、16的最大厚度T1與磁軛18的飽和磁化MS1的積大于磁阻效應(yīng)元件20的第二磁性層28的最大厚度T2與第二磁性層28的飽和磁化MS2的積，(3)使磁軛18的各開放端部14、16的磁軛軸向Z的寬度W1大于等于磁阻效應(yīng)元件20的第二磁性層28的磁軛軸向Z的寬度W2，而且，小于等于磁軛18的空隙的磁軛周向X的長度L1的3倍，(4)使磁軛18的空隙的長度L1大于等于磁阻效應(yīng)元件20的第二磁性層28的周向X的長度L2，而且小于等于1μm。即，根據(jù)本實施1的磁存儲裝置10，在使磁軛形狀具體化的同時，通過形狀的最佳化，增大從磁軛產(chǎn)生的磁通量，能降低寫入電流。
在本實施例1中，為了得到更大的效果，作為形狀的最佳化，示出了全面實施了(1)-(4)的例子，但本發(fā)明不僅限于此，只要實施上述(1)-(4)中的至少一個，就能得到本發(fā)明的效果。
本實施例1中，磁阻效應(yīng)元件20，以其一對側(cè)面20A、20B的至少一部分與磁軛18的一對開放端部14、16的各端面14A、16A分別相對向的方式配置，而且，磁阻效應(yīng)元件20的一對側(cè)面20A、20B與磁軛18的一對開放端面14、16的各端面14A、16A各自具有規(guī)定的角度θA、θB、θC、θD，所以磁軛18的開放端部14、16的各端面14A、16A、以及磁阻效應(yīng)元件20的一對側(cè)面20A、20B的表面積能分別擴大。因此，能使從磁軛18引導(dǎo)到磁阻效應(yīng)元件20的電流磁場的磁通量增加，能進(jìn)一步降低寫入電流。另外，由于能夠減小磁軛18的開放端部14、16前端的截面面積，磁軛18的前端的磁飽和加速進(jìn)行，從磁軛18更容易產(chǎn)生磁通量，能增加被磁阻效應(yīng)元件20引導(dǎo)的電流磁場的磁通量。
而且，因為磁阻效應(yīng)元件20的一對側(cè)面20A、20B和磁軛18的一對開放端部14、16的各端面14A、16A以大致相同角度傾斜，所以加工容易，而且能夠?qū)拇跑?8產(chǎn)生的電流磁場的磁通量均等的導(dǎo)入磁阻效應(yīng)元件20，能進(jìn)一步減少寫入電流。能夠使被引導(dǎo)到磁阻效應(yīng)元件20的磁通量的大小、施加磁通量的定時在多個存儲區(qū)域(單元)間大致相同，可以抑制寫入特性的偏差。
因為磁軛18一體連續(xù)形成，所以能夠減輕磁軛18的磁阻，使通過磁軛18內(nèi)部的磁力線均等化，能夠抑制停止磁阻造成的紊流。
進(jìn)一步，由于配線12以通過磁軛18的軸心O1附近的方式設(shè)置。所以能夠?qū)呐渚€12產(chǎn)生的電流磁場的磁通量高效率的引導(dǎo)到磁軛18內(nèi)，即使小的寫入電流效率也能進(jìn)行高效、而且穩(wěn)定的寫入。
而且，因為磁阻效應(yīng)元件20以其一對側(cè)面20A、20B的至少一部分分別與磁軛18的一對開放端部14、16的各端面14A、16A相對向的的方式配置，而且，使磁軛18的一對開放端部14、16附近的磁軛18內(nèi)的磁力線的朝向與磁阻效應(yīng)元件20的易磁化軸的朝向大致一致，所以具有小型且簡單的結(jié)構(gòu)，同時能有效進(jìn)行磁阻效應(yīng)元件20的磁化反轉(zhuǎn)，與以前的磁存儲裝置相比，能降低寫入電流。另外，不會由于例如磁軛18的殘留磁化的影響而感磁層的磁化失去平衡而產(chǎn)生錯誤動作，能進(jìn)行進(jìn)一步穩(wěn)定的寫入。
更進(jìn)一步，因為由非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的大致相同厚度的絕緣層36介于磁阻效應(yīng)元件20的一對側(cè)面20A、20B與磁軛18的一對開放端部14、16的各端面14A、16B之間，所以能夠使磁阻效應(yīng)元件20與磁軛18之間的距離保持一定。因此，在能夠使從磁軛18產(chǎn)生的磁通量的強度均勻化的同時，能夠使從磁軛18產(chǎn)生的磁通量相對于磁阻效應(yīng)元件20有效作用。
因為磁阻效應(yīng)元件20是至少按照反鐵磁性層22、第一磁性層24、非磁性層26、第二磁性層28的順序進(jìn)行層疊而形成的，所以能夠以低磁場發(fā)現(xiàn)磁阻效應(yīng)的同時，能簡單的進(jìn)行感磁層的磁化方向的判別。
第一磁性層24是由按照磁性層30A、非磁性導(dǎo)電層32、磁性層30B的順序?qū)盈B了的3層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，因此通過從磁軛18的空隙部產(chǎn)生的磁場而作為固定層的第一磁性層24的磁化方向不會不穩(wěn)定，能使固定層的磁化的朝向很難反轉(zhuǎn)。
另外，本發(fā)明的磁存儲裝置并不限定于上述實施例1的磁存儲裝置10的構(gòu)造和形狀等。
因此，例如取代上述實施例1的磁軛18，如圖10所示的磁軛38那樣，也可以使徑向截面形狀呈大致圓形，或者，如圖11所示的磁軛40那樣，也可以使徑向截面形狀是大致橢圓形。在這種情況下，能使流過磁軛38(40)內(nèi)部的磁力線更均勻化，能夠使寫入電流磁場穩(wěn)定化。
另外，磁阻效應(yīng)元件20的一對側(cè)面20A、20B在整個面上傾斜，但本發(fā)明不只限于此，例如圖12所示的磁阻效應(yīng)元件42那樣，也可以僅使感磁層44的磁軛18側(cè)的各面44A、44B(磁阻效應(yīng)元件42的一對側(cè)面的至少一部分)傾斜。
而且，設(shè)定磁軛18的各開放端部14、16的端面14A、16A的傾斜角θA、θB與磁阻效應(yīng)元件20的一對側(cè)面20A、20B的傾斜角θC、θD全部大致相同，但本發(fā)明并不限定于此，各傾斜角θA、θB、θC、θD也可設(shè)定為不同的角度。
權(quán)利要求
1.一種磁存儲裝置，具有多個存儲區(qū)域，在上述多個存儲區(qū)域的每一個中分別包括磁阻效應(yīng)元件，其包含有通過外部磁場而磁化方向變化的感磁層；配線，其通過寫入電流而對上述感磁層提供上述外部磁場；磁軛，其由具有隔著空隙而相對向的至少一對開放端部的大致環(huán)狀體構(gòu)成，在上述配線的延伸方向的一部分，以包圍該配線外周的方式配置，其特征在于，上述磁軛的各開放端部的、磁軛徑向的最大厚度，大于上述磁阻效應(yīng)元件的感磁層的上述磁軛徑向的最大厚度。
2.一種磁存儲裝置，具有多個存儲區(qū)域，在上述多個存儲區(qū)域的每一個中分別包括磁阻效應(yīng)元件，其包含有通過外部磁場而磁化方向變化的感磁層；配線，其通過寫入電流而對上述感磁層提供上述外部磁場；磁軛，其由具有隔著空隙而相對向的至少一對開放端部的大致環(huán)狀體構(gòu)成，在上述配線的延伸方向的一部分，以包圍該配線外周的方式配置，其特征在于，上述磁軛的各開放端部的、磁軛徑向的最大厚度和該磁軛的飽和磁化的積，大于上述磁阻效應(yīng)元件的感磁層的上述磁軛徑向的最大厚度和該感磁層的飽和磁化的積。
3.一種磁存儲裝置，具有多個存儲區(qū)域，在上述多個存儲區(qū)域的每一個中分別包括磁阻效應(yīng)元件，其包含有通過外部磁場而磁化方向變化的感磁層；配線，其通過寫入電流而對上述感磁層提供上述外部磁場；磁軛，其由具有隔著空隙而相對向的至少一對開放端部的大致環(huán)狀體構(gòu)成，在上述配線的延伸方向的一部分，以包圍該配線外周的方式配置，其特征在于，上述磁軛的各開放端部的、磁軛軸向的寬度，大于等于上述磁阻效應(yīng)元件的感磁層的上述磁軛軸向的寬度，而且小于等于上述磁軛的空隙的、磁軛周向的長度的3倍。
4.一種磁存儲裝置，具有多個存儲區(qū)域，在上述多個存儲區(qū)域的每一個中分別包括磁阻效應(yīng)元件，其包含有通過外部磁場而磁化方向變化的感磁層；配線，其通過寫入電流而對上述感磁層提供上述外部磁場；磁軛，其由具有隔著空隙而相對向的至少一對開放端部的大致環(huán)狀體構(gòu)成，在上述配線的延伸方向的一部分，以包圍該配線外周的方式配置，其特征在于，上述磁軛的空隙的、磁軛周向的長度，大于等于上述磁阻效應(yīng)元件的磁感層的上述磁軛周向的長度，而且小于等于1μm。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項所述的磁存儲裝置，其特征在于，上述磁阻效應(yīng)元件是以其一對側(cè)面的至少一部分與上述磁軛的一對開放端部的各端面分別相對向的方式配置的，而且，上述磁阻效應(yīng)元件的一對側(cè)面的至少一部分與上述磁軛的一對開放端部的各端面分別具有規(guī)定的角度。
全文摘要
一種磁存儲裝置(10)，包含有磁軛(18)，使該磁軛(18)的各開放端部(14、16)的磁軛徑向(Y)的最大厚度(T1)大于磁阻效應(yīng)元件(20)第二磁性層(28)的磁軛徑向(Y)的最大厚度(T2)，在使磁軛的形狀具體化的同時，通過形狀的最佳化使從磁軛產(chǎn)生的磁場增大，能降低寫入電流。
文檔編號H01L43/08GK1770315SQ200510106450
公開日2006年5月10日 申請日期2005年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月28日
發(fā)明者原谷進(jìn) 申請人:Tdk股份有限公司