專利名稱：磁阻元件以及磁性存儲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種磁阻元件(magnetoresistive element)以及磁性存 儲器(magnetk memory),例如涉及一種能夠通過在雙方向上提供電流 來記錄信息的磁阻元件以及使用了它的磁性存儲器。
背景技術：
磁阻(magnetoresistive)效應被應用在作為磁性存儲裝置的硬盤 驅(qū)動器(HDD: Hard Disk Drive)中，現(xiàn)在正實用化。在裝載在HDD 中的磁頭中應用GMR(Giant Magnetoresistive: 巨磁阻)效應、或 TMR(Tunneling Magnetoresistive:隧道磁阻)效應，這些都是利用通 過使兩個磁性層的磁化方向互成角度而產(chǎn)生的電阻變化，來檢測來自 磁性介質(zhì)的磁場。近年來，為了利用GMR元件或TMR元件來實現(xiàn)磁性隨機存取 存儲器(MRAM: Magnetic Random Access Memory),提出了各種才支 術。作為其中一例，列舉如下的方式根據(jù)MTJ(Magnetic Tunnel Junction:磁性隧道結)元件的磁化狀態(tài)記錄"1" 、 "0"信息，根據(jù) 由TMR效果引起的電阻變化讀出該信息。在該方式的MRAM中， 也面向?qū)嵱没岢隽烁鞣N技術。例如，存在利用通過電流產(chǎn)生的磁 場來使磁性層的磁化方向反轉(zhuǎn)的磁場寫入方式。通過電流產(chǎn)生的磁場 在電流較大的情況下當然能夠產(chǎn)生較大的磁場，但是越推進微型化、 流過配線的電流也越受限制。如果利用使配線與磁性層的距離接近、
或者使產(chǎn)生的磁場集中的偏轉(zhuǎn)構造，則可提高通過電流產(chǎn)生的磁場的 效率，可降低為了使磁性層的磁化反轉(zhuǎn)而所需的電流值。但是，由于 微型化，磁性層的磁化反轉(zhuǎn)所需的磁場增大，因此難以實現(xiàn)低電流化 和微型化的并存。于克服熱擾一動的磁能。為了增大磁能，只要增大磁各向異性能量密度 和磁性層的體積中的任一個即可，但是由于微型化而導致體積減小， 因此通常增大形狀磁各向異性能量或結晶磁各向異性能量、即增大磁 各向異性能量密度。但是，如上所述，由于具有磁性層的磁能的增大 使反轉(zhuǎn)磁場增大，因此很難使低電流化和微型化并存。近年來，理論上預測出利用自旋極化電流的磁化反轉(zhuǎn)，通過實驗也得到證實，提出了利用自旋極化電流的MRAM。才艮據(jù)該方式，僅 使自旋極化電流流過磁性層就能夠?qū)崿F(xiàn)磁性層的磁化反轉(zhuǎn)，如果磁性 層的體積較小則注入較少的自旋極化電子就能夠?qū)崿F(xiàn)，因此期待能夠 使微型化、低電流化并存。并且，由于不利用通過電流產(chǎn)生的磁場， 因此具有不需要使磁場增加的偏轉(zhuǎn)構造、可縮小單元面積的優(yōu)點。但 是，當然地，在自旋極化電流中的磁化反轉(zhuǎn)方式中，熱擾動的問題也 隨著微型化而變得明顯。如上所述，為了確保抗熱擾動能力，需要增加磁各向異性能量密 度。在到目前為止主要研究的面內(nèi)磁化型的結構中，通常利用形狀磁 各向異性。在這種情況下，由于利用形狀來確保磁各向異性，因此存 在如下問題反轉(zhuǎn)電流成為形狀敏感，隨著微型化，反轉(zhuǎn)電流分散增 加。為了利用形狀磁各向異性來增加磁各向異性能量密度，考慮使 MTJ元件的縱橫比(aspect ratio)增大、增加磁性層的膜厚、增加磁性 層的飽和磁化。MTJ元件的縱橫比的增大使單元面積增大，不適合大容量化。 磁性體的膜厚、飽和磁化的增加導致使利用自旋極化電流的磁化反轉(zhuǎn) 所需的電流值增加，不理想。在面內(nèi)磁化型的結構中利用結晶磁各向 異性而不利用形狀磁各向異性的情況下、在使用了具有較大的結晶磁
各向異性能量密度的材料(例如，在硬盤介質(zhì)中使用的Co-Cr合金材 料)的情況下，導致結晶軸在面內(nèi)較大地分散，因此導致降低 MR(Magnetoresistive:磁阻)，或者引起不相干的進動，結果導致增 加反轉(zhuǎn)電流。與此相對地，在垂直磁化型的結構中利用結晶磁各向異性的情況 下，可抑制面內(nèi)磁化型中成為問題的結晶軸的分散。例如，上述Co-Cr 合金材料的結晶構造是六面晶格構造，具有以c軸為易軸的一軸的結 晶磁各向異性，因此只要對結晶方位進行控制使得c軸與膜面的垂直 方向平行即可。在面內(nèi)磁化型的情況下，需要在膜面內(nèi)使c軸與一軸 一致，各結晶粒的膜面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)成為結晶軸的旋轉(zhuǎn)，導致使一軸方向 分散。在垂直磁化型的情況下，c軸處于垂直于膜面的方向，因此即 使各結晶粒在膜面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，c軸也仍然維持垂直方向而不分散。同樣 地，在正方晶格構造中，也通過將c軸控制在垂直方向上，可實現(xiàn)垂 直磁化型的MTJ結構。作為正方晶格構造的磁性材料，例如列舉出 具有Ll。型的結晶構造的Fe-Pt有序合金、Fe-Pd有序合金、Co-Pt 有序合金、Fe-Co-Pt有序合金、Fe-Ni-Pt有序合金、或者Fe-Ni-Pd 有序合金等。在利用結晶磁各向異性來實現(xiàn)垂直磁化型的MTJ結構 的情況下，MTJ元件的縱橫比只要是1即可，因此也適合實現(xiàn)微型化。在MRAM的大容量化中需要較高的磁阻比。近年來，作為表示 較高的磁阻比的阻擋材料，大多是使用了 MgO的MTJ元件的報告， 為了實現(xiàn)較高的磁阻比，重要的是MgO的(100)面取向。MgO具有 NaCl型的結晶構造，從其(100)面與Llo構造的(001)面的晶格匹配的 觀點來講較理想。因此，在垂直磁化型的MTJ元件中，從磁阻比的 觀點來講，可以說使用LU型的垂直磁化膜來作為磁性層是非常有希 望的。然而，為了將Llo構造作為垂直磁化膜需要使其結晶取向性取向 (OOl)面，因此需要用于控制結晶取向性的基底層。在利用自旋極化電 流的磁化反轉(zhuǎn)方式的情況下，在阻擋層中流過電流，因此需要將MTJ 元件的電阻抑制為較低，不適合使用電阻較高的基底層。另外，為了 實現(xiàn)較高的磁阻比，不適合使用顯著地出現(xiàn)為了使磁性層規(guī)則化為Ll0構造而所需的熱工序中產(chǎn)生的擴散的影響的、使磁阻比劣化的元 素作為基底層的材料。如以上，如果能夠用垂直磁化型的MTJ元件來實現(xiàn)利用自旋極 化電流的磁化反轉(zhuǎn)，則能夠同時滿足寫入電流的降低和比特信息的抗 熱擾動能力的確保、單元面積的縮小。并且，如果能夠形成使用了從 與MgO阻擋層的晶格匹配的觀點來講較適合的Llo構造的磁性材料 的MTJ元件，則可實現(xiàn)較高的磁阻比。然而，到目前為止，沒有提 出使用Llo構造的磁性材料來形成MTJ元件、從而實現(xiàn)了較高的磁 阻比的^L告例以及具體的方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個方式所涉及的磁阻元件具備第一基底層，其由具 有NaCl構造、并且取向于(001)面的氮化物構成；第一磁性層，其被 設置在上述第一基底層上，并且具有垂直于膜面的方向的磁各向異 性，并且由具有L1。構造、并且取向于(001)面的鐵磁性合金構成；第 一非磁性層，其被設置在上述第一磁性層上；以及第二磁性層，其被設置在上述第一非磁性層上，并且具有垂直于膜面的方向的磁各向異 性。本發(fā)明的一個方式所涉及的磁性存儲器具備上述方式所涉及的 磁阻元件、以及包含第一電極和第二電極的存儲單元，其中，上述第 一電極和第二電極被設置成夾著上迷磁阻元件，并且對上迷磁阻元件進行通電。


圖l是說明LU構造的圖。圖2是表示本發(fā)明的第一實施方式所涉及的包含基底層13和鐵 磁性合金14的層疊構造的截面圖。圖3是表示實施例1所涉及的MH回線的圖。
圖4是表示實施例2所涉及的MH回線的圖。 圖5是表示比較例1所涉及的MH回線的圖。 圖6是表示比較例2所涉及的MH回線的圖。 圖7是表示實施例1、 2和比較例1、 2中的各個X線衍射分布 圖的圖。圖8是表示第一實施方式所涉及的MTJ構造的截面圖。圖9是表示實施例3所涉及的MH回線的圖。圖IO是表示實施例4所涉及的MH回線的圖。圖11是表示比較例3所涉及的MH回線的圖。圖12是第一實施方式所涉及的單銷構造的MTJ元件10的概略圖。圖13是表示具體例1-1的MTJ元件10的結構的截面圖。圖14是第一實施方式所涉及的雙銷構造的MTJ元件10的概略圖。圖15是表示具體例2-1的MTJ元件10的結構的截面圖。 圖16是表示具體例2-2的MTJ元件10的結構的截面圖。 圖17是表示具體例2-3的MTJ元件10的結構的截面圖。 圖18是表示具體例2-4的MTJ元件10的結構的截面圖。 圖19是說明固定層33的其它結構例的圖。 圖20是說明固定層33的其它結構例的圖。 圖21是^L明固定層33的其它結構例的圖。 圖22是"^兌明固定層33的其它結構例的圖。圖23是表示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的MRAM的結構的 電路圖。圖24是以存儲單元MC為中心示出的MRAM的結構的截面圖。 圖25是表示MRAM的應用例1所涉及的數(shù)字用戶線(DSL)用調(diào) 制解調(diào)器的DSL數(shù)據(jù)通道部的框圖。圖26是表示MRAM的應用例2所涉及的便攜電話終端300的框圖。
圖27是表示MRAM的應用例3所涉及的MRAM卡400的俯視圖。圖28是表示用于向MRAM卡轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)錄裝置500的平面圖。圖29是表示用于向MRAM卡轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)錄裝置500的截面圖。圖30是表示用于向MRAM卡轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)的嵌入型的轉(zhuǎn)錄裝置500 的截面圖。圖31是表示用于向MRAM卡轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)的滑動型的轉(zhuǎn)錄裝置500 的截面圖。
具體實施方式
下面參照

本發(fā)明的實施方式。此外，在以下的說明中對 于具有同一功能和結構的要素附加同一附圖標記而僅在需要時進行 重復說明。l第一實施方式[1具有LU構造的鐵磁性合金的基底層的結構Llo的名稱是基于"Strukturebereichi"表記而得到的，根據(jù)該 構造的代表系還被稱為CuAu I型。如圖l所示，在兩個成分以上的 合金中這些成分元素以不同的概率占有面心立方晶格的兩個面心點 (位置(site)l)、以及剩余的面心點和角點(位置2)而形成LU構造。位 置1與位置2的數(shù)量相等，該構造的化學計量組成為50at%，在生成 面心立方的固溶體的各種合金中，在其對稱組成附近出現(xiàn)L1。構造。通過使構成元素在晶格點上釆用這種規(guī)則的排列，在基本晶格的 面心立方晶格中等效的(002)或(110)面區(qū)別于分別僅由位置1和僅由 位置2形成的兩種的(001)或(110)面，構造的對稱性下降。其結果，在 Ll。構造的X線、電子線的衍射像中，在面心立方晶格中被禁止的(001) 或(110)面的超晶格反射與面心立方晶格的基本反射一起出現(xiàn)。一般，在LU構造中，001方向的晶格常數(shù)c與100及
第二實施方式表示使用第一實施方式所示出的MTJ元件10來構 成MRAM的情況的例子。圖23是本發(fā)明的第二實施方式所涉及的MRAM的結構的電路 圖。MRAM具備具有被排列成矩陣狀的多個存儲單元MC的存儲單 元陣列50。在存儲單元陣列50中分別向列(column)方向延伸地配設 有多個比特線對BL、/BL。另外，在存儲單元陣列50中分別向行(row) 方向延伸地配設有多個字線WL。在比特線BL與字線WL之間的交叉部分配置有存儲單元MC。 各存儲單元MC具備由MTJ元件10和N溝道MOS晶體管構成的選 擇晶體管51。 MTJ元件10的一端被連接在比特線BL上。MTJ元件 10的另一端被連接在選擇晶體管51的漏極端子上。選棒晶體管51的 柵極端子被連接在字線WL上。選擇晶體管51的源極端子被連接在 比特線/BL上。在字線WL上連接有行解碼器52。在比特線對BL、 /BL上連接 有寫入電路54和讀出電路55。在寫入電路54和讀出電路55上連接 有列解碼器53 。利用行解碼器52和列解碼器53選擇各存儲單元MC 。如下進行向存儲單元MC的數(shù)據(jù)寫入。首先，為了選擇進行數(shù) 據(jù)寫入的存儲單元MC，激活被連接在該存儲單元MC上的字線WL。 由此，使選擇晶體管51導通。
在此，根據(jù)寫入數(shù)據(jù)對MTJ元件10提供雙方向的寫入電流Iw。 具體地說，在從左向右對MTJ元件IO提供寫入電流Iw的情況下， 寫入電路54向比特線BL施加正的電壓，向比特線/BL施加接地電壓。 另外，在從右向左對MTJ元件10提供寫入電流Iw的情況下，寫入 電路54向比特線/BL施加正的電壓，向比特線BL施加接地電壓。這 樣，能夠?qū)Υ鎯卧狹C寫入數(shù)據(jù)"0"、或數(shù)據(jù)"1"。接著，如下進行從存儲單元MC的數(shù)據(jù)讀出。首先，使被選擇 的存儲單元MC的選擇晶體管51導通。讀出電路55向MTJ元件10 例如提供從右向左流過的讀出電流Ir。然后，讀出電路55根據(jù)該讀 出電流Ir，檢測MTJ元件10的電阻值。這樣，可讀出存儲在MTJ 元件10中的數(shù)據(jù)。接著，說明MRAM的構造。圖24是表示以存儲單元MC為中 心示出的MRAM的結構的截面圖。在P型半導體基板61的表面區(qū)域設置元件分離絕緣層，沒有設 置該元件分離絕緣層的半導體基板61的表面區(qū)域成為形成元件的元 件區(qū)域(active area:活動區(qū))。例:f(口由STI(Shallow Trench Isolation: 淺溝槽隔離)構成元件分離絕緣層。作為STI，例如使用氧化硅。在半導體基板61的元件區(qū)域中設置有分離的源極區(qū)域S和漏極 區(qū)域D。該源極區(qū)域S和漏極區(qū)域D分別由向半導體基板61內(nèi)導入 高濃度的N+型雜質(zhì)而形成的N+型擴散區(qū)域構成。在源極區(qū)域S與漏 極區(qū)域D之間，在半導體基板61上通過柵極絕緣膜51A設置有柵極 電極51B。柵極電極51B作為字線WL發(fā)揮功能。這樣，在半導體基 板61上設置有選擇晶體管51。在源極區(qū)域S上通過觸點62設置有配線層63。配線層63作為 比特線/BL發(fā)揮功能。在漏極區(qū)域D上通過觸點64設置有引出線65。在引出線65上 設置有被下部電極12以及上部電極19夾持的MTJ元件10。在上部 電極19上設置有配線層66。配線層66作為比特線BL發(fā)揮功能。另 外，在半導體基板61與配線層66之間用例如由氧化硅構成的層間絕
緣層67填充。如以上詳細記述的那樣，能夠使用第一實施方式所示出的MTJ 元件10來構成MRAM。此外，MTJ元件10除了可使用于自旋注入 型的磁性存儲器之外，還可以使用于磁壁移動型的磁性存儲器。另外，第二實施方式所示出的MRAM可應用于各種裝置。以下 i兌明MRAM的幾個應用例。(應用例1)圖25中，提取數(shù)字用戶線(DSL)用調(diào)制解調(diào)器的DSL數(shù)據(jù)通道 部而示出。該調(diào)制解調(diào)器構成為包含可編程數(shù)字信號處理器(DSP: Digital Signal Processor)100、模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器110、數(shù)字-模擬 (D/A)轉(zhuǎn)換器120、發(fā)送驅(qū)動器130、以及接收機放大器140等。在圖25中，省略帶通濾波器，取而代之作為用于保持線路編碼 程序(用于根據(jù)由DSP執(zhí)行的、被編碼的用戶線路信息、傳輸條件等(線 路編碼QAM、 CAP、 RSK、 FM、 AM、 PAM、 DWMT等)選擇調(diào) 制解調(diào)器并使其動作的程序)的各種類型的可選擇的存儲器，示出了本 實施方式的MRAM 170和EEPROM 180。此外，在本應用例中，作為用于保持線路編碼程序的存儲器而使 用MRAM 170和EEPROM 180的兩種存儲器，但是也可以將 EEPROM 180替換為MRAM。即，也可以構成為不使用兩種存儲器 而僅使用MRAM。(應用例2)圖26是作為其它應用例示出了便攜電話終端300。實現(xiàn)通信功 能的通信部200具備發(fā)送接收天線201、天線共用器202、接收部 203、基帶處理部204、作為聲音編碼譯碼器使用的DSP 205、揚聲器 (受話器)206、麥克風(送話器)207、發(fā)送部208、以及頻率合成器209 等。另外，在該便攜電話終端300中設置有控制該便攜電話終端的各 部的控制部220?？刂撇?20是通過總線225連接CPU 221、ROM 222、 本實施方式的MRAM 223、以及快閃存儲器224而形成的微型計算機。
在上述ROM 222中預先存儲有在CPU 221中執(zhí)行的程序、顯示用的 字體等所需的數(shù)據(jù)。MRAM 223主要作為工作區(qū)域使用，在當CPU 221執(zhí)行程序時 根據(jù)需要對計算途中的數(shù)據(jù)等進行存儲、或者對在控制部220與各部 之間交換的數(shù)據(jù)進行暫時存儲的情況等中使用。另外，快閃存儲器224 在釆用即使便攜電話終端300的電源被斷開也事先例如存儲之前的設 定條件等并在下一次的電源接通時相同地進行設定的使用方法的情 況下，事先存儲這些設定參數(shù)。由此，即使便攜電話終端300的電源 被斷開也不會導致丟失所存儲的設定參數(shù)。并且，在該便攜電話終端300中，設置有音頻再現(xiàn)處理部211、 外部輸出端子212、LCD控制器213、顯示用的LCD(液晶顯示器)214、 以及產(chǎn)生傳呼音的振鈴器(ringer ) 215等。上述音頻再現(xiàn)處理部211 對被輸入到便攜電話終端300的音頻信息(或者存儲在后述的外部存 儲器240中的音頻信息)進行再現(xiàn)。被再現(xiàn)的音頻信息通過外部輸出端 子212傳送到耳機、便攜式揚聲器等，由此能夠被取出到外部。這樣， 通過設置音頻再現(xiàn)處理部211，可進行音頻信息的再現(xiàn)。上述LCD控 制器213通過總線225例如接受來自上述CPU 221的顯示信息，并轉(zhuǎn) 換為用于控制LCD 214的LCD控制信息，驅(qū)動LCD 214來進行顯示。在便攜電話終端300中設置有接口電路(I/F)231、 233、 235、外 部存儲器240、外部存儲器插槽232、鍵操作部234、以及外部輸入輸 出端子236等。在上述外部存儲器插槽232中插入存儲卡等外部存儲 器240。該外部存儲器插槽232通過接口電路(I/F)231被連接在總線 225上。這樣，通過在便攜電話終端300中設置插槽232，能夠?qū)⒈?攜電話終端300內(nèi)部的信息寫入到外部存儲器240中，或者能夠?qū)⒋?儲在外部存儲器240中的信息(例如音頻信息)輸入到便攜電話終端 300。上述鍵操作部234通過接口電路(I/F)233被連接在總線225上。 從鍵操作部234輸入的鍵輸入信息例如被傳送到CPU 221。上述外部 輸入輸出端子236通過接口電路(I/F)233被連接在總線225上，作為
從外部對便攜電話終端300輸入各種信息、或者從便攜電話終端300 向外部輸出信息時的端子而發(fā)揮功能。此外，在本應用例中，使用ROM 222、 MRAM 223、以及快閃 存儲器224，但是也可以將快閃存儲器224替換為MRAM,并且也可 以將ROM22替換為MRAM。(應用例3)圖27至圖31分別示出了將MRAM應用于SM ( smartmedia ) 卡等容納介質(zhì)內(nèi)容的卡(MRAM卡)的例子。如圖27所示，在MRAM卡主體400中內(nèi)置有MRAM芯片401。 在該卡主體400中，與MRAM芯片401對應的位置上形成開口部402, 露出MRAM芯片401。在該開口部402中設置有開閉器(shutter]) 403,在攜帶該MRAM卡時用開閉器403保護MRAM芯片401。該 開閉器403由具有遮蔽外部磁場的效應的材料、例如陶瓷構成。在轉(zhuǎn) 錄數(shù)據(jù)的情況下，開放開閉器403來露出MRAM芯片401而進行。 外部端子404用于將存儲在MRAM卡中的內(nèi)容數(shù)據(jù)取出到外部。圖28和圖29示出了用于向上述MRAM卡轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)的卡插入型 的轉(zhuǎn)錄裝置500的俯視圖和截面圖。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄裝置500具有容納部500a。在該容納部500a中容納有 第一 MRAM卡550。在容納部500a中設置有與第一 MRAM卡550 電連接的外部端子530，使用該外部端子530來改寫第一 MRAM卡 550的數(shù)據(jù)。將終端用戶所^^用的第二 MRAM卡450如箭頭所示那樣從轉(zhuǎn)錄 裝置500的插入部510進行插入，推至被限制器500止住為止。該限 制器520還作為使第一 MRAM卡550與第二 MRAM卡450對位的 部件而起作用。當?shù)诙﨧RAM卡450被配置在規(guī)定位置時，從第一 MRAM數(shù)據(jù)改寫控制部向外部端子530提供控制信號，存儲在第一 MRAM卡550中的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)錄到第二 MRAM卡450中。在圖30中示出了嵌入型的轉(zhuǎn)錄裝置。該轉(zhuǎn)錄裝置是如下類型 如箭頭所示那樣，以限制器520為目標在第一 MRAM卡550上嵌入
地載置第二 MRAM卡450。關于轉(zhuǎn)錄方法，與卡插入型相同，因此 省略說明。圖31中示出了滑動型的轉(zhuǎn)錄裝置。該轉(zhuǎn)錄裝置與CD-ROM驅(qū) 動器、DVD驅(qū)動器同樣地，在轉(zhuǎn)錄裝置500中設置有托盤滑板 (receiving slide) 560，如箭頭所示那樣移動該托盤滑板560。在托盤 滑板560移動到虛線位置時將第二 MRAM卡450載置在托盤滑板560 上，并將第二 MRAM卡450搬運到轉(zhuǎn)錄裝置500的內(nèi)部。關于進行 搬運使得第二 MRAM卡450的頂端部與限制器520抵接的點以及轉(zhuǎn) 錄方法，與卡插入型相同，因此省略說明。本發(fā)明并不限定于上述實施方式，在不脫離其要旨的范圍內(nèi)能夠 改變構成要素來具體化。另外，能夠通過實施方式所公開的多個構成 要素的適當?shù)慕M合來構成各種發(fā)明。例如，也可以從實施方式所公開 的全部構成要素中刪除幾個構成要素，也可以適當組合不同的實施方 式的構成要素。
權利要求
1. 一種磁阻元件，具備第一基底層，其由具有NaCl構造、并且取向于(001)面的氮化物構成；第一磁性層，其被設置在上述第一基底層上，且具有垂直于膜面的方向的磁各向異性，并且由具有L10構造、并且取向于(001)面的鐵磁性合金構成；第一非磁性層，其被設置在上述第一磁性層上；以及第二磁性層，其被設置在上述第一非磁性層上，并且具有垂直于膜面的方向的磁各向異性。
2. 根據(jù)權利要求1所述的磁阻元件，其特征在于， 上述第一和第二磁性層中的一方的磁化方向被固定， 上述第一和第二磁性層中的另一方的磁化方向可變化。
3. 根據(jù)權利要求1所述的磁阻元件，其特征在于， 上述第一基底層包含以Ti、 Zr、 Nb、 V、 Hf、 Ta、 Mo、 W、 B、Al以及Ce中的一個以上的元素為主成分的氮化物。
4. 根據(jù)權利要求1所述的磁阻元件，其特征在于， 還具備第二基底層，該第二基底層被設置在上述第 一基底層的下側(cè)，并且具有非結晶構造或微結晶構造。
5. 根據(jù)權利要求4所述的磁阻元件，其特征在于， 上述第二基底層包含如下金屬，該金屬包含F(xiàn)e、 Co以及Ni中的一個以上元素、和B、 Nb、 Si、 Ta以及Zr中的一個以上元素。
6. 根據(jù)權利要求4所述的磁阻元件，其特征在于， 還具備第三基底層，該第三基底層被設置在上述第一基底層與上述第二基底層之間，并且由具有NaCl構造的氧化物構成。
7. 根據(jù)權利要求6所述的磁阻元件，其特征在于， 上述第三基底層包含以Mg、 Ca、 V、 Nb、 Mn、 Fe、 Co以及Ni中的一個以上的元素為主成分的氧化物。
8. 根據(jù)權利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，還具備第四基底層，該第四基底層被設置在上述第一基底層與上 述第一磁性層之間，并且包含具有正方晶格構造或立方晶體構造、并 且具有2.7至3.0A或者3.7至4.2A的范圍的晶格常數(shù)、并且取向于(OOl) 面的金屬。
9. 根據(jù)權利要求8所述的磁阻元件，其特征在于， 上迷第四基底層包含由Rh、 Ir、 Pd、 Pt、 Cu、 Ag以及Au中的至少一個元素構成的金屬、或以這些元素中的至少一個元素為主成分 的合金。
10. 根據(jù)權利要求1所述的磁阻元件，其特征在于， 上述第一磁性層包含F(xiàn)e、 Co、 Ni以及Cu中的一個以上的元素、和Pd、 Pt以及Au中的一個以上的元素。
11. 根據(jù)權利要求10所述的磁阻元件，其特征在于， 上述第一磁性層包含合計20atW以下濃度的B、Zr以及Ag中的一個以上的元素。
12. 根據(jù)權利要求10所述的磁阻元件，其特征在于， 上述第一磁性層包含20vol。/。以下濃度的以Mg、 Ca、 B、 Al、 Si、Fe、 Co、 Ni、 Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo以及W中的一個 以上的元素為主成分的氧化物或氮化物。
13. 根據(jù)權利要求1所述的磁阻元件，其特征在于， 上述第 一非磁性層包含氧化鎂。
14. 根據(jù)權利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，上述第二磁性層包含具有L1D構造、并且取向于(001)面的鐵磁性合金。
15. 根據(jù)權利要求14所述的磁阻元件，其特征在于， 上述第二磁性層包含F(xiàn)e、 Co、 Ni以及Cu中的一個以上的元素、和Pd、 Pt以及Au中的一個以上的元素。
16. 根據(jù)權利要求1所述的磁阻元件，其特征在于， 還具備第五基底層，該第五基底層被設置在上述第一基底層與上 述第一磁性層之間，并且具有鈣鈦礦構造，并且取向于(001)面。
17. 根據(jù)權利要求16所述的磁阻元件，其特征在于， 上述第五基底層具有導電性，并且以AB03表示其化學式， 從Ca、 Sr、 Ba、 La中選擇"A，，，從Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Nb、 Mo、 Ru、 Ir、 Pb中選擇"B"。
18. 根據(jù)權利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，還具備 笫二非磁性層，其被設置在上述第二磁性層上；以及 第三磁性層，其被設置在上迷第二非磁性層上，并且具有垂直于膜面的方向的磁各向異性，并且磁化方向被固定， 上述第一磁性層的磁化方向被固定， 上述第二磁性層的磁化方向可變化。
19. 根據(jù)權利要求18所述的磁阻元件，其特征在于， 上述第二非磁性層包含由Au、 Ag以及Cu中的至少一個元素構成的金屬、或以這些元素中的至少一個元素為主成分的合金。
20. 根據(jù)權利要求18所述的磁阻元件，其特征在于， 上迷第二非磁性層包含氧化鎂。
21. —種磁性存儲器，具備磁阻元件、以及包含第一電極和第二 電極的存儲單元，其中，上述第一電極和第二電極被設置成夾著上述 磁阻元件，并且對上述磁阻元件進行通電，上述磁阻元件具備第一基底層，其由具有NaCl構造、并且取向于(001)面的氮化物構成；第一磁性層，其被設置在上述第一基底層上，并且具有垂直于膜 面的方向的磁各向異性，并且由具有Llc構造、并且取向于(001)面的 鐵磁性合金構成；第一非磁性層，其被設置在上述第一磁性層上；以及 笫二磁性層，其被設置在上述第一非磁性層上，并且具有垂直于 膜面的方向的磁各向異性。
22. 根據(jù)權利要求21所述的磁性存儲器，其特征在于，還具備: 第一配線，其電連接在上述第一電極上；第二配線，其電連接在上述第二電極上；以及 寫入電路，其電連接在上迷第一配線和上述第二配線上，并且在 雙方向上對上述磁阻元件提供電流。
23. 根據(jù)權利要求22所述的磁性存儲器，其特征在于， 上述存儲單元包含電連接在上述第二電極與上述第二配線之間的選擇晶體管。
全文摘要
磁阻元件(10)包含基底層(23)，其由具有NaCl構造、并且取向于(001)面的氮化物構成；第一磁性層(14)，其被設置在上述基底層(23)上，且具有垂直于膜面的方向的磁各向異性，并且由具有L1₀構造、并且取向于(001)面的鐵磁性合金構成；非磁性層(16)，其被設置在上述第一磁性層(14)上；以及第二磁性層(17)，其被設置在上述非磁性層(16)上，并且具有垂直于膜面的方向的磁各向異性。
文檔編號H01F10/32GK101399312SQ20081021523
公開日2009年4月1日 申請日期2008年9月22日 優(yōu)先權日2007年9月26日
發(fā)明者與田博明, 北川英二, 吉川將壽, 大坊忠臣, 岸達也, 永瀬俊彥, 西山勝哉 申請人:株式會社東芝