[發明專利]磁阻元件以及磁阻效應型存儲元件

無效

• 申請號: 01119632.7
• 申請日: 2001-03-13
• 公開（公告）號: CN1346155A
• 公開（公告）日: 2002-04-24
• 發明（設計）人: 小田川明弘;榊間博;森田清之
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;G11C11/15
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王忠忠

本發明涉及一種利用磁阻效應下文稱為MR的存儲元件，特別是涉及高感度且高密度的磁阻元件以及磁阻效應型存儲元件。

使用MR膜的固體存儲器件由L.J.schwee在Proc.NTERMAG?Conf.IEEETrandce.on?Magn.Kyoto(1972)405.提出，并提出了各種類型的MRAM(magneticrandom-access?memory)(A.V.Pohm等，IEEE?Trance.on?Magn?28.(1992)2356.)，這種MRAM由為記錄磁場發用電流線的字符線和用WR膜的讀出用感應線構成。在這些存儲器件上使用表示MR變化率約為2％的異方性MR效應(AMR)的NiFe膜等，而輸出的增加是問題。

A.V.Baibich等(Phys.Rev.Lett.61(1988)2472)發現了由經非磁性膜交換結合的磁性膜制成的人工晶格膜可表示巨大磁阻效應(GMR)，K.T.Ranmuthu等在IEEE?Trance.on?Magn.29.(1993)2593提出了使用GMR膜的MRAM的方案。然而，由利用該反強磁性交換結合的磁性膜構成的GMR膜雖然表明有較大的MR變化率，但相比AMR膜，存在的問題是必須較大的施加磁場、并且需要較大的信息記錄以及讀出電流。

相對于上述交換結合型GMR膜，具有作為非結合型的旋轉電子管膜，還有使用反強磁性膜的物質(B.Dieny，雜志《磁性材料》93.(1991)101.)以及使用硬質磁性膜的物質(H.Sakakima，日本《應用物理雜志》33.(1994)L1668)。這些是與AMR膜相同的低磁場，且顯示出比AMR膜大的MR變化率。本申請是使用旋轉電子管型的MRAM，而其中旋轉電子管型是使用反強磁性膜或硬質磁性膜，該存儲元件具有非破壞讀出特性(NDRO：Non-destructive?Read-Out)(入江(Y.Irie)，日本《應用物理雜志》34.(1995)L415。

雖然上述GMR膜的非磁性層是Cu等的導體層，但對非磁性層使用Al₂O₃等的絕緣膜的隧道型(tunnel)GMR膜(TMR：tunnel?magneto-resistance)的研究較為盛行，也提出了使用該TMR膜的MRAM。特別因TMR膜的阻抗高。因此，可期待更大的輸出。

在列舉磁阻元件作為MRAM進行動作場合下，選擇為磁阻元件的存儲單元時，通過選擇出直行的比特線和字符線進行。在使用元件的選擇性較優的TMR膜時，存在通過沒有選中的路徑，與電阻并聯連接等效，存在元件的一個MR作為輸出十分不夠的問題。另外，該隨著存儲容量的增大，會導致輸出的S/N下降。

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種改善了選擇性及輸出信號的磁阻元件及磁阻效應型存儲元件。

為了完成上述目的，本發明的磁阻元件的特征在于將第1阻性元件和第2阻性元件串聯連接，至少上述第1及第2阻性元件中的任何一個是磁阻元件。

另外，本發明的磁阻效應存儲元件的特征在于上述第1阻性元件和第2阻性元件串聯連接，至少上述第1及第2阻性元件中的任何一個是磁阻元件，把上述磁阻元件作為單一存儲元件以2維或3維方式配置多個。

根據本發明，在能夠控制施加給磁阻元件的偏壓、即使在構成MRAM的情況下，對于呈矩陣狀配置時的磁存儲單元的選擇性好、高密度存儲容量，仍能實現抑制S/N變差的有效的磁阻效應型存儲器件。

圖1是本發明一實施例的存儲元件的基本構成圖。

圖2A是本發明一實施例的存儲元件的基本構成的平面圖，圖2B該元件的透視圖。

圖3是本發明一實施例的磁阻型存儲元件的動作原理圖。

圖4A一圖4C本發明一實施例的存儲元件的動作原理圖。

圖5A-5C是本發明一實施例的存儲元件的構成概略圖。

圖6A是本發明一實施例的存儲元件的構成概略圖，圖6B是該存儲元件的等價電路圖。

圖7是本發明一實施例的存儲元件的構成概略圖。

圖8是本發明一實施例存儲元件的動作原理圖。

圖9是本發明一實施例的存儲元件的概略斷面圖。

圖10本發明一實施例的存儲元件的基本特性圖。

圖11是本發明一實施例的存儲元件的等價電路圖。

圖12是本發明一實施例的存儲元件的基本特性圖。

圖13是本發明一實施例的存儲元件的基本特性圖。