[發明專利]磁存儲器元件及其制造方法無效

申請號：	201110217230.X	申請日：	2011-07-29
公開（公告）號：	CN102376738A	公開（公告）日：	2012-03-14
發明（設計）人：	大森廣之;細見政功;別所和宏;肥后豐;山根一陽;內田裕行	申請（專利權）人：	索尼公司
主分類號：	H01L27/22	分類號：	H01L27/22;H01L43/08;H01L43/12;G11C11/15
代理公司：	北京康信知識產權代理有限責任公司 11240	代理人：	余剛;吳孟秋
地址：	日本***	國省代碼：	日本;JP
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摘要：
搜索關鍵詞：	磁存儲器元件及其制造方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種磁存儲器元件及該磁存儲器元件的制造方法，該磁存儲器元件由包括存儲層和參考層的多個垂直磁化層通過非磁性物質層疊而成，并通過在電流在這些層之間流動時所產生的自旋扭矩反轉磁化來存儲信息。

背景技術

在諸如電腦的信息裝置中，高速運行的高密度DRAM(動態隨機存取存儲器)被廣泛用作RAM(隨機存取存儲器)。然而，由于DRAM為易失性存儲器，其信息在斷電時會丟失，因此需要信息不會丟失的非易失性存儲器。

作為非易失性存儲器的候選者，通過磁化磁性材料存儲信息的MRAM(磁性隨機存取存儲器)已引起人們的注意，并不斷發展。

作為存儲MRAM存儲信息的方法，例如，涉及通過直接向存儲層注入自旋極化電子感應磁化反轉的公開號為2004-193595的日本未審查專利申請就公開了一種通過電流磁場反轉磁化的方法。具體地，由于可減少存儲電流、縮小元件的尺寸，自旋注入磁化反轉已受到關注。

此外，為改進該元件，例如，如公開號為2009-81215的日本未審查專利申請所公開的，正在研究一種利用垂直磁化層的方法，該垂直磁化層能使磁性材料的磁化方向變為垂直的。

發明內容

然而，為實現更高容量的磁存儲器，需要一種以低電流高速運行的磁存儲器元件。

由于本發明基于對這一事實的認識，所以期望實現以低電流高速運行的磁存儲器元件。

根據本發明的一種磁存儲器元件，包括：存儲層，在層表面上具有垂直磁化，其磁化方向根據信息而變；以及參考層，通過非磁性層與存儲層相對設置，為信息的基準，同時在層表面上具有垂直磁化，其中，該存儲器元件通過當電流在存儲層、非磁性層以及參考層形成的層之間流動時所產生的自旋扭矩反轉存儲層的磁化來存儲信息。而且，存儲層在存儲時的溫度下的矯頑力為在室溫下的矯頑力的0.7倍以下，在存儲層的一側上形成的電極的層面方向上的中央部的熱導率低于其周邊部的熱導率。

例如，電極被形成為大致上具有中央部的厚度小于周邊部的厚度的凹形截面，因此，低熱導率的絕緣體被填充到形成于中央部的凹陷部分中。

可選地，電極具有管狀，且管狀的內部填充有低熱導率的絕緣體。

一種本發明磁存儲器元件的制造方法，包括，在參考層一側的電極上形成至少有參考層、非磁性層和存儲層的多層結構，其中，存儲層在存儲時的溫度下的矯頑力為在室溫下的矯頑力的0.7倍以下。而且，該方法包括，在存儲層的一側上形成另一個電極，其中，該另一電極中填充有低熱導率的絕緣體，并且該電極的層面方向上的中央部的熱導率低于其周邊部的熱導率。

作為磁存儲器元件，雖然通過使用由自旋注入磁化反轉方法引起的自旋扭矩實施存儲可以減少存儲過程中的電流，但僅此仍會限制減少電流。因此，期望通過存儲過程中的熱量來有效地減少磁化反轉的電流。

配置存儲層的垂直磁化層的去磁場在層面方向上的中央部很強。在中央部也容易發生磁化反轉。

因此，在存儲層側的電極中，在層面方向上的中央部的熱導率被設置為低于周邊部的熱導率。例如，可以優選通過布置低熱導率材料促使溫度增高易。從而可能有效地增加存儲層層面中央部的溫度，降低磁化反轉電壓，以及減少存儲電流和存儲時間。

具體地，當存儲層結構形成為使得存儲層在存儲時的溫度(約200℃)下的矯頑力為其在室溫(如，23℃)下的矯頑力的0.7倍以下時，可在很大程度上實現這一效果。

通過本發明，可能實現非易失性存儲器以低電流高速運行。

附圖說明

圖1是示出根據本發明實施方式使用磁存儲器元件的磁存儲器的視圖。

圖2A和圖2B是示出根據實施方式的磁存儲器元件的結構的視圖。

圖3A和圖3B是示出作為比較例的普通磁存儲器元件的結構的視圖。

圖4A到圖4D是示出根據實施方式的磁存儲器元件的第一結構實施例和工序的視圖。

圖5A到圖5E是示出根據實施方式的磁存儲器元件的第二結構實施例和工序的視圖。

圖6A到圖6E是示出根據實施方式的磁存儲器元件的第三結構實施例和工序的視圖。