[發(fā)明專利]存儲元件、存儲裝置、制造存儲元件的方法及磁頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410256897.4
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104241286B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設計）人: 大森廣之;細見政功;別所和宏;肥后豐;山根一陽;內(nèi)田裕行
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L27/105
• 分類號: H01L27/105;H01L21/8239;G11B5/84
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

本發(fā)明公開了存儲元件、存儲裝置、制造存儲元件的方法及磁頭。存儲元件包括層結(jié)構(gòu)，該層結(jié)構(gòu)包括：存儲層，包括垂直于膜表面的磁化，其中，磁化方向?qū)谛畔⒍淖儯淮呕潭▽樱ù怪庇谀け砻娴拇呕龃呕蔀閷τ诖鎯υ诖鎯由系男畔⒌幕鶞剩凰淼绖輭緦樱裳趸镏瞥桑辉O置在存儲層與磁化固定層之間；以及自旋勢壘層，由氧化物制成，設置為與存儲層的接觸隧道勢壘層的表面相反側(cè)的表面接觸。低電阻區(qū)域形成在形成具有預定的設定膜厚度值的自旋勢壘層的一部分中，并且通過在層結(jié)構(gòu)的堆疊方向上流動的電流改變存儲層的磁化方向來執(zhí)行在存儲層上的信息的存儲。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2013年6月17日提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP2013-126388的權(quán)益，將其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本技術(shù)涉及包括多個磁性層并利用自旋轉(zhuǎn)矩磁化反轉(zhuǎn)執(zhí)行記錄的存儲元件、包括該存儲元件的存儲裝置、該存儲元件的制造方法以及包括該存儲元件的磁頭。

背景技術(shù)

雖然以高速運行的高密度動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)作為隨機存取存儲器被廣泛用于諸如計算機的信息裝置中，但是非易失性存儲器作為取代作為易失性存儲器的DRAM存儲器或作為與DRAM等一起使用的存儲器存在強烈需求。作為候選非易失性存儲器，利用磁性材料的磁化來記錄信息的磁性隨機存取存儲器(MRAM)已經(jīng)引起關(guān)注并且正在開發(fā)中。

MRAM記錄方法包括其中通過電磁場反轉(zhuǎn)磁化的方法及通過將自旋極化電子直接注入至存儲層中引起磁化反轉(zhuǎn)的方法；然而，自旋注入磁化反轉(zhuǎn)已經(jīng)引起關(guān)注，所述自旋注入磁化反轉(zhuǎn)可隨著減小元件尺寸而減少記錄電流。

此外，正在研究利用其中磁性材料的磁化方向面向垂直方向的垂直磁化膜的方法，以使元件小型化。

為了形成垂直磁化膜，利用在Fe或Co與氧化物層之間操作的界面磁異向性來獲得垂直磁化膜的方法。

例如，在日本未經(jīng)審查專利申請公開第2012-59906號中，公開了用于獲得強垂直磁異向性的方法。即，通過在與隧道勢壘層(tunnel barrier layer)相反側(cè)的存儲層與上形成另一個氧化物層(自旋勢壘層(spin barrier layer))，不僅獲得在隧道勢壘層與存儲層之間操作的界面磁異向性，而且獲得強的界面磁異向性。

發(fā)明內(nèi)容

然而，隧道勢壘層和自旋勢壘層的兩個層充當磁性存儲元件中的電阻。因此，通過設置自旋勢壘層，元件的電阻升高，并且存儲操作在操作電壓范圍內(nèi)變得困難。此外，因為自旋勢壘層不具有磁阻，故當讀出元件的磁阻率降低的信息時有阻礙。

期望提供一種存儲元件，該存儲元件具有隧道勢壘層和自旋勢壘層的兩個氧化物膜，自旋勢壘層降低元件電阻并獲得低寫入電壓及大磁化電阻變化，同時抑制保持特性降低和記錄電流升高。

根據(jù)本技術(shù)實施方式，提供了一種包括層結(jié)構(gòu)的存儲元件，所述層結(jié)構(gòu)包括：存儲層，包括垂直于膜表面的磁化，其中磁化方向?qū)谛畔⒍淖儯淮呕潭▽樱ù怪庇谀け砻娴拇呕摯呕蔀閷τ诖鎯υ诖鎯由系男畔⒌幕鶞剩凰淼绖輭緦樱裳趸镏瞥桑O置在存儲層與磁化固定層之間；以及自旋勢壘層，由氧化物制成，設置為與存儲層的接觸隧道勢壘層的表面的相反側(cè)的表面接觸。低電阻區(qū)域形成在以預定的設定膜厚度值形成的自旋勢壘層的一部分中，并且通過在層結(jié)構(gòu)的堆疊方向上流動的電流改變存儲層的磁化方向來執(zhí)行存儲層上的信息存儲。

由此，自旋勢壘層形成具有設定膜厚度值的近似足夠的厚度，并且通過在自旋勢壘層的一部分中形成低電阻區(qū)域降低自旋勢壘層的一部分的電阻值，同時獲得界面磁異向性能量。

在存儲元件中，通過被形成為使得部分膜厚度值為比設定膜厚度值更低的值(包括膜厚度0)，自旋勢壘層優(yōu)選設置為低電阻區(qū)域。