[發明專利]磁阻元件和磁存儲器

有效

• 申請號: 201580045837.0
• 申請日: 2015-11-17
• 公開（公告）號: CN106716661B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 大嶺俊平;大坊忠臣;加藤侑志;長谷直基;伊藤順一
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01F10/16;H01F10/30;H01F10/32;H01L21/8246;H01L27/105;H01L43/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 陳冠欽

提供即使將存儲層薄膜化，也能降低底基層中所含元素的擴散的影響的磁阻元件和磁存儲器。根據本實施方案的磁阻元件具備：包含Ni和Co中的至少一種元素及Al的具有CsCl結構的第1層、第1磁性層、所述第1層和所述第1磁性層之間的第1非磁性層、以及所述第1層和所述第1非磁性層之間的包含Mn和Ga的第2磁性層。

相關申請的交叉引用

本申請是于2015年11月17日提交的國際申請第PCT/JP2015/082198號的繼續，該國際申請基于2014年11月19日提交的在先日本專利申請第2014-234949號并要求其優先權，該在先申請的全部內容以引用的方式并入本文。

技術領域

本發明的實施方案涉及磁阻元件和磁存儲器。

背景技術

作為磁阻元件的MTJ(Magnetic Tunnel Junction)元件將具有磁化方向可變的存儲層、磁化方向不變的參考層以及設于存儲層和參考層之間的絕緣層的層疊結構作為基本結構。該MTJ元件已知顯示隧穿磁阻(TMR(Tunneling Magnetoresistive))效應，用作磁隨機存取存儲器(MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory))中的存儲器基元的存儲元件。

MRAM根據MTJ元件中所包含的磁性層的磁化的相對角度的變化來存儲信息(“1”、“0”)，是非易失性的。另外，磁化反轉速度為數納秒，因此可進行數據的高度寫入和高速讀出。因此，MRAM期待作為下一代的高速非易失性存儲器。另外，如果利用通過被自旋極化了的電流來控制磁化的被稱作自旋注入磁化反轉的方式，則通過減小MRAM的基元尺寸，電流密度增加。因此，能容易實現存儲層的磁化反轉，可構成高密度、低功耗的MRAM。

在考慮了非易失性存儲器的高密度化的情況下，磁阻元件的高集成化是不可或缺的。另外，除了高集成化，從寫入電流減小的觀點考慮，近年來，嘗試構建利用了磁性體的磁化垂直于膜表面的MTJ元件的MRAM。

通常，用于利用自旋注入磁化反轉方式使磁化反轉的反轉電流依賴于存儲層的飽和磁化和磁弛豫常數。因此，為了通過低電流的自旋注入使存儲層的磁化反轉，期望減小存儲層的飽和磁化和磁弛豫常數。另外，從存儲層和參考層產生的漏磁場的影響隨著元件的小型化而更顯著，需要各層的薄膜化。在減薄了膜厚的情況下，鐵磁性層較大地受到其與底基層的界面處的粗糙度、底基層所含元素的擴散的影響，因此期望確立抑制這些的材料、成膜方法。

發明內容

本實施方案提供一種即使將存儲層薄膜化，也能降低底基層所含元素的擴散的影響的磁阻元件和磁存儲器。

根據本實施方案的磁阻元件具備：包含Ni和Co中的至少一種元素及Al的具有CsCl結構的第1層、第1磁性層、所述第1層和所述第1磁性層之間的第1非磁性層、以及所述第1層和所述第1非磁性層之間的包含Mn和Ga的第2磁性層。

附圖說明

圖1是示出根據第1實施方案的磁阻元件的截面圖。

圖2是示出在NiAl層上形成了MnGa層的試樣的圖。

圖3是示出圖2所示的試樣的磁化特性的圖。

圖4是示出根據第1實施方案的變形例的磁阻元件的截面圖。

圖5是示出根據第2實施方案的磁阻元件的截面圖。

圖6是示出根據第2實施方案的變形例的磁阻元件的截面圖。

圖7是示出根據第3實施方案的磁阻元件的截面圖。

圖8是示出根據第3實施方案的變形例的磁阻元件的截面圖。

圖9A和9B是示出根據第4實施方案的磁阻元件的制造方法的圖。