[發(fā)明專利]隧道磁阻效應(yīng)元件、磁存儲器及內(nèi)置型存儲器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780014410.3
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN109937475B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 佐佐木智生;田中美知
• 申請（專利權(quán)）人: TDK株式會社
• 主分類號: H10B61/00
• 分類號: H10B61/00;H10N50/10;H10N50/85
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 楊琦

TMR元件具備：設(shè)置于通路配線部的上表面上的基底層、設(shè)置于基底層的表面上的磁隧道接合部、以及覆蓋通路配線部及基底層的側(cè)面的層間絕緣層，基底層具有應(yīng)力緩和部，磁隧道接合部具有磁化方向被固定的參照層、磁化自由層、以及設(shè)置于參照層與磁化自由層之間的隧道勢壘層，層間絕緣層包含絕緣材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道磁阻效應(yīng)元件、磁存儲器及內(nèi)置型存儲器。

背景技術(shù)

已知有具有使作為磁化固定層的參照層、非磁性隔離物層、及磁化自由層依次疊層的結(jié)構(gòu)(磁隧道接合部)的巨大磁阻效應(yīng)(GMR)元件、及隧道磁阻效應(yīng)(TMR)元件等的磁阻效應(yīng)元件。這些元件中，使用了絕緣層(隧道勢壘層)作為非磁性隔離物層的TMR元件的元件電阻一般比使用了導(dǎo)電層作為非磁性隔離物層的GMR元件高，但能夠?qū)崿F(xiàn)較高的磁阻(MR)比。因此，TMR元件作為用于磁傳感器、磁頭、及磁阻隨機(jī)存取存儲器(MRAM)等的元件備受關(guān)注(例如，下述專利文獻(xiàn)1及2)。

作為使TMR元件的磁化自由層的磁化方向反轉(zhuǎn)的方法，已知有一種向磁化自由層流通自旋極化電流，通過電子自旋向磁化自由層作用自旋轉(zhuǎn)移力矩(spin?transfertorque，STT)的稱為“自旋注入磁化反轉(zhuǎn)”的技術(shù)。通過向例如MRAM應(yīng)用該技術(shù)，由于不需要用于使磁化自由層的磁化方向反轉(zhuǎn)的磁場產(chǎn)生用的配線等原因，能夠縮小存儲單元，可進(jìn)行高集成化。一般而言，使用了STT的磁化反轉(zhuǎn)技術(shù)的MRAM稱為“STT-MRAM”。

TMR元件中，磁隧道接合部的平坦性是非常重要的，例如，隨著提高磁隧道接合部所包含的隧道勢壘層的平坦性，自旋極化電流在隧道勢壘層內(nèi)流通的距離降低。通過該距離的降低，該TMR元件中，自旋極化電流的自旋極化度的減少受到抑制。另外，隨著提高隧道勢壘層的平坦性，容易對隧道勢壘層均勻地施加電壓，因此，抑制在隧道勢壘層的面內(nèi)方向上產(chǎn)生的電流，可得到較高的MR比。提高了隧道勢壘層的平坦性的TMR元件中，對于隧道勢壘層的局部的電壓的施加進(jìn)一步降低，因此，破壞隧道勢壘層的斷裂(breakdown)的產(chǎn)生受到抑制。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第5586028號公報

專利文獻(xiàn)2：日本專利第5988019號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

TMR元件能夠在通路配線部的上表面上具有基底層，且在該基底層的表面上具有包含隧道勢壘層的磁隧道接合部。通路配線部的上表面具有例如凹下的區(qū)域及/或突起的區(qū)域時，設(shè)置于通路配線部的上表面上的基底層有時由于通路配線部的上表面上的凹下及/或突起產(chǎn)生的應(yīng)力而具有平坦性降低的表面。在平坦性降低的基底層的表面上設(shè)置磁隧道接合部時，有時磁隧道接合部所包含的隧道勢壘層反映平坦性降低的基底層的表面，從而其平坦性降低。為了提高隧道勢壘層的平坦性，需要提高基底層的表面的平坦性。

本發(fā)明是鑒于上述技術(shù)問題而研發(fā)的，其目的在于，提供一種隧道勢壘層的平坦性提高的TMR元件。另一目的在于，提供具備該TMR元件的磁存儲器、及具備該磁存儲器的內(nèi)置型存儲器。

用于解決技術(shù)問題的方案

為了解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明的一個方式的隧道磁阻效應(yīng)元件(TMR元件)，其具備：基底層，其設(shè)置于通路配線部的上表面上；磁隧道接合部，其設(shè)置于基底層的表面上；以及層間絕緣層，其覆蓋通路配線部及基底層的側(cè)面，基底層具有應(yīng)力緩和部，磁隧道接合部具有磁化方向被固定的參照層、磁化自由層、以及設(shè)置于參照層與磁化自由層之間的隧道勢壘層，層間絕緣層包含絕緣材料。