[發明專利]磁阻元件和磁存儲器

在審

• 申請號: 201810140237.8
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN109509832A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 及川忠昭;李永珉;澤田和也;吉野健一;永瀨俊彥;渡邊大輔
• 申請（專利權）人: 東芝存儲器株式會社
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;G11C11/16
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張軼楠;段承恩

本公開提供磁阻元件和磁存儲器。實施方式的磁阻元件具備第1磁性層至第3磁性層和第1非磁性層及第2非磁性層。第1磁性層具有可變的磁化方向。第2磁性層具有不變的磁化方向。第3磁性層將第2磁性層的磁化方向固定、并且與第2磁性層進行反鐵磁性耦合。第1非磁性層設置于第1磁性層與第2磁性層之間。第2非磁性層設置于第2磁性層與第3磁性層之間、并且含有釕即Ru和金屬元素。金屬元素選自鋨即Os、銠即Rh、鈀即Pd、銥即Ir、鉑即Pt、鉻即Cr、鎢即W、鉭即Ta、鈮即Nb以及鉬即Mo之中。

本申請享有以日本專利申請2017-176870號(申請日：2017年9月14日)為在先申請的優先權。本申請通過參照該在先申請而包括在先申請的全部的內容。

技術領域

本發明的實施方式涉及磁阻元件和磁存儲器。

背景技術

作為半導體存儲裝置的一種，已知有MRAM(magnetoresistive random accessmemory，磁阻隨機存取存儲器)。MRAM是對存儲信息的存儲器單元使用了具有磁阻效應(magnetoresistive effect)的磁阻元件的存儲器器件。MRAM的寫入方式有自旋注入寫入方式。該自旋注入寫入方式具有磁性體的尺寸越小則磁化反轉所需要的自旋注入電流會越小這一性質，因此有利于高集成化、低功耗化以及高性能化。

磁阻元件根據存儲層的磁化方向而存儲二進制數據。因此，為了實現高性能的MRAM，提高存儲層的數據保持特性是非常重要的。

發明內容

實施方式提供一種既能夠提高數據保持特性、又能夠提高耐熱性的磁阻元件和磁存儲器。

實施方式的磁阻元件具備第1磁性層至第3磁性層和第1非磁性層及第2非磁性層。第1磁性層具有可變的磁化方向。第2磁性層具有不變的磁化方向。第3磁性層將第2磁性層的磁化方向固定，并且與第2磁性層進行反鐵磁性耦合。第1非磁性層設置于第1磁性層與第2磁性層之間。第2非磁性層設置于第2磁性層與第3磁性層之間，并且含有釕(Ru)和金屬元素。金屬元素選自鋨(Os)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銥(Ir)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、鎢(W)、鉭(Ta)、鈮(Nb)以及鉬(Mo)之中。

附圖說明

圖1是第1實施方式涉及的MTJ元件的截面圖。

圖2是對間隔層的交換耦合磁場Hex進行說明的曲線圖。

圖3是對多種RuX合金中的交換耦合磁場Hex進行說明的曲線圖。

圖4是對交換耦合磁場Hex的減小率與退火時間的關系進行說明的曲線圖。

圖5是對多種RuX合金中的Hex減小率的斜率進行說明的圖。

圖6是第2實施方式涉及的MTJ元件10的截面圖。

圖7是第3實施方式涉及的MRAM的截面圖。

具體實施方式

以下參照附圖對實施方式進行說明。此外，在以下的說明中，對于具有同一功能和構成的構成要素，標注同一標號，僅在必要的情況下進行重復說明。附圖是示意性或概念性的，各附圖的尺寸和比率等并不限于一定與現實的尺寸和比率相同。各實施方式對用于使該實施方式的技術思想具體化的裝置和/或方法進行例示，實施方式的技術思想沒有將構成部件的材質、形狀、構造、配置等特定為下述的情況。

[第1實施方式]

以下對磁存儲裝置(磁存儲器)所含的磁阻元件(magnetoresistive element)進行說明。磁阻元件(磁阻效應元件)也被稱為MTJ(magnetic tunnel junction，磁隧道結)元件。

[1]MTJ元件的構造