[發明專利]自旋軌道轉矩型磁化旋轉元件、自旋軌道轉矩型磁阻效應元件和磁存儲器

在審

• 申請號: 201811283848.4
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109786544A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 佐佐木智生;鹽川陽平;小村英嗣;須田慶太
• 申請（專利權）人: TDK株式會社
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;G11C11/16
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 楊琦

本發明提供一種自旋軌道轉矩型磁化旋轉元件。本實施方式的自旋軌道轉矩型磁化旋轉元件包括沿第一方向延伸的自旋軌道轉矩配線和位于所述自旋軌道轉矩配線的一個面的第一鐵磁性層，所述自旋軌道轉矩配線的側面和所述第一鐵磁性層的側面在任一側面形成連續的傾斜面。本發明在制作時能夠抑制雜質再附著，使寫入電流容易流動。

技術領域

本發明涉及自旋軌道轉矩型磁化旋轉元件、自旋軌道轉矩型磁阻效應元件和磁存儲器。

背景技術

一直以來，已知由鐵磁性層和非磁性層的多層膜構成的巨磁電阻(GMR)元件和非磁性層使用絕緣層(隧道勢壘層、勢壘層)的隧道磁阻(TMR)元件。它們作為用于磁傳感器、高頻部件、磁頭和非易失性隨機存取存儲器(MRAM)的元件備而受關注。

MRAM利用當夾著絕緣層的2個鐵磁性層彼此的磁化的方向變化時，GMR元件或者TMR元件的元件電阻發生變化這一特性，來讀寫數據。作為MRAM的寫入方式，已知利用電流產生的磁場進行寫入(磁化反轉)的方式，或者利用使電流在磁阻效應元件的層疊方向上流動而產生的自旋轉移矩(Spin Transfer Torque，STT)，來進行寫入(磁化反轉)的方式。

在寫入數據時，使用STT的磁阻效應元件的磁化反轉需要使電流在磁阻效應元件的層疊方向上流動。寫入電流可能使磁阻效應元件的特性劣化。

于是，近年來，在寫入時不必使電流在磁阻效應元件的層疊方向上流動的方法備受關注。其中的一種方法是利用自旋軌道轉矩(SOT)的寫入方法(例如，非專利文獻1)。SOT是由自旋軌道相互作用產生的純自旋電流或不同種類材料的界面處的拉什巴(Rashba)效應引起的。用于在磁阻效應元件內引起SOT的電流，沿與磁阻效應元件的層疊方向交叉的方向流動。即，無需使電流沿磁阻效應元件的層疊方向流動，而有望使磁阻效應元件延長壽命。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：I.M.Miron,K.Garello,G.Gaudin,P.-J.Zermatten,M.V.Costache,S.Auffret,S.Bandiera,B.Rodmacq,A.Schuhl,and P.Gambardella,Nature,476,189(2011).

發明內容

發明要解決的技術問題

然而，當試圖將利用SOT的磁化旋轉元件投入實際使用時，存在各種各樣問題。

例如，其中之一是附著在磁阻效應元件的側壁上的導電性的雜質。導電性的雜質使構成磁阻效應元件的鐵磁性體的磁特性劣化，并且是導致磁阻效應元件漏磁的原因。該雜質能夠通過使離子束撞擊磁阻效應元件的側壁來去除。但是，對于使用SOT的磁阻效應元件，自旋軌道轉矩配線在與磁阻效應元件的層疊方向交叉的方向上延伸。當離子束的一部分照射到自旋軌道轉矩配線時，自旋軌道轉矩配線的一部分被蝕刻，再次附著在磁阻效應元件的側壁。構成具有導電性的自旋軌道轉矩配線的物質因再附著而變成雜質。

另外，作為另一問題，自旋軌道轉矩配線存在發熱的情況。當自旋軌道轉矩配線發熱時，鐵磁性體的磁化變得不穩定。也就是說，自旋軌道轉矩配線發熱成為使數據矯頑力降低的原因之一。

本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種自旋軌道轉矩型磁化旋轉元件，在制作時能夠抑制雜質再附著，使寫入電流容易流動。

用于解決技術問題的技術手段

本發明人等經銳意研究，結果發現通過使自旋軌道轉矩配線和第一鐵磁性層的側面成為連續的傾斜面，能夠解決以上任一技術問題。

即，為了解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案。