[发明专利]磁阻元件以及磁阻效应型存储元件

说明书

本发明涉及一种利用磁阻效应下文称为MR的存储元件，特别是涉及高感度且高密度的磁阻元件以及磁阻效应型存储元件。

使用MR膜的固体存储器件由L.J.schwee在Proc.NTERMAG Conf.IEEETrandce.on Magn.Kyoto(1972)405.提出，并提出了各种类型的MRAM(magneticrandom-access memory)(A.V.Pohm等，IEEE Trance.on Magn 28.(1992)2356.)，这种MRAM由为记录磁场发用电流线的字符线和用WR膜的读出用感应线构成。在这些存储器件上使用表示MR变化率约为2％的异方性MR效应(AMR)的NiFe膜等，而输出的增加是问题。

A.V.Baibich等(Phys.Rev.Lett.61(1988)2472)发现了由经非磁性膜交换结合的磁性膜制成的人工晶格膜可表示巨大磁阻效应(GMR)，K.T.Ranmuthu等在IEEE Trance.on Magn.29.(1993)2593提出了使用GMR膜的MRAM的方案。然而，由利用该反强磁性交换结合的磁性膜构成的GMR膜虽然表明有较大的MR变化率，但相比AMR膜，存在的问题是必须较大的施加磁场、并且需要较大的信息记录以及读出电流。

相对于上述交换结合型GMR膜，具有作为非结合型的旋转电子管膜，还有使用反强磁性膜的物质(B.Dieny，杂志《磁性材料》93.(1991)101.)以及使用硬质磁性膜的物质(H.Sakakima，日本《应用物理杂志》33.(1994)L1668)。这些是与AMR膜相同的低磁场，且显示出比AMR膜大的MR变化率。本申请是使用旋转电子管型的MRAM，而其中旋转电子管型是使用反强磁性膜或硬质磁性膜，该存储元件具有非破坏读出特性(NDRO：Non-destructive Read-Out)(入江(Y.Irie)，日本《应用物理杂志》34.(1995)L415。

虽然上述GMR膜的非磁性层是Cu等的导体层，但对非磁性层使用Al₂O₃等的绝缘膜的隧道型(tunnel)GMR膜(TMR：tunnel magneto-resistance)的研究较为盛行，也提出了使用该TMR膜的MRAM。特别因TMR膜的阻抗高。因此，可期待更大的输出。

在列举磁阻元件作为MRAM进行动作场合下，选择为磁阻元件的存储单元时，通过选择出直行的比特线和字符线进行。在使用元件的选择性较优的TMR膜时，存在通过没有选中的路径，与电阻并联连接等效，存在元件的一个MR作为输出十分不够的问题。另外，该随着存储容量的增大，会导致输出的S/N下降。

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种改善了选择性及输出信号的磁阻元件及磁阻效应型存储元件。

为了完成上述目的，本发明的磁阻元件的特征在于将第1阻性元件和第2阻性元件串联连接，至少上述第1及第2阻性元件中的任何一个是磁阻元件。

另外，本发明的磁阻效应存储元件的特征在于上述第1阻性元件和第2阻性元件串联连接，至少上述第1及第2阻性元件中的任何一个是磁阻元件，把上述磁阻元件作为单一存储元件以2维或3维方式配置多个。

根据本发明，在能够控制施加给磁阻元件的偏压、即使在构成MRAM的情况下，对于呈矩阵状配置时的磁存储单元的选择性好、高密度存储容量，仍能实现抑制S/N变差的有效的磁阻效应型存储器件。

图1是本发明一实施例的存储元件的基本构成图。

图2A是本发明一实施例的存储元件的基本构成的平面图，图2B该元件的透视图。

图3是本发明一实施例的磁阻型存储元件的动作原理图。

图4A一图4C本发明一实施例的存储元件的动作原理图。

图5A-5C是本发明一实施例的存储元件的构成概略图。

图6A是本发明一实施例的存储元件的构成概略图，图6B是该存储元件的等价电路图。

图7是本发明一实施例的存储元件的构成概略图。

图8是本发明一实施例存储元件的动作原理图。

图9是本发明一实施例的存储元件的概略断面图。

图10本发明一实施例的存储元件的基本特性图。

图11是本发明一实施例的存储元件的等价电路图。

图12是本发明一实施例的存储元件的基本特性图。

图13是本发明一实施例的存储元件的基本特性图。