[发明专利]磁阻元件和磁存储器

说明书

提供能降低漏磁场的磁阻效应元件和使用其的磁存储器。根据本实施方案的磁阻元件具备第1磁性层、第2磁性层以及设置于所述第1磁性层和所述第2磁性层之间的第1非磁性层，所述第2磁性层具备包含选自由Mn、Fe、Co和Ni组成的第1组的至少一种元素、选自由Ru、Rh、Pd、Ag、Os、Ir、Pt和Au组成的第2组的至少一种元素、以及选自由Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu组成的第3组的至少一种元素的磁性体。

相关申请的交叉引用

本申请是于2015年11月12日提交的国际申请第PCT/JP2015/081814号的继续，该国际申请基于2014年11月19日提交的在先日本专利申请第2014-234956号并要求其优先权，该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明的实施方案涉及磁阻元件和磁存储器。

背景技术

作为磁阻元件(magnetoresistive element)的MTJ(Magnetic Tunnel Junction)元件具备具有磁化方向可变的存储层、磁化方向不变的参考层以及设于存储层和参考层之间的绝缘层的层叠结构。已知该MTJ元件显示隧穿磁阻(TMR：TunnelingMagnetoresistive)效应，被用作磁随机存取存储器(MRAM：Magnetic Random AccessMemory)中的存储器基元(cell)的存储元件。

MRAM根据MTJ元件中所包含的磁性层的磁化的相对角度的变化来存储信息(“1”、“0”)，是非易失性的。另外，磁化反转速度为数纳秒，因此可进行数据的高速写入、高速读出。因此，MRAM期待作为下一代的高速非易失性存储器。另外，如果利用通过自旋极化电流来控制磁化的被称作自旋注入磁化反转的方式，则能通过减小MRAM的基元尺寸(cell-size)来使电流密度增加。因此，可容易实现存储层的磁化反转，能实现高密度、低功耗的MRAM。

在考虑了非易失性存储器的高密度化的情况下，磁阻元件的高集成化是不可或缺的。但是，构成磁阻元件的磁性体随着元件尺寸的减小化而耐热扰动性劣化。因此，使磁性体的磁各向异性和耐热扰动性改善成为课题。

为了解决该问题，近年来，尝试构建利用了垂直MTJ元件(其磁性体的磁化向着与膜表面垂直的方向)的MRAM。构成垂直MTJ元件的磁性材料具有垂直磁各向异性。为了呈现垂直磁各向异性，选择具有磁晶各向异性、界面磁各向异性的材料。例如，FePt、CoPt、FePd等为具有强的磁晶各向异性的材料。其它作为将MgO用作隧道势垒层(tunnel barrierlayer)的MTJ元件，还报道了使用以CoFeB为代表的具有界面垂直磁各向异性的材料。

MTJ元件的存储层和参考层包含磁性体，对外部产生磁场。通常，在存储层和参考层具有垂直磁各向异性的垂直磁化型MTJ元件中，从参考层产生的漏磁场大于面内磁化型MTJ元件(其磁性体的磁化向着与膜表面平行的方向)的漏磁场。另外，与参考层相比矫顽力更小的存储层受到来自参考层的漏磁场的强烈影响。具体而言，由于来自参考层的漏磁场的影响，产生如下问题：发生存储层的磁化反转磁场的偏移，同时使热稳定性降低。

在垂直磁化型MTJ元件中，作为降低施加于存储层的来自参考层的漏磁场的措施之一，提出了降低参考层的饱和磁化量、设置具有抵消参考层的磁化那样的磁化方向的磁性层(偏移调整层)。

发明内容

本实施方案提供能降低漏磁场(杂散磁场(stray field))的磁阻效应元件，以及使用了该元件的磁存储器。

根据本实施方案的磁阻元件具备第1磁性层、第2磁性层以及设于所述第1磁性层和所述第2磁性层之间的第1非磁性层，所述第2磁性层具备包含选自由Mn、Fe、Co和Ni组成的第1组的至少一种元素、选自由Ru、Rh、Pd、Ag、Os、Ir、Pt和Au组成的第2组的至少一种元素、以及选自由Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu组成的第3组的至少一种元素的磁性体。