[发明专利]磁阻元件和磁存储器

说明书

本公开提供磁阻元件和磁存储器。实施方式的磁阻元件具备第1磁性层至第3磁性层和第1非磁性层及第2非磁性层。第1磁性层具有可变的磁化方向。第2磁性层具有不变的磁化方向。第3磁性层将第2磁性层的磁化方向固定、并且与第2磁性层进行反铁磁性耦合。第1非磁性层设置于第1磁性层与第2磁性层之间。第2非磁性层设置于第2磁性层与第3磁性层之间、并且含有钌即Ru和金属元素。金属元素选自锇即Os、铑即Rh、钯即Pd、铱即Ir、铂即Pt、铬即Cr、钨即W、钽即Ta、铌即Nb以及钼即Mo之中。

本申请享有以日本专利申请2017-176870号(申请日：2017年9月14日)为在先申请的优先权。本申请通过参照该在先申请而包括在先申请的全部的内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及磁阻元件和磁存储器。

背景技术

作为半导体存储装置的一种，已知有MRAM(magnetoresistive random accessmemory，磁阻随机存取存储器)。MRAM是对存储信息的存储器单元使用了具有磁阻效应(magnetoresistive effect)的磁阻元件的存储器器件。MRAM的写入方式有自旋注入写入方式。该自旋注入写入方式具有磁性体的尺寸越小则磁化反转所需要的自旋注入电流会越小这一性质，因此有利于高集成化、低功耗化以及高性能化。

磁阻元件根据存储层的磁化方向而存储二进制数据。因此，为了实现高性能的MRAM，提高存储层的数据保持特性是非常重要的。

发明内容

实施方式提供一种既能够提高数据保持特性、又能够提高耐热性的磁阻元件和磁存储器。

实施方式的磁阻元件具备第1磁性层至第3磁性层和第1非磁性层及第2非磁性层。第1磁性层具有可变的磁化方向。第2磁性层具有不变的磁化方向。第3磁性层将第2磁性层的磁化方向固定，并且与第2磁性层进行反铁磁性耦合。第1非磁性层设置于第1磁性层与第2磁性层之间。第2非磁性层设置于第2磁性层与第3磁性层之间，并且含有钌(Ru)和金属元素。金属元素选自锇(Os)、铑(Rh)、钯(Pd)、铱(Ir)、铂(Pt)、铬(Cr)、钨(W)、钽(Ta)、铌(Nb)以及钼(Mo)之中。

附图说明

图1是第1实施方式涉及的MTJ元件的截面图。

图2是对间隔层的交换耦合磁场Hex进行说明的曲线图。

图3是对多种RuX合金中的交换耦合磁场Hex进行说明的曲线图。

图4是对交换耦合磁场Hex的减小率与退火时间的关系进行说明的曲线图。

图5是对多种RuX合金中的Hex减小率的斜率进行说明的图。

图6是第2实施方式涉及的MTJ元件10的截面图。

图7是第3实施方式涉及的MRAM的截面图。

具体实施方式

以下参照附图对实施方式进行说明。此外，在以下的说明中，对于具有同一功能和构成的构成要素，标注同一标号，仅在必要的情况下进行重复说明。附图是示意性或概念性的，各附图的尺寸和比率等并不限于一定与现实的尺寸和比率相同。各实施方式对用于使该实施方式的技术思想具体化的装置和/或方法进行例示，实施方式的技术思想没有将构成部件的材质、形状、构造、配置等特定为下述的情况。

[第1实施方式]

以下对磁存储装置(磁存储器)所含的磁阻元件(magnetoresistive element)进行说明。磁阻元件(磁阻效应元件)也被称为MTJ(magnetic tunnel junction，磁隧道结)元件。

[1]MTJ元件的构造