[发明专利]自旋元件及储备池元件

说明书

本实施方式提供的自旋元件具备：配线(20)；层叠体(10)，其层叠于上述配线上，包含第一铁磁性层(1)；第一导电部(30)和第二导电部(40)，从层叠方向(z)俯视时，该第一导电部和第二导电部夹着上述第一铁磁性层；以及中间层(50)，其在上述第一导电部和上述配线之间与上述配线相接，构成上述中间层的第二元素相对于构成上述配线的第一元素的扩散系数比构成上述第一导电部的第三元素相对于上述第一元素的扩散系数小，或者，构成上述第一导电部的第三元素相对于构成上述配线的第二元素的扩散系数比上述第三元素相对于构成上述中间层的第一元素的扩散系数小。

技术领域

本发明涉及一种自旋元件及储备池元件(reservoir element)。

背景技术

目前，下一代非易失性存储器代替在小型化中已经看到了极限的闪存等备受关注。例如，已知MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory，磁阻式随机存取存储器)、ReRAM(Resistance Randome Access Memory，电阻随机存取存储器)、PCRAM(Phase ChangeRandom Access Memory，相变随机存取存储器)等作为下一代非易失性存储器。

MRAM是使用磁阻效应元件的存储器元件。磁阻效应元件的电阻值根据两个磁性膜的磁化方向的相对角度的不同而变化。MRAM记录磁阻效应元件的电阻值作为数据。

利用磁阻变化的自旋元件中，利用自旋轨道转矩(SOT)的自旋轨道转矩型磁阻效应元件(例如，专利文献1)、或利用磁畴壁的移动的磁畴壁移动型磁记录元件(例如，专利文献2)备受关注。这些自旋元件通过配线与晶体管等半导体元件连接而进行控制。例如，专利文献3中记载了一种通过在半导体装置中的配线上形成势垒金属膜来提高配线的耐电迁移性的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-216286号公报

专利文献2：日本专利第5441005号公报

专利文献3：日本特开2016-21530号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

用于自旋元件的配线有时材料受限。例如，在自旋轨道转矩型磁阻效应元件的情况下，为了在铁磁性层中注入很多自旋，经常在配线中使用重金属。另外，例如，在磁畴壁移动型磁记录元件的情况下，配线需要是磁性膜。因此，构成自旋元件的配线的材料和连接元件间的配线的材料不同，电位集中于这些的连接部分。电位的局部集中成为配线劣化的原因。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种自旋元件及储备池元件，其抑制异种材料间的元素扩散，且抑制配线的劣化。

用于解决技术问题的手段

(1)第一方式提供一种自旋元件，其具备：配线；层叠体，其层叠于所述配线上，包含第一铁磁性层；第一导电部和第二导电部，从层叠方向俯视时，该第一导电部和第二导电部夹着所述第一铁磁性层；以及第一中间层，其在所述第一导电部和所述配线之间与所述配线相接，构成所述第一中间层的第二元素相对于构成所述配线的第一元素的扩散系数比构成所述第一导电部的第三元素相对于所述第一元素的扩散系数小，或者，所述第二元素相对于所述第一元素的扩散系数比所述第三元素相对于所述第一元素的扩散系数小。

(2)在上述方式的自旋元件中，也可以是，所述第一元素、所述第二元素及所述第三元素是互不相同的元素，所述第一元素是选自Au、Hf、Mo、Pt、W、Ta中的任一个，所述第二元素是选自Co、Al、Ag、Au、Mo、Hf、Pt、W、Ta中的任一个，所述第三元素是选自Ag、Cu、Co、Al、Au中的任一个。