发明名称 磁性记忆体
摘要 本发明系有关磁性记忆体,提供具有磁性记录层之磁阻效果元件(C),和于前述磁阻效果元件之上或下,向第1之方向延伸存在的第1之配线(BL、WL);藉由于前述第1之配线经由流有电流而形成之磁场,于前述磁性记录层记录资讯的磁性记忆体中,前述第1之配线乃于该两侧面之至少任一者,具有磁性体所成被覆层(SM);前述被覆层乃具有沿前述第1之配线之长度手向,磁化容易之单轴向异性(M)为特征之磁性记忆体。
申请公布号 TWI222230 申请公布日期 2004.10.11
申请号 TW092100048 申请日期 2003.01.02
申请人 东芝股份有限公司 发明人 齐藤好昭;西山胜哉;高桥茂树;天野实;上田知正;与田博明;浅尾吉昭;岩田佳久;岸达也
分类号 H01L43/08;G11C11/00 主分类号 H01L43/08
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种磁性记忆体, 具有磁性记录层之磁阻效果元件, 和于前述磁阻效果元件之上成下,同第1之方向延 伸存在的第1之配线; 藉由于前述第1之配线经由流有电流而形成之磁场 ,于前述磁性记录层记录资讯的磁性记忆体,其特 征系 前述第1之配线乃于该两侧面之至少任一之侧面, 具有磁性体所成被覆层; 前述被覆层乃具有沿前述第1之配线之长度手向, 磁化容易之单轴向异性者。 2.如申请专利范围第1项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层系沿前述第1之配线之周围,该长度之合计 为1m以下者。 3.如申请专利范围第1项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层之厚度系0.05m以下者。 4.如申请专利范围第1项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层系沿前述配线之前述长度方向,延伸存在于 相互略平行之方向,分割成为复数之部分加以设置 者。 5.如申请专利范围第1项之磁性记忆体,其中,于前 述被覆层堆积由反强磁性体所成之层。 6.如申请专利范围第1项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层系具有朝向前述磁阻效果元件,较前述配线 突出之突出部。 7.如申请专利范围第1项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层系具有与接近于前述配线设置之部分分离, 而接近前述磁阻效果元件设置之部分。 8.如申请专利范围第1项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层系经由镍铁(Ni-Fe)合金、钴.镍(Co-Ni)合金、 钴铁镍(Co-Fe-Ni)合金、或钴(Co)和锆(Zr)、铪(Hf)、铌 (Nb)、钽(Ta)、钛(Ta)之至少任一之合金、或(Co、Fe 、Ni)-(Si、B)-(P、Al、Mo、Nb、Mn)系等之非晶质合金 、(Fe、Co)-(B、Si、Hf、Zr、Sm、Ta、Al)-(F、O、N)系等 之金属-非金属奈米碳膜,或绝缘性肥粒铁所成群 选择之任一者所构成者。 9.如申请专利范围第1项之磁性记忆体,其中,由前 述第1之配线视之,更具备邻接于前述被覆层之外 侧所设之导电性非磁性材料所成导电层。 10.如申请专利范围第9项之磁性记忆体,其中,前述 导电性非磁性材料系令铜为主成分。 11.如申请专利范围第1项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层系由结晶磁性向异性定数K1为5104erg/cc以下 之磁性体所成。 12.一种磁性记忆体,具备 具有延伸存在于第1之方向的第1之配线, 和设于前述第1之配线上的磁阻效果元件, 和于前述磁阻效果元件之上,延伸存在于与前述第 1之方各交叉方向的第2之配线; 藉由于前述第1及第2之配线经由流有电流而形成 之磁场,于前述磁阻效果元件之记录层,记录2値资 讯之任一的磁性记忆体,其特征系 前述第1及第2之配线之至一者乃于该两侧面之至 少任一侧面,具有磁性体所成被覆层; 前述被覆层乃具有设置该被覆层之配线之长度手 向,磁化容易之单轴向异性。 13.如申请专利范围第12项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层系沿前述第1之配线之周围,该长度之合计 为1m以下者。 14.如申请专利范围第12项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层之厚度系0.05m以下者。 15.如申请专利范围第12项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层系沿前述配线之前述长度方向,延伸存在于 相互略平行之力向,分割成为复数之部分加以设置 者。 16.如申请专利范围第12项之磁性记忆体,其中,于前 述被覆层堆积由反强磁性体所成之层。 17.如申请专利范围第12项之磁性记忆体,其中,各前 述第1及第2之配线具有前述被覆层; 具有前述第1之配线之前述被覆层中,堆积具有第1 之保护温度之反强磁性体所成之层; 具有前述第2之配线之前述被覆层中,堆积具有与 第1之保护温度不同之第2之保护温度之反强磁性 体所成之层。 18.如申请专利范围第12项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层系具有朝向前述磁阻效果元件,较前述配线 突出之突出部。 19.如申请专利范围第12项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层系具有与接近于前述配线设置之部分分离, 而接近前述磁阻效果元件设置之部分。 20.如申请专利范围第12项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层系经由镍铁(Ni-Fe)合金、钴.镍(Co-Ni)合金、 钴铁镍(Co-Fe-Ni)合金、或钴(Co)和锆(Zr)、铪(Hf)、铌 (Nb)、钽(Ta)、钛(Ta)之至少任一之合金、或(Co、Fe 、Ni)-(Si、B)-(P、Al、Mo、Nb、Mn)系等之非晶质合金 、(Fe、Co)-(B、Si、Hf、Zr、Sm、Ta、Al)-(F、O、N)系等 之金属-非金属奈米碳膜,或绝缘性肥粒铁所成群 选择之任一者所构成者。 21.如申请专利范围第12项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层系由结晶磁性向异性定数K1为5104erg/cc以下 之磁性体所成。 22.如申请专利范围第12项之磁性记忆体,其中,由前 述第1之配线视之,更具备邻接于前述被覆层之外 侧所设之导电性非磁性材料所成导电层。 23.如申请专利范围第22项之磁性记忆体,其中,前述 导电性非磁性材料系令铜为主成分。 24.一种磁性记忆体,具备 具有延伸存在于第1之方向的第1之配线, 和设于前述第1之配线上的磁阻效果元件, 和于前述磁阻效果元件之上,延伸存在于与前述第 1之方各交叉方向的第2之配线; 藉由于前述第1及第2之配线经由流有电流而形成 之磁场,于前述磁阻效果元件之记录层,记录2値资 讯之任一的磁性记忆体,其特征系 前述第1及第2之配线之至一者乃至少于该两侧面, 具有磁性体所成被覆层; 更具备由前述配线视之,邻接于前述被读层之外侧 设置之导电性非磁性材料所成导电层。 25.如申请专利范围第24项之磁性记忆体,其中,前述 导电性非磁性材料系令铜为主成分。 26.如申请专利范围第24项之磁性记忆体,其中,前述 被覆层系由结晶磁性向异性定数K1为5104erg/cc以下 之磁性体所成。 27.如申请专利范围第24项之磁性记忆体,其中,于前 述被覆层堆积由反强磁性体所成之层。 图式简单说明: 【图1】 单纯化表示本发明之磁性记忆体之记忆单元主要 部分之模式图,同图(a)系表示包含于记忆单元之一 对之写入配线及磁阻效果元件的正面图,同图(b)系 该平面图,同图(c)系该侧面图。 【图2】 经由形状之效果,为说明沿长轴方向产生单轴向异 性之概念图。 【图3】 例示具有分割之被覆层SM之配线剖面的模示图。 【图4】 表示堆积反强磁性体所成层的被覆层的概念图。 【图5】 例示具有突出部之被覆层的模式图。 【图6】 例示设置突出部P时之配线BL、WL和磁阻效果元件C 之关系模示图。 【图7】 例示设置突出部P时之配线BL、WL和磁阻效果元件C 之关系模示图。 【图8】 施加写入用电流脉冲时之被覆层之磁区(提供者) 之变化的模式图。 【图9】 表示本发明之磁阻效果元件之磁性记录层之平面 形态的具体例的模式图。 【图10】 表示具有强磁性单重穿隧接合之磁阻效果元件的 剖面构造之模式图。 【图11】 表示具有强磁性单重穿隧接合之磁阻效果元件的 剖面构造之模式图。 【图12】 例示具有强磁性二重穿隧接合之磁阻效果元件的 剖面构造之模式图。 【图13】 例示具有强磁性二重穿隧接合之磁阻效果元件的 剖面构造之模式图。 【图14】 例示具有强磁性二重穿隧接合之磁阻效果元件的 剖面构造之模式图。 【图15】 显示使用开关电晶体时之单元之架构的模式剖面 图。 【图16】 显示使用开关电晶体时之单元之架构的模式剖面 图。 【图17】 显示使用开关电晶体时之单元之架构的模式剖面 图。 【图18】 表示本发明可使用之架构之第2之具体例的模式图 。 【图19】 表示本发明可使用之架构之第2之具体例的模式图 。 【图20】 表示图18之架构中可采用之被覆层SM之具体侧的模 式图。 【图21】 表示可堆积化记忆阵列之架构之第3之具体例的模 式图。 【图22】 表示图18之架构中可采用之被覆层SM之具体侧的模 式图。 【图23】 表示可堆积化记忆阵列之架构之第4之具体例的模 式图。 【图24】 表示图23之架构中可设置之被覆层SM之模式图。 【图25】 表示图23之架构中可设置之被覆层SM之模式图。 【图26】 表示于本发明可使用之架构之第5之具体侧的模式 图。 【图27】 表示图26之架构之被覆层SM之具体侧之模式图。 【图28】 表示于本发明可使用之被覆层之另外变形例的模 式图。 【图29】 表示于本发明可使用之被覆层之另外变形例的模 式图。 【图30】 表示关于堆积图18至图20之前述架构的构造。 【图31】 表示关于堆积图18至图20之前述架构的构造。 【图32】 表示关于堆积图21至图22之前述架构的构造。 【图33】 表示关于堆积图21至图22之前述架构的构造。 【图34】 表示关于堆积图23至图24之前述架构的构造。 【图35】 表示关于堆积图23至图24之前述架构的构造。 【图36】 表示关于堆积图26至图27之前述架构的构造。 【图37】 表示关于堆积图26至图27之前述架构的构造。 【图38】 表示第1之实施例之评估结果之一览表。 【图39】 表示第1之实施例之评估结果之一览表。 【图40】 表示第1之实施例之评估结果之一览表。 【图41】 表示第1之实施例之评估结果之一览表。 【图42】 表示于第1实施例之配线附予反强磁性膜之变型例 的评估结果之一览表。 【图43】 表示于第1实施例之配线附予反强磁性膜之变型例 的评估结果之一览表。 【图44】 表示于第1实施例之配线附予反强磁性膜之变型例 的评估结果之一览表。 【图45】 表示比较例之评估结果之一览表。 【图46】 表示比较例之评估结果之一览表。 【图47】 表示第2之实施例之评估结果之一览表。 【图48】 表示第2之实施例之评估结果之一览表。 【图49】 表示第2之实施例之评估结果之一览表。 【图50】 表示第2之实施例之评估结果之一览表。 【图51】 表示比较例之评估结果之一览表。 【图52】 表示比较例之评估结果之一览表。 【图53】 表示于第2实施例之配线附予反强磁性膜之变型例 的评估结果之一览表。 【图54】 表示于第2实施例之配线附予反强磁性膜之变型例 的评估结果之一览表。 【图55】 表示于第2实施例之配线附予反强磁性膜之变型例 的评估结果之一览表。
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