專利名稱：磁阻效應(yīng)元件、磁性存儲(chǔ)單元和磁性存儲(chǔ)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有磁化方向因外部磁場而變化的磁感應(yīng)層的磁阻效應(yīng)元件和磁性存儲(chǔ)單元，與利用這些磁阻效應(yīng)元件和磁性存儲(chǔ)單元中的磁感應(yīng)層的磁化方向的變化進(jìn)行信息的記錄·讀出的磁性存儲(chǔ)器件。
背景技術(shù)：
歷來，作為用于計(jì)算機(jī)或通信設(shè)備等的信息處理裝置的通用存儲(chǔ)器，使用著DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)或SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)等易失性存儲(chǔ)器。在這些易失性存儲(chǔ)器中，為了保持記憶而要不斷地供給電流，進(jìn)行更新。此外，由于如果切斷電流則所有的信息丟失，所以除了這些易失性存儲(chǔ)器之外作為用來記錄信息的機(jī)構(gòu)必須要設(shè)置不易失存儲(chǔ)器，例如用閃存EEPROM或磁性硬盤裝置等。
在這些不易失存儲(chǔ)器中，隨著信息處理的高速化，存取的高速化成為重要的課題。進(jìn)而，隨著便攜式信息設(shè)備的急速的普及和高性能化，以可以隨時(shí)隨地進(jìn)行信息處理的所謂隨時(shí)可見計(jì)算技術(shù)為目標(biāo)的信息設(shè)備開發(fā)正在急速地進(jìn)展。作為成為這種信息設(shè)備開發(fā)的中心的關(guān)鍵器件，強(qiáng)烈需求適應(yīng)高速處理的不易失存儲(chǔ)器的開發(fā)。
作為對(duì)不易失存儲(chǔ)器的高速化有效的技術(shù)，通過沿著強(qiáng)磁化層的易磁化軸的磁化方向記錄信息的磁性存儲(chǔ)單元矩陣狀地排列的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(以下稱為MRAMMagnetic Random Access Memory)是公知的。在MRAM中，利用兩個(gè)強(qiáng)磁性體中的磁化方向的組合記錄信息。另一方面，儲(chǔ)存信息的讀出通過檢測因磁化方向?qū)δ硞€(gè)成為基準(zhǔn)的方向?yàn)槠叫械膱龊吓c為反平行的場合產(chǎn)生的磁阻變化(也就是，電流或電壓的變化)來進(jìn)行。因?yàn)榘催@種原理工作，故在MRAM中，為了進(jìn)行穩(wěn)定的寫入和讀出，磁阻變化率盡可能大是重要的。
當(dāng)前實(shí)用化的MRAM是利用了巨大磁阻(GMRGiant Mangeto-Resistive)效應(yīng)。所謂GMR效應(yīng)是在把兩個(gè)磁性層配置成各層的易磁化軸方向成為相互平行時(shí)，在這些各層的磁化方向沿著易磁化軸平行成為的場合磁阻值成為最小，在反平行的場合成為最大的現(xiàn)象。作為利用這種GMR效應(yīng)所得到的GMR元件的MRAM(以下記為GMR-MRAM)，在例如專利文獻(xiàn)1中所公開的技術(shù)是公知的。
最近，以儲(chǔ)存速度或存取速度等的進(jìn)一步提高為目標(biāo)，代替GMR-MRAM，提出了具有利用了隧道磁阻效應(yīng)(TMRTunnelingMangeto-Resistive)的TMR元件的MRAM(以下記為TMR-MRAM)。TMR效應(yīng)是因在隔著極薄的絕緣層(隧道壁壘層)的兩個(gè)強(qiáng)磁性層間的磁化方向的相對(duì)角度而通過絕緣層流動(dòng)的隧道電流變化這樣的效應(yīng)。在兩個(gè)強(qiáng)磁性層中的磁化方向相互平行的場合磁阻值成為最小，在相互反平行的場合成為最大。在TMR-MRAM中，在TMR元件例如為‘CoFe/氧化鋁/CoFe’這樣的構(gòu)成的場合，磁阻變化率高達(dá)40％左右，此外，因?yàn)榇抛柚岛艽蠊试谂cMOSFET等半導(dǎo)體器件組合的場合容易進(jìn)行匹配。因此，與GMR-MRAM相比，容易得到更高的輸出，可以期待存儲(chǔ)容量或存取速度的提高。在TMR-MRAM中，通過使電流流過配置于TMR元件的附近的作為寫入線的導(dǎo)線而發(fā)生電流磁場，利用它使TMR元件的磁性層的磁化方向變化成規(guī)定的方向，記錄信息。作為讀出儲(chǔ)存信息的方法，使電流沿垂直于隧道壁壘層的方向流過，檢測TMR元件的電阻變化的方法是公知的。關(guān)于這種TMR-MRAM的技術(shù)，在專利文獻(xiàn)2或?qū)＠墨I(xiàn)3中所公開的技術(shù)是公知的。
此外，最近，作為磁性存儲(chǔ)器件的更加高密度化的要求提高了，隨此TMR元件的微細(xì)化也成為必要的。TMR元件的微細(xì)化越進(jìn)展，因其兩端部的磁極引起的反磁場的影響，儲(chǔ)存信息的磁性層(游離層)中的磁化方向越變得不穩(wěn)定而記錄的保持變得困難。對(duì)于此一問題，提出了在TMR元件附近的導(dǎo)線(寫入線)的周圍與游離層一起形成閉磁路的結(jié)構(gòu)(例如參照專利文獻(xiàn)4)。根據(jù)專利文獻(xiàn)4，由于關(guān)系到記錄的游離層構(gòu)成閉磁路，所以可以避免反磁場引起的不良影響，可以實(shí)現(xiàn)集成度高的磁性存儲(chǔ)器件。進(jìn)而，在這種場合，由于兩條寫入線兩方都通過閉磁路的內(nèi)側(cè)，所以可以高效率地進(jìn)行磁化的翻轉(zhuǎn)。
專利文獻(xiàn)1美國專利第5343422號(hào)說明書專利文獻(xiàn)2美國專利第5629922號(hào)說明書專利文獻(xiàn)3特開平9-91949號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4特開2001-273759號(hào)公報(bào)但是，在具有上述專利文獻(xiàn)4中所公開的那種結(jié)構(gòu)的磁性存儲(chǔ)器件中，寫入動(dòng)作當(dāng)中，在形成閉磁路的磁性體(閉磁路層)中產(chǎn)生的殘留磁化作用于游離層致使游離層的磁化方向紊亂，擔(dān)心不能保持應(yīng)記錄的信息而在讀出時(shí)產(chǎn)生出錯(cuò)的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這種問題而作成的，其目的在于提供一種可高效率地利用靠流過導(dǎo)線的電流所形成的磁場穩(wěn)定地進(jìn)行信息的寫入的，而且可以穩(wěn)定地保持所寫入的信息的磁阻效應(yīng)元件和磁性存儲(chǔ)單元以及備有這些的磁性存儲(chǔ)器件。
根據(jù)本發(fā)明的第1觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件備有對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍導(dǎo)線的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體，磁感應(yīng)層具有大于上述磁軛的保磁力，磁軛具有越接近磁感應(yīng)層越大的保磁力。
根據(jù)本發(fā)明的第1觀點(diǎn)的磁性存儲(chǔ)單元備有分別包括對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍導(dǎo)線的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體的一對(duì)磁阻效應(yīng)元件，一對(duì)磁阻效應(yīng)元件相互共有磁軛的一部分，磁感應(yīng)層具有大于上述磁軛的保磁力，磁軛具有越接近磁感應(yīng)層越大的保磁力。
根據(jù)本發(fā)明的第1觀點(diǎn)的磁性存儲(chǔ)器件備有第1寫入線，與該第1寫入線交叉地延伸的第2寫入線，以及包括一對(duì)磁阻效應(yīng)元件的存儲(chǔ)單元，一對(duì)磁阻效應(yīng)元件分別包括對(duì)應(yīng)于第1和第2寫入線的交叉的區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍第1和第2寫入線的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與磁軛磁連接的疊層體，并且相互共有磁軛的一部分，磁感應(yīng)層具有大于磁軛的保磁力，磁軛具有越接近磁感應(yīng)層越大的保磁力。
在根據(jù)本發(fā)明的第1觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件、磁性存儲(chǔ)單元和磁性存儲(chǔ)器件中，由于磁感應(yīng)層具有大于磁軛的保磁力，磁軛具有越接近磁感應(yīng)層越大的保磁力，所以磁軛的殘留磁化的影響受到抑制，磁感應(yīng)層的磁化方向可以穩(wěn)定地保持。
根據(jù)本發(fā)明的第2觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件備有對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍導(dǎo)線的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與磁軛磁連接的疊層體，磁軛中的與疊層體的連接部分兼作磁感應(yīng)層，磁軛具有越接近磁感應(yīng)層越大的保磁力，在磁感應(yīng)層中具有最大的保磁力。
根據(jù)本發(fā)明的第2觀點(diǎn)的磁性存儲(chǔ)單元備有對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍導(dǎo)線的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與磁軛磁連接的疊層體，這一對(duì)磁阻效應(yīng)元件相互共有磁軛的一部分，磁軛中的與疊層體的連接部分兼作磁感應(yīng)層，磁軛具有越接近磁感應(yīng)層越大的保磁力，在磁感應(yīng)層中具有最大的保磁力。
根據(jù)本發(fā)明的第2觀點(diǎn)的磁性存儲(chǔ)器件備有第1寫入線，與該第1寫入線交叉地延伸的第2寫入線，以及包括一對(duì)磁阻效應(yīng)元件的存儲(chǔ)單元，一對(duì)磁阻效應(yīng)元件分別包括對(duì)應(yīng)于第1和第2寫入線的交叉的區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍第1和第2寫入線的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與磁軛磁連接的疊層體，并且相互共有磁軛的一部分，磁軛中的與疊層體的連接部分兼作磁感應(yīng)層，磁軛具有越接近磁感應(yīng)層越大的保磁力，在磁感應(yīng)層中具有最大的保磁力。
在根據(jù)本發(fā)明的第2觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件、磁性存儲(chǔ)單元和磁性存儲(chǔ)器件中，由于磁軛具有越接近磁感應(yīng)層越大的保磁力，在磁感應(yīng)層中具有最大的保磁力，所以磁軛中的連接部分以外的部分的殘留磁化引起的影響受到抑制，磁感應(yīng)層的磁化方向可以穩(wěn)定地保持。
在根據(jù)本發(fā)明的第1或第2觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件、磁性存儲(chǔ)單元和磁性存儲(chǔ)器件中，也可以磁軛包括隔著導(dǎo)線(第1和第2寫入線)相互對(duì)峙、并沿著與疊層體的疊層面正交的方向延伸的一對(duì)柱狀軛鐵，和配設(shè)在疊層體的一面上、連接一對(duì)柱狀軛鐵的各一端彼此的一個(gè)梁狀軛鐵而構(gòu)成。在該場合，最好是一個(gè)梁狀軛鐵具有大于一對(duì)柱狀軛鐵的保磁力。
在根據(jù)本發(fā)明的第1或第2觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件、磁性存儲(chǔ)單元和磁性存儲(chǔ)器件中，也可以磁軛包括隔著導(dǎo)線(第1和第2寫入線)相互對(duì)峙、并沿著與疊層體的疊層面正交的方向延伸的一對(duì)柱狀軛鐵，連接一對(duì)柱狀軛鐵中的疊層體一側(cè)的各一端彼此的第1梁狀軛鐵，以及連接一對(duì)柱狀軛鐵的另一方的各一端彼此的第2梁狀軛鐵而構(gòu)成。在該場合，最好是一對(duì)柱狀軛鐵具有大于第2梁狀軛鐵的保磁力，并且第1梁狀軛鐵具有大于一對(duì)柱狀軛鐵的保磁力。
根據(jù)本發(fā)明的第3觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件備有對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍導(dǎo)線的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與磁軛磁連接的疊層體，磁感應(yīng)層具有大于磁軛的保磁力。這里，本發(fā)明中的所謂‘外部磁場’，意味著因流過導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場，或者，在磁軛中產(chǎn)生的閉合磁場。
根據(jù)本發(fā)明的第3觀點(diǎn)的磁性存儲(chǔ)單元備有分別包括對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍導(dǎo)線的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與磁軛磁連接的疊層體的一對(duì)磁阻效應(yīng)元件，這一對(duì)磁阻效應(yīng)元件相互共有磁軛的一部分，磁感應(yīng)層具有大于磁軛的保磁力。本發(fā)明中的所謂‘共有’意味著一對(duì)磁軛相互電連接和磁連接的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的第3觀點(diǎn)的磁性存儲(chǔ)器件備有第1寫入線，與該第1寫入線交叉地延伸的第2寫入線，以及包括一對(duì)磁阻效應(yīng)元件的存儲(chǔ)單元，這一對(duì)磁阻效應(yīng)元件分別包括對(duì)應(yīng)于第1和第2寫入線的交叉的區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍第1和第2寫入線的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與磁軛磁連接的疊層體，并且相互共有磁軛的一部分，磁感應(yīng)層具有大于磁軛的保磁力。
在根據(jù)本發(fā)明的第3觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件、磁性存儲(chǔ)單元和磁性存儲(chǔ)器件中，由于磁感應(yīng)層具有大于磁軛的保磁力，所以磁軛的殘留磁化引起的影響受到抑制，磁感應(yīng)層的磁化方向可以穩(wěn)定地保持。
根據(jù)本發(fā)明的第4觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件備有對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍導(dǎo)線的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與磁軛磁連接的疊層體，磁軛中的與疊層體的連接部分兼作磁感應(yīng)層，磁感應(yīng)層具有大于磁軛中的連接部分以外的部分的保磁力。
根據(jù)本發(fā)明的第4觀點(diǎn)的磁性存儲(chǔ)單元備有分別包括對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍導(dǎo)線的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與磁軛磁連接的疊層體、同時(shí)相互共用磁軛的一部分的一對(duì)磁阻效應(yīng)元件，磁軛中的與疊層體的連接部分兼作磁感應(yīng)層，磁感應(yīng)層具有大于磁軛中的連接部分以外的部分的保磁力。
根據(jù)本發(fā)明的第4觀點(diǎn)的磁性存儲(chǔ)器件備有第1寫入線，與該第1寫入線交叉地延伸的第2寫入線，以及包括一對(duì)磁阻效應(yīng)元件的存儲(chǔ)單元，一對(duì)磁阻效應(yīng)元件分別包括對(duì)應(yīng)于第1和第2寫入線的交叉的區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍第1和第2寫入線的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與磁軛磁連接的疊層體，并且相互共有磁軛的一部分，磁感應(yīng)層具有大于磁軛的保磁力。
在根據(jù)本發(fā)明的第4觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件、磁性存儲(chǔ)單元和磁性存儲(chǔ)器件中，由于磁感應(yīng)層具有大于磁軛中的連接部分以外的部分的保磁力，所以磁軛中的連接部分以外的部分的殘留磁化引起的影響受到抑制，磁感應(yīng)層的磁化方向可以穩(wěn)定地保持。
在根據(jù)本發(fā)明的第4觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件、磁性存儲(chǔ)單元和磁性存儲(chǔ)器件中，疊層體可以構(gòu)成為電流沿與疊層面正交的方向流動(dòng)，也可以構(gòu)成為電流沿著疊層面的方向流動(dòng)。
像以下說明的那樣，如果用本發(fā)明的第1觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件、磁性存儲(chǔ)單元或磁性存儲(chǔ)器件，則由于備有對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域(第1和第2寫入線交叉的區(qū)域)配置并構(gòu)成為包圍導(dǎo)線的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層并與上述磁軛磁連接的疊層體，磁感應(yīng)層具有大于上述磁軛的保磁力，磁軛具有越接近磁感應(yīng)層越大的保磁力，所以可抑制磁軛的殘留磁化的影響，穩(wěn)定地保持磁感應(yīng)層的磁化方向。因此，可以防止起因于磁感應(yīng)層中的意外的磁化翻轉(zhuǎn)的讀出錯(cuò)誤，提高讀出動(dòng)作的可靠性。
如果用本發(fā)明的第2觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件、磁性存儲(chǔ)單元或磁性存儲(chǔ)器件，則由于備有對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域(第1和第2寫入線交叉的區(qū)域)配置并構(gòu)成為包圍導(dǎo)線(第1和第2寫入線)的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層并與上述磁軛磁連接的疊層體，磁軛中的與疊層體的連接部分兼作磁感應(yīng)層，磁軛具有越接近磁感應(yīng)層越大的保磁力，在磁感應(yīng)層中具有最大的保磁力，所以可抑制磁軛中的連接部分以外的部分的殘留磁化的影響，穩(wěn)定地保持磁感應(yīng)層的磁化方向。因此，可以防止起因于磁感應(yīng)層中的意外的磁化翻轉(zhuǎn)的讀出錯(cuò)誤，提高讀出動(dòng)作的可靠性。
如果用本發(fā)明的第3觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件、磁性存儲(chǔ)單元或磁性存儲(chǔ)器件，則由于備有對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域(第1和第2寫入線交叉的區(qū)域)配置并構(gòu)成為包圍導(dǎo)線(第1和第2寫入線)的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層并與上述磁軛磁連接的疊層體，磁感應(yīng)層具有大于磁軛的保磁力，所以可抑制磁軛的殘留磁化的影響，穩(wěn)定地保持磁感應(yīng)層的磁化方向。因此，可以防止起因于磁感應(yīng)層中的意外的磁化翻轉(zhuǎn)的讀出錯(cuò)誤，提高讀出動(dòng)作的可靠性。
如果用本發(fā)明的第4觀點(diǎn)的磁阻效應(yīng)元件、磁性存儲(chǔ)單元或磁性存儲(chǔ)器件，則由于備有對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域(第1和第2寫入線交叉的區(qū)域)配置并構(gòu)成為包圍導(dǎo)線(第1和第2寫入線)的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層并與上述磁軛磁連接的疊層體，磁軛中的與疊層體的連接部分兼作磁感應(yīng)層，磁感應(yīng)層具有大于磁軛中的連接部分以外的部分的保磁力，所以可抑制磁軛中的連接部分以外的部分的殘留磁化的影響，穩(wěn)定地保持磁感應(yīng)層的磁化方向。因此，可以防止起因于磁感應(yīng)層中的意外的磁化翻轉(zhuǎn)的讀出錯(cuò)誤，提高讀出動(dòng)作的可靠性。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件的總體構(gòu)成的方框圖。
圖2是表示圖1中所示的磁性存儲(chǔ)器件的寫入線的構(gòu)成的俯視圖。
圖3是表示圖1中所示的磁性存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元群的要部構(gòu)成的局部俯視圖。
圖4是表示圖1中所示的磁性存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元群的要部構(gòu)成的局部立體圖。
圖5是表示沿圖3中所示的存儲(chǔ)單元的V-V線的切斷面的構(gòu)成的剖視圖。
圖6是表示圖1中所示的磁性存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元群的要部構(gòu)成的另一個(gè)局部俯視圖。
圖7是表示沿圖6中所示的存儲(chǔ)單元的VII-VII線的切斷面的構(gòu)成的剖視圖。
圖8是表示圖1中所示的磁性存儲(chǔ)器件的電路構(gòu)成的電路圖。
圖9是表示圖5中所示的存儲(chǔ)單元的斷面構(gòu)成中的寫入電流方向與漂流磁場方向(磁化方向)的關(guān)系的說明圖。
圖10是圖8中所示的電路構(gòu)成中的局部放大圖。
圖11是表示圖1中所示的磁性存儲(chǔ)器件的制造方法中的一道工序的放大剖視圖。
圖12是表示接著圖11的一道工序的放大剖視圖。
圖13是表示接著圖12的一道工序的放大剖視圖。
圖14是表示接著圖13的一道工序的放大剖視圖。
圖15是表示接著圖14的一道工序的放大剖視圖。
圖16是表示接著圖15的一道工序的放大剖視圖。
圖17是表示接著圖16的一道工序的放大剖視圖。
圖18是表示接著圖17的一道工序的放大剖視圖。
圖19是表示接著圖18的一道工序的放大剖視圖。
圖20是表示接著圖19的一道工序的放大剖視圖。
圖21是表示接著圖20的一道工序的放大剖視圖。
圖22是表示接著圖21的一道工序的放大剖視圖。
圖23是表示接著圖22的一道工序的放大剖視圖。
圖24是表示接著圖23的一道工序的放大剖視圖。
圖25是表示接著圖24的一道工序的放大剖視圖。
圖26是表示接著圖25的一道工序的放大剖視圖。
圖27是表示接著圖26的一道工序的放大剖視圖。
圖28是表示根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件的要部構(gòu)成的剖視圖。
圖29是表示圖28中所示的存儲(chǔ)單元的斷面構(gòu)成中的寫入電流方向與漂流磁場方向(磁化方向)的關(guān)系的說明圖。
圖30是表示圖7中所示的存儲(chǔ)單元的第1變形例的剖視圖。
圖31是表示圖7中所示的存儲(chǔ)單元的第2變形例的剖視圖。
圖32是表示圖7中所示的存儲(chǔ)單元的第3變形例的剖視圖。
圖33是表示圖7中所示的存儲(chǔ)單元的第4變形例的剖視圖。
圖34是表示圖7中所示的存儲(chǔ)單元的第5變形例的剖視圖。
圖35是表示圖7中所示的存儲(chǔ)單元的第6變形例的剖視圖。
圖36是表示圖10中所示的電路構(gòu)成中的整流元件的變形例的斷面構(gòu)成的剖視圖。
圖37是表示包括作為圖36中所示的變形例的整流元件的電路構(gòu)成的主要部分的電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖就本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。
〔第1實(shí)施方式〕首先，參照?qǐng)D1～圖7，就根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件的構(gòu)成進(jìn)行說明。
圖1是表示本實(shí)施方式中的磁性存儲(chǔ)器件的總體構(gòu)成的概念圖。磁性存儲(chǔ)器件備有地址緩存器51，數(shù)據(jù)緩存器52，控制邏輯部53，存儲(chǔ)單元群54，第1驅(qū)動(dòng)控制電路部56，第2驅(qū)動(dòng)控制電路部58，外部地址輸入端子A0～A20，以及外部數(shù)據(jù)端子D0～D7。
存儲(chǔ)單元群54具有備有一對(duì)隧道磁阻效應(yīng)元件(以下稱為TMR元件)的存儲(chǔ)單元1在相互正交的字線方向(X方向)和比特線方向(Y方向)上排列多個(gè)的矩陣結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)單元1在磁性存儲(chǔ)器件中是儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的最小單位，是對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的‘磁性存儲(chǔ)單元’的一個(gè)具體例。有關(guān)存儲(chǔ)單元1在下文中詳細(xì)述及。
第1驅(qū)動(dòng)控制電路部56包括Y方向上的地址解碼電路56A，檢測放大電路56B和電流驅(qū)動(dòng)器電路56C，第2驅(qū)動(dòng)控制電路部58包括X方向上的地址解碼電路584，恒電流電路58B和電流驅(qū)動(dòng)器電路58C。
地址解碼電路56A、58A選擇根據(jù)所輸入的地址信號(hào)的下文述及的字解碼線72(下文述及)和比特解碼線71(下文述及)。檢測放大電路56B和恒電流電路58B是在進(jìn)行讀出動(dòng)作之際驅(qū)動(dòng)的電路，電流驅(qū)動(dòng)器電路56C、58C是在進(jìn)行寫入動(dòng)作之際驅(qū)動(dòng)的電路。
檢測放大電路56A與存儲(chǔ)單元群54靠在讀出動(dòng)作之際檢測電流所流過的比特解碼線71連接。同樣，恒電流電路58B與存儲(chǔ)單元群54靠在讀出動(dòng)作之際檢測電流所流過的多個(gè)字解碼線72連接。
Y方向電流驅(qū)動(dòng)器電路56C與存儲(chǔ)單元群54經(jīng)由在寫入動(dòng)作之際成為必要的寫入比特線5(下文述及)連接。同樣，X方向電流驅(qū)動(dòng)器電路58C與存儲(chǔ)單元群54經(jīng)由在寫入動(dòng)作之際成為必要的寫入字線6(下文述及)連接。
地址緩存器51備有外部地址輸入端子A0～A20，并且經(jīng)由Y方向地址線57、X方向地址線55連接到第1驅(qū)動(dòng)控制電路部56內(nèi)的Y方向地址解碼電路56A、第2驅(qū)動(dòng)控制電路58內(nèi)的X方向地址解碼電路部58A。這種地址緩存器51從外部地址輸入端子A0～A20取入來自外部的地址信號(hào)，靠在內(nèi)部所備有的緩存放大器(未畫出)放大到在Y方向地址解碼電路56A、X方向地址解碼電路58A中成為必要的電壓水準(zhǔn)。進(jìn)而，地址緩存器51把該放大了的信號(hào)一分為二，經(jīng)由Y方向地址線57輸出到Y(jié)方向地址解碼電路56A，并且經(jīng)由X方向地址線55輸出到X方向地址解碼電路58A。
數(shù)據(jù)緩存器52由輸入緩存器52A和輸出緩存器52B來構(gòu)成，備有外部數(shù)據(jù)端子D0～D7并且與控制邏輯部53連接，靠來自控制邏輯部53的輸出控制信號(hào)53A進(jìn)行動(dòng)作。輸入緩存器52A經(jīng)由Y方向和X方向?qū)懭胗脭?shù)據(jù)總線61、60分別連接到第1驅(qū)動(dòng)控制電路部56內(nèi)的Y方向電流驅(qū)動(dòng)器電路56C、第2驅(qū)動(dòng)控制電路部58內(nèi)的X方向電流驅(qū)動(dòng)器電路58C，在進(jìn)行向儲(chǔ)存單元群54的寫入動(dòng)作之際，取入外部數(shù)據(jù)端子D0～D7的信號(hào)電壓，靠內(nèi)部緩存放大器(未畫出)放大到成為必要的電壓水準(zhǔn)后，經(jīng)由X方向?qū)懭胗脭?shù)據(jù)總線60和Y方向?qū)懭胗脭?shù)據(jù)總線61傳送到X方向電流驅(qū)動(dòng)器電路58C、Y方向電流驅(qū)動(dòng)器電路56C地發(fā)揮功能，輸出緩存器52B經(jīng)由Y方向讀出用數(shù)據(jù)總線62連接到檢測放大電路56B，在讀出儲(chǔ)存單元群54中儲(chǔ)存的信息信號(hào)之際，由內(nèi)部所具備的緩存放大器(未畫出)對(duì)從檢測放大電路56B輸入的信息信號(hào)進(jìn)行放大后，以低阻抗向外部數(shù)據(jù)端子D0～D7輸出地發(fā)揮功能。
控制邏輯部53備有芯片選擇端子CS和寫允許端子WE，連接到數(shù)據(jù)總線52。該控制邏輯部53取入來自選擇從多個(gè)存儲(chǔ)單元群54之中讀出和作為寫入對(duì)象的芯片選擇端子CS的信號(hào)電壓，和來自輸出寫允許信號(hào)地發(fā)揮功能的寫允許端子WE的信號(hào)電壓，向數(shù)據(jù)總線52輸出輸出控制信號(hào)53A地發(fā)揮功能。
接下來，就有關(guān)本實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件中的信息寫入動(dòng)作的構(gòu)成進(jìn)行說明。
圖2是表示有關(guān)存儲(chǔ)單元群54中的寫入動(dòng)作的主要部分平面構(gòu)成的概念圖。如圖2中所示，本實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件包括多個(gè)寫入比特線5a、5b，分別與這些多個(gè)寫入比特線5a、5b交叉地延伸的多個(gè)寫入字線6，在寫入比特線5a、5b和寫入字線6的交叉的各區(qū)域，具有寫入比特線5a、5b和寫入字線6相互平行地延伸的平行部分10a、10b。具體地說，如圖2中所示，在寫入字線6矩形波狀地沿著X方向延長，另一方面寫入比特線5a與寫入比特線5b交互并列地直線狀地沿著Y方向延長。寫入字線6中的矩形波狀的前沿部分和后沿部分與寫入比特線5a、5b一起形成多個(gè)平行部分10a、10b。存儲(chǔ)單元1設(shè)在寫入比特線5a、5b與寫入字線6交叉的各區(qū)域，以便包括各個(gè)平行部分10a、10b的至少一部分。這里，存儲(chǔ)單元1設(shè)在交叉的區(qū)域也包括存儲(chǔ)單元1設(shè)在交叉點(diǎn)旁邊的場合。存儲(chǔ)單元1由TMR元件1a和TMR元件1b來構(gòu)成，TMR元件1a設(shè)在寫入比特線5a與寫入字線6交叉的各區(qū)域，另一方的TMR元件1b設(shè)在寫入比特線5b與寫入字線6交叉的各區(qū)域。這里，TMR元件1a和TMR元件1b是對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的‘一對(duì)磁阻效應(yīng)元件’的一個(gè)具體的例子。
在寫入比特線5a、5b和寫入字線6上，分別流過來自Y方向電流驅(qū)動(dòng)器電路56C、X方向電流驅(qū)動(dòng)器電路58C的電流。這里流過寫入比特線5a的電流與流過寫入比特線5b的電流必定成為相互逆方向，例如，如圖2中箭頭所示在令寫入比特線5a的電流方向?yàn)?Y方向的場合寫入比特線5b的電流方向成為-Y方向。因而，在該場合，如果令流過寫入字線6的電流的方向作為總體為+X方向(紙面從左到右)，則流過TMR元件1a的內(nèi)部的寫入比特線5a和寫入字線6的電流方向成為相互平行。流過另一方的TMR元件1b的內(nèi)部的寫入比特線5b和寫入字線6的電流方向也成為相互平行。再者，以下，在沒有必要特別區(qū)別電流方向的場合，把寫入比特線5a、5b單單表示成寫入比特線5。此外，寫入字線6是對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的‘第1寫入線’的一個(gè)具體的例子，寫入比特線5是對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的‘第2寫入線’的一個(gè)具體的例子。
圖3更具體地示出存儲(chǔ)單元群54的局部平面構(gòu)成，圖3中所示的寫入比特線5a、5b，寫入字線6和存儲(chǔ)單元1(TMR元件1a、1b)是與圖2對(duì)應(yīng)的。TMR元件1a、1b配置于寫入比特線5a、5b與寫入字線6的平行部分10a、10b。TMR元件1a、1b分別備有含有磁感應(yīng)層的疊層體S20a、S20b與磁軛4a、4b，因流過平行部分10a、10b處的寫入比特線5a、5b和寫入字線6的雙方的電流產(chǎn)生的磁場(也就是在磁軛4a、4b中外部磁場)使磁感應(yīng)層的磁化方向變化。在這種場合，雖然平行部分10a、10b處的寫入比特線5a、5b與寫入字線6在XY平面內(nèi)設(shè)在幾乎一致的位置，但是在Z方向上配置成有一定間隔，相互電絕緣。
在寫入比特線5的兩端，分別設(shè)有寫入比特線引出電極47。各寫入比特線引出電極47分別是一個(gè)連接到Y(jié)方向電流驅(qū)動(dòng)器電路56C，另一個(gè)連接成最終接地。同樣，在各寫入字線6的兩端，分別設(shè)有寫入字線引出電極46。各寫入字線引出電極46分別是一個(gè)連接到X方向電流驅(qū)動(dòng)器電路58C，另一個(gè)連接成最終接地。再者，在圖3中，為了容易看到寫入字線6的形狀，省略一部分寫入比特線5而畫出。
圖4是存儲(chǔ)單元1的放大立體圖。如圖4中所示，寫入字線6，寫入比特線5a、5b和磁軛4a、4b經(jīng)由絕緣膜7a、7b相互電絕緣。疊層體S20b在隔著寫入字線6與寫入比特線5b對(duì)峙側(cè)的磁軛4b的表面上形成。磁軛4b的與形成了疊層體S20b的面對(duì)峙一側(cè)的面上沿X方向延長設(shè)置讀出字線32。再者，雖然在圖4中未畫出，但是對(duì)應(yīng)于寫入比特線5a與寫入字線6的平行部分10a的疊層體S20a在與磁軛4b相互共有一部分的磁軛4a的表面上形成。這些一對(duì)疊層體S20a、S20b與在磁軛4a、4b對(duì)峙一側(cè)上所形成的導(dǎo)電層36a、36b連接(僅示出導(dǎo)電層36b)。一對(duì)導(dǎo)電層36a、36b構(gòu)成一對(duì)肖脫基二極管75a、75b(下文述及)的一部分，該肖脫基二極管75a、75b的另一端與沿Y方向延長的讀出比特線33a、33b(未畫出)連接。
圖5(A)示出圖3中所示的存儲(chǔ)單元1的，V-V切斷線的向視方向的斷面構(gòu)成，圖5(B)概念上把圖5(A)中所示的存儲(chǔ)單元1分解成TMR元件1a與TMR元件1b而畫出。
存儲(chǔ)單元1中的TMR元件1a具有對(duì)應(yīng)于寫入比特線5a和寫入字線6的交叉的區(qū)域(平行部分10a)而配置，如圖5(A)、圖5(B)中所示，包括包圍寫入比特線5a和寫入字線6的周圍的全部而構(gòu)成的磁軛4a，包含作為磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層的第2磁性層8a，并與磁軛4a磁連接，并且電流沿垂直于疊層面的方向流動(dòng)地構(gòu)成的疊層體S20a。一方的TMR元件1b具有對(duì)應(yīng)于寫入比特線5b和寫入字線6的交叉的區(qū)域(平行部分10b)而配置，包括包圍寫入比特線5b和寫入字線6的周圍的全部而構(gòu)成的磁軛4b，與包含作為磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層的第2磁性層8b，并與磁軛4b磁連接，并且電流沿垂直于疊層面的方向流動(dòng)地構(gòu)成的疊層體S20b。這些TMR元件1a、1b相互共有作為磁軛4a、4b的一部分的共有部分34。第2磁性層8a、8b具有大于磁軛4a、4b的保磁力，而且，磁軛4a、4b具有越接近第2磁性層8a、8b越大的保磁力。
作為磁感應(yīng)層(也稱為磁性游離層)的第2磁性層8a、8b構(gòu)成磁軛4a、4b的一部分，與疊層體S20a、S20b磁連接的連接部分14a、14b相互磁性上交換結(jié)合。
疊層體S20a、S20b從磁軛4a、4b(連接部分14a、14b)一側(cè)起依次包括第2磁性層8a、8b，隧道壁壘層3a、3b和磁化方向固定的第1磁性層2a、2b，是構(gòu)成為電流沿垂直于疊層面的方向流動(dòng)的TMR膜。在圖5(A)、圖5(B)中，為了突顯疊層體S20a、S20b的構(gòu)成，相對(duì)地大于周圍地夸張地畫出疊層體S20的尺寸。
如果使一對(duì)TMR元件1a、1b的磁化方向翻轉(zhuǎn)成相互反平行的方向，則在共有部分34處因?qū)懭氡忍鼐€5a、5b與寫入字線6產(chǎn)生的電流磁場成為同一方向，磁通密度增大。因此，可以更有效地利用電流磁場，可以把為了使磁軛4a、4b的連接部分14a、14b和第2磁性層8a、8b的磁化翻轉(zhuǎn)所需的電流更加減小。此外，由于制成共有磁軛4，所以可以容易地形成一對(duì)TMR元件1a、1b，并且可以縮小存儲(chǔ)單元1的形成面積，儲(chǔ)存信息的大容量化成為可能。
疊層體S20a、S20b，如果在第1磁性層2a、2b與第2磁性層8a、8b之間施加垂直于疊層面方向的電壓，則例如第1磁性層2a、2b的電子穿透隧道壁壘層3a、3b移動(dòng)到第2磁性層8a、8b而成為隧道電流流動(dòng)。這種隧道電流靠與隧道壁壘層3分界部分處的第1磁性層2a、2b的旋轉(zhuǎn)與第2磁性層8a、8b的旋轉(zhuǎn)的相對(duì)角度而變化。也就是說，在第1磁性層2a、2b的旋轉(zhuǎn)與第2磁性層8a、8b的旋轉(zhuǎn)相互平行的場合電阻值成為最小，反平行時(shí)電阻值成為最大。用這些電阻值，磁阻變化率(MR比)可以像式(1)那樣定義。
(MR比)＝dR/R (1)式中，‘dR’是旋轉(zhuǎn)相互平行的場合與反平行的場合的電阻值之差，‘R’是旋轉(zhuǎn)相互平行的場合的電阻值。
對(duì)隧道電流的電阻值(以下稱為隧道電阻Rt)與隧道壁壘層3的厚度有很大關(guān)系。隧道電阻Rt在低電壓區(qū)如式(2)中所示，對(duì)隧道壁壘層3的膜厚T按指數(shù)函數(shù)增加。
Rt∝exp(2XT)，X＝(8π2m*(φ·Ef)0.5}/h(2)式中，‘φ’表示壁壘高度，‘m*’表示電子的有效質(zhì)量，‘Ef’表示費(fèi)米能量，h表示普朗科常數(shù)。一般來說，在采用了TMR元件的存儲(chǔ)單元中，為了謀求與晶體管等半導(dǎo)體器件的匹配，隧道電阻Rt宜取為幾十kΩ·(μm)2左右。但是，為了謀求磁性存儲(chǔ)器件中的高密度化和動(dòng)作的高速度化，隧道電阻Rt宜取為10kΩ·(μm)2以下，更好是取為1kΩ·(μm)2以下。因而，為了實(shí)現(xiàn)上述隧道電阻Rt，宜把隧道壁壘層3的厚度T取為2nm以下，更好是1.5nm以下。
通過減薄隧道壁壘層3a、3b的厚度T，可以降低隧道電阻Rt，另一方面，由于產(chǎn)生起因于第1磁性層2a、2b和第2磁性層8a、8b的接合界面的凹凸的漏電流，所以MR比降低。為了防止這種情況，隧道壁壘層3a、3b的厚度T有必要具有漏電流不能流過的厚度，具體地說最好是0.3nm以上的厚度。
疊層體S20a、S20b具有保磁力差型結(jié)構(gòu)，除了第1磁性層2a、2b的保磁力之外，最好是構(gòu)成為大于第2磁性層8a、8b的保磁力。具體地說，最好是第1磁性層2的保磁力大于(50/4π)×103A/m，特別是最好是(100/4π)×103A/m以上。因?yàn)檫@樣一來，可以防止第1磁性層2a、2b中的磁化方向受外部干擾磁場等有害磁場的影響。第1磁性層2a、2b由例如5nm厚的鈷鐵合金(CoFe)組成。另外，把單體鈷(Co)，或鈷鉑合金(CoPt)、鎳鐵鈷合金(NiFeCo)等運(yùn)用于第1磁性層2a、2b是可能的。第2磁性層8a、8b可以由單體鈷(Co)、鈷鐵合金(CoFe)、鈷鉑合金(CoPt)、鎳鐵合金(NiFe)或鎳鐵鈷合金(NiFeCo)等來構(gòu)成。此外，為了第1磁性層2a、2b與第2磁性層8a、8b的磁化方向在成為相互平行或反平行的狀態(tài)下穩(wěn)定化，第1磁性層2a、2b和第2磁性層8a、8b的易磁化軸做最好是平行的。
磁軛4a、4b延長為環(huán)狀地包圍寫入比特線5a、5b和寫入字線6中的平行部分10a、10b的至少一部分，構(gòu)成為靠流過該平行部分10a、10b的電流在磁軛4a、4b內(nèi)部產(chǎn)生閉合磁場。更詳細(xì)地說，如圖5(B)中所示，磁軛4a包括既隔著寫入比特線5a和寫入字線6相互對(duì)峙又沿與疊層體S20a的疊層面正交的方向延伸的一對(duì)柱狀軛鐵421、422，連接這一對(duì)柱狀軛鐵421、422的疊層體S20a一側(cè)的各一端彼此的第1梁狀軛鐵41a，以及連接一對(duì)柱狀軛鐵421、422的另一方的各一端彼此的第2梁狀軛鐵43a而構(gòu)成，成為具有封閉的斷面形狀。另一方的磁軛4b包括既隔著寫入比特線5a和寫入字線6相互對(duì)峙又沿與疊層體S20b的疊層面正交的方向延伸的一對(duì)柱狀軛鐵422、423，連接這一對(duì)柱狀軛鐵422、423的疊層體S20b一側(cè)的各一端彼此的第1梁狀軛鐵41b，以及連接一對(duì)柱狀軛鐵422、423的另一方的各一端彼此的第2梁狀軛鐵43b而構(gòu)成，仍然成為具有封閉的斷面形狀。TMR元件1a和TMR元件1b相互共有柱狀軛鐵422，第1梁狀軛鐵41a和第1梁狀軛鐵41b的一部分，以及第2梁狀軛鐵43a和第2梁狀軛鐵43b的一部分，如圖5(A)中所示形成共有部分34。
這種磁軛4a、4b各自的磁化方向靠在其內(nèi)部產(chǎn)生的上述閉合磁場翻轉(zhuǎn)。在這種場合，主要作為儲(chǔ)存信息的儲(chǔ)存層發(fā)揮作用。磁軛4a、4b由含有例如鎳(Ni)、鐵(Fe)和鈷(Co)當(dāng)中的至少一種的金屬組成，除了第2磁性層8a、8b之外，成為具有大于磁軛4a、4b的保磁力。因此，在寫入電流未流過寫入比特線5a、5b和寫入字線6的狀態(tài)(非寫入動(dòng)作狀態(tài))下，即使在磁軛4a、4b的磁化方向因有害的外部磁場而成為不穩(wěn)定的場合，第2磁性層8a、8b的磁化方向也不受其影響，可以穩(wěn)定地保持。
進(jìn)而，磁軛4a、4b構(gòu)成為具有越靠近第2磁性層8a、8b越大的保磁力。也就是說，構(gòu)成為柱狀軛鐵421～423具有大于第2梁狀軛鐵43a、43b的保磁力，并且第1梁狀軛鐵41a、41b具有大于柱狀軛鐵421～423的保磁力。柱狀軛鐵421～423由例如NixFe1-x(x＝0.35～0.82，更好是x＝0.7～0.8)組成。此外，第2柱狀軛鐵43a、43b由例如NiyFe1-y(y＝從0.7～0.8當(dāng)中，選擇成為小于柱狀軛鐵421～423的保磁力的組成比)組成。進(jìn)而，第1梁狀軛鐵41a、41b由單體鈷、CoPe、CoPt、NiPe或NiFeCo等當(dāng)中，具有小于第2磁性層8a、8b，而且，大于柱狀軛鐵421～423的保磁力的材料組成。通過這種構(gòu)成，由于可以使磁軛4a、4b當(dāng)中，位于第2磁性層8a、8b的最近的第1梁狀軛鐵41a、41b的磁化方向更穩(wěn)定，所以不使第2磁性層8a、8b的磁化方向紊亂而穩(wěn)定地保持成為可能。也就是說，即使在非寫入動(dòng)作時(shí)也可以把第1磁性層2a、2b的磁化方向與第2磁性層8a、8b的磁化方向穩(wěn)定地保持成反平行的狀態(tài)。此外，通過把位于離第2磁性層8a、8b最遠(yuǎn)，對(duì)第2磁性層8a、8b的磁化方向的影響度很小的第2梁狀軛鐵43a、43b的保磁力抑制成比較小，可以把在寫入動(dòng)作時(shí)進(jìn)行磁化翻轉(zhuǎn)所需的寫入電流抑制成比較低。作為可以運(yùn)用于磁軛4a、4b的材料，除了上述的材料之外，可以舉出例如FeAlSi類合金。
此外，最好是構(gòu)成為連接部分14a、14b的保磁力，在(100/4π)×103A/m以下的范圍內(nèi)成為小于第1磁性層2a、2b的保磁力。這是因?yàn)樵诔^(100/4π)×103A/m的保磁力下，存在著因起因于寫入電流的增大的發(fā)熱，產(chǎn)生作為TMR膜的疊層體S20a、S20b本身的劣化的可能性的緣故。進(jìn)而，這是因?yàn)槿绻B接部分14a、14b的保磁力成為與第1磁性層2a、2b的保磁力同等以上，則寫入電流增大而使作為磁化固定層的第1磁性層2a、2b的磁化方向變化，破壞作為存儲(chǔ)單元的疊層體S20a、S20b的緣故。此外，為了使寫入比特線5a、5b和寫入字線6引起的電流磁場集中于磁軛4a、4b，最好是磁軛4a、4b的導(dǎo)磁率更大些。具體地說，是2000以上，更好是6000以上。
寫入比特線5和寫入字線6均具有10nm厚的鈦(Ti)、10nm厚的氮化鈦(TiN)與500nm厚的鋁(Al)依次疊層的結(jié)構(gòu)，靠絕緣膜相互電絕緣。寫入比特線5和寫入字線6也可以由例如鋁(Al)、銅(Cu)和鎢(W)當(dāng)中的至少一種組成。有關(guān)對(duì)用這些寫入比特線5和寫入字線6的存儲(chǔ)單元1的更具體的寫入動(dòng)作后文述及。
接下來，就有關(guān)信息讀出動(dòng)作的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖6示出存儲(chǔ)單元群54中的有關(guān)讀出動(dòng)作的局部平面構(gòu)成，對(duì)應(yīng)于圖3。
如圖6中所示，各存儲(chǔ)單元1在XY平面上的多個(gè)讀出字線32與多個(gè)讀出比特線33的各交叉點(diǎn)上各設(shè)置一個(gè)。這里，位于存儲(chǔ)單元1的下面的疊層體S20a、S20b經(jīng)由一對(duì)肖脫基二極管75a、75b與一對(duì)讀出比特線33a、33b連接，上面(與疊層體S20a、S20b對(duì)峙側(cè))與讀出字線32連接。讀出比特線33a、33b向各存儲(chǔ)單元1中的一對(duì)TMR元件1a、1b的各個(gè)供給讀出電流，另一方的讀出字線32把流入TMR元件1a、1b的各個(gè)的讀出電流引向接地。在各讀出比特線33的兩端，分別設(shè)有讀出比特線引出電極49。另一方面，在各讀出字線33的兩端，分別設(shè)有讀出字線引出電極48。
圖7示出圖6中所示的VII-VII切斷線處的向視方向的斷面構(gòu)成。如圖7中所示，本實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件構(gòu)成為在包含存儲(chǔ)單元1的區(qū)域內(nèi)，在作為整流元件發(fā)揮功能的肖脫基二極管75(以下單稱為二極管75)所設(shè)置的基體31之上，依次形成一對(duì)疊層體S20a、S20b，與磁軛4a、4b。
一對(duì)二極管75a、75b從疊層體S20a、S20b一側(cè)依次包括導(dǎo)電層36a、36b與外延層37與基板38，在這些導(dǎo)電層36a、36b與外延層37之間形成肖脫基壁壘。二極管75a與二極管75b構(gòu)成為除了隔著疊層體S20a、S20b與環(huán)狀磁性層4連接外沒有相互電氣上的連接部分?；?8是n型硅晶片。一般來說，在n型硅晶片上施行磷(P)的摻雜物擴(kuò)散，作為基板38，采用通過磷的高濃度擴(kuò)散成為n++型者。與此相對(duì)照，外延層37磷低濃度擴(kuò)散而成為n-型。通過使這種作為n-型半導(dǎo)體的外延層37與由金屬組成的導(dǎo)電層36a、36b接觸，產(chǎn)生帶隙，形成肖脫基壁壘。進(jìn)而，一對(duì)二極管75a、75b分別經(jīng)由連接層33T與讀出比特線33a、33b連接。
接下來，參照?qǐng)D8，就本實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件中的有關(guān)讀出動(dòng)作的電路構(gòu)成進(jìn)行說明。
圖8是由存儲(chǔ)單元群54與讀出電路組成的電路系統(tǒng)的構(gòu)成圖。該讀出電路系統(tǒng)是存儲(chǔ)單元1由一對(duì)TMR元件1a、1b組成的差動(dòng)放大型。這里，把分別流過TMR元件1a、1b的讀出電流(分別從讀出比特線33a、33b流入TMR元件1a、1b，流出到共同的讀出字線32的電流)的差分值作為輸出來進(jìn)行各存儲(chǔ)單元1的信息的讀出。
在圖8中，由存儲(chǔ)單元群54的每比特列的存儲(chǔ)單元1與包括檢測放大電路56B的讀出電路的一部分構(gòu)成作為讀出電路的重復(fù)單位的單位讀出電路80(...、80n、80n+1、...)，沿比特列方向并列配置。各個(gè)單位讀出電路80n經(jīng)由比特解碼線71(...、71n、71n+1、...)連接到Y(jié)方向地址解碼電路，經(jīng)由Y方向讀出用數(shù)據(jù)總線62連接到輸出緩存器52B。
在存儲(chǔ)單元群54上，由沿X方向排列的讀出字線32(...、32m、32m+1、...)，沿Y方向排列的一對(duì)讀出比特線33a、33b成為矩陣狀的配線。各存儲(chǔ)單元1配置于一對(duì)讀出比特線33a、33b夾著的區(qū)域中的與讀出字線32的交叉位置。各存儲(chǔ)單元1中的TMR元件1a、1b的各自的一端經(jīng)由一對(duì)二極管75a、75b連接到讀出比特線33a、33b，各自的另一端連接到共同的讀出字線32。
各讀出字線32的一端分別經(jīng)由讀出字線引出電極48與讀出開關(guān)83(...、83m、83m+1、...)連接，進(jìn)而連接到共同的恒電流電路58。各讀出開關(guān)83分別經(jīng)由字解碼線72(...、72m、72m+1、...)與X方向地址解碼電路58A連接，構(gòu)成為如果輸入來自X方向地址解碼電路58A的選擇信號(hào)則導(dǎo)通。恒電流電路58B具有使流過讀出字線32的電流恒定的功能。
各讀出比特線33的一端經(jīng)由讀出比特線引出電極49分別連接到檢測放大電路56B，另一端最終分別接地。檢測放大電路56B每個(gè)單位讀出電路80設(shè)置一個(gè)，具有在各單位讀出電路80中取入一對(duì)讀出比特線33a、33b之間的電位差，放大該電位差的功能。各檢測放大電路56B分別連接到輸出線82(...、82n、82n+1、...)，最終靠Y方向讀出用數(shù)據(jù)總線62連接到輸出緩存器52B。
接下來，就本實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件中的動(dòng)作進(jìn)行說明。
首先，參照?qǐng)D2和圖9(A)、圖9(B)，就存儲(chǔ)單元1中的寫入動(dòng)作進(jìn)行說明。圖9(A)、圖9(B)示出圖5中所示的存儲(chǔ)單元1的斷面構(gòu)成中的寫入電流方向與閉合磁場方向(磁化方向)的關(guān)系。在圖9(A)、圖9(B)中各磁性層上所示的箭頭表示該磁性層中的磁化方向。但是，就磁軛4a、4b而言還一并表示在內(nèi)部所形成的磁路的磁場方向。這里，第1磁性層2a、2b是磁化固定于-X方向。圖9(A)、圖9(B)示出在通過存儲(chǔ)單元1的相互平行的寫入比特線5和寫入字線6中寫入電流沿相互同一方向流動(dòng)的場合。圖9(A)對(duì)應(yīng)于圖2中所示的寫入電流方向。圖9(A)示出在TMR元件1a中寫入電流在垂直于紙面的方向上從眼前向深處(朝+Y方向)流動(dòng)，在包圍寫入比特線5a的部分的磁軛4a的內(nèi)部順時(shí)針方向地產(chǎn)生閉合磁場16a，并且在TMR元件1b中寫入電流在垂直于紙面的方向上從深處向眼前(朝-Y方向)流動(dòng)，在包圍寫入比特線5b的部分的磁軛4b的內(nèi)部逆時(shí)針方向地產(chǎn)生閉合磁場16b的場合。在這種場合，連接部分14a和第2磁性層8a的磁化方向成為-X方向，連接部分14b和第2磁性層8b的磁化方向成為+X方向。另一方面，圖9(B)對(duì)應(yīng)于流過寫入比特線5和寫入字線6的電流方向與圖9(A)中所示的狀態(tài)完全相反的場合。也就是說，圖9(B)示出在TMR元件1a中寫入電流在垂直于紙面的方向上從深處向眼前(朝-Y方向)流動(dòng)，在包圍寫入比特線5a的部分的磁軛4a的內(nèi)部逆時(shí)針方向地產(chǎn)生閉合磁場16a，并且在TMR元件1b中寫入電流在垂直于紙面的方向上從眼前向深處(朝+Y方向)流動(dòng)，在包圍寫入比特線5b的部分的磁軛4b的內(nèi)部順時(shí)針方向地產(chǎn)生閉合磁場16b的場合。在這種場合，連接部分14a和第2磁性層8a的磁化方向成為+X方向，連接部分14b和第2磁性層8b的磁化方向成為-X方向。
由于在圖9(A)、圖9(B)的場合，貫穿TMR元件1a的寫入比特線5a和寫入字線6的電流方向，與貫穿TMR元件1b的寫入比特線5b和寫入字線6的電流方向成為相互相反方向，所以可以使流過相當(dāng)于磁軛4a、4b的共有部分34的柱狀軛鐵422(參照?qǐng)D5)的閉合磁場16a、16b的方向成為同一方向(在圖9(A)中為+Z方向，在圖9(B)中為-Z方向)。
從圖9(A)、(B)可以看出，由于隨著靠流過貫穿磁軛4a、4b的寫入比特線5和寫入字線6的雙方的電流產(chǎn)生的閉合磁場16a、16b的方向，連接部分14a和第2磁性層8a，與連接部分14b和第2磁性層8b的磁化方向成為相互相反方向地變化，所以可以通過利用這一點(diǎn)把信息儲(chǔ)存于存儲(chǔ)單元1。
也就是說，如果在寫入比特線5a、5b和寫入字線6上電流沿同一方向流動(dòng)，則隨著磁軛4a、4b的磁化方向翻轉(zhuǎn)第2磁性層8a、8b的磁化方向變化，可以儲(chǔ)存‘0’或‘1’的二值信息。例如，在使‘0’對(duì)應(yīng)于圖9(A)的狀態(tài)，也就是連接部分14a和第2磁性層8a沿-X方向磁化，另一方的連接部分14b和第2磁性層8b沿+X方向磁化的狀態(tài)的場合，可以通過使‘1’對(duì)應(yīng)于圖9(B)的狀態(tài)，也就是連接部分14a和第2磁性層8a沿+X方向磁化，另一方的連接部分14b和第2磁性層8b沿-X方向磁化來儲(chǔ)存。
在這種場合，在TMR元件1a、1b中，如果第1磁性層2a、2b與第2磁性層8a、8b的磁化方向平行則成為大的隧道電流流過的低電阻狀態(tài)，如果反平行則成為小的隧道電流流過的高電阻狀態(tài)。也就是說，成為成對(duì)的TMR元件1a和TMR元件1b必定一方為低電阻狀態(tài)，另一方為高電阻狀態(tài)而儲(chǔ)存信息。再者，在寫入比特線5與寫入字線6處寫入電流沿相互相反方向流動(dòng)的場合，或者，寫入電流僅流過某一方的場合成為各第2磁性層8的磁化方向不翻轉(zhuǎn)，不進(jìn)行數(shù)據(jù)的改寫。
像以上這樣，如果用成為上述構(gòu)成的本實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件中的存儲(chǔ)單元1，則通過使同一方向的電流流過寫入比特線5與寫入字線6雙方，靠寫入比特線5產(chǎn)生的電流磁場與靠寫入字線6產(chǎn)生的電流磁場在磁軛4的內(nèi)部中成為同一方向，可以形成合成磁場。因此，由于與不設(shè)置磁軛4的場合或?qū)懭氡忍鼐€5與寫入字線6正交的場合相比獲得大的磁通密度，所以可以更有效地利用電流磁場，可以減小為了使第2磁性層8的磁化翻轉(zhuǎn)所需的電流。
進(jìn)而，通過在隧道壁壘層3與磁軛4的連接部分14之間設(shè)置第2磁性層8，可以得到以下的好處。也就是說，由于可形成連接部分14與第2磁性層8的交換結(jié)合，通過更好地使第2磁性層8中的磁化方向一致，更穩(wěn)定的寫入成為可能。進(jìn)而，由于可以把連接部分14的保磁力抑制得更小，所以可以通過降低寫入動(dòng)作時(shí)的電流值來減少發(fā)熱量，可以充分發(fā)揮作為磁性存儲(chǔ)器件的功能。
接下來，參照?qǐng)D1和圖8，就本實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件中的讀出動(dòng)作進(jìn)行說明。
首先，靠第1驅(qū)動(dòng)控制電路部56中的地址解碼電路56A，選擇多個(gè)比特解碼線71當(dāng)中的一個(gè)，控制信號(hào)傳送到對(duì)應(yīng)的檢測放大電路56B。結(jié)果，讀出電流流過讀出比特線33a、33b，正的電位賦予TMR元件1a、1b中的疊層體S20a、S20b一側(cè)。同樣靠第2驅(qū)動(dòng)控制電路部58中的X方向地址解碼電路58A，選擇多個(gè)字解碼線72當(dāng)中的一個(gè)，對(duì)應(yīng)的部位的讀出開關(guān)83被驅(qū)動(dòng)。所選擇的讀出開關(guān)83成為通電狀態(tài)，讀出電流流過對(duì)應(yīng)的讀出字線32，負(fù)的電位賦予疊層體S20a、S20b的對(duì)峙側(cè)。因而，對(duì)靠Y方向地址解碼電路56A和X方向地址解碼電路58A所選擇的一個(gè)存儲(chǔ)單元1，可以流過讀出所需的讀出電流?；谠撟x出電流，可以檢測一對(duì)第2磁性層8a、8b的磁化方向，讀出所儲(chǔ)存的信息。
圖10(A)、(B)用電路圖表示存儲(chǔ)單元1的周邊部?？招募^表示各個(gè)疊層體S20a、S20b的各自的第1磁性層2a、2b的磁化方向，實(shí)心箭頭表示第2磁性層8a、8b的磁化方向。第1磁性層2a、2b的磁化方向全都固定于向左。在圖10(A)中，在疊層體S20a中第1磁性層2a與第2磁性層2b成為平行的磁化方向，在另一方的疊層體S20b中第1磁性層2b與第2磁性層2b成為反平行的磁化方向。在這種場合，疊層體S20a成為低電阻狀態(tài)，疊層體S20b成為高電阻狀態(tài)，例如，對(duì)應(yīng)于‘0’。另一方面在圖10(B)的場合，與圖10(A)的場合相反，疊層體S20a成為高電阻狀態(tài)，疊層體S20b成為低電阻狀態(tài)，例如，對(duì)應(yīng)于‘1’。這種二值信息的讀出，可以通過利用疊層體S20a與疊層體S20b的電阻值的大小，分別檢測所流過的電流值的差分進(jìn)行。
在本實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件中，根據(jù)上述構(gòu)成，可以通過使電流流過寫入比特線5和寫入字線6雙方而形成閉合磁路，可以有效地進(jìn)行TMR元件1a、1b的磁軛4a、4b中的磁化翻轉(zhuǎn)，并且可以對(duì)鄰接于作為寫入對(duì)象的存儲(chǔ)單元1的存儲(chǔ)單元，減少磁性的影響。進(jìn)而，靠磁軛4a、4b產(chǎn)生的屏蔽效應(yīng)可以把在基板上相鄰的存儲(chǔ)單元彼此的間隔配置得更窄，有利于作為磁性存儲(chǔ)器件的高集成化、高密度化。
此外，在本實(shí)施方式中，由于構(gòu)成為柱狀軛鐵421～423具有大于第2梁狀軛鐵43a、43b的保磁力，并且第1梁狀軛鐵41a、41b具有大于柱狀軛鐵421～423的保磁力，所以在非寫入動(dòng)作時(shí)(寫入電流未流動(dòng)的狀態(tài))，可以抑制磁軛4a、4b中產(chǎn)生的殘留磁化的影響達(dá)到第2磁性層8a、8b。假如，在磁軛4a、4b具有與第2磁性層8a、8b同等以上的大的保磁力的場合，則存在著在非寫入動(dòng)作時(shí)，磁軛4a、4b中產(chǎn)生的殘留磁化作用于第2磁性層8a、8b而擾亂第2磁性層8a、8b的磁化方向的可能性。特別是，由于柱狀軛鐵421～423或第2梁狀軛鐵43a、43b中的殘留磁化的方向與理應(yīng)保持的第2磁性層8a、8b的磁化方向大不相同，所以在柱狀軛鐵421～423或第2梁狀軛鐵43a、43b具有最大的保磁力的場合，第2磁性層8a、8b的磁化方向紊亂的可能性更高。此外，假如在磁軛4a、4b具有大于第2磁性層8a、8b的保磁力的場合，則在形成進(jìn)行作為儲(chǔ)存信息的存儲(chǔ)層的第2磁性層8a、8b的磁化翻轉(zhuǎn)的閉合磁場16a、16b時(shí)，需要更大的寫入電流，產(chǎn)生寫入效率惡化。與此相反，在本實(shí)施方式中，由于構(gòu)成為磁軛4a、4b具有小于第2磁性層8a、8b的保磁力，而且，具有越接近第2磁性層8a、8b越大的保磁力，所以可以穩(wěn)定地保持第2磁性層8a、8b的磁化方向。結(jié)果，可以防止起因于第2磁性層8a、8b中的意外的磁化翻轉(zhuǎn)的讀出錯(cuò)誤。
接下來，就具有如上所述構(gòu)成的本實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)單元的制造方法和磁性存儲(chǔ)器件的制造方法進(jìn)行說明。
下面，參照?qǐng)D11～圖27，主要就磁性存儲(chǔ)器件當(dāng)中的存儲(chǔ)單元1的制造方法具體地進(jìn)行說明。再者，圖11～圖27是對(duì)應(yīng)于圖7的剖視圖，依次表示其制造過程。
在第1工序中，在基板31上經(jīng)由疊層體S20a、S20b形成第1梁狀軛鐵41。這里，首先，如圖11中所示，準(zhǔn)備在埋設(shè)了二極管75a、75b的基板31之上已形成覆蓋疊層體S20a、S20b及其周圍的絕緣膜17A的部件。再者，在接著圖11的以下的圖12～圖27中，省略有關(guān)基板3的細(xì)節(jié)的圖示。接著，如圖12中所示，跨越整個(gè)面，通過例如濺射等形成由規(guī)定的金屬組成的金屬膜412后，如圖13中所示，在對(duì)應(yīng)于疊層體S20a、S20b的區(qū)域的金屬膜41Z之上形成呈規(guī)定形狀的抗蝕劑圖形30A，進(jìn)而通過用研磨等去除不需要的金屬膜41Z得到第1梁狀軛鐵41(41a、41b)。一般來說，把這種薄膜的研磨方法稱為研磨法。
接著，在第2工序中，在第1梁狀軛鐵41之上，形成三根下部柱狀軛鐵42B(421B、422B、423B)。這里，首先，去除抗蝕劑圖形30A，如圖14中所示，跨越整個(gè)面，通過例如濺射等形成由Ni0.5Fe0.5組成的基底鍍膜42BS。接著，在基底鍍膜42BS之上有選擇地形成抗蝕劑圖形30B。這里，留出形成下部柱狀軛鐵42B的區(qū)域。這當(dāng)中，浸漬于電鍍槽中，進(jìn)行把基底鍍膜42BS用作電極的電鍍處理，如圖15中所示，形成由例如Ni0.5Fe0.5組成的三根下部柱狀軛鐵42B。形成下部柱狀軛鐵42B后，剝離抗蝕劑圖形30B，通過研磨等去除露出的基底鍍膜42BS。一般來說，把這種薄膜的圖形化方法稱為框架電鍍法。
接著，在第3工序中，在各個(gè)下部柱狀軛鐵42B之間，經(jīng)由絕緣膜7A形成寫入字線6。這里，首先，如圖16中所示，用例如CVD裝置覆蓋全體地形成由Al2O3等組成的絕緣膜7A。接著，如圖17中所示，覆蓋絕緣膜7A地通過濺射等，形成由例如銅組成的基底鍍膜6S。這當(dāng)中，如圖18中所示，留出下部柱狀軛鐵42B之間的區(qū)域地，有選擇地形成抗蝕劑圖形30C，進(jìn)而，如圖19中所示，至少掩埋下部柱狀軛鐵42B之間的區(qū)域地形成金屬層6Z。這里，通過浸漬于電鍍槽中，進(jìn)行把基底鍍膜6S用作電極的電鍍處理，形成由銅組成的金屬層6Z。此后，剝離抗蝕劑圖形30C，通過研磨等去除露出的基底鍍膜6S。進(jìn)而，如圖20中所示，通過濺射等覆蓋全體地形成由例如Al2O3等組成的絕緣膜17B后，如圖21中所示，用例如CMP裝置成為規(guī)定厚度地研磨整個(gè)面，進(jìn)行平坦化。借此，形成寫入字線6。
接著，在第4工序中，覆蓋寫入字線6的上面，同時(shí)包圍絕緣膜7A與寫入字線6的周圍地形成絕緣膜7B。具體地說，如圖22中所示，在除了寫入字線6、基底鍍膜6S與絕緣膜7A在表面露出的區(qū)域的區(qū)域有選擇地形成抗蝕劑圖形30D后，以該抗蝕劑圖形30D作為掩模進(jìn)行濺射，借此如圖23中所示，形成由例如Al2O3等組成的絕緣膜7B。進(jìn)而，通過去除抗蝕劑圖形30D，露出覆蓋寫入字線6、基底鍍膜6S與絕緣膜7A的絕緣膜7B。這里，如果在抗蝕劑圖形30D的端面下部形成下挖槽則可以容易地剝離。
接著，在第5工序中，在三根下部柱狀軛鐵42B(421B、422B、423B)之上，分別形成三根上部柱狀軛鐵42U(421U、422U、423U)。上部柱狀軛鐵42U可以通過重復(fù)與圖14、圖15中所示的下部柱狀軛鐵42B的形成工序同樣的操作來形成。接著，在第6工序中，在上部柱狀軛鐵42U之間，經(jīng)由絕緣膜7C形成寫入比特線5(5a、5b)。寫入比特線5可以通過重復(fù)與圖16～圖23中所示的寫入字線6的形成工序同樣的操作來形成。進(jìn)而，接著在第7工序中，覆蓋寫入比特線5的上面，同時(shí)包圍絕緣膜7C與寫入比特線5的周圍地形成絕緣膜7D。下面，參照?qǐng)D24就上述第5～第7工序具體地進(jìn)行說明。
在第5工序中，首先，在上述第4工序中形成絕緣膜7B后，通過例如濺射等跨越整個(gè)面形成由Ni0.5Fe0.5組成的基底鍍膜42US。接著，在基底鍍膜42US之上有選擇地形成抗蝕劑圖形(未畫出)。這里，留出形成上部柱狀軛鐵42U的區(qū)域。此后，浸漬于電鍍槽中，進(jìn)行把基底鍍膜42US用作電極的電鍍處理。形成由例如Ni0.5Fe0.5組成的上部柱狀軛鐵42U。形成上部柱狀軛鐵42U后，剝離抗蝕劑圖形，通過研磨等去除露出的基底鍍膜42US。接著，在第6工序中，用例如CVD裝置覆蓋全體地形成由Al2O3等組成的絕緣層7C后，覆蓋該絕緣層7C地通過濺射等形成例如由銅組成的基底鍍膜5S。接著，留出上部柱狀軛鐵42U之間的區(qū)域地選擇形成抗蝕劑圖形(未畫出)，進(jìn)而，至少掩埋上部柱狀軛鐵42U之間的區(qū)域地形成寫入比特線5。這里，浸漬于電鍍槽中，進(jìn)行把基底鍍膜5S用作電極的電鍍處理，借此形成由銅組成的寫入比特線5。形成寫入比特線5后，剝離抗蝕劑圖形，通過研磨等去除基底鍍膜5S。此后，通過濺射等覆蓋全體地形成由例如Al2O3組成的絕緣膜17D，進(jìn)而，用例如CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學(xué)機(jī)械拋光)裝置將整個(gè)面研磨成為規(guī)定厚度，進(jìn)行平坦化。進(jìn)而，接著在第7工序中，在除了寫入比特線5、基底鍍膜5S與絕緣膜7C在表面上露出的區(qū)域的區(qū)域有選擇地形成抗蝕劑圖形(未畫出)后，以該抗蝕劑圖形為掩模進(jìn)行濺射，借此形成由例如Al2O3等組成的絕緣膜7D。通過除去抗蝕劑圖形，現(xiàn)出覆蓋寫入比特線5、基底鍍膜5S與絕緣膜7C。
接著，在第8工序中，覆蓋上部柱狀軛鐵42U與絕緣膜7D地設(shè)置第2梁狀軛鐵43，借此由第1梁狀軛鐵41與柱狀軛鐵421～423(下部和上部柱狀軛鐵42B、42U)與第2梁狀軛鐵43組成的磁軛4的形成結(jié)束。具體地說，首先，如圖25中所示，跨越整個(gè)面覆蓋地通過濺射等形成基底鍍膜43S。接著，如圖26中所示，在基底鍍膜43S之上，除去對(duì)應(yīng)于第1梁狀軛鐵41的形成區(qū)域的區(qū)域地選擇形成抗蝕劑圖形30E后，把它用作掩模，施行利用基底鍍膜43S的電鍍處理，借此形成由例如Ni0.7Fe0.3組成的第2梁狀軛鐵43。形成第2梁狀軛鐵后剝離抗蝕劑圖形30E，通過研磨等去除露出的基底鍍膜43S。接著，跨越整個(gè)面地，形成由例如Al2O3等組成的絕緣膜17F后，如圖27中所示，用例如CMP裝置把整個(gè)面研磨成規(guī)定厚度，進(jìn)行平坦化。借此磁軛4的形成結(jié)束，存儲(chǔ)單元1完成。進(jìn)而，與第2梁狀磁軛電氣上連接地形成具有想要的寬度的讀出字線32。
此后，在寫入字線6的兩個(gè)末端形成寫入字線引出電極46，在寫入比特線5的兩個(gè)末端形成寫入比特線引出電極47，在讀出字線32的兩個(gè)末端形成讀出字線引出電極48，進(jìn)而在讀出比特線33的兩個(gè)末端形成讀出比特線引出電極49。
通過以上，包括存儲(chǔ)單元1的存儲(chǔ)單元群54的形成大體上結(jié)束。
進(jìn)而，通過經(jīng)歷靠濺射裝置或CVD裝置等形成氧化硅(SiO2)或Al2O3的保護(hù)層的工序，研磨該保護(hù)膜而露出個(gè)引出電極46～49的工序，磁性存儲(chǔ)器件的制造結(jié)束。
雖然如上所述，在本實(shí)施方式中，通過電鍍成長形成磁軛4中的下部和上部柱狀軛鐵42，第2梁狀軛鐵以及寫入比特線5和寫入字線6，但是通過由濺射等進(jìn)行的干成膜法、研磨法或反應(yīng)性離子蝕刻法等干式圖形形成法的組合的干成膜法形成這些也是可能的。但是，由于通過電鍍成長形成的場合與通過濺射等干式法形成的場合相比容易加大蝕刻角度，可以更高精度且具有足夠的厚度地形成磁軛4以及寫入比特線5和寫入字線6所以最好。
〔第2實(shí)施方式〕接下來，參照?qǐng)D28和圖29，就本發(fā)明的第2實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件進(jìn)行說明。
圖28示出本實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件中的存儲(chǔ)單元121的斷面構(gòu)成，對(duì)應(yīng)于上述第1實(shí)施方式中的圖5的存儲(chǔ)單元1。在圖28中，對(duì)與圖5中所示的構(gòu)成要素實(shí)質(zhì)上同一的部分賦予同一標(biāo)號(hào)。
在以下的說明中，對(duì)于本實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件的構(gòu)成及其制造方法，主要就與上述第1實(shí)施方式不同之處進(jìn)行說明，其他說明適當(dāng)省略。
上述第1實(shí)施方式的存儲(chǔ)單元1具有一對(duì)TMR元件1a、1b包圍整個(gè)寫入比特線5a、5b和寫入字線6的周圍地構(gòu)成的磁軛4a、4b，包含作為磁化方向因外部磁場而變化的磁感應(yīng)層的第2磁性層8a、8b、與磁軛4a、4b磁連接、并且構(gòu)成為電流沿垂直于疊層面的方向流動(dòng)的疊層體S20a、S20b，制成相互共有磁軛4a、4b的一部分。與此相對(duì)照，本實(shí)施方式的存儲(chǔ)單元121如圖28中所示，成為磁軛4的一部分的連接部分84a、84b兼做疊層體S21a、S21b中的磁感應(yīng)層。
也就是說，在TMR元件121a、121b中，構(gòu)成磁軛4a、4b的一部分的連接部分84a、84b還作為疊層體S21a、S21b中的磁感應(yīng)層發(fā)揮功能。因此，可以省略原本設(shè)在TMR元件1a、1b中的第2磁性層8a、8b，可以制成比存儲(chǔ)單元1更簡單的構(gòu)成的存儲(chǔ)單元121。
但是，在這種場合，第1磁性層2a、2b和連接部分84a、84b的易磁化軸最好是相互平行。這是因?yàn)槭沟?磁性層2a、2b和連接部分84a、84b的磁化方向在相互平行或反平行的狀態(tài)下變得穩(wěn)定的緣故。磁軛4a、4b是連接部分84a、84b中的斷面方向的厚度為例如20nm，具有越接近連接部分84a、84b越大的保磁力，在連接部分84a、84b中具有最大的保磁力。也就是說，第1梁狀軛鐵41a、41b具有大于柱狀軛鐵421～423和第2梁狀軛鐵43a、43b的保磁力，在第1梁狀軛鐵41a、41b之中也特別是連接部分84a、84b具有最大的保磁力。在這種場合，雖然柱狀軛鐵421～423和第2梁狀軛鐵43a、43b中的保磁力也可以相互同等，但是如果考慮到它們的殘留磁化對(duì)連接部分84a、84b的影響，則柱狀軛鐵421～423一方具有大于第2梁狀軛鐵43a、43b的保磁力比較好。最好是構(gòu)成為連接部分84a、84b的保磁力為(50/4π)×103A/m以上、(100/4π)×103A/m以下的范圍，而且，成為小于第1磁性層2a、2b的保磁力。這是因?yàn)樵诓蛔?50/4π)×103A/m的保磁力下，連接部分84a、84b中的磁化方向被外部干擾磁場等有害磁場所干擾的緣故。另一方面，這是因?yàn)樵诔^(100/4π)×103A/m的保磁力下，因起因于寫入電流的增大的發(fā)熱，存在著產(chǎn)生TMR元件121a、121b本身劣化的可能性的緣故。進(jìn)而，這是因?yàn)槿绻B接部分84a、84b的保磁力成為與第1磁性層2a、2b的保磁力同等以上，則寫入電流增大使作為磁化固定層的第1磁性層2a、2b的磁化方向變化，將破壞作為存儲(chǔ)單元的TMR元件121a、121b的緣故。
此外，在存儲(chǔ)單元121中，連接部分84a、84b作為儲(chǔ)存信息的存儲(chǔ)層發(fā)揮功能。也就是說，連接部分84a、84b的磁化方向因流過寫入比特線5與寫入字線6的寫入電流產(chǎn)生的閉合磁場而翻轉(zhuǎn)，完成信息的儲(chǔ)存。下面，參照?qǐng)D29(A)、(B)就存儲(chǔ)單元121中的寫入動(dòng)作具體地進(jìn)行說明。圖29(A)、(B)示出圖28中所示的存儲(chǔ)單元121的斷面構(gòu)成中的寫入電流方向與閉合磁場方向(磁化方向)的關(guān)系。
圖29(A)、(B)示出在通過TMR元件121a、121b的相互平行的寫入比特線5a、5b和寫入字線6中，寫入電流沿相互同一的方向流過的場合。圖29(A)示出在TMR元件121a中寫入電流在垂直于紙面的方向上從眼前向深處(朝+Y方向)流動(dòng)，在包圍寫入比特線5a的部分的磁軛4的內(nèi)部順時(shí)針方向地產(chǎn)生閉合磁場16a，并且在TMR元件121b中寫入電流在垂直于紙面的方向上從深處向眼前(朝-Y方向)流動(dòng)，在包圍寫入比特線5b的部分的磁軛4的內(nèi)部逆時(shí)針方向地產(chǎn)生閉合磁場16b的場合。在這種場合，連接部分84a的磁化方向成為-X方向，連接部分84b的磁化方向成為+X方向。另一方面，圖29(B)對(duì)應(yīng)于流過寫入比特線5和寫入字線6的電流方向與圖29(A)中所示的狀態(tài)完全相反的場合。也就是說，圖29(B)示出在TMR元件121a中寫入電流在垂直于紙面的方向上從深處向眼前(朝-Y方向)流動(dòng)，在包圍寫入比特線5a的部分的磁軛4的內(nèi)部逆時(shí)針方向地產(chǎn)生閉合磁場16a，并且在TMR元件121b中寫入電流在垂直于紙面的方向上從眼前向深處(朝+Y方向)流動(dòng)，在包圍寫入比特線5b的部分的環(huán)狀磁性層4的內(nèi)部順時(shí)針方向地產(chǎn)生閉合磁場16b的場合。在這種場合，連接部分84a的磁化方向成為+X方向，連接部分84b的磁化方向成為+X方向。
如果像這樣電流沿同一方向流過寫入比特線5和寫入字線6，則連接部分84a、84b的磁化方向翻轉(zhuǎn)，記錄0或1。例如，在令圖29(A)的狀態(tài)為0的場合，把圖29(B)的狀態(tài)識(shí)別成1。這里，在寫入電流沿相反方向流動(dòng)的場合，或者，在寫入電流僅在某一方流動(dòng)的場合連接部分84a、84b的磁化方向不翻轉(zhuǎn)，成為不進(jìn)行數(shù)據(jù)的改寫。
像以上這樣，如果用本實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件，則由于構(gòu)成磁軛4的一部分的連接部分84a、84b還作為疊層體S21a、S21b中的磁感應(yīng)層發(fā)揮功能，所以可以得到更簡單的構(gòu)成的存儲(chǔ)單元121。此外，在本實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器件中，由于是磁軛4a、4b具有越接近連接部分84a、84b越大的保磁力，在連接部分84a、84b中具有最大的保磁力，所以可以穩(wěn)定地保持連接部分84a、84b的磁化方向。結(jié)果，可以防止起因于連接部分84a、84b中的意外的磁化翻轉(zhuǎn)的讀出出錯(cuò)。
以上，舉出若干實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施方式，可有種種的變形。例如，雖然在上述實(shí)施方式中，把磁軛分成幾個(gè)部分，構(gòu)成為隨著朝向磁感應(yīng)層分階段地加大這些部分的保磁力，但是不限定于此，例如，也可以使構(gòu)成磁軛的磁性材料的組成比連續(xù)地變化，隨著朝向磁感應(yīng)層連續(xù)地加大保磁力。
此外，雖然在上述第1和第2實(shí)施方式中，就磁性存儲(chǔ)單元中的一對(duì)磁阻效應(yīng)元件相互共有包圍整個(gè)第1和第2寫入線的周圍而構(gòu)成的磁軛的一部分的場合進(jìn)行了說明，但是不限定于此。具體地說，像圖30中所示的存儲(chǔ)單元122(第1變形例)那樣，也可以把兩個(gè)構(gòu)成為包圍第1和第2寫入線的周圍的一部分，斷面在與疊層體對(duì)峙側(cè)有開口部那樣的成為コ字形的磁軛(具有一部分敞開的斷面形狀的磁軛)連接起來。存儲(chǔ)單元122備有包含由既相互對(duì)峙又在正交于疊層體S20a的疊層面的方向上延伸的一對(duì)柱狀軛鐵421、422與連接一對(duì)柱狀軛鐵421、422中的疊層體S20a一側(cè)的各一端彼此的一個(gè)梁狀軛鐵141a組成的磁軛4a的TMR元件122a，和包含由既相互對(duì)峙又在正交于疊層體S20b的疊層面的方向上延伸的一對(duì)柱狀軛鐵422、423與連接一對(duì)柱狀軛鐵422、423中的疊層體S20b一側(cè)的各一端彼此的一個(gè)梁狀軛鐵141b組成的磁軛4b的TMR元件122b，這一對(duì)TMR元件122a、122b相互共有柱狀軛鐵422。在這種構(gòu)成的存儲(chǔ)單元122中也是，通過磁感應(yīng)層具有大于磁軛的保磁力，或者，通過成為磁軛的一部分的磁感應(yīng)層具有大于磁軛中的除此以外的部分的保磁力，可以保持磁感應(yīng)層的磁化方向的穩(wěn)定性。在這種場合，雖然也可以磁軛具有完全同等的保磁力，但是特別是，如果使梁狀軛鐵141a、141b具有大于柱狀軛鐵421～423的保磁力，則可以更穩(wěn)定地保持磁感應(yīng)層的磁化方向，更加提高讀出動(dòng)作時(shí)的穩(wěn)定性。
此外，關(guān)于疊層體的構(gòu)成，不限定于在上述實(shí)施方式中說明的圖5或圖28中所示的疊層體S20a、S20b或疊層體S21a、S21b。例如，像圖31中所示的存儲(chǔ)單元123(第2變形例)的疊層體S23a、S23b那樣，作為磁感應(yīng)層的第2磁性層8a、8b也可以是包含第1游離層181a、181b與保磁力大于它的第2游離層182a、182b的兩層結(jié)構(gòu)。此外，雖然未畫出，但是也可以在疊層體S20a、S20b或疊層體S21a、S21b中的第1磁性層2a、2b的、隧道壁壘層3a、3b的對(duì)峙側(cè)設(shè)置反強(qiáng)磁性層，謀求第1磁性層2a、2b的磁化的穩(wěn)定化。此外，疊層體不限于電流沿正交于疊層面的方向流動(dòng)地構(gòu)成，也可以是構(gòu)成為電流沿著疊層面的方向流動(dòng)。
此外，雖然在上述實(shí)施方式中，就備有一對(duì)磁阻效應(yīng)元件的磁性存儲(chǔ)單元進(jìn)行了說明，但是不限定于此。例如，像圖32中所示的存儲(chǔ)單元124(第3變形例)那樣，也可以把備有一個(gè)磁軛4與一個(gè)疊層體S20的單體的TMR元件用作存儲(chǔ)單元。此外，在這種由單體的TMR元件組成的存儲(chǔ)單元中也是，像圖33中所示的存儲(chǔ)單元125(第4變形例)那樣，也可以不是備有構(gòu)成為包圍整個(gè)第1和第2寫入線的周圍的磁軛而備有具有一部分敞開的コ字形的斷面形狀的磁軛。此外，特別是，在由單體的TMR元件組成的存儲(chǔ)單元的場合，像圖34中所示的存儲(chǔ)單元126(第5變形例)那樣，也可以隔著磁軛4在與基板31對(duì)峙側(cè)設(shè)置疊層體S20。在這種場合也是，像圖35中所示的存儲(chǔ)單元127(第6變形例)那樣，可以制成具有一部分敞開的斷面形狀的磁軛4。在這種構(gòu)成的存儲(chǔ)單元124～127中也是，通過磁感應(yīng)層具有大于磁軛的保磁力，或者，通過成為磁軛的一部分的磁感應(yīng)層具有大于磁軛中的除此以外的部分的保磁力，可以確保磁感應(yīng)層的磁化方向的穩(wěn)定性。進(jìn)而，在存儲(chǔ)單元124～127中也是，通過磁軛4中的保磁力以第2梁狀軛鐵43→一對(duì)柱狀軛鐵42→第1梁狀軛鐵41的順序變大，可以更穩(wěn)定地保持磁感應(yīng)層的磁化方向。
進(jìn)而，雖然在本實(shí)施方式中，作為讀出電路中的整流元件，采用了一對(duì)二極管，但是不限定于此，例如，如圖36和圖37中所示，也可以采用一對(duì)雙極性晶體管76a、76b。圖36示出雙極性晶體管76a、76b的斷面構(gòu)成，圖37示出在讀出比特線33a、33b與疊層體S20a、S20b之間設(shè)置雙極性晶體管76a、76b的場合的電路的局部構(gòu)成。如圖36和圖37中所示，各存儲(chǔ)單元1中的TMR元件1a、1b的各自的一端經(jīng)由一對(duì)雙極性晶體管76a、76b連接到讀出比特線33a、33b，各自的另一端連接到共同的讀出字線32。更詳細(xì)地說，一對(duì)雙極性晶體管76a、76a中的基極B連接到字解碼線72，集極C經(jīng)由連接層29連接到讀出比特線33a、33b，進(jìn)而發(fā)射極E經(jīng)由連接層27分別連接到疊層部分20a、20b。在這種場合，如果來自字解碼線72的控制信號(hào)到達(dá)所選擇的一對(duì)雙極性晶體管76a、76b中的基極B，則集極C與發(fā)射極E之間成為導(dǎo)通狀態(tài)，通過讀出電流流過疊層體S20a、S20b(疊層部分20a、20b)，進(jìn)行信息的讀出。
權(quán)利要求
1.一種磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，備有對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍上述導(dǎo)線的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體，上述磁感應(yīng)層具有大于上述磁軛的保磁力，上述磁軛具有越接近上述磁感應(yīng)層越大的保磁力。
2.一種磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，備有對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍上述導(dǎo)線的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體，上述磁軛中的與上述疊層體的連接部分兼作上述磁感應(yīng)層，上述磁軛具有越接近上述磁感應(yīng)層越大的保磁力，在上述磁感應(yīng)層中具有最大的保磁力。
3.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，上述磁軛包括隔著上述導(dǎo)線相互對(duì)峙、并沿著與上述疊層體的疊層面正交的方向延伸的一對(duì)柱狀軛鐵，和連接上述一對(duì)柱狀軛鐵中的上述疊層體一側(cè)的各一端彼此的一個(gè)梁狀軛鐵而構(gòu)成，上述一個(gè)梁狀軛鐵具有大于上述一對(duì)柱狀軛鐵的保磁力。
4.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，上述磁軛包括隔著上述導(dǎo)線相互對(duì)峙、并沿著與上述疊層體的疊層面正交的方向延伸的一對(duì)柱狀軛鐵，連接上述一對(duì)柱狀軛鐵中的上述疊層體一側(cè)的各一端彼此的第1梁狀軛鐵，以及連接上述一對(duì)柱狀軛鐵的另一方的各一端彼此的第2梁狀軛鐵而構(gòu)成，上述一對(duì)柱狀軛鐵具有大于上述第2梁狀軛鐵的保磁力，并且上述第1梁狀軛鐵具有大于上述一對(duì)柱狀軛鐵的保磁力。
5.一種磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，備有對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍上述導(dǎo)線的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體，上述磁感應(yīng)層具有大于上述磁軛的保磁力。
6.一種磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，備有對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍上述導(dǎo)線的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體，上述磁軛中的與上述疊層體的連接部分兼作上述磁感應(yīng)層，上述磁感應(yīng)層具有大于上述磁軛中的上述連接部分以外的部分的保磁力。
7.權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中的任何一項(xiàng)中所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，上述疊層體構(gòu)成為電流沿著與疊層面正交的方向流動(dòng)。
8.一種磁性存儲(chǔ)單元，其特征在于，備有分別包括對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍上述導(dǎo)線的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體的一對(duì)磁阻效應(yīng)元件，上述一對(duì)磁阻效應(yīng)元件相互共有上述磁軛的一部分，上述磁感應(yīng)層具有大于上述磁軛的保磁力，上述磁軛具有越接近上述磁感應(yīng)層越大的保磁力。
9.一種磁性存儲(chǔ)單元，其特征在于，備有分別包括對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍上述導(dǎo)線的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體的一對(duì)磁阻效應(yīng)元件，上述一對(duì)磁阻效應(yīng)元件相互共有上述磁軛的一部分，上述磁軛中的與上述疊層體的連接部分兼作上述磁感應(yīng)層，上述磁軛具有越接近上述磁感應(yīng)層越大的保磁力，在上述磁感應(yīng)層中具有最大的保磁力。
10.權(quán)利要求8或權(quán)利要求9中所述的磁性存儲(chǔ)單元，其特征在于，一對(duì)上述磁軛分別包括隔著上述導(dǎo)線相互對(duì)峙、并沿著與上述疊層體的疊層面正交的方向延伸的一對(duì)柱狀軛鐵，和連接上述一對(duì)柱狀軛鐵中的上述疊層體一側(cè)的各一端彼此的一個(gè)梁狀軛鐵而構(gòu)成，上述一個(gè)梁狀軛鐵具有大于上述一對(duì)柱狀軛鐵的保磁力，上述一對(duì)磁阻效應(yīng)元件相互共有至少上述一對(duì)柱狀軛鐵當(dāng)中的一方。
11.權(quán)利要求8或權(quán)利要求9中所述的磁性存儲(chǔ)單元，其特征在于，一對(duì)上述磁軛分別包括隔著上述導(dǎo)線相互對(duì)峙、并沿著與上述疊層體的疊層面正交的方向延伸的一對(duì)柱狀軛鐵，連接上述一對(duì)柱狀軛鐵中的上述疊層體一側(cè)的各一端彼此的第1梁狀軛鐵，以及連接上述一對(duì)柱狀軛鐵的另一方的各一端彼此的第2梁狀軛鐵而構(gòu)成，上述一對(duì)柱狀軛鐵具有大于上述第2梁狀軛鐵的保磁力，并且上述第1梁狀軛鐵具有大于上述一對(duì)柱狀軛鐵的保磁力，上述一對(duì)磁阻效應(yīng)元件相互共有至少上述一對(duì)柱狀軛鐵當(dāng)中的一方。
12.一種磁性存儲(chǔ)單元，其特征在于，備有分別包括對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍上述導(dǎo)線的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體的一對(duì)磁阻效應(yīng)元件，上述一對(duì)磁阻效應(yīng)元件相互共有上述磁軛的一部分，上述磁感應(yīng)層具有大于上述磁軛的保磁力。
13.一種磁性存儲(chǔ)單元，其特征在于，備有分別包括對(duì)應(yīng)于沿著導(dǎo)線的延長方向的一部分區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍上述導(dǎo)線的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體，并且相互共有上述磁軛的一部分的一對(duì)磁阻效應(yīng)元件，上述磁軛中的與上述疊層體的連接部分兼作上述磁感應(yīng)層，上述磁感應(yīng)層具有大于上述磁軛中的上述連接部分以外的部分的保磁力。
14.權(quán)利要求8至權(quán)利要求13中的任何一項(xiàng)中所述的磁性存儲(chǔ)單元，其特征在于，上述疊層體構(gòu)成為電流沿著與疊層面正交的方向流動(dòng)。
15.一種磁性存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有第1寫入線，與該第1寫入線交叉地延伸的第2寫入線，以及包括一對(duì)磁阻效應(yīng)元件的存儲(chǔ)單元，上述一對(duì)磁阻效應(yīng)元件分別包括對(duì)應(yīng)于上述第1和第2寫入線的交叉的區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍上述第1和第2寫入線的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體，并且相互共有上述磁軛的一部分，上述磁感應(yīng)層具有大于上述磁軛的保磁力，上述磁軛具有越接近磁感應(yīng)層越大的保磁力。
16.一種磁性存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有第1寫入線，與該第1寫入線交叉地延伸的第2寫入線，以及包括一對(duì)磁阻效應(yīng)元件的存儲(chǔ)單元，上述一對(duì)磁阻效應(yīng)元件分別包括對(duì)應(yīng)于上述第1和第2寫入線的交叉的區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍上述第1和第2寫入線的周圍的一部分或全部的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體，并且相互共有上述磁軛的一部分，上述磁軛中的與上述疊層體的連接部分兼作上述磁感應(yīng)層，上述磁軛具有越接近上述磁感應(yīng)層越大的保磁力，在上述磁感應(yīng)層中具有最大的保磁力。
17.權(quán)利要求15或權(quán)利要求16中所述的磁性存儲(chǔ)器件，其特征在于，一對(duì)上述磁軛分別包括隔著上述第1和第2寫入線相互對(duì)峙、并沿著與上述疊層體的疊層面正交的方向延伸的一對(duì)柱狀軛鐵，和連接上述一對(duì)柱狀軛鐵中的上述疊層體一側(cè)的各一端彼此的一個(gè)梁狀軛鐵而構(gòu)成，上述一個(gè)梁狀軛鐵具有大于上述一對(duì)柱狀軛鐵的保磁力，上述一對(duì)磁阻效應(yīng)元件相互共有至少上述一對(duì)柱狀軛鐵當(dāng)中的一方。
18.權(quán)利要求15或權(quán)利要求16中所述的磁性存儲(chǔ)器件，其特征在于，一對(duì)上述磁軛分別包括隔著上述第1和第2寫入線相互對(duì)峙、并沿著與上述疊層體的疊層面正交的方向延伸的一對(duì)柱狀軛鐵，連接上述一對(duì)柱狀軛鐵中的上述疊層體一側(cè)的各一端彼此的第1梁狀軛鐵，以及連接上述一對(duì)柱狀軛鐵的另一方的各一端彼此的第2梁狀軛鐵而構(gòu)成，上述一對(duì)柱狀軛鐵具有大于上述第2梁狀軛鐵的保磁力，并且上述第1梁狀軛鐵具有大于上述一對(duì)柱狀軛鐵的保磁力，上述一對(duì)磁阻效應(yīng)元件相互共有至少上述一對(duì)柱狀軛鐵當(dāng)中的一方。
19.一種磁性存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有第1寫入線，與該第1寫入線交叉地延伸的第2寫入線，以及包括一對(duì)磁阻效應(yīng)元件的存儲(chǔ)單元，上述一對(duì)磁阻效應(yīng)元件分別包括對(duì)應(yīng)于上述第1和第2寫入線的交叉的區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍上述第1和第2寫入線的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體，并且相互共有上述磁軛的一部分，上述磁感應(yīng)層具有大于上述磁軛的保磁力。
20.一種磁性存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有第1寫入線，與該第1寫入線交叉地延伸的第2寫入線，以及包括一對(duì)磁阻效應(yīng)元件的存儲(chǔ)單元，上述一對(duì)磁阻效應(yīng)元件分別包括對(duì)應(yīng)于上述第1和第2寫入線的交叉的區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍上述第1和第2寫入線的周圍的一部分的磁軛，和含有磁化方向因外界磁場而變化的磁感應(yīng)層、與上述磁軛磁連接的疊層體，并且相互共有上述磁軛的一部分，上述磁軛中的與上述疊層體的連接部分兼作上述磁感應(yīng)層，上述磁感應(yīng)層具有大于上述磁軛中的上述連接部分以外的部分的保磁力。
21.權(quán)利要求15至權(quán)利要求20中的任何一項(xiàng)中所述的磁性存儲(chǔ)器件，其特征在于，上述疊層體構(gòu)成為電流沿著與疊層面正交的方向流動(dòng)。
全文摘要
提供一種可有效地利用由流過導(dǎo)線的電流所形成的磁場穩(wěn)定地進(jìn)行信息的寫入、而且可以穩(wěn)定地保持所寫入的信息的磁性存儲(chǔ)器件。備有對(duì)應(yīng)于寫入比特線(5)和寫入字線(6)的交叉的區(qū)域配置、構(gòu)成為包圍它們的周圍的一部分或全部的磁軛(4)，和含有磁化方向因外界磁場而變化的第2磁性層(8)、與磁軛(4)磁連接的疊層體(S20)，由于第2磁性層(8)具有大于磁軛(4)的保磁力，磁軛(4)具有越接近第2磁性層(8)越大的保磁力，所以可以抑制磁軛(4)的殘留磁化產(chǎn)生的影響，可以穩(wěn)定地保持第2磁性層(8)的磁化方向。
文檔編號(hào)H01L21/8246GK1591674SQ20041006866
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月5日
發(fā)明者羽立等 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社