[发明专利]存储元件和存储设备

说明书

技术领域

本技术涉及一种存储元件和存储设备。

背景技术

在信息处理装置中，广泛使用高速及高密度动态随机存取存储器（DRAM）作为随机存取存储器。

然而，DRAM是一种断电时丢失其信息的易失性存储器。因此，期望有不丢失其信息的非易失性存储器。

利用磁性材料的磁化来记录信息的磁性随机存取存储器（MRAM）已被视为可能的非易失性存储器，并且已在开发。

在MRAM中，通过使用电流磁场来转换磁化，或者直接将自旋极化电子注入记录层中以诱发磁化转换来进行记录（例如，参见日本待审查专利申请公开第2004-193595号）。

其中，记录电流可随元件尺寸减小而降低的自旋注入磁化转换引发了关注。

为进一步使元件小型化，已检阅了使用垂直磁化膜（其中，磁性材料的磁化方向垂直取向）的方法（例如，参见日本待审查专利申请公开第2009-81215号）。

日本待审查专利申请公开第2004-193595号公开了使用垂直磁化膜的自旋注入磁化转换元件的转换时间的方程。

发明内容

然而，根据日本待审查专利申请公开第2004-193595号中所示的转换时间的方程，使用垂直磁化膜的自旋注入磁化转换元件的磁化转换时间可能长于不使用垂直磁化膜的自旋注入磁化转换元件的磁化转换时间。

期望提供一种能利用小电流高速工作的存储元件和存储设备。

根据本技术的一种实施方式，如下文所述配置存储设备。

换句话说，该存储设备具有分层结构，包括：

存储层，其磁化方向对应于信息而改变，

磁化固定层，其磁化方向固定，

中间层，其由非磁性材料构成，且被配置在存储层与磁化固定层之间，以及

覆盖层，

其中，通过在分层结构的层压方向上施加电流以改变存储层的磁化方向来记录信息。

存储层包括以所述顺序层压的第一铁磁层、键合层和第二铁磁层，第一铁磁层经由键合层与第二铁磁层磁性键合，第一铁磁层与中间层接触，第二铁磁层与覆盖层接触，第一铁磁层和第二铁磁层中的一个是主要发生面内磁化的面内磁化层，另一个是主要发生垂直磁化的垂直磁化层，且第一铁磁层和第二铁磁层的磁化方向倾斜于与膜表面垂直的方向。

根据本技术实施方式的存储设备包括根据本技术实施方式的存储元件、将从层压方向流动的电流提供给存储元件的互连部，以及控制经由互连部向存储元件的电流供应的电流供应控制器。

由于存储层的铁磁层的磁化方向倾斜于与膜表面垂直的方向，所以只要电流在与膜表面垂直的方向（各层的层压方向）上流向存储层，则各铁磁层中磁化的进动运动的幅度开始增加。与磁化方向不倾斜的配置相比，可以在更短时间内转换磁化方向。

因此，当通过转换存储层的各铁磁层中的磁化方向来记录信息时，可以缩短转换时间，并减小转换时间的易变性。

因此，可减小用于记录信息的电流量，且可在短时间内记录信息。

因此，本技术可以实现能利用小电流高速工作的存储元件和存储设备。

如附图所示，根据以下对本技术的最佳模式的实施方式的详细描述，本技术的这些和其他目的、特征以及优势将变得更加明显。

附图说明

图1是根据一种实施方式的存储设备的示意性透视图；

图2是根据一种实施方式的存储设备的剖视图；

图3是根据一种实施方式的存储设备的平面图；

图4是用于示出在磁化方向与膜表面垂直的现有技术中STT-MRAM存储元件的示意性配置的截面图；

图5是根据第一实施方式的存储元件的示意性配置截面图；

图6是根据第一实施方式的存储层的示意性配置透视图；

图7是根据第二实施方式的存储元件的示意性配置截面图；

图8A和图8B是现有的存储元件和根据实施方式的存储元件中的每一个的存储层的磁化（Mi）的时间与垂直分量之间的关系的曲线图；

图9是示出写入错误率对电流供应时间的依存度的曲线图；

图10A至图10E分别示出了实验1中各样本的克尔（Kerr）测量结果；

图11A至图11D分别示出了实验1中各样本的克尔测量结果；

图12A至图12E示出了实验1中各样本的克尔测量结果；

图13A和图13B分别示出了根据实施方式的存储元件（磁阻效应元件）在复合磁头上的应用。

具体实施方式

本技术的实施方式将按照以下顺序来描述。