[发明专利]隧道磁阻效应元件、磁存储器及内置型存储器

说明书

本发明提供一种TMR元件，其具备：磁隧道接合部、覆盖磁隧道接合部的侧面的侧壁部、以及设置于侧壁部内的微粒子区域，侧壁部包含绝缘材料，微粒子区域包含上述绝缘材料和分散于该绝缘材料内的多个磁性金属微粒子，微粒子区域与磁隧道接合部并联地电连接。

技术领域

本发明涉及隧道磁阻效应元件、磁存储器、及内置型存储器。

背景技术

已知有具有磁隧道接合部的巨大磁阻效应(GMR)元件及隧道磁阻效应(TMR)元件等的磁阻效应元件，上述磁隧道接合部包含使作为磁化固定层的参照层、非磁性隔离物层及磁化自由层依次叠层的结构。这些元件中，使用了绝缘层(隧道势垒层)作为非磁性隔离物层的TMR元件的元件电阻一般比使用了导电层作为非磁性隔离物层的GMR元件高，但是能够实现较高的磁阻(MR比)。因此，作为用于磁传感器、磁头及磁阻随机存取存储器(MRAM)等的元件，TMR元件备受关注(例如，下述专利文献1及2)。

作为使TMR元件的磁化自由层的磁化方向反转的方法，已知有一种向磁化自由层流通自旋极化电流，通过电子自旋向磁化自由层作用自旋转移力矩(spin transfertorque，STT)的称为“自旋注入磁化反转”的技术(例如，下述专利文献3及4)。当将STT技术用于TMR元件时，不需要用于使磁化自由层的磁化方向反转的磁场产生用的配线，另外，从电能的观点来看，可有效地引起磁化自由层的磁化反转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5586028号公报

专利文献2：日本专利第5988019号公报

专利文献3：日本特开第2015-156501号公报

专利文献4：美国专利第8994131号说明书

发明内容

发明所要解决的问题

但是，关于将STT技术用于TMR元件的磁化反转，用于在TMR元件中进行磁化反转的反转电流密度变高，因此，有时向磁隧道接合部输入过大的电流。过大电流的输入特别是使磁隧道接合部内的隧道势垒层劣化，其结果，有时TMR元件的可靠性降低。为了提高TMR元件的可靠性，期望在TMR元件内设置能够抑制过大电流向磁隧道接合部的输入的结构。

本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于，提供一种TMR元件，能够抑制过大电流向磁隧道接合部的输入。另一目的在于，提供具备该TMR元件的磁存储器、及具备该磁存储器的内置型存储器。

用于解决问题的技术方案

为了解决所述问题，本发明的一个方式的隧道磁阻效应(TMR)元件，其具备：磁隧道接合部、覆盖磁隧道接合部的侧面的侧壁部、及设置于侧壁部内的微粒子区域，侧壁部包含绝缘材料，微粒子区域包含所述绝缘材料和分散于该绝缘材料内的磁性金属微粒子，微粒子区域与磁隧道接合部并联地电连接。

根据本发明的一个方式的TMR元件，微粒子区域中，磁性金属微粒子分散于绝缘材料内，另外，该磁性金属微粒子的大部分未相互连接，因此，尽管向用于磁化反转的TMR元件进行电流施加，电流也几乎不会在微粒子区域内流通。施加电流从0(安培)到某电流值的电流的范围内，微粒子区域的电阻值比磁隧道接合部的电阻值高。其结果，向TMR元件的施加电流在从0(安培)到上述电流值的范围内，向磁隧道接合部内流通电流，另一方面，在微粒子区域内流通的电流维持大致0(安培)。

施加电流的大小到达上述电流值时，通过微粒子区域中的隧道效应，向磁性金属微粒子间流通电流。施加电流为上述电流值以上时，微粒子区域的电阻值比磁隧道接合部的电阻值低。其结果，向TMR元件的施加电流为上述电流值以上的电流范围内时，在磁隧道接合部内流通的电流不会增大，维持大致一定值。其另一方面，在微粒子区域内流通的电流随着施加电流增大而增大。