[发明专利]磁存储元件、磁存储装置、电子装置以及制造磁存储元件的方法

说明书

本文旨在提供一种磁存储元件、一种磁存储装置和一种存储多值信息的结构较为简单的电子装置。一种磁存储元件，具有：多个隧道结元件，各自包括具有固定磁化方向的参考层、能够反转磁化方向的存储层，和插入所述参考层和所述存储层之间的绝缘体层，所述多个隧道结元件彼此电并联，其中所述多个隧道结元件具有彼此相同的膜结构，所述膜结构的各层通过使用相同的材料形成，以具有相同的厚度，且通过沿层压方向切割所述多个隧道结元件获得的每个横截面形状是多边形的形状，其包括相互平行的上侧和下侧，所述多个隧道结元件中每一个的所述下侧与所述上侧的比值不同。

技术领域

本发明涉及一种磁存储元件、一种磁存储装置、一种电子装置以及制造所述磁存储元件的方法。

背景技术

近年来，随着各种信息装置性能的提高，各种信息装置中所包含的存储装置集成度更高、速度更快、功耗更低的技术也在不断进步。因此，使用半导体的存储元件的性能得到了提高。

例如，闪存作为一种大容量的文件存储器，被广泛用于代替硬盘驱动器。此外，作为代码存储或工作存储器，代替NOR闪存和动态随机存取存储器(DRAM)，对各种类型的存储元件(诸如，铁电随机存取存储器(FeRAM)、相变随机存取存储器(PCRAM)，和磁性随机存取存储器(MRAM))的开发正在进行中。

特别地，根据磁体的磁化方向存储信息的MRAM作为代码存储或工作存储器的存储元件，由于其运行速度快、几乎可以无限地重写，而受到了广泛的关注。然而，由于磁化反转效率较低，因此通过由配线产生的电磁场来反转磁化的MRAM在降低功耗和提高容量方面存在一定的问题。因此，重点在于一种自旋移矩-磁性随机存取存储器(STT-MRAM)，其使用自旋扭矩磁化反转，在不使用电磁场的情况下实现磁化反转。

自旋极化电子通过磁化方向固定的磁层时，对其进入磁化方向自由的磁层时进入的磁层的磁化方向施加扭矩。在STT-MRAM中，磁层的磁化方向通过使用自旋极化电子的扭矩来反转。这样的STT-MRAM可以简化存储单元的结构，并且存储单元的体积越小，磁层磁化反转所需的电流也就越小。因此，STT-MRAM有望成为一种能够降低功耗并提高容量的非易失性存储器。

在这里，对进一步提高STT-MRAM的存储密度的方法进行了研究，以将存储在每个存储单元中的信息成为多值信息。

例如，在下面的专利文献1中公开了一种磁存储元件，其中通过将两个隧道结元件(也称为磁隧道结(MTJ)元件)层压并串联电连接而使存储的信息成为多值信息。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开号2005-31829

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在专利文献1所公开的技术中，重写存储在磁存储元件中的信息时所需的施加电压为各隧道结元件的磁化反转电压之和。因此，在专利文献1所公开的磁存储元件中，很难降低功耗。此外，在专利文献1所公开的磁存储元件中，由于结构的层叠性和复杂性，存在可靠性降低的可能性。

因此，本公开提出了一种新颖和改进的磁存储元件、磁存储装置、电子装置以及制造能够存储多值信息的结构较为简单的磁存储元件的制造方法。问题的解决方案

根据本公开，提供一种磁存储元件，其具有：多个隧道结元件，各自包括具有固定磁化方向的参考层、能够反转磁化方向的存储层，和插入所述参考层和所述存储层之间的绝缘体层，所述多个隧道结元件彼此电并联，其中所述多个隧道结元件具有彼此相同的膜结构，所述膜结构的各层通过使用相同的材料形成，以具有相同的厚度，且通过沿层压方向切割所述多个隧道结元件获得的每个横截面形状是多边形的形状，其包括相互平行的上侧和下侧，所述多个隧道结元件中每一个的所述下侧与所述上侧的比值不同。