[发明专利]隧道磁阻效应元件、磁存储器、内置型存储器及制作隧道磁阻效应元件的方法

说明书

本发明提供一种TMR元件，该TMR元件(1)具备磁隧道接合元件部(2)和设置于磁隧道接合元件部的侧面且含有绝缘材料的侧壁部(17)，磁隧道接合元件部具有：参照层(3)、磁化自由层(7)、在层叠方向上层叠于参照层和磁化自由层之间的隧道势垒层(5)、以及层叠于磁化自由层的与隧道势垒层侧相反侧的盖层(9)，侧壁部含有绝缘材料，具有覆盖磁隧道接合元件部的参照层、隧道势垒层、磁化自由层、及盖层中的至少一个侧面的第一区域(R1)，第一区域含有构成磁隧道接合元件部的参照层，隧道势垒层，磁化自由层，及盖层中的至少一个层的元素(除氧以外)中的至少一种作为含有元素。

技术领域

本发明涉及隧道磁阻效应元件、磁存储器、内置型存储器及制作隧道磁阻效应元件的方法。

背景技术

目前已知有具有依次层叠了作为磁化固定层的参照层、非磁性间隔(spacer)层、及磁化自由层的结构的巨磁阻效应(GMR)元件、及隧道磁阻效应(TMR)元件等磁阻效应元件。其中，使用绝缘层(隧道势垒层)作为非磁性间隔层的TMR元件与使用导电层作为非磁性间隔层的GMR元件相比，通常是虽然元件电阻高，但能够实现高磁阻(MR比)。因此，TMR元件作为被利用于磁传感器、磁头、及磁阻随机存取存储器(MRAM，Magnetic Random AccessMemory)等的元件备受关注(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，已知有被称为“自旋注入磁化反转”的技术，该“自旋注入磁化反转”的技术是向磁化自由层流通自旋极化电流，使自旋转移力矩(spin transfer torque,STT)从电子自旋作用于磁化自由层的技术。例如由于通过将该技术应用于MRAM，不需要用于使磁化自由层的磁化方向反转的磁场发生用配线等理由，能够减小存储单元，可实现高集成化。通常，使用基于STT的磁化反转技术的MRAM被称为“STT-MRAM”。

在STT-MRAM之类的半导体设备中，其制造工艺例如往往包含摄氏300度以上的高温气氛下的退火工序(例如，下述专利文献4～6)。高温气氛下的退火工序是为提高STT-MRAM所含的TMR元件的膜质及结晶性而进行的。

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：美国专利第8921961号说明书

专利文献4：美国专利第8860156号说明书

专利文献5：美国专利第9006704号说明书

专利文献6：美国专利第8542524号说明书

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，通过高温气氛下的退火工序，往往会提高TMR元件的膜质及结晶性，另一方面，例如，构成TMR元件的磁隧道接合元件部的一部分元素会通过扩散等而移至设置于该磁隧道接合元件部的外侧的侧壁部。当构成磁隧道接合元件部的一部分元素移至侧壁部时，磁隧道接合部所含的元素的组成与退火工序前相比就会发生变化，其结果是，磁隧道接合元件部有时不满足规定的特性。在高温气氛下的退火工序中，优选在提高了TMR元件的膜质及结晶性的基础上，抑制构成磁隧道接合元件部的元素向侧壁部的移动。

本发明是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于，提供一种TMR元件，其能够降低构成磁隧道接合元件部的元素向侧壁部的移动。另外，其目的在于，提供一种具备该TMR元件的磁存储器、及具备该磁存储器的内置型存储器。进而，其目的在于，提供一种制作TMR元件的方法，其能够降低构成磁隧道接合元件部的元素向侧壁部的移动。

用于解决技术问题的技术方案