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与流程

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

技术实现要素：

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。

根据本公开，提供一种磁存储装置，其中多个磁存储元件布置成阵列，所述磁存储元件中的每一个具有：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。

根据本公开，提供一种电子装置，其具有：磁存储单元，其中多个磁存储元件布置成阵列，所述磁存储元件中的每一个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，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，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；以及算术处理单元，其基于存储在所述磁存储元件中的信息执行信息处理。

此外，根据本公开，提供一种制造磁存储元件的方法，包括：形成层压的步骤，所述层压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；通过蚀刻将所述层压分割而形成多个隧道结元件的步骤；通过蚀刻所述多个隧道结元件中的至少任何一个，改变进行了蚀刻的所述隧道结元件的至少所述存储层的形状的步骤；以及电并联所述多个隧道结元件的步骤。

根据本公开，有可能通过使电并联的多个隧道结元件的层压方向上的横截面形状彼此不同，而使各存储层的磁化方向上的反转电压不同。

本发明的效果

如上所述，根据本公开，有可能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。

注意，上述效果不一定是限制性的，也有可能除了上述效果之外或替代上述效果，存在本说明书中所描述的效果中的任一效果或可从本说明书掌握的其他效果。

附图说明

图1是示意性地示出stt-mram中使用的磁存储元件的层压结构的横截面图。

图2是根据本公开的一个实施例示出磁存储元件结构的示意图。

图3a是根据一个实施例示出在磁存储元件中使用的隧道结元件的横截面形状的实例的示意图。

图3b是根据一个实施例示出在磁存储元件中使用的隧道结元件的横截面形状的实例的示意图。

图3c是根据一个实施例示出在磁存储元件中使用的隧道结元件的横截面形状的另一个实例的示意图。

图3d是根据一个实施例示出在磁存储元件中使用的隧道结元件的横截面形状的另一个实例的示意图。

图3e是根据一个实施例示出在磁存储元件中使用的隧道结元件的横截面形状的另一个实例的示意图。

图4是根据一个实施例示出在磁存储元件中使用的隧道结元件的横截面结构的实例的示意图。

图5是根据一个实施例示出磁存储元件结构的示意图。

图6是根据一个实施例用于解释制造磁存储元件的每个步骤的横截面图。

图7是根据一个实施例用于描述制造磁存储元件的每个过程的横截面图。

图8是根据一个实施例用于解释制造磁存储元件的每个步骤的横截面图。

图9是根据一个实施例用于解释制造磁存储元件的每个步骤的横截面图。

图10是根据一个实施例用于解释制造磁存储元件的每个步骤的横截面图。

图11是根据一个实施例用于解释制造磁存储元件的每个步骤的横截面图。

图12是根据一个实施例用于解释制造磁存储元件的每个步骤的横截面图。

图13是根据一个实施例用于解释制造磁存储元件的每个步骤的横截面图。

图14是根据一个实施例用于解释制造磁存储元件的每个步骤的横截面图。

图15a是示出测量两个隧道结元件mjta和mjtb在低电阻状态下的反转电压的图。

图15b是示出测量两个隧道结元件mjta和mjtb在高电阻状态下的反转电压的图。

图16是根据本公开的一个实施例示出电子装置的外观实例的实例的透视图。

图17是根据一个实施例示出电子装置的内部配置的框图。

具体实施方式

下文将参照附图详细描述本公开的优选实施例。应注意，在本说明书和附图中，具有基本相同功能配置的部件是用相同的元件符号标识，其描述不会重复。此外，在本说明书中，支撑体上的基板及类似物的层压方向表示为向上的方向。

应注意，描述按以下顺序进行。

1.本公开的背景技术

1.1.stt-mram的概述

1.2.stt-mram的配置

1.3.stt-mram的操作

2.磁存储元件的结构

2.1.磁存储元件的配置

2.2.具体的实例

3.磁存储元件的制造方法

4.实例

5.磁存储元件的应用实例

5.1.电子装置的外观实例

5.2.电子装置的配置实例

<1.本公开的背景技术>

首先，描述了本公开的背景技术。

(1.1.stt-mram的概述)

一种以闪存为代表的非易失性半导体存储元件取得了显著的进展，目前正在开发如何排除除半导体存储元件(诸如硬盘驱动器(hdd)装置)以外的存储装置。此外，研究如何将包括非易失性半导体存储元件的存储装置开发为用于存储程序、操作参数等的代码存储器，以及除数据存储之外用于暂时存储参数等的工作存储器，所述参数在执行程序时适当地改变。

例如，作为非易失性半导体存储元件的一个具体的实例，可能存在nor或nand闪存。此外，另外还研究了利用铁电剩余极化存储信息的feram、在相变膜的相态下存储信息的pcram、沿磁体磁化方向存储信息的mram等。

特别是，由于mram沿磁体的磁化方向存储信息，这可能会以高速且几乎无限地重写信息。因此，mram正得到特别积极的开发，并在工业自动化装置、飞机等领域得到了部分的实际应用。

然而，对于磁体的磁化由配线产生的电磁场来反转(由于磁化反转的方法)的mram，很难降低功耗并增加容量。这是因为产生能够反转磁体磁化强度的电流磁场需要大约几个ma的电流，并且在编写时功耗增加。此外，由于需要为每个磁存储元件准备产生电流磁场的配线，因此磁存储元件的小型化是有限制的。

因此，研究了一种能够利用来自配线的电流磁场以外的方法来反转磁体磁化方向的mram。特别地，研究了利用自旋扭矩磁化反转来反转磁体的磁化的mram。

自旋扭矩磁化反转是一种当通过磁化方向固定在预定方向的磁体的自旋极化电子进入另一磁体时，对其进入的磁体的磁化方向施加扭矩，从而实现磁化反转的方法。通过这种布置，沿着平行于施加扭矩的方向来反转等于或高于阈值流的电流(换句话说，自旋极化电子)所通过且等于或大于阈值的扭矩所施加到磁体的磁化方向。注意，施加于磁体磁化方向的扭矩的方向可以通过改变允许流过磁体的电流的极性来控制。

这里，对于大小约0.1μm的磁存储元件，引起自旋扭矩磁化反转所需的电流的绝对值大约是1ma或更小，且这随着磁存储元件的体积减小而减小。因此，使用自旋扭矩磁化反转的mram(也称为stt-mram)可能会进一步降低编写时所需的电流，从而实现低功耗运行。此外，在stt-mram中，由于诸如产生电磁场的字线的配线变得不必要，因此有可能通过进一步缩小磁存储元件来实现更大的容量。

如上所述，stt-mram具有能够高速、几乎无限制地重写信息的mram的特点，并且可以实现低功耗和大容量，因此作为高性能的非易失性半导体存储元件而备受关注。

(1.2.stt-mram的基本配置)

接下来，参照图1，描述了stt-mram中使用的磁存储元件。图1是示意性地示出stt-mram中使用的磁存储元件1的层压结构的横截面图。

如图1中所示，stt-mram中使用的磁存储元件1具有衬底层2、设置在衬底层2上的磁化固定层3c、设置在磁化固定层3c上的磁化耦合层3b、设置在磁化耦合层3b上的参考层3a、设置在参考层3a上的绝缘体层4、设置在绝缘体层4上的存储层5，和设置在存储层5上的覆盖层6。

衬底层2控制层压在衬底层2上的磁化固定层3c的晶体取向。例如，可以使用具有与磁化固定层3c基本相同的晶体取向或磁各向异性的材料来形成衬底层2。此外，在使用金属材料形成衬底层2的情况下，衬底层2还可作为磁存储元件1的下电极。

磁化固定层3c使用包括铁磁性材料的磁体来形成，并设置在衬底层2上。磁化固定层3c的磁化方向固定在预定的方向上(如图1中的向下)，并通过磁化耦合层3b与参考层3a进行磁耦合，以消除参考层3a的漏磁场。特别地，磁化固定层3c还可以包括具有磁矩的铁磁，所述磁矩的磁化方向固定在垂直于膜表面的方向上。注意，磁化固定层3c的磁化方向可以相对于垂直于膜表面的方向而向上(朝向覆盖层6的方向)或向下(朝向衬底层2的方向)。

磁化耦合层3b使用非磁性材料形成，并且被设置以插入磁化固定层3c与参考层3a之间。通过磁性地耦合磁化固定层3c与参考层3a，磁化耦合层3b可以稳定参考层3a的磁化方向，并改善参考层3a的磁化方向的保持特性。磁化耦合层3b也可以例如使用诸如cr、cu、ru、re、rh、os或ir的非磁性金属材料来形成。

参考层3a使用包括铁磁性材料的磁体形成，并且通过磁化耦合层3b设置在磁化固定层3c上。参考层3a具有与磁化固定层3c的磁化方向反平行的固定磁化方向(如图1中向上)，且作为存储层5所持磁化方向的判据。由于通过磁化耦合层3b将参考层3a与磁化固定层3c进行磁耦合，可以改善磁化方向的保持特性。

使用这种磁性耦合的包括磁化固定层3c、磁化耦合层3b和参考层3a的结构也例如称为层压铁销结构。此外，其中包括磁化固定层3c、磁化耦合层3b和参考层3a的层压铁销结构设置在存储层5下方(换句话说，衬底层2侧)的结构也称为底销结构，并且其中层压铁销结构设置在存储层5上方(换句话说，覆盖层62侧)的结构也称为顶销结构。磁存储元件1可以具有底销结构或顶销结构。

绝缘体层4使用非磁性材料形成，并且被设置以插入参考层3a与存储层5之间。绝缘体层4插入参考层3a和存储层5之间，以形成表现出隧道磁电阻(tmr)效应的隧道结元件。

经由通过绝缘体层4的自旋极化电子来在存储层5和参考层3a之间传递自旋扭矩，隧道结元件可以反转存储层5的磁化方向。此外，在隧道结元件中，绝缘体层4的电阻可以基于存储层5和参考层3a的磁化方向是平行还是反平行，通过磁电阻效应来改变。通过这种布置，磁存储元件1可以通过测量参考层3a与存储层5之间的电阻来检测存储层5的磁化方向(换句话说，所存储的信息)。

这种绝缘体层4可以通过例如使用诸如mgo、al2o3、aln、sio2、bi2o3、mgf2、caf、srtio2、allao3或al-n-o、介质或半导体的各种绝缘体形成。此外，在使用mgo形成绝缘体层4的情况下，磁电阻变化率(换句话说，mr比)可能会进一步增大。在隧道结元件的mr比值较高的情况下，可以提高自旋极化电子的注入效率，从而可以降低存储层5磁化反转所需的电流密度。

注意，绝缘体层4也可能包括金属材料。在这种情况下，磁存储元件1可能通过巨磁电阻(gmr)效应代替隧道磁电阻效应，引起自旋极化电子的注入和电阻的变化。

存储层5使用包括铁磁性材料的磁体来形成，并设置在绝缘体层4上。此外，设置存储层5，使其磁化方向可在平行或反平行于参考层3a的磁化方向之间变化。通过这种布置，磁存储元件1可以通过存储层5的磁化方向与参考层3a的磁化方向之间的相对角度来存储信息。特别地，存储层5还可以包括具有磁矩的铁磁，其易磁化轴指向垂直于膜表面的方向，且磁化方向可自由改变。注意，存储层5可以形成为单层，也可以形成为绝缘体层和磁层的层压，也可以形成为氧化物层和磁层的层压。

例如，co-fe-b可用作形成磁化固定层3c、参考层3a和存储层5的铁磁性材料。

由于磁化固定层3c和参考层3a是存储在磁存储元件1中的信息的判据，所以它们的形成使得不会通过信息的写入或读取来改变磁化方向。然而，并不要求磁化固定层3c和参考层3a的磁化方向完全固定。例如，通过增加磁强制力、增加膜厚度或增加磁阻尼常数，磁化固定层3c和参考层3a的磁化方向改变的可能性小于存储层5的磁化方向改变的可能性。此外，磁化固定层3c和参考层3a的磁化方向也可以通过与包括ptmn、irmn等的反铁磁层接触而固定。

还可以形成存储层5，使得存储层5接收到的有效消磁场的量值小于写入信息等时饱和磁化量ms。例如，通过使用具有co-fe-b成分的铁磁材料形成存储层5并且使存储层5接收到的有效消磁场的量值小于饱和磁化量ms，存储层5的磁化方向可能指向垂直于膜表面的方向。在这种情况下，由于磁存储元件1形成为垂直磁化stt-mram，所以可通过减小用于反转存储层5的磁化方向的电流值来降低功耗。

覆盖层6作为磁存储元件1的保护层。此外，在使用金属材料形成覆盖层6的情况下，覆盖层6还可作为磁存储元件1的上电极。

具有这种层压结构的磁存储元件1，可以通过存储层5的磁化方向与参考层3a的磁化方向之间的相对角度来定义信息的“0”或“1”，从而可以存储信息。

注意，在上述磁存储元件1中，磁化固定层3c、参考层3a和存储层5的磁化方向可能在薄膜表面的平面方向中。换句话说，磁化固定层3c和参考层3a可能形成以具有磁化方向在薄膜表面的平面方向中固定的磁矩，并且存储层5可能形成以具有易磁化轴指向薄膜表面的平面方向的磁矩。在这种情况下，磁存储元件1形成为平面磁化stt-mram。

虽然上面描述了参考层3a通过磁化耦合层3b与磁化固定层3c磁耦合的层压铁销结构，但是磁存储元件1的层压结构并不局限于上述结构。例如，磁存储元件1也可能不具有磁化耦合层3b和磁化固定层3c，并且不形成层压铁销结构。

此外，磁存储元件1可能具有双mtj结构，其中绝缘体层4和参考层3a分别设置在存储层5的两个表面上，并且在存储层5的两个表面上分别形成两个mtj元件。

(1.3.stt-mram的操作)

随后，更详细地描述将信息写入用于stt-mram的磁存储元件1中。

电子可以有两种类型的自旋角动量；在这种情况下，所述角动量暂时定义为向上和向下动量。根据这个定义，在非磁性物体中，向上的电子数和向下的电子数是相同的，而在铁磁性物体中，向上的电子数和向下的电子数彼此不同。

这里，考虑了电子从参考层3a移动到存储层5的情况，在存储层5和参考层3a中，电子的磁化方向相互反平行。由于参考层3a的磁矩是固定的，所以通过参考层3a的电子使得向上的电子的数量不同于向下的电子的数量，并且所述电子被沿着与参考层3a的磁矩的极化方向相同的极化方向来极化(也称为自旋极化)。

这里，在绝缘体层4足够薄(例如，大约几纳米)的情况下，在自旋极化放松且向上的电子数变得与向下的电子数一样(换句话说，进入非极化状态)之前，通过参考层3a的电子进入存储层5。

在存储层5中，自旋极化方向与进入参考层3a的电子的自旋极化方向相反。因此，为了降低整个系统的能量，对于从参考层3a进入的电子的部分，反转自旋角动量的方向。然而，由于自旋角动量在整个系统中保持不变，所以将与反转电子的自旋角动量的变化量之和相等的反应添加到存储层5的磁矩。

在流到存储层5的电流很小的情况下，单位时间内进入存储层5的电子数也很小，这样添加到存储层5的磁矩的自旋角动量的和也很小。然而，随着流到存储层5的电流量增加，单位时间内添加到存储层5的磁矩的自旋角动量的和也增加。然后，在作为自旋角动量的时间变化量的自旋扭矩超过阈值时，存储层5的磁矩开始进动，且此后在反转180度的状态下趋于稳定。注意，由于形成存储层5的磁体中存在易磁化轴，且存在单轴各向异性，所以存储层5的磁矩在反转180度的状态下稳定。

通过上述操作，将存储层5的磁化方向从反平行于参考层3a的磁化方向的状态反转为平行状态。因此，在磁存储元件1中，可以通过将电子从参考层3a注入到参考层5(换句话说，将电流从存储层5施加到参考层3a)，反转存储层5的磁化方向。

另一方面，在磁化方向相互平行的存储层5和参考层3a中反转存储层5的磁化方向，在这种情况下，将电子从存储层5注入参考层3a(换句话说，将电流从参考层3a施加到存储层5)。在这种情况下，进入参考层3a的电子被参考层3a反射，从而反转自旋。自旋反转的电子随后进入存储层5。通过这种布置，存储层5的磁矩接收来自自旋反转的电子的扭矩，所以在如上所述扭矩超过阈值的情况下，是沿着与参考层3a的磁化方向反平行的方向反转。

如上所述，在磁存储元件1中，通过将对应于要被写入信息的等于或大于阈值的极性电流施加到隧道结元件，将信息写入存储层5，所述隧道结元件包括存储层5、绝缘体层4和参考层3a。

更详细地说，在垂直磁化stt-mram中，反转存储层5的磁化方向所需的电流(也称为反转电流)的阈值ic_perp用以下表达式1a和1b来表示。注意，表达式1a是反转磁化方向平行于参考层3a的磁化方向的存储层5的情况下的表达式，而表达式1b是反转磁化方向反平行于参考层3a的磁化方向的存储层5的情况下的表达式。

[公式1]

ic_perp＝(a·α·ms·v/g(0)/p)(hk-4πms)表达式1a

ic_perp＝(a·α·ms·v/g(π)/p)(hk-4πms)表达式1b

此外，在平面磁化stt-mram中，反转存储层5的磁化方向所需的电流(也称为反转电流)的阈值ic_para用以下表达式2a和2b来表示。注意，表达式2a是反转磁化方向平行于参考层3a的磁化方向的存储层5的情况下的表达式，而表达式2b是反转磁化方向反平行于参考层3a的磁化方向的存储层5的情况下的表达式。

[公式2]

ic_para＝(a·α·ms·v/g(0)/p)(hk+4πms)表达式2a

ic_para＝(a·α·ms·v/g(π)/p)(hk+4πms)表达式2b

在上述表达式1a到2b中，a表示常数，α表示阻尼常数，ms表示饱和磁化，v表示存储层5的体积，g(0)和g(π)表示自旋扭矩传输到平行或反平行于电子自旋的存储层5的效率系数，p表示自旋极化率，且hk表示有效各向异性磁场。应注意，参考以上表达式1a到2b，可以理解，垂直磁化stt-mram可能使写入信息时的电流值小于平面磁化stt-mram的电流值。

因此，磁存储元件1可能减少使用电磁场的磁化反转写入磁存储元件时的电流，而不需要产生电磁场的配线，因此很容易实现低功耗和大容量。

<2.磁存储元件的结构>

(2.1.磁存储元件的配置)

接下来，描述根据本公开的一个实施例的磁存储元件的结构。

如上所述，stt-mram根据存储层5的磁化方向与参考层3a的磁化方向之间的相对角度来定义信息的“0”或“1”。然而，由于单轴各向异性，所以存储层5的磁化方向是两个方向，因此隧道结元件可能存储的信息为至多二元信息。因此，为了进一步提高stt-mram的存储密度，研究了利用多个隧道结元实现多值信息的存储。

例如，上述专利文献1提出了一种能够通过层压/形成多个隧道结元件并将其电串联来存储多值信息的磁存储元件。然而，在所述磁存储元件中，由于层压/形成了多个隧道结元件，所以增加了磁存储元件的层压数量，这使结构复杂化并降低了可靠性。此外，在所述磁存储元件中，写入信息时所需的电压是隧道结元件的磁化反转电压之和，因此写入电压的增加会导致功耗的增加。

本发明的发明人通过对上述问题等的深入研究，构想了一种根据本公开的技术。根据本实施例的磁存储元件可以通过将多个隧道结元件电并联，在不增加写入电压的情况下存储多值信息。

此外，在根据本实施例的磁存储元件中，形成多个隧道结元件，使其具有沿彼此不同的层压方向切割的横截面形状。通过这种布置，由于根据本实施例的磁存储元件可以更容易地形成具有不同特性的多个隧道结元件，因此可以以更高的精度控制隧道结元件的磁化方向。

在下文中，参照图2具体描述了根据本实施例的磁存储元件的结构。图2是说明根据本实施例示出磁存储元件10的结构的示意图。

如图2所示，在磁存储元件10的配置中，第一隧道结元件20和第二隧道结元件30电并联。注意，在图2中，示意性地示出连接到第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的电极和配线。

第一隧道结元件20例如为其中依次层压第一参考层23、第一绝缘体层24和第一存储层25的隧道结元件。第一隧道结元件20可由流经第一隧道结元件20的电流极性来控制第一存储层25的磁化方向。注意，第一参考层23和第一存储层25的磁化方向可以垂直于膜表面或在平面方向上。此外，第一参考层23、第一绝缘体层24、第一存储层25的功能和材料实质上类似于图1示出的参考层3a、绝缘体层4和存储层5，因此省略这样的描述。

第二隧道结元件30例如为其中依次层压第二参考层33、第二绝缘体层34和第二存储层35的隧道结元件。第二隧道结元件30可由流经第二隧道结元件30的电流极性来控制第二存储层35的磁化方向。注意，第二参考层33和第二存储层35的磁化方向可以垂直于膜表面或在平面方向上。此外，第二参考层33、第二绝缘体层34、第二存储层35的功能和材料实质上类似于图1示出的参考层3a、绝缘体层4和存储层5，因此省略这样的描述。

注意，为了简化磁存储元件10的操作，可以使第一参考层23和第二参考层33的磁化固定方向相同。

这里，由于第一隧道结元件20和第二隧道结元件30是电并联的，因此在写入信息时施加相同的电压。因此，在第一存储层25和第二存储层35的磁化方向的反转电压相同的情况下，磁存储元件10难以单独控制第一存储层25和第二存储层35的磁化方向。在根据本实施例的磁存储元件10中，通过在第一隧道结元件20第二隧道结元件30的横截面形状提供不同处，而使第一隧道结元件20第二隧道结元件30的特征(换句话说，反转电压)不同，因此可对它们单独控制。

特别地，第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的横截面形状是包括相互平行的上侧和下侧的多边形形状，并且形成所述横截面形状，以使得在隧道结元件之间，下侧和上侧的比不同。例如，形成第二隧道结元件30，以使得横截面形状的下侧的宽度w2b和上侧的宽度w2t的比率w2b/w2t与第一隧道结元件20的横截面形状的下侧的宽度w1b和上侧的宽度w1t的比率w1b/w1t不同。

随着第二隧道结元件30的横截面形状的w2b/w2t与第一隧道结元件20的横截面形状的w1b/w1t之间的差增加，可使第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的特性之间的差异更大。注意，w1b/w1t和w2b/w2t可能是例如0.5或更大和10或更小。

此外，第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的横截面形状可形成为具有不同顶端数的多边形形状。例如，如图2所示，在第一隧道结元件20的横截面形状为四边形的情况下，第二隧道结元件30的横截面形状可以是由多个四边形组合而成的凹多边形。

注意，第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的层压方向上的横截面为沿着包括第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的平面形状中心在内的平面切割的横截面。此外，在第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的平面形状不是各向同性(不是圆形)的情况下，将第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的横截面形状与沿相同方向切割的横截面比较。

在第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的横截面形状彼此不同的情况下，在第一隧道结元件20和第二隧道结元件30中，第一存储层25和第二存储层35的反转电压由于以下动作而彼此不同。

例如，对于隧道结元件，元件越大，流动电流越大，且产生的焦耳热也越多。焦耳热通过热辅助效应促进存储层磁化方向的反转，使得隧道结元件越大，可能使得存储层的反转电压越低。此外，在隧道结元件的横截面形状是通过蚀刻至少存储层而获得的凹多边形的情况下，存储层周围剩余的磁膜在平面方向中具有磁化分量，从而提升磁化方向垂直于薄膜表面的存储层的磁化反转。因此，在具有这种横截面形状的隧道结元件中，可以降低存储层的反转电压。

因此，在第一隧道结元件20和第二隧道结元件30中，可以通过使横截面形状不同来改变第一存储层25和第二存储层35的反转电压。通过这种布置，磁存储元件10可以通过控制施加于第一隧道结元件20和第二隧道结元件30上的电压，来分别控制第一存储层25和第二存储层35的磁化方向。

将信息写入第一隧道结元件20和第二隧道结元件30中的操作描述如下。注意，第一存储层25的反转电压表示为vc1，第二存储层35的反转电压表示为vc2，vc1大于vc2。

例如，在第一存储层25和第二存储层35的磁化方向相互平行的情况下，对第一隧道结元件20和第二隧道结元件30施加反转电压vc1就足够了。通过这种布置，由于第一存储层25和第二存储层35的磁化方向都沿着对应于电流极性的方向反转，所以第一隧道结元件20第二隧道结元件30可存储信息(1，1)或(0，0)。

另一方面，在第一存储层25和第二存储层35的磁化方向相互反平行的情况下，在施加反转电压vc1之后，对第一隧道结元件20和第二隧道结元件30施加反转电压vc2就足够了。通过这种布置，在沿着对应于电流极性的方向反转第一存储层25和第二存储层35的磁化方向之后，只有第二存储层35的磁化方向可能沿着与第一存储层25的磁化方向反平行的方向反转。因此，第一隧道结元件20和第二隧道结元件30可以存储信息(1，0)或(0，1)。

注意，第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的层配置可能是其中参考层、绝缘体层和存储层如图2中所示地层压的结构，但是根据本公开的技术并不局限于这个实例。

例如，第一隧道结元件20和第二隧道结元件30可能是所谓的层压铁销结构，其中通过将诸如ru的非磁性磁化耦合层插入磁化固定层和参考层之间，磁化固定层和参考层相互磁耦合。此外，可将其中磁化耦合层插入磁化固定层与参考层之间的层压铁销结构设置在存储层的上方或下方。此外，第一隧道结元件20和第二隧道结元件30可能具有所谓的双mtj结构，其中绝缘体层设置在存储层的上下两侧。

但是，在根据本实施例的磁存储元件10中，第一隧道结元件20和第二隧道结元件30具有相同的层配置。特别地，在第一隧道结元件20和第二隧道结元件30中，按相同的顺序层压具有相同功能的薄膜。在这种情况下，通过控制后处理(诸如在相同沉积步骤中层压常用膜之后进行蚀刻)，第一隧道结元件20和第二隧道结元件30可以具有不同的横截面形状。注意，在第一隧道结元件20和第二隧道结元件30中，也可通过使层配置彼此不同，从而使存储层的反转电压不同；然而，在这种情况下，对于每个隧道结元件，需要不同的沉积步骤，且制造步骤就变得复杂，这是不可取的。

此外，使用相同的材料来形成第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的各自层。在这种情况下，通过控制后处理(诸如在相同沉积步骤中层压常用膜之后进行蚀刻)，第一隧道结元件20和第二隧道结元件30可以具有不同的横截面形状。注意，在第一隧道结元件20和第二隧道结元件30中，也可通过使用不同的材料形成各自的层，从而使存储层的反转电压不同；然而，在这种情况下，对于每个隧道结元件，需要不同的沉积步骤，且制造步骤就变得复杂，这是不可取的。

另外，形成具有相同膜厚度的第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的各自层。在这种情况下，通过控制后处理(诸如在相同沉积步骤中层压常用膜之后进行蚀刻)，第一隧道结元件20和第二隧道结元件30可以具有不同的横截面形状。注意，在第一隧道结元件20和第二隧道结元件30中，也可通过形成具有不同膜厚度的各自的层，从而使存储层的反转电压不同；然而，在这种情况下，制造步骤变得复杂，这是不可取的。

(2.2.具体实例)

随后，参照图3a到5描述了上述磁存储元件10的具体实例。图3a到3e是根据本实施例示出在磁存储元件10中使用的隧道结元件的横截面形状的实例的示意图，图4是根据本实施例示出在磁存储元件10中使用的隧道结元件的横截面结构的实例的示意图。此外，图5是根据本实施例示出磁存储元件10f的结构的实例的示意图。

例如，如图3a所示，在隧道结元件40a的结构中，依次层压在层压方向上具有正向锥形的参考层43a、绝缘体层44a和存储层45a。在这种情况下，隧道结元件40a可以具有凹多边形横截面形状，其中在正交上提供具有正向锥形的梯形。

此外，如图3b所示，在隧道结元件40b的结构中，依次层压在层压方向上具有倒锥形的参考层43b、绝缘体层44b和存储层45b。在这种情况下，隧道结元件40b可以具有凹多边形横截面形状，其中在正交上提供具有反锥形的梯形。

此外，如图3c所示，在隧道结元件40c的结构中，依次层压在层压方向上具有正向锥形的参考层43c、绝缘体层44c和存储层45c，其中绝缘体层44c的下侧的宽度与上侧的宽度相同。在这种情况下，隧道结元件40c可以具有在层压方向上具有正向锥形的六边形横截面形状。

此外，如图3d所示，在隧道结元件40d的结构中，依次层压在层压方向上具有正向锥形的参考层43d、绝缘体层44d和存储层45d这三层。在这种情况下，隧道结元件40c可能具有在层压方向上具有正向锥形的梯形横截面形状。

根据图3a到3d中所示的横截面形状，存储层周围剩余的磁膜在平面方向上具有磁化分量，从而促进与薄膜表面垂直磁化方向的存储层磁化反转，因此可以降低存储层的反转电压。

例如，如图3e所示，在隧道结元件40e的结构中，依次层压参考层43e、绝缘体层44e和平面形状面积小于参考层43e的平面形状面积的存储层45e。在这种情况下，隧道结元件40e可以具有凹多边形横截面形状，其中在包括参考层43e的正交上提供包括绝缘体层44e和存储层45e的正交。

即使使用如图3e所示的横截面形状，如果蚀刻至少存储层45e，存储层45e周围剩余的磁膜在平面方向上具有磁化分量，所以隧道结元件40e可以促进存储层45e的磁化反转。因此，即使使用图3e所示的横截面形状，隧道结元件40e也可能降低存储层45e的反转电压。

此外，如图4所示，可以不通过诸如蚀刻的物理处理而是例如通过由氧化处理来处理有效磁区，从而改变隧道结元件40f的横截面形状。特别地，在隧道结元件40f的结构中，依次层压参考层43f、绝缘体层44f和存储层45f，且可将存储层45f的部分区域转换为非磁性钝化层46。

例如，可以通过由氧化处理来氧化磁性材料，从而将磁性材料转换为非磁性材料。因此，在层压存储层45f以形成隧道结元件40f之后，氧化形成存储层45f的部分磁性材料，从而可将存储层45f的部分区域转换为非磁性钝化层46。

换句话说，在图4中，隧道结元件40f的横截面形状表示包括参考层43f、绝缘体层44f和存储层45f的区域的形状，而不包括钝化层46。通过这种布置，在隧道结元件40f中，即使不执行物理处理，也有可能改变具有有效磁性的区域(诸如存储层45f)的横截面形状。

此外，通过执行还原处理，由于氧化处理而变为非磁性的钝化层46可能再次具有磁性。例如，也有可能通过对在沉积步骤、清洗步骤等氧化和消磁的钝化层46执行还原处理，返回具有磁性的存储层45f。因此，即使不执行诸如蚀刻的物理处理，隧道结元件40f也可以通过执行氧化处理或还原处理来控制存储层45f的有效横截面形状。

此外，如图5中所示，在磁存储元件10g中，作为第一隧道结元件20g和第二隧道结元件30g的形状的组合，可以选择任意组合，只要横截面下侧与上侧的比率不同即可。

然而，优选地是根据蚀刻时掩模的形状来改变第一隧道结元件20g和第二隧道结元件30g的横截面形状。特别地，如图5中所示，可能通过使蚀刻时遮蔽的第一存储层25g和第二存储层35g的区域大小不同，而形成具有不同的横截面形状的第一隧道结元件20g和第二隧道结元件30g。此外，可形成第一隧道结元件20g和第二隧道结元件30g，使得第一存储层25g和第二存储层35g的蚀刻深度相同。

通过这种布置，磁存储元件10g可以用更简单的方法控制第一隧道结元件20g和第二隧道结元件30g的横截面形状。

如上所述，通过电并联多个隧道结元件并使并联的多个隧道结元件的横截面形状彼此不同，根据本实施例的磁存储元件10可以用更简单的结构来存储多值信息。

<3.磁存储元件的制造方法>

接下来，参照图6至14，描述了根据本实施例的制造磁存储元件10的方法。图6至14是根据本实施例用于解释制造磁存储元件10的每个步骤的横截面图。注意，在下文中，省略了支撑磁存储元件10的半导体基板，以及连接到磁存储元件10的电极和配线的描述。

首先，如图6所示，依次层压参考层53、绝缘体层54和存储层55。特别地，参考层53和存储层55可以通过利用溅射方法沉积co-pt-b合金等来形成。此外，可以通过使用溅射方法等沉积诸如mg的金属，然后执行氧化处理以将沉积的金属转换为金属氧化物，从而形成绝缘体层54。

接下来，如图7所示，在存储层55上形成抗蚀层71之后，对抗蚀层71进行图案化。特别地，在使用旋涂法等将光刻胶涂敷在存储层55上之后，通过加热去除光刻胶的溶剂以形成抗蚀层71。然后，使用光刻法等曝光抗蚀层71，并用对应于抗蚀层71的显影液来显影，从而形成图案化的抗蚀层71。

注意，在图7中，其中残留图案化抗蚀层71的区域是在稍后的步骤中形成第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的区域。例如，可以将抗蚀层71图案化，使得形成第一隧道结元件20的区域小于形成第二隧道结元件30的区域。

随后，如图8所示，通过将图案化的抗蚀层71用作掩模来执行蚀刻。特别地，以图案化的抗蚀层71为掩模，使用cl2气体等从存储层55到参考层53执行蚀刻。

然后，如图9所示，将蚀刻打开的区域填充绝缘体薄膜75。特别地，在使用化学气相沉积(cvd)方法等沉积氧化物、氮化物等的绝缘体薄膜75之后，通过使用化学机械抛光(cmp)等来去除沉积在抗蚀层71上的绝缘体薄膜75，可将通过蚀刻打开的区域填充绝缘体薄膜75。

在图9所示的步骤中将隧道结元件划分为两部分。特别地，隧道结元件被划分为第一隧道结元件20和第二隧道结元件30，在第一隧道结元件20中层压第一参考层23、第一绝缘体层24和第一存储层25，在第二隧道结元件30中层压第二参考层33、第二绝缘体层34和第二存储层35。

接下来，如图10所示，去除抗蚀层71。特别地，可以通过诸如硫酸/过氧化氢等湿法或诸如灰化等干法，从第一存储层25和第二存储层35的上部去除抗蚀层71。

随后，如图11所示，在第一存储层25和第二存储层35上形成抗蚀层73，并对抗蚀层73进行图案化。特别地，在使用旋涂法等将光刻胶涂敷在第一存储层25和第二存储层35上之后，通过加热去除光刻胶的溶剂以形成抗蚀层73。然后，使用光刻法等对第二存储层35上的抗蚀层73进行图形化。此时，第二存储层35上的抗蚀层73可能在第二存储层35的中心附近图案化成岛状图案。

接下来，如图12所示，通过将图案化的抗蚀层73用作掩模来对第二存储层35执行蚀刻。特别地，以图案化的抗蚀层73为掩模，使用cl2气体等对第二存储层35执行蚀刻。优选地是，此时进行蚀刻使得至少去除第二存储层35，但不是全部去除第二存储层35、第二绝缘体层34和第二参考层33。通过这种布置，第二隧道结元件30的横截面形状可以与第一隧道结元件20的横截面形状不同。

随后，如图13所示，将蚀刻打开的区域填充绝缘体薄膜75。特别地，在使用cvd方法等沉积氧化物、氮化物等的绝缘体薄膜75之后，通过使用cmp等来去除沉积在抗蚀层73上的绝缘体薄膜75，可将通过蚀刻打开的区域填充绝缘体薄膜75。

此外，如图14所示，将抗蚀层73去除。特别地，可以通过诸如硫酸/过氧化氢等湿法或诸如灰化等干法，从绝缘体薄膜75、第一存储层25和第二存储层35的上部去除抗蚀层73。

然后，在第一隧道结元件20和第二隧道结元件30的两个表面上形成电极、配线等，以便可根据本实施例制造磁存储元件10。

<4.实例>

接下来，参照图15a和15b描述了根据本实施例的磁存储元件的实例。注意，下面描述的实例是根据本实施例解释磁存储元件的效果的实例，并且根据本实施例的磁存储元件不局限于以下实例。

(实例)

首先，在厚度为0.725mm的硅基板上形成厚度为300nm的热氧化膜，然后沉积厚度为100nm的铜膜作为下电极和配线。

然后，在铜膜上依次层压衬底层、磁化固定层、磁化耦合层、参考层、绝缘体层、存储层和覆盖层。特别地，使用厚度为10nm的ta和厚度为10nm的ru的层压薄膜来形成衬底层，使用厚度为2nm的co-pt来形成磁化固定层，使用厚度为0.7nm的ru来形成磁化耦合层，且使用厚度为1.2nm的(co20fe80)80b30来形成参考层。此外，使用厚度为1nm的氧化镁来形成绝缘体层，使用厚度为1.6nm的(co20fe80)80b30来形成存储层，且使用厚度为5nm的ta来形成覆盖层。

注意，除绝缘体层外的每一层都是通过溅射方法形成的。此外，通过使用溅射法沉积金属薄膜，然后加入氧化室，来形成绝缘体层。此外，在沉积上述层之后，在磁场中的热处理炉中在350℃下执行热处理达1小时。

然后，通过处理下电极，将两个隧道结元件电并联。随后，将两个平行连接的隧道结元件中的一个蚀刻到衬底层的上部，使存储层具有直径为50nm到100nm的圆柱形(这个隧道结元件称为mjta)。此外，将两个隧道结元件中的另一个蚀刻到绝缘体层的上部，使存储层具有直径为50nm到100nm的圆柱形(这个隧道结元件称为mjtb)。

接下来，用溅射法将al2o3沉积到约100nm的厚度，以嵌入上述两个隧道结元件，并使其彼此电隔离。然后，根据实例，使用铜等形成上电极和配线，以形成磁存储元件。

对于上述形成的磁存储元件，向每个隧道结元件施加电压，以测量存储层磁化方向上的反转电压。结果如图15a和15b所示。图15a是示出测量两个隧道结元件mjta和mjtb在低电阻状态(在低电阻状态下，存储层的磁化方向与参考层的磁化方向平行)下的反转电压的图。此外，图15b是示出测量两个隧道结元件mjta和mjtb在高电阻状态(在高电阻状态下，存储层的磁化方向与参考层的磁化方向反平行)下的反转电压的图。

如图15a和15b所示，在任一状态下，应理解，相对于蚀刻到衬底层上部的隧道结元件，蚀刻到绝缘体层上部的隧道结元件中的反转电压降低。考虑到，这是由于磁化方向垂直于薄膜表面的存储层的磁化反转是由磁化分量在平面方向上的绝缘体层上剩余的磁膜推动的。

因此，在根据本实施例的磁存储元件中，可以通过蚀刻等改变多个隧道结元件的横截面形状，从而改变存储层的反转电压。因此，通过将具有不同反转电压的多个隧道结元件电并联，根据本实施例的磁存储元件可以用更简单的结构来存储多值信息。

<5.磁存储元件的应用实例>

随后，参照图16和17描述了根据本实施例使用磁存储元件的电子装置。例如，电子装置可以具有磁存储装置，所述磁存储装置通过根据本实施例将多个磁存储元件布置成阵列，而充当大容量文件存储器、代码存储器或工作存储器中的任何一个。

(5.1.电子装置的外观实例)

首先，参照图16描述根据本实施例使用磁存储元件或磁存储装置的电子装置100的外观。图16是示出电子装置100的外观实例的透视图。

如图16所示，在电子装置100的外观中，每一配置都布置在外壳101的内外，所述外壳101例如形成为水平长平形。例如，电子装置100也可为用作游戏装置的装置。

在外壳101的前表面中心沿纵向设置有显示面板102。此外，在显示面板102的左侧和右侧设置沿圆周方向分开布置的操作键103和操作键104。此外，在外壳101的前表面的下端设置操作键105。操作键103、104和105充当方向键、输入键等，并用于选择显示面板102上显示的菜单项，以推进游戏等。

此外，在外壳101的上表面设置用于连接外部装置的连接端子106、用于供电的供电端子107、用于与外部装置执行红外通信的光接收窗108等。

<5.2.电子装置的配置实例>

接下来，参照图17描述电子装置100的内部配置。图17是示出电子装置100的内部配置的框图。

如图17所示，电子装置100具有包括中央处理单元(cpu)的算术处理单元110、存储各种信息片段的存储单元120，和控制电子装置100的每种配置的控制单元130。算术处理单元110和控制单元130由例如未示出的电池等供电。

算术处理单元110产生菜单屏幕，以允许用户设置各种信息片段或选择应用程序。此外，算术处理单元110执行用户选择的应用程序。

存储单元120存储用户设置的各种信息片段。存储单元120包括根据本实施例的磁存储元件或磁存储装置。

控制单元130具有输入接收单元131、通信处理单元133和电源控制单元135。例如，输入接收单元131检测操作键103、104和105的状态。此外，通信处理单元133与外部装置进行通信处理。此外，电源控制单元135控制提供给电子装置100的每个单元的电。

根据本实施例，存储单元120可以实现大容量和低功耗。因此，根据本实施例使用磁存储元件或磁存储装置的电子装置100可以以较小的功耗对大量信息执行算术处理。

虽然上文已参照附图详细描述了本公开的优选实施例，但本公开的技术范围并不局限于此类实例。显然，本公开领域技术人员可以在权利要求书中所述技术概念的范围内设想各种修改和更正，并且应理解，这些修改和更正也自然属于本公开的技术范围。

此外，本说明书中描述的效果仅是说明性或示范性的，而并不是限制性的。也就是说，根据本公开的技术可能连同上述效果或代替上述效果，而呈现对本领域技术人员从本说明书的描述中显而易见的其他效果。

注意，以下配置也在本公开的技术范围内。

(1)

一种磁存储元件，包括：

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，以及

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。

(2)

根据上述(1)所述的磁存储元件，

其中，在所述多个隧道结元件中的至少任何一个的横截面形状中，所述存储层的下侧与上侧的比值为1或更大。

(3)

根据上述(1)所述的磁存储元件，

其中，在所述多个隧道结元件中的至少任何一个的横截面形状中，所述存储层的下侧与上侧的比值小于1。

(4)

根据上述(1)至(3)中任一项所述的磁存储元件，

其中所述多个隧道结元件具有多边形横截面形状，所述多边形横截面形状具有不同数量的顶点。

(5)

根据上述(1)至(4)中任一项所述的磁存储元件，

其中在所述多个隧道结元件的所述横截面形状中，至少存储层的横截面形状彼此不同。

(6)

根据上述(1)至(5)中任一项所述的磁存储元件，

其中所述存储层基于流经所述隧道结元件的电流方向来反转磁化方向。

(7)

根据上述(6)所述的磁存储元件，

其中在所述多个隧道结元件中，用于反转所述存储层的所述磁化方向的电压彼此不同。

(8)

一种磁存储装置，其中多个磁存储元件布置成阵列，所述磁存储元件中的每一个包括：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。

(9)

一种电子装置，包括：

磁存储单元，其中多个磁存储元件布置成阵列，所述磁存储元件中的每一个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，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，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；以及

算术处理单元，其基于存储在所述磁存储单元中的信息执行信息处理。

(10)

一种制造磁存储元件的方法，包括：

形成层压的步骤，所述层压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；

通过蚀刻将所述层压分割而形成多个隧道结元件的步骤；

通过蚀刻所述多个隧道结元件中的至少任何一个，改变进行了蚀刻的所述隧道结元件的至少所述存储层的形状的步骤；以及

电并联所述多个隧道结元件的步骤。

参考符号列表

1、10磁存储元件

2衬底层

3a参考层

3b磁化耦合层

3c磁化固定层

4绝缘体层

5存储层

6覆盖层

20第一隧道结元件

23第一参考层

24第一绝缘体层

25第一存储层

30第二隧道结元件

33第二参考层

34第二绝缘体层

35第二存储层。