BR112012017265B1

BR112012017265B1 - Arquitetura de máscara dura composta e método para criar percurso de corrente nãouniforme para junção de túnel magnética acionada por toque-spin

Info

Publication number: BR112012017265B1
Application number: BR112012017265-4A
Authority: BR
Inventors: Wei-Chuan Chen; Seung H. Kang; Xiaochun Zhu
Original assignee: Qualcomm Incorporated
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2020-10-13
Also published as: US8513749B2; EP2524396A2; CN102754210B; TWI501225B; EP3048647A1; KR20120127452A; TW201140580A; JP5697271B2; JP2013517630A; EP2524396B1; KR101382521B1; WO2011088375A3; BR112012017265A2; CN102754210A; WO2011088375A2; US20110169112A1; ES2842966T3

Abstract

ARQUITETURA DE MÁSCARA DURA COMPOSTA E MÉTODO PARA CRIAR PERCURSO DE CORRENTE NÃO-UNIFORME PARA JUNÇÃO DE TÚNEL MAGNÉTICA ACIONADA POR TORQUE-SPIN. Um elemento de armazenamento (MTJ) de junção de túnel magnética e método de formação de MTJ são descritos. O elemento de armazenamento (MTJ) de junção de túnel magnética inclui uma camada fixa, uma camada de barreira, uma camada livre e uma máscara dura (hardmask) composta ou eletrodo superior. A arquitetura de máscara dura composta/eletrodo superior é configurada para prover um percurso de corrente não-uniforme através do elemento de armazenamento MTJ e é formada a partir de eletrodos tendo diferentes características de resistência acoplados em paralelo. Uma camada de ajuste opcional interposta entre a camada livre e o eletrodo superior ajuda a reduzir o constante amortecimento da camada livre.

Description

Campo da Invenção

[0001] As modalidades descritas se referem a uma arquitetura de máscara dura (hardmask) composta em um elemento de armazenamento de Junção de Túnel Magnética (MTJ) e métodos para criar percursos de correntes não- uniformes para MTJs acionados por Torque-Spin.

Descrição da Técnica Anterior

[0002] Memória de Acesso Aleatório Magneto-Resistiva (MRAM) é uma tecnologia de memória não-volátil que usa elementos magnéticos. Por exemplo, Memória de Acesso Aleatório Magneto-Resistiva de Torque de Transferência de Spin (STT-MRAM) usa elétrons que se tornam spin-polarizados conforme os elétrons passam através de uma pelicula fina (filtro de spin) . STT-MRAM é também conhecida como RAM de Torque de Transferência de Spin (STT-RAM), RAM de Comutação de Magnetização de Torque de Transferência de Spin (Spin- RAM), e Transferência de Movimento de Spin (SMT-RAM).

[0003] A Figura 1 ilustra uma célula de bit STT-MRAM convencional 100. A célula de bit STT-MRAM 100 inclui elemento de armazenamento de junção de túnel magnética (MTJ) 105, um transistor 101, uma linha de bit 102 e uma linha de palavra 103. O elemento de armazenamento MTJ é formado, por exemplo, de pelo menos duas camadas ferromagnéticas (uma camada fixa e uma camada livre), cada uma das quais pode conter um campo magnético ou polarização, separados por uma camada de isolamento não- magnética fina (barreira de tunelamento). Elétrons das duas camadas ferromagnéticas podem penetrar através da barreira de tunelamento devido a um efeito de tunelamento sob uma tensão de polarização aplicada às camadas ferromagnéticas.0 tunelamento de elétrons polarizados de spin através da camada livre pode transferir o seus movimentos angulares ou torque para os elementos magnéticos da camada livre, afetando assim a polarização magnética da camada livre.

[0004] A polarização magnética da camada livre pode ser invertida de modo que a polaridade da camada fixa e a camada livre ou são substancialmente alinhadas (em paralelo), ou opostas (anti-paralelo). A resistência do percurso elétrico através do MTJ variará dependendo do alinhamento das polarizações das camadas fixas e livres. Esta variação na resistência pode ser usada para programar e ler a célula de bit 100. A célula de bit STT-MRAM 100 também inclui uma linha de fonte 104, um amplificador de detecção 108, circuito de leitura/gravação 106 e uma referência de linha de bit 107.

[0005] Por exemplo, a célula de bit 100 pode ser programada de tal modo que um valor binário "1" esteja associado com um estado operacional em que a polaridade da camada livre é paralela à polaridade da camada fixa. Correspondentemente, um valor binário "0" pode ser associado com uma orientação anti-paralela entre as duas camadas ferromagnéticas. Um valor binário pode assim ser escrito para a célula de bit ao alterar a polarização da camada livre. Uma densidade de corrente suficiente (tipicamente medida em Amperes/centimetro2) gerada pelos elétrons fluindo através da barreira de tunelamento é necessária para alterar a polarização da camada livre. A densidade de corrente necessária para mudar a polarização da camada livre é também chamada de densidade de corrente de comutação. A diminuição do valor de densidade de corrente de comutação leva a redução benéfica do consumo de energia das células MTJ. Além disso, densidade de corrente de comutação menor permite menores dimensões do dispositivo e uma densidade correspondentemente maior de células MTJ em um circuito integrado STT-MRAM.

[0006] A densidade de corrente de comutação é dependente da capacidade de elétrons que fluem através da barreira de tunelamento para transferir eficientemente o seu torque de spin para os elementos magnéticos da camada livre. Introduzir uma não uniformidade no percurso de corrente elétrica criada pelo fluxo de elétrons pode vantajosamente conduzir a uma transferência mais eficiente do torque de spin, conduzindo assim a um comportamento de comutação mais eficiente e a uma densidade de corrente de comutação mais baixa. No entanto, as arquiteturas convencionais MTJ promovem um percurso de corrente uniforme através da célula de bit MTJ. Por conseguinte, existe uma necessidade de arquiteturas que possam promover um percurso não-uniforme de corrente através das células de bits MTJ.

Sumário da Invenção

[0007] Modalidades exemplares da invenção são direcionadas aos aparelhos relacionados a uma Junção de Túnel Magnética (MTJ) e a uma célula Memória de Acesso Aleatório Magneto-resistiva de Torque de Transferência de Spin (STT-MRAM) e aos métodos de formação da mesma. Mais particularmente, modalidades estão relacionadas com uma arquitetura de máscara dura (hardmask) composta em um elemento de armazenamento de uma Junção de Túnel Magnética (MTJ) de uma célula STT-MRAM e métodos para criar percursos de corrente não-uniformes para Torque de Spin acionado por MTJs .

[0008] Por exemplo, uma modalidade exemplar inclui um elemento de armazenamento MTJ, o elemento de armazenamento MTJ compreende uma camada fixa, uma camada de barreira e uma camada livre; e um eletrodo superior formado no topo da camada livre, em que o eletrodo superior é configurado para proporcionar um percurso de corrente não-uniforme através do elemento de armazenamento MTJ. Em uma modalidade exemplar, uma camada de ajuste é opcionalmente intercalada entre a camada livre e o eletrodo superior.

[0009] Outra modalidade exemplar é direcionada a um método de formação de um elemento de armazenamento MTJ, o método compreendendo formar um MTJ, compreendendo uma camada fixa, uma camada de barreira e uma camada livre; formar um eletrodo superior interno na camada livre; padronizar o eletrodo superior interno utilizando litografia e gravação, e formar um eletrodo superior externo no eletrodo superior interno, encapsular o eletrodo superior interior; gravar o eletrodo superior externo; e gravar a MTJ utilizando o eletrodo superior externo e o eletrodo superior interno como uma máscara.

[0010] Outra modalidade exemplar é direcionada a um elemento de armazenamento (MTJ) de junção de túnel magnética compreendendo: um mecanismo condutor inferior para acoplar eletricamente o elemento de armazenamento MTJ, um primeiro mecanismo magnético para conter uma primeira polarização, primeiro mecanismo isolante para facilitar o fluxo de corrente de tunelamento e um segundo mecanismo magnético para conter uma segunda polarização, em que a segunda polarização seja reversivel; mecanismos de amortecimento para reduzir o constante amortecimento do segundo mecanismo magnético formado no topo do segundo mecanismo magnético; mecanismo condutor superior interno para acoplar eletricamente o elemento de armazenamento MTJ, o mecanismo condutor superior interno sendo adjacente ao mecanismo de amortecimento, e mecanismo condutor superior externo para acoplar eletricamente o elemento de armazenamento MTJ, o mecanismo condutor superior externo posicionado fora do primeiro mecanismo condutor superior e eletricamente paralelo ao mecanismo condutor superior interno.

[0011] Outra modalidade exemplar é direcionada a um método de formação de um elemento de armazenamento (MTJ) de junção de túnel magnética, o método compreendendo: etapa de formar uma MTJ, compreendendo uma camada fixa, uma camada de barreira e uma camada livre; etapa de formar um eletrodo superior interno sobre a camada livre; etapa de padronizar o eletrodo interno superior utilizando litografia e gravação, e etapa de formar um eletrodo superior externo no eletrodo superior interno, encapsular o eletrodo superior interno; etapa de gravar o eletrodo superior externo, e etapa de gravar o MTJ utilizando o eletrodo superior externo e o eletrodo superior interno como uma máscara.

Breve Descrição das Figuras

[0012] Os desenhos apensos são apresentados para auxiliar na descrição das modalidades da invenção e são providos apenas para ilustração das modalidades e não de limitação das mesmas.

[0013] Figura 1 - é uma ilustração de um arranjo de células de Memória de Acesso Aleatório Magneto-resistiva de Torque de Transferência de Spin (STT-MRAM) convencional.

[0014] Figura 2 - é uma vista em corte transversal de uma célula de bit de MTJ convencional.

[0015] Figura 3 - é uma vista em corte transversal de uma célula de bit de MTJ exemplar com uma arquitetura de eletrodo superior composta e uma camada de ajuste opcional.

[0016] Figura 4 - mostra vistas em corte transversal e de projeção de seções de uma célula de bit de MTJ exemplar de acordo com a Figura 3. A Figura 4 ilustra a magnitude do fluxo de corrente através de diferentes seções do eletrodo superior composto. A Figura 4 também ilustra atividade de comutação dentro da camada livre da célula de bit de MTJ de acordo com uma modalidade exemplar.

[0017] Figura 5 - provê informação semelhante à Figura 4 para uma célula de bit de MTJ exemplar com uma arquitetura diferente do eletrodo superior composto.

[0018] Figura 6 e Figura 7 - são vistas em corte transversal esquemáticas de uma célula de bit de MTJ durante os vários estágios de fabricação.

[0019] Figura 8 - provê um fluxograma exemplar para a formação de um dispositivo de memória tendo um elemento de armazenamento (MTJ) de junção de túnel magnética.

Descrição Detalhada da Invenção

[0020] Aspectos da invenção são descritos na descrição seguinte e nos desenhos relacionados direcionados às modalidades especificas da invenção. Modalidades alternativas podem ser concebidas sem sair do escopo da invenção. Adicionalmente, elementos bem conhecidos da invenção não serão descritos em detalhes ou serão omitidos de modo a não obscurecer os dados relevantes da invenção.

[0021] A palavra "exemplar" é aqui utilizada para significar "servindo como um exemplo, circunstância, ou ilustração". Qualquer modalidade aqui descrita como "exemplar" não é necessariamente interpretada como preferida ou vantajosa sobre outras modalidades. Da mesma forma, o termo "modalidades da invenção" não requer que todas as modalidades da invenção incluam o recurso discutido, a vantagem ou o modo de operação. A terminologia utilizada aqui é para a finalidade de descrever apenas modalidades particulares e não se destina a limitar as modalidades da invenção.

[0022] Como aqui utilizado, as formas singulares "um", "uma" e ”o/a” têm a intenção de incluir o plural também, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Será ainda entendido que os termos "compreende", "compreendendo", "inclui" e/ou "incluindo", quando utilizados aqui, especificam a presença de características indicadas, inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes, mas não exclui a presença ou adição de uma ou mais outras características, inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos dos mesmos.

[0023] As modalidades descritas reconhecem que um percurso de corrente não-uniforme através da célula de bit de MTJ pode vantajosamente levar a uma menor densidade de corrente de comutação. Este reconhecimento deriva do fato de que se concentram em um elevado número de elétrons polarizados de spin em uma região localizada dentro da camada livre conduzindo a uma maior "atividade de comutação" na região localizada. Aqui, a mudança de atividade se refere ao processo em que os elétrons polarizados de spin transferem o seu torque de spin para polarizar os elementos magnéticos da camada ferromagnética livre. A atividade de comutação mais elevada dentro da região localizada transfere impulso para regiões circundantes dentro da camada livre, que são assim ativadas para alternar sob a influência de um menor número de elétrons polarizados de spin. Correspondentemente um percurso de corrente de alta densidade confinada provida a uma região localizada da camada livre promove a atividade de comutação eficiente na camada livre.

[0024] A Figura 2 mostra uma vista em corte transversal de uma arquitetura de MTJ convencional com um fluxo de corrente uniforme através da célula de bit de MTJ. É bem conhecido na técnica que a direção da corrente é denotada como oposta à direção do fluxo de elétrons. Um fluxo de corrente uniforme é ilustrado na Figura 2 a partir da camada de metal ou da linha de bit 102 em direção à camada livre 214, através do eletrodo superior ou camada de máscara dura 216. A camada livre 214 pode incluir uma única camada, ou pode ser formada a partir de uma pilha de múltiplas camadas. A Figura 2 também ilustra o eletrodo inferior 202 no qual a célula de bit de MTJ é formada, uma camada de antiferromagnética 204, uma camada fixa compreendendo uma camada fixa inferior 206, uma camada espaçadora 208 e uma camada fixa superior 210 e a barreira de tunelamento 212. O dielétrico de intercalação de camada 218 auxilia no isolamento das células de bit de MTJ.

[0025] Uma modalidade exemplar que incorpora melhorias em relação à arquitetura de MTJ convencional de acordo com os ensinamentos aqui descritos é ilustrada na Figura 3. Como ilustrado na Figura 3, o eletrodo superior da célula MTJ 300 pode incluir um eletrodo de baixa resistência 304 e um eletrodo de alta resistência 306. O eletrodo de baixa resistência 304 pode formar uma região circundante em torno do eletrodo de alta resistência 306, como mostrado na Figura 3. Uma camada de ajuste opcional 302 pode também ser formada sobre a camada livre 214 para proteger a camada livre 214 dos defeitos relacionados ao processo, e para otimizar as propriedades da camada livre 214. Uma camada de ajuste 302 formada de um material com constante baixe de amortecimento pode auxiliar a atividade de comutação da camada livre 214. Como sugerido na Figura 3, a camada de ajuste 302 pode ser formada de tal modo que esta esteja em contato com o eletrodo de baixa resistência 304, o eletrodo de alta resistência 306 e a camada livre 214 em uma modalidade exemplar. Como alternativa, a camada de ajuste 302 pode ser formada de tal modo que esteja apenas em contato com apenas o eletrodo de alta resistência 306 e com a camada livre 214. As camadas restantes podem incluir arranjos e materiais convencionais como descrito anteriormente em relação à Figura 2 e não será descrito mais adiante aqui. As etapas do processo para a fabricação das modalidades exemplares serão providas nas próximas seções desta descrição.

[0026] As Figuras 4A-4C ilustram vistas de cortes transversais e três vistas de projeção dimensional (vista superior) de seções relevantes de uma célula MTJ exemplar. O eletrodo de baixa resistência 304 forma uma concha concêntrica ou camada que envolve o eletrodo de alta resistência 306. Como descrito anteriormente, um alinhamento anti-paralelo entre a camada livre 214 e a camada fixa 210 pode representar um valor binário "0" armazenado na célula de bit de MTJ 300. A Figura 4A ilustra a polarização de toda a camada livre 214 como anti-paralela à polarização da camada superior fixa 210. Para os fins desta ilustração, assumimos que a Figura 4A representa as condições iniciais a dizer, o tempo "t0", quando a linha de palavra 103 está desativada e um valor binário "0" é armazenado na célula de bit de MTJ 300.

[0027] Correspondentemente, a Figura 4B ilustra a operação da célula MTJ 300 no tempo "tl" quando a linha de palavra 103 é ativada, a linha de bit 102 está em alta atividade e a linha de palavra 103 está em baixa atividade. No tempo tl, a célula de bit de MTJ 300 é, portanto, "selecionada" e uma operação para gravar um valor binário "1" é iniciada. O fluxo de elétrons polarizados de spin a partir do eletrodo inferior para a camada livre, ou em outras palavras, a corrente flui da linha de bit 102 através do eletrodo de baixa resistência 304 e um eletrodo de alta resistência 306, através da camada de ajuste opcional 302 em relação à camada livre 214. Uma vez que os eletrodos 304 e 306 aparecem em paralelo com o fluxo de corrente, existe uma maior magnitude da corrente que flui através do percurso de baixa resistência 304, do que no percurso de alta resistência 306.

[0028] Na Figura 4A, a seção da camada livre que descreve a corrente do percurso de densidade de corrente alta/resistência baixa 304 é rotulada 304a, e a secção da camada livre que descreve a corrente a partir do percurso de densidade de corrente baixa/resistência alta 306 é rotulado 306a. A elevada densidade de corrente faz com que os elementos magnéticos em 304a alternem no tempo tl (como ilustrado na Figura 4B, o que mostra que a polarização dos elementos magnéticos em 304a é invertida). Esta inversão transfere o torque dos elétrons polarizados de spin em 304a aos elementos magnéticos em 306a. Subsequentemente em um tempo "t2" (> tl), a polarização dos elementos magnéticos em 306a é invertida sob a interação de acoplamento 304a e a corrente de densidade menor que flui para 306a a partir do percurso de alta resistência 306. A Figura 4C ilustra a camada inteira livre 214 com a sua polaridade invertida pelas duas etapas de processo descritas acima. Um valor binário "1" é dito para ser gravado para a célula de bit de MTJ 300 no tempo t2.

[0029] Um dos versados na técnica irá apreciar que o processo de comutação de etapa múltipla com um fluxo de corrente não-uniforme através da célula de bit de MTJ, como descrito acima, conduz a uma atividade de comutação mais eficiente na camada livre, do que um processo de comutação de etapa única convencional com o fluxo de corrente uniforme. Um processo de comutação de múltiplas etapas envolvendo uma combinação de um percurso de corrente de densidade elevada confinado (304) e um percurso de corrente de densidade baixa (306), utiliza o movimento gerado pela primeira etapa de atividade de comutação para uma etapa posterior de atividade de comutação. Um processo de comutação de única etapa não aproveita o movimento gerado a partir da atividade de comutação dentro da camada livre 214 para beneficamente melhorar a eficiência da atividade de comutação.

[0030] A Figura 5A ilustra uma modalidade exemplar em que o eletrodo de baixa resistência 502 forma a seção interna da estrutura de eletrodo composto, e o eletrodo de alta resistência 504 forma uma região circundante externa. Análoga à modalidade das Figuras 4A-C, um percurso de densidade de corrente alta/resistência baixa 502 provê corrente para uma região interna rotulada 502a na camada livre 214, e um percurso de densidade de corrente baixa/resistência alta 504 provê corrente para uma região externa rotulada 504a na camada livre 214. Elementos magnéticos na região interna 502a são causados para comutar primeiro devido à elevada densidade de corrente. Além disso, ao prover um movimento para os elementos magnéticos em 504a, a alta corrente que flui através do percurso de corrente 502 também conduz à criação de um campo Oersted 506 na periferia externa da região 502a, como mostrado na Figura 5B. O campo magnético criado pelo efeito do campo Oersted também ajuda a comutação de elementos magnéticos na região de densidade de corrente baixa 504a. A Figura 5C ilustra toda a camada livre 214 com a sua polaridade invertida pelas duas etapas de processo descrito acima.

[0031] Embora os efeitos do campo Oersted estejam presentes nas modalidades exemplares de ambas as Figuras 4A-C e as Figuras 5A-C, os efeitos são mais pronunciados na modalidade ilustrada nas Figuras 5A-C devido ao percurso de densidade de corrente alta através do eletrodo interno 502.

[0032] Métodos para a fabricação de modalidades exemplares de células bit de MTJ com beneficios de arquiteturas de máscara dura compostas são descritos abaixo. A Figura 6 ilustra o fluxo de processo para a fabricação de modalidades exemplares ilustradas nas Figuras 4A-C com um eletrodo de resistência alta interno 306 e um eletrodo de resistência alta externo 304. Uma MTJ compreendendo um eletrodo inferior 202, uma camada AFM 204, camadas fixas 206, 208 e 210, a camada de barreira 212 e camada livre 214 são formadas usando técnicas convencionais. Uma camada de ajuste 302 é opcionalmente formada em cima da camada livre 214, como mostrado na Figura 6A. O papel da camada de ajuste 302, como descrito anteriormente, é a de proteger a camada livre 214 de danos relacionados ao processo e também para reduzir o constante amortecimento da camada livre. A menor constante de amortecimento resulta na redução da densidade de corrente de comutação. A camada de ajuste pode ser formada de um metal tal como Ru, Mg, Hf, Pt, Ir, Al, Zr, V, Cu, Au, Ag, PtMn ou um composto de baixa resistência, tal como thin- MgO. A camada livre 214 pode ser uma única camada formada de um material ferromagnético, ou pode incluir uma pilha de múltiplas camadas, como é bem conhecido na técnica.

[0033] Um eletrodo de alta resistência 306 é formado na parte superior da camada de ajuste opcional 302 (ou diretamente em cima da camada livre 214 se nenhuma camada de ajuste estiver presente). O eletrodo de alta resistência 306 pode ser formado a partir de um material dielétrico tal como TaOx ou TiOx, ou um composto de alta resistência. Um material foto resistente 602 é formado na parte superior do eletrodo de alta resistência 306. O dispositivo é então submetido a um processo de gravação, tal como gravação por CF4 para o padrão do eletrodo de alta resistência 306. Em seguida, o material foto resistente 602 é removido usando um processo que pode envolver a incineração de oxigênio, como mostrado na Figura 6B. A camada de ajuste 302, se presente, protege a camada livre 214 de danos durante a gravação e incineração de oxigênio.

[0034] Em seguida, a camada de ajuste 302, se presente, pode ser gravada usando um processo de corrosão, tal como corrosão por CH3OH, como mostrado na Figura 6C. Se nenhuma camada de ajuste estiver presente, o processo prossegue para a etapa seguinte, que envolve a deposição de um eletrodo de baixa resistência 304, como mostrado na Figura 6D. O eletrodo de baixa resistência 304 pode ser formado de um metal tal como Ta ou Ti, ou um composto de baixa resistência, tal como TaNx ou TiNx.

[0035] Em seguida, a pilha de MTJ 600 é submetida a um processo de corrosão, tal como corrosão por CF4, para o padrão do eletrodo de baixa resistência, como mostrado na Figura 7A. A camada de ajuste 302, se presente, pode também ser gravado nesta fase. Como alternativa, a camada de ajuste 302, se estiver presente, não pode ser gravada, e pode, assim, continuar a formar uma camada protetora sobre toda a parte superior da camada livre 214, como ilustrado na Figura 7A. Em seguida, a pilha de MTJ 600 é modelada para baixo para o eletrodo inferior 202, usando um processo corrosão tal como corrosão por CH3OH, corrosão por CO/NH3, ou corrosão com um gás de cloro-base, como mostrado na Figura 7B. Em seguida, uma camada dielétrica é depositada como mostrado na Figura 7C. A camada dielétrica é então planarizada e gravada de volta e uma camada de metal é depositada utilizando um processo de metalização. A camada de metal ou de linha de bits 102 está em contato com o eletrodo de baixa resistência 304 e com o eletrodo de alta resistência 306, como mostrado na Figura 7D.

[0036] Embora as etapas do processo acima descritas se refiram a formação de uma célula de bit de MTJ de acordo com as modalidades representadas nas Figuras 4A-C, um versado na técnica reconhecerá que as modalidades representadas nas Figuras 5A-C, com um eletrodo de resistência alta externo 504 e um eletrodo de resistência baixa interno 502, pode ser fabricado usando as etapas do processo semelhantes, com pequenas modificações. Particularmente, um eletrodo de baixa resistência 504 pode ser depositado em vez do eletrodo de alta resistência 306 na etapa ilustrada na Figura 6A. Da mesma maneira, um eletrodo de alta resistência 502 pode ser depositado em vez de uma camada de eletrodo de baixa resistência 304 na etapa ilustrada na Figura 6D. As etapas do processo restantes podem permanecer substancialmente as mesmas.

[0037] A Figura 8 é um fluxograma ilustrando um método exemplar para a formação de um dispositivo de memória tendo um elemento de armazenamento (MTJ) de junção de túnel magnética. Uma MTJ compreendendo uma camada fixa, uma camada de barreira e uma camada livre pode ser formada em 802. Em 804, uma camada de ajuste opcional pode ser formada sobre a camada livre. Um eletrodo superior interno é formado sobre a camada livre ou camada de ajuste opcional em 806. O eletrodo interno superior é modelado utilizando litografia e gravação em 808. Um eletrodo externo superior é formado sobre o eletrodo superior interno, encapsulando o eletrodo superior interno em 810. O eletrodo externo superior está gravado em 812. A pilha de MTJ é gravada utilizando o eletrodo superior externo e o eletrodo superior interno como uma máscara em 814. Será apreciado que o fluxograma não se destina a limitar as várias modalidades e foi provido meramente para ajudar na ilustração e discussão das etapas detalhadas.

[0038] De acordo com os métodos exemplificativos, um elemento de armazenamento MTJ pode ser fabricado com uma estrutura de eletrodo superior composta como aqui descrito. As modalidades exemplares beneficamente promovem um percurso de corrente não-uniforme através da célula de bit de MTJ, o que leva a um comportamento de comutação melhorado e a uma menor densidade de corrente de comutação.

[0039] Será apreciado que os dispositivos de memória, incluindo os elementos de armazenamento MTJ aqui descritos, podem ser incluídos dentro de um telefone móvel, um computador portátil, uma unidade de sistema de comunicação pessoal portátil (PCS) , unidades de dados portáteis, tais como assistentes de dados pessoais (PDA), dispositivos GPS habilitados, dispositivos de navegação, decodificadores, leitores de música, leitores de video, unidades de entretenimento, unidades de dados de localização fixa, tal como unidades de equipamento de leitura de medidores, ou qualquer outro dispositivo que armazena e recupera dados ou instruções de computador, ou qualquer combinação destes. Por conseguinte, as modalidades podem ser adequadamente empregadas em qualquer dispositivo que inclua um circuito integrado ativo incluindo memória tendo elementos de armazenamento MTJ, tal como aqui descritos.

[0040] Os dispositivos anteriores descritos e métodos podem ser projetados e podem ser configurados em arquivos de computador GDSII e GERBER, armazenados em um meio legivel por computador. Esses arquivos são por sua vez, providos aos operadores de fábrica que fabricam dispositivos com base nestes arquivos. Os produtos resultantes são pastilhas semicondutoras, que são então cortadas em pastilhas de semicondutor e empacotadas em um chip semicondutor. Os chips são então empregados nos dispositivos descritos acima.

[0041] Assim, as modalidades podem incluir meio legivel por máquina ou meio legivel por computador incorporando instruções que, quando executadas por um processador transformam o processador e quaisquer outros elementos de cooperação em uma máquina para realizar as funcionalidades descritas aqui, como provido pelas instruções.

[0042] Enquanto a descrição anterior mostra modalidades ilustrativas, deve notar-se que várias alterações e modificações podem ser feitas aqui sem se afastar do escopo da invenção como definido pelas reivindicações apensas. As funções, etapas e/ou ações das reivindicações de métodos, de acordo com as modalidades aqui descritas não precisam ser realizadas em qualquer ordem particular. Além disso, embora os elementos das modalidades possam ser descritos ou reivindicados no singular, o plural é contemplado a menos que uma limitação ao singular seja explicitamente indicada.

Claims

1. Método para formar um elemento de armazenamento de junção de túnel magnética, MTJ, o método compreendendo: formar (802) um MTJ, compreendendo uma camada fixa, uma camada de barreira e uma camada livre; o método é CARACTERIZADOpelo fato de que também compreende: formar (806) um eletrodo superior interno na camada livre; padronizar (808) o eletrodo superior interno utilizando litografia e gravação; formar (810) um eletrodo superior externo no eletrodo superior interno, encapsulando o eletrodo superior interno; gravar (812) o eletrodo superior externo; e gravar (814) o MTJ utilizando o eletrodo superior externo e o eletrodo superior interno como uma máscara.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADOpelo fato de que o eletrodo superior interno é formado a partir de um dentre Ta, Ti, TaNx, TiNx e o eletrodo superior externo é formado a partir de um dentre TaOx, TiOx.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrodo superior interno é formado a partir de um dentre TaOx, TiOx e o eletrodo superior externo é formado a partir de um dentre Ta, Ti, TaNx, TiNx.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADOpelo fato de que também compreende: formar uma camada de ajuste na camada livre, em que a camada de ajuste é interposta entre a camada livre e o eletrodo superior interno.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADOpelo fato de que o eletrodo superior interno é formado a partir de um dentre Ta, Ti, TaNx, TiNx e o eletrodo superior externo é formado a partir de um dentre TaOx, TiOx.

6. Método, de acordo com a reivindicação 4,CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrodo superior interno é formado a partir de um dentre TaOx, TiOx e o eletrodo superior externo é formado a partir de um dentre Ta, Ti, TaNx, TiNx.