CN106688117B

CN106688117B - 用于垂直磁性隧道结器件的具有短接路径的氧化镁覆顶

Info

Publication number: CN106688117B
Application number: CN201580048208.3A
Authority: CN
Inventors: C·朴; K·李; J·康; M·G·戈特瓦尔德; X·朱; S·H·康
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2018-11-16
Anticipated expiration: 2035-07-17
Also published as: CN106688117A; US9444035B2; US20160072043A1; WO2016039852A1

Abstract

一种磁性隧道结(MTJ)器件(300)包括：钉扎层(314)、在该钉扎层上的隧道势垒层(310)、以及在该隧道势垒层上的自由层(308)。该MTJ器件还包括在该自由层上的垂直磁性各向异性(PMA)增强层(306)、在该PMA增强层上的覆顶层(302)、以及将该覆顶层、该PMA增强层和该自由层电短路的导电路径(304，305)。

Description

用于垂直磁性隧道结器件的具有短接路径的氧化镁覆顶

技术领域

本公开一般涉及磁性隧道结(MTJ)器件。更具体地，本公开涉及用于垂直磁性隧道结器件的具有短接路径的氧化镁(MgO)覆顶。

背景

与常规的随机存取存储器(RAM)芯片技术不同，在磁性RAM(MRAM)中，是通过存储元件的磁化来存储数据。这些存储元件的基本结构包括由薄的隧道势垒分隔开的金属铁磁层。通常，势垒下方的铁磁层(例如，钉扎层)具有固定在特定方向上的磁化。隧道势垒上方的铁磁磁性层(例如，自由层)具有可被更改以表示“1”或“0”的磁化方向。例如，在自由层磁化与固定层磁化反平行时可表示为“1”。另外，在自由层磁化与固定层磁化平行时可表示为“0”，反之亦然。具有固定层、隧道层和自由层的一种此类器件是磁性隧道结(MTJ)。MTJ的电阻取决于自由层磁化和固定层磁化是彼此平行还是彼此反平行。存储器设备(诸如MRAM)是从可个体寻址的MTJ阵列构建的。

为了将数据写入常规MRAM，通过MTJ来施加超过临界切换电流的写电流。施加超过临界切换电流的写电流改变自由层的磁化方向。当写电流以第一方向流动时，MTJ可被置于或者保持在第一状态，其中其自由层磁化方向和固定层磁化方向在平行取向上对准。当写电流以与第一方向相反的第二方向流动时，MTJ可被置于或者保持在第二状态，其中其自由层磁化和固定层磁化呈反平行取向。

为了读取常规MRAM中的数据，读电流可经由用于将数据写入MTJ的相同电流路径来流经该MTJ。如果MTJ的自由层和固定层的磁化彼此平行地取向，则MTJ呈现平行电阻。该平行电阻不同于在自由层和固定层的磁化以反平行取向的情况下MTJ将呈现的电阻(反平行)。在常规MRAM中，由MRAM的位单元中的MTJ的这两个不同电阻定义两种相异的状态。这两个不同的电阻指示由该MTJ存储逻辑“0”值还是逻辑“1”值。

双界面(例如，自由层与薄隧道势垒(通常是氧化物，诸如氧化镁(MgO))之间的两个界面)可以是垂直磁性隧道结(pMTJ)栈的设计中的重要元素。双界面可增加pMTJ的垂直磁性各向异性(PMA)并降低其阻尼常数。一般来说，指定某个MgO厚度以提供充分的PMA。

例如，MgO势垒可被用作覆顶层以在不提供隧道磁阻(TMR)上的改善的情况下提供PMA上的改善。在该安排中，MgO覆顶层厚度应该被控制成提供电阻乘以面积(RA)的乘积，该乘积小于隧道势垒的RA乘积以减少TMR上的降低。然而，该限制可导致pMTJ的有限PMA改善。

概述

一种磁性隧道结(MTJ)器件包括：钉扎层、在该钉扎层上的隧道势垒层、以及在该隧道势垒层上的自由层。该MTJ器件还包括在该自由层上的垂直磁性各向异性(PMA)增强层、在该PMA增强层上的覆顶层；以及将该覆顶层、该PMA增强层和该自由层电短路的导电路径。

一种制造垂直磁性隧道结(pMTJ)器件的方法包括形成覆顶层、垂直磁性各向异性(PMA)增强层和自由层。该方法还包括形成将该覆顶层、该PMA增强层和该自由层短路的导电层。

一种磁性隧道结(MTJ)器件包括：钉扎层、在该钉扎层上的隧道势垒层、以及在该隧道势垒层上的自由层。该MTJ器件还包括在该自由层上的垂直磁性各向异性(PMA)增强层、在该PMA增强层上的覆顶层；以及用于将该覆顶层、该PMA增强层和该自由层电短路的装置。

一种制造垂直磁性隧道结(pMTJ)器件的方法包括形成覆顶层、垂直磁性各向异性(PMA)增强层和自由层的步骤。该方法还包括形成将该覆顶层、该PMA增强层和该自由层短路的导电层的步骤。

这已较宽泛地勾勒出本公开的特征和技术优势以便下面的详细描述可以被更好地理解。本公开的附加特征和优点将在下文描述。本领域技术人员应该领会，本公开可容易地被用作修改或设计用于实施与本公开相同的目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应认识到，这样的等效构造并不脱离所附权利要求中所阐述的本公开的教导。被认为是本公开的特性的新颖特征在其组织和操作方法两方面连同进一步的目的和优点在结合附图来考虑以下描述时将被更好地理解。然而，要清楚理解的是，提供每一幅附图均仅用于解说和描述目的，且无意作为对本公开的限定的定义。

附图简述

为了更全面地理解本公开，现在结合附图参阅以下描述。

图1是连接至存取晶体管的磁性隧道结(MTJ)器件的示图。

图2是包括MTJ的常规磁性随机存取存储器(MRAM)单元的概念图。

图3A是根据本公开的诸方面的用于磁性隧道结(MTJ)结构的具有短接路径的氧化镁(MgO)覆顶的横截面视图。

图3B是根据本公开的诸方面的用于磁性隧道结(MTJ)结构的具有通孔路径的氧化镁(MgO)覆顶的横截面视图。

图4是解说根据本公开的诸方面的制造pMTJ器件的方法的过程流程图。

图5是示出其中可有利地采用本公开的配置的示例性无线通信系统的框图。

图6是解说根据一种配置的用于半导体组件的电路、布局、以及逻辑设计的设计工作站的框图。

详细描述

以下结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而无意表示可实践本文中所描述的概念的仅有的配置。本详细描述包括具体细节以便提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践这些概念。在一些实例中，以框图形式示出众所周知的结构和组件以避免湮没此类概念。如本文所述的，术语“和/或”的使用旨在表示“可兼性或”，而术语“或”的使用旨在表示“排他性或”。

双界面(例如，自由层与薄隧道势垒(其可以是氧化物，诸如氧化镁(MgO))之间的两个界面)可以是垂直磁性隧道结(pMTJ)栈的设计中的重要元素。构成薄隧道势垒的氧化物可以是氧化镁(MgO)、氧化铝(ALOx)、氧化铪(HfOx)、氧化钽(TaOx)或其他类似氧化物。双界面可增加pMTJ的垂直磁性各向异性(PMA)并且还降低其阻尼常数。一般来说，指定某个MgO厚度以提供充分量的垂直磁性各向异性。

例如，MgO势垒可被用作覆顶层以在不提供隧道磁阻(TMR)上的改善的情况下提供垂直磁性各向异性上的改善。在该安排中，MgO覆顶层厚度应该被控制成提供电阻乘以面积(RA)的乘积，该乘积小于隧道势垒的RA乘积以减少隧道磁阻的降低。然而，该限制可导致pMTJ的有限量的垂直磁性各向异性改善。

消除该限制的一种方式是要在由MgO制成的覆顶层周围添加导电层。例如，因为MgO覆顶层不产生隧道磁阻，所以在图案化之后围绕MgO覆顶层的导电层(其可被认为是短路路径)将显著降低来自MgO覆顶层的RA贡献。因此，该MgO覆顶层在没有对RA乘积作出贡献的情况下改善了垂直磁性各向异性。该结果可通过在图案化之后沉积薄金属层、或者通过对该图案化强加蚀刻条件来达成。

用蚀刻来图案化MTJ还可诱发围绕覆顶层的重新沉积的导电材料，其可被用作短路路径。由围绕覆顶层形成导电层的方法提供的优势包括针对底部钉扎或顶部钉扎的pMTJ两者均有对覆顶层的独立控制。对覆顶层的该控制对于pMTJ自由层的磁性质是有用的。

图1解说了存储器器件的存储器单元100，其包括耦合至存取晶体管104的磁性隧道结(MTJ)102。该存储器设备可以是从可个体寻址的MTJ阵列构建的磁性随机存取存储器(MRAM)设备。MTJ栈可包括自由层、固定层和在自由层与固定层之间的隧道势垒层、以及一个或多个铁磁层。代表性地，MTJ 102的自由层110耦合至位线112。存取晶体管104耦合在MTJ 102的固定层106与固定电势节点122之间。隧道势垒层114耦合在固定层106与自由层110之间。存取晶体管104包括耦合至字线118的栅极116。

合成反铁磁材料可形成固定层106和自由层110。例如，固定层106可包括多个材料层，其包括钴铁硼(CoFeB)层、钌(Ru)层和钴铁(CoFe)层。另外，自由层110还可包括多个材料层，其包括钴铁硼(CoFeB)层、钌(Ru)层和钴铁(CoFe)层。另外，隧道势垒层114可以是氧化镁(MgO)。

图2解说了常规STT-MRAM位单元200。STT-MRAM位单元200包括磁性隧道结(MTJ)存储元件205、晶体管201、位线202和字线203。MTJ存储元件205例如从由薄的非磁性绝缘层(隧穿势垒)分隔开的至少两个铁磁层(钉扎层和自由层)形成，该至少两个铁磁层中的每一者可保持磁场或极化。来自这两个铁磁层的电子因施加于这些铁磁层的偏置电压下的隧道效应而可穿透该隧道势垒。自由层的磁性极化可被反转，从而钉扎层和自由层的极性基本对准或相反。通过MTJ的电路径的电阻取决于钉扎层和自由层的极化的对准而变动。电阻的这种变动可编程和读取位单元200。STT-MRAM位单元200还包括源线204、感测放大器208、读/写电路系统206和位线基准207。

图3A是根据本公开的诸方面的用于磁性隧道结(MTJ)结构300的具有短接路径的氧化镁(MgO)覆顶的横截面视图。MTJ结构300(例如，MTJ器件)包括绝缘层312和钉扎层314。绝缘层312围绕覆顶层302(或覆顶和顶部电极)、导电路径304、PMA增强层306、自由层308和隧道势垒层310。绝缘层312可以是低k绝缘材料，诸如二氧化硅(SiO₂)、或者可以简单地是空气或空间。MTJ结构300可以是垂直MTJ(pMTJ)器件。

应领会，仅为解说而非限定提供了MTJ栈的各个层。可添加附加层和/或可去除或组合各层并且各层可包括与所解说的材料不同的材料。

由图3A可以看出，沿覆顶层302的至少一个侧壁形成导电路径304。覆顶层302在MTJ结构300的制造过程期间被蚀刻。

覆顶层302和自由层308的蚀刻过程可固有地产生重新沉积的材料。即，源自蚀刻的残留导电材料在覆顶层302(以及还在自由层308)的侧壁上堆积起来。在该配置中，残留导电材料的堆积最终形成导电路径304。因此，导电路径304可包括源自蚀刻的重新沉积的导电材料。

在另一配置中，导电路径304包括在蚀刻之后沉积的导电材料。例如，在蚀刻过程之后，导电材料可被沉积在覆顶层302和自由层308的侧壁上以补充可能已经堆积起来的任何导电路径304。在又一配置中，导电路径304被工程设计为通过各种工艺(诸如蚀刻)来成为电短路。

在又一配置中(如图3B中所见)，导电路径304由一组通孔来提供。诸通孔可作为导电路径304的附加或替换。

本公开的一个方面对底部钉扎和顶部钉扎pMTJ两者均提供对MgO覆顶的独立控制。另外，可调谐诸pMTJ自由层的磁性质，因为这些pMTJ自由层的磁性质与覆顶MgO厚度有关。这通过提供低阻尼以及强的垂直磁性各向异性值而导致高性能MRAM。并且，制造中使用的蚀刻工艺可固有地诱发重新沉积的材料。结果，可使用先前设计而不必构建全新结构。该器件的各种应用包括在针对非易失性存储器应用(例如，存储、高速缓存)的STT-MRAM阵列中实现pMTJ以及将此类pMTJ器件用于针对基于旋涂的逻辑和计算应用(例如，磁性时钟计时、多位门)。

PMA增强层306可以是氧化铝(Al₂O₃)、氧化镁(MgO)、氧化铪(HfO₂)和/或氧化钽(Ta₂O₅)。PMA增强层306还可以是基于贵重导电材料(诸如具有钴的钯或铂)的(诸)多层，或可以是基于转变导电材料(如钴镍或钴铁镍)的3d金属(诸)多层。

钉扎层314可包括多个材料层，其包括钴铁硼(CoFeB)层、钌(Ru)层和钴铁(CoFe)层。另外，自由层308还可包括多个材料层，其包括钴铁硼(CoFeB)层、钌(Ru)层和钴铁(CoFe)层。另外，隧道势垒层310可以是氧化镁(MgO)。

图4是解说根据本公开的诸方面的制造pMTJ器件的方法400的过程流程图。在框402，形成覆顶层(例如，覆顶层302)、垂直磁性各向异性(PMA)增强层(例如，PMA增强层306)和自由层(例如，自由层308)。在框404，形成将覆顶层、PMA增强层和自由层短路的导电层(例如，导电路径304)。在通孔的情形中，形成从覆顶层通过PMA增强层到自由层的导电层(例如，通孔305)。

在一种配置中，形成导电层或导电路径包括蚀刻覆顶层、PMA增强层、隧道势垒层(例如，隧道势垒层310)和/或自由层以诱发在覆顶层、PMA增强层和自由层上重新沉积导电层。在另一配置中，形成导电层或导电路径包括在覆顶层、PMA增强层和自由层上沉积导电材料。

根据本公开的一个方面，磁性隧道结(MTJ)器件包括钉扎层、在钉扎层上的隧道势垒层、在隧道势垒层上的自由层、在自由层上的PMA增强层、在PMA增强层上的覆顶层以及用于将该覆顶层、该PMA增强层和该自由层电短路的装置。在一种配置中，该短路装置是导电路径304。在另一配置中，该短路装置是通孔305。在又一配置中，前述装置可以是配置成执行由前述装置叙述的功能的任何材料或任何层。尽管已阐述了特定装置，但是本领域技术人员将可领会，并非所有所公开的装置都是实践所公开的配置所必需的。此外，某些众所周知的装置未被描述，以便保持专注于本公开。

在一种配置中，用于各种导电层的导电材料是铜(Cu)，或具有高导电率的其他导电材料。替换地，该导电材料可包括铜(Cu)、银(Ag)、经退火铜(Cu)、金(Au)、铝(Al)、钙(Ca)、钨(W)、锌(Zn)、镍(Ni)、锂(Li)或铁(Fe)。前述导电材料层也可通过电镀、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、喷溅、或蒸发来沉积。

PMA增强层306可包括氧化铝(Al₂O₃)、氧化镁(MgO)、氧化铪或铪(IV)氧化物(HfO₂)和/或氧化钽或五氧化二钽(Ta₂O₅)。PMA增强层306还可包括基于贵重导电材料(诸如具有钴的钯或铂(诸如钴钯(Co/Pa)或钴铂(Co/Pt)))、或任何之前列出的材料的合金的多层。PMA增强层306还可包括仅由3d转变导电材料(如钴镍(Co/Ni)或钴铁/镍(CoFe/Ni))、或先前列出的材料的合金制成的多层。

在任何前述pMTJ结构中使用的任何绝缘材料(诸如绝缘层312)可以是低k材料(其包括二氧化硅(SiO₂)、以及氟掺杂的、碳掺杂的、和多孔碳掺杂的形式)、以及旋涂式有机聚合电介质(诸如聚酰亚胺、聚降冰片烯、苯并环丁烯(BCB)和聚四氟乙烯(PTEF))、基于旋涂硅酮的聚合物电介质和含氮碳氧化硅(SiCON)。

尽管在上述工艺步骤中未提及，但光致抗蚀剂、通过掩模进行紫外线曝光、光致抗蚀剂显影和光刻可被使用。光致抗蚀剂层可通过旋涂涂覆、基于液滴的光致抗蚀剂沉积、喷涂、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、喷溅或蒸发来沉积。光致抗蚀剂层可随后被曝光，并且随后通过使用诸如氯化铁(FeCl₃)、氯化铜(CuCl₂)或碱性氨(NH₃)之类的溶液的化学蚀刻工艺来蚀刻以便洗去被曝光的光致抗蚀剂部分，或者使用等离子体的干蚀刻工艺来蚀刻。光致抗蚀剂层还可以通过化学光致抗蚀剂剥离工艺或使用等离子体(诸如氧)的干光致抗蚀剂剥离工艺(其被称为灰化)来剥离。

图5是示出其中可有利地采用本公开的一方面的示例性无线通信系统500的框图。出于解说目的，图5示出了三个远程单元520、530和550以及两个基站540。将认识到，无线通信系统可具有远多于此的远程单元和基站。远程单元520、530和550包括IC器件525A、525C和525B，这些IC器件包括所公开的MTJ器件。将认识到，其他设备也可包括所公开的MTJ器件，诸如基站、交换设备、和网络装备。图5示出了从基站540到远程单元520、530和550的前向链路信号580，以及从远程单元520、530和550到基站540的反向链路信号590。

在图5中，远程单元520被示为移动电话，远程单元530被示为便携式计算机，并且远程单元550被示为无线本地环路系统中的固定位置远程单元。例如，远程单元可以是移动电话、手持式个人通信系统(PCS)单元、便携式数据单元(诸如个人数据助理)、启用GPS的设备、导航设备、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、固定位置的数据单元(诸如仪表读数装备)、或者存储或取回数据或计算机指令的其他设备、或者其组合。尽管图5解说了根据本公开的教导的远程单元，但本公开并不限于所解说的这些示例性单元。本公开的各方面可以合适地在包括所公开的MTJ器件的许多设备中使用。

图6是解说用于半导体组件(诸如以上所公开的MTJ器件)的电路、布局以及逻辑设计的设计工作站的框图。设计工作站600包括硬盘601，该硬盘601包含操作系统软件、支持文件、以及设计软件(诸如Cadence或OrCAD)。设计工作站600还包括促成电路610或半导体组件612(诸如MTJ器件)的设计的显示器602。提供存储介质604以用于有形地存储电路设计610或半导体组件612。电路设计610或半导体组件612可以文件格式(诸如GDSII或GERBER)存储在存储介质604上。存储介质604可以是CD-ROM、DVD、硬盘、闪存、或者其他合适的设备。此外，设计工作站600包括用于从存储介质604接受输入或者将输出写到存储介质604的驱动装置603。

存储介质604上记录的数据可包括指定逻辑电路配置、用于光刻掩模的图案数据、或者用于串写工具(诸如电子束光刻)的掩模图案数据。该数据可进一步包括与逻辑仿真相关联的逻辑验证数据，诸如时序图或网电路。在存储介质604上提供数据通过减少用于设计半导体晶片的工艺数目来促成电路设计610或半导体组件612的设计。

对于固件和/或软件实现，这些方法体系可以用执行本文所描述功能的模块(例如，规程、函数等等)来实现。有形地体现指令的机器可读介质可被用来实现本文所述的方法体系。例如，软件代码可被存储在存储器中并由处理器单元来执行。存储器可以在处理器单元内或在处理器单元外部实现。如本文所用的，术语“存储器”是指长期、短期、易失性、非易失性类型存储器、或其他存储器，而并不限于特定类型的存储器或存储器数目、或记忆存储在其上的介质的类型。

如果以固件和/或软件实现，则功能可作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上。示例包括编码有数据结构的计算机可读介质和编码有计算机程序的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是能被计算机存取的可用介质。作为示例而非限定，此类计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或能存储指令或数据结构形式的期望程序代码且能被计算机访问的其他介质；如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘常常磁性地再现数据，而碟用激光光学地再现数据。上述的组合应当也被包括在计算机可读介质的范围内。

除了存储在计算机可读介质上，指令和/或数据还可作为包括在通信装置中的传输介质上的信号来提供。例如，通信装置可包括具有指示指令和数据的信号的收发机。这些指令和数据被配置成使一个或多个处理器实现权利要求中叙述的功能。

应领会，包括本文中描述的MTJ存储元件的存储器设备可包括在移动电话、便携式计算机、手持式个人通信系统(PCS)单元、便携式数据单元(诸如个人数据助理(PDA))、启用GPS的设备、导航设备、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、位置固定的数据单元(诸如仪表读数装备)、或者存储或检索数据或计算机指令的任何其他设备，或者其任何组合中。相应地，本公开的诸方面可以在包括有源集成电路系统的任何设备中合适地被采用，该有源集成电路系统包含具有如本文中所公开的MTJ存储元件。

此外，应领会各种存储器设备可包括如本文中所公开的MTJ存储元件的阵列。另外，MTJ存储元件可被用在各种其他应用(诸如，逻辑电路)中。相应地，尽管以上公开的各部分讨论了自立的MTJ存储元件，但将领会，各个方面可包括其中集成有MTJ存储元件的设备。

相应地，诸方面可包括实施指令的机器可读介质或计算机可读介质，该指令在由处理器执行时将该处理器和任何其他协作元件变换成用于执行如有该指令提供的本文中描述的功能性的机器。

尽管前面的公开示出了解说性方面，但是应当注意，在其中可作出各种变更和修改而不会脱离如所附权利要求定义的本公开的范围。根据本文中所描述的诸方面的方法权利要求的功能、步骤和/或作不必按任何特定次序来执行。此外，尽管诸方面的要素可能是以单数来描述或主张权利的，但是复数也是已料想了的，除非显式地声明了限定于单数。

尽管已详细描述了本公开及其优势，但是应当理解，可在本文中作出各种改变、替代和变更而不会脱离如由所附权利要求所定义的本公开的技术。例如，诸如“上方”、“下方”、“顶部”和“底部”之类的关系术语是关于基板或电子器件使用的。当然，如果该基板或电子器件被颠倒，则上方变成下方，顶部变成底部，反之亦然。另外，如果是侧面取向的，则术语“上方”、“下方”、“顶部”和“底部”可指代例如基板或电子器件的侧面。

本文使用词语“示例性”来意指“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何方面不必然被解释为优于或胜过其他方面。类似地，术语“本公开的诸方面”不要求本公开的所有方面都包括所讨论的特征、优点或操作模式。本文所用的术语是仅出于描述特定方面的目的，而不意在限制本公开的诸方面。

如本文所使用的，单数形式的“一”、“某”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，术语“包括”、“具有”、“包含”和/或“含有”在本文中使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素、和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其群组的存在或添加。

而且，本申请的范围并非旨在被限定于说明书中所描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定配置。如本领域的普通技术人员将容易从本公开领会到的，根据本公开，可以利用现存或今后开发的与本文所描述的相应配置执行基本相同的功能或实现基本相同结果的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这样的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤包括在其范围内。

Claims

1.一种磁性隧道结MTJ器件，包括：

钉扎层；

在所述钉扎层上的隧道势垒层；

在所述隧道势垒层上的自由层；

在所述自由层上的垂直磁性各向异性PMA增强层；

在所述PMA增强层上的覆顶层；以及

沿所述覆顶层、所述PMA增强层和所述自由层的侧壁并仅将所述覆顶层、所述PMA增强层和所述自由层电短路的导电路径。

2.如权利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，所述导电路径包括源自蚀刻的重新沉积的导电材料。

3.如权利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，所述导电路径包括在蚀刻之后沉积的导电材料。

4.如权利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，所述导电路径进一步包括多个通孔。

5.如权利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，所述PMA增强层包括氧化铝、氧化镁、氧化铪和氧化钽。

6.如权利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，所述MTJ器件包括垂直MTJ pMTJ器件。

7.如权利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，所述MTJ器件被集成到机顶盒、娱乐单元、导航设备、计算机、手持式个人通信系统PCS单元、便携式数据单元、和/或位置固定的数据单元中。

8.如权利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，所述MTJ器件被集成到移动电话、音乐播放器、和/或视频播放器中。

9.一种制造垂直磁性隧道结pMTJ器件的方法，包括：

形成覆顶层、垂直磁性各向异性PMA增强层和自由层；以及

形成沿所述覆顶层、所述PMA增强层和所述自由层的侧壁以仅将所述覆顶层、所述PMA增强层和所述自由层短路的导电层。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，形成所述导电层包括蚀刻所述覆顶层、所述PMA增强层、隧道势垒层和/或所述自由层以诱发所述导电层在所述覆顶层、所述PMA增强层和所述自由层上的重新沉积。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，形成所述导电层包括在所述覆顶层、所述PMA增强层和所述自由层上沉积导电材料。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，形成所述导电层进一步包括制造通孔以将所述覆顶层通过所述PMA增强层耦合至所述自由层。

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括，将所述pMTJ器件集成到机顶盒、娱乐单元、导航设备、计算机、手持式个人通信系统PCS单元、便携式数据单元、和/或位置固定的数据单元中。

14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括，将所述pMTJ器件集成到移动电话、音乐播放器、和/或视频播放器中。

15.一种磁性隧道结MTJ器件，包括：

钉扎层；

在所述钉扎层上的隧道势垒层；

在所述隧道势垒层上的自由层；

在所述自由层上的垂直磁性各向异性PMA增强层；

在所述PMA增强层上的覆顶层；以及

沿所述覆顶层、所述PMA增强层和所述自由层的侧壁安排的用于仅将所述覆顶层、所述PMA增强层和所述自由层电短路的装置。

16.如权利要求15所述的MTJ器件，其特征在于，所述短路装置包括源自蚀刻的重新沉积的导电材料。

17.如权利要求15所述的MTJ器件，其特征在于，所述短路装置包括在蚀刻之后沉积的导电材料。

18.如权利要求15所述的MTJ器件，其特征在于，所述短路装置进一步包括多个通孔。

19.如权利要求15所述的MTJ器件，其特征在于，所述PMA增强层包括氧化铝、氧化镁、氧化铪和氧化钽。

20.如权利要求15所述的MTJ器件，其特征在于，所述MTJ器件包括垂直MTJpMTJ器件。

21.如权利要求15所述的MTJ器件，其特征在于，所述MTJ器件被集成到机顶盒、娱乐单元、导航设备、计算机、手持式个人通信系统PCS单元、便携式数据单元、和/或位置固定的数据单元中。

22.如权利要求15所述的MTJ器件，其特征在于，所述MTJ器件被集成到移动电话、音乐播放器、和/或视频播放器中。

23.一种其上存储有代码的计算机可读介质，上述代码在由处理器执行时，使上述处理器实现一种制造垂直磁性隧道结pMTJ器件的方法，包括以下步骤：

形成覆顶层、垂直磁各向异性PMA增强层和自由层；以及

24.如权利要求23所述的计算机可读介质，其特征在于，所述形成所述导电层的步骤包括蚀刻所述覆顶层、所述PMA增强层、隧道势垒层和/或所述自由层以诱发所述导电层在所述覆顶层、所述PMA增强层和所述自由层上的重新沉积的步骤。

25.如权利要求23所述的计算机可读介质，其特征在于，所述形成所述导电层的步骤进一步包括在所述覆顶层、所述PMA增强层和所述自由层的侧壁上沉积导电材料的步骤。

26.如权利要求23所述的计算机可读介质，其特征在于，所述形成所述导电层的步骤进一步包括制造通孔以将所述覆顶层通过所述PMA增强层耦合至所述自由层的步骤。

27.如权利要求23所述的计算机可读介质，其特征在于，进一步包括将所述pMTJ器件集成到机顶盒、娱乐单元、导航设备、计算机、手持式个人通信系统PCS单元、便携式数据单元、和/或位置固定的数据单元中的步骤。

28.如权利要求23所述的计算机可读介质，其特征在于，进一步包括将所述pMTJ器件集成到移动电话、音乐播放器、和/或视频播放器。