CN107004762B - 磁性隧道结 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁性隧道结，其包含导电第一磁电极，所述导电第一磁电极包含磁记录材料。导电第二磁电极与所述第一电极隔开且包含磁参考材料。非磁性隧道绝缘体材料在所述第一电极与所述第二电极之间。所述第二电极的所述磁参考材料包含非磁性区域，所述非磁性区域包括元素铱。所述磁参考材料包含在所述非磁性区域与所述隧道绝缘体材料之间包括元素钴或富含钴的合金的磁性区域。

Description

磁性隧道结
技术领域
本文所揭示的实施例涉及磁性隧道结。
背景技术
磁性隧道结是具有被薄的非磁性绝缘体材料(例如，电介质材料)隔开的两个导电磁电极的集成电路组件。绝缘体材料足够薄使得电子在适当的条件下可通过绝缘体材料从一个磁电极穿隧到另一磁电极。在正常操作写入或擦除电流/电压下，磁电极中的至少一者可使其整体磁化方向在两个状态之间切换，且其通常被称为“自由”或“记录”电极。另一磁电极通常被称为“参考”、“固定的”或“钉扎的”电极，且当施加正常操作写入或擦除电流/电压时，其整体磁化方向将不切换。参考电极及记录电极电耦合到相应的导电节点。穿过参考电极、绝缘体材料及记录电极在所述两个节点之间流动的电流的电阻取决于记录电极相对于参考电极的整体磁化方向。因此，磁性隧道结可经编程为至少两个状态中的一者，且通过测量流过磁性隧道结的电流可感测所述状态。由于磁性隧道结可在两个导电状态之间经“编程”，已提议将其用于存储器集成电路中。此外，磁性隧道结可用于除存储器以外的逻辑或其它电路。
记录电极的整体磁化方向可通过电流引发的外部磁场切换或通过使用自旋极化电流以引起自旋转移力矩(STT)效应切换。电荷载流子(例如电子)具有称为“自旋”的性质，自旋是所述载流子固有的少量角动量。电流通常不极化(具有50％“自旋向上”及50％“自旋向下”的电子)。自旋极化电流是带有更多任一自旋的电子的电流。通过使电流穿过磁性材料，所述电流可产生自旋极化电流。如果自旋极化电流经引导到磁性材料中，那么自旋角动量可转移到所述材料，借此影响其磁化定向。如果自旋极化电流具有足够量值，那么这可用于激发振荡或甚至翻转(即，切换)磁性材料的定向/磁畴方向。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的磁性隧道结的示意结构视图。
图2是根据本发明的实施例的磁性隧道结的示意结构视图。
图3是根据本发明的实施例的磁性隧道结的示意结构视图。
图4是根据本发明的实施例的磁性隧道结的示意结构视图。
具体实施方式
首先参考图1描述根据本发明的实施例的磁性隧道结。此磁性隧道结包括构造10，所述构造10可包括磁性隧道结的主要材料。材料可在构造10的旁边、立面向内或立面向外。举例来说，可在构造10附近某处提供集成电路的其它部分或整体制造的组件，且所述组件并不特别切合文中所揭示的发明。
构造10包括导电(即，电性)第一磁(即，亚铁磁性或铁磁性)电极12，电极12包括磁记录材料。导电第二磁电极14与第一电极12隔开且包括磁参考材料。因此，第一电极12可用作记录电极且第二电极14可用作参考电极。非磁性隧道绝缘体材料16在第一电极12与第二电极14之间。除非另有指明，否则文中所描述的任何材料及/或结构可为同质的或非同质的，且无论如何可为连续地或不连续地上覆于任何材料。此外，除非另有说明，否则可使用任何合适的既有或待发展的技术形成每一种材料，其中原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、外延生长、扩散掺杂及离子植入作为实例。尽管磁记录材料及磁参考材料中的一或两者可在其中具有固有非磁性的一或多个区域，但是磁记录材料及磁参考材料是个别整体有磁性的且集体有磁性的。
第一电极12及第二电极14的位置可颠倒。此外，图1中的构造10被展示为大体垂直或立面定向。然而，可使用其它定向，例如，水平；对角线；水平、垂直、对角线的一或多个组合等等。在此文件中，“水平”指代沿着在制造期间衬底处理所相对的主要表面的大体方向，且“垂直”是大体正交于其的方向。此外，如文中所使用的“垂直”及“水平”是独立于三维空间中衬底的定向的相对于彼此大体上垂直的方向。此外，在此文件中，“立面”、“上部”、“下部”、“顶部”及“底部”是参考垂直方向。无论如何，第一电极12、隧道绝缘体材料16及第二电极14的实例厚度分别为约5埃到200埃、约5埃到50埃及约20埃到300埃。在此文件中，“厚度”本身(前面无方向形容词)经定义为从具有不同组合物的紧邻材料或紧邻区域的最靠近的表面垂直穿过给定材料或区域的平均直线距离。此外，文中所描述的各种材料可具有实质上恒定的厚度或可变的厚度。除非另有指明，否则如果具有可变的厚度，那么厚度是指平均厚度。
可将任何既有或待发展的组合物用于隧道绝缘体材料16及第一电极12。举例来说，隧道绝缘体材料16可包括MgO、TiOx及AlOx中的一或多者、基本上由或由MgO、TiOx及AlOx中的一或多者组成。举例来说，第一电极12的磁记录材料可包括以下项、基本上由或由以下项组成：钴、铁、硼及额外的金属/材料(例如，Ni、Mg、CrO2、NiMnSb、PtMnSb、RXMnO3中的一或多者[R：稀土；X：Ca、Ba及/或Sr])。
第二电极14的磁参考材料包含非磁性区域18及磁性区域20。非磁性区域18包括元素铱、基本上由或由元素铱组成。磁性区域20包括元素钴或富含钴的合金、基本上由或由元素钴或富含钴的合金组成，且在非磁性区域18与隧道绝缘体材料16之间。在此文件的上下文中，“富含钴的合金”是其中总数按原子/摩尔计钴是所有元素中数量最多的元素的合金。实例富含钴的合金包含CoFeB及CoM(其中M可为Ta、Ti、W、Mg或Ru中的一或多者)。磁性区域20可包括元素钴与一或多种富含钴的合金两者、基本上由或由所述两者组成，其中图1仅展示元素钴。
在一个实施例中，元素铱直接抵靠元素钴或富含钴的合金，且在一个实施例中，元素钴或富含钴的合金直接抵靠隧道绝缘体材料。在此文件中，当所陈述的材料或结构相对于彼此存在至少某种物理碰触接触时，材料或结构“直接抵靠”另一者。相比之下，前面无“直接地”的“上面”、“上”及“抵靠”包含“直接抵靠”及其中居间材料或结构引起所陈述的材料或结构相对于彼此无物理触碰接触的构造。如果两种所陈述的材料彼此不直接抵靠，那么具有不同组合物的材料位于其之间。如文中所使用，“不同组合物”仅需要两种所陈述的材料的彼此可直接抵靠的部分在化学上及/或物理上不同(例如如果此类材料是非同质的)。如果两种所陈述的材料彼此不直接抵靠，那么“不同组合物”仅需要两种所陈述的材料的彼此最靠近的所述部分在化学上及/或物理上不同(如果此类材料是非同质的)。在一个实施例中，元素铱可不直接抵靠元素钴或富含钴的合金，或元素钴或富含钴的合金可不直接抵靠隧道绝缘体材料。举例来说，第二电极可包括在元素钴或富含钴的合金与隧道绝缘体材料之间包括钴、铁及硼(未在图1中展示)的合金。此外在此实例中，可在元素钴或富含钴的合金与包括钴、铁及硼的合金之间提供元素钽层。
元素铱及元素钴或富含钴的合金可具有相同或不同的相应最大厚度，其中图1中展示不同的最大厚度。在一个实施例中，元素钴或富含钴的合金具有大于元素铱的最大厚度。元素钴或富含钴的合金20的实例最大厚度为从约2埃到30埃，其中理想的更狭窄实例为从约4埃到20埃。元素铱18的实例最大厚度为从约2埃到15埃，其中理想的更狭窄实例为从约4埃到7埃。关于厚度的特定实例是第一电极12为约14埃、隧道绝缘体16为约12埃及第二电极14为约15埃，其中磁性区域20为约10埃及非磁性区域18为约5埃。
在一些实施例中(例如，如下文所述)，第二电极的磁参考材料包括在非磁性区域与非磁性隧道绝缘体材料之间个别包括元素钴或富含钴的合金的多个隔开的磁性区域。在一些此类实施例中，多个隔开的磁性区域的至少一些紧邻者通过元素铱彼此分开。无论如何，在一个实施例中，第二电极不含镍且在一个实施例中不含钌。
替代实例实施例磁性隧道结构造10a展示于图2中。已适当使用来自上文所描述的实施例的相似参考符号，用后缀“a”或“b”来指示一些构造差异。构造10a包括导电第一磁电极12、导电第二磁电极14a及其之间的隧道绝缘体材料16。第二电极14a包括个别包括钴或富含钴的合金的两个隔开的区域20a、20b。此类区域中的一者(例如，20a)比另一者(例如，20b)更靠近隧道绝缘体材料16。元素铱18在两个区域20a与20b之间。可提供两个以上(未在图2中展示)隔开的区域20a、20b，例如如下文一些实施例中描述。无论如何，此类隔开的区域可具有相同或不同的相应最大厚度。无论如何，在一个实施例中元素铱可具有小于两个区域20a、20b中的至少一者的最大厚度，及在一个实施例中可具有小于这两个区域中的每一者的最大厚度。无论如何，在一个实施例中在包括元素钴或富含钴的合金的全部隔开的区域(例如，20a、20b)之间的第二电极14a不含镍且不含钌。可使用如上文描述的任何其它属性或构造。
根据本发明的实施例的另一磁性隧道结构造10c展示于图3中。已适当使用来自上文所描述的实施例的相似参考符号，用后缀“c”或不同的参考符号来指示一些构造差异。在构造10c中，第二电极14c包括在隧道绝缘体材料16与区域20a之间包括钴、铁及硼的合金26。合金26的实例厚度为约2埃到25埃，其中特定实例组合物为Co0.6Fe0.2B0.2。在一个实施例中，合金26直接抵靠隧道绝缘体材料16。在一个实施例中，合金26不直接抵靠区域20a，例如其中构造10c被展示为在合金26与区域20a之间包括元素钽28。钽28的实例厚度为约2埃到15埃。可提供合金26，举例来说，当隧道绝缘体材料16与合金26具有结晶体心立方(BCC)晶格且元素钴或富含钴的合金20a具有结晶面心立方(FCC)晶格，且元素钽28可作为缓冲器提供于原本应为直接抵靠FCC晶格的BCC晶格的区域之间。无论如何，可使用如上文所描述的任何其它的属性或构造。
另一实例磁性隧道结构造10d展示于图4中。已适当使用来自上文所描述的实施例的相似参考符号，用后缀“d”或用不同的参考符号来指示一些构造差异。构造10d包括导电第一磁电极12、导电第二磁电极14d及其之间的隧道绝缘体材料16。第二电极14d包括两种复合物31、32，所述两种复合物31、32个别包括两对40、45交替区域。可使用两种以上复合物，其中磁性隧道结构造10d被展示为包括三种复合物31、32及33。所述复合物不需要相对于彼此具有相同的组合物或构造。然而，每一对(例如，分别为40、45)中的交替区域中的一者(例如，20a、20b)包括元素钴或富含钴的合金。此外，每一对中的交替区域的另一者(例如，18)包括元素铱。
在对40、45中的个别者中的元素铱的区域可具有相同或不同的相应最大厚度，其中针对区域18展示相同最大厚度。类似地，在对40、45的个别者中的钴或富含钴的合金的区域可具有相同或不同的相应最大厚度，其中不同的相应最大厚度展示于区域20a、20b中。无论如何，交替区域20b/18/20a/18个别可具有恒定的厚度或具有可变的厚度，其中针对每一区域展示恒定的相应厚度。在一个实施例中，每一对中的交替区域20b/18与20a/18彼此直接抵靠(例如，区域20b直接抵靠其紧邻的区域18且区域20a直接抵靠其紧邻的区域18)。在一个实施例中，两种复合物彼此直接抵靠。举例来说及如所示，两种复合物31及32彼此直接抵靠且两种复合物32及33彼此直接抵靠。在一个实施例中，两种复合物中的一者比两种给定复合物中的另一者更靠近非磁性隧道绝缘体材料，所述更靠近者不直接抵靠非磁性隧道绝缘体材料。举例来说，复合物31不直接抵靠隧道绝缘体材料16。而是，实例第二电极14d被展示为在复合物材料31与隧道绝缘体材料16之间包括材料50(例如，元素钴或富含钴的合金)。因此，材料50还在复合物32与隧道绝缘体材料16之间，且还在复合物33与隧道绝缘体材料16之间。此外，在实例图4实施例中，合金26包括钴、铁及硼且元素钽28包括第二电极14d的部分。在一个实施例中，在包括元素钴或富含钴的合金的所有隔开的区域之间(例如，在所有的区域20a与20b之间)的第二电极14d不含镍且不含钌。
在一个实施例中且如所示，个别复合物31、32及33中的交替区域的更狭窄对40具有大于另一对45的最大厚度的最大厚度。
关于厚度的特定实例是区域18及20b各自为约5埃、区域20a为约10埃、材料50为约6埃、材料28为约2埃、材料26为约9埃、材料16为约12埃及第一电极12为约14埃。
关于电极14d内的特定区域展示实例大的中空箭头，其希望指示可能的磁定向。此外，此类箭头的长度希望指示在此类相应方向上的更大的磁量值。然而，此类是仅举例来说的。特定来说，仅举例来说，第二电极14d中的此类区域的磁方向可与所示的方向相反，或进一步举例来说可在相同方向上及/或具有不同量值。可使用如上文描述的任何其它属性或构造。
使用具有在元素铱与隧道绝缘体材料之间包括非磁性元素铱及磁元素钴或富含钴的合金的磁参考材料的第二电极可使得能够实现(尽管不需要)特定优势。举例来说，此可使得能够精简用于参考电极的磁参考材料的材料组合。此外或替代地，此可允许在此类器件内实现带有用于更高STT效率的力矩平衡的更稳定磁参考材料时，磁参考材料的堆叠设计种类更多。替代地或此外，可最小化碰撞记录电极的磁记录材料的杂散磁场，或许包含缩小的面内场组件，此归因于在允许减小所需编程电流时用于STT效率增益的局部补偿的磁矩。此外或替代地，与可实现或引起更高的隧道磁致电阻(TMR)及更好的耐热性(例如，超过400℃)的其它磁参考材料相比，元素铱可在堆叠内提供改进的扩散障壁效率。替代地或此外，带有降低的堆叠高度的精简的磁参考材料复合物可经提供用于STT参数的更紧密的单元间的分配。此低高度的磁性隧道结堆叠可实现处理工作减少的高密度产品设计，尤其在使用此类堆叠的如蚀刻及囊封的步骤中。
总结
在一些实施例中，磁性隧道结包括导电第一磁电极，所述导电第一磁电极包括磁记录材料。导电第二磁电极与第一电极隔开且包括磁参考材料。非磁性隧道绝缘体材料在第一电极与第二电极之间。第二电极的磁参考材料包含非磁性区域，所述非磁性区域包括元素铱。磁参考材料包含在非磁性区域与隧道绝缘体材料之间包括元素钴或富含钴的合金的磁性区域。
在一些实施例中，磁性隧道结包括导电第一磁电极，所述导电第一磁电极包括磁记录材料。导电第二磁电极与第一电极隔开且包括磁参考材料。非磁性隧道绝缘体材料在第一电极与第二电极之间。第二电极包括个别包括元素钴或富含钴的合金的两个隔开的区域。两个区域中的一者比两个区域的另一者更靠近隧道绝缘体材料。元素铱在两个区域之间。
在一些实施例中，磁性隧道结包括导电第一磁电极，所述导电第一磁电极包括磁记录材料。导电第二磁电极与第一电极隔开且包括磁参考材料。非磁性隧道绝缘体在第一电极与第二电极之间。第二电极包括个别包括两对交替区域的两种复合物。每一对中的交替区域中的一者包括元素钴或富含钴的合金。每一对中的交替区域的另一者包括元素铱。
在遵守法规的情况下，已使用或多或少特定于结构特征及方法特征的语言来描述文中所揭示的标的物。然而，应理解，由于文中所揭示的构件包括实例实施例，所以权利要求书不限于所示及所述的特定特征。因此，权利要求书应被赋予如字面意思那样的全范围，且应根据等同原则进行适当解释。

Claims (21)

1.一种磁性隧道结，其包括：
导电第一磁电极，其包括磁记录材料；
导电第二磁电极，其与所述第一电极隔开且包括磁参考材料；
非磁性隧道绝缘体材料，其在所述第一电极与所述第二电极之间；
所述第二电极的所述磁参考材料包含非磁性区域，所述非磁性区域包括元素铱，所述磁参考材料包含在所述非磁性区域与所述隧道绝缘体材料之间包括元素钴或富含钴的合金的磁性区域；
所述第二电极包括两个复合物，所述两个复合物各自包括两对交替区域，每一对中的所述交替区域中的一者包括元素钴或富含钴的合金，每一对中的所述交替区域中的另一者包括元素铱；
各个复合物中的所述两对中的一者比所述两对中的另一者更接近所述隧道绝缘体材料，所述一对的最大厚度大于所述另一对的最大厚度。
2.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其中所述磁性区域包括元素钴。
3.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其中所述磁性区域包括富含钴的合金。
4.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其中所述磁性区域包括元素钴及富含钴的合金。
5.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其中所述元素铱直接抵靠所述元素钴或富含钴的合金。
6.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其中所述元素铱及所述元素钴或富含钴的合金具有不同的相应最大厚度。
7.根据权利要求6所述的磁性隧道结，其中所述元素钴或富含钴的合金具有大于所述元素铱的最大厚度。
8.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其中所述元素铱及所述元素钴或富含钴的合金具有相同的最大厚度。
9.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其中所述磁参考材料包括在所述非磁性区域与所述隧道绝缘体材料之间个别包括元素钴或富含钴的合金的多个隔开的磁性区域。
10.根据权利要求9所述的磁性隧道结，其中所述多个隔开的磁性区域的至少一些紧邻者通过元素铱彼此分开。
11.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其中所述磁性区域厚度均匀。
12.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其中所述非磁性区域厚度均匀。
13.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其中所述第二电极不含镍。
14.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其中元素Ta位于所述元素钴或富含钴的合金与所述隧道绝缘体材料之间，包含钴、铁及硼的合金位于所述元素Ta和所述隧道绝缘体材料之间。
15.根据权利要求14所述的磁性隧道结，其包括所述复合物中的三者。
16.根据权利要求14所述的磁性隧道结，其中所述第二电极包括位于所述一个复合物与所述隧道绝缘体材料之间的元素钴或富含钴的合金。
17.根据权利要求14所述的磁性隧道结，其中所述两对中的个别者中的元素铱区域具有相同最大厚度。
18.根据权利要求14所述的磁性隧道结，其中所述两对中的个别者中的钴或富含钴的合金区域具有不同的相应最大厚度。
19.根据权利要求18所述的磁性隧道结，其中所述两对中的个别者中的元素铱区域具有相同最大厚度。
20.根据权利要求14所述的磁性隧道结，其中所述元素Ta直接抵靠所述元素钴或富含钴的合金，且直接抵靠所述包含钴、铁及硼的合金。
21.根据权利要求20所述的磁性隧道结，其中所述包含钴、铁及硼的合金直接抵靠所述隧道绝缘体材料。
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WO (1) WO2016094048A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9373779B1 (en) 2014-12-08 2016-06-21 Micron Technology, Inc. Magnetic tunnel junctions
US9502642B2 (en) 2015-04-10 2016-11-22 Micron Technology, Inc. Magnetic tunnel junctions, methods used while forming magnetic tunnel junctions, and methods of forming magnetic tunnel junctions
US9520553B2 (en) 2015-04-15 2016-12-13 Micron Technology, Inc. Methods of forming a magnetic electrode of a magnetic tunnel junction and methods of forming a magnetic tunnel junction
US9257136B1 (en) 2015-05-05 2016-02-09 Micron Technology, Inc. Magnetic tunnel junctions
US9680089B1 (en) 2016-05-13 2017-06-13 Micron Technology, Inc. Magnetic tunnel junctions

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5949600A (en) 1995-09-06 1999-09-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Signal reproduction method and magnetic recording and reproducing apparatus using tunnel current
JP3091398B2 (ja) 1995-09-14 2000-09-25 科学技術振興事業団 磁気−インピーダンス素子及びその製造方法
US5640343A (en) 1996-03-18 1997-06-17 International Business Machines Corporation Magnetic memory array using magnetic tunnel junction devices in the memory cells
US6048632A (en) 1997-08-22 2000-04-11 Nec Research Institute Self-biasing, non-magnetic, giant magnetoresistance sensor
US5898548A (en) 1997-10-24 1999-04-27 International Business Machines Corporation Shielded magnetic tunnel junction magnetoresistive read head
US6788502B1 (en) 1999-09-02 2004-09-07 International Business Machines Corporation Co-Fe supermalloy free layer for magnetic tunnel junction heads
CN100466322C (zh) 2001-01-19 2009-03-04 松下电器产业株式会社 磁存储元件、其制造方法和驱动方法、及存储器阵列
JP2004079632A (ja) * 2002-08-12 2004-03-11 Toshiba Corp 半導体集積回路装置
JP4095498B2 (ja) * 2003-06-23 2008-06-04 株式会社東芝 磁気ランダムアクセスメモリ、電子カードおよび電子装置
KR100512180B1 (ko) 2003-07-10 2005-09-02 삼성전자주식회사 자기 랜덤 엑세스 메모리 소자의 자기 터널 접합 및 그의형성방법
JP4142993B2 (ja) 2003-07-23 2008-09-03 株式会社東芝 磁気メモリ装置の製造方法
US6946697B2 (en) 2003-12-18 2005-09-20 Freescale Semiconductor, Inc. Synthetic antiferromagnet structures for use in MTJs in MRAM technology
US7528457B2 (en) 2006-04-14 2009-05-05 Magic Technologies, Inc. Method to form a nonmagnetic cap for the NiFe(free) MTJ stack to enhance dR/R
US7595520B2 (en) 2006-07-31 2009-09-29 Magic Technologies, Inc. Capping layer for a magnetic tunnel junction device to enhance dR/R and a method of making the same
US7672089B2 (en) 2006-12-15 2010-03-02 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Current-perpendicular-to-plane sensor with dual keeper layers
JP2008211058A (ja) 2007-02-27 2008-09-11 Toshiba Corp 磁気ランダムアクセスメモリ及びその書き込み方法
JP4682998B2 (ja) * 2007-03-15 2011-05-11 ソニー株式会社 記憶素子及びメモリ
US8559141B1 (en) 2007-05-07 2013-10-15 Western Digital (Fremont), Llc Spin tunneling magnetic element promoting free layer crystal growth from a barrier layer interface
US8372661B2 (en) * 2007-10-31 2013-02-12 Magic Technologies, Inc. High performance MTJ element for conventional MRAM and for STT-RAM and a method for making the same
WO2010026667A1 (en) 2008-09-03 2010-03-11 Canon Anelva Corporation Ferromagnetic preferred grain growth promotion seed layer for amorphous or microcrystalline mgo tunnel barrier
US8102700B2 (en) 2008-09-30 2012-01-24 Micron Technology, Inc. Unidirectional spin torque transfer magnetic memory cell structure
US8310861B2 (en) 2008-09-30 2012-11-13 Micron Technology, Inc. STT-MRAM cell structure incorporating piezoelectric stress material
US7944738B2 (en) 2008-11-05 2011-05-17 Micron Technology, Inc. Spin torque transfer cell structure utilizing field-induced antiferromagnetic or ferromagnetic coupling
JP2011060918A (ja) * 2009-09-08 2011-03-24 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> スピン注入磁化反転素子、磁気ランダムアクセスメモリ、光変調器、表示装置、ホログラフィ装置、ホログラム記録装置および光変調器の製造方法
WO2011043063A1 (ja) 2009-10-05 2011-04-14 キヤノンアネルバ株式会社 基板冷却装置、スパッタリング装置および電子デバイスの製造方法
US8238151B2 (en) 2009-12-18 2012-08-07 Micron Technology, Inc. Transient heat assisted STTRAM cell for lower programming current
JP2012059808A (ja) 2010-09-07 2012-03-22 Sony Corp 記憶素子、メモリ装置
JP5123365B2 (ja) 2010-09-16 2013-01-23 株式会社東芝 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
JP5514059B2 (ja) 2010-09-17 2014-06-04 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子及び磁気ランダムアクセスメモリ
US8345471B2 (en) 2010-10-07 2013-01-01 Hynix Semiconductor Inc. Magneto-resistance element and semiconductor memory device including the same
US8427791B2 (en) 2010-11-23 2013-04-23 HGST Netherlands B.V. Magnetic tunnel junction having a magnetic insertion layer and methods of producing the same
US9070464B2 (en) 2010-12-10 2015-06-30 Avalanche Technology, Inc. Magnetic random access memory (MRAM) with enhanced magnetic stiffness and method of making same
US8570691B2 (en) * 2011-04-07 2013-10-29 HGST Netherlands B.V. TMR sensor film using a tantalum insertion layer and systems thereof
JP2013115413A (ja) * 2011-12-01 2013-06-10 Sony Corp 記憶素子、記憶装置
US9058885B2 (en) 2011-12-07 2015-06-16 Agency For Science, Technology And Research Magnetoresistive device and a writing method for a magnetoresistive device
JP2013140891A (ja) 2012-01-05 2013-07-18 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子の製造方法
US8871365B2 (en) * 2012-02-28 2014-10-28 Headway Technologies, Inc. High thermal stability reference structure with out-of-plane aniotropy to magnetic device applications
US8617644B2 (en) 2012-03-08 2013-12-31 HGST Netherlands B.V. Method for making a current-perpendicular-to-the-plane (CPP) magnetoresistive sensor containing a ferromagnetic alloy requiring post-deposition annealing
JP2013235914A (ja) * 2012-05-08 2013-11-21 Toshiba Corp 磁気抵抗素子および磁気メモリ
US9214624B2 (en) * 2012-07-27 2015-12-15 Qualcomm Incorporated Amorphous spacerlattice spacer for perpendicular MTJs
WO2014022304A1 (en) 2012-07-30 2014-02-06 The Regents Of The University Of California Multiple-bits-per-cell voltage-controlled magnetic memory
JP5597899B2 (ja) 2012-09-21 2014-10-01 株式会社東芝 磁気抵抗素子および磁気メモリ
US9196335B2 (en) 2013-03-14 2015-11-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic memory
US9184374B2 (en) 2013-03-22 2015-11-10 Kazuya Sawada Magnetoresistive element
US9082960B2 (en) * 2013-04-16 2015-07-14 Headway Technologies, Inc. Fully compensated synthetic antiferromagnet for spintronics applications
US9240547B2 (en) 2013-09-10 2016-01-19 Micron Technology, Inc. Magnetic tunnel junctions and methods of forming magnetic tunnel junctions
US9257638B2 (en) 2014-03-27 2016-02-09 Lam Research Corporation Method to etch non-volatile metal materials
US9099124B1 (en) 2014-09-28 2015-08-04 HGST Netherlands B.V. Tunneling magnetoresistive (TMR) device with MgO tunneling barrier layer and nitrogen-containing layer for minimization of boron diffusion
US9373779B1 (en) 2014-12-08 2016-06-21 Micron Technology, Inc. Magnetic tunnel junctions
US9177573B1 (en) 2015-04-30 2015-11-03 HGST Netherlands B.V. Tunneling magnetoresistive (TMR) device with magnesium oxide tunneling barrier layer and free layer having insertion layer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Computer simulation of switching characteristics in magnetic tunnel junctions exchange-biased by synthetic antiferromagnets";Y.R. Uhm et al.;《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》;20020424;第239卷(第1-3期);123-125 *

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Publication number Publication date
TW201631812A (zh) 2016-09-01
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KR101939005B1 (ko) 2019-01-15
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