CN107681046B - 磁存储器件 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及磁存储器件。一种磁存储器件可以包括第一电极以及与第一电极间隔开的第一磁结构，其中第一磁结构可以在其中包括磁图案。氧化非磁图案可以被安置在第一磁结构与第一电极之间，其中氧化非磁图案可以包括非金属元素，所述非金属元素具有比约Fe的氧化物形成标准自由能更小的氧化物形成标准自由能。

Description

磁存储器件
技术领域
本公开涉及磁存储器件和制造其的方法，具体地，涉及具有磁隧道结的磁存储器件和制造其的方法。
背景技术
磁存储器件可以包括磁隧道结(MTJ)图案。磁隧道结图案可以包括两个磁层和插置在其间的隧道势垒层(tunnel barrier layer)。磁隧道结图案的电阻可以根据磁层的磁化方向而变化。例如，与磁层的磁化方向彼此平行时相比，当磁层的磁化方向彼此反平行时，磁隧道结图案的电阻可以更大。这样的电阻上的差异能被用于磁存储器件的数据存储操作。
发明内容
根据本发明的实施方式可以提供磁存储器件及制造其的方法。在根据本发明构思的一些实施方式中，一种磁存储器件可以包括第一电极以及与第一电极间隔开的第一磁结构，其中第一磁结构可以在其中包括磁图案。氧化非磁图案可以被安置在第一磁结构与第一电极之间，其中氧化非磁图案可以包括非金属元素，所述非金属元素具有比约Fe的氧化物形成标准自由能更小的氧化物形成标准自由能。
在根据本发明构思的一些实施方式中，一种磁存储器件可以包括第一电极以及与第一电极间隔开的第一磁结构，其中第一磁结构可以在其中包括磁图案。氧化非磁图案可以在第一磁结构与第一电极之间，其中氧化非磁图案可以包括B。
在根据本发明构思的一些实施方式中，一种磁存储器件可以包括第一电极和第一磁结构，其中第一磁结构可以包括含CoFeB的磁图案。非磁图案可以在第一磁结构与第一电极之间，其中非磁图案可以包括TaBOx。第二磁结构可以与第一磁结构间隔开，第一磁结构位于非磁图案与第二磁结构之间，并且隧道势垒图案可以在第一磁结构与第二磁结构之间。
在根据本发明构思的一些实施方式中，一种磁存储器件可以包括第一电极和第一磁结构，其中第一磁结构可以包括含CoFeB的梯度磁图案。非磁图案可以在第一磁结构与第一电极之间，其中非磁图案可以包括TaBOx。第二磁结构可以与第一磁结构间隔开，并且隧道势垒图案可以在第一磁结构与第二磁结构之间。
附图说明
由以下结合附图的简明描述，示例实施方式将被更清楚地理解。附图描绘了如在此描述的非限制性的示例实施方式。
图1是根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的框图。
图2是电路图，其示出根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的存储单元阵列。
图3是示出根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的单位存储单元的电路图。
图4是示出根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的剖视图。
图5A是示出图4的磁隧道结的一示例的剖视图。
图5B是示出图4的磁隧道结的另一示例的剖视图。
图6至8是示出根据本发明构思的一些实施方式的制造磁存储器件的方法的剖视图。
图9是示出图4的第一磁结构的一修改示例的剖视图。
图10是示出根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的剖视图。
图11A是示出图10的磁隧道结的一示例的剖视图。
图11B是示出图10的磁隧道结的另一示例的剖视图。
图12至14是示出根据本发明构思的一些实施方式的制造磁存储器件的方法的剖视图。
图15是示出图10的第一磁结构的一修改示例的剖视图。
具体实施方式
现在将参照其中显示了示例实施方式的附图更充分地描述本发明构思的示例实施方式。
图1是根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的框图。
参照图1，磁存储器件可以包括存储单元阵列10、行解码器20、列选择电路(或列选择器)30、读写电路40和控制逻辑50。
存储单元阵列10可以包括多条字线、多条位线以及提供在字线与位线之间的交叉点处的多个存储单元。将参照图2更详细地描述存储单元阵列10的结构。
行解码器20可以通过字线连接到存储单元阵列10。行解码器20可以被配置为解码从外部输入的地址信息从而选择字线中的一条。
列选择电路30可以通过位线连接到存储单元阵列10，并且可以被配置为解码从外部输入的地址信息从而选择位线中的一条。由列选择电路30选择的位线可以连接到读写电路40。
读写电路40可以响应于来自控制逻辑50的控制信号而提供用于访问的位线偏压至所选择的存储单元。此外，读写电路40可以将位线电压提供给所选择的位线以将数据写入存储单元或从存储单元读取数据。
控制逻辑50可以响应于从外部输入的命令信号而输出用于控制半导体存储器件的控制信号。从控制逻辑50输出的控制信号可以用来控制读写电路40。
图2是示出根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的存储单元阵列的电路图，图3是示出根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的单位存储单元的电路图。
参照图2，存储单元阵列10可以包括多条第一导电线、多条第二导电线和多个单位存储单元MC。在一些实施方式中，第一导电线可以用作字线WL(包括例如字线WL0-WL3)，第二导电线可以用作位线BL(包括例如位线BL0-BL3)。单位存储单元MC可以被二维或三维地布置。字线WL和位线BL可以被提供为彼此交叉，并且单位存储单元MC中的每个可以被提供在字线WL与位线BL之间的交叉点中的对应的一个处。字线WL中的每条可以连接到多个单位存储单元MC。连接到字线WL中的每条的单位存储单元MC可以分别连接到位线BL，连接到位线BL中的每条的单位存储单元MC可以分别连接到字线WL。因此，连接到字线WL的单位存储单元MC可以通过位线BL连接到参照图1描述的读写电路40。
参照图3，单位存储单元MC中的每个可以包括存储元件ME和选择元件SE。存储元件ME可以被提供在位线BL与选择元件SE之间，选择元件SE可以被提供在存储元件ME与字线WL之间。存储元件ME可以是其电阻能通过施加到其的电脉冲而被切换到至少两个状态中的一个的可变电阻器件。
在一些实施方式中，存储元件ME可以具有层叠结构，该层叠结构的电阻能利用穿过其的电流通过自旋转移过程而被改变。例如，存储元件ME可以具有被构造为表现出磁致电阻性能的层叠结构，并且可以包括至少一种铁磁材料和/或至少一种反铁磁材料。
选择元件SE可以被配置为选择性地控制穿过存储元件ME的电流的电流流动。例如，选择元件SE可以是二极管、pnp双极晶体管、npn双极晶体管、n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOS-FET)和p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOS-FET)中的一种。在选择元件SE为三端子开关器件(例如双极晶体管或MOSFET)的情况下，额外的互连线可以被连接到选择元件SE的控制电极或栅极。
详细地，存储元件ME可以包括第一磁结构MS1、第二磁结构MS2和其间的隧道势垒TBR。第一磁结构MS1、第二磁结构MS2和隧道势垒TBR可以构成磁隧道结MTJ。第一磁结构MS1和第二磁结构MS2中的每个可以包括由磁性材料制成的至少一个磁层。存储元件ME可以包括插置在第二磁结构MS2与选择元件SE之间的底电极BE以及插置在第一磁结构MS1与位线BL之间的顶电极TE。
图4是示出根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的剖视图。
参照图4，下部层间绝缘层102可以被提供在衬底100上。衬底100可以是(例如包括硅、绝缘体上硅(SOI)、硅锗(SiGe)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)的)半导体衬底。选择元件可以被提供在衬底100上，并且下部层间绝缘层102可以被提供为覆盖选择元件。选择元件可以是场效应晶体管或二极管。下部层间绝缘层102可以由氧化物、氮化物和/或氮氧化物形成或者包括氧化物、氮化物和/或氮氧化物。
下接触插塞104可以被提供在下部层间绝缘层102中。下接触插塞104可以被提供为穿透下部层间绝缘层102并且可以电联接到选择元件中的对应的一个的端子。下接触插塞104可以包括掺杂半导体材料(例如掺杂硅)、金属(例如钨、钛和/或钽)、导电金属氮化物(例如钛氮化物、钽氮化物和/或钨氮化物)和金属-半导体化合物(例如金属硅化物)中的至少一种。在一些实施方式中，下接触插塞104可以具有与下部层间绝缘层102的顶表面基本上共面的顶表面。
底电极BE、磁隧道结图案MTJ和顶电极TE可以顺序地堆叠在下部层间绝缘层102上。底电极BE可以电联接到下接触插塞104的顶表面。底电极BE、磁隧道结图案MTJ和顶电极TE可以被提供为具有垂直对齐的外侧壁。底电极BE可以包括导电材料。作为一示例，底电极BE可以包括导电金属氮化物(例如钛氮化物和钽氮化物)中的至少一种。顶电极TE也可以包括导电材料。例如，顶电极TE可以包括金属(例如钽(Ta)、铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)和钛(Ti))或导电金属氮化物(例如钽氮化物(TaN)和钛氮化物(TiN))中的至少一种。
磁隧道结图案MTJ可以包括第一磁结构MS1、第二磁结构MS2和其间的隧道势垒图案130。第一磁结构MS1可以被提供在顶电极TE与隧道势垒图案130之间，第二磁结构MS2可以被提供在底电极BE与隧道势垒图案130之间。磁隧道结图案MTJ可以包括非磁图案120，非磁图案120与隧道势垒图案130间隔开，其间插置有第一磁结构MS1。非磁图案120可以被插置在第一磁结构MS1与顶电极TE之间。第一磁结构MS1可以包括磁图案110。磁图案110可以被提供在隧道势垒图案130与非磁图案120之间，非磁图案120可以被提供在磁图案110与顶电极TE之间。
磁图案110可以包括表现出本征面内磁化性能的磁性材料。在本说明书中，术语“本征面内磁化性能”意为，当无外部磁场施加到磁层时，磁层的磁化方向平行于其最大表面取向。例如，在具有本征面内磁化性能的磁层形成在衬底上的情况下，该磁层的磁化方向基本上平行于衬底的顶表面。换言之，当无外部磁场施加到其时，磁图案110可以具有平行于其最大表面的磁化方向。本征面内磁化性能可以通过使用其中包含钴(Co)、铁(Fe)以及其合金中的至少一种的单层结构或多层结构来被实现。在一些实施方式中，磁图案110可以包括钴(Co)、铁(Fe)和第一非金属元素。第一非金属元素可以是例如硼(B)。例如，磁图案110可以是CoFeB的单层结构。在一些实施方式中，磁图案110可以与非磁图案120在界面处接触，且磁图案110可以包括第一非金属元素的梯度浓度，其中与接近所述界面相比，远离所述界面所述浓度更大。在此情形下，在接近所述界面的位置，磁图案110中第一非金属元素的浓度可以为零。在一些实施方式中，磁图案110可以不含第一非金属元素。
非磁图案120可以是氧化物层。非磁图案120可以由金属氧化物形成或包括金属氧化物。非磁图案120可以包括非磁性金属元素、氧、以及能与氧结合的第二非金属元素。第二非金属元素可以不同于氧。换言之，第二非金属元素可以不是氧。非磁性金属元素可以是例如Ta、Ti、Mg、Hf、Zr、W或Mo中的至少一种。第二非金属元素可以与第一非金属元素相同。第二非金属元素可以是例如硼(B)。例如，非磁图案120可以包括含硼的金属氧化物(例如含硼的钽氧化物(TaBOx))。在磁图案110和非磁图案120包括硼的情况下，磁图案110中的硼浓度可以低于非磁图案120中的硼浓度。这里，磁图案110中的硼浓度可以被定义为硼原子数与磁图案110中的原子总数的比率(以百分比计)，而非磁图案120中的硼浓度可以被定义为硼原子数与非磁图案120中除氧之外的原子的总数的比率(以百分比计)。非磁图案120中的硼浓度可以在从约2at％到约50at％的范围。在一些实施方式中，非磁图案120的至少一部分可以是非晶的。
磁图案110可以包括与隧道势垒图案130接触的第一表面S1以及与第一表面S1相反的第二表面S2。非磁图案120可以与磁图案110的第二表面S2接触。
隧道势垒图案130可以包括镁氧化物、钛氧化物、铝氧化物、镁-锌氧化物、镁-硼氧化物、钛氮化物和钒氮化物中的至少一种。作为一示例，隧道势垒图案130可以是镁氧化物(MgO)层。或者，隧道势垒图案130可以包括多个层，所述多个层中的每个可以由镁氧化物、钛氧化物、铝氧化物、镁-锌氧化物、镁-硼氧化物、钛氮化物和钒氮化物中的至少一种形成或者包括镁氧化物、钛氧化物、铝氧化物、镁-锌氧化物、镁-硼氧化物、钛氮化物和钒氮化物中的至少一种。非磁图案120中的氧浓度可以低于隧道势垒图案130中的氧浓度。这里，非磁图案120中的氧浓度可以被定义为氧原子数与非磁图案120中的原子总数的比率(以百分比计)，隧道势垒图案130中的氧浓度可以被定义为氧原子数与隧道势垒图案130中的原子总数的比率(以百分比计)。因此，在一些实施方式中，非磁图案120可以被称为氧化非磁图案。
第二磁结构MS2可以包括铁磁材料。第二磁结构MS2可以包括多个层，所述多个层中的至少一些由铁磁材料形成或包括铁磁材料。
因此，氧化非磁图案可以包括具有比大约Fe的氧化物形成标准自由能(standardfree energy of oxide formation)更小的氧化物形成标准自由能的非金属元素，诸如硼。例如，非金属元素可被配置为在包括氧化非磁图案的器件的退火之后保持与氧结合。
图5A是示出图4的磁隧道结的一示例的剖视图，图5B是示出图4的磁隧道结的另一示例的剖视图。
如图5A中所示，第一磁结构MS1的磁图案110可以是具有可切换的磁化方向a1的自由层。第二磁结构MS2可以包括具有固定的磁化方向b1的至少一个固定层。磁化方向a1和b1可以基本上垂直于磁图案110与隧道势垒图案130之间的界面(即第一表面S1)。
虽然磁图案110本征地表现出面内磁化性能，但磁图案110的磁化方向可以通过外部原因被从面内磁化方向改变成垂直磁化方向；就是说，如果存在外部原因，则磁图案110可以表现出非本征的垂直磁化性能。详细地，磁图案110可以与隧道势垒图案130接触，磁图案110与隧道势垒图案130之间的这样的接触可以引起磁各向异性，允许磁图案110具有非本征的垂直磁化性能。作为一示例，在隧道势垒图案130包括MgO并且磁图案110包括CoFeB的情况下，磁各向异性可以由隧道势垒图案130中的氧和磁图案110中的铁元素之间的结合导致。此外，磁图案110可以与非磁图案120接触，磁图案110与非磁图案120之间的这样的接触可以引起磁各向异性，允许磁图案110具有非本征的垂直磁化性能。例如，在非磁图案120包括TaBOx并且磁图案110包括CoFeB的情况下，磁各向异性可以由非磁图案120中的氧与磁图案110中的铁元素之间的结合导致。在一些实施方式中，因为磁图案110形成为与包含氧的非磁图案120接触，所以磁图案110的垂直磁化性能能被改善。
第二磁结构MS2可以包括至少一个具有垂直磁化方向b1的固定层。固定层可以包括垂直磁性材料(例如CoFeTb、CoFeGd和CoFeDy)、具有L10结构的垂直磁性材料、具有六方密堆结构的CoPt基材料和垂直磁结构中的至少一种。L10垂直磁性材料可以包括L10 FePt、L10 FePd、L10 CoPd和L10 CoPt中的至少一种。垂直磁结构可以包括交替且重复地堆叠的磁层和非磁层。例如，垂直磁结构可以包括(Co/Pt)n、(CoFe/Pt)n、(CoFe/Pd)n、(Co/Pd)n、(Co/Ni)n、(CoNi/Pt)n、(CoCr/Pt)n和(CoCr/Pd)n中的至少一种，其中n是堆叠的层对的数目。
在某些实施方式中，如图5B中所示，第一磁结构MS1的磁图案110可以是具有可切换的磁化方向a2的自由层。第二磁结构MS2可以包括至少一个具有固定的磁化方向b2的固定层。磁化方向a2和b2可以基本上平行于磁图案110与隧道势垒图案130之间的界面(即第一表面S1)。在这种情况下，磁图案110可以被形成为具有允许其拥有面内磁化方向a2的厚度。第二磁结构MS2可以包括至少一个具有面内磁化方向b2的固定层。固定层可以包括铁磁材料和用于固定铁磁材料的磁化方向的反铁磁材料。
通常，磁隧道结图案MTJ可以包括磁层(例如自由层)和磁层上的氧化物层。如果对磁隧道结图案MTJ执行热处理工艺，则氧化物层中的氧原子可以被扩散到磁层中。这可以导致磁层的磁特性的劣化。此外，在提供了多个磁隧道结图案MTJ的情况下，在磁隧道结图案MTJ之间，扩散到磁隧道结图案MTJ中的每个的磁层内的氧的量可以不同。在这种情况下，切换磁隧道结图案MTJ中的每个的磁层的磁化方向所需的切换电流的量可以在磁隧道结图案MTJ之间不同。换言之，磁隧道结图案MTJ之间的切换电流的量的差别可以增大。
根据本发明构思的一些实施方式，非磁图案120可以包括能与氧结合的第二非金属元素。第二非金属元素可以不是氧。在这种情况下，即使对磁隧道结图案MTJ执行热处理工艺，非磁图案120中的氧可以与第二非金属元素结合，从而防止或抑制非磁图案120中的氧扩散到磁图案110中。这可以使得提高磁图案110的磁特性以及减小磁隧道结图案MTJ之间的切换电流的量的差异是可能的。
再参照图4，上部层间绝缘层140可以被提供在下部层间绝缘层102上以覆盖底电极BE、磁隧道结图案MTJ和顶电极TE。上接触插塞150可以被提供为穿透上部层间绝缘层140并联接到顶电极TE。上部层间绝缘层140可以由氧化物、氮化物和氮氧化物中的至少一种形成或包括氧化物、氮化物和氮氧化物中的至少一种，上接触插塞150可以由金属(例如钛、钽、铜、铝或钨)和导电金属氮化物(例如钛氮化物或钽氮化物)中的至少一种形成或者包括金属(例如钛、钽、铜、铝或钨)和导电金属氮化物(例如钛氮化物或钽氮化物)中的至少一种。互连线160可以被提供在上部层间绝缘层140上。互连线160可以联接到上接触插塞150。互连线160可以由金属(例如钛、钽、铜、铝或钨)和导电金属氮化物(例如钛氮化物或钽氮化物)中的至少一种形成或者包括金属(例如钛、钽、铜、铝或钨)和导电金属氮化物(例如钛氮化物或钽氮化物)中的至少一种。在一些实施方式中，互连线160可以用作位线。
图6至8是示出根据本发明构思的一些实施方式的制造磁存储器件的方法的剖视图。
参照图6，下部层间绝缘层102可以在衬底100上形成。衬底100可以包括半导体衬底。例如，衬底100可以包括硅衬底、锗衬底、硅-锗衬底等。在一些实施方式中，选择元件(未示出)可以在衬底100上形成，下部层间绝缘层102可以形成为覆盖选择元件。选择元件可以是场效应晶体管。或者，选择元件可以是二极管。下部层间绝缘层102可以形成为具有包括氧化物、氮化物和氮氧化物中的至少一种的单层结构或多层结构。下接触插塞104可以在下部层间绝缘层102中形成。下接触插塞104可以形成为穿透下部层间绝缘层102，并且可以电联接到选择元件中的对应的一个的端子。下接触插塞104可以包括掺杂半导体材料(例如掺杂硅)、金属(例如钨、钛和/或钽)、导电金属氮化物(例如钛氮化物、钽氮化物和/或钨氮化物)和金属-半导体化合物(例如金属硅化物)中的至少一种。
底电极层106可以在下部层间绝缘层102上形成。底电极层106可以由导电金属氮化物(例如钛氮化物和钽氮化物)中的至少一种形成或包括导电金属氮化物(例如钛氮化物和钽氮化物)中的至少一种。底电极层106可以包括有助于磁层的晶体生长的材料(例如钌(Ru))。底电极层106可以通过溅射工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成。第一磁层112、隧道势垒层132和第二磁层108可以堆叠在底电极层106上。第二磁层108可以形成在底电极层106与隧道势垒层132之间，第一磁层112可以形成为与第二磁层108间隔开，隧道势垒层132插置于其间。
第二磁层108可以包括具有固定的磁化方向的至少一个固定层。固定层的磁化方向可以基本上垂直于隧道势垒层132与第一磁层112之间的界面。在这种情况下，固定层可以包括垂直磁性材料(例如CoFeTb、CoFeGd和CoFeDy)、具有L10结构的垂直磁性材料、具有六方密堆结构的CoPt基材料和垂直磁结构中的至少一种。L10垂直磁性材料可以包括L10FePt、L10FePd、L10CoPd和L10CoPt中的至少一种。垂直磁结构可以包括交替且重复地堆叠的磁层和非磁层。例如，垂直磁结构可以包括(Co/Pt)n、(CoFe/Pt)n、(CoFe/Pd)n、(Co/Pd)n、(Co/Ni)n、(CoNi/Pt)n、(CoCr/Pt)n和(CoCr/Pd)n中的至少一种，其中n是堆叠的层对的数目。在某些实施方式中，固定层的磁化方向可以基本上平行于隧道势垒层132与第一磁层112之间的界面。在这种情况下，固定层可以包括铁磁材料。固定层还可以包括被提供来固定固定层中的铁磁材料的磁化方向的反铁磁材料。
隧道势垒层132可以包括镁氧化物、钛氧化物、铝氧化物、镁-锌氧化物和镁-硼氧化物中的至少一种。
第一磁层112可以是其磁化方向能被改变为平行于或反平行于固定层的固定的磁化方向的自由层。第一磁层112可以包括表现出本征面内磁化性能的磁性材料。本征面内磁化性能可以通过使用其中包含钴(Co)、铁(Fe)和其合金中的至少一种的单层结构或多层结构来被实现。在一些实施方式中，第一磁层112可以包括钴(Co)、铁(Fe)和第一非金属元素。第一非金属元素可以是例如硼(B)。第一磁层112可以是例如CoFeB的单层结构。作为一示例，第一磁层112可以被形成为具有基本上垂直于隧道势垒层132与第一磁层112之间的界面的磁化方向。虽然第一磁层112本征地表现出面内磁化性能，但如先前参照图5A所述那样，第一磁层112的磁化方向可以通过外部原因从面内磁化方向改变成垂直磁化方向；就是说，如果存在外部原因，则第一磁层112可以表现出非本征的垂直磁化性能。在某些实施方式中，如参照图5B所述那样，第一磁层112可以被形成为具有基本上平行于隧道势垒层132与第一磁层112之间的界面的磁化方向。
第一磁层112、隧道势垒层132和第二磁层108中的每个可以通过溅射工艺、物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺形成。
金属层122可以在第一磁层112上形成。金属层122可以包括非磁性金属元素和第二非金属元素。非磁性金属元素可以是例如Ta、Ti、Mg、Hf、Zr、W和Mo中的至少一种。第二非金属元素可以是能与氧结合且不同于氧的元素。第二非金属元素可以与第一非金属元素相同。第二非金属元素可以是例如硼(B)。金属层122可以是硼掺杂的金属层(例如硼掺杂的钽层(TaB))。在其中第一磁层112和金属层122包括硼(B)的情况下，第一磁层112中的硼浓度可以低于金属层122中的硼浓度。这里，第一磁层112中的硼浓度可以被定义为硼原子数与第一磁层112中原子的总数的比率(以百分比计)，而金属层122中的硼浓度可以被定义为硼原子数与金属层122中原子的总数的比率(以百分比计)。例如，金属层122中的硼浓度可以在从约2at％到约50at％的范围。金属层122可以通过例如溅射工艺形成。此后，可以对金属层122执行氧化工艺P。作为一示例，氧化工艺P可以使用自然氧化法来执行。
参照图7，作为氧化工艺P的结果，金属层122可以被氧化以在第一磁层112上形成金属氧化物层124。金属氧化物层124可以表现出非磁性性能。金属氧化物层124可以包括非磁性金属元素、第二非金属元素和氧。第二非金属元素可以是例如硼。金属氧化物层124可以是含硼的钽氧化物(例如TaBOx)。在一些实施方式中，金属氧化物层124的至少一部分可以是非晶的。
在第一磁层112和金属氧化物层124包括硼的情况下，第一磁层112中的硼浓度可以低于金属氧化物层124中的硼浓度。这里，第一磁层112中的硼浓度可以被定义为硼原子数与第一磁层112中原子总数的比率(以百分比计)，而金属氧化物层124中的硼浓度可以被定义为硼原子数与金属氧化物层124中除氧之外的原子的总数的比率(以百分比计)。金属氧化物层124中的氧浓度可以低于隧道势垒层132中的氧浓度。这里，金属氧化物层124中的氧浓度可以被定义为氧原子数与金属氧化物层124中原子总数的比率(以百分比计)，隧道势垒层132中的氧浓度可以被定义为氧原子数与隧道势垒层132中原子总数的比率(以百分比计)。
在金属层122不包含第二非金属元素的情况下，通过氧化工艺P被供应到金属层122中的氧可以被扩散到第一磁层112中。这可以导致第一磁层112的磁特性的劣化。此外，在图案化工艺被执行以将第一磁层112划分为多个磁图案的情况下，在扩散到磁图案中的氧的量方面可以有差异。在这种情况下，切换磁图案的磁化方向所需的切换电流的量上可以有差异。换言之，切换电流的量上的差异可以增大。
根据本发明构思的一些实施方式，金属层122可以包括第二非金属元素(例如硼)。在这种情况下，通过氧化工艺P供给到金属层122中的氧可以与第二非金属元素结合。这可以使得可以防止或抑制氧在氧化工艺P期间被扩散到第一磁层112中。此外，在金属氧化物层124中的氧与第二非金属元素结合的情况下，可以防止或抑制金属氧化物层124中的氧在随后的热处理工艺期间被扩散到第一磁层112中。结果，可以改善第一磁层112的磁特性以及减小通过图案化第一磁层112形成的磁图案之间切换电流的量上的差异。
导电掩模图案170可以形成在金属氧化物层124上。导电掩模图案170可以由钨、钛、钽、铝和金属氮化物(例如钛氮化物和钽氮化物)中的至少一种形成或者包括钨、钛、钽、铝和金属氮化物(例如钛氮化物和钽氮化物)中的至少一种。导电掩模图案170可以用于限定下面将描述的磁隧道结图案的位置和形状。
参照图8，金属氧化物层124、第一磁层112、隧道势垒层132、第二磁层108和底电极层106可以使用导电掩模图案170作为蚀刻掩模而被顺序地蚀刻。蚀刻工艺可以使用例如离子束蚀刻工艺来执行。作为蚀刻工艺的结果，非磁图案120、磁图案110、隧道势垒图案130、第二磁结构MS2和底电极BE可以分别由金属氧化物层124、第一磁层112、隧道势垒层132、第二磁层108和底电极层106形成。磁图案110可以构成第一磁结构MS1。第一磁结构MS1和第二磁结构MS2、其间的隧道势垒图案130、以及非磁图案120可以构成磁隧道结图案MTJ。底电极BE可以电连接到形成在下部层间绝缘层102中的下接触插塞104，导电掩模图案170可以用作顶电极TE。磁隧道结图案MTJ可以形成在底电极BE与顶电极TE之间。
再参照图4，上部层间绝缘层140可以形成在下部层间绝缘层102上以覆盖底电极BE、磁隧道结图案MTJ和顶电极TE。上接触插塞150可以被形成来穿透上部层间绝缘层140并且可以联接到顶电极TE。上部层间绝缘层140可以由氧化物、氮化物和氮氧化物中的至少一种形成或包括氧化物、氮化物和氮氧化物中的至少一种，上接触插塞150可以由金属(例如钛、钽、铜、铝或钨)和导电金属氮化物(例如钛氮化物或钽氮化物)中的至少一种形成或者包括金属(例如钛、钽、铜、铝或钨)和导电金属氮化物(例如钛氮化物或钽氮化物)中的至少一种。互连线160可以形成在上部层间绝缘层140上。互连线160可以联接到上接触插塞150。互连线160可以由金属(例如钛、钽、铜、铝或钨)和导电金属氮化物(例如钛氮化物或钽氮化物)中的至少一种形成或者包括金属(例如钛、钽、铜、铝或钨)和导电金属氮化物(例如钛氮化物或钽氮化物)中的至少一种。在一些实施方式中，互连线160可以用作位线。
图9是示出图4的第一磁结构的一修改示例的剖视图。
参照图9，第一磁结构MS1可以包括磁图案110。磁图案110可以被提供在隧道势垒图案130与非磁图案120之间，非磁图案120可以被提供在磁图案110与顶电极TE之间。在本实施方式中，磁图案110可以包括下磁图案110a和上磁图案110b。下磁图案110a可以与隧道势垒图案130接触，上磁图案110b可以与隧道势垒图案130间隔开，下磁图案110a插置于上磁图案110b与隧道势垒图案130之间。上磁图案110b可以与非磁图案120接触；下磁图案110a可以与非磁图案120间隔开，上磁图案110b插置于其间。下磁图案110a和上磁图案110b可以彼此接触。
下磁图案110a和上磁图案110b中的每个或两者可以包括表现出本征面内磁化性能的磁性材料。本征面内磁化性能可以通过使用其中包含钴(Co)、铁(Fe)和其合金中的至少一种的单层结构或多层结构来被实现。在一些实施方式中，下磁图案110a可以包含钴(Co)、铁(Fe)和第一非金属元素。第一非金属元素可以是例如硼(B)。上磁图案110b可以包括钴(Co)和铁(Fe)。在一些实施方式中，上磁图案110b中的第一非金属元素的浓度在上磁图案110b与非磁图案120接触的界面处基本为零。在一些实施方式中，上磁图案110b可以不包含第一非金属元素。作为一示例，下磁图案110a可以包括CoFeB，而上磁图案110b可以包括CoFe。换言之，磁图案110可以是CoFeB/CoFe的多层结构。在下磁图案110a包括硼(B)的情况下，上磁图案110b中的硼浓度可以低于下磁图案110a中的硼浓度。这里，上磁图案110b中的硼浓度可以被定义为硼原子数与上磁图案110b中原子总数的比率(以百分比计)，而下磁图案110a中的硼浓度可以被定义为硼原子数与下磁图案110a中原子的总数的比率(以百分比计)。此外，在非磁图案120包括硼(B)的情况下，上磁图案110b中的硼浓度可以低于非磁图案120中的硼浓度。这里，非磁图案120中的硼浓度可以被定义为硼原子数与非磁图案120中除氧之外的原子的总数的比率(以百分比计)。
在一些实施方式中，如参照图5A所述，第一磁结构MS1的磁图案110可以是具有可切换的磁化方向a1的自由层，磁化方向a1可以基本上垂直于磁图案110与隧道势垒图案130之间的界面(即下磁图案110a与隧道势垒图案130之间的界面)。在这种情况下，下磁图案110a和上磁图案110b中的每个可以具有垂直于下磁图案110a与隧道势垒图案130之间的界面的磁化方向。虽然下磁图案110a和上磁图案110b本征地表现出面内磁化性能，但是下磁图案110a和上磁图案110b的磁化方向可以通过外部原因从面内磁化方向改变成垂直磁化方向；就是说，如果存在外部原因，则下磁图案110a和上磁图案110b可以表现出非本征的垂直磁化性能。详细地，下磁图案110a可以与隧道势垒图案130接触，下磁图案110a与隧道势垒图案130之间的这样的接触可以引起磁各向异性，允许下磁图案110a具有非本征的垂直磁化性能。上磁图案110b可以与非磁图案120接触，上磁图案110b与非磁图案120之间的这样的接触可以引起磁各向异性，允许上磁图案110b具有非本征的垂直磁化性能。
在某些实施方式中，如参照图5B所述，第一磁结构MS1的磁图案110可以是具有可切换的磁化方向a2的自由层，磁化方向a2可以基本上平行于磁图案110与隧道势垒图案130之间的界面(即下磁图案110a与隧道势垒图案130之间的界面)。在这种情况下，下磁图案110a和上磁图案110b中的每个可以具有平行于下磁图案110a与隧道势垒图案130之间的界面的磁化方向。下磁图案110a和上磁图案110b中的每个可以形成为具有允许其拥有面内磁化方向的厚度。
图10是示出根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的剖视图。为了简明，在下面的描述中，先前参照图4描述的元件可以由相似或相同的附图标记标识而不重复其重合的描述。
参照图10，下部层间绝缘层102可以被提供在衬底100上。选择元件(未示出)可以被提供在衬底100上，下部层间绝缘层102可以被提供为覆盖选择元件。选择元件可以是场效应晶体管或二极管。下接触插塞104可以被提供在下部层间绝缘层102中。下接触插塞104可以被提供为穿透下部层间绝缘层102，并且可以电联接到选择元件中的对应的一个的端子。
底电极BE、磁隧道结图案MTJ和顶电极TE可以顺序地堆叠在下部层间绝缘层102上。底电极BE可以电联接到下接触插塞104的顶表面。磁隧道结图案MTJ可以包括第一磁结构MS1、第二磁结构MS2和其间的隧道势垒图案130。第一磁结构MS1可以被提供在底电极BE与隧道势垒图案130之间，第二磁结构MS2可以被提供在顶电极TE与隧道势垒图案130之间。磁隧道结图案MTJ可以包括非磁图案120，非磁图案120与隧道势垒图案130间隔开，其间插置有第一磁结构MS1。非磁图案120可以被插置在第一磁结构MS1与底电极BE之间。第一磁结构MS1可以包括磁图案110。磁图案110可以被提供在隧道势垒图案130与非磁图案120之间，非磁图案120可以被提供在磁图案110与底电极BE之间。
磁图案110可以包括表现出本征面内磁化性能的磁性材料。在一些实施方式中，磁图案110可以包括钴(Co)、铁(Fe)和第一非金属元素。第一非金属元素可以是例如硼(B)。例如，磁图案110可以是CoFeB的单层结构。在一些实施方式中，磁图案110可以与非磁图案120在界面处接触，且磁图案110可以包括第一非金属元素的梯度浓度，其中与接近所述界面相比，远离所述界面所述浓度更大。在此情形下，在接近所述界面的位置，磁图案110中第一非金属元素的浓度可以为零。在一些实施方式中，磁图案110可以不含第一非金属元素。
非磁图案120可以是氧化物层。非磁图案120可由金属氧化物形成或包括金属氧化物。非磁图案120可以包括非磁性金属元素、氧、以及能与氧结合的第二非金属元素。第二非金属元素可以不是氧。非磁性金属元素可以是例如Ta、Ti、Mg、Hf、Zr、W和Mo中的至少一种。第二非金属元素可以与第一非金属元素相同。第二非金属元素可以是例如硼(B)。例如，非磁图案120可以包括含硼的金属氧化物(例如含硼的钽氧化物(TaBOx))。在磁图案110和非磁图案120包括硼的情况下，磁图案110中的硼浓度可以低于非磁图案120中的硼浓度。这里，磁图案110中的硼浓度可以被定义为硼原子数与磁图案110中原子总数的比率(以百分比计)，而非磁图案120中的硼浓度可以被定义为硼原子数与非磁图案120中除氧之外的原子的总数的比率(以百分比计)。非磁图案120中的硼浓度可以在从约2at％到约50at％的范围。在一些实施方式中，非磁图案120的至少一部分可以是非晶的。
磁图案110可以包括与隧道势垒图案130接触的第一表面S1以及与第一表面S1相反的第二表面S2。非磁图案120可以与磁图案110的第二表面S2接触。
图11A是示出图10的磁隧道结的一示例的剖视图，图11B是示出图10的磁隧道结的另一示例的剖视图。
在一些实施方式中，如图11A中所示，第一磁结构MS1的磁图案110可以是具有可切换的磁化方向a1的自由层。第二磁结构MS2可以包括具有固定的磁化方向b1的至少一个固定层。磁化方向a1和b1可以基本上垂直于磁图案110与隧道势垒图案130之间的界面(即第一表面S1)。虽然磁图案110本征地表现出面内磁化性能，但磁图案110的磁化方向可以通过外部原因从面内磁化方向改变成垂直磁化方向；就是说，如果存在外部原因，则磁图案110可以表现出非本征的垂直磁化性能。该非本征的垂直磁化性能可以与参照图5A描述的非本征的垂直磁化性能相同。在一些实施方式中，因为磁图案110被形成为与包含氧的非磁图案120接触，所以可以改善磁图案110的垂直磁化性能。第二磁结构MS2可以包括具有垂直磁化方向b1的至少一个固定层。固定层可以包括参照图5A描述的垂直磁性材料和/或垂直磁结构。
在某些实施方式中，如图11B中所示，第一磁结构MS1的磁图案110可以是具有可切换的磁化方向a2的自由层。第二磁结构MS2可以包括具有固定的磁化方向b2的至少一个固定层。磁化方向a2和b2可以基本上平行于磁图案110与隧道势垒图案130之间的界面(即第一表面S1)。在这种情况下，磁图案110可以形成为具有允许其拥有面内磁化方向a2的厚度。第二磁结构MS2可以包括具有面内磁化方向b2的至少一个固定层。固定层可以包括铁磁材料以及用于固定铁磁材料的磁化方向的反铁磁材料。
根据本实施方式，非磁图案120可以包括能与氧结合的第二非金属元素。第二非金属元素可以不是氧。在这种情况下，即使对磁隧道结图案MTJ执行热处理工艺，非磁图案120中的氧可以与第二非金属元素结合，从而防止或抑制非磁图案120中的氧扩散到磁图案110中。这可以使得可以改善磁图案110的磁特性以及减小磁隧道结图案MTJ之间切换电流的量上的差异。
再参照图10，上部层间绝缘层140可以被提供在下部层间绝缘层102上以覆盖底电极BE、磁隧道结图案MTJ和顶电极TE。上接触插塞150可以被提供为穿透上部层间绝缘层140并联接到顶电极TE。互连线160可以设置在上部层间绝缘层140上，并且互连线160可以联接到上接触插塞150。在一些实施方式中，互连线160可以用作位线。
图12至14是示出根据本发明构思的一些实施方式的制造磁存储器件的方法的剖视图。为了简洁，在下面的描述中，先前参照图6至8描述的元件或制造步骤可以由相似或相同的附图标记标识而不重复其重合的描述。
参照图12，下部层间绝缘层102可以形成在衬底100上。在一些实施方式中，选择元件(未示出)可以在衬底100上形成，并且下部层间绝缘层102可以形成为覆盖选择元件。下接触插塞104可以在下部层间绝缘层102中形成。下接触插塞104可以被形成为穿透下部层间绝缘层102，并且可以电联接到选择元件中的对应的一个的端子。
底电极层106可以在下部层间绝缘层102上形成，金属层122可以在底电极层106上形成。金属层122可以包括非磁性金属元素和非金属元素。非磁性金属元素可以是例如Ta、Ti、Mg、Hf、Zr、W和Mo中的至少一种。非金属元素可以是能与氧结合且不是氧的元素。作为一示例，非金属元素可以是例如硼(B)。金属层122可以是硼掺杂的金属层(例如硼掺杂的钽层(TaB))。例如，金属层122中的硼浓度可以在从约2at％到约50at％的范围。此后，可以对金属层122执行氧化工艺P。作为一示例，氧化工艺P可以使用自然氧化法来执行。
参照图13，作为氧化工艺P的结果，金属层122可以被氧化以在底电极层106上形成金属氧化物层124。金属氧化物层124可以包括非磁性金属元素、非金属元素和氧。金属氧化物层124可以是含硼的钽氧化物(例如TaBOx)。在一些实施方式中，金属氧化物层124的至少一部分可以是非晶的。
第一磁层112、隧道势垒层132和第二磁层108可以在金属氧化物层124上被顺序地堆叠。第一磁层112可以形成在金属氧化物层124与隧道势垒层132之间；第二磁层108可以形成为与第一磁层112间隔开，其间插置有隧道势垒层132。
第一磁层112可以是其磁化方向能改变成平行或反平行于下面将描述的固定层的固定的磁化方向的自由层。第一磁层112可以包括表现出本征面内磁化性能的磁性材料。在一些实施方式中，第一磁层112可以包括钴(Co)、铁(Fe)和非金属元素。在下文中，第一磁层112中的非金属元素将被称为第一非金属元素，金属氧化物层124中的非金属元素将被称为第二非金属元素。第一磁层112中的第一非金属元素可以与金属氧化物层124中的第二非金属元素相同。第一非金属元素可以是例如硼(B)。第一磁层112可以是CoFeB的单层结构。
在一些实施方式中，第一磁层112可以形成为具有基本上垂直于隧道势垒层132与第一磁层112之间的界面的磁化方向。虽然第一磁层112本征地表现出面内磁化性能，但如参照图11A所述那样，第一磁层112的磁化方向可以通过外部原因从面内磁化方向改变成垂直磁化方向；就是说，如果存在外部原因，则第一磁层112可以表现出非本征的垂直磁化性能。在某些实施方式中，如参照图11B所述，第一磁层112可以形成为具有基本上平行于隧道势垒层132与第一磁层112之间的界面的磁化方向。
在第一磁层112和金属氧化物层124包括硼的情况下，第一磁层112中的硼浓度可以低于金属氧化物层124中的硼浓度。这里，第一磁层112中的硼浓度可以被定义为硼原子数与第一磁层112中原子总数的比率(以百分比计)，而金属氧化物层124中的硼浓度可以被定义为硼原子数与金属氧化物层124中除氧之外的原子的总数的比率(以百分比计)。金属氧化物层124中的氧浓度可以低于隧道势垒层132中的氧浓度。这里，金属氧化物层124中的氧浓度可以被定义为氧原子数与金属氧化物层124中原子总数的比率(以百分比计)，隧道势垒层132中的氧浓度可以被定义为氧原子数与隧道势垒层132中原子总数的比率(以百分比计)。
第二磁层108可以包括具有固定的磁化方向的至少一个固定层。固定层的磁化方向可以基本上垂直于隧道势垒层132与第一磁层112之间的界面。在这种情况下，固定层可以包括如参照图6所述的垂直磁性材料和/或垂直磁结构。在某些实施方式中，固定层的磁化方向可以基本上平行于隧道势垒层132与第一磁层112之间的界面。在这种情况下，固定层可以包括铁磁材料。固定层还可以包括被提供以固定固定层中的铁磁材料的磁化方向的反铁磁材料。
导电掩模图案170可以在第二磁层108上形成。导电掩模图案170可以用来限定下面将描述的磁隧道结图案的位置和形状。
参照图14，第二磁层108、隧道势垒层132、第一磁层112、金属氧化物层124和底电极层106可以使用导电掩模图案170作为蚀刻掩模来被顺序地蚀刻。蚀刻工艺可以使用例如离子束蚀刻工艺来执行。作为蚀刻工艺的结果，第二磁结构MS2、隧道势垒图案130、磁图案110、非磁图案120和底电极BE可以分别由第二磁层108、隧道势垒层132、第一磁层112、金属氧化物层124和底电极层106形成。磁图案110可以构成第一磁结构MS1。第一磁结构MS1和第二磁结构MS2、其间的隧道势垒图案130、以及非磁图案120可以构成磁隧道结图案MTJ。底电极BE可以电连接到形成在下部层间绝缘层102中的下接触插塞104，导电掩模图案170可以用作顶电极TE。磁隧道结图案MTJ可以形成在底电极BE与顶电极TE之间。
可以以与参照图4描述的方法的方式基本上相同的方式执行随后的工艺。
图15是示出图10的第一磁结构的一修改示例的剖视图。
参照图15，第一磁结构MS1可以包括磁图案110。磁图案110可以被提供在隧道势垒图案130与非磁图案120之间，非磁图案120可以被提供在磁图案110与底电极BE之间。在本实施方式中，磁图案110可以包括下磁图案110a和上磁图案110b。下磁图案110a可以与隧道势垒图案130接触；上磁图案110b可以与隧道势垒图案130间隔开，其间插置有下磁图案110a。上磁图案110b可以与非磁图案120接触；下磁图案110a可以与非磁图案120间隔开，其间插置有上磁图案110b。下磁图案110a和上磁图案110b可以彼此接触。
下磁图案110a和上磁图案110b中的每个或两者可以包括表现出本征面内磁化性能的磁性材料。在一些实施方式中，下磁图案110a可以包含钴(Co)、铁(Fe)和第一非金属元素。第一非金属元素可以是例如硼(B)。上磁图案110b可以包括钴(Co)和铁(Fe)。在一些实施方式中，上磁图案110b中的第一非金属元素的浓度在上磁图案110b与非磁图案120接触的界面处基本为零。在一些实施方式中，上磁图案110b可以不包含第一非金属元素。作为一示例，下磁图案110a可以包括CoFeB，而上磁图案110b可以包括CoFe。换言之，磁图案110可以是CoFeB/CoFe的多层结构。在下磁图案110a包括硼(B)的情况下，上磁图案110b中的硼浓度可以低于下磁图案110a中的硼浓度。这里，上磁图案110b中的硼浓度可以被定义为硼原子数与上磁图案110b中原子总数的比率(以百分比计)，而下磁图案110a中的硼浓度可以定义为硼原子数与下磁图案110a中原子总数的比率(以百分比计)。此外，在非磁图案120包括硼(B)的情况下，上磁图案110b中的硼浓度可以低于非磁图案120中的硼浓度。这里，非磁图案120中的硼浓度可以被定义为非磁图案120中硼原子数与除氧之外的原子的总数的比率(以百分比计)。
在一些实施方式中，如参照图11A所述，第一磁结构MS1的磁图案110可以是具有可切换的磁化方向a1的自由层，并且磁化方向a1可以基本上垂直于磁图案110与隧道势垒图案130之间的界面(即下磁图案110a与隧道势垒图案130之间的界面)。在这种情况下，下磁图案110a和上磁图案110b中的每个可以具有垂直于下磁图案110a与隧道势垒图案130之间的界面的磁化方向。虽然下磁图案110a和上磁图案110b本征地表现出面内磁化性能，但是下磁图案110a和上磁图案110b的磁化方向可以通过外部原因从面内磁化方向改变成垂直磁化方向；就是说，如果存在外部原因，则下磁图案110a和上磁图案110b可以表现出非本征的垂直磁化性能。详细地，下磁图案110a可以与隧道势垒图案130接触，下磁图案110a与隧道势垒图案130之间的这样的接触可以引起磁各向异性，允许下磁图案110a具有非本征的垂直磁化性能。上磁图案110b可以与非磁图案120接触，上磁图案110b与非磁图案120之间的这样的接触可以引起磁各向异性，允许上磁图案110b具有非本征的垂直磁化性能。
在某些实施方式中，如参照图11B所述，第一磁结构MS1的磁图案110可以是具有可切换的磁化方向a2的自由层，并且磁化方向a2可以基本上平行于磁图案110与隧道势垒图案130之间的界面(即下磁图案110a与隧道势垒图案130之间的界面)。在这种情况下，下磁图案110a和上磁图案110b中的每个可以具有平行于下磁图案110a与隧道势垒图案130之间的界面的磁化方向。下磁图案110a和上磁图案110b中的每个可以被形成为具有允许其拥有面内磁化方向的厚度。
根据本发明构思的一些实施方式，磁隧道结可以包括磁层以及与其相邻的非磁层，并且非磁层可以包含能与氧结合的非金属元素(例如硼)。在这种情况下，即使在对磁隧道结执行热处理工艺时，非磁层中的氧可以与非金属元素结合，因而，可以防止或抑制非磁层中的氧扩散到磁层中。因此，可以改善磁层的磁特性以及减小磁隧道结之间切换电流的量上的差异。
此外，非磁层可以被插置在磁层和与其相邻的晶体层之间。在非磁层的至少一部分为非晶的情况下，可以使晶体层的晶体结构影响磁层的晶体生长最小化。结果，可以改善磁层的磁特性。
虽然已经具体地显示和描述了本发明构思的示例实施方式，但本领域普通技术人员将理解，可以对其进行形式和细节上的变化而不背离所附权利要求的精神和范围。
本专利申请要求2016年8月2日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0098625号以及2017年5月24日向美国专利商标局提交的美国专利申请第15/603999号的优先权，其全部内容特此通过引用合并于此。

Claims (24)

1.一种磁存储器件，包括：
第一电极；
与所述第一电极间隔开的第一磁结构，所述第一磁结构在其中包括磁图案；以及
在所述第一磁结构与所述第一电极之间的氧化非磁图案，所述氧化非磁图案包括具有比Fe的氧化物形成标准自由能更小的氧化物形成标准自由能的非金属元素，所述非金属元素与氧结合。
2.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中所述非金属元素包括硼。
3.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中所述非金属元素被配置为在所述磁存储器件的退火之后保持与氧结合。
4.根据权利要求1所述的磁存储器件，还包括：
与所述第一磁结构间隔开的第二磁结构，所述第一磁结构位于所述氧化非磁图案与所述第二磁结构之间；以及
在所述第一磁结构与所述第二磁结构之间的隧道势垒图案。
5.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中所述氧化非磁图案中的所述非金属元素的浓度大于所述非金属元素在所述磁图案中的浓度。
6.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中所述磁图案包括接触所述氧化非磁图案的上磁图案，所述第一磁结构还包括：
下磁图案，所述下磁图案被设置使得所述上磁图案位于所述氧化非磁图案和所述下磁图案之间，其中所述非金属元素在所述下磁图案中的浓度大于所述非金属元素在所述上磁图案中的浓度。
7.根据权利要求6所述的磁存储器件，其中所述上磁图案包括无B的CoFe层，以及所述下磁图案包括CoFeB层。
8.根据权利要求6所述的磁存储器件，其中所述上磁图案中的所述非金属元素的浓度在所述上磁图案与所述氧化非磁图案接触的界面处基本为零。
9.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中所述磁图案与所述氧化非磁图案在界面处接触，其中所述磁图案包括所述非金属元素的梯度浓度，与接近所述界面相比，远离所述界面所述浓度更大。
10.根据权利要求9所述的磁存储器件，其中所述磁图案包括其中所述非金属元素包括B的CoFeB。
11.根据权利要求9所述的磁存储器件，其中接近所述界面的所述非金属元素的浓度为零。
12.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中所述磁图案包括接触所述氧化非磁图案的CoFeB层。
13.根据权利要求12所述的磁存储器件，其中所述氧化非磁图案包括TaBOx。
14.根据权利要求13所述的磁存储器件，其中所述磁图案中的B的浓度小于所述氧化非磁图案中的B的浓度。
15.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中所述磁图案包括接触所述氧化非磁图案的无B的CoFe层。
16.一种磁存储器件，包括：
第一电极；
与所述第一电极间隔开的第一磁结构，所述第一磁结构在其中包括磁图案；以及
在所述第一磁结构与所述第一电极之间的氧化非磁图案，所述氧化非磁图案包括与氧结合的B。
17.根据权利要求16所述的磁存储器件，其中所述磁图案不含B。
18.根据权利要求16所述的磁存储器件，其中所述磁图案包括含B的下磁图案以及接触所述氧化非磁图案的无B的上磁图案，所述上磁图案被置于所述氧化非磁图案和所述下磁图案之间。
19.根据权利要求18所述的磁存储器件，其中所述上磁图案包括CoFe，以及所述下磁图案包括CoFeB。
20.根据权利要求16所述的磁存储器件，其中所述磁图案与所述氧化非磁图案在界面处接触，其中所述磁图案包括B的梯度浓度，与接近所述界面相比，远离所述界面所述浓度更大。
21.根据权利要求20所述的磁存储器件，其中接近所述界面的B的浓度为零。
22.一种磁存储器件，包括：
第一电极；
第一磁结构，所述第一磁结构包括含CoFeB的磁图案；
在所述第一磁结构与所述第一电极之间的非磁图案，所述非磁图案包括TaBOx；
与所述第一磁结构间隔开的第二磁结构，所述第一磁结构位于所述非磁图案与所述第二磁结构之间；以及
在所述第一磁结构与所述第二磁结构之间的隧道势垒图案。
23.根据权利要求22所述的磁存储器件，其中所述磁图案中的B的浓度小于所述非磁图案中的B的浓度。
24.根据权利要求22所述的磁存储器件，其中所述非磁图案接触所述磁图案。
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