CN108023015A - 磁存储器件 - Google Patents
磁存储器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108023015A CN108023015A CN201710983541.4A CN201710983541A CN108023015A CN 108023015 A CN108023015 A CN 108023015A CN 201710983541 A CN201710983541 A CN 201710983541A CN 108023015 A CN108023015 A CN 108023015A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic
- pattern
- magnetic pattern
- memory device
- pinned
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 608
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 135
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 76
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 41
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 39
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 23
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 22
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 22
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 7
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910052789 astatine Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 abstract description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 93
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 description 33
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 13
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 13
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 12
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 11
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 229910019236 CoFeB Inorganic materials 0.000 description 8
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- ZDZZPLGHBXACDA-UHFFFAOYSA-N [B].[Fe].[Co] Chemical compound [B].[Fe].[Co] ZDZZPLGHBXACDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 7
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 7
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- AVMBSRQXOWNFTR-UHFFFAOYSA-N cobalt platinum Chemical compound [Pt][Co][Pt] AVMBSRQXOWNFTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005290 antiferromagnetic effect Effects 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- ZDVYABSQRRRIOJ-UHFFFAOYSA-N boron;iron Chemical compound [Fe]#B ZDVYABSQRRRIOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000684 Cobalt-chrome Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010952 cobalt-chrome Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 tungsten nitride Chemical class 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910019227 CoFeTb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002441 CoNi Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000002885 antiferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- SKKMWRVAJNPLFY-UHFFFAOYSA-N azanylidynevanadium Chemical compound [V]#N SKKMWRVAJNPLFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
- G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
- G11C11/161—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect details concerning the memory cell structure, e.g. the layers of the ferromagnetic memory cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
- H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
- H01F10/12—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/3204—Exchange coupling of amorphous multilayers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
- H01F10/3272—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn by use of anti-parallel coupled [APC] ferromagnetic layers, e.g. artificial ferrimagnets [AFI], artificial [AAF] or synthetic [SAF] anti-ferromagnets
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/80—Constructional details
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/80—Constructional details
- H10N50/85—Magnetic active materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
公开磁存储器件。磁存储器件包括参考磁结构、自由磁结构、以及在参考磁结构和自由磁结构之间的隧道势垒图案。参考磁结构包括第一被钉扎图案、在第一被钉扎图案和隧道势垒图案之间的第二被钉扎图案、以及在第一和第二被钉扎图案之间的交换耦合图案。第二被钉扎图案包括邻近交换耦合图案的第一磁图案、邻近隧道势垒图案的第二磁图案、在第一和第二磁图案之间的第三磁图案、在第一和第三磁图案之间的第一非磁图案、以及在第二和第三磁图案之间的第二非磁图案。第一非磁图案具有与第二非磁图案不同的晶体结构，且第三磁图案的至少一部分是非晶的。
Description
对优先权申请的引用
本专利申请要求2016年10月31日提交的韩国专利申请No.10-2016-0143509的优先权，将其公开内容全部引入本文中作为参考。
技术领域
本发明构思的实施方式涉及半导体存储器件，且更具体地，涉及磁存储器件。
背景技术
由于对于具有高的速度和/或低的功耗的电子器件的日益增加的需要，半导体器件可需要更快的操作速度和/或更低的操作电压。已提出磁存储器件以满足这样的要求。例如，磁存储器件可提供例如减少的等待时间和/或非易失性的技术优点。结果，磁存储器件可用在下一代存储器件中。
通常，磁存储器件可包括磁隧道结(MTJ)图案。磁隧道结图案可包括两个磁层和介于所述两个磁层之间的绝缘层。磁隧道结图案的电阻值可取决于所述两个磁层的磁化(磁化强度，magnetization)方向而改变。例如，与当所述两个磁层的磁化方向彼此平行时相比，当所述两个磁层的磁化方向彼此反平行时，磁隧道结图案的电阻值可更高。通过使用这些电阻值之间的差异，可将数据存储到磁隧道结图案中和/或从磁隧道结图案读出数据。
发明内容
根据本发明构思的一些实施方式，磁存储器件可包括：在基底上的参考(基准)磁结构和自由磁结构、以及在参考磁结构和自由磁结构之间的隧道势垒(tunnel barrier)图案。参考磁结构包括第一被钉扎(钉扎，pinned)图案、在第一被钉扎图案和隧道势垒图案之间的第二被钉扎图案、以及在第一被钉扎图案和第二被钉扎图案之间的交换耦合图案。第二被钉扎图案包括邻近交换耦合图案的第一磁图案、邻近隧道势垒图案的第二磁图案、在第一磁图案和第二磁图案之间的第三磁图案、在第一磁图案和第三磁图案之间的第一非磁图案、以及在第二磁图案和第三磁图案之间的第二非磁图案。第一非磁图案具有与第二非磁图案不同的晶体结构，且第三磁图案的至少一部分是非晶的。
根据本发明构思的一些实施方式，磁存储器件可包括：在基底上的参考磁结构和自由磁结构、以及在参考磁结构和自由磁结构之间的隧道势垒图案。参考磁结构包括第一被钉扎图案、在第一被钉扎图案和隧道势垒图案之间的第二被钉扎图案、以及在第一被钉扎图案和第二被钉扎图案之间的交换耦合图案。第二被钉扎图案包括邻近交换耦合图案的第一磁图案、邻近隧道势垒图案的第二磁图案、在第一磁图案和第二磁图案之间的第三磁图案、在第一磁图案和第三磁图案之间的第一非磁图案、以及在第二磁图案和第三磁图案之间的第二非磁图案。第一非磁图案包括与第二非磁图案不同的材料，且第三磁图案的至少一部分是非晶的。
根据本发明构思的一些实施方式，磁存储器件可包括磁隧道结(MTJ)图案，磁隧道结(MTJ)图案可包括参考磁结构、自由磁结构、和在其间的隧道势垒图案。参考磁结构可包括第一和第二被钉扎图案以及在其间的交换耦合图案。第二被钉扎图案可包括顺序地堆叠在交换耦合图案和隧道势垒图案之间的第一磁图案、第一非磁图案、第二非磁图案、和第二磁图案。第一非磁图案和第一磁图案可包括相同的晶体结构。第二非磁图案可包括与第一非磁图案不同的晶体结构。第二被钉扎图案可进一步包括在第一和第二非磁图案之间的可为至少部分地非晶的第三磁图案。
附图说明
将由结合附图考虑的以下简洁描述更清楚地理解实施方式。附图代表本文中描述的非限制性实施方式。
图1为说明根据本发明构思的实施方式的磁存储器件的存储单元阵列的电路图。
图2为说明根据本发明构思的实施方式的磁存储器件的单位存储单元的电路图。
图3为说明根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的横截面图。
图4为说明根据一些实施方式的图3的参考磁结构(RMS)的放大图。
图5A为说明根据一些实施方式的当在平面图中观察时在图3的第一磁图案和第一非磁图案中的原子的排列的图。
图5B为说明根据一些实施方式的当在平面图中观察时在图3的第二磁图案和第二非磁图案中的原子的排列的图。
图6和7为说明用于制造根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的方法的横截面图。
图8为说明根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的横截面图。
图9-11为说明用于制造根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的方法的横截面图。
应注意，这些图意图说明在一些实例实施方式中利用的方法、结构和/或材料的大体特性和补充下面提供的书面描述。然而，然而这些附图不是按比例的并且可未精确地反映任何给定实施方式的精确结构或性能特性，且不应被解释为限定或限制被实例实施方式包括的性质或值的范围。例如，为了清楚，可减小或放大分子、层、区域和/或结构元件的相对厚度和定位。各附图中的相似或相同附图标记的使用意图表示相似或相同元件或特征的存在。
具体实施方式
现在将参照其中示出实施方式的附图更充分地描述本发明构思的实施方式。然而，本发明构思的实施方式可以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开内容将是彻底和完整的，并且将向本领域普通技术人员充分地传达实施方式的构思。
图1为说明根据本发明构思的实施方式的磁存储器件的存储单元阵列的电路图。图2为说明根据本发明构思的实施方式的磁存储器件的单位存储单元的电路图。
参照图1，存储单元阵列10可包括多根字线WL0-WL3、多根位线BL0-BL3和单位存储单元MC。单位存储单元MC可为二维地或三维地布置的。字线WL0-WL3和位线BL0-BL3可被提供成彼此交叉，且单位存储单元MC各自可提供于在字线WL0-WL3和位线BL0-BL3之间的交叉点的相应一个处。字线WL0-WL3各自可连接到多个单位存储单元MC。连接到字线WL0-WL3的每一根的单位存储单元MC可分别连接到位线BL0-BL3。连接到位线BL0-BL3的每一根的单位存储单元MC可分别连接到字线WL0-WL3。因此，连接到字线WL0-WL3的单位存储单元MC可分别通过位线BL0-BL3连接到读取和写入电路。
参照图2，单位存储单元MC可包括存储元件ME和选择元件SE。存储元件ME可提供在位线BL和选择元件SE之间。选择元件SE可提供在存储元件ME和字线WL之间。存储元件ME可为可变电阻器件，其电阻可通过向其施加的电脉冲切换到至少两个状态之一。
存储元件ME可形成为具有层状结构，其电阻可使用通过其的电流通过自旋转移过程改变。例如，存储元件ME可具有配置成呈现磁致电阻性质的层状结构，并且可包括至少一种铁磁性材料和/或至少一种反铁磁性材料。
选择元件SE可配置成选择性地控制通过存储元件MC的电荷的流动。例如，选择元件SE可为二极管、p-n-p双极晶体管、n-p-n双极晶体管、n沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管(NMOSFET)和p沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管(PMOSFET)之一。当选择元件SE为三端子切换器件例如双极晶体管或MOSFET时，额外的互连线可连接到选择元件SE。
存储元件ME可包括第一磁结构MS1、第二磁结构MS2和介于其间的隧道势垒图案TBR。第一磁结构MS1、第二磁结构MS2和隧道势垒图案TBR可构成或限定磁隧道结MTJ图案。第一和第二磁结构MS1和MS2可分别包括至少一个由磁性材料形成的磁层。存储元件ME可进一步包括底部电极BE和顶部电极TE。底部电极BE可介于第一磁结构MS1和选择元件SE之间，且顶部电极TE可介于第二磁结构MS2和位线BL之间。
图3为说明根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的横截面图。图4为说明图3的参考磁结构的放大图。图5A为说明当在平面图中观察时图3的第一磁图案和第一非磁图案中的原子的排列的图。图5B为说明当在平面图中观察时图3的第二磁图案和第二非磁图案中的原子的排列的图。
参照图3，下部层间绝缘层102可提供在基底100上。基底100可为包括硅(Si)、绝缘体上硅(SOI)、硅锗(SiGe)、锗(Ge)、或砷化镓(GaAs)的半导体基底。选择元件例如场效应晶体管或二极管可提供在基底100上，并且下部层间绝缘层102可提供成在选择元件上延伸或覆盖选择元件。下部层间绝缘层102可包括氧化物、氮化物和/或氧氮化物。
下部接触塞104可提供在下部层间绝缘层102中。下部接触塞104可穿透下部层间绝缘层102并且可电耦合到选择元件的相应一个的端子。下部接触塞104可包括如下的至少一种：经掺杂的半导体材料(例如，经掺杂的硅)、金属(例如，钨、钛和/或钽)、导电金属氮化物(例如，氮化钛、氮化钽和/或氮化钨)或金属-半导体化合物(例如，金属硅化物)。
底部电极BE可提供在下部层间绝缘层102上。底部电极BE可电耦合到下部接触塞104。底部电极BE可包括导电材料。作为实例，底部电极BE可包括导电金属氮化物例如氮化钛和/或氮化钽。
参考磁结构RMS和自由磁结构FMS可堆叠在下部层间绝缘层102上。隧道势垒图案TBR可提供在参考磁结构RMS和自由磁结构FMS之间。在一些实施方式中，参考磁结构RMS可提供在底部电极BE和隧道势垒图案TBR之间。
参考磁结构RMS可包括至少一个具有固定磁化方向的固定层，且自由磁结构FMS可包括至少一个具有可切换的磁化方向的自由层。参考磁结构RMS、自由磁结构FMS和隧道势垒图案TBR可构成或限定磁隧道结MTJ图案。固定层和自由层的磁化方向可基本上垂直于在隧道势垒图案TBR和自由磁结构FMS之间的界面。即，磁隧道结MTJ图案可为垂直磁化型磁隧道结图案。
顶部电极TE可提供在磁隧道结MTJ图案上。磁隧道结MTJ图案可介于底部电极BE和顶部电极TE之间。在一些实施方式中，自由磁结构FMS可提供在隧道势垒图案TBR和顶部电极TE之间。底部电极BE、磁隧道结MTJ图案和顶部电极TE可提供成具有竖直地对准的侧壁。顶部电极TE可包括导电材料。作为实例，顶部电极TE可包括钽(Ta)、铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)或钛(Ti)的至少一种。
参考磁结构RMS可包括合成反铁磁(SAF)结构。作为实例，参考磁结构RMS可包括第一被钉扎图案110、第二被钉扎图案130、以及介于第一被钉扎图案110和第二被钉扎图案130之间的交换耦合图案120。第二被钉扎图案130可提供在第一被钉扎图案110和隧道势垒图案TBR之间。交换耦合图案120可使第一被钉扎图案110与第二被钉扎图案130以如下方式耦合：第一被钉扎图案110的磁化方向110m与第二被钉扎图案130的磁化方向130m是反平行的。因此，由第一和第二被钉扎图案110和130产生的磁场可相互抵消以使参考磁结构RMS的净磁场减小或最小化。结果，可使参考磁结构RMS的磁场对自由磁结构FMS的影响减小或最小化。例如，交换耦合图案120可包括钌(Ru)。
第一被钉扎图案110可包括垂直磁性材料(例如，CoFeTb、CoFeGd、CoFeDy)、具有L10结构的垂直磁性材料、具有六方密堆积晶格的基于CoPt的材料和/或垂直磁结构。L10垂直磁性材料可包括L10FePt、L10FePd、L10CoPd、或L10CoPt的至少一种。垂直磁结构可包括交替地和重复地堆叠的磁层和非磁层。例如，垂直磁结构可包括如下的至少一种：(Co/Pt)n、(CoFe/Pt)n、(CoFe/Pd)n、(Co/Pd)n、(Co/Ni)n、(CoNi/Pt)n、(CoCr/Pt)n或(CoCr/Pd)n，其中n为堆叠的层对的数量。
参照图3和4，第二被钉扎图案130可包括第一磁图案140、第二磁图案142、第三磁图案144、第一非磁图案150和第二非磁图案152。第一磁图案140可邻近交换耦合图案120。第二磁图案142可邻近隧道势垒图案TBR。第三磁图案144可提供在第一磁图案140和第二磁图案142之间。第一非磁图案150可提供在第一磁图案140和第三磁图案144之间。第二非磁图案152可提供在第二磁图案142和第三磁图案144之间。
第一磁图案140可与交换耦合图案120接触。第一磁图案140可通过交换耦合图案120与第一被钉扎图案110反铁磁地耦合。交换耦合图案120可使第一被钉扎图案110与第一磁图案140以如下方式耦合：第一被钉扎图案110的磁化方向110m与第一磁图案140的磁化方向140m反平行。即，第一磁图案140的磁化方向140m可与第一被钉扎图案110的磁化方向110m反平行。
第一磁图案140可具有六方密堆积(HCP)晶体结构或面心立方(FCC)晶体结构。当第一磁图案140具有六方密堆积(HCP)晶体结构时，第一磁图案140可被提供成具有与在隧道势垒图案TBR和自由磁结构FMS之间的界面平行的(0001)面。当第一磁图案140具有面心立方(FCC)晶体结构时，第一磁图案140可被提供成具有与在隧道势垒图案TBR和自由磁结构FMS之间的界面平行的(111)面。在一些实施方式中，在隧道势垒图案TBR和自由磁结构FMS之间的界面可与基底100的顶部表面基本上平行。因此，具有六方密堆积(HCP)晶体结构的第一磁图案140的(0001)面、或具有面心立方(FCC)晶体结构的第一磁图案140的(111)面可与基底100的顶部表面基本上平行。
参照图5A，当在平面图中观察时(例如，当在与基底100的顶部表面平行的平面图中观察时)，第一磁图案140中的原子可排列成具有6重对称性。图5A中显示的线L1为代表晶面晶格的虚拟线，线S1为代表6重对称性的原子排列的虚拟线。第一磁图案140可包括增强与第一被钉扎图案110的反铁磁地耦合的磁性材料。例如，第一磁图案140可包括钴(Co)或镍(Ni)的至少一种。
第一非磁图案150可具有六方密堆积(HCP)晶体结构或面心立方(FCC)晶体结构。当第一非磁图案150具有六方密堆积(HCP)晶体结构时，第一非磁图案150可被提供成具有与在隧道势垒图案TBR和自由磁结构FMS之间的界面平行的(0001)面。当第一非磁图案150具有面心立方(FCC)晶体结构时，第一非磁图案150可被提供成具有与在隧道势垒图案TBR和自由磁结构FMS之间的界面平行的(111)面。在一些实施方式中，在隧道势垒图案TBR和自由磁结构FMS之间的界面可与基底100的顶部表面基本上平行。因此，具有六方密堆积(HCP)晶体结构的第一非磁图案150的(0001)面、或具有面心立方(FCC)晶体结构的第一非磁图案150的(111)面可与基底100的顶部表面基本上平行。如参照图5A所描述的，当在平面图中观察时(例如，当在与基底100的顶部表面平行的平面图中观察时)，第一非磁图案150中的原子可排列成具有6重对称性。即，当在平面图中观察时，第一非磁图案150中的原子的排列可具有与第一磁图案140中的原子的排列相同的对称性。第一非磁图案150可包括Ir、Rh、Pd、Ag、Ru、Y、Sc、Zr、Hf、Ti或Re的至少一种。
第二磁图案142可与隧道势垒图案TBR接触。在第二磁图案142和隧道势垒图案TBR之间的这样的接触可引起磁各向异性，容许第二磁图案142具有垂直磁化性质。第二磁图案142可与第一磁图案140铁磁地耦合。即，第二磁图案142的磁化方向142m可与第一磁图案140的磁化方向140m平行。第二被钉扎图案130的磁化方向130m可由第一和第二磁图案140和142的磁化方向140m和142m决定。第二磁图案142的晶体结构可与第一磁图案140和第一非磁图案150的晶体结构不同。第二磁图案142可具有体心立方(BCC)晶体结构。具有体心立方(BCC)晶体结构的第二磁图案142的(001)面可被提供成与在隧道势垒图案TBR和自由磁结构FMS之间的界面平行。在一些实施方式中，在隧道势垒图案TBR和自由磁结构FMS之间的界面可与基底100的顶部表面基本上平行。因此，具有体心立方(BCC)晶体结构的第二磁图案142的(001)面可与基底100的顶部表面基本上平行。
参照图5B，当在平面图中观察时(例如，当在与基底100的顶部表面平行的平面图中观察时)，第二磁图案142中的原子可排列成具有4重对称性。图5B中显示的线L2为代表晶面晶格的虚拟线，线S2为代表4重对称性的原子排列的虚拟线。例如，第二磁图案142可包括铁(Fe)。第二磁图案142可包括在第二磁图案142和隧道势垒图案TBR之间的界面处引起磁各向异性的磁性材料。例如，第二磁图案142可包括钴-铁-硼(CoFeB)。
第二非磁图案152可具有与第二磁图案142相同的晶体结构。第二非磁图案152可具有体心立方(BCC)晶体结构。具有体心立方(BCC)晶体结构的第二非磁图案152的(001)面可被提供成与在隧道势垒图案TBR和自由磁结构FMS之间的界面平行。在一些实施方式中，在隧道势垒图案TBR和自由磁结构FMS之间的界面可与基底100的顶部表面基本上平行。因此，具有体心立方(BCC)晶体结构的第二非磁图案152的(001)面可与基底100的顶部表面基本上平行。如参照图5B所描述的，当在平面图中观察时(例如，当在与基底100的顶部表面平行的平面图中观察时)，第二非磁图案152中的原子可排列成具有4重对称性。即，第二非磁图案152中的原子的排列可具有与第二磁图案142中的原子的排列相同的对称性。因此，第二非磁图案152中的原子的排列可具有与第一非磁图案150中的原子的排列不同的对称性。第二非磁图案152可包括W、Mo、Nb、Ta或V的至少一种。
第三磁图案144的一个表面可与第一非磁图案150接触，且第三磁图案144的另一表面可与第二非磁图案152接触。第三磁图案144的所述一个表面和另一表面可彼此相反。第三磁图案144可包括例如硼(B)。由于第三磁图案144介于第一非磁图案150和第二非磁图案152之间，因此可防止(或抑制)在热处理过程期间第三磁图案144中的硼(B)扩散到与其邻近的磁图案(例如，第一和第二磁图案140和142)中。结果，第三磁图案144的至少一部分可为非晶的。第三磁图案144可包括例如铁-硼(FeB)。
在一些实施方式中，在第三磁图案144下面的下部图案(例如，第一非磁图案150和第一磁图案140)的晶体结构可与在第三磁图案144之上的上部图案(即，第二非磁图案152和第二磁图案142)的晶体结构不同。第三磁图案144可提供在具有彼此不同的晶体结构的第一非磁图案150和第二非磁图案152之间。
第一非磁图案150可具有六方密堆积(HCP)晶体结构或面心立方(FCC)晶体结构，和当在平面图中观察时，第一非磁图案150中的原子的排列可被提供成具有与第一磁图案140中的原子的排列相同的对称性。在这种情况中，在第一非磁图案150和第一磁图案140之间的界面处，第一非磁图案150中的原子的磁矩可比当第一非磁图案150具有体心立方(BCC)晶体结构时高。因此，在第一磁图案140和第二磁图案142之间的铁磁的耦合可增强。因此，参考磁结构RMS的磁化的稳定性可增加。例如，第一磁图案140可包括具有面心立方(FCC)晶体结构的CoPt，和第一非磁图案150可包括具有面心立方(FCC)晶体结构的Ir。
第二非磁图案152可具有与第二磁图案142相同的晶体结构。当在平面图中观察时，第二非磁图案152中的原子的排列可被提供成具有与第二磁图案142中的原子的排列相同的对称性。在这种情况中，由在第二磁图案142和隧道势垒图案TBR之间的接触引起的第二磁图案142的磁各向异性可改善。因此，磁隧道结MTJ图案的隧穿磁致电阻比率(TMR)可改善。例如，第二磁图案142可包括具有体心立方(BCC)晶体结构的CoFeB，和第二非磁图案152可包括具有体心立方(BCC)晶体结构的Mo。
在其中第三磁图案144的至少一部分是非晶的情况中，可抑制如下：在第三磁图案144下面的下部图案(例如，第一非磁图案150和第一磁图案140)的晶体结构影响在第三磁图案144之上的上部图案(即，第二非磁图案152和第二磁图案142)的晶体生长。因此，第二磁图案142的磁各向异性可改善，且结果，磁隧道结MTJ图案的隧穿磁致电阻比率(TMR)可改善。在其中第三磁图案144的厚度增加的情况中，可进一步使如下减少或最小化：下部图案的晶体结构影响上部图案的晶体生长。然而，在第一磁图案140和第二磁图案142之间的铁磁的耦合可变弱。根据本发明构思的实施方式，即使第三磁图案144的厚度增加，第一非磁图案150也可抑制在第一磁图案140和第二磁图案142之间的铁磁的耦合的变弱。因此，可提供能够增加参考磁结构RMS的磁化的稳定性且改善磁隧道结MTJ图案的隧穿磁致电阻比率的磁存储器件。
回到参照图3，参考磁结构RMS可进一步包括在底部电极BE和第一被钉扎图案110之间的晶种图案106。晶种图案106可包括对第一被钉扎图案110的晶体生长做贡献的材料。在一些实施方式中，晶种图案106可包括具有与第一被钉扎图案110相同的晶体结构的导电材料。例如，晶种图案106可包括钌(Ru)。
隧道势垒图案TBR可包括氧化镁、氧化钛、氧化铝、氧化镁-锌、氧化镁-硼、氮化钛或氮化钒的至少一种。作为实例，隧道势垒图案TBR可包括具有氯化钠(NaCl)晶体结构的氧化镁层。
自由磁结构FMS可包括自由磁图案170和加盖(覆盖，capping)氧化物图案180。自由磁图案170可提供在隧道势垒图案TBR和加盖氧化物图案180之间，且加盖氧化物图案180可提供在自由磁图案170和顶部电极TE之间。
自由磁图案170可与隧道势垒图案TBR接触。自由磁图案170可呈现垂直磁化性质，其得自由在自由磁图案170和隧道势垒图案TBR之间的接触引起的磁各向异性。自由磁图案170的磁化方向170m可改变为与第二被钉扎图案130的磁化方向130m平行或反平行。磁隧道结MTJ图案的电阻值可取决于第二被钉扎图案130和自由磁图案170的相对磁化方向。例如，当第二被钉扎图案130的磁化方向130m与自由磁图案170的磁化方向170m平行时，磁隧道结MTJ图案可具有第一电阻值。当第二被钉扎图案130的磁化方向130m与自由磁图案170的磁化方向170m反平行时，磁隧道结MTJ图案可具有比第一电阻值高的第二电阻值。
自由磁图案170可包括在自由磁图案170和隧道势垒图案TBR之间的界面处引起磁各向异性的磁性材料。例如，自由磁图案170可包括钴-铁-硼(CoFeB)。
加盖氧化物图案180可与自由磁图案170接触。可在加盖氧化物图案180和自由磁图案170之间的界面处引起磁各向异性。作为实例，加盖氧化物图案180中的氧原子可与自由磁图案170中的铁原子反应，并且可由在氧原子和铁原子之间的键引起磁各向异性。因此，自由磁图案170的磁各向异性可改善。加盖氧化物图案180可包括例如氧化镁(MgO)、氧化钽(Ta2O5)和/或氧化铝(Al2O3)。
上部层间绝缘层190可提供在下部层间绝缘层102上以在底部电极BE、磁隧道结MTJ图案和顶部电极TE上延伸或覆盖底部电极BE、磁隧道结MTJ图案和顶部电极TE。上部接触塞192可通过上部层间绝缘层190连接到顶部电极TE。
上部层间绝缘层190可包括氧化物、氮化物和/或氧氮化物，且上部接触塞192可包括金属(例如，钛、钽、铜、铝或钨)或导电金属氮化物(例如，氮化钛或氮化钽)的至少一种。互连线194可提供在上部层间绝缘层190上。互连线194可连接到上部接触塞192。互连线194可包括金属(例如，钛、钽、铜、铝或钨)或导电金属氮化物(例如，氮化钛或氮化钽)的至少一种。在一些实施方式中，互连线194可用作位线。
图6和7为说明用于制造根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的方法的横截面图。
参照图6，可在基底100上形成下部层间绝缘层102。基底100可包括半导体基底。例如，基底100可包括硅基底、锗基底、硅-锗基底等。在一些实施方式中，可在基底100上形成选择元件，并且可形成下部层间绝缘层102以在选择元件上延伸或覆盖选择元件。选择元件可为场效应晶体管。替代地，选择元件可为二极管。下部层间绝缘层102可形成为具有包括氧化物、氮化物和/或氧氮化物的单层或多层的结构。可在下部层间绝缘层102中形成下部接触塞104。下部接触塞104可形成为穿透下部层间绝缘层102，并且可电连接到选择元件的相应一个的端子。下部接触塞104可包括经掺杂的半导体材料(例如，经掺杂的硅)、金属(例如，钨、钛和/或钽)、导电金属氮化物(例如，氮化钛、氮化钽和/或氮化钨)或金属-半导体化合物(例如，金属硅化物)的至少一种。
可在下部层间绝缘层102上形成底部电极层BEL。底部电极层BEL可包括导电金属氮化物例如氮化钛和/或氮化钽。可在底部电极层BEL上形成晶种层106L。晶种层106L可包括对形成于其上的磁层的晶体生长做贡献的材料(例如，钌(Ru))。底部电极层BEL和晶种层106L可通过溅射工艺、化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺等形成。
可在晶种层106L上堆叠第一被钉扎层110L、交换耦合层120L和第二被钉扎层130L。具体地，可在晶种层106L上形成第一被钉扎层110L。可使用晶种层106L作为晶种形成第一被钉扎层110L。第一被钉扎层110L可具有与晶种层106L相同的晶体结构。例如，晶种层106L可包括具有六方密堆积晶体结构的钌(Ru)，且第一被钉扎层110L可包括具有六方密堆积晶体结构的钴-铂(CoPt)合金或[Co/Pt]n(其中n为堆叠的层对的数量)。可在第一被钉扎层110L上形成交换耦合层120L。可使用第一被钉扎层110L作为晶种形成交换耦合层120L。例如，交换耦合层120L可包括具有六方密堆积晶体结构的钌(Ru)。
可在交换耦合层120L上形成第二被钉扎层130L。第二被钉扎层130L可包括顺序地堆叠在交换耦合层120L上的第一磁层140L、第一非磁层150L、第三磁层144L、第二非磁层152L和第二磁层142L。具体地，可在交换耦合层120L上形成第一磁层140L。可使用交换耦合层120L作为晶种形成第一磁层140L。第一磁层140L可形成为具有六方密堆积(HCP)晶体结构或面心立方(FCC)晶体结构，并且所述HCP晶体结构的(0001)面或所述FCC晶体结构的(111)面可与基底100的顶部表面平行。例如，第一磁层140L可包括钴(Co)或镍(Ni)的至少一种。可在第一磁层140L上形成第一非磁层150L。可使用第一磁层140L作为晶种形成第一非磁层150L。第一非磁层150L可形成为具有六方密堆积(HCP)晶体结构或面心立方(FCC)晶体结构，并且所述HCP晶体结构的(0001)面或所述FCC晶体结构的(111)面可与基底100的顶部表面平行。例如，第一非磁层150L可包括Ir、Rh、Pd、Ag、Ru、Y、Sc、Zr、Hf、Ti或Re的至少一种。可在第一非磁层150L上形成第三磁层144L。第三磁层144L可在沉积过程期间以非晶态形成。第三磁层144L可包括例如硼掺杂的铁(例如，铁-硼(FeB))。可在第三磁层144L上形成第二非磁层152L。第二非磁层152L可形成为具有体心立方(BCC)晶体结构，并且所述BCC晶体结构的(001)面可与基底100的顶部表面平行。例如，第二非磁层152L可包括W、Mo、Nb、Ta或V的至少一种。可在第二非磁层152L上形成第二磁层142L。第二磁层142L可在沉积过程期间以非晶态形成。第二磁层142L可包括与第三磁层144L的材料不同的材料。例如，第二磁层142L可包括钴-铁-硼(CoFeB)。第二被钉扎层130L可使用溅射工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成。
可在第二被钉扎层130上形成隧道势垒层TBRL。隧道势垒层TBRL可包括氧化镁(Mg)、氧化钛(Ti)、氧化铝(Al)、氧化镁-锌(Mg-Zn)、或氧化镁-硼(Mg-B)的至少一种。隧道势垒层TBRL可使用例如溅射工艺形成。
可在隧道势垒层TBRL上顺序地形成自由磁层170L和加盖氧化物层180L。自由磁层170L可在沉积过程期间以非晶态形成。自由磁层170L可包括例如钴-铁-硼(CoFeB)。自由磁层170L可使用溅射工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成。加盖氧化物层180L可包括例如氧化镁(MgO)，氧化钽(Ta2O5)和/或氧化铝(Al2O3)。加盖氧化物层180L可使用溅射工艺形成。
在形成加盖氧化物层180L之后，可进行热处理过程(H)。热处理过程H也可在形成自由磁层170L之后和在形成加盖氧化物层180L之前进行。第二磁层142L和自由磁层170L可通过热处理过程H结晶化。结晶化的第二磁层142L可具有与第二非磁层152L相同的晶体结构。结晶化的第二磁层142L可在热处理过程H期间使用隧道势垒层TBRL作为晶种结晶化。例如，隧道势垒层TBRL可具有氯化钠型晶体结构，且结晶化的第二磁层142L可具有体心立方(BCC)晶体结构。结晶化的自由磁层170L可具有与结晶化的第二磁层142L相同的晶体结构。结晶化的自由磁层170L可在热处理过程H期间使用隧道势垒层TBRL作为晶种结晶化。例如，隧道势垒层TBRL可具有氯化钠型晶体结构，且结晶化的自由磁层170L可具有体心立方(BCC)晶体结构。
第三磁层144L的至少一部分即使在热处理过程H之后也可处于非晶态。由于第三磁层144L可介于第一和第二非磁层150L和152L之间，因此可防止(或抑制)在热处理过程H期间第三磁层144L中的硼(B)扩散到第三磁层144L之外。因此，即使在热处理过程H之后，第三磁层144L的至少一部分也可保持处于非晶态。
参照图7，可在加盖氧化物层180L上形成导电掩模图案200。导电掩模图案200可包括钨、钛、钽、铝或金属氮化物(例如，氮化钛或氮化钽)的至少一种。可使用导电掩模图案200来限定用于形成稍后将描述的磁隧道结图案的位置和形状。可使用导电掩模图案200作为蚀刻掩模顺序地蚀刻加盖氧化物层180L、自由磁层170L、隧道势垒层TBRL、第二被钉扎层130L、交换耦合层120L、第一被钉扎层110L、晶种层106L和底部电极层BEL。蚀刻过程可使用例如离子束蚀刻过程进行。作为蚀刻过程的结果，可在下部层间绝缘层102上顺序地形成底部电极BE、晶种图案106、第一被钉扎图案110、交换耦合图案120、第二被钉扎图案130、隧道势垒图案TBR、自由磁图案170和加盖氧化物图案180。第二被钉扎图案130可包括邻近交换耦合图案120的第一磁图案140、邻近隧道势垒图案TBR的第二磁图案142、在第一磁图案140和第二磁图案142之间的第三磁图案144、在第一磁图案140和第三磁图案144之间的第一非磁图案150、以及在第二磁图案142和第三磁图案144之间的第二非磁图案152。晶种图案106、第一被钉扎图案110、交换耦合图案120和第二被钉扎图案130可构成或限定参考磁结构RMS。自由磁图案170和加盖氧化物图案180可构成或限定自由磁结构FMS。参考磁结构RMS、自由磁结构FMS、以及在其间的隧道势垒图案TBR可构成或限定磁隧道结MTJ图案。底部电极BE可电连接到在下部层间绝缘层102中形成的下部接触塞104。导电掩模图案200可用作顶部电极TE。磁隧道结MTJ图案可在底部电极BE和顶部电极TE之间形成。
回到参照图3，可在下部层间绝缘层102上形成上部层间绝缘层190以在底部电极BE、磁隧道结MTJ图案和顶部电极TE上延伸或者覆盖底部电极BE、磁隧道结MTJ图案和顶部电极TE。上部接触塞192可形成为穿透上部层间绝缘层190，且可连接到顶部电极TE。可在上部层间绝缘层190上形成互连线194。互连线194可连接到上部接触塞192。在一些实施方式中，互连线194可用作位线。
图8为说明根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的横截面图。在以下描述中，为了简洁起见，先前参照图3、4、5A和5B描述的元件可通过相似或相同的附图标记识别而不重复其重叠的描述。
参照图8，下部层间绝缘层102可提供在基底100上。选择元件可提供在基底100上，且下部层间绝缘层102可被提供成在选择元件上延伸或覆盖选择元件。下部接触塞104可提供在下部层间绝缘层102中。下部接触塞104可被提供成穿透下部层间绝缘层102，且可电连接到选择元件的相应一个的端子。
底部电极BE可提供在下部层间绝缘层102上。底部电极BE可电连接到下部接触塞104。参考磁结构RMS和自由磁结构FMS可堆叠在下部层间绝缘层102上。隧道势垒图案TBR可提供在参考磁结构RMS和自由磁结构FMS之间。在一些实施方式中，自由磁结构FMS可提供在底部电极BE和隧道势垒图案TBR之间。
参考磁结构RMS可包括至少一个具有固定磁化方向的固定层，且自由磁结构FMS可包括至少一个具有可切换的磁化方向的自由层。参考磁结构RMS、自由磁结构FMS和隧道势垒图案TBR可构成或限定磁隧道结MTJ图案。固定层和自由层的磁化方向可基本上垂直于在隧道势垒图案TBR和自由磁结构FMS之间的界面。即，磁隧道结MTJ图案可为垂直磁化型磁隧道结图案。
顶部电极TE可提供在磁隧道结MTJ图案上。磁隧道结MTJ图案可设置在底部电极BE和顶部电极TE之间。在一些实施方式中，参考磁结构RMS可提供在隧道势垒图案TBR和顶部电极TE之间。底部电极BE、磁隧道结MTJ图案和顶部电极TE可被提供成具有竖直对准的侧壁。
自由磁结构FMS可包括在底部电极BE和隧道势垒图案TBR之间的自由磁图案170。在一些实施方式中，底部电极BE可包括对自由磁图案170的晶体生长做贡献的材料。自由磁图案170可与隧道势垒图案TBR接触。自由磁图案170可呈现垂直磁化性质，其得自由在自由磁图案170和隧道势垒图案TBR之间的接触引起的磁各向异性。自由磁图案170可包括在自由磁图案170和隧道势垒图案TBR之间的界面处引起磁各向异性的磁性材料。例如，自由磁图案170可包括钴-铁-硼(CoFeB)。
参考磁结构RMS可包括合成反铁磁(SAF)结构。例如，参考磁结构RMS可包括在隧道势垒图案TBR和顶部电极TE之间的第一被钉扎图案110、在第一被钉扎图案110和隧道势垒图案TBR之间的第二被钉扎图案130、以及在第一被钉扎图案110和第二被钉扎图案130之间的交换耦合图案120。交换耦合图案120可使第一被钉扎图案110与第二被钉扎图案130以这样的方式耦合：第一被钉扎图案110的磁化方向110m与第二被钉扎图案130的磁化方向130m反平行。交换耦合图案120可包括例如钌(Ru)。第一被钉扎图案110可包括与参照图3描述的根据一些实施方式的第一被钉扎图案110基本上相同的材料。
第二被钉扎图案130可包括邻近交换耦合图案120的第一磁图案140、邻近隧道势垒图案TBR的第二磁图案142、在第一磁图案140和第二磁图案142之间的第三磁图案144、在第一磁图案140和第三磁图案144之间的第一非磁图案150、以及在第二磁图案142和第三磁图案144之间的第二非磁图案152。第一到第三磁图案140、142和144以及第一和第二非磁图案150和152可与参照图3、4、5A和5B描述的根据一些实施方式的第一到第三磁图案140、142和144以及第一和第二非磁图案150和152基本上相同。
自由磁图案170的磁化方向170m可改变为与第二被钉扎图案130的磁化方向130m平行或反平行。磁隧道结MTJ图案的电阻值可取决于第二被钉扎图案130和自由磁图案170的相对磁化方向。例如，当第二被钉扎图案130的磁化方向130m与自由磁图案170的磁化方向170m平行时，磁隧道结MTJ图案可具有第一电阻值。当第二被钉扎图案130的磁化方向130m与自由磁图案170的磁化方向170m反平行时，磁隧道结MTJ图案可具有比第一电阻值高的第二电阻值。
上部层间绝缘层190可提供在下部层间绝缘层102上以在底部电极BE、磁隧道结MTJ图案和顶部电极TE上延伸或者覆盖底部电极BE、磁隧道结MTJ图案和顶部电极TE。上部接触塞192可被提供成穿透上部层间绝缘层190，且可连接到顶部电极TE。互连线194可被提供在上部层间绝缘层190上，并且可连接到上部接触塞192。在一些实施方式中，互连线194可用作位线。
图9-11为说明用于制造根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的方法的横截面图。在以下描述中，为了简洁起见，先前参照图6和7描述的元件可通过相似或相同的附图标记识别而不重复其重叠的描述。
参照图9，可在基底100上形成下部层间绝缘层102。可在基底100上形成选择元件，且可形成下部层间绝缘层102以在选择元件上延伸或者覆盖选择元件。可在下部层间绝缘层102中形成下部接触塞104。下部接触塞104可形成为穿透下部层间绝缘层102，且可电连接到选择元件的相应一个的端子。
可在下部层间绝缘层102上形成底部电极层BEL。底部电极层BEL可包括导电金属氮化物例如氮化钛和/或氮化钽。根据一些实施方式，底部电极层BEL可进一步包括对形成于其上的磁层的晶体生长做贡献的材料。可在底部电极层BEL上形成自由磁层170L。在沉积过程期间自由磁层170L可处于非晶态。自由磁层170L可包括例如钴-铁-硼(CoFeB)。可在自由磁层170L上形成隧道势垒层TBRL。隧道势垒层TBRL可与参照图6描述的隧道势垒层TBRL相同。
可在隧道势垒层TBRL上形成第二磁层142L。在沉积过程期间第二磁层142L可处于非晶态。第二磁层142L可包括与参照图6描述的第二磁层142L相同的材料。第二磁层142L可包括例如钴-铁-硼(CoFeB)。
在一些实施方式中，可在形成第二磁层142L之后进行热处理过程H。第二磁层142L和自由磁层170L可通过热处理过程H结晶化。结晶化的自由磁层170L可具有与结晶化的第二磁层142L相同的晶体结构。结晶化的自由磁层170L和结晶化的第二磁层142L可在热处理过程H期间使用隧道势垒层TBRL作为晶种结晶化。例如，隧道势垒层TBRL可具有氯化钠型晶体结构，且结晶化的自由磁层170L和结晶化的第二磁层142L可具有体心立方(BCC)晶体结构。在其它实施方式中，热处理过程H可在形成稍后将描述的磁层和非磁层之后进行。
参照图10，可在第二磁层142L上形成第二非磁层152L。第二非磁层152L可具有与第二磁层142L相同的晶体结构。第二非磁层152L可形成为具有体心立方(BCC)晶体结构，所述体心立方(BCC)晶体结构的(001)面可与基底100的顶部表面平行。第二非磁层152L可包括例如W、Mo、Nb、Ta或V的至少一种。可在第二非磁层152L上形成第三磁层144L。第三磁层144L可在沉积过程期间以非晶态形成。例如，第三磁层144L可包括例如硼掺杂的铁(例如，铁-硼(FeB))。可在第三磁层144L上形成第一非磁层150L。第一非磁层150L可形成为具有六方密堆积(HCP)晶体结构或面心立方(FCC)晶体结构，且所述HCP晶体结构的(0001)面或所述FCC晶体结构的(111)面可与基底100的顶部表面平行。例如，第一非磁层150L可包括Ir、Rh、Pd、Ag、Ru、Y、Sc、Zr、Hf、Ti或Re的至少一种。可在第一非磁层150L上形成第一磁层140L。可使用第一非磁层150L作为晶种形成第一磁层140L。第一磁层140L可形成为具有六方密堆积(HCP)晶体结构或面心立方(FCC)晶体结构，且所述HCP晶体结构的(0001)面或所述FCC晶体结构的(111)面可与基底100的顶部表面平行。例如，第一磁层140L可包括钴(Co)或镍(Ni)的至少一种。第一到第三磁层140L、142L和144L、以及第一和第二非磁层150L和152L可构成或限定第二被钉扎层130L。
可在第二被钉扎层130L上形成交换耦合层120L。可使用第一磁层140L作为晶种形成交换耦合层120L。例如，交换耦合层120L可包括具有六方密堆积晶体结构的钌(Ru)。可在交换耦合层120L上形成第一被钉扎层110L。可使用交换耦合层120L作为晶种形成第一被钉扎层110L。第一被钉扎层110L可包括具有六方密堆积晶体结构的钴-铂(CoPt)合金或[Co/Pt]n(其中n为堆叠的层对的数量)。
在一些实施方式中，可在形成第一被钉扎层110L之后进行参照图9描述的热处理过程H。在这种情况中，如参照图9所描述的，第二磁层142L和自由磁层170L可通过热处理过程H结晶化。即使在热处理过程之后，第三磁层144L的至少一部分也可处于非晶态。由于第三磁层144L可介于第一和第二非磁层150L和152L之间，因此可防止(或抑制)在热处理过程H期间第三磁层144L中的硼(B)扩散到第三磁层144L之外。因此，即使在热处理过程H之后，第三磁层144L的至少一部分也可保持处于非晶态。
参照图11，可在第一被钉扎层110L上形成导电掩模图案200。可使用导电掩模图案200来限定用于形成稍后将描述的磁隧道结图案的位置和形状。可使用导电掩模图案200作为蚀刻掩模顺序地蚀刻第一被钉扎层110L、交换耦合层120L、第二被钉扎层130L、隧道势垒层TBRL、自由磁层170L、和底部电极层BEL。作为蚀刻过程的结果，可在下部层间绝缘层102上顺序地形成底部电极BE、自由磁图案170、隧道势垒图案TBR、第二被钉扎图案130、交换耦合图案120、和第一被钉扎图案110。第二被钉扎图案130可包括邻近交换耦合图案120的第一磁图案140、邻近隧道势垒图案TBR的第二磁图案142、在第一磁图案140和第二磁图案142之间的第三磁图案144、在第一磁图案140和第三磁图案144之间的第一非磁图案150、以及在第二磁图案142和第三磁图案144之间的第二非磁图案152。第一被钉扎图案110、交换耦合图案120和第二被钉扎图案130可构成或限定参考磁结构RMS。自由磁图案170可构成或限定自由磁结构FMS。参考磁结构RMS、自由磁结构FMS、以及在其间的隧道势垒图案TBR可构成或限定磁隧道结MTJ图案。底部电极BE可电连接到在下部层间绝缘层102中形成的下部接触塞104。导电掩模图案200可用作顶部电极TE。磁隧道结MTJ图案可在底部电极BE和顶部电极TE之间形成。
随后的过程可以与参照图3描述的方法的基本上相同的方式进行。
根据本发明构思的实施方式，磁隧道结图案的参考磁结构可包括第一磁图案、第二磁图案、在第一磁图案和第二磁图案之间的第三磁图案、在第一磁图案和第三磁图案之间的第一非磁图案、以及在第二磁图案和第三磁图案之间的第二非磁图案。第三磁图案的至少一部分可处于非晶态，且第一非磁图案和第二非磁图案可具有彼此不同的晶体结构。
第一非磁图案和第一磁图案各自可具有六方密堆积(HCP)晶体结构或面心立方(FCC)晶体结构。在这种情况下，当在平面图中观察时，第一非磁图案中的原子的排列可被提供成具有与第一磁图案中的原子的排列相同的对称性(例如，6重对称性)。在这种情况中，第一非磁图案中的原子的磁矩在第一非磁图案和第一磁图案之间的界面处可为相对高的。因而，在第一磁图案和第二磁图案之间的铁磁耦合可增强。因此，参比磁结构的磁化的稳定性可增加。
第二非磁图案可被提供成具有与第二磁图案相同的晶体结构(例如，体心立方(BCC)晶体结构)。在这种情况下，当在平面图中观察时，第二非磁图案中的原子的排列可被提供成具有与第二磁图案中的原子的排列相同的对称性(例如，4重对称性)。在这种情况中，由在第二磁图案和隧道势垒图案之间的接触引起的第二磁图案的磁各向异性可改善。当第三磁图案的至少一部分是非晶的时，可抑制如下：在第三磁图案下面的下部图案(例如，第一非磁图案和第一磁图案)的晶体结构影响在第三磁图案之上的上部图案(例如，第二非磁图案和第二磁图案)的晶体生长。在这种情况下，第二磁图案的磁各向异性可改善，且结果，磁隧道结图案的隧穿磁致电阻比率(TMR)可改善。
因此，可提供能够增加参考磁结构RMS的磁化的稳定性且改善磁隧道结MTJ的隧穿磁致电阻比率的磁存储器件。
本文中使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的且不意图为实例实施方式的限制。将理解，当一个元件被称为“在”另外的元件(例如，层或基底)“上”或者“连接到”或“邻近”另外的元件(例如，层或基底)时，其可直接地在所述另外的元件上或者连接到或邻近所述另外的元件，或者还可存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另外的元件“上”或“直接连接到”或“直接邻近”另外的元件时，则不存在中间元件。
还将理解，尽管术语第一、第二等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于使一个元件区别于另一元件。因此，在不背离本发明构思的范围的情况下，上面讨论的第一元件可称为第二元件。
将理解，除图中所描述的方位之外，空间相对术语例如“在……之下”、“在……下面”、“下部”、“在……之上”、“上部”还意图包括在使用或工作中的器件的不同方位。例如，如果翻转图中的器件，则被描述为“在”其它元件或特征“下面”或“之下”的元件将被定向“在”其它元件或特征的“之上”。器件可以其它方式定向(旋转90度或在其它方位上)，并且本文中所使用的空间相对描述词相应地进行解释。
本文中的术语“一个(种)”和“所述(该)”以及类似参考词(reference)的使用将被解释为包括单数和复数两者，除非在本文中另外指明或者同上下文明显矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”将被解释为开放式的术语(即，意味着“包括，但不限于”)，除非另外说明。术语“和/或”包括相关所列项目的一个或多个的任何和全部组合。
尽管已经参照实例实施方式描述了本发明构思，但如下对于本领域技术人员将是明晰的：在不背离本发明构思的精神和范围的情况下，可进行多种修改和变型。因此，应理解，以上实施方式不是限制性的，而是说明性的。因此，本发明构思的由所附权利要求及其等同物的最宽的可允许的解释决定，并且不应被前述描述约束或限制。
Claims (25)
1.磁存储器件，包括：
在基底上的参考磁结构和自由磁结构；以及
在所述参考磁结构和所述自由磁结构之间的隧道势垒图案，
其中所述参考磁结构包括：
第一被钉扎图案；
在所述第一被钉扎图案和所述隧道势垒图案之间的第二被钉扎图案；以及
在所述第一被钉扎图案和所述第二被钉扎图案之间的交换耦合图案，
其中所述第二被钉扎图案包括：
邻近所述交换耦合图案的第一磁图案；
邻近所述隧道势垒图案的第二磁图案；
在所述第一磁图案和所述第二磁图案之间的第三磁图案；
在所述第一磁图案和所述第三磁图案之间的第一非磁图案；以及
在所述第二磁图案和所述第三磁图案之间的第二非磁图案，和
其中所述第一非磁图案具有与所述第二非磁图案不同的晶体结构，且所述第三磁图案的至少一部分是非晶的。
2.如权利要求1所述的磁存储器件，其中所述第一非磁图案具有六方密堆积(HCP)晶体结构或面心立方(FCC)晶体结构，和
其中所述第二非磁图案具有体心立方(BCC)晶体结构。
3.如权利要求2所述的磁存储器件，其中具有六方密堆积(HCP)晶体结构的所述第一非磁图案的(0001)面、或具有面心立方(FCC)晶体结构的所述第一非磁图案的(111)面与所述基底的顶部表面平行。
4.如权利要求3所述的磁存储器件，其中所述第一磁图案具有六方密堆积(HCP)晶体结构或面心立方(FCC)晶体结构，和具有六方密堆积(HCP)晶体结构的所述第一磁图案的(0001)面、或具有面心立方(FCC)晶体结构的所述第一磁图案的(111)面与所述基底的顶部表面平行。
5.如权利要求2所述的磁存储器件，其中具有体心立方(BCC)晶体结构的所述第二非磁图案的(001)面与所述基底的顶部表面平行。
6.如权利要求5所述的磁存储器件，其中所述第二磁图案具有体心立方(BCC)晶体结构，和具有体心立方(BCC)晶体结构的所述第二磁图案的(001)面与所述所述基底的顶部表面平行。
7.如权利要求1所述的磁存储器件，其中所述第二非磁图案具有与所述第二磁图案相同的晶体结构。
8.如权利要求1所述的磁存储器件，其中所述第三磁图案包括彼此相反的第一表面和第二表面，和
其中所述第三磁图案的所述第一表面与所述第一非磁图案接触，且所述第三磁图案的所述第二表面与所述第二非磁图案接触。
9.如权利要求1所述的磁存储器件，其中所述第一磁图案通过所述交换耦合图案与所述第一被钉扎图案反铁磁地耦合。
10.如权利要求9所述的磁存储器件，其中所述第一非磁图案和所述第一磁图案具有六方密堆积(HCP)晶体结构或面心立方(FCC)晶体结构。
11.如权利要求9所述的磁存储器件，其中所述第二磁图案与所述第一磁图案铁磁地耦合，和所述第二非磁图案具有与所述第二磁图案相同的晶体结构。
12.如权利要求11所述的磁存储器件，其中所述第二磁图案与所述隧道势垒图案接触，和
所述第二磁图案呈现垂直磁化性质，其得自由在所述第二磁图案和所述隧道势垒图案之间的接触引起的磁各向异性。
13.磁存储器件，包括：
在基底上的参考磁结构和自由磁结构；以及
在所述参考磁结构和所述自由磁结构之间的隧道势垒图案，
其中所述参考磁结构包括：
第一被钉扎图案；
在所述第一被钉扎图案和所述隧道势垒图案之间的第二被钉扎图案；以及
在所述第一被钉扎图案和所述第二被钉扎图案之间的交换耦合图案，
其中所述第二被钉扎图案包括：
邻近所述交换耦合图案的第一磁图案；
邻近所述隧道势垒图案的第二磁图案；
在所述第一磁图案和所述第二磁图案之间的第三磁图案；
在所述第一磁图案和所述第三磁图案之间的第一非磁图案；以及
在所述第二磁图案和所述第三磁图案之间的第二非磁图案，和
其中所述第一非磁图案包括与所述第二非磁图案不同的材料，和所述第三磁图案的至少一部分是非晶的。
14.如权利要求13所述的磁存储器件，其中所述第一非磁图案包括Ir、Rh、Pd、Ag、Ru、Y、Sc、Zr、Hf、Ti、或Re的至少一种，和其中所述第二非磁图案包括W、Mo、Nb、Ta或V的至少一种。
15.如权利要求13所述的磁存储器件，其中所述第二磁图案与所述隧道势垒图案接触，和所述第二磁图案包括在所述第二磁图案和隧道势垒图案之间的界面处引起磁各向异性的磁性材料，和
其中所述第二非磁图案具有与所述第二磁图案相同的晶体结构。
16.如权利要求13所述的磁存储器件，其中所述第一非磁图案具有六方密堆积(HCP)晶体结构或面心立方(FCC)晶体结构。
17.如权利要求13所述的磁存储器件，其中所述第一非磁图案具有与所述第二非磁图案不同的晶体结构。
18.如权利要求13所述的磁存储器件，其中当在平面图中观察时，所述第一非磁图案中的原子的排列具有与所述第二非磁图案中的原子的排列不同的对称性。
19.如权利要求18所述的磁存储器件，其中当在平面图中观察时，所述第一非磁图案中的原子排列成具有6重对称性，和所述第二非磁图案中的原子排列成具有4重对称性。
20.磁存储器件，包括：
包括参考磁结构、自由磁结构、和在其间的隧道势垒图案的磁隧道结(MTJ)图案，所述参考磁结构包括第一和第二被钉扎图案以及在其间的交换耦合图案，
其中所述第二被钉扎图案包括顺序地堆叠在所述交换耦合图案和所述隧道势垒图案之间的第一磁图案、第一非磁图案、第二非磁图案、和第二磁图案，其中所述第一非磁图案和所述第一磁图案包括相同的晶体结构。
21.如权利要求20所述的磁存储器件，其中所述第二非磁图案包括与所述第一非磁图案不同的晶体结构，和其中所述第二被钉扎图案进一步包括在所述第一和第二非磁图案之间的至少部分地非晶的第三磁图案。
22.如权利要求21所述的磁存储器件，其中所述第二磁图案包括与所述第二非磁图案相同的晶体结构，且与所述第一磁图案铁磁地耦合。
23.如权利要求22所述的磁存储器件，其中，当在平面图中观察时，所述第一非磁图案和所述第一磁图案中的原子的排列具有6重对称性，和所述第二非磁图案和所述第二磁图案中的原子的排列具有4重对称性。
24.如权利要求22所述的磁存储器件，其中所述第一非磁图案包括六方密堆积(HCP)晶体结构或面心立方(FCC)晶体结构，和其中所述第二非磁图案包括体心立方(BCC)晶体结构。
25.如权利要求24所述的磁存储器件，其中在所述第一非磁图案和所述第一磁图案的界面处，所述第一非磁图案中的原子的磁矩高于在包括BCC晶体结构的非磁图案与包括HCP或FCC晶体结构的磁图案的界面处的所述包括BCC晶体结构的非磁图案中的原子的磁矩。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2016-0143509 | 2016-10-31 | ||
| KR1020160143509A KR102612437B1 (ko) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 자기 기억 소자 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108023015A true CN108023015A (zh) | 2018-05-11 |
| CN108023015B CN108023015B (zh) | 2021-07-20 |
Family
ID=62021852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710983541.4A Active CN108023015B (zh) | 2016-10-31 | 2017-10-20 | 磁存储器件 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US10090458B2 (zh) |
| KR (1) | KR102612437B1 (zh) |
| CN (1) | CN108023015B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111988006A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-11-24 | 武汉衍熙微器件有限公司 | 薄膜体声波谐振器及其制作方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101897916B1 (ko) * | 2017-06-20 | 2018-10-31 | 고려대학교 산학협력단 | 이지-콘 상태의 자성층을 구비한 자기터널 접합 소자 |
| EP3460811B1 (en) * | 2017-09-20 | 2020-06-17 | IMEC vzw | Magnetic layer structure for magnetic tunnel junction device |
| US10475990B2 (en) * | 2018-01-22 | 2019-11-12 | Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. | Pillar contact extension and method for producing the same |
| US10522752B1 (en) * | 2018-08-22 | 2019-12-31 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Magnetic layer for magnetic random access memory (MRAM) by moment enhancement |
| JP7541928B2 (ja) | 2019-01-30 | 2024-08-29 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 磁気抵抗効果素子、記憶素子、及び電子機器 |
| KR102677779B1 (ko) * | 2019-07-19 | 2024-06-25 | 삼성전자주식회사 | 자기 기억 소자 |
| KR102710350B1 (ko) * | 2019-10-02 | 2024-09-27 | 삼성전자주식회사 | 자기 기억 소자 |
| KR102713082B1 (ko) * | 2019-12-13 | 2024-10-07 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 전자 장치 |
| KR102702693B1 (ko) * | 2019-12-13 | 2024-09-05 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 전자 장치 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050029629A1 (en) * | 2003-08-07 | 2005-02-10 | Tdk Corporation | Substrate for electronic device, electronic device and methods of manufacturing same |
| US20070086121A1 (en) * | 2005-10-19 | 2007-04-19 | Toshihiko Nagase | Magnetoresistive element |
| US20110045318A1 (en) * | 2009-08-19 | 2011-02-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Tracks including magnetic layer and magnetic memory devices comprising the same |
| CN104282832A (zh) * | 2013-07-03 | 2015-01-14 | 三星电子株式会社 | 磁性存储装置及其形成方法 |
| CN104658593A (zh) * | 2013-11-18 | 2015-05-27 | 三星电子株式会社 | 具有垂直磁隧道结构的磁存储器装置 |
| CN104700882A (zh) * | 2013-12-09 | 2015-06-10 | 三星电子株式会社 | 存储器器件及其制造方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1187103A3 (en) | 2000-08-04 | 2003-01-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistance effect device, head, and memory element |
| US7460296B2 (en) * | 2002-04-30 | 2008-12-02 | Pivotal Decisions Llc | Compensation for spectral power tilt from scattering |
| EP1613206A2 (en) * | 2003-04-16 | 2006-01-11 | The University Of Mississippi | Immunostimulatory agents in botanicals |
| KR101344407B1 (ko) | 2007-09-21 | 2013-12-26 | 후지 덴키 가부시키가이샤 | 자기기록매체 |
| US9130155B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-09-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Magnetic junctions having insertion layers and magnetic memories using the magnetic junctions |
| KR102153559B1 (ko) | 2013-08-02 | 2020-09-08 | 삼성전자주식회사 | 수직 자기터널접합을 구비하는 자기 기억 소자 |
| US20150129996A1 (en) | 2013-11-12 | 2015-05-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and system for providing a top pinned layer perpendicular magnetic anisotropy magnetic junction usable in spin transfer torque magnetic random access memory applications |
| KR102134132B1 (ko) | 2014-02-11 | 2020-07-21 | 삼성전자주식회사 | 자기 기억 소자 |
| KR102335104B1 (ko) | 2014-05-23 | 2021-12-03 | 삼성전자 주식회사 | 자기 소자 |
| KR102245748B1 (ko) | 2014-09-12 | 2021-04-29 | 삼성전자주식회사 | 자기 기억 소자 및 이의 제조 방법 |
| KR102238527B1 (ko) * | 2014-09-29 | 2021-04-09 | 삼성전자주식회사 | 수직 자기 터널 접합 패턴을 포함하는 자기 기억 소자 |
-
2016
- 2016-10-31 KR KR1020160143509A patent/KR102612437B1/ko active IP Right Grant
-
2017
- 2017-06-08 US US15/617,012 patent/US10090458B2/en active Active
- 2017-10-20 CN CN201710983541.4A patent/CN108023015B/zh active Active
-
2018
- 2018-08-28 US US16/114,964 patent/US10403812B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050029629A1 (en) * | 2003-08-07 | 2005-02-10 | Tdk Corporation | Substrate for electronic device, electronic device and methods of manufacturing same |
| US20070086121A1 (en) * | 2005-10-19 | 2007-04-19 | Toshihiko Nagase | Magnetoresistive element |
| US20110045318A1 (en) * | 2009-08-19 | 2011-02-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Tracks including magnetic layer and magnetic memory devices comprising the same |
| CN104282832A (zh) * | 2013-07-03 | 2015-01-14 | 三星电子株式会社 | 磁性存储装置及其形成方法 |
| CN104658593A (zh) * | 2013-11-18 | 2015-05-27 | 三星电子株式会社 | 具有垂直磁隧道结构的磁存储器装置 |
| CN104700882A (zh) * | 2013-12-09 | 2015-06-10 | 三星电子株式会社 | 存储器器件及其制造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111988006A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-11-24 | 武汉衍熙微器件有限公司 | 薄膜体声波谐振器及其制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102612437B1 (ko) | 2023-12-13 |
| US10090458B2 (en) | 2018-10-02 |
| KR20180049339A (ko) | 2018-05-11 |
| US20180123025A1 (en) | 2018-05-03 |
| US20190013462A1 (en) | 2019-01-10 |
| CN108023015B (zh) | 2021-07-20 |
| US10403812B2 (en) | 2019-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108023015A (zh) | 磁存储器件 | |
| US9825217B1 (en) | Magnetic memory device having cobalt-iron-beryllium magnetic layers | |
| US9755140B2 (en) | Multilayered magnetic thin film stack and nonvolatile memory device having the same | |
| US10971175B2 (en) | Storage element | |
| US11200933B2 (en) | Magnetic multilayer film, magnetic memory element, magnetic memory and method for producing same | |
| CN109643567A (zh) | 高速、低功率自旋轨道矩(sot)辅助的自旋转移矩磁随机访问存储器(stt-mram)位单元阵列 | |
| KR101929583B1 (ko) | 비휘발성 자기 메모리 소자 | |
| CN107112415A (zh) | 用于磁性隧穿结器件的超薄垂直钉扎层结构 | |
| CN106953003A (zh) | 磁性存储器件和制造该磁性存储器件的方法 | |
| US9960348B2 (en) | In-situ annealing to improve the tunneling magneto-resistance of magnetic tunnel junctions | |
| KR101636492B1 (ko) | 메모리 소자 | |
| CN108780780A (zh) | 非易失性存储器装置和制造非易失性存储器装置的方法 | |
| CN109755269A (zh) | 可变电阻存储器件 | |
| JP2013073978A (ja) | 磁気メモリ素子、磁気メモリ装置、スピントランジスタ、及び集積回路 | |
| US9761793B1 (en) | Magnetic memory device and method for manufacturing the same | |
| CN107342359B (zh) | 一种适用于在高温下工作的磁电阻元件 | |
| US20220302205A1 (en) | Magnetic memory device | |
| KR20170093546A (ko) | 메모리 소자 | |
| CN107026233B (zh) | 半导体存储器件 | |
| KR102677779B1 (ko) | 자기 기억 소자 | |
| KR101074203B1 (ko) | 자기저항소자 | |
| KR20160112888A (ko) | 메모리 소자 | |
| JP2017079331A (ja) | 垂直磁気トンネル接合を含む磁気記憶素子 | |
| KR20230145155A (ko) | 이방성 향상 더스트 층을 포함하는 전압 제어형 자기 이방성 메모리 디바이스 및 이를 형성하기 위한 방법들 | |
| WO2023111769A1 (en) | Paramagnetic hexagonal metal phase coupling spacer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |