CN112736190B - 磁性隧道结结构及磁性随机存储器 - Google Patents

磁性隧道结结构及磁性随机存储器 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种磁性隧道结结构及磁性随机存储器，所述磁性隧道结结构包括垂直各向异性增强层，其是在氧化镁层中进行掺杂而形成矿盐晶体结构。本申请通过岩盐晶体结构的垂直各向异性增强层的设计，在不损伤自由层/垂直各向异性增强层的界面各向异性的前提条件下，降低了电阻面积积的同时保持稳定且足够的隧穿磁阻率，非常有利于MRAM电路读/写性能的提升与超小型MRAM电路的制作。

Description

磁性隧道结结构及磁性随机存储器
技术领域
本发明涉及存储器技术领域，特别是关于一种磁性隧道结结构及磁性随机存储器。
背景技术
磁性随机存储器(Magnetic random access memory，MRAM)在具有垂直各向异性(Perpendicular Magnetic Anisotropy；PMA)的磁性隧道结(Magnetic tunnel junction；MTJ)中，作为存储信息的自由层，在垂直方向拥有两个磁化方向，即：向上和向下，分别对应二进制中的“0”和“1”或者“1”和“0”，在实际应用中，在读取信息或者空置的时候，自由层的磁化方向会保持不变；在写的过程中，如果与现有状态不相同的信号输入时，则自由层的磁化方向将会在垂直方向上发生一百八十度的翻转。磁随机存储器的自由层磁化方向保持不变的能力叫做数据保存能力或者是热稳定性，在不同的应用情况中要求不一样，对于一个典型的非易失存储器(Non-volatile Memory，NVM)而言，例如：应用于汽车电子领域，数据保存能力要求是在125℃或150℃的条件下可以保存数据至少十年，在外磁场翻转，热扰动，电流扰动或读写多次操作时，都会造成数据保持能力或者是热稳定性的降低。
为增强自由层的能量壁垒(E)，一般在自由层的之上，再添加一层氧化镁MgO的垂直各向异性增强层，但是由于氧化镁MgO为高电阻隧道结，这无意中增加了MTJ的电阻面积积(Resistance Area Product,RA)。
为了提升MRAM的存储密度与满足更高技术节点的CMOS的电路要求，磁性隧道结的关键尺寸(Critical Dimension，CD)越来越小，相对的，磁性隧道结的电阻面积积(Resistance Area Product,RA)也越来越小。在关键尺寸减小的同时，会发现磁性隧道结的热稳定性因子急剧变差。为提升超小型MRAM单元器件的热稳定性因子，可以通过降低自由层的厚度，在自由层里添加或把自由层改为低饱和磁化率的材料等一些列措施来增加有效垂直各向异性能量密度，进而维持较高的热稳定性因子(▽)，但磁性隧道结的隧穿磁阻率(Tunnel Magnetoresistance Ration，TMR)将会降低，进而会增加存储器读操作的错误率。而且，由于低的势垒层厚度，也会降低其击穿(Break down，BD)电压，从而会降低MRAM器件的耐用度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请的目的在于，提供一种的磁性隧道结结构及磁性随机存储器。
本申请的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
依据本申请提出的一种磁性隧道结结构，其由上至下结构包括覆盖层(CappingLayer，CL)、自由层(Free Layer，FL)、势垒层(Tunneling Barrier Layer，TBL)、参考层(Reference Layer，RL)、晶格隔断层(Crystal Breaking Layer，CBL)、反铁磁层(Synthetic Anti-Ferromagnet Layer，SyAF)与种子层(Seed Layer；SL)，其中，所述覆盖层与自由层之间设置有一垂直各向异性增强层，所述垂直各向异性增强层，其是在氧化镁层中进行掺杂而形成的岩盐晶体结构(也称矿盐晶体结构)。
本申请解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
在本申请的一实施例中，所述岩盐晶体结构为[镁1-xMx]氧，所述M是由锌、铜、金、银、铝、镍、钴、铁、钨或其组合所形成，3％≤x≤20％，所述垂直各向异性增强层的厚度为为0.6奈米至1.3奈米间。
在本申请的一实施例中，所述垂直各向异性增强层是采用氧化镁/M/氧化镁的三叠层溅射镀膜的方式制作，所述M是由锌、铜、金、银、铝、镍、钴、铁、钨或其组合所形成。
在本申请的一实施例中，在溅射镀膜后进行高温退火，形成具有岩盐晶体结构的[镁1-xMx]氧，其中所述矿盐晶体结构的(001)晶向平行于薄膜平面，M原子代替部分镁原子，以形成氧化镁层中进行掺杂而形成的矿盐晶体结构的所述垂直各向异性增强层。
在本申请的一实施例中，所述覆盖层由钨、锌、铝、铜、钙、钛、钒、铬、钼、镁、铌、钌、铪、铂或其组合的多层材料等制成，所述覆盖子层的厚度为0.5奈米至10.0奈米间。
在本申请的另外一实施例中，所述覆盖层由下至上包括第一覆盖子层和第二覆盖子层，其中第一覆盖子层为ZrO2、ZnO、Al2O3、GaO、Y2O3、SrO、Sc2O3、TiO2、HfO2、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、CrO3、MoO3、WO3、RuO2、OsO2、TcO、ReO、RhO、IrO、SnO、SbO、MgZnO、Mg3B2O6、MgAl2O4、SrTiO3所形成的不连续覆盖层，第二覆盖子层由钨、锌、铝、铜、钙、钛、钒、铬、钼、镁、铌、钌、铪、铂或其组合的多层材料等制成，其厚度为0.5奈米至10.0奈米间。
本申请另一目的为提供一种磁性随机存储器，其储存单元包括如前所述磁性隧道结结构中任一者，设置于所述磁性隧道结结构上方的顶电极，及设置于所述磁性隧道结结构下方的底电极。
在本申请的一实施例中，在所述底电极、种子层、反铁磁层、晶格隔断层、参考层、势垒层、自由层、垂直各向异性增强层、覆盖层和顶电极沉积之后，执行退火工艺，其温度不小于300℃，时间不小于30分钟。
本申请通过岩盐晶体结构的垂直各向异性增强层的设计，在不损伤自由层/垂直各向异性增强层的界面各向异性的前提条件下，降低了电阻面积积的同时保持稳定且足够的隧穿磁阻率，非常有利于MRAM电路读/写性能的提升与超小型MRAM电路的制作。
附图说明
图1为范例性的磁性随机存储器的磁性存储单元结构示意图；
图2为本申请实施例磁性随机存储器的磁性存储单元结构示意图；
图3A与图3B为本申请实施例的岩盐晶体结构的垂直各向异性增强层中，MgO以及MO的禁带宽度原子，和(离子)半径周期表；
图4为本申请实施例垂直各向异性增强层的结构示意图。
具体实施方式
请参照附图中的图式，其中相同的组件符号代表相同的组件。以下的说明是基于所例示的本申请具体实施例，其不应被视为限制本申请未在此详述的其它具体实施例。
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本申请可用以实施的特定实施例。本申请所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本申请，而非用以限制本申请。
本申请的说明书和权利要求书以及上述附图中的述语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情形下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及其它相类似实施例的变形，意图在于覆盖不排他的包含。
本申请说明书中使用的术语仅用来描述特定实施方式，而并不意图显示本申请的概念。除非上下文中有明确不同的意义，否则，以单数形式使用的表达涵盖复数形式的表达。在本申请说明书中，应理解，诸如“包括”、“具有”以及“含有”等术语意图说明存在本申请说明书中揭示的特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性，而并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性。附图中的相同参考标号指代相同部分。
附图和说明被认为在本质上是示出性的，而不是限制性的。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。另外，为了理解和便于描述，附图中示出的每个组件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本申请不限于此。
在附图中，为了清晰、理解和便于描述，夸大设备、系统、组件、电路的配置范围。将理解的是，当组件被称作“在”另一组件“上”时，所述组件可以直接在所述另一组件上，或者也可以存在中间组件。
另外，在说明书中，除非明确地描述为相反的，否则词语“包括”将被理解为意指包括所述组件，但是不排除任何其它组件。此外，在说明书中，“在......上”意指位于目标组件上方或者下方，而不意指必须位于基于重力方向的顶部上。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施例，对依据本发明提出的一种磁性隧道结结构及磁性随机存储器，其具体结构、特征及其功效，详细说明如后。
图1为范例性磁性随机存储器的磁性存储单元结构示意图。所述磁性存储单元结构至少包括底电极(Bottom Electrode,BE)110、磁性隧道结(MTJ)200与顶电极(TopElectrode,TE)310形成的多层结构。
在一些实施例中，底电极110为钛(Ti)，氮化钛(TiN)，钽(Ta)，氮化钽(TaN)，钌(Ru)，钨(W)，氮化钨(WN)或其组合；顶电极310组成材料为钛(Ti)，氮化钛(TiN)，钽(Ta)，氮化钽(TaN)，钨(W)，氮化钨(WN)或其组合。所述磁性存储单元结构一般采用物理气相沉积(PVD)的方式实现，通常在底电极110沉积之后，都会对其平坦化处理，以达到制作磁性隧道结200的表面平整度。
在一些实施例中，所述磁性隧道结200，由上至下结构包括覆盖层(CappingLayer，CL)280、自由层(Free Layer；FL)260、势垒层(Tunneling Barrier Layer，TBL)250、参考层(Reference Layer，RL)240、晶格隔断层(Crystal Breaking Layer，CBL)230、反铁磁层(Synthetic Anti-Ferrimagnet Layer，SyAF)220与种子层(Seed Layer；SL)210。
如图1所示，在一些实施例中，所述自由层260由钴铁硼合金CoFeB、铁化钴FeCo/钴铁硼合金CoFeB、铁Fe/钴铁硼合金CoFeB、或钴铁硼合金CoFeB/(钽Ta，钨W，钼Mo或铪Hf其中之一)/钴铁硼合金CoFeB等单层或多层结构组成，为增强自由层的能量壁垒(E)，一般在自由层的之上，再添加一层氧化镁MgO的垂直各向异性增强层270a，但是由于氧化镁MgO为高电阻隧道结，这无意中增加了MTJ的电阻面积积(Resistance Area Product,RA)。然而，为了提升MRAM的存储密度与满足更高技术节点的CMOS的电路要求，磁性隧道结的关键尺寸(Critical Dimension，CD)越来越小，相对的，磁性隧道结的电阻面积积(Resistance AreaProduct,RA)也越来越小。在关键尺寸减小的同时，会发现磁性隧道结的热稳定性因子急剧变差。为提升超小型MRAM单元器件的热稳定性因子，可以通过降低自由层的厚度，在自由层里添加或把自由层改为低饱和磁化率的材料等一些列措施来增加有效垂直各向异性能量密度，进而维持较高的热稳定性因子，但磁性隧道结的隧穿磁阻率(TunnelMagnetoresistance Ratio，TMR)将会降低，进而会增加存储器读操作的错误率。而且，由于低的势垒层厚度，也会降低其击穿(Break down，BD)电压，从而会降低MRAM器件的耐用度。
图2为本申请实施例磁性随机存储器的磁性存储单元结构示意图；图3为本申请实施例的含亚原子层的MgO垂直各向异性增强层中，MgO以及MO的禁带宽度原子，和(离子)半径周期表。现有技术请同时配合图1以利于理解。
如图2所示，在本申请的一实施例中，一种磁性隧道结结构200，其由上至下结构包括覆盖层(Capping Layer，CL)280、自由层(Free Layer，FL)260、势垒层(TunnelingBarrier Layer，TBL)250、参考层(Reference Layer，RL)240、晶格隔断层(CrystalBreaking Layer，CBL)230、反铁磁层(Synthetic Anti-Ferromagnet Layer，SyAF)220与种子层(Seed Layer；SL)210，其中，所述覆盖层280与自由层260之间设置有一垂直各向异性增强层270b，所述垂直各向异性增强层270b是在氧化镁层中进行掺杂而形成的岩盐晶体结构。
在本申请的一实施例中，所述岩盐晶体结构为[镁1-xMx]氧，所述M是由锌Zn、铜Cu、金Au、银Ag、铝Al、镍Ni、钴Co、铁Fe、钨W或其组合所形成，3％≤x≤20％，所述垂直各向异性增强层的厚度为为0.6奈米至1.3奈米间。
在一些实施例中，所述垂直各向异性增强层270b是采用氧化镁MgO/M/氧化镁MgO的三叠层溅射镀膜的方式制作，所述M是由锌Zn、铜Cu、金Au、银Ag、铝Al、镍Ni、钴Co、铁Fe、钨W或其组合所形成。
在本申请的一实施例中，在溅射镀膜后进行高温退火，形成具有岩盐晶体结构(rock-salt crystalline)的[Mg1-xMx]O，其中所述岩盐晶体结构的(001)晶向平行于薄膜平面，M原子代替部分镁Mg原子，以形成氧化镁层中进行掺杂而形成的岩盐晶体结构的所述垂直各向异性增强层270b。所述M原子在高温退火中起到从非晶到晶体转化的催化剂的功能。岩盐晶体结构的所述垂直各向异性增强层270b的较优效果为，在不损伤自由层260/垂直各向异性增强层270b的界面各向异性的前提条件下，降低了电阻面积积的同时保持稳定且足够的隧穿磁阻率，非常有利于MRAM电路读/写性能的提升与超小型MRAM电路的制作。
如图3A与图3B绘示，在一些实施例中，在原子(离子)半径周期表中，Zn2+，Cu2+，Ni2 +，Co2+，Fe2+，Ag2+，Au3+，W6+和Mg2+的差别并不是很大，这就会为Zn，Cu，Ni，Co，Fe，Ag，Au，W在面心立方晶格(Face Center Cubic/Face-Centered Cubic，FCC)结构MgO(001)中取代Mg提供了可能。同时，由于Zn2+，Cu2+，Ni2+，Co2+，Fe2+和O2-的差别非常大，在MgO(001)的结构中，Zn，Cu，Ni，Co，Fe取代O或镶嵌Mg与O之间空隙的几率将会大大减小或者说根本不可能。
如图4绘示，如前述，岩盐晶体结构的所述垂直各向异性增强层270b的厚度为0.6奈米至1.3奈米间，采用MgO/M/MgO三叠层溅射镀膜的方式制作，其中,材料M为锌Zn、铜Cu、金Au、银Ag、铝Al、镍Ni、钴Co、铁Fe、钨W或其组合，所述亚原子层的厚度介于0.05奈米至0.20奈米间。在溅射镀膜后，MgO/M/MgO为非晶结构；在高温退火后，形成具有岩盐晶体结构(Rock salt crystalline)的[Mg1-xMx]O，(001)晶向平行于薄膜平面，M原子代替部分Mg原子，以形成含亚原子层岩盐晶体结构(rock-salt)的MgO(001)的势垒层。M原子在高温退火中起到从非晶到晶体转化的催化剂的功能。更进一步，可以选择性的在垂直各向异性增强层270b沉积之后，进行快速热退火，温度为不小于350℃较佳，时间选择大于5分钟。更进一步地，采用不间断真空的条件下，进行高温退火，高温退火为采用同一物理气相沉积系统内的高温退火炉、激光退火炉或红外(IR)退火炉中进行高温退火。
在本申请的一实施例中，所述覆盖层280由钨W、锌Zn、铝Al、铜Cu、钙Ca、钛Ti、钒V、铬Cr、钼Mo、镁Mg、铌Nb、钌Ru、铪Hf、铂Pt或其组合的多层材料等制成，其总厚度为0.5奈米至10.0奈米间。
在本申请的另外一实施例中，所述覆盖层由下至上包括第一覆盖子层和第二覆盖子层，其中第一覆盖子层为ZrO2、ZnO、Al2O3、GaO、Y2O3、SrO、Sc2O3、TiO2、HfO2、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、CrO3、MoO3、WO3、RuO2、OsO2、TcO、ReO、RhO、IrO、SnO、SbO、MgZnO、Mg3B2O6、MgAl2O4、SrTiO3所形成的不连续覆盖层，第二覆盖子层由钨、锌、铝、铜、钙、钛、钒、铬、钼、镁、铌、钌、铪、铂或其组合的多层材料等制成，其厚度为0.5奈米至10.0奈米间。
请同时参阅图2至图4，在本申请的实施例中，一种磁性随机存储器，其储存单元包括如前所述磁性隧道结200结构中任一者，设置于所述磁性隧道结200结构上方的顶电极310，及设置于所述磁性隧道结200结构下方的底电极110。
在本申请的一实施例中，所述磁性隧道结200的种子层210的材料为选自钛Ti，氮化钛TiN、钽Ta、氮化钽TaN、钨W、氮化钨WN、钌Ru、钯Pt、铬Cr、钴化铬CrCo、镍Ni、镍化铬CrNi、硼化钴CoB、硼化铁FeB、钴铁硼合金CoFeB等其中之一或及其组合。在一些实施例中，所述种子层210可选自钽Ta/钌Ru，钽Ta/铂Pt，钽Ta/铂Pt/钌Ru等多层结构其中之一。
反铁磁层220，正式名称为反平行铁磁超晶格层(Anti-Parallel MagneticSupper-lattice)220也叫合成反铁磁层(Synthetic Anti-Ferromagnet，SyAF)。一般是由[钴Co/铂Pt]n钴Co/(钌Ru、铱Ir、铑Rh)、[钴Co/铂Pt]n钴Co/(钌Ru、铱Ir、铑Rh)/(钴Co、钴Co[钴Co/铂Pt]m)、[钴Co/钯Pd]n钴Co/(钌Ru、铱Ir、铑Rh)、[钴Co/铂Pt]n钴Co/(钌Ru、铱Ir、铑Rh)/(钴Co、钴Co[钴Co/铂Pt]m)、[钴Co/镍Ni]n钴Co/(钌Ru、铱Ir、铑Rh)或[钴Co/镍Ni]n钴Co/(钌Ru、铱Ir、铑Rh)/(钴Co，钴Co[镍Ni/钴Co]m)超晶格组成，其中，n>m≥0，优选的，钴(Co)和铂(Pt)的单层厚度在0.5奈米之下，比如：0.10奈米，0.15奈米，0.20奈米，0.25奈米，0.30奈米，0.35奈米，0.40奈米，0.45奈米或0.50奈米…等。在一些实施例中，所述反铁磁层220的每一层结构的厚度为相同或相异。所述反铁磁层220具有很强的垂直各向异性(PMA)。
在本申请的一实施例中，参考层240在反铁磁层220的铁磁耦合下，具有磁极化不变性。参考层240的材料为选自钴Co，铁Fe，镍Ni，铁化钴CoFe，硼化钴CoB，硼化铁FeB，钴铁碳CoFeC与钴铁硼合金CoFeB其中之一或及其组合，所述参考层25的厚度为0.5奈米至1.5奈米间。
由于反铁磁层220具有面心立方(FCC)晶体结构，而参考层240的晶体结构为体心立方(BCC)，晶格并不匹配，为了实现从反铁磁层220到参考层240的过渡和铁磁耦合，一般会在两层材料之间添加一层晶格隔断层230，晶格隔断层230的材料为选自钽Ta、钨W、钼Mo、铪Hf、铁Fe、钴Co其中之一或其组合，组合包括但不限于钴Co(钽Ta、钨W、钼Mo或铪Hf)，铁Fe(钽Ta、钨W、钼Mo或铪Hf)，铁钴FeCo(钽Ta、钨W、钼Mo或铪Hf)或铁钴硼FeCoB(钽Ta、钨W、钼Mo或铪Hf)，所述晶格隔断层230的厚度为0.1奈米至0.5奈米间。
在本申请的一实施例中，所述自由层260具有可变磁极化，其材料为选自硼化钴CoB、硼化铁FeB、钴铁硼CoFeB的单层结构，或是铁化钴CoFe/钴铁硼CoFeB、铁Fe/钴铁硼CoFeB的双层结构，或是铁硼FeB/(钨W、钼Mo、钒V、铌Nb、铬Cr、铪Hf、钛Ti、锆Zr、钽Ta、钪Sc、钇Y、锌Zn、钌Ru、锇Os、铑Rh、铱Ir、钯Pd和/或铂Pt)/钴铁硼CoFeB、钴铁硼CoFeB/(钨W、钼Mo、钒V、铌Nb、铬Cr、铪Hf、钛Ti、锆Zr、钽Ta、钪Sc、钇Y、锌Zn、钌Ru、锇Os、铑Rh、铱Ir、钯Pd和/或铂Pt)/钴铁硼的三层结构，或是铁/钴铁硼/(钨W、钼Mo、钒V、铌Nb、铬Cr、铪Hf、钛Ti、锆Zr、钽Ta、钪Sc、钇Y、锌Zn、钌Ru、锇Os、铑Rh、铱Ir、钯Pd和/或铂Pt)/钴铁硼、铁化钴/钴铁硼/(钨W、钼Mo、钒V、铌Nb、铬Cr、铪Hf、钛Ti、锆Zr、钽Ta、钪Sc、钇Y、锌Zn、钌Ru、锇Os、铑Rh、铱Ir、钯Pd和/或铂Pt)/钴铁硼的四层结构；所述自由层260的厚度为1.2奈米至3.0奈米间。
在一些实施例中，所述覆盖层280为磁性与非磁性金属或其组合所形成。所述覆盖层280由钨、锌、铝、铜、钙、钛、钒、铬、钼、镁、铌、钌、铪、铂或其组合的多层材料等制成，所述第二覆盖子层的厚度为0.5奈米至10.0奈米间。
在本申请的一实施例中，在所有膜层沉积之后，于所述磁性隧道结200进行退火工艺，其温度不小于300℃，时间不小于30分钟，以使得所述参考层240、自由子层260从非晶相变为体心立方(BCC)的晶体结构。
本申请通过岩盐晶体结构的垂直各向异性增强层的设计，在不损伤自由层/垂直各向异性增强层的界面各向异性的前提条件下，降低了电阻面积积的同时保持稳定且足够的隧穿磁阻率，非常有利于MRAM电路读/写性能的提升与超小型MRAM电路的制作。
“在本申请的一实施例中”及“在各种实施例中”等用语被重复地使用。此用语通常不是指相同的实施例；但它也可以是指相同的实施例。“包含”、“具有”及“包括”等用词是同义词，除非其前后文意显示出其它意思。
以上所述，仅是本申请的具体实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，虽然本申请已以具体实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种磁性随机存储器的磁性隧道结结构，设置于磁性随机存储单元，所述磁性隧道结由上至下结构包括覆盖层、垂直各向异性增强层、自由层、势垒层、参考层、晶格隔断层、反铁磁层与种子层，其特征在于，所述垂直各向异性增强层，为具有岩盐晶体(Rock-saltcrystal)结构的掺杂氧化镁层；
所述掺杂氧化镁层是采用[镁1-xMx]氧靶材进行物理气相沉积、或采用[镁1-xMx]靶材进行物理气相沉积并氧化所形成，其中掺杂金属元素M为锌、铜、金、银、铝、镍、钴、铁、钨或其组合，3％≤x≤20％，所述掺杂氧化镁层的厚度为0.6奈米至1.3奈米之间；
所述掺杂氧化镁层是采用氧化镁/M/氧化镁的三叠层溅射镀膜的方式制作形成，其中掺杂金属元素层M是由锌、铜、金、银、铝、镍、钴、铁、钨或其组合所形成，掺杂金属元素层M的厚度为0.05奈米至0.2奈米之间，两层氧化镁层的厚度均为0.2奈米至0.8奈米之间。
2.如权利要求1所述磁性随机存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，在所述掺杂氧化镁层溅射镀膜后进行不间断真空度的高温退火，形成具有岩盐晶体结构的[镁1-xMx]氧，其中M原子代替部分镁原子在岩盐晶体结构中的位置，所述岩盐晶体结构的(001)晶向平行于薄膜平面。
3.如权利要求2所述磁性随机存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述不间断真空度的高温退火为采用同一物理气相沉积系统内的高温退火炉、激光退火炉或红外(IR)退火炉中进行高温退火。
4.如权利要求1所述磁性随机存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述覆盖层由钨、锌、铝、铜、钙、钛、钒、铬、钼、镁、铌、钌、铪、铂或其组合的多层材料等制成，所述覆盖层的厚度为0.5奈米至10.0奈米间。
5.如权利要求1所述磁性随机存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述覆盖层由下至上包括第一覆盖子层和第二覆盖子层，其中第一覆盖子层为ZrO2、ZnO、Al2O3、GaO、Y2O3、SrO、Sc2O3、TiO2、HfO2、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、CrO3、MoO3、WO3、RuO2、OsO2、TcO、ReO、RhO、IrO、SnO、SbO、MgZnO、Mg3B2O6、MgAl2O4、SrTiO3所形成的不连续覆盖层，第二覆盖子层由钨、锌、铝、铜、钙、钛、钒、铬、钼、镁、铌、钌、铪、铂或其组合的多层材料制成，其厚度为0.5奈米至10.0奈米间。
6.如权利要求1所述磁性随机存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述磁性隧道结沉积之后或磁性隧道结存储单元刻蚀之后，进行高温退火工艺，其温度不低于300℃，时间不小于30分钟。
7.一种磁性随机存储器，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的磁性隧道结结构，设置于所述磁性隧道结结构上方的顶电极，及设置于所述磁性隧道结结构下方的底电极。
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