DE112012000741B4 - Magnetische Stapel mit senkrechter magnetischer Anisotropie für einen magnetoresistiven Spin-Impuls-Transfer-Direktzugriffsspeicher - Google Patents

Magnetische Stapel mit senkrechter magnetischer Anisotropie für einen magnetoresistiven Spin-Impuls-Transfer-Direktzugriffsspeicher Download PDF

Info

Publication number
DE112012000741B4
DE112012000741B4 DE112012000741.7T DE112012000741T DE112012000741B4 DE 112012000741 B4 DE112012000741 B4 DE 112012000741B4 DE 112012000741 T DE112012000741 T DE 112012000741T DE 112012000741 B4 DE112012000741 B4 DE 112012000741B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
magnetic
spacer
composite
mtj
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.)
Active
Application number
DE112012000741.7T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112012000741T5 (de
Inventor
Guohan Hu
Janusz J. Nowak
Philip L. Troilloud
Daniel C. Worledge
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of DE112012000741T5 publication Critical patent/DE112012000741T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112012000741B4 publication Critical patent/DE112012000741B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • 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
    • H10N50/10—Magnetoresistive 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
    • H10N50/80—Constructional details
    • H10N50/85—Magnetic active materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)

Abstract

Magnettunnelübergang (MTJ) für einen magnetischen Direktzugriffsspeicher (MRAM), aufweisend:eine magnetische freie Schicht (102; 206; 302; 408; 502; 608; 702; 806), welche eine veränderliche Magnetisierungsrichtung aufweist;eine isolierende Tunnelbarriere(103; 205; 303; 407; 503; 607; 703; 805), welche an die freie Schicht angrenzt;einer zusammengesetzten festgelegten Schicht (107; 204; 307; 406; 507; 606; 707; 804), welche eine unveränderliche Magnetisierungsrichtung aufweist, wobei die zusammengesetzte festgelegte Schicht eine Dusting-Schicht (104; 203; 304; 405; 504; 605; 704; 803), eine Abstandhalterschicht (105; 202; 305; 505; 604; 705; 802) und eine Referenzschicht (106; 201; 309; 403; 506; 601; 706; 801) aufweist, wobei sich die Abstandhalterschicht zwischen der Referenzschicht und der Tunnelbarriere befindet, und wobei die Dusting-Schicht an die Abstandhalterschicht und die Tunnelbarriere angrenzt, wobei die Dusting-Schicht und die Referenzschicht durch den Abstandhalterschicht magnetisch miteinander verbunden sind, wobei die freie Schicht und die zusammengesetzte festgelegte Schicht senkrechte magnetische Anisotropie aufweisen; undeines oder mehreres aus:einer synthetischen antiferromagnetischen (SAF) festgelegten Schichtstruktur, wobei die SAF festgelegte Schichtstruktur einen SAF-Abstandhalter aufweist (308; 402; 508; 602), der sich zwischen der zusammengesetzten festgelegten Schicht und einer festgelegten magnetischen Schicht (309; 401; 509; 601) befindet, wobei die zusammengesetzten festgelegte Schicht und die festgelegte magnetische Schicht durch den SAF-Abstandhalter antiparallel verbunden sind; undeiner Dipolschicht (510; 609; 708; 807), wobei sich die freie Schicht zwischen der Dipolschicht und der Tunnelbarriere befindet.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet der magnetoresistiven Direktzugriffsspeicher (MRAM) und insbesondere Spin-Impuls-Transfer(Spin-Momentum -Transfer, SMT)-MRAM.
  • Ein MRAM ist ein Typ eines Festkörperspeichers, bei welchem der Tunnelmagnetwiderstand (Magnetoresistance, MR) genutzt wird, um Informationen zu speichern. Ein MRAM ist aus einer elektrisch verbundenen Matrix magnetoresistiver Speicherelemente aufgebaut, welche als Magnettunnelübergänge (Magnetic Tunnel Junctions, MTJs) bezeichnet werden. Jeder MTJ weist eine magnetische freie Schicht, welche eine Magnetisierungsrichtung aufweist, die veränderlich ist, und eine magnetische festgelegte Schicht auf, welche eine Magnetisierungsrichtung aufweist, die unveränderlich ist. Die freie Schicht und die festgelegte Schicht sind durch eine isolierende nichtmagnetische Tunnelbarriere getrennt. Ein MTJ speichert Informationen durch Umschalten des Magnetisierungszustands der freien Schicht. Wenn die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht parallel zu der Magnetisierungsrichtung der festgelegten Schicht verläuft, befindet sich der MTJ ist einem Zustand niedrigen Widerstands. Wenn die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht antiparallel zu der Magnetisierungsrichtung der festgelegten Schicht verläuft, befindet sich der MTJ ist einem Zustand hohen Widerstands. Der Unterschied in dem Widerstand des MTJ kann genutzt werden, um eine logische ,1' oder ,0' anzuzeigen, wodurch ein Informations-Bit gespeichert wird. Der MR eines MTJ bestimmt den Unterschied im Widerstand zwischen den Zuständen hohen und niedrigen Widerstands. Ein relativ hoher Unterschied zwischen den Zuständen hohen und niedrigen Widerstands erleichtert Leseoperationen in dem MRAM.
  • Der Magnetisierungszustand der freien Schicht kann durch ein Spin-Drehmoment(STT)-geschaltetes Schreibverfahren verändert werden, wobei ein Schreibstrom in einer Richtung senkrecht zu der Dünnschichtebene der magnetischen Dünnschichten, welche den MTJ bilden, angewendet wird. Der Schreibstrom hat einen Tunnelmagnetwiderstands-Effekt, um den Magnetisierungszustand der freien Schicht des MTJ zu verändern (oder umzukehren). Bei der STT-Magnetisierungsumkehr wird der für die Magnetisierungsumkehr benötigte Schreibstrom durch die Stromdichte bestimmt. Wenn der Bereich der Fläche in einem MTJ, auf welcher der Schreibstrom fließt, kleiner wird, wird der für die Umkehr der Magnetisierung der freien Schicht des MTJ benötigte Schreibstrom kleiner. Deswegen wird, wenn das Schreiben mit einer festgelegten Stromdichte durchgeführt wird, der erforderliche Schreibstrom kleiner, wenn die Größe des MTJ abnimmt.
  • MTJs welche Materialschichten aufweisen, die senkrechte Anisotropie (PMA) zeigen, können mit einer relativ niedrigen Stromdichte geschaltet werden, verglichen mit MTJs, welche eine magnetische Anisotropie in der Ebene aufweisen, die ebenfalls den erforderlichen Gesamt-Schreibstrom verringert. MTJs, welche unter Verwendung von PMA-Materialien hergestellt werden, können jedoch wegen der strukturellen und chemischen Inkompatibilität zwischen den verschiedenen Materialschichten, die einen PMA-MTJ aufweisen, einen relativ niedrigen MR aufweisen. Ein relativ niedriger MR kann zu Schwierigkeiten mit Leseoperationen in dem STT-MRAM führen, weil der Widerstandsunterschied zwischen den Zuständen hohen und niedrigen Widerstands der MTJs dann auch relativ gering ist. In einem PMA-MTJ können die festgelegte Schicht und die freie Schicht in Richtungen magnetisiert sein, die parallel oder antiparallel zueinander verlaufen, und die festgelegte Schicht kann ein relativ starkes Dipolfeld auf die freie Schicht anwenden. Das Dipolfeld der festgelegten Schicht kann die Schleife der freien Schicht um etwa 1.000 Oersted (Oe) oder mehr verschieben. Hc der freien Schicht muss höher als das von der festgelegten Schicht verschobene Feld sein; anderenfalls gibt es nur einen stabilen Widerstandszustand statt der zwei stabilen Widerstandszustände (als Bistabilität bezeichnet), die benötigt werden, um in dem MTJ Informationen zu speichern.
  • Ein MRAM wird aus einer geschichteten Platte gebildet, welche einen magnetischen Stapel verschiedener MTJ-Schichten aufweist, der strukturiert ist, um individuelle MTJs zu bilden. Die MTJs können die Form relativ kleiner Zylinder aufweisen, welche jeweils den geschichteten magnetischen Stapel aufweisen. In einer Platten-Dünnschicht tritt eine Néel-Kopplung zwischen den verschiedenen Schichten auf, und das Dipolfeld der festgelegten Schicht ist nicht vorhanden. Das Dipolfeld der festgelegten Schicht erscheint, nachdem die MTJs strukturiert sind, da das Dipolfeld seinen Ursprung am Rand der MTJ-Einheit hat. Das Dipolfeld der festgelegten Schicht wird stärker, wenn die MTJs kleiner gemacht werden, und ist nicht überall in einem MTJ einheitlich. Das Dipolfeld der festgelegten Schicht erzeugt in MTJ-Einheiten eine Anzahl von Problemen, z.B. eine Erhöhung der Verschiebung der Schleife der freien Schicht und der minimalen erforderlichen Hc der freien Schicht, um die Bistabilität des MTJ sicherzustellen. Die minimale Hc der freien Schicht muss über den vollständigen Betriebstemperaturbereich der Einheit bewahrt werden. Das Dipolfeld der festgelegten Schicht kann auch den Schaltmodus eines MTJ verändern, und der Einfluss auf die Funktionalität der Einheit erhöht sich, wenn die MTJ-Größe verringert wird.
  • Die US 2009 / 0 213 503 A1 offenbart einen MTJ mit einer dielektrischen Tunnelbarriere und einer synthetischen antiferromagnetischen (SAF) Schichtstruktur für einen magnetischen Direktzugriffsspeicher.
  • Die US 2007 / 0063236 A1 offenbart einen MTJ mit einer Vormagnetisierungsschicht, die neben einer magnetischen freien Schicht gebildet ist und an die magnetische freie Schicht magnetisch gekoppelt ist.
  • KURZDARSTELLUNG
  • In einer Erscheinungsform weist ein Magnettunnelübergang (MTJ) für einen magnetischen Direktzugriffsspeicher (MRAM) eine magnetische freie Schicht, welche eine veränderliche Magnetisierungsrichtung aufweist; eine isolierende Tunnelbarriere, welche sich in Nachbarschaft zu der freien Schicht befindet; eine magnetische festgelegte Schicht, welche eine unveränderliche Magnetisierungsrichtung aufweist, wobei die festgelegte Schicht derart in Nachbarschaft zu der Tunnelbarriere angeordnet ist, dass sich die Tunnelbarriere zwischen der freien Schicht und der festgelegten Schicht befindet, wobei die freie Schicht und die festgelegte Schicht senkrechte magnetische Anisotropie aufweisen; und eines oder mehreres aus dem Folgenden auf: einer zusammengesetzten festgelegten Schicht, wobei die zusammengesetzte festgelegte Schicht eine Dusting-Schicht, eine Abstandhalterschicht und eine Referenzschicht aufweist, wobei sich die Abstandhalterschicht zwischen der Referenzschicht und der Tunnelbarriere befindet, und wobei sich die Dusting-Schicht zwischen der Abstandhalterschicht und der Tunnelbarriere befindet; einer synthetischen antiferromagnetischen (SAF) festgelegten Schichtstruktur, wobei die festgelegte SAF-Schichtstruktur einen SAF-Abstandhalter aufweist, der sich zwischen der festgelegten Schicht und einer zweiten festgelegten magnetischen Schicht befindet, wobei die festgelegte Schicht und die zweite festgelegte magnetische Schicht durch den SAF-Abstandhalter antiparallel verbunden sind; und einer Dipolschicht, wobei sich die freie Schicht zwischen der Dipolschicht und der Tunnelbarriere befindet.
  • In einer anderen Erscheinungsform umfasst ein Verfahren zum Bilden eines Magnettunnelübergangs (MTJ) für einen magnetischen Direktzugriffsspeicher (MRAM) das Bilden einer magnetischen freien Schicht, welche eine veränderliche Magnetisierungsrichtung aufweist; das Bilden einer Tunnelbarriere über der freien Schicht, wobei die Tunnelbarriere ein isolierendes Material aufweist; das Bilden einer magnetischen festgelegten Schicht, welche eine unveränderliche Magnetisierungsrichtung aufweist, über der Tunnelbarriere, wobei die freie Schicht und die festgelegte Schicht senkrechte magnetische Anisotropie aufweisen; und das Bilden von einem oder mehreren aus: einer zusammengesetzten festgelegten Schicht, wobei die zusammengesetzte festgelegte Schicht eine Dusting-Schicht, eine Abstandhalterschicht und eine Referenzschicht aufweist, wobei sich die Abstandhalterschicht zwischen der Referenzschicht und der Tunnelbarriere befindet, und wobei sich die Dusting-Schicht zwischen der Abstandhalterschicht und der Tunnelbarriere befindet; einer synthetischen antiferromagnetischen (SAF) festgelegten Schichtstruktur, wobei die SAF festgelegte Schichtstruktur einen SAF-Abstandhalter aufweist, der sich zwischen der festgelegten Schicht und einer zweiten festgelegten magnetischen Schicht befindet, wobei die festgelegte Schicht und die zweite festgelegte magnetische Schicht durch den SAF-Abstandhalter antiparallel verbunden sind; und einer Dipolschicht, wobei sich die freie Schicht zwischen der Dipolschicht und der Tunnelbarriere befindet.
  • Durch die Techniken der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform werden weitere Merkmale realisiert. Andere Ausführungsformen werden hierin detailliert beschrieben und als Teil dessen angesehen, was beansprucht wird. Die Beschreibung und die Zeichnungen dienen einem besseren Verständnis der Merkmale der beispielhaften Ausführungsform.
  • Figurenliste
  • Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei in den verschiedenen FIGUREN gleiche Elemente gleiche Bezugsziffern aufweisen:
    • 1 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Ausführungsform eines magnetischen Stapels mit einer zusammengesetzten festgelegten Schicht oben auf dem magnetischen Stapel veranschaulicht.
    • 2 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Ausführungsform eines magnetischen Stapels mit einer zusammengesetzten festgelegten Schicht am Boden des magnetischen Stapels veranschaulicht.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Ausführungsform eines magnetischen Stapels mit einer zusammengesetzten festgelegten Schicht und einer SAF-Struktur oben auf dem magnetischen Stapel veranschaulicht.
    • 4 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Ausführungsform eines magnetischen Stapels mit einer zusammengesetzten festgelegten Schicht und einer SAF-Struktur am Boden des magnetischen Stapels veranschaulicht.
    • 5 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Ausführungsform eines magnetischen Stapels mit einer zusammengesetzten festgelegten Schicht und einer SAF-Struktur oben auf dem magnetischen Stapel und einer Dipolschicht am Boden des magnetischen Stapels veranschaulicht.
    • 6 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Ausführungsform eines magnetischen Stapels mit einer zusammengesetzten festgelegten Schicht und einer SAF-Struktur am Boden des magnetischen Stapels und einer Dipolschicht oben auf dem magnetischen Stapel veranschaulicht.
    • 7 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Ausführungsform eines magnetischen Stapels mit einer zusammengesetzten festgelegten Schicht oben auf dem magnetischen Stapel und einer Dipolschicht am Boden des magnetischen Stapels veranschaulicht.
    • 8 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Ausführungsform eines magnetischen Stapels mit einer zusammengesetzten festgelegten Schicht am Boden des magnetischen Stapels und einer Dipolschicht oben auf dem magnetischen Stapel veranschaulicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es werden Ausführungsformen von PMA-magnetischen Stapeln für einen STT-MRAM bereitgestellt, wobei beispielhafte Ausführungsformen nachstehend detailliert beschrieben werden. Die PMA-magnetischen Stapel bilden MTJs, welche durch Einbau von einer oder mehreren aus einer zusammengesetzten festgelegten Schicht, einer synthetischen antiferromagnetischen (SAF) Struktur in der festgelegten Schicht und einer Dipolschicht einen hohen MR und ein verringertes Dipolfeld der festgelegten Schicht und somit eine in gleichem Maße verringerte Verschiebung der Schleife der freien Schicht aufweisen. Eine zusammengesetzte festgelegte Schicht weist drei Schichten auf: eine Dusting-Schicht, eine Abstandhalterschicht und eine Referenzschicht. Eine SAF-Struktur der festgelegten Schicht weist einen SAF-Abstandhalter auf, der sich zwischen zwei Schichten magnetischen Materials befindet, die durch den SAF-Abstandhalter antiparallel verbunden sind. Die Magnetisierung der zwei Schichten magnetischen Materials in der SAF-Struktur kann derart angepasst werden, dass sie einander entgegengesetzt ausgerichtet sind, wodurch das Gesamt-Dipolfeld der festgelegten Schicht verringert wird. Eine Dipolschicht befindet sich auf der von der Tunnelbarriere aus der freien Schicht gegenüber liegenden Seite und kann in einer Richtung magnetisiert sein, die der festgelegten Schicht entgegengesetzt ist, um das Dipolfeld der festgelegten Schicht auszulöschen. Ein PMA-MTJ kann mit einer oder mehreren der zusammengesetzten festgelegten Schicht, der SAF-Struktur und der Dipolschicht in beliebiger Kombination gebildet werden, um das Dipolfeld der festgelegten Schicht und die Verschiebung der Schleife der freien Schicht des PMA-MTJ zu verringern.
  • Zunächst Bezug nehmend auf 1, ist dort eine Querschnittsansicht eines PMA-magnetischen Stapels 100 mit einer zusammengesetzten festgelegten Schicht 107 dargestellt. Die zusammengesetzte festgelegte Schicht 107 weist eine Dusting-Schicht 104, einen Abstandhalter 105 und eine Referenzschicht 106 auf. Der MTJ 100 weist auch eine freie Schicht 102 auf, die auf einer Keimschicht 101 angewachsen ist. Die Keimschicht 101 kann in einigen Ausführungsformen Tantal (Ta) oder Tantal-Magnesium (TaMg) mit einem Mg-Prozentsatz aufweisen, der niedriger als 20 % ist. Die Dicke der Keimschicht 102 kann etwa 0,5 Nanometer (nm) oder mehr und in einigen beispielhaften Ausführungsformen etwa 1 nm bis etwa 3 nm betragen. Die freie Schicht 102 kann Kobalt-Eisen-Bor (CoFeB) in verschiedenen Zusammensetzungen aufweisen; der Co-Anteil kann weniger als 90 % betragen, und der Fe-Anteil kann in verschiedenen Ausführungsformen etwa 10 % bis etwa 100 % (reines Fe) betragen. Die freie Schicht 102 kann auch CoFeB|Fe oder Fe|CoFeB aufweisen. Die Dicke der freien Schicht 102 kann in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der freien Schicht 102 etwa 0,6 nm bis etwa 2 nm betragen. Die Tunnelbarriere 103 befindet sich auf der freien Schicht 102 und weist ein isolierendes Material wie Magnesiumoxid (MgO) auf. Eine MgO-Tunnelbarriere 103 kann durch natürliche Oxidation, radikalische Oxidation oder Hochfrequenz(HF)-Sputtern gebildet werden.
  • In der in 1 dargestellten Ausführungsform befindet sich die zusammengesetzte festgelegte Schicht 107 oben auf der Tunnelbarriere 103. Die Dusting-Schicht 104 und die Referenzschicht 106 sind durch den Abstandhalter 105 magnetisch verbunden und weisen PMA auf. Bei der Dusting-Schicht 104 kann es sich in verschiedenen Ausführungsformen um reines CoFeB, CoFe, Fe oder Fe|CoFeB-, CoFe|CoFeB-, CoFeB|Fe- oder CoFeB|CoFe-Bischichten handeln. Die Dicke der Dusting-Schicht 104 kann etwa 0,5 nm bis etwa 2 nm betragen. Der Abstandhalter 105 weist in verschiedenen Ausführungsformen ein nichtmagnetisches Material auf, z.B. Chrom (Cr), Ruthenium (Ru), Titannitrid (TiN), Titan (Ti), Vanadium (V), Tantal (Ta), Tantalnitrid (TaN), Aluminium (Al), Magnesium (Mg) oder Oxide wie MgO. Die Dicke des Abstandhalters 105 kann in einigen Ausführungsformen etwa 0,1 nm bis etwa 1 nm betragen oder in anderen Ausführungsformen dicker als 1 nm sein; die Dicke des Abstandhalters 105 muss ermöglichen, dass die Dusting-Schicht 104 und die Referenzschicht 106 durch den Abstandhalter 105 magnetisch miteinander verbunden werden. Die Abstandhalterschicht 105 kann in einigen Ausführungsformen alternativ eine Drei-Schichten-Struktur mit einer relativ dünnen mittleren magnetischen Schicht (welche CoFeB, Fe oder CoFe aufweisen kann) aufweisen, die zwischen zwei nichtmagnetischen Schichten (welche Cr, Ru, TiN, Ti, V, Ta, TaN, Al, Mg oder Oxide wie MgO aufweisen können) eingebettet ist. Für einen Drei-Schichten-Abstandhalter 105 kann die Dicke der mittleren magnetischen Schicht etwa 0,1 nm bis etwa 0,5 nm betragen. Die Referenzschicht 106 kann in verschiedenen Ausführungsformen Kobalt-Platin (Co|Pt) oder Kobalt-Palladium (Co|Pd) in Multischichten oder in einem Gemisch aufweisen. Weitere Ausführungsformen von MTJs, welche eine zusammengesetzte festgelegte Schicht aufweisen können, die eine Dusting-Schicht, einen Abstandhalter und eine Referenzschicht aufweisen, sind in 2 bis 8 dargestellt; zusammengesetzte festgelegte Schichten 204, 307, 406, 507, 606, 707 und 804 können beliebige der Materialien, Strukturen und Dicken aufweisen, die vorstehend in Bezug auf die zusammengesetzte festgelegte Schicht 107 der 1 aufgelistet wurden.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform eines PMA-magnetischen Stapels 200, wobei sich die zusammengesetzte festgelegte Schicht 204 am Boden befindet. Die zusammengesetzte festgelegte Schicht 204 weist eine Dusting-Schicht 203, einen Abstandhalter 202 und eine Referenzschicht 201 auf. Der magnetische Stapel 200 weist ferner eine Tunnelbarriere 205 und eine freie Schicht 206 auf. Die Tunnelbarriere 205 weist ein isolierendes Material wie MgO auf. Eine MgO-Tunnelbarriere 205 kann durch natürliche Oxidation, radikalische Oxidation oder HF-Sputtern gebildet werden. Die freie Schicht 206 kann CoFeB in verschiedenen Zusammensetzungen aufweisen; der Co-Anteil kann weniger als 90 % betragen, und der Fe-Anteil kann in verschiedenen Ausführungsformen etwa 10 % bis etwa 100 % (reines Fe) betragen. Die freie Schicht 206 kann auch CoFeB|Fe oder Fe|CoFeB aufweisen.
  • Eine zusammengesetzte festgelegte Schicht kann in eine festgelegte SAF-Schichtstruktur integriert sein, wie in den PMA-magnetischen Stapeln 300 und 400 der 3 und 4 dargestellt. Durch Einstellen der magnetischen Momente und der magnetischen Anisotropie des magnetischen Materials, das sich auf jeder Seite des SAF-Abstandhalters in der SAF-Struktur befindet, so dass die magnetischen Momente einander entgegengesetzt ausgerichtet sind, können ein verringertes Dipolfeld der festgelegten Schicht und eine zentrierte Schleife (oder Schleife ohne Verschiebung) der freien Schicht erhalten werden. In 3 ist eine zusammengesetzte festgelegte Schicht 307, welche eine Dusting-Schicht 304, einen Abstandhalter 305 und eine Referenzschicht 306 aufweist, durch einen SAF-Abstandhalter 308 antiparallel mit einer oberen Referenzschicht 309 verbunden. Die obere Referenzschicht 309 kann Kobalt-Nickel (Co|Ni), Co|Pd oder Co|Pt in Multischichten oder einem Gemisch aufweisen. Der SAF-Abstandhalter 308 kann Ru aufweisen und kann in einigen Ausführungsformen etwa 8 Angström bis etwa 10 Angström dick sein. Der MTJ 300 weist ferner eine Keimschicht 301, eine freie Schicht 302 und eine Tunnelbarriere 303 auf. Die Keimschicht 301 kann Ta oder TaMg mit einem Mg-Prozentsatz aufweisen, der in einigen Ausführungsformen weniger als 20 % beträgt. Die Dicke der Keimschicht 301 kann etwa 0,5 nm oder mehr und in einigen beispielhaften Ausführungsformen etwa 1 nm bis etwa 3 nm betragen. Die freie Schicht 302 kann CoFeB in verschiedenen Zusammensetzungen aufweisen; der Co-Anteil kann weniger als 90 % betragen, und der Fe-Anteil kann in verschiedenen Ausführungsformen etwa 10 % bis etwa 100 % (reines Fe) betragen. Die freie Schicht 302 kann auch CoFeB|Fe oder Fe|CoFeB aufweisen. Die Dicke der freien Schicht 302 kann in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der freien Schicht etwa 0,6 nm bis etwa 2 nm betragen. Die Tunnelbarriere 303 befindet sich auf der freien Schicht 302 und weist ein isolierendes Material wie MgO auf. Eine MgO-Tunnelbarriere 303 kann durch natürliche Oxidation, radikalische Oxidation oder Hochfrequenz(HF)-Sputtern gebildet werden. Die zusammengesetzte festgelegte Schicht 307 kann in einigen Ausführungsformen beliebige der Materialien, Strukturen und Dicken aufweisen, die vorstehend in Bezug auf die zusammengesetzte festgelegte Schicht 107 der 1 aufgelistet wurden. In anderen Ausführungsformen eines MTJ mit einer SAF-Struktur der festgelegten Schicht kann die zusammengesetzte festgelegte Schicht 307 durch eine einfache festgelegte Schicht ersetzt werden, welche ein geeignetes magnetisches Material aufweist, wobei die Dusting-Schicht 304 und der Abstandhalter 305 weggelassen werden.
  • In 4 weist ein PMA-magnetischer Stapel 400 eine zusammengesetzte festgelegte Schicht 406 mit einer Dusting-Schicht 405, einem Abstandhalter 404 und einer Referenzschicht 403 auf, durch einen SAF-Abstandhalter 402 antiparallel mit einer unteren Referenzschicht 401 verbunden. Die untere Referenzschicht 401 kann Co|Ni, Co|Pd oder Co|Pt in Multischichten oder einem Gemisch aufweisen. Der SAF-Abstandhalter 402 kann Ru aufweisen und kann in einigen Ausführungsformen etwa 8 Angström bis etwa 10 Angström dick sein. Der PMA-magnetische Stapel 400 weist ferner eine Tunnelbarriere 407 und eine freie Schicht 408 auf. Die Tunnelbarriere 407 weist ein isolierendes Material wie MgO auf. Eine MgO-Tunnelbarriere 407 kann durch natürliche Oxidation, radikalische Oxidation oder Hochfrequenz(HF)-Sputtern gebildet werden. Die freie Schicht 408 kann CoFeB in verschiedenen Zusammensetzungen aufweisen; der Co-Anteil kann weniger als 90 % betragen, und der Fe-Anteil kann in verschiedenen Ausführungsformen etwa 10 % bis etwa 100 % (reines Fe) betragen. Die freie Schicht 408 kann auch CoFeB|Fe oder Fe|CoFeB aufweisen. Die zusammengesetzte festgelegte Schicht 406 kann in einigen Ausführungsformen beliebige der Materialien, Strukturen und Dicken aufweisen, die vorstehend in Bezug auf die zusammengesetzte festgelegte Schicht 107 der 1 aufgelistet wurden. In anderen Ausführungsformen eines PMA-magnetischen Stapels mit einer SAF-Struktur der festgelegten Schicht kann die zusammengesetzte festgelegte Schicht 406 durch eine einfache festgelegte Schicht ersetzt werden, welche ein geeignetes magnetisches Material aufweist, wobei die Dusting-Schicht 405 und der Abstandhalter 404 weggelassen werden.
  • In den Ausführungsformen PMA-magnetischer Stapel 300 und 400 mit SAF-Strukturen der festgelegten Schicht, die in 3 und 4 dargestellt sind, muss, da die obere Referenzschicht 309/untere Referenzschicht 401 von der freien Schicht 302/408 weiter entfernt ist als die zusammengesetzte festgelegte Schicht 307/406, das magnetische Moment der oberen Referenzschicht 309/unteren Referenzschicht 401 größer als das magnetische Moment der zusammengesetzten festgelegten Schicht 307/406 sein, um das Dipolfeld der zusammengesetzten festgelegten Schicht 307/406 auszulöschen. In dem Fall, wenn sowohl die Referenzschicht 306/403 als auch die obere Referenzschicht 309/untere Referenzschicht 401 Multischichten aufweisen, muss die obere Referenzschicht 309/untere Referenzschicht 401 mehr Schichtwiederholungen aufweisen und deswegen dicker sein als die Referenzschicht 306/403. Wenn die obere Referenzschicht 309/untere Referenzschicht 401 dicker gemacht wird, wird der Ausgleichseffekt zusätzlicher Schichtwiederholungen schwächer, da die zusätzlichen Schichtwiederholungen weiter von der freien Schicht 302/408 entfernt sind. Dickere Multischichtstapel können auch zu längeren Abscheidungszeiten während der Herstellung des Magnetstapels und zu höheren Materialkosten führen. Deswegen kann eine Dipolschicht, die in einer Richtung magnetisiert ist, welche dieselbe wie die der oberen Referenzschicht 309/unteren Referenzschicht 401 ist und der der Referenzschicht 306/403 entgegengesetzt ist, zusätzlich zu der SAF-Struktur der festgelegten Schicht in den PMA-magnetischen Stapel integriert werden, um die Dicke der oberen Referenzschicht 309/unteren Referenzschicht 401 zu verringern, die erforderlich ist, um das Dipolfeld der zusammengesetzten festgelegten Schicht 307/406 auszulöschen. Magnetische Stapel, welche eine zusammengesetzte festgelegte Schicht, eine SAF-Struktur der festgelegten Schicht und eine Dipolschicht aufweisen, sind in 5 und 6 dargestellt. Alternativ kann die Dipolschicht in einen PMA-magnetischen Stapel integriert werden, bei welchem die SAF-Struktur der festgelegten Schicht weggelassen ist, wie nachstehend in Bezug auf 7 und 8 dargestellt, und die Dipolschicht kann in einer Richtung magnetisiert sein, die der festgelegten Schicht entgegengesetzt ist.
  • Der PMA-magnetische Stapel 500 der 5 weist eine SAF-Struktur der festgelegten Schicht mit einer zusammengesetzten festgelegten Schicht 507 auf, die durch einen SAF-Abstandhalter 508 antiparallel mit einer oberen Referenzschicht 509 verbunden ist. Die obere Referenzschicht 509 kann Co|Ni, Co|Pd oder Co|Pt in Multischichten oder einem Gemisch aufweisen. Der SAF-Abstandhalter 508 kann Ru aufweisen und kann in einigen Ausführungsformen etwa 8 Angström bis etwa 10 Angström dick sein. Die Dipolschicht 510 kann in einigen Ausführungsformen Kobalt-Chrom-Platin(Co|Cr|Pt)-, Co|Ni-, Co|Pd- oder Co|Pt-Multischichten aufweisen. Um das magnetische Moment zu erhöhen und die Dicke der Dipolschicht 510 zu verringern, kann man in einigen Ausführungsformen direkt auf den Co|Cr|Pt-, Co|Ni-, Co|Pd- oder Co|Pt-Multischichten als Teil der Dipolschicht 510 eine (nicht dargestellte) CoFeB-Dusting-Schicht anwachsen lassen, welche ein relativ großes Sättigungsmoment aufweist. Die Dipolschicht 510 ist in einer Richtung magnetisiert, welche dieselbe wie die der oberen Referenzschicht 509 ist und der der Referenzschicht 506 entgegengesetzt ist, um das Dipolfeld der festgelegten Schicht auszulöschen und die Verschiebung der Schleife der freien Schicht 502 zu verringern. Eine Keimschicht 501, welche sich zwischen der freien Schicht 502 und der Dipolschicht 510 befindet, sorgt für eine magnetische Trennung zwischen der Dipolschicht 510 und der freien Schicht 502. Die Keimschicht 501 kann in einigen Ausführungsformen Ta oder TaMg mit einem Mg-Prozentsatz aufweisen, der niedriger als 20 % ist. Die Dicke der Keimschicht 501 kann etwa 0,5 nm oder mehr und in einigen beispielhaften Ausführungsformen etwa 1 nm bis etwa 3 nm betragen. Die freie Schicht 502 kann CoFeB in verschiedenen Zusammensetzungen aufweisen; der Co-Anteil kann weniger als 90 % betragen, und der Fe-Anteil kann in verschiedenen Ausführungsformen etwa 10 % bis etwa 100 % (reines Fe) betragen. Die freie Schicht 502 kann auch CoFeB|Fe oder Fe|CoFeB aufweisen. Die Dicke der freien Schicht 502 kann in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der freien Schicht etwa 0,6 nm bis etwa 2 nm betragen. Die Tunnelbarriere 503 befindet sich auf der freien Schicht 502 und weist ein isolierendes Material wie MgO auf. Eine MgO-Tunnelbarriere 503 kann durch natürliche Oxidation, radikalische Oxidation oder HF-Sputtern gebildet werden. Die zusammengesetzte festgelegte Schicht 507, welche eine Dusting-Schicht 504, einen Abstandhalter 505 und eine Referenzschicht 506 aufweist, kann in einigen Ausführungsformen beliebige der Materialien, Strukturen und Dicken aufweisen, die vorstehend in Bezug auf die zusammengesetzte festgelegte Schicht 107 der 1 aufgelistet wurden. In anderen Ausführungsformen eines PMA-magnetischen Stapels mit einer SAF-Struktur der festgelegten Schicht und einer Dipolschicht kann die zusammengesetzte festgelegte Schicht 507 eine einfache festgelegte Schicht sein, welche ein geeignetes magnetisches Material aufweist, wobei die Dusting-Schicht 504 und der Abstandhalter 505 weggelassen werden.
  • In 6 weist der PMA-magnetische Stapel 600 eine SAF-Struktur der festgelegten Schicht auf, welche eine zusammengesetzte festgelegte Schicht 606 aufweist, die durch einen SAF-Abstandhalter 602 antiparallel mit einer unteren Referenzschicht 601 verbunden ist. Die untere Referenzschicht 601 kann Co|Ni, Co|Pd oder Co|Pt in Multischichten oder einem Gemisch aufweisen. Der SAF-Abstandhalter 602 kann Ru aufweisen und kann in einigen Ausführungsformen etwa 8 Angström bis etwa 10 Angström dick sein. Die Dipolschicht 609 kann in einigen Ausführungsformen CoCrPt-, Co|Ni-, Co|Pd- oder Co|Pt-Multischichten aufweisen. Um das magnetische Moment zu erhöhen und die Dicke der Dipolschicht 609 zu verringern, kann man in einigen Ausführungsformen direkt auf dem Boden der CoCrPt-, Co|Ni-, Co|Pd- oder Co|Pt-Multischichten als Teil der Dipolschicht 609 eine (nicht dargestellte) CoFeB-Dusting-Schicht anwachsen lassen, welche ein relativ großes Sättigungsmoment aufweist. Die Dipolschicht 609 ist in einer Richtung magnetisiert, welche dieselbe wie die der unteren Referenzschicht 601 ist und der der Referenzschicht 603 entgegengesetzt ist, um das Dipolfeld der festgelegten Schicht auszulöschen und die Verschiebung der Schleife der freien Schicht 608 zu verringern. Eine Deckschicht 610, welche sich zwischen der freien Schicht 608 und der Dipolschicht 609 befindet, sorgt für eine magnetische Trennung zwischen der Dipolschicht 609 und der freien Schicht 608. Eine Tunnelbarriere 607 weist ein isolierendes Material wie MgO auf. Eine MgO-Tunnelbarriere 607 kann durch natürliche Oxidation, radikalische Oxidation oder HF-Sputtern gebildet werden. Die freie Schicht 608 kann CoFeB in verschiedenen Zusammensetzungen aufweisen; der Co-Anteil kann weniger als 90 % betragen, und der Fe-Anteil kann in verschiedenen Ausführungsformen etwa 10 % bis etwa 100 % (reines Fe) betragen. Die freie Schicht 608 kann auch CoFeB|Fe oder Fe|CoFeB aufweisen. Die zusammengesetzte festgelegte Schicht 606 mit einer Dusting-Schicht 605, einem Abstandhalter 604 und einer Referenzschicht 603 kann in einigen Ausführungsformen beliebige der Materialien, Strukturen und Dicken aufweisen, die vorstehend in Bezug auf die zusammengesetzte festgelegte Schicht 107 der 1 aufgelistet wurden. In anderen Ausführungsformen eines PMA-magnetischen Stapels mit einer SAF-Struktur der festgelegten Schicht und einer Dipolschicht kann die zusammengesetzte festgelegte Schicht 606 eine einfache festgelegte Schicht sein, welche ein geeignetes magnetisches Material aufweist, wobei die Dusting-Schicht 605 und der Abstandhalter 604 weggelassen werden.
  • Die Dipolfelder, die von der oberen Referenzschicht 509/unteren Referenzschicht 601 und den Dipolschichten 510 und 609 in 5 und 6 erzeugt werden, gleichen zusammen das Dipolfeld aus, das von der Referenzschicht 506/603 erzeugt wird. Sofern das Hc der zusammengesetzten festgelegten Schicht 507/606 entweder größer oder kleiner als das Hc sowohl der oberen Referenzschicht 509/unteren Referenzschicht 601 als auch der Dipolschicht 510/609 ist, kann die Magnetisierung der drei Schichten so eingestellt werden, dass die Feldverschiebung der freien Schicht 502/608 verringert wird.
  • Eine Dipolschicht, die in einer der festgelegten Schicht entgegengesetzten Richtung magnetisiert ist, kann auch verwendet werden, um das Dipolfeld der festgelegten Schicht auszulöschen und die Magnetisierungs-Schleife der freien Schicht in Abwesenheit einer SAF-Struktur der festgelegten Schicht zu zentrieren, wie in 7 und 8 dargestellt. In 7 weist ein PMA-magnetischer Stapel 700 eine zusammengesetzte festgelegte Schicht 707 und eine Dipolschicht 708 auf. Die Dipolschicht 708 kann in einigen Ausführungsformen CoCrPt-, Co|Ni-, Co|Pd- oder Co|Pt-Multischichten aufweisen. Um das magnetische Moment zu erhöhen und die Dicke der Dipolschicht 708 zu verringern, kann man in einigen Ausführungsformen direkt oben auf den CoCrPt-, Co|Ni-, Co|Pd- oder Co|Pt-Multischichten als Teil der Dipolschicht 708 eine (nicht dargestellte) CoFeB-Dusting-Schicht anwachsen lassen, welche ein relativ großes Sättigungsmoment aufweist. Eine Keimschicht 701, welche sich zwischen der freien Schicht 702 und der Dipolschicht 708 befindet, sorgt für eine magnetische Trennung zwischen der Dipolschicht 708 und der freien Schicht 702. Die Keimschicht 701 kann in einigen Ausführungsformen Ta oder TaMg mit einem Mg-Prozentsatz aufweisen, der niedriger als 20 % ist. Die Dicke der Keimschicht 701 kann etwa 0,5 nm oder mehr und in einigen beispielhaften Ausführungsformen etwa 1 nm bis etwa 3 nm betragen. Die freie Schicht 702 kann CoFeB in verschiedenen Zusammensetzungen aufweisen; der Co-Anteil kann weniger als 90 % betragen, und der Fe-Anteil kann in verschiedenen Ausführungsformen etwa 10 % bis etwa 100 % (reines Fe) betragen. Die freie Schicht 702 kann auch CoFeB|Fe oder Fe|CoFeB aufweisen. Die Dicke der freien Schicht 702 kann in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der freien Schicht etwa 0,6 nm bis etwa 2 nm betragen. Die Tunnelbarriere 703 befindet sich auf der freien Schicht 702 und weist ein isolierendes Material wie MgO auf. Eine MgO-Tunnelbarriere 703 kann durch natürliche Oxidation, radikalische Oxidation oder HF-Sputtern gebildet werden. Die zusammengesetzte festgelegte Schicht 707 mit einer Dusting-Schicht 704, einem Abstandhalter 705 und einer Referenzschicht 706 kann in einigen Ausführungsformen beliebige der Materialien, Strukturen und Dicken aufweisen, die vorstehend in Bezug auf die zusammengesetzte festgelegte Schicht 107 der 1 aufgelistet wurden. In anderen Ausführungsformen eines PMA-magnetischen Stapels mit einer Dipolschicht kann die zusammengesetzte festgelegte Schicht 707 eine einfache festgelegte Schicht sein, welche ein geeignetes magnetisches Material aufweist, wobei die Dusting-Schicht 704 und der Abstandhalter 705 weggelassen werden.
  • In 8 weist ein PMA-magnetischer Stapel 800 eine zusammengesetzte festgelegte Schicht 804 und eine Dipolschicht 807 auf. Die Dipolschicht 807 kann in einigen Ausführungsformen CoCrPt-, Co|Ni-, Co|Pd- oder Co|Pt-Multischichten aufweisen. Um das magnetische Moment zu erhöhen und die Dicke der Dipolschicht 807 zu verringern, kann man in einigen Ausführungsformen direkt auf dem Boden der CoCrPt-, Co|Ni-, Co|Pd- oder Co|Pt-Multischichten als Teil der Dipolschicht 807 eine (nicht dargestellte) CoFeB-Dusting-Schicht anwachsen lassen, welche ein relativ großes Sättigungsmoment aufweist. Eine Deckschicht 808, welche sich zwischen der freien Schicht 806 und der Dipolschicht 807 befindet, sorgt für eine magnetische Trennung zwischen der Dipolschicht 807 und der freien Schicht 806. Eine Tunnelbarriere 805 weist ein isolierendes Material wie MgO auf. Eine MgO-Tunnelbarriere 805 kann durch natürliche Oxidation, radikalische Oxidation oder Hochfrequenz(HF)-Sputtern gebildet werden. Die freie Schicht 806 kann CoFeB in verschiedenen Zusammensetzungen aufweisen; der Co-Anteil kann weniger als 90 % betragen, und der Fe-Anteil kann in verschiedenen Ausführungsformen etwa 10 % bis etwa 100 % (reines Fe) betragen. Die freie Schicht 806 kann auch CoFeB|Fe oder Fe|CoFeB aufweisen. Die zusammengesetzte festgelegte Schicht 804 mit einer Dusting-Schicht 803, einem Abstandhalter 802 und einer Referenzschicht 801 kann in einigen Ausführungsformen beliebige der Materialien, Strukturen und Dicken aufweisen, die vorstehend in Bezug auf die zusammengesetzte festgelegte Schicht 107 der 1 aufgelistet wurden. In anderen Ausführungsformen eines PMA-magnetischen Stapels mit einer Dipolschicht kann die zusammengesetzte festgelegte Schicht 804 eine einfache festgelegte Schicht sein, welche ein geeignetes magnetisches Material aufweist, wobei die Dusting-Schicht 803 und der Abstandhalter 802 weggelassen werden.
  • In den PMA-magnetischen Stapeln 700 und 800 der 7 und 8 sind die Dipolschicht 708/807 und die Referenzschicht 706/801 in entgegengesetzten Richtungen magnetisiert, so dass sich ihre Dipolfelder gegenseitig auslöschen. Das Hc der Dipolschicht 708/807 und das Hc der Referenzschicht 706/801 sind möglicherweise nicht gleich. Im Vergleich zu den PMA-magnetischen SAF/Dipol-Stapeln 500 und 600 der 5 und 6 kann ein breites Rückstellfeld-Fenster erreicht werden. Es ist jedoch in den PMA-magnetischen Stapeln 700 und 800 der 7 und 8 im Vergleich zu den PMA-magnetischen SAF/Dipol-Stapeln 500 und 600 der 5 und 6 eine relativ dicke Dipolschicht 708/807 erforderlich.
  • Die technischen Wirkungen und Vorteile beispielhafter Ausführungsformen umfassen PMA-magnetische Stapel für MTJs, welche einen relativ hohen Magnetwiderstand und ein relativ geringes Dipolfeld der festgelegten Schicht und eine relativ geringe Verschiebung der Schleife der freien Schicht aufweisen.
  • Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“, „das“ ebenso die Pluralformen umfassen, sofern dies nicht durch den Kontext eindeutig anders angezeigt ist. Es versteht sich ferner, dass mit den Begriffen „aufweist“ und/oder „aufweisen“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorliegen angegebener Eigenschaften, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschrieben ist, jedoch nicht das Vorliegen oder das Hinzufügen ein oder mehrerer anderer Eigenschaften, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben ausgeschlossen wird.

Claims (25)

  1. Magnettunnelübergang (MTJ) für einen magnetischen Direktzugriffsspeicher (MRAM), aufweisend: eine magnetische freie Schicht (102; 206; 302; 408; 502; 608; 702; 806), welche eine veränderliche Magnetisierungsrichtung aufweist; eine isolierende Tunnelbarriere(103; 205; 303; 407; 503; 607; 703; 805), welche an die freie Schicht angrenzt; einer zusammengesetzten festgelegten Schicht (107; 204; 307; 406; 507; 606; 707; 804), welche eine unveränderliche Magnetisierungsrichtung aufweist, wobei die zusammengesetzte festgelegte Schicht eine Dusting-Schicht (104; 203; 304; 405; 504; 605; 704; 803), eine Abstandhalterschicht (105; 202; 305; 505; 604; 705; 802) und eine Referenzschicht (106; 201; 309; 403; 506; 601; 706; 801) aufweist, wobei sich die Abstandhalterschicht zwischen der Referenzschicht und der Tunnelbarriere befindet, und wobei die Dusting-Schicht an die Abstandhalterschicht und die Tunnelbarriere angrenzt, wobei die Dusting-Schicht und die Referenzschicht durch den Abstandhalterschicht magnetisch miteinander verbunden sind, wobei die freie Schicht und die zusammengesetzte festgelegte Schicht senkrechte magnetische Anisotropie aufweisen; und eines oder mehreres aus: einer synthetischen antiferromagnetischen (SAF) festgelegten Schichtstruktur, wobei die SAF festgelegte Schichtstruktur einen SAF-Abstandhalter aufweist (308; 402; 508; 602), der sich zwischen der zusammengesetzten festgelegten Schicht und einer festgelegten magnetischen Schicht (309; 401; 509; 601) befindet, wobei die zusammengesetzten festgelegte Schicht und die festgelegte magnetische Schicht durch den SAF-Abstandhalter antiparallel verbunden sind; und einer Dipolschicht (510; 609; 708; 807), wobei sich die freie Schicht zwischen der Dipolschicht und der Tunnelbarriere befindet.
  2. MTJ nach Anspruch 1, wobei die freie Schicht eines aus Kobalt-Eisen-Bor (CoFeB), reinem Eisen (Fe), CoFeB|Fe und Fe|CoFeB aufweist.
  3. MTJ nach Anspruch 1, welcher ferner eine Keimschicht (101; 301; 501; 701) unterhalb der freien Schicht aufweist, wobei die Keimschicht eines aus Tantal (Ta) oder Tantalmagnesium (TaMg) aufweist, und wobei die Keimschicht eine Dicke von etwa 0,5 Nanometern (nm) bis etwa 3 nm aufweist.
  4. MTJ nach Anspruch 1, wobei die Tunnelbarriere Magnesiumoxid (MgO) aufweist.
  5. MTJ nach Anspruch 1, wobei die Dusting-Schicht der zusammengesetzten festgelegten Schicht eines aus CoFeB, CoFe, Fe, Fe|CoFeB-Bischichten, CoFe|CoFeB-Bischichten, CoFeB|Fe-Bischichten und CoFeB|CoFe-Bischichten aufweist.
  6. MTJ nach Anspruch 1, wobei die Dusting-Schicht der zusammengesetzten festgelegten Schicht eine Dicke von etwa 0,5 nm bis etwa 2 nm aufweist.
  7. MTJ nach Anspruch 1, wobei die Abstandhalterschicht der zusammengesetzten festgelegten Schicht ein nichtmagnetisches Material aufweist.
  8. MTJ nach Anspruch 1, wobei die Abstandhalterschicht der zusammengesetzten festgelegten Schicht eines aus Chrom (Cr), Ruthenium (Ru), Titannitrid (TiN), Titan (Ti), Vanadium (V), Tantal (Ta), Tantalnitrid (TaN), Aluminium (Al), Magnesium (Mg) und MgO aufweist.
  9. MTJ nach Anspruch 1, wobei die Abstandhalterschicht der zusammengesetzten festgelegten Schicht eine Drei-Schichten-Struktur aufweist, welche eine mittlere magnetische Abstandhalterschicht aufweist, die zwischen zwei nichtmagnetischen Abstandhalterschichten angeordnet ist.
  10. MTJ nach Anspruch 9, wobei die mittlere magnetische Abstandhalterschicht eines aus CoFeB, Fe, und CoFe aufweist.
  11. MTJ nach Anspruch 9, wobei die mittlere magnetische Abstandhalterschicht eine Dicke von etwa 0,1 nm bis etwa 0,5 nm aufweist.
  12. MTJ nach Anspruch 1, wobei die festgelegte Schicht eines aus Kobalt-Platin (Co|Pt) und Kobalt-Palladium (Co|Pd) aufweist.
  13. MTJ nach Anspruch 1, wobei der SAF-Abstandhalter Ruthenium aufweist und wobei die zweite festgelegte magnetische Schicht eines aus Kobalt-Nickel (Co|Ni), Co|Pd und Co|Pt aufweist.
  14. MTJ nach Anspruch 1, wobei die Dipolschicht eines aus Kobalt-Chrom-Platin (CoCrPt), Co|Ni-, Co|Pd- und Co|Pt-Multischichten aufweist.
  15. MTJ nach Anspruch 14, wobei die Dipolschicht ferner eine CoFeB-Schicht aufweist.
  16. MTJ nach Anspruch 1, wobei die zusammengesetzte festgelegte Schicht in einer Richtung magnetisiert ist, die einer Magnetisierungsrichtung der festgelegten magnetischen Schicht in der SAF-Struktur entgegengesetzt ist.
  17. MTJ nach Anspruch 1, wobei der MTJ sowohl die Dipolschicht als auch die SAF-Struktur aufweist und die Dipolschicht und die festgelegte magnetische Schicht der SAF-Struktur in derselben Richtung magnetisiert sind und die zusammengesetzte festgelegte Schicht in einer Richtung magnetisiert ist, die der Magnetisierungsrichtung der Dipolschicht und der festgelegten magnetischen Schicht entgegengesetzt ist.
  18. MTJ nach Anspruch 1, wobei die Dipolschicht in einer Richtung magnetisiert ist, die einer Magnetisierungsrichtung der zusammengesetzten festgelegten Schicht entgegengesetzt ist.
  19. Verfahren zum Bilden eines Magnettunnelübergangs (MTJ) für einen magnetischen Direktzugriffsspeicher (MRAM), das Verfahren aufweisend: Bilden einer magnetischen freien Schicht(102; 206; 302; 408; 502; 608; 702; 806), welche eine veränderliche Magnetisierungsrichtung aufweist; Bilden einer Tunnelbarriere (103; 205; 303; 407; 503; 607; 703; 805), weiche an die freie Schicht angrenzt Bilden einer zusammengesetzten festgelegten Schicht (107; 204; 307; 406; 507; 606; 707; 804), welche eine unveränderliche Magnetisierungsrichtung aufweist, wobei die zusammengesetzte festgelegte Schicht eine Dusting-Schicht (104; 203; 304; 405; 504; 605; 704; 803), eine Abstandhalterschicht (105; 202; 305; 505; 604; 705; 802) und eine Referenzschicht (106; 201; 309; 403; 506; 601; 706; 801) aufweist, wobei sich die Abstandhalterschicht zwischen der Referenzschicht und der Tunnelbarriere befindet, und wobei die Dusting-Schicht an die Abstandhalterschicht und die Tunnelbarriere angrenzt, wobei die Dusting-Schicht und die Referenzschicht durch den Abstandhalterschicht magnetisch miteinander verbunden sind, wobei die freie Schicht und die zusammengesetzte festgelegte Schicht senkrechte magnetische Anisotropie aufweisen; und Bilden von einem oder mehreren aus: einer synthetischen antiferromagnetischen (SAF) festgelegten Schichtstruktur, wobei die SAF festgelegte Schichtstruktur einen SAF-Abstandhalter aufweist (308; 402; 508; 602), der sich zwischen der zusammengesetzten festgelegten Schicht und einer festgelegten magnetischen Schicht (309; 401; 509; 601) befindet, wobei die zusammengesetzten festgelegte Schicht und die festgelegte magnetische Schicht durch den SAF-Abstandhalter antiparallel verbunden sind; und einer Dipolschicht (510; 609; 708; 807), wobei sich die freie Schicht zwischen der Dipolschicht und der Tunnelbarriere befindet.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Bilden der freien Schicht das Anwachsen der freien Schicht auf einer Keimschicht (101; 301; 501; 701) aufweist, welche eines aus Tantal (Ta) oder Tantal-Magnesium (TaMg) aufweist, und wobei die Keimschicht eine Dicke von etwa 0,5 Nanometern (nm) bis etwa 3 nm aufweist.
  21. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Tunnelbarriere Magnesiumoxid (MgO) aufweist und durch eines aus natürlicher Oxidation, radikalischer Oxidation und Hochfrequenz(HF)-Sputtern gebildet wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die zusammengesetzte festgelegte Schicht in einer Richtung magnetisiert ist, die einer Magnetisierungsrichtung der festgelegten magnetischen Schicht in der SAF-Struktur entgegengesetzt ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der MTJ sowohl die Dipolschicht als auch die SAF-Struktur aufweist und die Dipolschicht und die festgelegte magnetische Schicht der SAF-Struktur in derselben Richtung magnetisiert sind und die zusammengesetzte festgelegte Schicht in einer Richtung magnetisiert ist, die der Magnetisierungsrichtung der Dipolschicht und der festgelegten magnetischen Schicht entgegengesetzt ist.
  24. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Dipolschicht in einer Richtung magnetisiert ist, die einer Magnetisierungsrichtung der zusammengesetzten festgelegten Schicht entgegengesetzt ist.
  25. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die freie Schicht eines aus Kobalt-Eisen-Bor (CoFeB), reinem Eisen (Fe), CoFeB|Fe und Fe|CoFeB aufweist und die festgelegte Schicht eines aus Kobalt-Platin (Co|Pt) und Kobalt-Palladium (Co|Pd) aufweist.
DE112012000741.7T 2011-04-25 2012-03-15 Magnetische Stapel mit senkrechter magnetischer Anisotropie für einen magnetoresistiven Spin-Impuls-Transfer-Direktzugriffsspeicher Active DE112012000741B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/093,287 US20120267733A1 (en) 2011-04-25 2011-04-25 Magnetic stacks with perpendicular magnetic anisotropy for spin momentum transfer magnetoresistive random access memory
US13/093,287 2011-04-25
PCT/US2012/029141 WO2012148587A1 (en) 2011-04-25 2012-03-15 Magnetic stacks with perpendicular magnetic anisotropy for spin momentum transfer magnetoresistive random access memory

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112012000741T5 DE112012000741T5 (de) 2013-12-19
DE112012000741B4 true DE112012000741B4 (de) 2018-05-30

Family

ID=47020637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112012000741.7T Active DE112012000741B4 (de) 2011-04-25 2012-03-15 Magnetische Stapel mit senkrechter magnetischer Anisotropie für einen magnetoresistiven Spin-Impuls-Transfer-Direktzugriffsspeicher

Country Status (7)

Country Link
US (2) US20120267733A1 (de)
JP (1) JP5868491B2 (de)
KR (1) KR20130143108A (de)
CN (1) CN103503067B (de)
DE (1) DE112012000741B4 (de)
GB (1) GB2505578B (de)
WO (1) WO2012148587A1 (de)

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9082951B2 (en) * 2011-02-16 2015-07-14 Avalanche Technology, Inc. Magnetic random access memory with perpendicular enhancement layer
US10910555B2 (en) 2010-09-14 2021-02-02 Avalanche Technology, Inc. Magnetic memory element incorporating perpendicular enhancement layer
US9019758B2 (en) 2010-09-14 2015-04-28 Avalanche Technology, Inc. Spin-transfer torque magnetic random access memory with perpendicular magnetic anisotropy multilayers
US9831421B2 (en) 2010-09-14 2017-11-28 Avalanche Technology, Inc. Magnetic memory element with composite fixed layer
US11758822B2 (en) 2010-09-14 2023-09-12 Avalanche Technology, Inc. Magnetic memory element incorporating dual perpendicular enhancement layers
US11417836B2 (en) 2010-09-14 2022-08-16 Avalanche Technology, Inc. Magnetic memory element incorporating dual perpendicular enhancement layers
US8508006B2 (en) * 2011-05-10 2013-08-13 Magic Technologies, Inc. Co/Ni multilayers with improved out-of-plane anisotropy for magnetic device applications
US9007818B2 (en) 2012-03-22 2015-04-14 Micron Technology, Inc. Memory cells, semiconductor device structures, systems including such cells, and methods of fabrication
US8923038B2 (en) 2012-06-19 2014-12-30 Micron Technology, Inc. Memory cells, semiconductor device structures, memory systems, and methods of fabrication
US9054030B2 (en) 2012-06-19 2015-06-09 Micron Technology, Inc. Memory cells, semiconductor device structures, memory systems, and methods of fabrication
US9214624B2 (en) * 2012-07-27 2015-12-15 Qualcomm Incorporated Amorphous spacerlattice spacer for perpendicular MTJs
US9252710B2 (en) 2012-11-27 2016-02-02 Headway Technologies, Inc. Free layer with out-of-plane anisotropy for magnetic device applications
US9379315B2 (en) 2013-03-12 2016-06-28 Micron Technology, Inc. Memory cells, methods of fabrication, semiconductor device structures, and memory systems
KR20150102302A (ko) 2014-02-28 2015-09-07 에스케이하이닉스 주식회사 전자 장치 및 그 제조 방법
KR20160073782A (ko) 2014-12-17 2016-06-27 에스케이하이닉스 주식회사 전자 장치 및 그 제조 방법
US9368714B2 (en) 2013-07-01 2016-06-14 Micron Technology, Inc. Memory cells, methods of operation and fabrication, semiconductor device structures, and memory systems
US9466787B2 (en) 2013-07-23 2016-10-11 Micron Technology, Inc. Memory cells, methods of fabrication, semiconductor device structures, memory systems, and electronic systems
US9461242B2 (en) 2013-09-13 2016-10-04 Micron Technology, Inc. Magnetic memory cells, methods of fabrication, semiconductor devices, memory systems, and electronic systems
US9608197B2 (en) 2013-09-18 2017-03-28 Micron Technology, Inc. Memory cells, methods of fabrication, and semiconductor devices
US10474768B2 (en) * 2013-11-08 2019-11-12 Schneider Electric USA, Inc. Sensor-based facility energy modeling
US9373781B2 (en) 2013-11-12 2016-06-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Dual perpendicular magnetic anisotropy magnetic junction usable in spin transfer torque magnetic random access memory applications
KR20150095187A (ko) * 2014-02-11 2015-08-20 한양대학교 산학협력단 수직자기이방성을 갖는 mtj 구조
US10454024B2 (en) 2014-02-28 2019-10-22 Micron Technology, Inc. Memory cells, methods of fabrication, and memory devices
US9281466B2 (en) 2014-04-09 2016-03-08 Micron Technology, Inc. Memory cells, semiconductor structures, semiconductor devices, and methods of fabrication
US9269888B2 (en) 2014-04-18 2016-02-23 Micron Technology, Inc. Memory cells, methods of fabrication, and semiconductor devices
US9871190B2 (en) * 2014-04-28 2018-01-16 Avalanche Technology, Inc. Magnetic random access memory with ultrathin reference layer
US9524765B2 (en) * 2014-08-15 2016-12-20 Qualcomm Incorporated Differential magnetic tunnel junction pair including a sense layer with a high coercivity portion
US9349945B2 (en) 2014-10-16 2016-05-24 Micron Technology, Inc. Memory cells, semiconductor devices, and methods of fabrication
US9768377B2 (en) 2014-12-02 2017-09-19 Micron Technology, Inc. Magnetic cell structures, and methods of fabrication
US10367137B2 (en) 2014-12-17 2019-07-30 SK Hynix Inc. Electronic device including a semiconductor memory having a variable resistance element including two free layers
KR20160073859A (ko) * 2014-12-17 2016-06-27 에스케이하이닉스 주식회사 전자 장치 및 그 제조 방법
US9634237B2 (en) 2014-12-23 2017-04-25 Qualcomm Incorporated Ultrathin perpendicular pinned layer structure for magnetic tunneling junction devices
US9564580B2 (en) 2014-12-29 2017-02-07 International Business Machines Corporation Double synthetic antiferromagnet using rare earth metals and transition metals
US10439131B2 (en) 2015-01-15 2019-10-08 Micron Technology, Inc. Methods of forming semiconductor devices including tunnel barrier materials
US9923137B2 (en) * 2015-03-05 2018-03-20 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Magnetic memory with tunneling magnetoresistance enhanced spacer layer
US20160276580A1 (en) * 2015-03-20 2016-09-22 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Bottom electrode for magnetic memory to increase tmr and thermal budget
US9391266B1 (en) 2015-03-26 2016-07-12 International Business Machines Corporation Perpendicular magnetic anisotropy BCC multilayers
US10128309B2 (en) 2015-03-27 2018-11-13 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Storage layer for magnetic memory with high thermal stability
CN104993046A (zh) * 2015-06-25 2015-10-21 华中科技大学 一种磁隧道结单元及其制备方法
US9852782B2 (en) 2015-08-31 2017-12-26 Western Digital Technologies, Inc. Tilted synthetic antiferromagnet polarizer/reference layer for STT-MRAM bits
KR102465539B1 (ko) 2015-09-18 2022-11-11 삼성전자주식회사 자기 터널 접합 구조체를 포함하는 반도체 소자 및 그의 형성 방법
US10297745B2 (en) 2015-11-02 2019-05-21 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Composite spacer layer for magnetoresistive memory
KR101874171B1 (ko) * 2016-03-24 2018-08-03 한양대학교 산학협력단 수직자기이방성을 갖는 mtj 구조 및 이를 포함하는 자성소자
US10361361B2 (en) * 2016-04-08 2019-07-23 International Business Machines Corporation Thin reference layer for STT MRAM
US9680089B1 (en) 2016-05-13 2017-06-13 Micron Technology, Inc. Magnetic tunnel junctions
US9735185B1 (en) * 2016-06-10 2017-08-15 Essential Products, Inc. Hollowed electronic display
US10283249B2 (en) 2016-09-30 2019-05-07 International Business Machines Corporation Method for fabricating a magnetic material stack
US10593449B2 (en) 2017-03-30 2020-03-17 International Business Machines Corporation Magnetic inductor with multiple magnetic layer thicknesses
US10607759B2 (en) 2017-03-31 2020-03-31 International Business Machines Corporation Method of fabricating a laminated stack of magnetic inductor
US10597769B2 (en) 2017-04-05 2020-03-24 International Business Machines Corporation Method of fabricating a magnetic stack arrangement of a laminated magnetic inductor
US10347411B2 (en) 2017-05-19 2019-07-09 International Business Machines Corporation Stress management scheme for fabricating thick magnetic films of an inductor yoke arrangement
JP2019057636A (ja) 2017-09-21 2019-04-11 東芝メモリ株式会社 磁気記憶装置
WO2019125384A1 (en) * 2017-12-18 2019-06-27 Intel Corporation Spin orbit coupling based memory with insulating magnet
WO2019125387A1 (en) * 2017-12-18 2019-06-27 Intel Corporation Spin orbit coupling based memory with extended free magnet structure
WO2019125365A1 (en) * 2017-12-18 2019-06-27 Intel Corporation Spin orbit coupling based memory with magnetic under-layer via
WO2019125364A1 (en) * 2017-12-18 2019-06-27 Intel Corporation Spin orbit coupling based memory without synthetic anti-ferromagnet
US11476412B2 (en) 2018-06-19 2022-10-18 Intel Corporation Perpendicular exchange bias with antiferromagnet for spin orbit coupling based memory
US11404632B2 (en) 2019-11-22 2022-08-02 Western Digital Technologies, Inc. Magnetoresistive memory device including a magnesium containing dust layer
US11404193B2 (en) 2019-11-22 2022-08-02 Western Digital Technologies, Inc. Magnetoresistive memory device including a magnesium containing dust layer
CN111640858A (zh) * 2020-04-26 2020-09-08 北京航空航天大学 磁隧道结参考层、磁隧道结以及磁随机存储器
US11776726B2 (en) 2020-08-31 2023-10-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Dipole-coupled spin-orbit torque structure

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070063236A1 (en) * 2005-09-20 2007-03-22 Yiming Huai Magnetic device having stabilized free ferromagnetic layer
US20090213503A1 (en) 2008-02-21 2009-08-27 Freescale Semiconductor, Inc. Magnetic tunnel junction device

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5801984A (en) * 1996-11-27 1998-09-01 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction device with ferromagnetic multilayer having fixed magnetic moment
US6122150A (en) * 1998-11-09 2000-09-19 International Business Machines Corporation Antiparallel (AP) pinned spin valve sensor with giant magnetoresistive (GMR) enhancing layer
US6166948A (en) 1999-09-03 2000-12-26 International Business Machines Corporation Magnetic memory array with magnetic tunnel junction memory cells having flux-closed free layers
US6347049B1 (en) * 2001-07-25 2002-02-12 International Business Machines Corporation Low resistance magnetic tunnel junction device with bilayer or multilayer tunnel barrier
US6898112B2 (en) 2002-12-18 2005-05-24 Freescale Semiconductor, Inc. Synthetic antiferromagnetic structure for magnetoelectronic devices
US6845038B1 (en) 2003-02-01 2005-01-18 Alla Mikhailovna Shukh Magnetic tunnel junction memory device
KR100988086B1 (ko) * 2003-11-14 2010-10-18 삼성전자주식회사 자기 모멘트가 낮은 프리 자성막을 구비하는 자기터널접합셀 및 이를 포함하는 자기램
US7083988B2 (en) 2004-01-26 2006-08-01 Micron Technology, Inc. Magnetic annealing sequences for patterned MRAM synthetic antiferromagnetic pinned layers
JP4008420B2 (ja) 2004-02-23 2007-11-14 Ｔｄｋ株式会社 磁気記録媒体の製造方法
US20060204792A1 (en) 2004-04-06 2006-09-14 Hiroshi Osawa Magnetic recording medium, production process therefor, and magnetic recording and reproducing apparatus
US6870711B1 (en) * 2004-06-08 2005-03-22 Headway Technologies, Inc. Double layer spacer for antiparallel pinned layer in CIP/CPP GMR and MTJ devices
US7345854B2 (en) * 2004-07-13 2008-03-18 Headway Technologies, Inc. GMR sensor having a reference layer with movable magnetization
US7092284B2 (en) 2004-08-20 2006-08-15 Infineon Technologies Ag MRAM with magnetic via for storage of information and field sensor
US7705340B2 (en) 2004-10-05 2010-04-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Inflected magnetoresistive structures and memory cells having inflected magnetoresistive structures
US7313013B2 (en) 2004-11-18 2007-12-25 International Business Machines Corporation Spin-current switchable magnetic memory element and method of fabricating the memory element
US7241631B2 (en) * 2004-12-29 2007-07-10 Grandis, Inc. MTJ elements with high spin polarization layers configured for spin-transfer switching and spintronics devices using the magnetic elements
US8497538B2 (en) 2006-05-31 2013-07-30 Everspin Technologies, Inc. MRAM synthetic antiferromagnet structure
JP4496189B2 (ja) 2006-09-28 2010-07-07 株式会社東芝 磁気抵抗効果型素子および磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリ
US7848059B2 (en) 2006-09-29 2010-12-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive effect device and magnetic random access memory using the same
US8593862B2 (en) 2007-02-12 2013-11-26 Avalanche Technology, Inc. Spin-transfer torque magnetic random access memory having magnetic tunnel junction with perpendicular magnetic anisotropy
US8063709B2 (en) 2007-02-21 2011-11-22 Centre National De La Recherche Scientifique Spin-transfer torque oscillator
US7663131B2 (en) 2007-03-08 2010-02-16 Magic Technologies, Inc. SyAF structure to fabricate Mbit MTJ MRAM
KR20100007884A (ko) 2007-06-19 2010-01-22 캐논 아네르바 가부시키가이샤 터널 자기 저항 박막 및 자성 다층막 제작 장치
JP4738395B2 (ja) * 2007-09-25 2011-08-03 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子およびそれを用いた磁気ランダムアクセスメモリ
JP2009081315A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Toshiba Corp 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
US7932571B2 (en) 2007-10-11 2011-04-26 Everspin Technologies, Inc. Magnetic element having reduced current density
US7826256B2 (en) 2008-09-29 2010-11-02 Seagate Technology Llc STRAM with compensation element
US9165625B2 (en) * 2008-10-30 2015-10-20 Seagate Technology Llc ST-RAM cells with perpendicular anisotropy
US7829964B2 (en) 2008-10-31 2010-11-09 Industrial Technology Research Institute Magnetic memory element utilizing spin transfer switching
US20100148167A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Everspin Technologies, Inc. Magnetic tunnel junction stack
US20100320550A1 (en) 2009-06-23 2010-12-23 International Business Machines Corporation Spin-Torque Magnetoresistive Structures with Bilayer Free Layer
JP2011054873A (ja) * 2009-09-04 2011-03-17 Sony Corp 不揮発性メモリ素子の製造方法
US8445979B2 (en) * 2009-09-11 2013-05-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic memory devices including magnetic layers separated by tunnel barriers
US8072800B2 (en) 2009-09-15 2011-12-06 Grandis Inc. Magnetic element having perpendicular anisotropy with enhanced efficiency
JP5072120B2 (ja) * 2009-09-25 2012-11-14 株式会社東芝 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
TWI398973B (zh) 2009-12-31 2013-06-11 Ind Tech Res Inst 垂直式磁性磁阻元件結構
US8492859B2 (en) 2011-02-15 2013-07-23 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction with spacer layer for spin torque switched MRAM

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070063236A1 (en) * 2005-09-20 2007-03-22 Yiming Huai Magnetic device having stabilized free ferromagnetic layer
US20090213503A1 (en) 2008-02-21 2009-08-27 Freescale Semiconductor, Inc. Magnetic tunnel junction device

Also Published As

Publication number Publication date
US8866207B2 (en) 2014-10-21
KR20130143108A (ko) 2013-12-30
JP2014512702A (ja) 2014-05-22
GB2505578B (en) 2015-08-26
GB2505578A (en) 2014-03-05
JP5868491B2 (ja) 2016-02-24
WO2012148587A1 (en) 2012-11-01
US20130005051A1 (en) 2013-01-03
CN103503067B (zh) 2017-02-15
US20120267733A1 (en) 2012-10-25
GB201319331D0 (en) 2013-12-18
CN103503067A (zh) 2014-01-08
DE112012000741T5 (de) 2013-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112012000741B4 (de) Magnetische Stapel mit senkrechter magnetischer Anisotropie für einen magnetoresistiven Spin-Impuls-Transfer-Direktzugriffsspeicher
DE60313636T2 (de) Nanokristalline schichten und verbesserte mram-tunnelsperrschichten
DE102016003130A1 (de) Senkrechter-Spin-Transfer-Torque-(STT)-Speicherzelle mit Doppel-MgO-Grenzfläche und CoFeB-Schicht für die Verstärkung der senkrechten magnetischen Anisotropie
DE60013079T2 (de) Doppeltes magnetisches Element mit zwei magnetischen Zuständen und Herstellungsverfahren dafür
DE602004005905T2 (de) Magnetoresistive Vorrichtung mit austauschgekoppelte Struktur mit halbmetallischer ferromagnetischer Heuslerschen Legierung in der Pinning-Schicht
DE102006008257B4 (de) Magnetoresistives Mehrschichtensystem vom Spin Valve-Typ mit einer magnetisch weicheren Elektrode aus mehreren Schichten und dessen Verwendung
DE60025418T2 (de) Magnetische Mehrschichtenstruktur
DE112011102674B4 (de) Verfahren und System zum Vorsehen von magnetischen Tunnelkontaktelementen, welche eine biaxiale Anisotropie haben
DE112018001419T5 (de) MgO-EINFÜGUNG IN EINE Freie SCHICHT FÜR MAGNETSPEICHERANWENDUNGEN
DE102016005190A1 (de) Magnetische Tunnelwiderstandsvorrichtung (TMR) mit Magnesiumoxid-Tunnelsperrschicht und freier Schicht mit Einfügungsschicht
DE102016014924A1 (de) Spin-Bahn-Drehmoment-Bitentwurf für eine verbesserte Schalteffizienz
DE102010037257A1 (de) Magnetspeichervorrichtungen
DE102015015307A1 (de) Tmr-lesekopf (tunnelungs-magnetoresistiv) mit verringerter lückendicke
EP1417690B1 (de) Schichtensystem mit erhöhtem magnetoresistiven effekt sowie verwendung desselben
DE102016105479A1 (de) BCC-Multischichten mit senkrechter magnetischer Anisotropie
DE602004007986T2 (de) Magnetische Anordnung mit verbesserter Kopplung
DE102015103968A1 (de) Verfahren zum Bereitstellen eines in magnetischen Spin-Transfer-Vorrichtungen verwendbaren magnetischen Übergangs mit senkrechter magnetischer Anisotropie unter Verwendung einer Einfügeopferschicht
DE112017001644T5 (de) Nichtflüchtige speichervorrichtung und verfahren zur herstellung der nichtflüchtigen speichervorrichtung
DE112017003371T5 (de) Magnetsensor
DE102019113815A1 (de) Magnetsensor
DE102019126320B4 (de) Magnetoresistiver Sensor und Fertigungsverfahren für einen magnetoresistiven Sensor
DE112019006539T5 (de) Austauschgekoppelter Film und Magnetoresistives Element sowie damit ausgestattete Magnetismus-Erfassungsvorrichtung
DE102006015971A1 (de) Speicherelement mit adiabatischer Drehumschaltung und ferromagnetischer Entkopplungsschicht
DE102005004126B4 (de) MRAM-Speicherzelle mit schwacher intrinsisch anisotroper Speicherschicht
DE10004383A1 (de) Spinventil-Magnetowiderstandssensor und Magnetkopf mit solch einem Spinventil-Magnetowiderstandssensor

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G11B0005390000

Ipc: G11C0011160000

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R084 Declaration of willingness to licence
R020 Patent grant now final