DE112013007035T5

DE112013007035T5 - Magnetelement für Speicher und Logik

Info

Publication number: DE112013007035T5
Application number: DE112013007035.9T
Authority: DE
Inventors: Dmitri E. Nikonov; Ian A. Young
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2013-06-29
Filing date: 2013-06-29
Publication date: 2016-01-21
Also published as: US20160049580A1; TW201523945A; US10483455B2; WO2014209402A1; GB2530185B; GB2530185A; KR20160051686A; KR102137476B1; CN105393306B; TWI575787B; CN105393306A; GB201518441D0

Abstract

Eine Ausführungsform enthält einen magnetischen Tunnelkontakt (MTJ) mit einer nicht elliptischen freien Schicht mit abgerundeten Ecken. Zum Beispiel enthält eine Ausführungsform einen MTJ, der eine freie Magnetschicht, eine fixierte Magnetschicht und eine Tunnelbarriere zwischen der freien und fixierten Schicht enthält; wobei die freie Magnetschicht eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Seitenwand enthält, die die freie Magnetschicht umgibt und die untere Oberfläche an die obere Oberfläche koppelt; wobei die obere Oberfläche rechteckig mit mehreren abgerundeten Ecken ist. In einer Ausführungsform ist das Aspektverhältnis der oberen Oberfläche zwischen 4:1 und 8:1 (Länge zu Breite). Eine solche Ausführungsform sieht eine einfache Herstellung gemeinsam mit einem annehmbaren kritischen Schaltstrom (zur Umkehr der Polarität der freien Schicht) und annehmbarer Stabilität vor. Es sind hier andere Ausführungsformen beschrieben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen der Erfindung sind in dem Gebiet von Halbleitervorrichtungen und insbesondere Speichern auf Magnetbasis.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Einige Magnetspeicher, wie Spin Transfer Torque Speicher (STTM), verwenden einen magnetischen Tunnelkontakt (Magnetic Tunnel Junction (MTJ) zum Umschalten und Erfassen des Magnetzustandes des Speichers. 1 enthält einen Spin Transfer Torque Direktzugriffspeicher (STTRAM), eine Form von STTM. 1 enthält einen MTJ, bestehend aus ferromagnetischen (FM) Schichten 125, 127 und einer Tunnelbarriere 126 (z. B. Magnesiumoxid (MgO)). Der MTJ koppelt eine Bit-Leitung (BL) 105 an einen Wählschalter 120 (z. B. Transistor), eine Wortleitung (WL) 110 und eine Erfassungsleitung (SL) 115. Der Speicher 100 wird ”gelesen”, indem auf eine Änderung im Widerstand (z. B. Tunnelmagnetwiderstand (TMR)) für verschiedene relative Magnetisierungen von FM-Schichten 125, 127 bewertet wird.
Insbesondere wird der MTJ-Widerstand durch die relativen Magnetisierungsrichtungen von Schichten 125, 127 bestimmt. Wenn die Magnetisierungsrichtungen zwischen den zwei Schichten anti-parallel sind, befindet sich der MTJ in einem Zustand hohen Widerstands. Wenn die Magnetisierungsrichtungen zwischen den zwei Schichten parallel sind, befindet sich der MTJ in einem Zustand geringen Widerstands. Die Schicht 127 ist die ”Referenzschicht” oder ”fixierte Schicht”, da ihre Magnetisierungsrichtung fixiert ist. Die Schicht 125 ist die ”freie Schicht”, da ihre Magnetisierungsrichtung durch Hindurchleiten eines Antriebsstroms geändert wird, der durch die Referenzschicht polarisiert wird (z. B. dreht eine positive Spannung, die an die Schicht 127 angelegt wird, die Magnetisierungsrichtung der Schicht 125 entgegengesetzt zu jener der Schicht 127 und eine negative Spannung, die an die Schicht 127 angelegt wird, dreht die Magnetisierungsrichtung der Schicht 125 in dieselbe Richtung der Schicht 127).
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus den beiliegenden Ansprüchen, der folgenden ausführlichen Beschreibung einer oder mehrerer beispielhaften Ausführungsform(en) und den entsprechenden Figuren offensichtlich, in welchen:
1 eine herkömmliche Magnetspeicherzelle zeigt.
2 eine Umschaltzeit und einen Krümmungsradius der freien Schicht in einer Ausführungsform der Erfindung behandelt.
3 C- und S-Zustände in freien Magnetschichten zeigt.
4 verschiedene Magnetprofile in Ausführungsformen der Erfindung enthält.
5 Stabilität und kritischen Strom in einer Ausführungsform der Erfindung behandelt.
6 einen kritischen Strom in einer Ausführungsform der Erfindung behandelt.
7 ein Verfahren zum Bilden eines MTJ in einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
8 ein System zur Verwendung mit Ausführungsformen der Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in welchen gleiche Strukturen mit gleichen Suffix-Bezugszeichen vorgesehen sein können. Zur deutlicheren Darstellung der Strukturen verschiedener Ausführungsformen sind die hier enthaltenen Zeichnungen schematische Präsentationen von integrierten Schaltungsstrukturen. So kann das tatsächliche Aussehen der hergestellten integrierten Schaltungsstrukturen, zum Beispiel in einer Fotomikrografie, anders erscheinen, während sie noch immer die beanspruchten Strukturen der dargestellten Ausführungsformen enthalten. Ferner können die Zeichnungen nur die Strukturen zeigen, die für ein Verständnis der dargestellten Ausführungsformen nützlich sind. Zusätzliche Strukturen, die nach dem Stand der Technik bekannt sind, könnten nicht enthalten sein, um die Klarheit der Zeichnungen beizubehalten. ”Eine Ausführungsform”, ”verschiedene Ausführungsformen” und dergleichen geben an, dass (eine) derart beschriebene Ausführungsform(en) besondere Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften enthalten können, aber nicht jede Ausführungsform unbedingt die besonderen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften enthält. Einige Ausführungsformen können einige, alle oder keines der für andere Ausführungsformen beschriebenen Merkmale enthalten. ”Erstes”, ”zweites”, ”drittes” und dergleichen beschreiben ein gemeinsames Objekt und geben an, dass auf unterschiedliche Ausführungen gleicher Objekte Bezug genommen wird. Solche Adjektiva bedeuten nicht, dass derart beschriebene Objekte in einer bestimmten Reihenfolge sein müssen, weder zeitlich, räumlich, in einer Rangordnung noch in einer anderen Weise. ”Verbunden” kann angeben, dass Elemente in direktem physischen oder elektrischen Kontakt miteinander sind, und ”gekoppelt” kann angeben, dass Element zusammenarbeiten oder miteinander interagieren, dass sie aber in direktem physischen oder elektrischen Kontakt miteinander sein können oder nicht. Während auch die gleichen oder dieselben Zahlen zum Bezeichnen derselben oder ähnlicher Teile in verschiedenen Figuren verwendet werden können, bedeutet dies nicht, dass alle Figuren, die ähnliche oder dieselben Zahlen enthalten, eine einzige oder dieselbe Ausführungsform darstellen.
STTRAM, wie oben beschrieben, ist nur ein Beispiel einer Technologie ”über CMOS hinaus” (oder einer Technologie, die ”nicht auf CMOS beruht”), die sich auf Vorrichtungen und Prozesse bezieht, die nicht zur Gänze mit komplementären Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS) Techniken implementiert werden. Eine Technologie über CMOS hinaus kann auf einer Spin-Polarisierung (was den Grad betrifft, in dem der Spin oder Eigendrehimpuls elementarer Partikel mit einer bestimmten Richtung ausgerichtet ist) und allgemeiner Spintronik (einem Zweig der Elektronik, der einen Eigendrehimpuls eines Elektrons, sein zugehöriges magnetisches Moment und die grundlegende elektronische Ladung des Elektrons betrifft) beruhen. Spintronik-Vorrichtungen können einen TMR betreffen, der ein quantenmechanisches Tunneln von Elektronen durch einen dünnen Isolator verwendet, um ferromagnetische Schichten zu trennen, und einen STT, wo ein Strom von spinpolarisierten Elektronen zum Steuern der Magnetisierungsrichtung ferromagnetischer Elektroden verwendet wird.
Vorrichtungen über CMOS hinaus enthalten zum Beispiel, spintronische Vorrichtungen, die in Speicher-(z. B. Dreifachanschluss-STTRAM), Spin-Logik-Vorrichtungen (z. B. Logik-Gates), Tunnelfeldeffekttransistoren (TFETs), Stoßionisierungs-MOS-(IMOS)Vorrichtungen, elektro-mechanischen Nanoschaltern (NEMS), negativen Common-Gate-FETs, resonanten Tunneldioden (RTD), Einzelelektrontransistoren (SET), Spin-FETs, Nanomagnet-Logik (NML), Domänenwand-Logik, Domänenwandspeichern und dergleichen implementiert sind. Während verschiedene Ausführungsformen hier Speicher besprechen, sind andere Ausführungsformen nicht darauf begrenzt und können in den obengenannten Technologien enthalten sein.
Somit spielen Magnete in vielen oben beschriebenen Technologien eine Hauptrolle. Eine praktische Implementierung von Magneten in Halbleitervorrichtungen kann jedoch schwierig sein. Zum Beispiel sind insbesondere ein effizientes Masken-Layout, Lithografie und eine Strukturierung von Nanomagneten für STTRAM besonders problematisch. Ein gewisser Teil dieser Schwierigkeit beruht auf dem wahrgenommenen Bedarf, dass die Form des Nanomagnet-Magnetelements elliptisch sein soll (was den Magnetzuständen Stabilität verleiht, da der elliptische Magnet nicht unabsichtlich seine magnetische Orientierung zum Beispiel aufgrund von thermischem Rauschen in andere Magnetisierungszustände, wie C- und S-Zustände, die besprochen werden, wechselt/verändert). Eine Ellipse ist jedoch (aufgrund ihrer abgerundeten Ränder) durch moderne Lithografie schwer herzustellen, die auf periodischen Anordnungen paralleler Linien beruht.
Insbesondere ist eine Spezialmaske zur Strukturierung elliptischer Formen notwendig, die orthogonale Formen nicht zulässt. Folglich sind moderne Lithografietechniken, die ein periodisches Gitter paralleler Linien und Teilungshalbierung verwenden, für elliptische Formen nicht geeignet. Infolgedessen verwenden elliptische Formen keine Teilungshalbierung und dergleichen und werden folglich nicht bei der kritischen Dimension gebildet, die in einer Mikroprozessor-Lithografie zur Verfügung steht (eine kritische Dimension enthält Dimensionen der kleinsten geometrischen Merkmale, wie Breite von Verbindungslinien, Kontakten, Gräben und dergleichen, die während einer Halbleitervorrichtungs-/Schaltungsherstellung mit einer bestimmten Technologie gebildet werden können, wie 45 nm Lithografie). Wenn daher elliptische Nanomagnete hergestellt werden, werden sie als große Nanomagnete produziert (die nicht bei der kritischen Dimension gebildet sind), die einen hohen Strom zum Umschalten der Polarisierung des Magneten benötigen (wie Ändern der Orientierung des freien Schichtmagnets). Dies macht einen auf elliptischen Speichern beruhenden STTRAM mit anderen Arten von Speicher nicht konkurrenzfähig.
Während eine elliptische freie Schicht problematisch ist (siehe oben), sind Ellipsen nicht die einzige problematische Form. Zum Beispiel weist eine rechteckige freie Schicht mit 90 Grad Ecken zahlreiche Probleme auf. Erstens kann eine solche freie Schicht mit annähernd idealen ”scharfen Ecken” 6 Lithografiemasken oder mehr zur Herstellung der Vorrichtung benötigen. Zweitens geben herkömmliche Normen an, dass rechteckige Magneten für freie Schichten in einem MTJ nicht genügen, da sie nicht stabil sind. Im Speziellen wird angenommen, dass rechteckige freie Schichten nicht imstande sind, konkrete Magnetisierungszustände entlang der Längsachse des Rechtecks zu produzieren (anders als eine Ellipse, die einen einzigarten konkreten Magnetisierungszustand entlang ihrer Längsachse produziert). Herkömmliche Normen besagen, dass rechteckige Formen an falschen Zuständen leiden. Solche Zustände haben eine Magnetisierung, die sich nahe der freie Schichtränder biegt, wodurch sogenannte ”C-Zustände” und ”S-Zustände” gebildet werden. 3 zeigt eine rechteckige freie Schicht 305 eines MTJ. ”S-Zustände” sind in Ausführungen 301 (wo sich eine Polarität von Ladungen an der Oberseite des ganz linken Pfeils bildet und Ladungen entgegengesetzter Polarität sich an der Oberseite des ganz rechten Pfeils sammeln, um eine ”S”-Form zu bilden) und 302 (wo sich eine Polarität von Ladungen an der Unterseite des ganz linken Pfeils bildet und Ladungen entgegengesetzter Polarität sich an der Unterseite des ganz rechten Pfeils sammeln, um eine ”S” Form zu bilden) vorhanden. ”C-Zustände” liegen in Ausführungen 303 (wo sich eine Polarität von Ladungen an der Oberseite des ganz linken Pfeils bildet und Ladungen entgegengesetzter Polarität sich an der Unterseite des ganz rechten Pfeils sammeln, um eine ”C”-Form zu bilden) und 304 (wo sich eine Polarität von Ladungen an der Unterseite des ganz linken Pfeils bildet und Ladungen entgegengesetzter Polarität sich an Unterseite des ganz rechten Pfeils sammeln, um eine ”C”-Form zu bilden). Diese instabilen Zustände würden zu einem Verlust an Datenintegrität führen (z. B. wenn ein MTJ eine ”1” speichert, aber aufgrund eine Instabilität zu einer ”0” wechselt).
Eine Ausführungsform enthält jedoch einen magnetischen Tunnelkontakt (MTJ) mit einer nicht-elliptischen freien Schicht mit abgerundeten Ecken. Zum Beispiel enthält eine Ausführungsform einen MTJ, der eine freie Magnetschicht, eine fixierte Magnetschicht und eine Tunnelbarriere zwischen der freien und fixierten Schicht enthält; wobei die freie Magnetschicht eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Seitenwand enthält, die die freie Magnetschicht umgibt und die untere Oberfläche an die obere Oberfläche koppelt; wobei die obere Oberfläche rechteckig mit mehreren abgerundeten Ecken ist. In einer Ausführungsform ist das Aspektverhältnis der oberen Oberfläche zwischen 4:1 und 8:1 (Länge zu Breite). Eine solche Ausführungsform bietet eine leichte Herstellung in Verbindung mit einem annehmbaren kritischen Schaltstrom (zur Umkehr der Polarität der freien Schicht) und annehmbarer Stabilität. Es sind hier andere Ausführungsformen beschrieben.
Zum Beispiel enthält 4 verschiedene Magnetprofile in Ausführungsformen der Erfindung. Das Magnetprofil 401 der freien Schicht ist im Allgemeinen elliptisch. Wie hier verwendet, bezieht sich elliptisch auf eine geschlossene Kurve, einer der konischen Schnitte einer analytischen Geometrie, die aus allen Punkten besteht, deren Abstände von jedem von zwei fixierten Punkten (Brennpunkten) in Summe denselben Wert ergeben. Der Mittelpunkt zwischen den Brennpunkten ist der Mittelpunkt. Ebenso sind eine ”Ellipse” und andere hier angesprochene Formen im Zusammenhang mit Lithografie zu verstehen, wo eine ”Kurve” aus einer Reihe von stufenförmigen Schnitten oder Schritten bestehen kann, die gemeinsam mehr oder weniger eine Kurve bilden. Ein Profil 401 ist eine ”Draufsicht” der freien Magnetschicht und enthält eine Magnetlänge 408 (und eine Breite, die sich von der Seite, die die Länge 409 definiert, zur ihrer gegenüberliegenden/entgegengesetzten Seite erstreckt). Ein elliptisches Profil 401 ist um seinen gesamten Umfang nicht perfekt glatt (wie dies bei einer herkömmlichen Ellipse in einem mathematischen oder geometrischen Kontext und nicht in einem Fotolithografie-Kontext der Fall wäre). Zum Beispiel kann ein Rand oder eine Seite einen linearen (nicht gekrümmten) Abschnitt, wie Abschnitt 409 oder den Abschnitt, der die Distanz 410 definiert, enthalten. Während diese Form einen annehmbaren kritischen Strom und eine annehmbare Stabilität für eine freie Schicht erzeugen kann, ist ein Herstellen einer derart geformten Schicht problematisch, wie oben beschrieben.
Profil 402 ist vollkommen rechteckig (d. h., ein Parallelogramm, von dem alle Winkel rechte Winkel sind und benachbarte Seiten von ungleicher Länge sind) und ist aufgrund sowohl von Stabilität (C- und S-Zustände) wie auch Herstellung (überschüssige Anzahl von Masken sind zur Herstellung notwendig) problematisch.
Profil 403 enthält jedoch ein Profil, das mit nur 2 Masken hergestellt werden kann und das auch eine annehmbare Stabilität und einen annehmbaren Schaltstrom vorsieht. Profil 403 ist eine ”Draufsicht” der freien Magnetschicht und enthält eine Magnetlänge 405 und Breite 404. Profil 403 (”rechteckig mit abgerundeten Ecken”) enthält Ränder oder Seiten mit linearen (nicht gekrümmten) Abschnitten, wie Abschnitten 406, 407. Das Aspektverhältnis (Länge:Breite) von Abschnitt 405:Abschnitt 404 ist zwischen 6:1 und 7:1. Andere Ausführungsformen sind jedoch nicht derart beschränkt und können Aspektverhältnisse von 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 8:1, 9:1 und dergleichen enthalten. Somit bietet eine Kombination einer rechteckigen freien Schicht mit abgerundeten Ecken (für eine leichtere Herstellung und einen annehmbaren kritischen Strom) und einem gewissen Aspektverhältnis (zur Förderung der magnetischen Zustandsstabilität) eine Ausführungsform mit Vorteilen gegenüber herkömmlichen MTJs.
Ferner koppelt eine Ecke oder ein gekrümmter Abschnitt 411 eine ”lange Seite” (wie eine Seite, die durch die Länge 406 definiert ist) an eine ”kurze Seite” (wie eine Seite, die durch die Distanz 407 definiert ist). Der gekrümmte Abschnitt kann einen beständigen Krümmungsradius (d. h., der Krümmungsradius, R, einer Kurve an einem Punkt auf dieser Kurve ist ein Maß des Radius des Kreisbogens, der sich der Kurve an diesem Punkt am besten nähert) oder einen variierenden Krümmungsradius enthalten. Ein Winkel 414 entspricht einem Krümmungsradius an einem Punkt der Ecke 411. (Es ist bitte zu beachten, dass die Elemente in der Fläche 411 nicht im Maßstab gezeichnet sind). Der Winkel 414 liegt zwischen/ist direkt verbunden mit einer horizontalen Seite/Linie und einer nicht horizontalen Linie, die mit einer gekrümmten gestrichelten Linie 499 verbunden ist. Die gekrümmte gestrichelte Linie 499 ist die Ecke oder Kurve, an der der Krümmungsradius berechnet werden sollte (d. h., der Krümmungsradius der gestrichelten Kurve 499 ist ein Maß des Radius des Kreisbogens, der sich der gestrichelten Kurve 499 am besten nähert – der tatsächliche Radius ist in 4 nicht dargestellt). Ausführungsformen können Ecken haben, die einen Krümmungsradius wie 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 nm und dergleichen enthalten.
2 zeigt, wie für einen bestimmten Strom über eine freie Schicht die Umschaltgeschwindigkeit zum Umschalten der Polarität der freien Schicht (wobei die Umschaltgeschwindigkeit steigt, wenn man die Y-Achse von 2 hoch geht) für Krümmungsradien von 6, 9, und 18 nm relativ beständig ist. Daher kann eine Ausführungsform abgerundete Ecken enthalten, die nicht elliptisch, aber auch nicht rechteckig sind. Eine solche Ausführungsform bietet eine annehmbare Stabilität (d. h., konkrete Magnetisierungszustände entlang der Längsachse 412 des Magneten, die zur kurzen Achse 413 des Magneten orthogonal ist) und einen annehmbaren Schaltstrom (wie eine Ellipse) und Herstellbarkeit (z. B. wie ein Rechteck) unter Verwendung von nur zwei Masken (was zu drastischen Kosteneinsparungen beim Maskensatz gegenüber einem 6-Masken-Satz führt, der für ein ”reines” Rechteck notwendig ist, das 90 Grad Ecken enthält).
Durch Vermeiden einer Ellipse, die eine Spezialmaske für nicht orthogonale Formen benötigt, können moderne Lithografietechniken verwendet werden, die zum Beispiel ein periodisches Gitter paralleler Linien und Teilungshalbierung verwenden. Somit können Dimensionen für das Profil 403, wie Breite 404, mit der kritischen Dimension der Vorrichtung oder des Packages gebildet werden, das die Vorrichtung enthält. Zum Beispiel kann eine Zwischenverbindung, wie eine Wortleitung in 1, mit einer Breite gleich jener von Breite 404 gebildet werden (d. h., beide werden bei der kritischen Dimension gebildet). Als ein weiteres Beispiel kann der Wählschalter 120 in 1 als ein ”FinFET” mit einem Grat gebildet werden, der dieselbe Breite wie Breite 404 hat (d. h., beide werden bei der kritischen Dimension gebildet).
Ein FinFET wird um einen dünnen Streifen Halbleitermaterial (bezeichnet als ”Grat”) gebildet. Der Grat kann aus einer Trägerschicht gebildet werden. Der Transistor enthält FET-Knoten: ein Gate, ein Gate-Dielektrikum und Source- und Draingebiete. Ein leitender Kanal des FinFET ist an den Außenseiten des Grats, unterhalb des Gate-Dielektrikums, gelegen. Strom fließt entlang beider ”Seitenwände” des Grats wie auch entlang der oberen Seite des Grats. Da der leitende Kanal im Wesentlichen entlang den drei äußeren ebenen Gebieten des Grats liegt, wird der besondere FinFET von 1 typischerweise als ”Tri-Gate” FinFET bezeichnet. Es gibt andere Arten von FinFETs (wie ”Doppel-Gate” FinFETs, die in anderen Ausführungsformen enthalten sind und in welchen der leitende Kanal prinzipiell nur entlang beider Seitenwände des Grats und nicht entlang der oberen Seite des Grats gelegen ist).
Mit einem allgemeinen Hintergrund von FinFETs vor Augen kann eine Ausführungsform der Erfindung einen FinFET in einer Speicherzelle enthalten, die einen MTJ mit einer freien Schicht wie hier beschrieben enthält. Zum Beispiel kann der Schalter 120 von 1 ein FinFET sein, der an eine freie Schicht (wie Schicht 127) gekoppelt ist, die wie in verschiedenen hier angesprochenen Ausführungsformen strukturiert ist. Anders als herkömmliche Speicherzellen, die eine elliptische freie Schicht enthalten können (die groß ist und einen großen Schaltstrom hat), enthält eine Ausführungsform eine freie Schicht mit einer Breite 404, die in derselben Breite wie jene eines Grats in einer FinFET Schaltvorrichtung für die Speicherzelle gebildet ist. Diese ”kritische Dimension”, die gleich der Grat-Breite und Breite 404 ist, kann auf der Basis von Halb-Teilungstechniken, Doppelstrukturierungstechniken und/oder selbstausgerichteten Abstandhaltertechniken gebildet werden, die eine Ausführungsform mit geringer Die-Belegung, niederem Schaltstrom vorsehen.
Selbstausgerichtete Abstandhaltertechniken betreffen einen Abstandhalter, der eine Filmschicht ist, die an der Seitenwand eines vorstrukturierten Merkmals gebildet wird. Ein Abstandhalter wird durch Abscheiden oder Reaktion des Film auf der vorangehenden Struktur, gefolgt von einem Ätzen zum Entfernen des Filmmaterials an den horizontalen Oberflächen gebildet, wobei nur das Material an den Seitenwänden verbleibt. Durch Entfernen des ursprünglichen strukturierten Merkmals verbleibt nur der Abstandhalter. Da jedoch zwei Abstandhalter für jede Linie vorhanden sind, verdoppelt sich die Liniendichte. Dadurch können Merkmale, wie Grate und Breite 404, zum Beispiel bei der halben ursprünglichen lithografischen Teilung gebildet werden.
Eine Ausführungsform enthält einen rechteckigen Nanomagneten mit abgerundeten Ecken und einer Länge 405 von 128 nm, einer Breite 404 von 18 nm und einer Dicke von 2,5 nm. Natürlich sind andere Ausführungsformen nicht so begrenzt und können Längen von 100, 110, 120, 130, 140 nm und dergleichen, gemeinsam mit einer Breite von 5, 10, 15, 20, 25, 30 nm und dergleichen und einer Dicke von 1, 2, 3, 4, 5 nm und dergleichen enthalten. Die exakte Kombination solcher Dimensionen kann zum Beispiel durch 5 gelenkt werden, die Stabilität und kritischen Strom in einer Ausführungsform der Erfindung behandelt. Linie 502 zeigt eine Abgrenzung zwischen annehmbarer Stabilität (z. B. größer oder gleich 48 kT, wo T = Temperatur und k = Boltzmann-Konstante) rechts von Linie 502 und unannehmbarer Stabilität links der Linie 502. Line 501 zeigt eine Abgrenzung zwischen annehmbarem kritischen Strom (zum Umschalten der Polarität der freien Schicht notwendig) über Linie 501 und unannehmbarem kritischen Strom unter Linie 501. Somit fällt die 128 × 18 × 2,5 Ausführungsform mit einer Ecke mit einem Krümmungsradius zwischen 6 und 18 nm eindeutig in den oberen rechten Abschnitt von 5, was anzeigt, dass die Ausführungsform Leistung (d. h., annehmbaren Schaltstrom und annehmbare Stabilität) und Herstellbarkeit gut ausgleicht.
6 behandelt kritischen Strom in einer Ausführungsform der Erfindung. Insbesondere zeigt 6 eine Abhängigkeit der Schaltgeschwindigkeit vom angelegten Strom für elliptische und rechteckige Nanomagnete. Ungefüllte Kreise bezeichnen kritische Ströme für jeden Fall. Zum Beispiel sind kritische Schaltströme für die Ellipse = 110 uA und für das Rechteck mit abgerundeten Ecken = 130 uA. Wenn der Strom steigt, um eine schnellere Schaltgeschwindigkeit zu erzeugen (Umschaltgeschwindigkeit steigt, wenn man die Y-Achse von 6 hoch geht), ist das Differential in der Umschaltgeschwindigkeit zwischen elliptischer und rechteckiger freier Schicht mit abgerundeten Ecken ziemlich beständig und gibt einen annehmbaren Betrieb für die rechteckige freie Schicht mit abgerundeten Ecken an.
7 zeigt ein Verfahren 701 zum Bilden eines Speichers in einer Ausführungsform der Erfindung. Block 705 enthält ein Bilden von zwei linearen langen Seiten einer freien Magnetschicht, im Allgemeinen parallel zu einer Längsachse für einen MTJ, der die langen Seiten enthält, unter Verwendung einer ersten Maske. In einer Ausführungsform können die Seiten zwischen zwei Abstandhaltern gebildet werden. In einer Ausführungsform kann die Breite (z. B. Breite 404) zwischen den zwei Seiten gleich der kritischen Dimension der Lithografietechnik sein, die zum Bilden der Seiten verwendet wird. In einer Ausführungsform stehen die zwei linearen langen Seiten direkt mit den zwei Abstandhaltern in Kontakt. Aufgrund einer Verwendung der Abstandhalter oder einer anderen Sub-Teilungstechnik können die zwei linearen langen Seiten näher zueinander sein als eine minimale Teilung für das Lithografieverfahren.
Block 710 enthält ein Bilden von zwei linearen kurzen Seiten der freien Magnetschicht, im Allgemeinen parallel zu einer kurzen Achse des MTJ, unter Verwendung einer zweiten Maske. Diese zweite Maske kann eine ”Schnittmaske” sein, die zum Zurechtschneiden der zwei linearen langen Seiten und Bilden der kurzen Seiten in dem Prozess verwendet wird. Block 715 enthält ein Bilden mehrerer abgerundeter Ecken der freien Magnetschicht, die die langen und kurzen Seiten aneinander koppeln, unter Verwendung der ersten und zweiten Maske. Dies kann infolge der Verwendung der ersten und zweiten Maske geschehen, abhängig von der Auflösung dieser Masken (d. h., wenn die Schnittmaske zum Schneiden der langen Seiten verwendet wird, können abgerundete Ecken auf der Basis der Auflösung des verwendeten Lithografieverfahrens erzeugt werden). Mit anderen Worten, das Verfahren kann ein Bilden der mehreren abgerundeten Ecken unter Verwendung der ersten und zweiten Maske und keiner anderen Masken enthalten. In anderen Ausführungsformen kann jedoch eine dritte Maske (oder zusätzliche Maske) zur Bildung der abgerundeten Ecken verwendet werden (obwohl dies noch immer ”auf der Basis” der ersten und zweiten Maske geschähe, die der Verwendung der dritten Maske vorangehen). Block 720 enthält ein Aufbauen des Rests des MTJ, einschließlich einer Tunnelbarriere und eine fixierten Schicht.
Während mehrere Ausführungsformen fixierte und freie Schichten enthalten, die CoFe aufweisen, können andere Ausführungsformen COFeB, Ta, NiFe und dergleichen enthalten. Ferner können Ausführungsformen Tunnelbarrieren mit etwas anderem als MgO, wie andere Oxide, enthalten.
Ausführungsformen können in vielen verschiedenen Arten von Systemen verwendet werden. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform eine Kommunikationsvorrichtung (z. B. ein Zelltelefon, ein mobiler Rechenknoten, ein Smartphone, ein Netbook, ein Notebook, ein Personal Computer, eine Uhr und eine Kamera) so angeordnet sein, dass sie verschiedene hier beschriebene Ausführungsformen enthält. Unter Bezugnahme nun auf 8 ist ein Blockdiagramm eines Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein Multiprozessorsystem 700 ist ein Punkt-zu-Punkt-Verbindungssystem und enthält einen ersten Prozessor 770 und einen zweiten Prozessor 780, die über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung 750 gekoppelt sind. Jeder der Prozessoren 770 und 780 kann ein Mehrfachkern-Prozessor sein, der zum Beispiel einen eingebetteten nicht flüchtigen Speicher mit Magneten und einen auf Spin beruhenden Speicher, wie hier beschrieben, enthält. Der erste Prozessor 770 kann einen Speichersteuer-Hub (MCH) und Punkt-zu-Punkt (P-P) Schnittstellen enthalten. Ebenso kann der zweite Prozessor 780 einen MCH und P-P-Schnittstellen enthalten. Die MCHs können die Prozessoren an entsprechende Speicher, nämlich Speicher 732 und Speicher 734, koppeln, die Abschnitte eines Hauptspeichers sein können (z. B. eines dynamischen Direktzugriffspeichers (DRAM) oder eines auf Spin beruhenden, wie hier beschrieben), der örtlich an den entsprechenden Prozessoren befestigt ist. Die Prozessoren können sich jedoch auf demselben Chip wie der hier beschriebene Speicher befinden. Der erste Prozessor 770 und zweite Prozessor 780 können durch P-P-Verbindungen jeweils an einen Chipsatz 790 gekoppelt sein. Der Chipsatz 790 kann P-P Schnittstellen enthalten. Ferner kann der Chipsatz 790 durch eine Schnittstelle an einen ersten Bus 799 gekoppelt sein. Verschiedene Eingabe/Ausgabe-(I/O)Vorrichtungen 714 können an den ersten Bus 799 gekoppelt sein, gemeinsam mit einer Bus-Brücke 718, die den ersten Bus 799 an einen zweiten Bus 798 koppelt. Der Chipsatz 790 kann auch Magneten und einen hier beschriebenen, auf Spin beruhenden Speicher enthalten. Verschiedene Vorrichtungen können an einen zweiten Bus 798 gekoppelt sein, der zum Beispiel eine Tastatur/Maus 722, Kommunikationsvorrichtungen 797 und eine Datenspeichereinheit 728 wie ein Plattenlaufwerk oder eine andere Massenspeichervorrichtung enthält (die Magneten und den hier beschriebenen, auf Spin beruhenden Speicher enthalten kann), die in einer Ausführungsform einen Code 730 enthalten kann. Der Code kann in einem oder mehreren Speichern enthalten sein, einschließlich des Speichers 728, 732, 734, eines Speichers, der über ein Netz an das System 700 gekoppelt ist, und dergleichen. Ferner kann ein Audio-I/O 724 an den zweiten Bus 798 gekoppelt sein.
Wie hier verwendet, kann ein Prozessor oder eine Steuerung, ein Chipsatz oder Speicher eine Steuerlogik enthalten, die zur Darstellung einer von zahlreichen Steuerlogikvorrichtungen beabsichtigt ist, die nach dem Stand der Technik bekannt sind und als solche durchaus als Mikroprozessor, Mikrosteuerung, feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), programmierbare Logikvorrichtung (PLD), Firmware, Software und dergleichen implementiert sein können. In einigen Implementierungen sind die Steuerlogikvorrichtungen 731, 735, 736 und dergleichen dazu bestimmt, Inhalt (z. B. Software Anweisungen, usw.) darzustellen, der, wenn er ausgeführt wird, ein System veranlasst, ein Verfahren (z. B. Zugriff auf einen Speicher) durchzuführen.
Die folgenden Beispiele beziehen sich auf weitere Ausführungsformen.
Ein Beispiel enthält einen Apparat, aufweisend: einen magnetischen Tunnelkontakt (MTJ), der eine freie Magnetschicht, eine fixierte Magnetschicht und eine Tunnelbarriere zwischen der freien und fixierten Schicht enthält; wobei die freie Magnetschicht eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Seitenwand enthält, die die freie Magnetschicht umgibt und die untere Oberfläche an die obere Oberfläche koppelt; wobei die obere Oberfläche rechteckig mit mehreren abgerundeten Ecken ist.
Auch hier, wie oben erwähnt, ist eine ”abgerundete Ecke”, die hier verwendet wird, im Zusammenhang mit einer Halbleiterbearbeitung zu verstehen, wo eine abgerundete Ecke nicht vollständig glatt sein kann. Ein Krümmungsradius kann die Spitzen mehrerer Stufen oder Schritte verbinden, wie in 411 von 4 dargestellt (siehe gestrichelte Linie 499, die zeigt, wo ein Krümmungsradius festgelegt ist).
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional enthalten, dass die obere Oberfläche enthält: eine Längsachse und eine kurze Achse orthogonal zur Längsachse; zwei lineare lange Seiten im Allgemeinen parallel zur Längsachse; und zwei lineare kurze Seiten im Allgemeinen parallel zur kurzen Achse.
Die ”langen Seiten” können Abschnitte von Seiten sein. Zum Beispiel, wie in Profil 403 dargestellt, erstreckt sich ein linearer Abschnitt entlang Distanz 406, der aber nur ein Abschnitt dessen ist, was als die Seite angesehen werden kann, die durch die Länge 405 definiert ist.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional eine Breite enthalten, die sich von einer der zwei langen Seiten zu einer anderen der zwei langen Seiten und parallel zur kurzen Achse erstreckt; und eine Länge sich von einer der zwei kurzen Seiten zu einer anderen der zwei kurzen Seiten und parallel zur Längsachse erstreckt; wobei ein Aspektverhältnis der Länge zur Breite zwischen 3:1 und 8:1 beträgt.
Ein anderes Beispiel verwendet ein geringeres Aspektverhältnis, wie 2:1 (oder zwischen 2:1 und 4:1 wie 2,3:1 oder 2,7:1 und dergleichen), auf der Basis der Verwendung eines Materials in der freien Schicht, wie einer Heusler-Legierung. Ein ”ausreichendes Aspektverhältnis” (oder ein ausreichend hohes Verhältnis von Länge zu Breite) trägt dazu bei, eine Stabilität des Magnetzustandes gegen thermisches Rauschen zu fördern, das eine langfristige Datenspeicherung (z. B., 1 Tag 1 Woche, 1 Jahr oder mehr) beeinträchtigen könnte.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional enthalten, dass eine der mehreren abgerundete Ecken einen Krümmungsradius zwischen 6 und 18 nm enthält.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional enthalten, dass der MTJ eine Bit-Leitung an einen Wählschalter und eine Wortleitung koppelt.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional enthalten, dass die Breite gleich einer kritischen Dimension für den Apparat ist.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional eine Zwischenverbindungslinie enthalten, mit einer Linienbreite, die sich zwischen und orthogonal zu zwei Seitenwänden der Linie erstreckt, die gleich der Breite ist.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional einen Grat enthalten, der an eine Trägerschicht gekoppelt ist, mit einer Gratbreite, die sich zwischen und orthogonal zu zwei Seitenwänden des Grats erstreckt, die gleich der Breite ist.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional enthalten, dass Länge kleiner als 130 nm ist, die Breite kleiner als 25 nm ist und eine Dicke für die freie Magnetschicht kleiner als 4 nm ist.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional enthalten, dass die freie Magnetschicht (a) einen Stabilitätsfaktor größer als 70 kT, wobei T = Temperatur und k = Boltzmann-Konstante, und (b) einen kritischen Schaltstrom kleiner als 150 μA enthält.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional einen Schaltstrom kleiner als 150 μA enthalten.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional einen Spin Torque Transfer Speicher (STTM) enthalten, der den MTJ enthält.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional enthalten, dass die freie Schicht die Magnetisierungsrichtung entlang der Längsachse auf der Basis der Polarisierung des Antriebsstroms ändert, der zur freien Schicht geleitet wird.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional enthalten, dass (a) eine abgerundete Ecke direkt mit einer der zwei langen Seiten und einer der zwei kurzen Seiten in Kontakt steht, (b) die zwei linearen kurzen Seiten jeweils zumindest 25% so lang wie eine Breite sind, die sich von einer der zwei langen Seiten zu einer anderen der zwei langen Seiten erstreckt, und (c) und die zwei linearen langen Seiten jeweils zumindest 50% so lang wie eine Länge sind die sich von einer der zwei kurzen Seiten zu einer anderen der zwei kurzen Seiten erstreckt.
Andere Ausführungsformen sehen die zwei linearen kurzen Seiten jeweils zumindest 15, 35, 45% so lang wie eine Breite vor, die sich von einer der zwei langen Seiten zu einer anderen der zwei langen Seiten erstreckt, und die zwei linearen langen Seiten jeweils zumindest 30, 40, 60, 70, 80, 90% so lang wie eine Länge vor, die sich von einer der zwei kurzen Seiten zu einer anderen der zwei kurzen Seiten erstreckt.
Ein anderes Beispiel enthält ein Lithografieverfahren, aufweisend: Bilden eines magnetischen Tunnelkontakts (MTJ) auf einer Trägerschicht, wobei der MTJ eine nicht elliptische freie Magnetschicht, eine fixierte Magnetschicht und eine Tunnelbarrierenschicht zwischen der freien und fixierten Schicht enthält, wobei die freie Magnetschicht eine Längsachse orthogonal zu einer kurzen Achse enthält; Bilden von zwei linearen langen Seiten der freien Magnetschicht, im Allgemeinen parallel zur Längsachse, unter Verwendung einer ersten Maske; Bilden von zwei linearen kurzen Seiten der freien Magnetschicht, im Allgemeinen parallel zur kurzen Achse, unter Verwendung einer zweiten Maske; und Bilden mehrerer abgerundeter Ecken der freien Magnetschicht, die die langen und kurzen Seiten aneinander koppeln, unter Verwendung der ersten und zweiten Maske.
Eine nicht elliptische freie Magnetschicht kann eine rechteckige freie Schicht mit abgerundeten Ecken und einem Aspektverhältnis zwischen 4:1 und 8:1 enthalten.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional ein Bilden der mehreren abgerundeten Ecken unter Verwendung der ersten und zweiten Maske und keine anderen Masken enthalten.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional ein Bilden der zwei linearen langen Seiten zwischen zwei Abstandhaltern enthalten.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional enthalten, dass die zwei linearen langen Seiten direkt mit den zwei Abstandhaltern in Kontakt stehen.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional enthalten, dass die zwei linearen langen Seiten näher zueinander sind als in einer minimalen Teilung für das Lithografieverfahren.
Ein anderes Beispiel enthält einen Apparat, aufweisend: einen magnetischen Tunnelkontakt (MTJ), der eine freie Magnetschicht, eine fixierte Magnetschicht und eine Tunnelbarriere zwischen der freien und fixierten Schicht enthält: wobei die freie Magnetschicht (a) ein Länge-zu-Breite-Verhältnis zwischen 3:1 und 9:1 enthält, (b) nicht elliptisch ist und (c) eine obere Oberfläche mit zwei gegenüberliegenden linearen Seitenabschnitten hat, die parallel zu einer Längsachse der oberen Oberfläche sind.
Ein Verhältnis zwischen 3:1 und 9:1 kann 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1 und Punkte dazwischen enthalten. Ein linearer Seitenabschnitt kann wie der Abschnitt 406 sein, der entlang der Seite enthalten ist, die durch die Dimension 405 definiert ist.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional enthalten, dass einer der linearen Seitenabschnitte mit einer abgerundeten Ecke verbunden ist, die einen Krümmungsradius zwischen 6 und 18 nm enthält.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional eine Breite enthalten, die orthogonal zu den zwei linearen Seitenabschnitten ist und sich von einem der zwei linearen Seitenabschnitte zu einem anderen der zwei linearen Seitenabschnitte erstreckt; wobei die Breite gleich einer kritischen Dimension für den Apparat ist.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional eine Breite enthalten, die orthogonal zu den zwei linearen Seitenabschnitten ist und sich von einem der zwei linearen Seitenabschnitte zu einem anderen der zwei linearen Seitenabschnitte erstreckt; wobei die Breite nicht größer als eine maximale Breite zwischen zwei Seitenwänden eines Grats ist, der im Apparat enthalten ist.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional eine Breite enthalten, die orthogonal zu den zwei linearen Seitenabschnitten ist und sich von einem der zwei linearen Seitenabschnitte zu einem anderen der zwei linearen Seitenabschnitte erstreckt; und eine Länge, die orthogonal zur Breite ist und sich von einem Ende der freien Magnetschicht zum anderen Ende der freien Magnetschicht erstreckt; wobei die zwei linearen Seitenabschnitte jeweils zumindest 50% so lang wie die Länge sind.
In einem anderen Beispiel kann der Gegenstand der vorangehenden Beispiele optional eine abgerundete Ecke enthalten, die einen Seitenrand der oberen Oberfläche mit einem der zwei gegenüberliegenden linearen Seitenabschnitte verbindet, wobei die abgerundete Ecke einen beständigen Krümmungsradius von dem Rand zu dem einen der zwei gegenüberliegenden linearen Seitenabschnitte hat.
Somit liegt in einer Ausführungsform ein einziger Krümmungsradius für alle Ecken vor. In anderen Ausführungsformen kann jedoch eine einzige Ecke einen variierenden Krümmungsradius (d. h., Krümmungsradien) aufweisen. In einer Ausführungsform machen die Krümmungsradien für eine einzige ”Ecke” die Vorrichtung elliptischer. In einer Ausführungsform, wenn eine Ellipse mit einer abgerundeten Ecke geplant wird, hätte jede solche ”abgerundete Ecke” einen variierenden Krümmungsradius, der nahe dem Mittelpunkt der Dimension 408 größer und nahe der Dimension 410 kleiner (schärfer) ist.
Eine andere Ausführungsform enthält einen Apparat, aufweisend: einen magnetischen Tunnelkontakt (MTJ), der eine freie Magnetschicht, eine fixierte Magnetschicht und eine Tunnelbarriere zwischen der freien und fixierten Schicht enthält; wobei die freie Magnetschicht eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Seitenwand enthält, die die freie Magnetschicht umgibt und die untere Oberfläche an die obere Oberfläche koppelt; wobei die obere Oberfläche rechteckig mit mehreren abgerundeten Ecken ist. Eine der abgerundeten Ecken kann einen variierenden Krümmungsradius haben. Andere Ausführungsformen können vorsehen, dass eine der abgerundeten Ecken einen beständigen, nicht variierenden Krümmungsradius in der gesamten Ecke hat.
Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung wurde zur Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert. Sie soll nicht umfassend sein oder die Erfindung auf die präzisen offenbarten Formen beschränken. Diese Beschreibung und die folgenden Ansprüche enthalten Begriffe wie links, rechts, oben, unten, über, unter, obere, unterer erste, zweite, usw., die zur der Beschreibung dienen und nicht als Einschränkung auszulegen sind. Zum Beispiel beziehen sich Begriffe, die eine relative vertikale Position angeben, auf eine Situation, wo eine Vorrichtungsseite (oder aktive Oberflächen) einer Trägerschicht oder integrierten Schaltung die ”obere” Oberfläche dieser Trägerschicht ist; die Trägerschicht kann tatsächliche jede beliebige Orientierung aufweisen, so dass eine ”obere” Seite einer Trägerschicht tiefer liegen kann als die ”untere” Seite in einem genormten erdbezogenen Bezugsrahmen und noch immer in die Bedeutung des Begriffs ”obere” fällt. Der Begriff ”auf”, wie hier verwendet (einschließlich der Ansprüche), besagt nicht, dass eine erste Schicht ”auf” einer zweiten Schicht in direktem und engem Kontakt mit der zweiten Schicht steht, falls nicht ausdrücklich anderes angegeben ist; es kann eine dritte Schicht oder andere Struktur zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht auf der ersten Schicht vorhanden sein. Die Ausführungsformen einer Vorrichtung oder eines Artikels, wie hier beschrieben, können in zahlreichen Positionen und Orientierungen hergestellt, verwendet oder versandt werden. Fachleute auf dem relevanten Gebiet können erkennen, dass viele Modifizierungen und Variationen angesichts der obenstehenden Lehre möglich sind. Fachleute auf dem Gebiet werden verschiedene äquivalente Kombinationen und Ersetzungen für verschiedene Komponenten erkennen, die in den Figuren dargestellt sind. Es ist daher beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung nicht durch diese ausführliche Beschreibung, sondern vielmehr durch die beiliegenden Ansprüche beschränkt ist.

Claims

Apparat, aufweisend: einen magnetischen Tunnelkontakt (MTJ), der eine freie Magnetschicht, eine fixierte Magnetschicht und eine Tunnelbarriere zwischen der freien und fixierten Schicht enthält; wobei die freie Magnetschicht eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Seitenwand enthält, die die freie Magnetschicht umgibt und die untere Oberfläche an die obere Oberfläche koppelt; wobei die obere Oberfläche rechteckig mit mehreren abgerundeten Ecken ist.
Apparat nach Anspruch 1, wobei die obere Oberfläche enthält: eine Längsachse und eine kurze Achse orthogonal zur Längsachse; zwei lineare lange Seiten im Allgemeinen parallel zur Längsachse; und zwei lineare kurze Seiten im Allgemeinen parallel zur kurzen Achse.
Apparat nach Anspruch 2, enthaltend: eine Breite, die sich von einer der zwei linearen langen Seiten zu einer anderen der zwei linearen langen Seiten und parallel zur kurzen Achse erstreckt; und eine Länge die sich von einer der zwei linearen kurzen Seiten zu einer anderen der zwei linearen kurzen Seiten und parallel zur Längsachse erstreckt; wobei ein Aspektverhältnis der Länge zur Breite zwischen 3:1 und 8:1 ist.
Apparat nach Anspruch 3, wobei eine der mehreren abgerundeten Ecken einen Krümmungsradius zwischen 6 und 18 nm enthält.
Apparat nach Anspruch 3, wobei der MTJ eine Bit-Leitung an einen Wählschalter und eine Wortleitung koppelt.
Apparat nach Anspruch 3 wobei die Breite gleich einer kritischen Dimension für den Apparat ist.
Apparat nach Anspruch 3, enthaltend eine Zwischenverbindungslinie mit einer Linienbreite, die sich zwischen und orthogonal zu zwei Seitenwänden der Linie erstreckt, die gleich der Breite ist.
Apparat nach Anspruch 3, enthaltend einen Grat, der an eine Trägerschicht gekoppelt ist und eine Gratbreite hat, die sich zwischen und orthogonal zu zwei Seitenwänden des Grats erstreckt, die gleich der Breite ist.
Apparat nach Anspruch 3 wobei die Länge kleiner als 130 nm ist, die Breite kleiner als 25 nm ist und eine Dicke für die freie Magnetschicht kleiner als 4 nm ist.
Apparat nach Anspruch 3, wobei die freie Magnetschicht (a) einen Stabilitätsfaktor größer als 70 kT, wobei T = Temperatur und k = Boltzmann-Konstante, und (b) einen kritischen Schaltstrom kleiner als 150 μA enthält.
Apparat nach Anspruch 10, aufweisend einen Schaltstrom kleiner als 150 μA.
Apparat nach Anspruch 2, wobei (a) eine abgerundete Ecke direkt mit einer der zwei linearen langen Seiten und einer der zwei linearen kurzen Seiten verbunden ist, (b) die zwei linearen kurzen Seiten jeweils zumindest 25% so lang sind wie eine Breite, die sich von einer der zwei linearen langen Seiten zu einer anderen der zwei linearen langen Seiten erstreckt, und (c) die zwei linearen langen Seiten jeweils zumindest 50% so lang wie eine Länge sind, die sich von einer der zwei linearen kurzen Seiten zu einer anderen der zwei linearen kurzen Seiten erstreckt.
Apparat nach Anspruch 2, wobei die freie Schicht die Magnetisierungsrichtung entlang der Längsachse auf der Basis einer Polarisierung des Antriebsstroms ändert, der zur freien Schicht geleitet wird.
Apparat nach Anspruch 1, aufweisend einen Spin Torque Transfer Speicher (STTM), der den MTJ enthält.
Lithografieverfahren, aufweisend: Bilden eines magnetischen Tunnelkontakts (MTJ) auf einer Trägerschicht, wobei der MTJ eine nicht elliptische freie Magnetschicht, eine fixierte Magnetschicht und eine Tunnelbarrierenschicht zwischen der freien und fixierten Schicht enthält, wobei die freie Magnetschicht eine Längsachse orthogonal zu einer kurzen Achse enthält; Bilden von zwei linearen langen Seiten der freien Magnetschicht, im Allgemeinen parallel zur Längsachse, unter Verwendung einer ersten Maske; Bilden von zwei linearen kurzen Seiten der freien Magnetschicht, im Allgemeinen parallel zur kurzen Achse, unter Verwendung einer zweiten Maske; und Bilden mehrerer abgerundeter Ecken der freien Magnetschicht, die die langen und kurzen Seiten aneinander koppeln, unter Verwendung der ersten und zweiten Maske.
Lithografieverfahren nach Anspruch 15, aufweisend ein Bilden der mehreren abgerundeten Ecken unter Verwendung der ersten und zweiten Maske und keiner anderen Masken.
Lithografieverfahren nach Anspruch 15, aufweisend ein Bilden der zwei linearen langen Seiten zwischen zwei Abstandhaltern.
Lithografieverfahren nach Anspruch 17, wobei die zwei linearen langen Seiten direkt mit den zwei Abstandhaltern in Kontakt stehen.
Lithografieverfahren nach Anspruch 17, wobei die zwei linearen langen Seiten näher zueinander sind als in einer minimalen Teilung für das Lithografieverfahren.
Apparat, aufweisend: einen magnetischen Tunnelkontakt (MTJ), der eine freie Magnetschicht, eine fixierte Magnetschicht und eine Tunnelbarriere zwischen der freien und fixierten Schicht enthält: wobei die freie Magnetschicht (a) ein Länge-zu-Breite-Verhältnis zwischen 3:1 und 9:1 enthält, (b) nicht elliptisch ist und (c) eine obere Oberfläche mit zwei gegenüberliegenden linearen Seitenabschnitten hat, die parallel zu einer Längsachse der oberen Oberfläche sind.
Apparat nach Anspruch 20, wobei einer der linearen Seitenabschnitte mit einer abgerundeten Ecke verbunden ist, die einen Krümmungsradius zwischen 6 und 18 nm enthält.
Apparat nach Anspruch 20, aufweisend eine Breite, die orthogonal zu den zwei linearen Seitenabschnitten ist und sich von einem der zwei linearen Seitenabschnitte zu einem anderen der zwei linearen Seitenabschnitte erstreckt; wobei die Breite gleich einer kritischen Dimension für den Apparat ist.
Apparat nach Anspruch 20, aufweisend eine Breite die orthogonal zu den zwei linearen Seitenabschnitten ist und sich von einem der zwei linearen Seitenabschnitte zu einem anderen der zwei linearen Seitenabschnitte erstreckt; wobei die Breite nicht größer als eine maximale Breite zwischen zwei Seitenwänden eines Grats ist, der im Apparat enthalten ist.
Apparat nach Anspruch 20, aufweisend: eine Breite, die orthogonal zu den zwei linearen Seitenabschnitten ist und sich von einem der zwei linearen Seitenabschnitte zu einem anderen der zwei linearen Seitenabschnitte erstreckt; und eine Länge, die orthogonal zur Breite ist und sich von einem Ende der freien Magnetschicht zum anderen Ende der freien Magnetschicht erstreckt; wobei die zwei linearen Seitenabschnitte jeweils zumindest 50 so lang wie die Länge sind.
Apparat nach Anspruch 20, aufweisend eine abgerundete Ecke, die einen Seitenrand der oberen Oberfläche mit einem der zwei gegenüberliegenden linearen Seitenabschnitte verbindet, wobei die abgerundete Ecke einen beständigen Krümmungsradius von dem Rand zu dem einen der zwei gegenüberliegenden linearen Seitenabschnitte hat.