KR102300702B1 - 스핀 전달 토크 어플리케이션에서 사용 가능한 낮은 모멘트 자유층 자기 접합부 및 그것을 제공하기 위한 방법 - Google Patents

스핀 전달 토크 어플리케이션에서 사용 가능한 낮은 모멘트 자유층 자기 접합부 및 그것을 제공하기 위한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102300702B1
KR102300702B1 KR1020170027112A KR20170027112A KR102300702B1 KR 102300702 B1 KR102300702 B1 KR 102300702B1 KR 1020170027112 A KR1020170027112 A KR 1020170027112A KR 20170027112 A KR20170027112 A KR 20170027112A KR 102300702 B1 KR102300702 B1 KR 102300702B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
magnetic
free layer
magnetic junction
free
Prior art date
Application number
KR1020170027112A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180037095A (ko
Inventor
슈에티 탕
이동건
더스틴 에릭슨
겐 펭
모하마드 토우픽 크로운비
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Publication of KR20180037095A publication Critical patent/KR20180037095A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102300702B1 publication Critical patent/KR102300702B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H01L43/02—
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • 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
    • 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
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • 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
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1675—Writing or programming circuits or methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
    • H01F10/3272—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn by use of anti-parallel coupled [APC] ferromagnetic layers, e.g. artificial ferrimagnets [AFI], artificial [AAF] or synthetic [SAF] anti-ferromagnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3286—Spin-exchange coupled multilayers having at least one layer with perpendicular magnetic anisotropy
    • H01L43/08—
    • H01L43/10—
    • H01L43/12—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
    • H10B61/20—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having three or more electrodes, e.g. transistors
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

자기 접합부가 제공된다. 자기 접합부는, 기판 상에 존재하고, 자기 장치에서 사용 가능한 자기 접합부로서, 고정층, 기록 전류가 자기 접합부를 통과할 때 복수의 안정된 자기 상태 사이에서 스위칭 가능하고, 면 외(out-of-plane) 소자 에너지보다 큰 수직 자기 이방성 에너지를 갖고, [CoxFeyBz]uMgt 합금을 포함하고, u + t = 1이고, x + y + z = 1이고, u, t, x, y 및 z 각각이 0이 아닌 자유층, 및 고정층과 자유층 사이에 존재하는 비자기 스페이서층을 포함한다.

Description

스핀 전달 토크 어플리케이션에서 사용 가능한 낮은 모멘트 자유층 자기 접합부 및 그것을 제공하기 위한 방법{Low moment free layer magnetic junctions usable in spin transfer torque applications and methods for providing the same}
본 발명은 스핀 전달 토크 어플리케이션에서 사용 가능한 낮은 모멘트 자유층 자기 접합부 및 그것을 제공하기 위한 방법에 관한 것이다.
자기 메모리, 특히 자기 랜덤 액세스 메모리(magnetic random access memories)(MRAM)는 작동 중에 높은 판독/기록 속도, 우수한 내구성, 비휘발성 및 낮은 전력 소비에 대한 잠재성 때문에 점점 더 많은 관심을 끌고 있다. 자기 랜덤 액세스 메모리(MRAM)는 정보 기록 매체로서 자기 물질을 이용하는 정보를 저장할 수 있다. 자기 랜덤 액세스 메모리(MRAM)의 한 유형은 스핀 전달 토크 랜덤 액세스 메모리(spin transfer torque random access memory)(STT-MRAM)이다. 스핀 전달 토크 랜덤 액세스 메모리(STT-MRAM)는 자기 접합부를 통해 구동되는 전류에 의해 적어도 부분적으로 기록된 자기 접합부를 이용한다. 자기 접합부를 통해 구동되는 스핀 분극된 전류는 자기 접합부 내의 자기 모멘트에 스핀 토크를 가한다. 이로 인해, 스핀 토크에 응답하는 자기 모멘트를 갖는 층(들)은 원하는 상태로 스위칭 될 수 있다.
예를 들어, 종래의 자기 터널링 접합부(magnetic tunneling junction)(MTJ)가 종래의 스핀 전달 토크 랜덤 액세스 메모리(STT-MRAM)에 사용될 수 있다. 종래의 자기 터널링 접합부(MTJ)는 일반적으로 기판 상에 존재한다. 종래의 시드층(들)을 사용하는 종래의 자기 터널링 접합부(MTJ)는 캡핑층을 포함할 수 있고, 종래의 반강자성(antiferromagnetic)(AFM)층을 포함 할 수 있다. 종래의 자기 터널링 접합부(MTJ)는 종래의 고정층, 종래의 자유층 및 종래의 고정층과 자유층 사이의 종래의 터널링 베리어층을 포함한다. 종래의 자기 터널링 접합부(MTJ) 하부의 하부 콘택 및 종래의 자기 터널링 접합부(MTJ) 상부의 상부 콘택은 전류-면-수직(current-perpendicular-to-plane)(CPP) 방향으로 종래의 자기 터널링 접합부(MTJ)를 통해 전류를 구동하는데 사용될 수 있다.
종래의 고정층 및 종래의 자유층은 자성이다. 종래의 고정층의 자화(magnetization)는 특정 방향으로 고정된다. 종래의 자유층은 가변적인 자화를 갖는다. 종래의 자유층은 단일 층이거나 또는 다중 층을 포함할 수 있다.
종래의 자유층의 자화를 스위칭 하기 위해, 전류는 면 수직으로 구동된다. 충분한 전류가 상부 콘택으로부터 하부 콘택으로 구동될 때, 종래의 자유층의 자화는 종래의 하부 고정층의 자화와 평행하도록 스위칭 될 수 있다. 충분한 전류가 하부 콘택으로부터 상부 콘택으로 구동될 때, 자유층의 자화는 하부 고정층의 자화 방향과 반평행(antiparallel)으로 스위칭 될 수 있다. 자기 구성의 차이는 상이한 자기 저항 및 종래의 자기 터널링 접합부(MTJ)의 상이한 논리 상태(예를 들어, 논리 "0"및 논리 "1")에 대응한다.
다양한 어플리케이션에서의 이용 가능성 때문에, 자기 메모리에 관한 연구가 진행되고 있다.　스핀 전달 토크 랜덤 액세스 메모리(STT-MRAM)의 성능을 향상시키기 위한 메커니즘이 요구된다. 예를 들어, 스위칭 전류를 낮추면 더 쉽고 빠르게 스위칭 할 수 있다. 동시에, 자기 접합부는 열 안정성을 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 스핀 전달 토크 기반 메모리의 성능을 향상시킬 수 있는 방법 및 시스템이 필요하다. 본 명세서에서 설명된 방법 및 시스템은 이러한 요구에 따른 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 성능이 개선된 자기 접합부를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 성능이 개선된 자기 접합부를 포함하는 자기 메모리를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 성능이 개선된 자기 접합부를 제공하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
자기 접합부 및 자기 접합부를 제공하는 방법이 설명된다. 자기 접합부는 기판 상에 존재하며 자기 장치에서 사용될 수 있다. 자기 접합부는 비자기 스페이서층에 의해 분리된 자유층 및 고정층을 포함한다. 자유층은 기록 전류가 자기 접합부를 통과할 때 안정한 자기 상태 사이에서 스위칭 될 수 있다. 자유층은 자유층의 면 외 소자 에너지보다 큰 자유층 수직 자기 이방성 에너지를 갖는다. 자유층은 합금을 포함한다. 합금은 [CoxFeyBz]uMgt를 포함하며, 여기서 u + t = 1 및 x + y + z = 1이다. 또한 u, t, x, y 및 z는 각각 0이 아니다.
[CoxFeyBz]uMgt 합금을 포함하는 자유층을 갖는 자기 접합부는 개선된 성능을 가질 수 있다. 이러한 자유층은 높은 자기 이방성을 유지하면서 감소된 포화 자화를 가질 수 있다. 자유층은 또한 낮은 댐핑(damping)을 가질 수 있다. 결과적으로 열 안정성을 유지하면서 스위칭 전류가 감소될 수 있다. 스위칭 전류의 감소는 또한 스위칭 속도와 같은 성능 측면을 향상시킬 수 있다. 따라서, 이러한 자유층을 이용하는 자기 접합부 및 자기 장치의 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능하고 CoFeBMg 자유층을 갖는 자기 메모리와 같은 자기 장치에 사용 가능한 자기 접합부를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 접합부에서 사용 가능한 CoFeBMg 자유층을 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 접합부에서 사용 가능한 CoFeBMg 자유층을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 접합부에서 사용 가능한 CoFeBMg 자유층을 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능하고 CoFeBMg 자유층을 갖는 자기 메모리와 같은 자기 장치에 사용 가능한 자기 접합부를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능하고 CoFeBMg 자유층을 갖는 자기 메모리와 같은 자기 장치에 사용 가능한 자기 접합부를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그램 가능하고 CoFeBMg 자유층을 포함하는 자기 메모리와 같은 자기 장치에 사용 가능한 자기 접합부를 제공하기 위한 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 CoFeBMg 자유층을 제공하기 위한 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 저장 셀(들)의 메모리 소자(들)에서 자기 접합부를 이용하는 메모리를 도시한다.
예시적인 실시예들은 자기 메모리들과 같은 자기 장치들에 사용될 수 있는 자기 접합부들 및 그와 같은 자기 접합부들을 사용하는 장치들에 관한 것이다. 자기 메모리는 스핀 전달 토크 랜덤 액세스 메모리(STT-MRAM)를 포함할 수 있고, 비휘발성 메모리를 채용한 전기 장치에 사용될 수 있다. 이러한 전기 장치는 핸드폰, 스마트폰, 테블릿, 랩탑 및 기타 휴대용 및 비휴대용 컴퓨팅 장치들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하 설명은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록 제공되었으며 특허 출원과 그 요구사항의 일부로 제공된다. 본 명세서에 기재 된 예시적인 실시예들 및 그에 대한 원리 및 형태들의 다양한 변형들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 수 있다. 예시적인 실시예들은 주로 특정한 실시예에 제공되는 특정한 방법들 및 시스템들로 기술되었다. 하지만, 상기 방법들 및 시스템들은 다른 실시에서도 유효하게 작동할 수 있다. "예시적인 실시예", "일 실시예", 및 "다른 실시예"와 같은 문구는 복수의 실시예들 뿐 아니라 동일하거나 다른 실시 예들에 대한 것일 수 있다. 실시예들은 일정 구성들을 갖는 시스템들 및/또는 장치들에 대하여 기술될 것이다. 하지만, 시스템들 및/또는 장치들은 도시된 구성들보다 많거나 적은 구성들을 포함할 수 있고, 배치 및 구성 들의 형태에 대한 변화가 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예들은 일정 단계들을 갖는 특정 방법들의 맥락에서 기술될 수 있다. 하지만, 방법 및 시스템은 다른 및/또는 추가적인 단계들을 갖거나 예시적인 실시예들에 모순되지 않는 다른 순서들의 단계들을 갖는 다른 방법들에서 유효하게 작동할 것이다. 따라서, 본 발명은 도시된 실시예들에 한정할 의도가 아니며, 본 명세서에 기재된 원리들 및 형태들과 모순되지 않는 가장 넓은 범위에 따른다.
자기 접합부 및 자기 접합부를 제공하는 방법이 설명된다. 자기 접합부는 기판 상에 존재하며 자기 장치에서 사용될 수 있다. 자기 접합부는 비자기 스페이서층에 의해 분리된 자유층 및 고정층을 포함한다. 자유층은 기록 전류가 자기 접합부를 통과할 때 안정한 자기 상태 사이에서 스위칭 될 수 있다. 자유층은 자유층의 면 외 소자 에너지보다 큰 자유층 수직 자기 이방성 에너지를 갖는다. 자유층은 합금을 포함한다. 합금은 [CoxFeyBz]uMgt를 포함하며, 여기서 u + t = 1 및 x + y + z = 1이다. 또한 u, t, x, y 및 z는 각각 0이 아니다.
예시적인 실시예들은 특정 자기 접합부 및 어떤 구성요소를 갖는 자기 메모리의 맥락 내에서 설명된다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 본 발명이 다른 및/또는 추가적인 구성들 및/또는 본 발명과 모순되지 않는 다른 특징들을 가지는 자기 접합들과 자기 메모리들의 사용에 일관됨을 쉽게 알 것이다. 상기 방법 및 시스템은 역시 스핀 전달 현상 및 다른 물리적인 현상의 현재의 이해의 맥락에서 설명된다. 결과적으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 방법 및 시스템의 가동에 대한 이론적 설명들이 스핀 전달 이방성 및 다른 물리적 현상의 이러한 현재의 이해를 바탕으로 이루어 짐을 쉽게 알 것이다. 그러나, 여기에서 설명된 방법과 시스템은 특정한 물리적 설명에 의존하지 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 또한 상기 방법과 시스템은 기판에 특정한 관계를 가지는 구조의 맥락 내에서 설명됨을 쉽게 알 것이다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 방법과 시스템이 다른 구조들과 일관됨을 쉽게 알 것이다. 또한, 상기 방법과 시스템은 합성된 및/또는 단일의 어떤 층들의 맥락 내에서 설명된다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 층들이 다른 구조를 가질 수 있음을 쉽게 알 것이다. 나아가, 상기 방법과 시스템은 특별한 층들을 가지는 자기 접합부들 및/또는 하부 구조들의 맥락 내에서 설명된다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 방법과 시스템에 모순되지 않는 추가적인 및/또는 다른 층들을 가지는 자기 접합들 및/또는 하부 구조들 또한 사용될 수 있음을 쉽게 알 것이다. 게다가, 어떤 구성들은 자기(magnetic), 강자성(ferromagnetic) 및 페리자기(ferrimagnetic)으로 설명한다. 여기에서 사용된 것과 같이, 자기란 용어는 강자성, 페리자기 또는 유사한 구조들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 나아가, 여기서 사용된 대로, "면 내(in-plane)"는 실질적으로 자기 접합부의 하나 이상의 층들의 면 내에 있거나 그 면에 평행한 것이다. 반대로, "수직인(perpendicular)"은 자기 접합부의 하나 이상의 층들에 실질적으로 수직한 방향에 해당한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CoFeBMg 자유층을 갖는 자기 메모리와 같은 자기 장치에 사용 가능한 자기 접합부를 도시한다. 명확화를 위해, 도 1은 축척되지 않는다. 자기 접합부(100)는 스핀 전달 토크 자기 랜덤 액세스 메모리(STT-MRAM)와 같은 다양한 전자 장치에서 사용될 수 있다. 자기 접합부(100)는 자기 모멘트(105)를 갖는 고정층(104), 비자기 스페이서층(106), 자기 모멘트(109)를 갖는 자유층(108), 선택적인 추가 비자기 스페이서층(110), 및 자기 모멘트(113)를 갖는 선택적인 추가 고정층(112)을 포함한다. 선택적인 시드층(들)(102) 및 캡핑층(들)(114)이 또한 도시된다. 자기 접합부(100)가 형성되는 기판(101)은 시드층 아래에 존재한다. 하부 콘택 및 상부 콘택은 도시되지 않았지만 형성 될 수 있다. 유사하게, 다른 층들이 존재할 수 있지만, 간략화를 위해 도시되지는 않는다.
도 1에서 보는 바와 같이, 자기 접합부(100)는 듀얼 자기 접합부이다. 다른 실시예에서, 비자기 스페이서층(110) 및 고정층(112)은 생략될 수 있다. 이러한 실시예에서, 자기 접합부(100)는 하부 고정 자기 접합부이다. 선택적으로, 고정층(104) 및 비자기 스페이서층(106)은 생략될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 자기 접합부(100)는 상부 고정 자기 접합부이다. 고정층(들)(104 및/또는 112)의 자화를 고정하기 위해 선택적인 고정층(들)(미도시)이 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 선택적인 고정층은 교환-바이어스 상호 작용(exchange-bias interaction)을 통해 자화(들)를 고정시키는 반강자성(antiferromagnetic)(AFM)층 또는 다층 일 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 선택적 고정층은 생략되거나 다른 구조가 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 고정층(104, 112)의 자기 모멘트(105, 113)는 각각의 층(104, 112)의 자기 이방성에 의해 각각 고정된다. 자유층(108) 및 고정층(104, 112)은 높은 수직 자기 이방성을 갖는다. 다르게 말하면, 수직 자기 이방성 에너지는 층들(104, 108 및 112)에 대한 면 외(out-of-plane)의 소자 에너지를 초과한다. 이러한 구성은 높은 수직 자기 이방성을 갖는 층들(104, 108 및 112) 각각의 자기 모멘트(105, 109 및 113)가 면 수직(perpendicular to plane)으로 안정되도록 한다. 다르게 말하면, 자유층(108) 및 고정층(들)(104, 112)의 자기 모멘트는 면 외로 안정하다.
자기 접합부(100)는 또한 기록 전류가 자기 접합부(100)를 통과할 때 자유층 자기 모멘트(109)가 안정한 자기 상태들 사이에서 스위칭 되도록 구성된다. 따라서, 기록 전류가 전류 면 수직(current perpendicular-to-plane)(CPP) 방향으로 자기 접합부(100)를 통해 구동될 때 스핀 전달 토크를 이용하여 자유층 자기 모멘트(109)가 스위칭 가능하다. 자유층(108)의 자기 모멘트(109)의 방향은 자기 접합부(100)를 통해 판독 전류를 구동함으로써 판독될 수 있다.
비자기 스페이서층(들)(106, 110)은 터널링 베리어층 일 수 있다. 예를 들어, 비자기 스페이서층(106 및/또는 110)은 (100) 방위를 갖는 결정질 MgO 터널링 베리어 일 수 있다. 이러한 비자기 스페이서층(106, 110)은 자기 접합부(100)의 TMR을 향상시킬 수 있다. 비자기 스페이서층(들)(106, 110)은 또한 자유층(108)을 위한 시드층 및 캡핑층으로서 작용하는 것으로 고려될 수 있다.
고정층(들)(104 및/또는 112)은 고정층 면 외 소자 에너지보다 큰 수직 자기 이방성 에너지를 갖는다. 따라서, 모멘트(105, 113)는 면 수직으로 안정적이다. 다른 실시예에서, 자기 모멘트(들)(105 및/또는 113)는 면 내에서 안정할 수 있다. 고정층(104, 112)은 단순한 단일 층으로 도시된다. 그러나, 다른 실시예에서, 고정층(들)(104 및/또는 112)은 다층(들) 일 수 있다. 예를 들어, 고정층(들)(104 및/또는 112)은 Ru와 같은 비자기층에 의해 분리되고 샌드위치 된 2 개의 자기적으로 결합된 강자성 층을 포함하는 합성 반강자성체(synthetic antiferromagnet)(SAF) 일 수 있다. 선택적으로, 고정층(들)(104 및/또는 112)은 높은 수직 이방성 다층(들) 일 수 있다. 예를 들어, 고정층(104)은 Co / Pt 다층 일 수 있다. 다른 구조를 갖는 다른 고정층(들)이 사용될 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 고정층(104 및/또는 112)은 평면에서 자기 모멘트(105 및/또는 113)를 가질 수 있다.
자유층(108)은 CoFeBMg 합금을 포함한다. 따라서, 자유층은 CoFeBMg 합금층으로 이루어질 수 있거나 또는 추가적인 층을 가질 수 있다. 본원에 사용 된 "CoFeBMg"합금은 Co, Fe, B 및 Mg를 포함하지만, 구성 성분들 사이의 비율은 특정되지 않고 여기에 개시된 범위 일 수 있다. 유사하게, CoFeB는 Co, Fe 및 B를 포함하는 혼합물을 지칭하지만, 성분들 사이의 비율은 특정되지 않는다. CoFeBMg는 [CoxFeyBz]uMgt와 같을 수 있는데, 아래 첨자는 원자 퍼센트, u + t = 1 및 x + y + z = 1을 나타낸다. 또한 u, t, x, y 및 t는 각각 0이 아니다. 몇몇 실시예에서, t는 0.15보다 크거나 같고, 0.4보다 작거나 같다. 몇몇 실시예에서, t는 0.35보다 작거나 같다. 따라서, 합금은 35 원자 %보다 작거나 같은 Mg를 포함 할 수 있다. 결과적으로, 자유층(108)은 감소된 포화 자화를 가질 수 있다. 달리 말하면, [CoxFeyBz]uMgt 합금의 포화 자화는 1000emu/cc보다 작다. 몇몇 실시예에서, 포화 자화는 600emu/cc보다 작을 수 있다. 또한, Co 내의 B 함량은 특정 범위로 제한되는 것이 바람직할 수 있다. 몇몇 실시예에서, CoFeB는 적어도 10 원자 % 및 60 원자 %보다 작거나 같은 B를 포함한다(즉, z는 0.1보다 크거나 같고, 0.6보다 작거나 같음).　이러한 몇몇 실시예에서, CoFeB는 40 원자 %보다 작거나 같은 B를 포함한다.
[CoxFeyBz]uMgt 합금은 자유층(108)에 층을 형성할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 자유층(108)은 [CoxFeyBz]uMgt 층으로 구성된다. 다른 실시예에서, 자유층(108)은 [CoxFeyBz]uMgt 층뿐만 아니라 다른 층을 포함한다. 예를 들어, 자유층(108)은 CoFeB / [CoxFeyBz]uMgt / Fe 삼중층, [CoxFeyBz]uMgt / Fe 이중층 및/또는 CoFeB / [CoxFeyBz]uMgt 이중층을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 기판에 대한 관계는 고정되어 있지 않다. 따라서, CoFeB / [CoxFeyBz]uMgt / Fe 삼중층의 경우, Fe 층은 기판(101)에 가장 가깝거나 기판으로부터 가장 멀리 있을 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 자유층(108)은 면 외 소자 에너지를 초과하는 수직 자기 이방성을 갖는다. 따라서, 자유층(108)의 자기 모멘트(109)는 실질적으로 면 수직으로 배향될 수 있다. 자유층(108) 내의 [CoxFeyBz]uMgt 층의 수직 이방성도 또한 높다. 따라서, [CoxFeyBz]uMgt 층의 수직 자기 이방성 에너지는 면 외 소자 에너지를 초과한다. 따라서, [CoxFeyBz]uMgt 층은 면 수직 방향의 모멘트를 갖는다. 이러한 경우를 보장하기 위해 [CoxFeyBz]uMgt 층의 두께가 제한될 수 있다. 몇몇 실시예에서, [CoxFeyBz]uMgt 층은 3 옹스트롬(Angstrom)보다 크거나 같고, 20 옹스트롬보다 작거나 같은 두께를 가질 수 있다. 이러한 몇몇 실시예에서, 자유층(108)의 [CoxFeyBz]uMgt 층은 15 옹스트롬보다 작거나 같은 두께를 가질 수 있다.
자유층(108)을 둘러싸는 층들은 높은 수직 자기 이방성을 유지하는데 [CoxFeyBz]uMgt 층 및 자유층을 보조하도록 맞춤화 될 수 있다. 예를 들어, 시드층 및/또는 캡핑층은 수직 자기 이방성 에너지를 향상시키기 위해 한 세트의 물질 중에서 선택될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이러한 시드층은 마그네슘 산화물(magnesium oxide), 탄탈룸 산화물(tantalum oxide) 및 티타늄 산화물(titanium oxide) 중 하나 이상을 포함 할 수 있다. 캡핑층은 마그네슘 산화물층, 탄탈룸 산화물층, 마그네슘 산화물 / 탄탈룸 산화물 이중층 및 티타늄 산화물층 중 하나 이상을 포함 할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 듀얼 자기 접합부(100)에서, 비자기 스페이서층(106, 110)은 결정질 MgO 터널링 베리어층 일 수 있다. 따라서, 시드층 및 캡핑층은 각각 비자기 스페이서층(106, 110)에 대응하고 MgO로 이루어질 수 있다. 이러한 비자기 스페이서층(106, 110)은 터널링 자기 저항을 향상시킬 뿐만 아니라 자유층(108)의 수직 자기 이방성을 증가시키는 것을 도울 수 있다. 층들(110, 112)이 생략되면, 캡핑층(114)은 마그네슘 산화물층, 탄탈룸 산화물층, 마그네슘 산화물 / 탄탈룸 산화물 이중층 및/또는 티타늄 산화물층을 포함 할 수 있다. 층들(104, 106)이 생략된 경우, 시드층(102)은 마그네슘 산화물, 탄탈룸 산화물 및 티타늄 산화물 중 하나 이상을 포함 할 수 있다. 이러한 구성은 [CoxFeyBz]uMgt 층의 수직 자기 이방성 에너지를 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 자유층 자기 모멘트(109)는 실질적으로 면 수직인 안정 상태를 가질 수 있다.
[CoxFeyBz]uMgt 합금을 포함하는 자유층(108)을 갖는 자기 접합부(100)는 개선된 성능을 가질 수 있다. 자유층(108)은 낮은 모멘트 [CoxFeyBz]uMgt 층으로 인해 감소된 포화 자화를 가질 수 있다. 그러나, 높은 수직 자기 이방성이 유지될 수 있다. 자유층(108)은 또한 [CoxFeyBz]uMgt 층으로 인해 낮은 댐핑(damping)을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 댐핑 계수는 0.003보다 작거나 같을 수 있다. 이로 인해, 스위칭 전류가 감소될 수 있다. 결과적으로, 자유층은 대기 상태(기록되지 않음) 일 때 열적으로 안정될 수 있다.
스위칭 전류의 감소는 또한 스위칭 속도와 같은 성능 측면을 향상시킬 수 있다. 따라서, 이러한 자유층을 이용하는 자기 접합부 및 자기 소자의 성능이 향상될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그램 가능한 자기 메모리와 같은 자기 장치에 사용 가능한 자유층(120)을 도시한다. 명확화를 위해 도 2는 축척되지 않는다. 자유층(120)은 자기 접합부(100)에서 자유층(108)으로 사용될 수 있다. 자유층(120)은 CoFeB 층(122), [CoxFeyBz]uMgt 층(124) 및 Fe 층(126)을 포함한다. 다른 실시예에서, 추가적인 층(들)이 존재할 수 있다. 도시된 실시예에서, CoFeB 층(122)은 기판(도시되지 않음)에 가장 가깝다. 다른 실시예에서, 층들(122, 124 및 126)의 순서는 역전될 수 있다. 따라서, Fe 층(126)은 기판에 가장 가까울 수 있다. 또한 시드층(들)(131) 및 캡핑층(들)(132)이 도시되어 있다. 그러나, 이들 층(131, 132)은 자유층(120)의 일부로 간주되지 않는다.
CoFeB 층(122)은 10 원자 %보다 크거나 같고, 60 원자 %보다 작거나 같을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 예를 들어, CoFeB 층(122)은 명목상 40 원자 % B이다. CoFeB 층(122)은 또한 얇을 수 있다. 몇몇 실시예에서, CoFeB 층(122)은 3 옹스트롬보다 크거나 같은 두께이고, 10 옹스트롬보다 작거나 같은 두께이다. 　예를 들어, CoFeB 층(122)의 두께는 명목상 5 옹스트롬 일 수 있다. Fe 층(126)은 또한 얇은 것이 바람직할 수 있다. 몇몇 실시예에서, Fe 층(126)은 또한 3 옹스트롬보다 크거나 같은 두께이고, 10 옹스트롬보다 작거나 같은 두께이다.
[CoxFeyBz]uMgt 층(124)은 전술한 것과 유사하다. 따라서, [CoxFeyBz]uMgt 층(124)에서, u, t, x, y 및 t는 각각 0이 아니다. [CoxFeyBz]uMgt 층(124)은 다층이 아닌 합금이다. 몇몇 실시예에서, t는 0.15보다 크거나 같고, 0.4보다 작거나 같다. 몇몇 실시예에서, t는 0.35보다 작거나 같다. 몇몇 실시예에서, [CoxFeyBz]uMgt 층(124)은 28 원자 %보다 크거나 같고, 35 원자 %보다 작거나 같은 Mg를 갖는다. 이러한 실시예에서, 포화 자화의 감소는 최적화될 수 있다. 예를 들어, [CoxFeyBz]uMgt 층(124)의 포화 자화는 600emu/cc보다 작을 수 있다. 또한, CoFeB 중의 B 함유량은 10 원자 %보다 크거나 같고, 60 원자 %보다 작거나 같은 것이 바람직하다. 이러한 몇몇 실시예에서, CoFeB는 40 원자 %보다 작거나 같은 B를 포함한다.
[CoxFeyBz]uMgt 층(124) 및 자유층(120)은 각각 면 외 소자 에너지를 초과하는 수직 자기 이방성을 갖는다. 따라서, 자유층 자기 모멘트(121)는 실질적으로 면 수직인 안정 상태를 가질 수 있다. [CoxFeyBz]uMgt 층(124)은 3 옹스트롬보다 크거나 같고, 20 옹스트롬보다 작거나 같은 두께를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, [CoxFeyBz]uMgt 층(124)의 두께는 15 옹스트롬을 초과하지 않는다. 또한, 자유층(120)을 둘러싸는 층들은 높은 수직 자기 이방성을 유지할 때 [CoxFeyBz]uMgt 층(124) 및 자유층(120)을 보조하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 시드층(131)은 마그네슘 산화물, 탄탈룸 산화물 및 티타늄 산화물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 캡핑층(132)은 마그네슘 산화물층, 탄탈룸 산화물층, 마그네슘 산화물 / 탄탈룸 산화물 이중층 및 티타늄 산화물층 중 하나 이상을 포함 할 수 있다. 선택된 물질은 자기 접합부의 유형(듀얼, 하부 고정 또는 상부 고정) 및 자유층(120)의 위치에 의존할 수 있다.
자유층(120)을 포함하는 자기 접합부는 개선된 성능을 가질 수 있다. 자유층(120)은 [CoxFeyBz]uMgt 층(124)의 낮은 모멘트로 인해 감소된 포화 자화를 가질 수 있다. 그러나, 높은 수직 자기 이방성이 유지될 수 있다. [CoxFeyBz]uMgt 층(124)은 또한 낮은 댐핑을 가질 수 있다. 그 결과, 스위칭 전류가 감소 될 수 있다. 수직 자기 이방성은 높게 유지 될 수 있다. 결과적으로, 자유층(120)은 정지 상태일 때 열적으로 안정될 수 있다. 따라서, 이러한 자유층(120)을 사용하는 자기 접합부 및 자기 소자의 성능이 개선될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그램 가능한 자기 메모리와 같은 자기 장치에 사용 가능한 자유층(120')을 도시한다. 명확화를 위해, 도 3은 축척되지 않는다. 자유층(120')은 자기 접합부(100)에서 자유층(108)으로 사용될 수 있다. 자유층(120')은 자유층(120)과 유사하다. 따라서 유사한 구성 요소에는 유사한 도면 부호를 갖는다. 자유층(120')은 각각 자유층(120)의 [CoxFeyBz]uMgt 층(124) 및 Fe 층(126)과 유사한 [CoxFeyBz]uMgt 층(124') 및 Fe 층(126')을 포함한다. 다른 실시예에서, 추가적인 층(들)이 존재할 수 있다. 도시된 실시예에서, [CoxFeyBz]uMgt 층(124')은 기판(도시되지 않음)에 가장 가깝다. 다른 실시예에서, 층들(124', 126')의 순서는 반대로 될 수 있다. 따라서, Fe 층(126 ')은 기판에 가장 가까울 수 있다. 시드층(들)(131) 및 캡핑층(들)(132)과 각각 유사한 시드층(들)(131') 및 캡핑층(들)(132')이 도시되어 있다. 그러나, 이들 층(131', 132')은 자유층(120')의 일부로 간주되지 않는다.
[CoxFeyBz]uMgt 층(124')은 전술한 것과 유사하다. 따라서, [CoxFeyBz]uMgt 층(124')에서, u, t, x, y 및 t는 각각 0이 아니다. [CoxFeyBz]uMgt 층(124')은 다층이 아닌 합금이다. 몇몇 실시예에서, t는 0.15 보다 크거나 같고, 0.4보다 작거나 같다. 몇몇 실시예에서, t는 0.35보다 작거나 같다. 따라서, 합금은 35 원자 %보다 작거나 같은 Mg를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, [CoxFeyBz]uMgt 층(124')은 28 원자 %보다 크거나 같고, 35 원자 %보다 작거나 같은 Mg를 갖는다.
[CoxFeyBz]uMgt 층(124') 및 자유층(120')은 각각 면 외 소자 에너지를 초과하는 수직 자기 이방성을 갖는다. 따라서, 자유층 자기 모멘트(121')는 실질적으로 면 수직인 안정 상태를 가질 수 있다. [CoxFeyBz]uMgt 층(124')은 3 옹스트롬보다 크거나 같고, 20 옹스트롬보다 작거나 같은 두께를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, [CoxFeyBz]uMgt 층(124')의 두께는 15 옹스트롬을 초과하지 않는다. Fe 층(126')은 또한 얇은 것이 바람직할 수 있다. 몇몇 실시예에서, Fe 층(126')은 또한 3 옹스트롬보다 크거나 같은 두께이고, 10 옹스트롬보다 작거나 같은 두께이다.
자유층(120')을 둘러싸는 층들은 높은 수직 자기 이방성을 유지할 때 [CoxFeyBz]uMgt 층(124') 및 자유층(120')을 보조하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 시드층(131')은 마그네슘 산화물, 탄탈룸 산화물 및 티타늄 산화물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 캡핑층(132')은 마그네슘 산화물층, 탄탈룸 산화물층, 마그네슘 산화물 / 탄탈룸 산화물 이중층 및 티타늄 산화물층 중 하나 이상을 포함 할 수 있다. 선택된 물질은 자기 접합부의 유형(듀얼, 하부 고정 또는 상부 고정) 및 자유층(120')의 위치에 의존할 수 있다.
자유층(120')을 포함하는 자기 접합부는 개선된 성능을 가질 수 있다. 자유층(120')은 [CoxFeyBz]uMgt 층(124')의 낮은 모멘트로 인해 감소된 포화 자화를 가질 수 있다. 그러나, 높은 수직 자기 이방성이 유지될 수 있다. [CoxFeyBz]uMgt 층(124')은 또한 낮은 댐핑을 가질 수 있다. 그 결과, 스위칭 전류가 감소 될 수 있다. 수직 자기 이방성은 높게 유지 될 수 있다. 결과적으로, 자유층(120')은 정지 상태일 때 열적으로 안정될 수 있다. 따라서, 이러한 자유층(120')을 사용하는 자기 접합부 및 자기 소자의 성능이 개선될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그램 가능한 자기 메모리와 같은 자기 장치에 사용 가능한 자유층(120'')을 도시한다. 명확화를 위해, 도 4는 축척되지 않는다. 자유층(120'')은 자기 접합부(100)에서 자유층(108)으로 사용될 수 있다. 자유층(120'')은 자유층(120 및/또는 120')과 유사하다. 따라서 유사한 구성 요소에는 유사한 도면 부호를 갖는다. 자유층(120'')은 각각 자유층(120/120')의 [CoxFeyBz]uMgt 층(124/124') 및 Fe 층(126/126')과 유사한 [CoxFeyBz]uMgt 층(124'') 및 Fe 층(126'')을 포함한다. 다른 실시예에서, 추가적인 층(들)이 존재할 수 있다. 도시된 실시예에서, [CoxFeyBz]uMgt 층(124'')은 기판(도시되지 않음)에 가장 멀리 있다. 다른 실시예에서, 층들(122', 124'')의 순서는 반대로 될 수 있다. 따라서, CoFeB 층(122'')은 기판에 가장 가까울 수 있다. 시드층(들)(131/131') 및 캡핑층(들)(132/132')과 각각 유사한 시드층(들)(131'') 및 캡핑층(들)(132'')이 도시되어 있다. 그러나, 이들 층(131'', 132'')은 자유층(120'')의 일부로 간주되지 않는다.
CoFeB 층(122')은 상술한 CoFeB 층(122)과 유사하다. 따라서, CoFeB 층(122') 중의 B 함유량은 10 원자 %보다 크거나 같고, 60 원자 %보다 작거나 같다. 몇몇 실시예에서, 예를 들어, CoFeB 층(122')은 명목상 40 원자 % B이다. CoFeB 층(122')은 또한 얇을 수 있다. 몇몇 실시예에서, CoFeB 층(122')은 3 옹스트롬보다 크거나 같은 두께이고, 10 옹스트롬보다 작거나 같은 두께이다. 　예를 들어, CoFeB 층(122')의 두께는 명목상 5 옹스트롬 일 수 있다.
[CoxFeyBz]uMgt 층(124'')은 전술한 것과 유사하다. 따라서, [CoxFeyBz]uMgt 층(124'')에서, u, t, x, y 및 t는 각각 0이 아니다. [CoxFeyBz]uMgt 층(124'')은 다층이 아닌 합금이다. 몇몇 실시예에서, t는 0.15보다 크거나 같고, 0.4보다 작거나 같다. 몇몇 실시예에서, t는 0.35보다 작거나 같다. 따라서, 합금은 35 원자 %보다 작거나 같은 Mg를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, [CoxFeyBz]uMgt 층(124'')은 28 원자 %보다 크거나 같고, 35 원자 %보다 작거나 같은 Mg를 갖는다.
[CoxFeyBz]uMgt 층(124'') 및 자유층(120'')은 각각 면 외 소자 에너지를 초과하는 수직 자기 이방성을 갖는다. 따라서, 자유층 자기 모멘트(121'')는 실질적으로 면 수직인 안정 상태를 가질 수 있다. [CoxFeyBz]uMgt 층(124'')은 3 옹스트롬보다 크거나 같고, 20 옹스트롬보다 작거나 같은 두께를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, [CoxFeyBz]uMgt 층(124'')의 두께는 15 옹스트롬을 초과하지 않는다.
자유층(120'')을 둘러싸는 층들은 높은 수직 자기 이방성을 유지할 때 [CoxFeyBz]uMgt 층(124'') 및 자유층(120'')을 보조하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 시드층(131'')은 마그네슘 산화물, 탄탈룸 산화물 및 티타늄 산화물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 캡핑층(132'')은 마그네슘 산화물층, 탄탈룸 산화물층, 마그네슘 산화물 / 탄탈룸 산화물 이중층 및 티타늄 산화물층 중 하나 이상을 포함 할 수 있다. 선택된 물질은 자기 접합부의 유형(듀얼, 하부 고정 또는 상부 고정) 및 자유층(120'')의 위치에 의존할 수 있다.
자유층(120'')을 포함하는 자기 접합부는 개선된 성능을 가질 수 있다. 자유층(120'')은 [CoxFeyBz]uMgt 층(124'')의 낮은 모멘트로 인해 감소된 포화 자화를 가질 수 있다. 그러나, 높은 수직 자기 이방성이 유지될 수 있다. [CoxFeyBz]uMgt 층(124'')은 또한 낮은 댐핑을 가질 수 있다. 그 결과, 스위칭 전류가 감소 될 수 있다. 수직 자기 이방성은 높게 유지 될 수 있다. 결과적으로, 자유층(120'')은 정지 상태일 때 열적으로 안정될 수 있다. 따라서, 이러한 자유층(120'')을 사용하는 자기 접합부 및 자기 소자의 성능이 개선될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그램 가능한 자기 메모리와 같은 자기 장치에서 자기 접합부(100')를 도시한다. 명확화를 위해, 도 5는 축척되지 않는다. 자기 접합부(100')는 자기 접합부(100)와 유사하다. 따라서 유사한 구성 요소에는 유사한 도면 부호를 갖는다. 자기 접합부(100')는 고정층(104), 비자기 스페이서층(106) 및 자유층(108)과 각각 유사한 고정층(104), 비자기 스페이서층(106) 및 자유층(108')을 포함하는 하부 고정된 자기 접합부이다. 선택적인 시드층(102) 및 캡핑층(114')이 또한 도시되어 있다.
자유층(108')은 [CoxFeyBz]uMgt 합금을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 자유층(108')은 자유층(120, 120' 또는 120'') 일 수 있다. 자유층(108')의 수직 자기 이방성을 향상시키기 위해, 비자기 스페이서층(106)은 결정질 MgO 층이 바람직하다. 따라서, 비자기 스페이서층(106)은 또한 시드층(131/131'/131'')으로서의 역할을 한다. 이러한 결정질 MgO 터널링 베리어층(106)은 또한 터널링 자기 저항 및 그에 따른 자기 접합부(100')로부터의 신호를 개선할 수 있다. 캡핑층(114')은 층(132, 132' 및/또는 132'')과 유사하다. 따라서, 캡핑층(들)(114')은 마그네슘 산화물층, 탄탈룸 산화물층, 마그네슘 산화물 / 탄탈룸 산화물 이중층 및 티타늄 산화물층 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
자기 접합부(100')는 개선된 성능을 가질 수 있다. 자유층(108')은 낮은 모멘트 [CoxFeyBz]uMgt 층으로 인해 감소된 포화 자화를 가질 수 있다. 그러나, 높은 수직 자기 이방성이 유지될 수 있다. 자유층(108')은 또한 낮은 댐핑을 가질 수 있다. 이로 인해, 스위칭 전류가 감소될 수 있다. 수직 자기 이방성은 높게 유지될 수 있다. 따라서, 자기 접합부(100') 및 자기 접합부 (100')를 사용하는 자기 장치의 성능이 향상될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그램 가능한 자기 메모리와 같은 자기 장치에서 자기 접합부(100'')를 도시한다. 명확화를 위해, 도 6은 축척되지 않는다. 자기 접합부(100'')는 자기 접합부(100 및/또는 100')와 유사하다. 따라서 유사한 구성 요소에는 유사한 도면 부호를 갖는다. 자기 접합부(100'')는 자유층(108/108'), 비자기 스페이서층(110) 및 고정층(112)과 각각 유사한 자유층(108'), 비자기 스페이서층(110) 및 고정층(112)을 포함하는 상부 고정된 자기 접합부이다. 선택적인 시드층(102') 및 캡핑층(114)이 또한 도시되어 있다.
자유층(108')은 [CoxFeyBz]uMgt 합금을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 자유층(108')은 자유층(120, 120' 또는 120'') 일 수 있다. 자유층(108')의 수직 자기 이방성을 향상시키기 위해, 비자기 스페이서층(110)은 결정질 MgO 층이 바람직하다. 따라서, 비자기 스페이서층(110)은 또한 캡핑층(132/132'/132'')으로서의 역할을 한다. 이러한 결정질 MgO 터널링 베리어층(110)은 또한 터널링 자기 저항 및 그에 따른 자기 접합부(100'')로부터의 신호를 개선할 수 있다. 시드층(102')은 층(들)(131, 131' 및/또는 131'')과 유사하다. 따라서, 시드층(들)(102')은 마그네슘 산화물, 탄탈룸 산화물 및 티타늄 산화물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
자기 접합부(100'')는 개선된 성능을 가질 수 있다. 자유층(108')은 낮은 모멘트 [CoxFeyBz]uMgt 층으로 인해 감소된 포화 자화를 가질 수 있다. 그러나, 높은 수직 자기 이방성이 유지될 수 있다. 자유층(108')은 또한 낮은 댐핑을 가질 수 있다. 이로 인해, 스위칭 전류가 감소될 수 있다. 수직 자기 이방성은 높게 유지될 수 있다. 따라서, 자기 접합부(100'') 및 자기 접합부 (100'')를 사용하는 자기 장치의 성능이 향상될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자유층에 [CoxFeyBz]uMgt 층을 포함하고, 자기 장치에 사용 가능한 자기 접합부를 제공하기 위한 방법(200)을 순차적으로 도시한 순서도이다. 간략화를 위해, 몇몇 단계는 생략될 수 있고, 다른 순서로 수행되거나, 하위 단계 및/또는 결합 단계를 포함할 수 있다. 또한, 방법(200)은 자기 메모리를 형성하는 다른 단계가 수행된 후에 시작한다. 방법(200)은 자기 접합부(100, 100' 및 100'')와 관련하여 설명된다. 그러나, 방법(200)은 다른 자기 접합부(들) 및 자유층들(120, 120' 및/또는 120'')을 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 다수의 자기 접합부가 동시에 제조될 수 있다.
시드층(들)(102)은 단계(202)를 통해 기판 상에 제공된다. 단계(202)는 고정층(104) 또는 자유층(108)을 위한 적절한 시드층(들)을 증착하는 단계를 포함 할 수 있다. 자기 접합부(100 또는 100')가 제조되는 경우, 고정층(104)을 위한 시드층(들)이 단계(202)에서 제공된다. 자기 접합부(100'')가 제조되는 경우, 자유층(108/108')을 위한 시드층(들)(102')이 단계(202)에서 제공된다. 따라서, 단계(202)는 마그네슘 산화물층, 탄탈룸 산화물층 및 티타늄 산화물층 중 하나 이상을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
단계(204)를 통해 고정층(104)이 제공될 수 있다. 단계(204)는 듀얼 자기 접합부(100) 전체가 형성되어야 하거나 또는 층들(110 및 112)을 생략하는 하부 고정된 자기 접합부(100')가 형성되어야 하는 경우에 수행된다. 단계(204)는 높은 수직 자기 이방성을 갖는 다층 구조를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 단계(204)에서 형성된 고정층(104)은 단순(단일)층 일 수 있거나 다수의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계(204)에서 형성된 고정층은 Ru와 같은 얇은 비자기층을 통해 반강자성적으로 또는 강자성적으로 결합된 자성층을 포함하는 합성 반강자성체 일 수 있다. 각각의 자성층은 또한 다중 층을 포함 할 수 있다.
비자기 스페이서층(106)은 단계(206)을 통해 제공될 수 있다. 단계(206)는 듀얼 자기 접합부(100) 또는 하부 고정된 자기 접합부(100')가 형성될 경우에 수행된다. 몇몇 실시예에서, 결정질 MgO 터널링 베리어층은 형성되는 자기 접합부에 대해 바람직할 수 있다. 단계(206)는 예를 들어, 무선 주파수(RF) 스퍼터링(sputtering)을 사용하여 MgO를 증착하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 금속 Mg는 단계(206)에서 증착되고 산화되어 Mg의 천연 산화물을 제공할 수 있다. MgO 베리어층 / 비자기 스페이서층(106)은 또한 다른 방식으로 형성될 수 있다. 단계(206)는 자기 접합부의 TMR을 향상시키기 위해 결정질 MgO 터널링 베리어를 (100) 배향으로 제공하기 위해 이미 형성된 자기 접합부의 부분을 어닐링하는 단계를 포함할 수 있다. 비자기 스페이서층(106)은 자유층(108/108')을 위한 시드층으로 볼 수도 있기 때문에, 단계(206)는 시드층(131, 131' 및/또는 131'')을 형성하는 것으로 보여질 수 있다.
단계(208)를 통해 자유층(108/108')이 제공된다. 단계(208)는 자유층(108)을 위한 물질(들)을 증착하는 단계를 포함한다. 단계(204) 및 단계(206)이 생략되면, 자유층은 단계(208)에서 시드층(들) 상에 증착될 수 있다. 이러한 실시예에서, 상부 고정된 자기 접합부가 제조된다. 시드층(들)은 자유층(108/108')의 원하는 결정 구조, 자유층(108/108')의 자기 이방성 및/또는 자기 댐핑을 포함하는 다양한 목적으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 자유층(108')은 자유층(108/108')에서 수직 자기 이방성을 촉진시키는 결정질 MgO 층과 같은 시드층(들)(102') 상에 제공될 수 있다. 듀얼 자기 접합부 또는 하부 고정된 자기 접합부가 제조되는 경우, 자유층은 단계(208)에서 제공된 비자기 스페이서층 상에 형성될 수 있다. 또한, 단계(208)는 자유층(120, 120' 또는 120'')을 제공하는 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 단계(208)는 [CoxFeyBz]uMgt 층을 포함하는 하나 이상의 층을 증착하는 단계를 포함할 수 있다. CoFeB 층 및/또는 Fe 층이 또한 제공될 수 있다. 단계(208)는 또한 자유층 물질을 증착하기 전에 제공된 층을 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 증착된 자기 접합부(100)의 부분은 단계(206) 이후 및 단계(208) 동안 냉각될 수 있다. 이러한 냉각 단계는 실온(약 섭씨 23℃)보다 낮은 온도를 갖는 냉각 챔버에 증착된 자기 접합부(100)의 부분을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각 챔버는 적어도 80 켈빈(K) 및 300 켈빈(K) 이하의 온도를 갖는다.
추가 비자기 스페이서층(110)이 단계(210)를 통해 제공될 수 있다. 단계(210)은 듀얼 자기 접합부(100) 또는 상부 고정된 자기 접합부(100'')가 제조되는 경우에 수행된다. 하부 고정된 자기 접합부가 필요한 경우, 단계(210)는 생략된다. 몇몇 실시예에서, 형성되는 자기 접합부에 추가적인 결정질 MgO 터널링 베리어층이 요구될 수 있다. 따라서, 단계(210)는 단계(206)와 관련하여 전술한 바와 같이 수행될 수 있다. 듀얼 자기 접합부의 경우, 비자기 스페이서층(110)은 주 터널링 베리어층으로 간주될 수 있다. 따라서, 층(110)의 두께 및 결정성은 단계(210)에서 최적화 될 수 있다.
추가 고정층(112)은 단계(212)를 통해 선택적으로 제공될 수 있다. 단계(212)는 듀얼 자기 접합부(100) 또는 상부 고정된 자기 접합부(100'')를 제조하는 경우에 수행될 수 있다. 하부 고정된 자기 접합부(100')가 요구된다면, 단계(212)는 생략된다. 단계(210)에서 형성된 고정층(112)은 단순(단일)층 일 수 있거나 다중 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계(210)에서 형성된 고정층은 SAF 일 수 있다.
캡핑층(들)(114)은 단계(214)를 통해 제공될 수 있다. 하부 고정된 자기 접합부(100'')가 형성되면, 단계(214)는 마그네슘 산화물층, 탄탈룸 산화물층, 마그네슘 산화물 / 탄탈룸 산화물 이중층 및 티타늄 산화물층 중 적어도 하나를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 단계(214)는 몇몇 실시예에서 캡핑층(132, 132' 또는 132'')을 제공하는 것으로 볼 수 있다.
이어서, 자기 접합부(100)의 제조가 완료될 수 있다. 예를 들어, 자기 접합부(100)의 가장자리가 정의될 수 있다. 이는 증착된 층 상에 마스크를 제공하고 층의 노출된 부분을 이온 밀링(milling)함으로써 달성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이온 밀(mill)이 수행될 수 있다. 따라서, 자기 접합부(100)의 가장자리는 단계(202 내지 210)가 수행된 후 정의될 수 있다. 선택적으로, 다양한 층들의 가장자리는 다른 때에 형성될 수 있다. 콘택 및 도전성 라인과 같은 부가적인 구조가 또한 자기 접합부가 사용되는 장치에 형성될 수 있다.
방법(200)을 사용하여, 자기 접합부(100), 자기 접합부(100') 및/또는 자기 접합부(100'')가 형성될 수 있다. 자유층들(108, 108', 120, 120' 및/또는 120'')이 제조될 수 있다. 이로 인해, 개선된 스위칭 특성을 갖는 자유층(들)을 갖는 자기 접합부가 달성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 장치에서 사용 가능한 자기 접합부를 위한 자유층을 제공하기 위한 방법(210)을 순차적으로 도시한 순서도이다. 방법(210)은 자유층(120, 120' 및/또는 120'')으로부터 사용될 수 있다. 간략화를 위해, 몇몇 단계는 생략될 수 있고, 다른 순서로 수행되거나, 하위 단계 및/또는 결합 단계를 포함할 수 있다. 또한, 방법(210)은 자기 메모리를 형성하는 다른 단계가 수행된 후에 시작한다. 방법(210)은 자유층들(120, 120' 및 120'')와 관련하여 설명된다. 그러나, 방법(210)은 다른 자유층(들)을 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 다수의 자유층이 동시에 제조될 수 있다.
단계(222)를 통해 자유층(120)과 접하거나 또는 자유층(120)과의 인터페이스를 공유하는 시드층(131 / 131' / 131'')이 제공된다. 몇몇 실시예에서, 단계(222)는 마그네슘 산화물층, 탄탈룸 산화물층 및 티타늄 산화물층 중 적어도 하나를 증착하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 단계(222)에서 제공된 시드층은 자기 접합부의 비자기 스페이서층을 형성할 수 있다.
시드층은 단계(224)를 통해 실온 이하로 냉각될 수 있다. 단계(224)는 선택적이며 몇몇 실시예에서는 생략될 수 있다. 단계(224)는 자유층을 형성할 물질의 증착 전에 완료된다.
CoFeB 층(122 또는 122')은 단계(226)를 통해 제공될 수 있다. 단계(226)는 자유층(120')이 형성되면 생략될 수 있다. [CoxFeyBz]uMgt 합금층(124 / 124' / 124'')은 단계(226)를 통해 제공된다. 단계(230)을 통해 Fe 층(126 / 126')이 제공될 수 있다. 자유층(120'')이 형성되면 단계(230)는 생략될 수 있다. 단계(226, 228 및 230) 모두는 CoFeB / [CoxFeyBz]uMgt / Fe 삼중층, [CoxFeyBz]uMgt / Fe 이중층 및 CoFeB / [CoxFeyBz]uMgt 이중층 중 적어도 하나를 포함한다.
캡핑층(132, 132' 또는 132'')은 단계(232)를 통해 제공된다. 단계(232)는 마그네슘 산화물층, 탄탈룸 산화물층, 마그네슘 산화물 / 탄탈룸 산화물 이중층 및 티타늄 산화물층 중 하나 이상을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이어서, 단계(234)를 통해 자유층(120, 120' 또는 120'')의 제조가 완료될 수 있다. 예를 들어, 자유층(120, 120' 또는 120'')의 가장자리가 정의될 수 있다.
방법(210)을 이용하여, 자유층들(108, 108', 120, 120' 및/또는 120'')이 제조될 수 있다. 이로 인해, 개선된 스위칭 특성을 갖는 자유층(들)을 갖는 자기 접합부가 달성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나 이상의 자기 접합부(100, 100' 및/또는 100'') 및/또는 자유층(120. 120' 및/또는 120'')와 같은 CoFeBMg 자유층을 포함하는 다른 자기 접합부를 사용할 수 있는 메모리(300)를 도시한다. 자기 메모리(300)는 워드 라인 선택 드라이버(304)뿐만 아니라 판독/기록 컬럼 선택 드라이버들(302 및 306)을 포함한다. 다른 상이한 구성 요소들이 제공될 수도 있다. 메모리(300)의 저장 영역은 자기 저장 셀(310)을 포함한다. 각각의 자기 저장 셀(310)은 적어도 하나의 자기 접합부(312) 및 적어도 하나의 선택 소자(314)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 선택 소자(314)는 트랜지스터이다. 자기 접합부(312)는 자유층 내의 [CoxFeyBz]uMgt 층을 포함하는 자기 접합부(100, 100', 100'' 및/또는 다른 자기 접합부 중 하나 일 수 있다. 하나의 자기 접합부(312)가 셀(310)마다 도시되었지만, 다른 실시예에서는 다른 개수의 자기 접합부가 셀 당 제공될 수 있다. 이와 같이, 자기 메모리(300)는 전술한 이점을 누릴 수 있다.
자기 접합부를 제공하기 위한 방법 및 시스템 및 자기 접합부를 사용하여 제조된 메모리가 설명되었다. 상기 방법 및 시스템은 도시된 예시적인 실시예에 따라 기술되었으며, 당업자는 실시예에 대한 변형이 있을 수 있음을 쉽게 인식 할 것이며, 임의의 변형은 상기 방법 및 시스템의 사상 및 범위 내에 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 많은 변형이 이루어질 수 있다.
100: 자기 접합부 101: 기판
102: 시드층 104: 고정층
106, 110: 비자기 스페이서층 108: 자유층
112: 추가 고정층 114: 추가 캡핑층

Claims (10)

  1. 기판 상에 존재하고, 자기 장치에서 사용 가능한 자기 접합부로서,
    고정층;
    기록 전류가 상기 자기 접합부를 통과할 때 복수의 안정된 자기 상태 사이에서 스위칭 가능하고, 면 외(out-of-plane) 소자 에너지보다 큰 수직 자기 이방성 에너지를 갖고, [CoxFeyBz]uMgt 합금을 포함하고, u + t = 1이고, x + y + z = 1이고, u, t, x, y 및 z 각각이 0이 아닌 자유층; 및
    상기 고정층과 상기 자유층 사이에 존재하는 비자기 스페이서층을 포함하는 자기 접합부.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자유층은 CoFeB / [CoxFeyBz]uMgt / Fe 삼중층, [CoxFeyBz]uMgt / Fe 이중층 및 CoFeB / [CoxFeyBz]uMgt 이중층 중 적어도 하나를 포함하는 자기 접합부.
  3. 제 1항에 있어서,
    t는 0.15보다 크거나 같고, 0.35보다 작거나 같은 자기 접합부.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 합금은 [CoxFeyBz]uMgt 층이고, 상기 [CoxFeyBz]uMgt 층은 3 옹스트롬(Angstrom)보다 크거나 같고, 20 옹스트롬보다 작거나 같은 두께를 갖는 자기 접합부.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 두께는 15 옹스트롬보다 작거나 같은 자기 접합부.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 비자기 스페이서층은 마그네슘 산화물(magnesium oxide)을 포함하고, 상기 자유층에 접하는 자기 접합부.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 자유층에 접하고, 마그네슘 산화물(magnesium oxide)층, 탄탈룸 산화물(tantalum oxide)층 및 티타늄 산화물(titanium oxide)층 중 적어도 하나를 포함하는 시드층을 더 포함하는 자기 접합부.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 비자기 스페이서층은 상기 자유층과 상기 기판 사이에 존재하고,
    상기 자기 접합부는 마그네슘 산화물(magnesium oxide)층, 탄탈룸 산화물(tantalum oxide)층, 마그네슘 산화물(magnesium oxide)/탄탈룸 산화물(tantalum oxide) 이중층 및 티타늄 산화물(titanium oxide)층 중 적어도 하나를 포함하는 캡핑층을 더 포함하는 자기 접합부.
  9. 제 1항에 있어서,
    추가 비자기 스페이서층 및 추가 고정층을 더 포함하고,
    상기 자유층은 상기 추가 비자기 스페이서층과 상기 비자기 스페이서층 사이에 존재하고, 상기 추가 비자기 스페이서층은 상기 추가 고정층과 상기 자유층 사이에 존재하는 자기 접합부.
  10. 기판 상에 존재하는 자기 메모리로서,
    고정층, 비자기 스페이서층 및 자유층을 포함하는 적어도 하나의 자기 접합부를 각각 포함하는 복수의 자기 저장 셀; 및
    상기 복수의 자기 저장 셀과 연결된 복수의 비트 라인을 포함하되,
    상기 자유층은 기록 전류가 상기 자기 접합부를 통과할 때 복수의 안정된 자기 상태 사이에서 스위칭 가능하고, 면 외(out-of-plane) 소자 에너지보다 큰 수직 자기 이방성 에너지를 갖고, [CoxFeyBz]uMgt 합금을 포함하고, u + t = 1이고, x + y + z = 1이고, u, t, x, y 및 z 각각이 0이 아니고, CoFeB / [CoxFeyBz]uMgt / Fe 삼중층, [CoxFeyBz]uMgt / Fe 이중층 및 CoFeB / [CoxFeyBz]uMgt 이중층 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 비자기 스페이서층은 상기 고정층과 상기 자유층 사이에 존재하는 자기 메모리.
KR1020170027112A 2016-10-01 2017-03-02 스핀 전달 토크 어플리케이션에서 사용 가능한 낮은 모멘트 자유층 자기 접합부 및 그것을 제공하기 위한 방법 KR102300702B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662403138P 2016-10-01 2016-10-01
US62/403,138 2016-10-01
US15/367,014 US9876164B1 (en) 2016-10-01 2016-12-01 Method and system for providing a low moment free layer magnetic junction usable in spin transfer torque applications
US15/367,014 2016-12-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180037095A KR20180037095A (ko) 2018-04-11
KR102300702B1 true KR102300702B1 (ko) 2021-09-10

Family

ID=60956911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170027112A KR102300702B1 (ko) 2016-10-01 2017-03-02 스핀 전달 토크 어플리케이션에서 사용 가능한 낮은 모멘트 자유층 자기 접합부 및 그것을 제공하기 위한 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9876164B1 (ko)
KR (1) KR102300702B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10446175B2 (en) * 2017-05-16 2019-10-15 Western Digital Technologies, Inc. Spin transfer torque device with oxide layer beneath the seed layer
US10381550B1 (en) * 2018-03-01 2019-08-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for engineering the secondary barrier layer in dual magnetic junctions

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080239591A1 (en) 2007-03-30 2008-10-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Magneto-resistance effect element, and method for manufacturing the same
US20110318848A1 (en) 2008-09-03 2011-12-29 Canon Anelva Corporation FERROMAGNETIC PREFERRED GRAIN GROWTH PROMOTION SEED LAYER FOR AMORPHOUS OR MICROCRYSTALLINE MgO TUNNEL BARRIER
US20120063214A1 (en) 2010-09-09 2012-03-15 Magic Technologies, Inc. Pulse field assisted spin momentum transfer MRAM design
US20130288398A1 (en) 2010-12-22 2013-10-31 Tohoku University Method of manufacturing tunneling magnetoresistive element
US20140206104A1 (en) 2011-09-12 2014-07-24 Qualcomm Incorporated Strain induced reduction of switching current in spin-transfer torque switching devices
US20150255135A1 (en) 2014-03-05 2015-09-10 Agency For Science, Technology And Research Magnetoelectric device, method for forming a magnetoelectric device, and writing method for a magnetoelectric device
US20150333254A1 (en) 2014-05-15 2015-11-19 Headway Technologies, Inc. Reduction of Barrier Resistance X Area (RA) Product and Protection of Perpendicular Magnetic Anisotropy (PMA) for Magnetic Device Applications
US20160086645A1 (en) 2014-09-21 2016-03-24 Samsung Electronics Co., Ltd. METHOD FOR PROVIDING FOR THIN (001) ORIENTATION MgO LAYERS FOR MAGNETIC JUNCTIONS USABLE IN SPIN TRANSFER TORQUE MAGNETIC MEMORY APPLICATIONS AND THE MAGNETIC JUNCTIONS SO FORMED

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9040178B2 (en) 2008-09-22 2015-05-26 Headway Technologies, Inc. TMR device with novel free layer structure
US8363459B2 (en) 2009-06-11 2013-01-29 Qualcomm Incorporated Magnetic tunnel junction device and fabrication
US8259420B2 (en) 2010-02-01 2012-09-04 Headway Technologies, Inc. TMR device with novel free layer structure
US8981505B2 (en) 2013-01-11 2015-03-17 Headway Technologies, Inc. Mg discontinuous insertion layer for improving MTJ shunt
US9070381B1 (en) * 2013-04-12 2015-06-30 Western Digital (Fremont), Llc Magnetic recording read transducer having a laminated free layer

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080239591A1 (en) 2007-03-30 2008-10-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Magneto-resistance effect element, and method for manufacturing the same
US20110318848A1 (en) 2008-09-03 2011-12-29 Canon Anelva Corporation FERROMAGNETIC PREFERRED GRAIN GROWTH PROMOTION SEED LAYER FOR AMORPHOUS OR MICROCRYSTALLINE MgO TUNNEL BARRIER
US20120063214A1 (en) 2010-09-09 2012-03-15 Magic Technologies, Inc. Pulse field assisted spin momentum transfer MRAM design
US20130288398A1 (en) 2010-12-22 2013-10-31 Tohoku University Method of manufacturing tunneling magnetoresistive element
US20140206104A1 (en) 2011-09-12 2014-07-24 Qualcomm Incorporated Strain induced reduction of switching current in spin-transfer torque switching devices
US20150255135A1 (en) 2014-03-05 2015-09-10 Agency For Science, Technology And Research Magnetoelectric device, method for forming a magnetoelectric device, and writing method for a magnetoelectric device
US20150333254A1 (en) 2014-05-15 2015-11-19 Headway Technologies, Inc. Reduction of Barrier Resistance X Area (RA) Product and Protection of Perpendicular Magnetic Anisotropy (PMA) for Magnetic Device Applications
US20160086645A1 (en) 2014-09-21 2016-03-24 Samsung Electronics Co., Ltd. METHOD FOR PROVIDING FOR THIN (001) ORIENTATION MgO LAYERS FOR MAGNETIC JUNCTIONS USABLE IN SPIN TRANSFER TORQUE MAGNETIC MEMORY APPLICATIONS AND THE MAGNETIC JUNCTIONS SO FORMED

Also Published As

Publication number Publication date
US9876164B1 (en) 2018-01-23
KR20180037095A (ko) 2018-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102145269B1 (ko) 스핀 전달 토크 자기 램의 응용 분야들에서 사용할 수 있는 이중 수직 자기 이방성 자기 접합
US8766383B2 (en) Method and system for providing a magnetic junction using half metallic ferromagnets
KR102188529B1 (ko) 스핀 전달 토크 자기 램의 응용 분야에서 사용될 수 있는 수직 자기 접합의 벌크 수직 자기 이방성 자유 층을 제공하는 방법 및 시스템
US20150129996A1 (en) Method and system for providing a top pinned layer perpendicular magnetic anisotropy magnetic junction usable in spin transfer torque magnetic random access memory applications
US20160086645A1 (en) METHOD FOR PROVIDING FOR THIN (001) ORIENTATION MgO LAYERS FOR MAGNETIC JUNCTIONS USABLE IN SPIN TRANSFER TORQUE MAGNETIC MEMORY APPLICATIONS AND THE MAGNETIC JUNCTIONS SO FORMED
KR102623551B1 (ko) 자기접합, 이를 제공하는 방법 및 자기메모리
KR102537054B1 (ko) 스핀 전달 토크 응용에 사용 가능하고 자기 배리어층을 포함하는 자기 접합을 제공하기 위한 방법 및 시스템
US9818931B2 (en) Method and system for providing magnetic junctions using thermally assisted spin transfer torque switching
KR20190104865A (ko) 자기접합 및 하이브리드 캡핑층을 갖는 자기장치, 이를 이용하는 자기메모리 및 자기장치의 제공방법
TWI676169B (zh) 磁性接合、磁性記憶體以及提供所述磁性接合的方法
US8987006B2 (en) Method and system for providing a magnetic junction having an engineered barrier layer
CN109427963B (zh) 磁性结、磁性存储器和提供磁性结的方法
KR102300702B1 (ko) 스핀 전달 토크 어플리케이션에서 사용 가능한 낮은 모멘트 자유층 자기 접합부 및 그것을 제공하기 위한 방법
US9929339B2 (en) Method and system for providing magnetic junctions including self-initializing reference layers
KR102163823B1 (ko) 자기 장치에 사용 가능한 자기 접합 및 그 제조 방법
KR102441719B1 (ko) 자기 접합, 이를 이용하는 자기 메모리, 및 자기 접합 제공 방법
US10003015B2 (en) Method and system for providing a diluted free layer magnetic junction usable in spin transfer torque applications
KR102480077B1 (ko) 마그네틱 장치에서 이용가능하고 기판 상에 위치하는 마그네틱 접합 및 그의 제조 방법
US9806253B2 (en) Method for providing a high perpendicular magnetic anisotropy layer in a magnetic junction usable in spin transfer torque magnetic devices using multiple anneals
KR102433984B1 (ko) 자체-초기화 기준층을 포함하는 자기 접합부를 제공하기 위한 방법 및 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant