TW201631814A - 磁單元結構及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種磁單元結構，其包括包含鉭、鉑及釕之一晶種材料。該晶種材料包括上覆一鉭部分之一鉑部分及上覆該鉑部分之一釕部分。該磁單元結構包括上覆該晶種材料之一磁區、上覆該磁區之一絕緣材料及上覆該絕緣材料之另一磁區。本發明亦揭示包含該磁單元結構之半導體裝置、形成該磁單元結構及該等半導體裝置之方法。

Description

磁單元結構及其製造方法 優先權主張
本申請案主張2014年12月2日申請之標題為「MAGNETIC CELL STRUCTURES,AND METHODS OF FABRICATION」之美國專利申請案第14/558,367號之申請日期之權利。
本文中揭示之實施例係關於包含磁區之磁單元結構。更特定言之，本文中揭示之實施例係關於包含展現改良磁性質之晶種材料及磁結構之半導體結構及磁單元結構、相關聯磁單元結構且係關於形成此等半導體結構及磁單元結構之方法。
磁性隨機存取記憶體(MRAM)係基於磁阻之一非揮發性電腦記憶體技術。一種類型之MRAM單元係自旋扭矩轉移MRAM(STT-MRAM)單元，其包含藉由一基板支撐之一磁單元核心。磁單元核心包含至少兩個磁區，例如，一「固定區」及一「自由區」，在該兩個磁區之間具有一非磁區。自由區及固定區可展現相對於該等區之寬度水平定向(「平面內」)或垂直定向(「平面外」)之磁定向。固定區包含具有一實質上固定磁定向(例如，正常操作期間的一不可切換磁定向)之一磁材料。另一方面，自由區包含具有可在單元之操作期間在一「平行」組態與一「反平行」組態之間切換之一磁定向之一磁材料。在平行組 態中，固定區及自由區之磁定向指向相同方向(例如，分別指向北方及北方、東方及東方、南方及南方或西方及西方)。在反平行組態中，固定區及自由區之磁定向指向相反方向(例如，分別指向北方及南方、東方及西方、南方及北方或西方及東方)。在平行組態中，STT-MRAM單元展現跨磁阻元件(例如，固定區及自由區)之一較低電阻。此低電阻狀態可定義為STT-MRAM單元之一「0」邏輯狀態。在反平行組態中，STT-MRAM單元展現跨磁阻元件之一較高電阻。此高電阻狀態可定義為STT-MRAM單元之一「1」邏輯狀態。
可藉由使一程式化電流通過磁單元核心及其中之固定區及自由區而完成自由區之磁定向之切換。固定區使程式化電流之電子自旋極化，且隨著自旋極化電流通過核心而產生扭矩。自旋極化電子電流將扭矩施加於自由區上。當通過核心之自旋極化電子電流之扭矩大於自由區之一臨界切換電流密度(Jc)時，切換自由區之磁定向之方向。因此，程式化電流可用於更改跨磁區之電阻。跨磁阻元件之所得高電阻或低電阻狀態實現STT-MRAM單元之讀取及寫入操作。在切換自由區之磁定向以達成與一所要邏輯狀態相關聯之平行組態或反平行組態之後，通常期望在一「儲存」階段期間維持自由區之磁定向直至STT-MRAM單元被重寫入至一不同組態(即，至一不同邏輯狀態)。
然而，自固定區發射之一磁偶極場之存在可損害在STT-MRAM單元之操作期間對稱地切換自由區之磁定向之能力。已致力於消除歸因於來自一雜散磁偶極場之干擾之切換之負面效應。舉例而言，包含一合成反鐵磁體(包含藉由一耦合材料分開之一上磁區及一下磁區)之磁材料可減小雜散磁偶極場之負面效應。上磁區及下磁區之各者可包含藉由一傳導材料彼此分開之磁材料。耦合材料經配製及定位以提供相鄰磁材料之一反平行耦合。目標係歸因於各自磁定向之相反方向而藉由由下區發射之一磁偶極抵消由上區發射之一磁偶極場。然而，上 區與下區之間的磁耦合可展現鐵磁耦合與反鐵磁耦合之間的振盪行為。此外，在習知合成反鐵磁體中，上磁區之生長可受限於耦合材料之類型及厚度，而可藉由可包含鉭及釕之一下伏習知晶種材料判定下磁區之磁特性(例如，PMA、磁滯等等)。舉例而言，定位成比其他磁區距晶種材料更遠之磁區(例如，遠離晶種材料之磁區)可展現不同於其他磁區及晶種材料之一結晶結構，此可導致包含磁區之磁單元結構展現結構缺陷及減小的PMA。
將耦合材料耦合至上磁材料及下磁材料之努力包含退火耦合材料及上磁材料及下磁材料。然而，雖然退火可改良磁材料之晶體結構且改良磁材料與耦合材料之間的黏著性，但退火可減小磁材料之磁性質(例如，磁異向性(「MA」)及垂直磁異向性(「PMA」))。退火亦可影響磁材料與耦合材料之間的耦合強度，此可影響反鐵磁性及/或經耦合磁結構之反鐵磁性。舉例而言，退火可更改磁材料之晶體定向且可產生可干擾記憶體單元之讀取及寫入操作之平面內或平面外磁矩。因此，退火可減小磁材料之PMA且可產生干擾併入磁材料之一磁單元結構之操作之平面外磁偶極矩。
100‧‧‧磁單元結構
101‧‧‧磁單元核心
101’‧‧‧磁單元核心
102‧‧‧基板
104‧‧‧下電極
105‧‧‧磁結構
106‧‧‧下中間區
108‧‧‧非晶材料
110‧‧‧晶種材料
112‧‧‧鉭部分
114‧‧‧鉑部分
116‧‧‧釕部分
117‧‧‧磁材料
119‧‧‧傳導材料
120‧‧‧人造超晶格(「ASL」)結構
120’‧‧‧人造超晶格結構
121‧‧‧箭頭
122‧‧‧耦合材料
122’‧‧‧耦合材料
124‧‧‧人造超晶格結構
124’‧‧‧人造超晶格結構
126‧‧‧覆蓋材料
126’‧‧‧覆蓋材料
128‧‧‧絕緣區
128’‧‧‧絕緣區
130‧‧‧固定區
130’‧‧‧固定區
132‧‧‧自由區
132’‧‧‧自由區
133‧‧‧箭頭
134‧‧‧上中間區
136‧‧‧上電極
150‧‧‧磁單元結構
200‧‧‧磁單元結構
201‧‧‧磁單元核心
202‧‧‧基板
204‧‧‧下電極材料
206‧‧‧下中間區材料
208‧‧‧非晶材料
210‧‧‧晶種材料
212‧‧‧鉭材料
214‧‧‧鉑材料
216‧‧‧釕材料
220‧‧‧人造超晶格結構材料
221‧‧‧箭頭
222‧‧‧耦合材料
224‧‧‧人造超晶格材料
226‧‧‧覆蓋材料
228‧‧‧絕緣材料
230‧‧‧固定區材料
232‧‧‧自由區材料
233‧‧‧箭頭
234‧‧‧上中間區材料
236‧‧‧上電極材料
500‧‧‧STT-MRAM系統
502‧‧‧磁單元核心
503‧‧‧存取電晶體
504‧‧‧資料/感測線
505‧‧‧存取線
506‧‧‧源極線
507‧‧‧讀取/寫入電路
508‧‧‧位元線參考
509‧‧‧感測放大器
512‧‧‧周邊裝置
514‧‧‧STT-MRAM單元
圖1A係形成於一晶種材料上方之一磁材料之一簡化橫截面視圖；圖1B係包含一磁材料與一傳導材料之交替部分之一磁材料之一簡化橫截面視圖；圖2係根據本發明之一實施例之包含晶種材料之一磁單元結構之一簡化橫截面視圖；圖3係根據本發明之另一實施例之包含晶種材料之一磁單元結構之一簡化橫截面視圖；圖4A至圖4D係圖解說明用於形成圖2之磁單元結構之一方法之一 實施例之不同程序階段之簡化橫截面視圖；圖5係根據本發明之一實施例之包含具有一磁單元結構之一記憶體單元之一STT-MRAM系統之一示意圖；圖6係比較包含含鉑晶種材料之一磁結構相較於包含一習知晶種材料之一磁結構之異向性場(即，Hk)之一平面內循環圖；圖7係在300℃退火圖2之磁單元結構及包含一習知晶種材料之一磁單元結構之各者之後比較該等結構之磁性質之一平面外循環圖；圖8A係在300℃退火圖2之磁單元結構及包含一習知晶種材料之一磁單元結構之各者接著在360℃退火該等結構之各者之後比較該等結構之磁性質之一平面外循環圖；圖8B係在300℃退火圖2之磁單元結構及包含一習知晶種材料之一磁單元結構之各者接著在360℃退火該等結構之各者之後比較該等結構之磁性質之一平面內循環圖；圖9A係比較生長在一結晶基板上方之一磁單元結構之磁性質與生長在一非晶基板上方之一磁單元結構之磁性質之一平面外循環圖；及圖9B係當生長在一結晶基板上方之一磁單元結構及生長在一非晶基板上方之一磁單元結構之各者包含基板與晶種材料之間的一非晶材料時比較該等磁單元結構之磁性質之一平面外循環圖。
包含於本文中之圖解不旨在係任何特定系統或半導體結構之實際視圖，而僅係經採用以描述在本文中描述之實施例之理想化表示。圖之間共同的元件及特徵可保持相同元件符號。
以下描述提供諸如材料類型、材料厚度及處理條件之特定細節，以便提供在本文中描述之實施例之一全面描述。然而，一般技術者將理解，可在不採用此等特定細節之情況下實踐本文中揭示之實施例。實際上，可結合在半導體行業中採用之習知製造技術實踐實施 例。另外，本文中提供之描述並不形成用於製造半導體結構、磁單元結構或記憶體單元之一完整程序流程，且下文描述之半導體結構、磁單元結構及記憶體單元並不形成一完整半導體結構、磁單元結構或記憶體單元。在下文僅詳細描述理解本文中描述之實施例所需之該等程序動作及結構。可藉由習知技術執行形成一完整半導體結構及包含半導體結構之一記憶體單元之額外動作。
根據一些實施例，一磁記憶體單元結構可包含一晶種材料上方之一或多個磁區。晶種材料可影響上覆晶種材料之磁區之一晶體結構及一磁定向。晶種材料可經配製及組態以展現類似於上覆晶種材料之磁區之一結晶結構。晶種材料可包含三種材料(諸如鉭、鉑及釕)且可在本文中被稱為一「含鉑晶種材料」。本發明之鉭、鉑及釕可形成晶種材料之相異部分。包含本發明之晶種材料之磁單元結構可展現相較於包含習知晶種材料之磁單元結構之一改良磁異向性(例如，一改良PMA)。包含含鉑晶種材料之磁單元結構亦可在高於約300℃之溫度下退火之後展現改良黏著性而不展現磁性質之一降級(例如，一減小PMA或一平面內磁矩之一增大)。磁單元結構及包含具有含鉑晶種材料之磁記憶體單元結構之記憶體單元可因此展現相較於具有僅包含兩種材料(例如，鉭及釕)之習知晶種材料之磁單元結構之改良磁性質及切換特性。
圖1A圖解說明一磁結構105，其包含上覆可形成一磁記憶體單元結構之一部分之一晶種材料110之一人造超晶格(「ASL」)結構120。晶種材料110可包含一鉭部分112、一鉑部分114及一釕部分116。人造超晶格結構120可直接上覆及接觸晶種材料110。釕部分116之晶體結構及定向可實質上類似於人造超晶格結構120之晶體結構。
晶種材料110可包含一個以上部分，諸如鉭部分112、鉑部分114及釕部分116。鉭部分112可上覆一磁記憶體單元之一基板(未展示)或 另一部分。鉑部分114可直接上覆及接觸鉭部分112且釕部分116可直接上覆及接觸鉑部分114。鉑部分114可安置於鉭部分112與釕部分116之間且可直接接觸鉭部分112及釕部分116之各者。鉭部分112、鉑部分114及釕部分116之各者可為相異材料且可與相鄰部分形成一界面。鉭部分112可包含介於約九十原子百分比與約一百原子百分比之間的鉭，鉑部分114可包含介於約九十原子百分比與約一百原子百分比之間的鉑，且釕部分116可包含介於約九十原子百分比與約一百原子百分比之間的釕。
鉭部分112可具有介於約20Å與約40Å之間(諸如介於約20Å與約25Å之間、介於約25Å與約35Å之間或介於約35Å與約40Å之間)的一厚度。在一些實施例中，鉭部分112具有約30Å之一厚度。鉑部分114可具有介於約10Å與約1,000Å之間(諸如介於約10Å與約50Å之間、介於約50Å與約100Å之間、介於約100Å與約200Å之間、介於約200Å與約300Å之間、介於約300Å與約500Å之間或介於約500Å與約1,000Å之間)的一厚度。在一些實施例中，鉑部分114具有約50Å之一厚度。釕部分116可具有介於約35Å與約65Å之間(諸如介於約35Å與約45Å之間、介於約45Å與約55Å之間或介於約55Å與約65Å之間)的一厚度。在一些實施例中，釕部分116具有約50Å之一厚度。在一些實施例中，鉭部分112之厚度可為約30Å，鉑部分114之厚度可為約50Å，且釕部分之厚度可為約50Å。
晶種材料110可由濺鍍沈積形成，諸如藉由磁控濺鍍(例如，高功率脈衝磁控濺鍍(HIPIMS)、DC磁控濺鍍等等)、離子束濺鍍或其他物理氣相沈積(PVD)方法。晶種材料110亦可由原子層沈積(ALD)、化學氣相沈積(CVD)、電漿增強化學氣相沈積(PECVD)、低壓化學氣相沈積(LPCVD)或其他膜沈積程序之至少一者形成。晶種材料110可藉由在一基底材料(未展示)上方形成鉭部分112而形成。鉑部分114可形成 於鉭部分112上方且與鉭部分112直接接觸。釕部分116可形成於鉑部分114上方且與鉑部分114直接接觸。可在室溫下形成晶種材料110之鉭部分112、鉑部分114及釕部分116之各者。
參考圖1B，人造超晶格結構120可包含一磁材料117與一傳導材料119之交替部分。傳導材料119可在相鄰磁材料117之間。傳導材料119可使磁材料117能夠展現一垂直異向性(即，一垂直磁定向)。磁材料117可包含鈷及鐵之至少一者。傳導材料119可包含鉑、鈀、銥及鎳之至少一者。在一些實施例中，磁材料117包含鈷且傳導材料119包含鉑、鈀、鎳及銥之至少一者。儘管圖1B描繪在人造超晶格結構120中磁材料117之六個區及傳導材料119之六個區，但人造超晶格結構120不限於此且可包含磁材料117與傳導材料119之任何數目個(例如，一個、兩個、三個、四個或五個)交替區。
磁材料117可具有約一個單層之一厚度。藉由實例且非限制性，磁材料117可具有介於約1.0Å與約6.0Å之間(諸如介於約1.0Å與約2.0Å之間、介於約2.0Å與約3.0Å之間、介於約3.0Å與約4.0Å之間或介於約4.0Å與約6.0Å之間)的一厚度。在一些實施例中，磁材料117具有約2.4Å之一厚度。傳導材料119可具有約一個單層之一厚度。藉由實例且非限制性，傳導材料119可具有介於約1.2Å與約2.0Å之間(諸如介於約1.2Å與約1.6Å之間或介於約1.6Å與約2.0Å之間)的一厚度。在一些實施例中，傳導材料119具有約1.6Å之一厚度。
在一些實施例中，人造超晶格結構120之傳導材料119之一區可直接上覆及接觸晶種材料110。舉例而言，傳導材料119之一區可直接上覆及接觸晶種材料110之釕部分116。在其他實施例中，磁材料117之一區可直接上覆及接觸晶種材料110。
可藉由將晶種材料110曝露至退火條件(例如，藉由移除晶種材料110之一晶粒結構中之缺陷)來改良晶種材料110之一晶體結構。退火 圖1A之磁結構105亦可增大人造超晶格結構120之磁材料117與傳導材料119之間的一耦合強度(例如，黏著性)。可藉由將晶種材料110及人造超晶格結構120曝露至介於約300℃與約500℃之間的一溫度達約1分鐘(1min.)至約一小時(1hr.)之間而不損壞人造超晶格結構120或相鄰於晶種材料110之任何其他材料來退火晶種材料110及人造超晶格結構120。在一些實施例中，可在大於約300℃之一溫度下退火晶種材料110及人造超晶格結構120達約一小時。在其他實施例中，在約400℃之一溫度下退火晶種材料110及人造超晶格結構120達約十五分鐘與約三十分鐘之間。在又其他實施例中，在300℃退火晶種材料110及人造超晶格結構120達約一小時或在約360℃之一溫度下退火達約一小時。可在一真空中執行退火。晶種材料110及人造超晶格結構120可展現相較於包含習知晶種材料(諸如僅包含鉭及釕之晶種材料)之記憶體單元之一改良PMA及MA。舉例而言，包含晶種材料110及人造超晶格結構120之圖1A之結構與形成於一習知晶種材料上方之一磁材料相比可較不易於更改其磁定向。
因此，本發明揭示一種磁單元結構。磁單元結構包括上覆一基板之一鉭部分、上覆鉭部分之一鉑部分及上覆鉑部分之一釕部分及晶種材料上方之一磁區。
因此，本發明揭示一種形成一磁單元結構之方法。該方法包括：在一基板上方形成包括鉭、鉑及釕之一晶種材料，形成晶種材料包括在基板上方形成鉭，在鉭上方形成鉑，在鉑上方形成釕；且進一步包括在晶種材料上方形成一磁材料。
參考圖2，圖解說明根據一些實施例之包含一晶種材料110之一磁單元結構100。磁單元結構100包含在一基板102上方之一磁單元核心101。磁單元核心101可安置於一上電極136與一下電極104之間。磁單元核心101可包含一磁區及另一磁區，例如，分別係一「固定區」130 及一「自由區」132。一絕緣區128可安置於固定區130與自由區132之間。
基板102可包含其上形成有諸如記憶體單元內之組件之組件之一基底材料或其他構造。基板102可為一半導體基板、一支撐基板上之一基底半導體材料、一金屬電極或其上形成有一或多個材料、結構或區之一半導體基板。基板102可為一習知矽基板或包含半導體材料之其他塊體基板。如在本文中使用，術語「塊體基板」不僅意謂且包含矽晶圓，而且意謂且包含絕緣體上矽(「SOI」)基板(諸如藍寶石上矽(「SOS」)基板或玻璃上矽(「SOG」)基板)、在一基底半導體基座上之矽磊晶層或其他半導體或光電材料，諸如矽鍺(Si1-xGex，其中x係(例如)介於0.2與0.8之間的一莫耳分率)、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)或磷化銦(InP)等等。此外，當在以下描述中參考一「基板」時，可已利用先前程序階段形成基底半導體結構或基座中之材料、區或接面。
下電極104可上覆基板102。下電極104可包含一金屬(諸如銅、鎢、鉑、鈀、鈦、鉭、鎳、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、氮化鎢(WN))、多晶矽、一金屬矽化物、一金屬合金或其等之組合。
視情況，一或多個下中間區106可安置於磁區(例如，固定區130及自由區132)下方。下中間區106(若包含)可經組態以抑制下電極104與上覆下電極104之材料之間的物種擴散。下中間區106可包含一傳導材料，諸如銅、鉭、鈦、鎢、釕、氮化鉭及氮化鈦之一或多者。
視情況，一非晶材料108可上覆下中間區106(若存在)且安置於下中間區106與晶種材料110之間。在一些實施例中，非晶材料108可直接上覆下電極104。在其他實施例中，諸如在圖2中圖解說明，非晶材料108可直接上覆下中間區106。非晶材料108可減少晶種材料110及磁單元結構100之一晶體結構中之缺陷數目。非晶材料108可提供一平滑 模板，其上形成上覆材料，諸如晶種材料110(例如，晶種材料110之鉭部分112(圖1A))。非晶材料108可增大磁單元結構100之PMA及磁耦合。
在一些實施例中，非晶材料108經配製及組態以實現晶種材料110之形成以展現一所要晶體結構。非晶材料108可導致磁單元結構100之各組件展現貫穿整個磁單元結構100之一類似磁定向。因此，磁單元結構100之固定區130可展現類似於非晶材料110之一晶體定向。
非晶材料108可包含實質上非晶之一材料。非晶材料108可包含非晶鉭、非晶氧化鉭、包含鎳、鉻、其等之氧化物之一非晶材料、包含氧化鎳及氧化鉻之一非晶材料及其等之組合。可使非晶材料108之一上部氧化。舉例而言，非晶材料108可包含鉭，其中一上部包含氧化鉭，或非晶材料108可包含鎳及鉻，其中其之一上部包含氧化鎳及氧化鉻。在一些實施例中，非晶材料108可包含約四十原子百分比之鎳及約六十原子百分比之鉻(例如，Ni60Cr40)。
非晶材料108可具有介於約5Å與約15Å之間(諸如介於約5Å與約10Å之間或介於約10Å與約15Å之間)的一厚度。在一些實施例中，非晶材料108具有約10Å之一厚度。
晶種材料110可安置於下電極104上方。在一些實施例中，晶種材料110可與下電極104直接接觸。在其他實施例中，下中間區106可介入下電極104與晶種材料110之間，或晶種材料110可與非晶材料108(若存在)直接接觸。
晶種材料110可相同於上文參考圖1A描述之材料。舉例而言，晶種材料110可包含鉭部分112、鉑部分114及釕部分116。鉑部分114可直接安置於鉭部分112與釕部分116之間。釕部分116可與上覆人造超晶格結構120直接接觸。
固定區130可直接形成於晶種材料110上方。固定區130可包含人 造超晶格結構120、上覆人造超晶格結構120之一耦合材料122及上覆耦合材料122之另一人造超晶格結構124。人造超晶格結構120及另一人造超晶格結構124可相同於上文參考圖1B描述之結構。因此，人造超晶格結構120及另一人造超晶格結構124可包含磁材料117與傳導材料119之交替區。人造超晶格結構120及另一人造超晶格結構124可包含相同材料且可實質上相同。在一些實施例中，人造超晶格結構120及另一人造超晶格結構124之各者可包含一鈷磁材料與一鉑傳導材料之交替部分。
人造超晶格結構120可直接上覆晶種材料110。在一些實施例中，人造超晶格結構120之傳導材料119可與晶種材料110之釕部分116直接接觸。在其他實施例中，人造超晶格結構120之磁材料117可與晶種材料110直接接觸。
耦合材料122可直接上覆人造超晶格結構120。耦合材料122可包含釕、銠及其等之組合。耦合材料122可具有介於約1Å與約10Å之間的一厚度。在一些實施例中，耦合材料122具有介於約4Å與約5Å之間的一厚度。
另一人造超晶格結構124可直接上覆耦合材料122。如上文描述，另一人造超晶格結構124可包含相同材料且可實質上相同於人造超晶格結構120。
在其他實施例中，固定區130包含含有鈷及鐵(例如，CoxFey，其中x=10至80且y=10至80)且在一些實施例中亦含有硼(例如，CoxFeyBz，其中x=10至80，y=10至80且z=0至50)之一鐵磁材料。因此，固定區130可包含Co、Fe及B之至少一者(例如，CoFeB材料、FeB材料、CoB材料)。在其他實施例中，固定區130可替代性地或另外包含鎳(例如，NiB材料)。
如在圖2中展示，固定區130之人造超晶格結構120及另一人造超 晶格結構124可包含一固定磁定向，其由箭頭121指示。固定磁定向可為北方、南方、東方、西方等等。人造超晶格結構120及另一人造超晶格結構124之固定磁定向可相同。
一覆蓋材料126可上覆另一人造超晶格結構124。覆蓋材料126可包含CoFeB材料。如在本文中使用，術語「CoFeB材料」意謂且包含包括鈷(Co)、鐵(Fe)及硼(B)之一材料(例如，CoxFeyBz，其中x=10至80，y=10至80且z=0至50)。CoFeB材料可取決於其組態(例如，其厚度)展現或不展現磁性。覆蓋材料126可直接上覆及接觸另一人造超晶格結構124。覆蓋材料126可接觸人造超晶格結構124之磁材料117或傳導材料119。覆蓋材料126可具有介於約5Å與約15Å之間(諸如介於約5Å與約10Å之間或介於約10Å與約15Å之間)的一厚度。在一些實施例中，覆蓋材料126具有約10Å之一厚度。
一絕緣區128可上覆覆蓋材料126。在一些實施例中，絕緣區128直接上覆及接觸覆蓋材料126。絕緣區128可包含含有氧化物材料及氮化物材料(諸如氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、氮化鈦(TiN)、氮化鋁(AlN)或習知磁穿隧接面(MTJ)區中之其他氧化物或氮化物材料)之一非磁(例如，磁絕緣)材料。絕緣區128可經組態以感應自由區132中之磁異向性且用作受到固定區130、絕緣區128及自由區132之相互作用影響之一MTJ之一穿隧區。在其他實施例中，絕緣區128可包含一導電、非磁材料，諸如在自旋閥結構中使用之材料。
磁單元核心101可進一步包含安置於絕緣區128上方之自由區132。自由區132可為均勻的或可包含一個以上子區。自由區132可包含在記憶體單元之使用及操作期間展現一可切換磁定向(藉由箭頭133指示)之一磁材料。可藉由施加一電流或施加場至磁單元結構100而使可切換磁定向在一平行組態與一反平行組態之間切換。
在一些實施例中，自由區132可為一習知自由區(即，包含與人造 超晶格結構120、另一人造超晶格結構124及耦合材料122不同之材料之一磁區)。在其他實施例中，自由區132可包含相同於固定區130之人造超晶格結構120及另一人造超晶格結構124之各者之材料。自由區132可包含一磁材料117與一傳導材料119之交替部分，類似於人造超晶格結構120及另一人造超晶格結構124。然而，自由區132不限於此且可包含展現一可切換磁定向之其他合適磁材料。
視情況，一或多個上中間區134可安置於自由區132上方。上中間區134(若包含)可經組態以在記憶體單元之操作期間抑制上電極136與下伏材料之間的物種擴散。上中間區134可包含可形成一傳導覆蓋區之一傳導材料(例如，諸如銅、鉭、鈦、鎢、釕、氮化鉭或氮化鈦之一或多個材料)。在其他實施例中，上中間區134亦可包含一絕緣材料，諸如MgO、Al2O3、TiO2及其等之組合。
上電極136可上覆上中間區134。上電極136可包含銅、鎢、鉑、鈀、鈦、鉭、鎳、氮化鈦、氮化鉭、氮化鎢、多晶矽、一金屬矽化物、一金屬合金或其等之組合。在一些實施例中，上電極136包含相同於下電極104之材料。
圖2之磁單元結構100經組態為一「底部釘紮」記憶體單元(即，其中固定區130安置於自由區132下方之一記憶體單元)。然而，在其他實施例中(諸如圖3之實施例)，一固定區130’可上覆一自由區132’。因此，參考圖3，一磁單元結構150可經組態為一頂部釘紮記憶體單元。磁單元結構150可包含安置於下電極104與頂電極134之間的一磁單元核心101’。
磁單元結構150可包含上覆下電極104之一下中間區106。非晶材料108可上覆下中間區106(若存在)。晶種材料110可上覆非晶材料108(若存在)。在其他實施例中，晶種材料110可直接上覆下中間區106(若存在)或下電極104。晶種材料110可相同於上文參考圖1A及圖2描 述之材料。舉例而言，晶種材料110可包含鉭部分112、鉑部分114及釕部分116。鉑部分114可直接安置於鉭部分112與釕部分116之間。
自由區132’可直接上覆晶種材料110。舉例而言，自由區132’可直接上覆及接觸晶種材料110之釕部分116。自由區132’可包含相同於上文參考圖2描述之材料。自由區132’可包含藉由箭頭133指示之一可切換磁定向。
一絕緣區128’可上覆自由區132’。絕緣區128’可包含相同於上文參考圖2描述之材料。絕緣區128’可直接安置於自由區132’與固定區130’之間。
固定區130’可直接上覆絕緣區128’。固定區130’可包含藉由箭頭121指示之一固定磁定向。固定區130’可包含一人造超晶格結構120’、一耦合材料122’、另一人造超晶格結構124’及一覆蓋材料126’。人造超晶格結構120’、耦合材料122’、另一人造超晶格結構124’及覆蓋材料126’之各者可分別相同於人造超晶格結構120、耦合材料122、另一人造超晶格結構124及覆蓋材料126，如上文參考圖2所描述。然而，固定區130’可並不如在圖2中之磁單元結構100中般直接上覆晶種材料110。實情係，固定區130’之人造超晶格結構120’可直接接觸下伏絕緣區128’。
選用上中間區134可上覆覆蓋材料126’。上電極136可上覆上中間區134(若存在)。
本發明之實施例之記憶體單元可經組態為「平面外」STT-MRAM單元。「平面外」STT-MRAM單元可包含展現主要定向在一垂直方向上(例如，垂直於各自區之一寬度及長度之一方向或垂直於其STT-MRAM單元所處之基板之一主表面之一方向)之一磁定向之磁區。舉例而言，如在圖2及圖3中圖解說明，一STT-MRAM單元可經組態以展現在磁區(例如，固定區130及自由區132)之至少一者中之一垂 直磁定向。如在圖2及圖3中指示，固定區130及自由區132之各者可展現如藉由箭頭121及箭頭133指示之一垂直磁定向。貫穿STT-MRAM單元之使用及操作，固定區130之磁定向可保持指向本質上相同方向，例如，指向藉由箭頭121指示之方向。另一方面，在單元之使用及操作期間，自由區132之磁定向可在一平行組態與一反平行組態之間切換，如藉由箭頭133指示。
一半導體裝置可包含至少一個記憶體單元(其包含安置於一對電極之間的本發明之記憶體單元結構)。
因此，本發明揭示一種半導體裝置。半導體裝置包括上覆一基板上方之一電極之至少一個磁單元結構，該至少一個磁單元結構包括：上覆一基板上之一電極之包含鉭、鉑及釕之一晶種材料、上覆晶種材料之一磁區、上覆磁區之一絕緣材料、上覆絕緣材料之另一磁區及上覆另一磁區之另一電極。
參考圖4A至圖4D，展示形成圖2之磁單元結構100之一方法。方法可包含在一基板202上方形成一磁單元結構200。一下電極材料204可形成於基板202上方。下電極材料204可包含上文參考下電極104描述之材料之任一者。
視情況，一中間區材料206可形成於下電極材料204上方。下中間區材料206可由上文參考下中間區106描述之材料之任一者形成。在一些實施例中，下中間區材料206可與下電極材料204之傳導材料合併。舉例而言，下中間區材料206可為下電極材料204之一最上子區。
一非晶材料208可形成於下電極材料204或下中間區材料206(若存在)上方。非晶材料208可包含相同於上文參考非晶材料108描述之材料。非晶材料208可曝露至氧化條件以氧化非晶材料208之一上部。藉由非限制性實例，非晶材料208可在介於約20℃與約50℃之間的一溫度下曝露至一氧化氣氛達約一分鐘與約三十分鐘之間。
參考圖4B，一晶種材料210可形成於非晶材料208(若存在)、下中間區材料206(若存在)或下電極材料204上方。可如上文參考圖1A描述般形成晶種材料210。舉例而言，一鉭材料212可形成於非晶材料208上方。一鉑材料214可形成於鉭材料212上方且一釕材料216可形成於鉑材料214上方。鉑材料214可直接形成於鉭材料212與釕材料216之間。鉭材料212、鉑材料214及釕材料216之各者可由濺鍍沈積形成，諸如藉由磁控濺鍍(例如，高功率脈衝磁控濺鍍(HIPIMS)、dc磁控濺鍍等等)、離子束濺鍍或其他PVD方法形成。晶種材料110亦可由ALD、CVD、PECVD、LPCVD或其他膜沈積程序之至少一者形成。鉭材料212、鉑材料214及釕材料216之各者可形成為如上文參考晶種材料110描述之一厚度。
參考圖4C，一固定區材料230可形成於晶種材料210上方。固定區材料230可包含晶種材料210上方之一人造超晶格結構材料220、人造超晶格材料220上方之一耦合材料222、耦合材料222上方之另一人造超晶格材料224及另一人造超晶格材料224上方之一覆蓋材料226。固定區材料230可包含藉由箭頭221指示之一固定磁定向。
人造超晶格結構材料220可直接形成於晶種材料210之釕材料216上方。人造超晶格結構材料220可由一磁材料117與一傳導材料119之交替部分形成，如上文參考圖1B之人造超晶格結構120所描述。
耦合材料222可形成於人造超晶格結構材料220上方。耦合材料222可形成於人造超晶格結構材料220與另一人造超晶格結構材料224之間。耦合材料222可由相同於上文參考耦合材料122描述之材料形成。耦合材料222可由ALD、CVD、PVD、PECVD、LPCVD或其他膜沈積程序之至少一者形成。
另一人造超晶格材料224可直接形成於耦合材料222上方。另一人造超晶格材料224可以相同方式形成且由相同於人造超晶格材料220 之材料形成。
覆蓋材料226可直接形成於另一人造超晶格材料224上方。覆蓋材料226可由諸如CoFeB之一磁材料形成。覆蓋材料226可形成為介於約5Å與約15Å之間，諸如介於約5Å與約10Å之間或介於約10Å與約15Å之間的一厚度。在一些實施例中，覆蓋材料226形成為約10Å之一厚度。
參考圖4D，一絕緣材料228可形成於覆蓋材料226上方。絕緣材料228可形成於固定區材料230之覆蓋材料226與一自由區材料232之間。絕緣材料228可由如上文參考絕緣區128描述之相同材料形成。絕緣材料228可由ALD、CVD、PECVD、LPCVD、PVD或其他膜沈積程序之至少一者形成。
自由區材料232可直接形成於絕緣材料228上方。自由區材料232可由相同於固定區材料230之人造超晶格材料220及另一人造超晶格材料224之材料且由類似於固定區材料230之人造超晶格材料220及另一人造超晶格材料224之方法形成。自由區材料232可包含展現一可切換磁定向(藉由箭頭233指示)之一磁材料。
一上中間區材料234可視情況形成於自由區材料232上方且可包含相同於下中間區材料206之材料。因此，一磁單元核心201可包含下中間區材料206、非晶材料208、晶種材料210、固定區材料230、絕緣材料228、自由區材料232及上中間區材料234。
一上電極材料236可形成於上中間區材料234(若存在)上方或自由區材料232上方。上電極材料236可包含如上文參考上電極136描述之相同材料。
磁單元結構200可經處理以形成如在圖2中展示之磁單元結構100(圖2)。可藉由習知光微影、材料移除、蝕刻或未在本文中詳細描述之其他程序來處理磁單元結構200。
晶種材料210及磁單元結構100或磁單元結構200可曝露至退火條件以使磁單元結構100之不同部分結晶。舉例而言，磁單元結構100可曝露至介於約300℃與約500℃之間的一溫度(例如，約400℃)且可在退火溫度下保持約一分鐘(約1min.)至約一小時(約1hr)。在一些實施例中，在約300℃退火磁單元結構100達約一小時。可基於磁單元結構100之材料客製化退火溫度及時間。在一些實施例中，按階段退火磁單元結構100。舉例而言，可在300℃退火磁單元結構100達約一小時且接著在約360℃退火達約一小時。在其他實施例中，在約400℃退火磁單元結構100達約十五分鐘與約三十分鐘之間。
儘管參考圖4A至圖4D描述之磁單元結構200描述形成圖2之磁單元結構100，但圖3之磁單元結構150可由類似方法形成。然而，自由區132將形成於晶種材料110上方，絕緣材料228將形成於自由區132上方，且固定區130將形成於絕緣材料228上方，從而獲得圖3之磁單元結構150。
退火磁單元結構100可增大人造超晶格結構120及另一人造超晶格結構124至耦合材料122之PMA及耦合強度。磁單元結構100可經退火以反鐵磁地耦合人造超晶格結構120與另一人造超晶格結構124。具有介於約4Å與約5Å之間的一厚度之一耦合材料可展現人造超晶格結構120與另一人造超晶格結構124之間的一改良反鐵磁耦合且可不展現材料之鐵磁耦合。
晶種材料110之鉑部分114可增大磁單元結構100之熱穩定性。舉例而言，在一些實施例中，可在高達或超過約400℃之溫度下退火磁單元結構100而不使磁性質降級(例如，平面內磁偶極距之形成)。
參考圖5，圖解說明一STT-MRAM系統500，其包含與一STT-MRAM單元514可操作通信之周邊裝置512，周邊裝置512之一分組可經製造以形成呈包含數個列及行之一網格圖案或呈各種其他配置(取 決於系統要求及製造技術)之一記憶體單元陣列。STT-MRAM單元514可包含一磁單元核心502、一存取電晶體503、可用作一資料/感測線504(例如，一位元線)之一傳導材料、可用作一存取線505(例如，一字線)之一傳導材料及可用作一源極線506之一傳導材料。STT-MRAM系統之周邊裝置512可包含讀取/寫入電路507、一位元線參考508及一感測放大器509。磁單元核心502可為上文描述之磁單元核心101、101’之任一者。
記憶體單元陣列包含以一陣列配置在一基板上方之複數個磁單元結構100、150。磁單元結構100、150各可包含一磁單元核心101、101’，可已根據上文描述之一方法形成該等磁單元核心101、101’。記憶體單元陣列可包含配置成一網格圖案之複數個記憶體單元結構。記憶體單元陣列之各記憶體單元可安置於下電極104與上電極136之間，諸如在記憶體單元之一交叉點陣列中。
因此，本發明揭示一種半導體裝置。該半導體裝置包括自旋扭矩轉移磁性隨機存取記憶體(STT-MRAM)單元之一陣列，各STT-MRAM單元包括：上覆一基板上之一第一電極之一晶種材料，晶種材料包括鉭、鉑及釕；上覆晶種材料之一磁區；上覆磁區之一絕緣材料；及上覆絕緣材料之另一磁區；及上覆STT-MRAM單元之各者之一第二電極。
因此，本發明揭示一種形成一半導體裝置之方法。該方法包括：在一基板上之一電極上方形成一磁單元結構陣列，形成該磁單元結構陣列包括在一基板上之一電極上方形成包括鉭、鉑及釕之一晶種材料，在晶種材料上方形成一磁材料，在磁材料上方形成一絕緣材料，且在絕緣材料上方形成另一磁材料；且進一步包括在陣列之磁單元結構之各者之另一磁區上方形成另一電極。
在使用及操作中，當一STT-MRAM單元514被選擇為待程式化 時，一程式化電流經施加至STT-MRAM單元514，且電流藉由磁單元核心502之固定區自旋極化且在單元核心502之自由區上施加一扭矩，此切換自由區之磁化以「寫入」或「程式化」STT-MRAM單元514。在STT-MRAM單元514之一讀取操作中，使用一電流以偵測磁單元核心502之電阻狀態。
為起始STT-MRAM單元514之程式化，讀取/寫入電路507可產生一寫入電流(即，一程式化電流)至資料/感測線504及源極線506。資料/感測線504與源極線506之間的電壓之極性判定磁單元核心502中之自由區之磁定向之切換。藉由使用自旋極性改變自由區之磁定向，自由區根據程式化電流之自旋極性而磁化且將經程式化之邏輯狀態寫入至STT-MRAM單元514。
為讀取STT-MRAM單元514，讀取/寫入電路507產生一讀取電壓透過單元核心502及存取電晶體503至資料/感測線504及源極線506。STT-MRAM單元514之程式化狀態與可藉由資料/感測線504與源極線506之間的電壓差判定之跨單元核心502之電阻有關。在一些實施例中，電壓差可與位元線參考508比較且藉由感測放大器509放大。
圖5圖解說明包含至少一個記憶體單元之一STT-MRAM系統500之一個實例。然而，可預期，磁單元核心101、101’可併入且用於經組態以併入具有磁區之一磁單元核心之任何STT-MRAM系統內。亦預期，可在除STT-MRAM單元以外的其他磁記憶體單元中使用磁單元核心101、101’。
實例 實例1
圖6係包含含鉑晶種材料之一磁結構相較於包含一習知晶種材料(例如，僅包含鉭及釕)之一磁結構之異向性場(即，Hk)之一圖示。包含鈷與鉑之交替區之一磁結構形成於含鉑晶種材料及習知晶種材料之 各者上方。含鉑晶種材料包含一基板上方之約30Å之鉭、鉭上方之約50Å之鉑及鉑上方之約50Å之釕。習知晶種材料包含一基板上方之約30Å之鉭及鉭正上方之約50Å之釕。包含含鉑晶種材料之磁結構之異向性場比包含習知晶種材料之磁結構之異向性大約百分之二十五(25%)。舉例而言，相較於具有習知晶種材料之磁結構之約12,000 Oe，平面內循環評估針對包含含鉑晶種材料之磁結構指示約15,000 Oe之一Hk值(MA強度之一指示)。平面內循環評估針對包含含鉑晶種材料之磁結構指示一改良PMA。與形成於習知晶種材料上方之磁結構相比，包含含鉑晶種材料之磁結構亦較不易於更改其磁定向。
實例2
圖7係比較包含一習知晶種材料之一磁單元結構之磁性質與包含含鉑晶種材料之一磁單元結構之磁性質之一平面外循環。於一含鉑晶種材料上方及一習知晶種材料上方形成類似於圖2之磁單元結構100之一磁單元結構。含鉑晶種材料包含一基板上方之約30Å之鉭、鉭上方之約50Å之鉑及鉑上方之約50Å之釕。習知晶種材料包含一基板上方之鉭及鉭上方之釕。使磁單元結構之各者曝露至約300℃之退火條件達約1小時。包含含鉑晶種材料之磁單元結構展現相較於包含習知晶種材料之磁單元結構之一改良交換耦合。具有含鉑晶種材料之磁單元結構展現針對固定區之上人造超晶格結構(例如，另一人造超晶格結構124)約8,255 Oe之一交換耦合場，而具有習知晶種材料之磁單元結構展現固定區之上人造超晶格結構與下人造超晶格結構之間(例如，人造超晶格結構120與另一人造超晶格結構124之間)約7,750 Oe之一交換耦合強度。因此，相較於其他磁單元結構，包含含鉑晶種材料之磁單元結構展現平面外磁場之一約百分之七(7%)之增大(例如，PMA之一增大)。
參考圖8A，展示在使參考圖7描述之磁單元結構曝露至約360℃ 之另一退火達約1小時之後比較該等磁單元結構之磁性質之平面外循環圖。在約360℃之額外退火之後，包含含鉑晶種材料之磁單元結構展現小於包含習知晶種材料之磁單元結構之磁降級。舉例而言，與具有習知晶種材料之磁單元結構相比，具有含鉑晶種材料之磁單元結構之一上磁區(例如，圖2之另一人造超晶格結構124)展現改良之PMA及至耦合材料(例如，圖2之耦合材料122)之一更強耦合。含鉑晶種材料最小化在退火之後磁單元結構之磁阻減小之量。舉例而言，退火具有習知晶種材料之磁單元結構使結構之磁阻減小約百分之四十六(46%)，而退火具有含鉑晶種材料之磁單元結構使結構之磁阻減小約百分之二十七(27%)。
參考圖8B，具有含鉑晶種材料之磁單元展現具有最小磁降級之一改良平面外磁場(例如，PMA)。舉例而言，包含含鉑晶種材料之磁單元結構之平面內循環並不展現一平面內磁矩。另一方面，具有習知晶種材料之磁單元結構在360℃退火之後展現磁降級(例如，一減小PMA、平面內磁矩之一增大及降級切換特性)。
實例3
圖9A係展示與具有含鉑晶種材料之磁單元結構類似之磁單元結構之平面外磁場之一圖示，如上文參考圖7描述。圖9A之磁單元結構之一者中之含鉑晶種材料生長於一結晶基板上(左標度)且圖9A之其他磁單元結構生長於一非晶基板上(右標度)。生長於結晶基板上之磁單元結構之晶種材料之鉭部分亦係結晶的。形成於結晶鉭上方之鉑及釕展現多晶特性，其中晶粒具有不同晶體定向。形成於晶種材料上方之人造超晶格結構(例如，一固定區之Co/Pt人造超晶格結構)展現PMA之一減小及經由人造超晶格結構之間的釕耦合材料之一弱反鐵磁耦合。形成於非晶基板上方之鉭部分係非晶的。晶種材料之鉑及釕部分展現一均勻結晶結構且形成於晶種材料上方之人造超晶格結構展現一強 PMA及至釕耦合材料之反鐵磁耦合。如在圖中展示，相較於生長於結晶基板上之磁單元結構，生長於非晶基板上之磁單元結構展現敏銳切換特性。
參考圖9B，展示展示生長於一非晶基板上方之一磁單元結構及生長於一結晶基板上方之另一磁單元結構之平面外磁場之一圖示。磁單元結構之各者包含形成於基板與晶種材料(例如，晶種材料包含鉭、鉑及釕)之間的一非晶材料。基板上方之非晶材料係約10Å之Ni60Cr40材料。非晶材料之一曝露部分經氧化。磁單元結構之各者中之晶種材料之鉭部分係非晶的且磁單元結構之各者展現一高PMA及人造超晶格結構與耦合材料之間的一強反鐵磁耦合。
雖然已結合圖描述特定闡釋性實施例，但一般技術者將認知及瞭解，本發明涵蓋之實施例不限於在本文中明確展示及描述之該等實施例。實情係，可在不脫離本發明涵蓋之實施例之範疇(諸如在下文中主張之範疇，包含合法等效物)之情況下作出對本文中描述之實施例之許多添加、刪除及修改。另外，如由本發明者所預期，來自一個所揭示實施例之特徵可與另一所揭示實施例之特徵組合同時仍涵蓋於本發明之範疇內。
100‧‧‧磁單元結構
101‧‧‧磁單元核心
102‧‧‧基板
104‧‧‧下電極
106‧‧‧下中間區
108‧‧‧非晶材料
110‧‧‧晶種材料
112‧‧‧鉭部分
114‧‧‧鉑部分
116‧‧‧釕部分
120‧‧‧人造超晶格(「ASL」)結構
121‧‧‧箭頭
122‧‧‧耦合材料
124‧‧‧人造超晶格結構
126‧‧‧覆蓋材料
128‧‧‧絕緣區
130‧‧‧固定區
132‧‧‧自由區
133‧‧‧箭頭
134‧‧‧上中間區
136‧‧‧上電極

Claims (19)

  1. 一種半導體裝置，其包括：至少一磁單元結構，其上覆一基板上方之一電極，該至少一磁單元結構包括：一晶種材料，其包括上覆該電極之鉭、鉑及釕；一磁區，其上覆該晶種材料；一絕緣材料，其上覆該磁區；另一磁區，其上覆該絕緣材料；及另一電極，其上覆該另一磁區。
  2. 如請求項1之半導體裝置，其中該至少一磁單元結構包括磁單元結構之一陣列。
  3. 如請求項1或2中任一項之半導體裝置，其中該晶種材料之該鉑安置於該晶種材料包括該鉭之一區與該晶種材料包括該釕之另一區之間。
  4. 如請求項1或2中任一項之半導體裝置，其中該磁區直接上覆該晶種材料之該釕。
  5. 如請求項1或2中任一項之半導體裝置，其中該磁區包括鈷與鉑之交替部分。
  6. 如請求項5之半導體裝置，其中鈷之該交替部分包括介於約1.0Å與約6.0Å之間的鈷。
  7. 如請求項1或2中任一項之半導體裝置，其進一步包括下伏於該晶種材料之包括鎳及鈷之一非晶區。
  8. 如請求項7之半導體裝置，其中該晶種材料之該鉭接觸該非晶區。
  9. 如請求項1或2中任一項之半導體裝置，其中該另一磁區包括鈷 與鉑、鈀、鎳及銥之至少一者之交替部分。
  10. 如請求項1或2中任一項之半導體裝置，其中該磁區及該另一磁區展現一垂直磁定向。
  11. 如請求項1或2中任一項之半導體裝置，其中該磁區展現一固定磁定向。
  12. 如請求項1或2中任一項之半導體裝置，其中該晶種材料包括具有介於約10Å與約1,000Å之間的一厚度之一鉑部分。
  13. 如請求項12之半導體裝置，其中該鉑部分包括介於約九十原子百分比與約一百原子百分比之間的鉑。
  14. 如請求項1或2中任一項之半導體裝置，其中該晶種材料包括上覆該基板之一鉭部分、上覆該鉭部分之一鉑部分及上覆該鉑部分之一釕部分。
  15. 一種形成一半導體裝置之方法，該方法包括：在一基板上之一電極上方形成磁單元結構之一陣列，形成磁單元結構之該陣列包括：在該電極上方形成包括鉭、鉑及釕之一晶種材料；在該晶種材料上方形成一磁材料；在該磁材料上方形成一絕緣材料；及在該絕緣材料上方形成另一磁材料；及在該陣列之該等磁單元結構之各者之該另一磁材料上方形成另一電極。
  16. 如請求項15之方法，其進一步包括在約360℃之一溫度下退火該晶種材料及該磁材料達約一小時。
  17. 如請求項15或16中任一項之方法，其進一步包括在該基板與該晶種材料之間形成包括鎳及鉻之一非晶材料。
  18. 如請求項15或16中任一項之方法，其中在該晶種材料上方形成 一磁材料包括：在該晶種材料上方形成展現一固定磁定向之一磁材料。
  19. 如請求項15或16中任一項之方法，其中在該電極上方形成包括鉭、鉑及釕之一晶種材料包括：在該基板上方形成鉭；在該鉭上方形成釕；及在該鉭與該釕之間形成鉑。
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