TWI627770B - 自旋轉移力矩記憶體（ｓｔｔｍ）裝置，計算系統，積體電路，嵌入式記憶體裝置及形成自旋轉移力矩記憶體（ｓｔｔｍ）裝置之方法 - Google Patents

自旋轉移力矩記憶體（ｓｔｔｍ）裝置，計算系統，積體電路，嵌入式記憶體裝置及形成自旋轉移力矩記憶體（ｓｔｔｍ）裝置之方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI627770B
TWI627770B TW104117640A TW104117640A TWI627770B TW I627770 B TWI627770 B TW I627770B TW 104117640 A TW104117640 A TW 104117640A TW 104117640 A TW104117640 A TW 104117640A TW I627770 B TWI627770 B TW I627770B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
magnetic
layer
mtj
contact
sttm
Prior art date
Application number
TW104117640A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201614881A (en
Inventor
布萊恩 道爾
肯恩 歐固茲
查爾斯 郭
馬克 達克西
沙亞斯 蘇利
大衛 肯克
羅伯特 喬
洛桑那 哥梨薩德莫札拉得
Original Assignee
英特爾股份有限公司
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 英特爾股份有限公司 filed Critical 英特爾股份有限公司
Publication of TW201614881A publication Critical patent/TW201614881A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI627770B publication Critical patent/TWI627770B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • 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
    • 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
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C2213/00—Indexing scheme relating to G11C13/00 for features not covered by this group
    • G11C2213/50—Resistive cell structure aspects
    • G11C2213/52—Structure characterized by the electrode material, shape, etc.

Landscapes

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

Abstract

所揭露之技術係用以形成包括磁穿隧接面(MTJ)之積體電路結構，諸如具有磁性接點之自旋轉移力矩記憶體(STTM)裝置。該些技術包括結合額外磁性層(例如，類似於或相同於磁性接點層之層)以致該額外磁性層被反鐵磁地耦合(或者以一種實質上反平行的方式)。額外磁性層可協助平衡磁性接點層之磁場以限制寄生邊緣場，其將另由磁性接點層所造成。額外磁性層可藉由(例如)包括非磁性間隔物層於兩磁性層之間而被反鐵磁地耦合至磁性接點層，藉此產生合成反鐵磁體(SAF)。該些技術可有助於(例如)具有與MTJ堆疊之層實質共線或實質上共面的磁性方向之磁性接點。

Description

自旋轉移力矩記憶體(STTM)裝置，計算系統，積體電路，嵌入式記憶體裝置及形成自旋轉移力矩記憶體(STTM)裝置之方法
本發明係有關具有磁性接點之自旋轉移力矩記憶體(STTM)裝置。
自旋轉移力矩記憶體(STTM)裝置，諸如自旋轉移力矩隨機存取記憶體(STT-RAM)裝置，係使用自旋為基的記憶體技術並包括磁穿隧接面(MTJ)，其可儲存至少一位元的資訊。通常，MTJ具有固定磁性層及自由磁性層，而自由層中之磁化的方向係決定MTJ是處於高電阻率狀態或低電阻率狀態(例如，其係儲存1或者0)。以此方式，STTM為一種非揮發性類型的記憶體。用以切換MTJ之自由層的磁性方向所需的電流(例如，於寫入循環期間)被稱為關鍵電流。
100‧‧‧層間電介質(ILD)
101‧‧‧層間電介質(ILD)
102‧‧‧磁性通孔
104‧‧‧非磁性通孔
110‧‧‧磁穿隧接面(MTJ)堆疊
112‧‧‧固定磁性層
114‧‧‧穿隧障壁層
116‧‧‧自由磁性層
140‧‧‧邊緣場
300、301‧‧‧層間電介質(ILD)
302‧‧‧磁性通孔
303‧‧‧選擇性層
304‧‧‧磁性通孔
305‧‧‧選擇性層
312‧‧‧固定層
314‧‧‧穿隧障壁層
316‧‧‧自由層
322‧‧‧間隔物層
324‧‧‧間隔物層
332‧‧‧磁性接點層
334‧‧‧磁性接點層
341、342、343、344‧‧‧邊緣場
350‧‧‧開口空間
404‧‧‧非磁性通孔/接點
500‧‧‧ILD
502、504‧‧‧磁性通孔
503、505、533、535‧‧‧選擇性層
510‧‧‧MTJ堆疊
522、524‧‧‧間隔物層
532、534‧‧‧磁性接點
545‧‧‧邊緣場
1000‧‧‧計算系統
1002‧‧‧主機板
1004‧‧‧處理器
1006‧‧‧通訊晶片
圖1A闡明一範例自旋轉移力矩記憶體(STTM)裝置，其包括磁性接點/通孔及非磁性接點/通孔。
圖1B闡明由圖1A之磁性接點/通孔所造成的邊緣場。
圖2闡明一種形成具有至少一磁性接點之STTM裝置的方法，依據本發明之一或更多實施例。
圖3A-3I闡明當執行圖2之方法時所形成的範例結構，依據各個實施例。
圖3J闡明圖3I之STTM裝置，其顯示磁性層之磁化的矩及邊緣場，依據一實施例。
圖4闡明範例STTM裝置，其包括一磁性接點及一非磁性接點，依據一實施例。
圖5闡明範例STTM裝置，其包括具有共面磁矩之磁性接點，依據一實施例。
圖6闡明一種以積體電路結構或裝置(例如，STTM裝置)所實施的計算系統，該些結構或裝置係使用文中所揭露之技術及/或結構所形成，依據各個範例實施例。
【發明內容及實施方式】
所揭露之技術係用以形成包括磁穿隧接面(MTJ)之積體電路結構，諸如具有磁性接點之自旋轉移力矩記憶體(STTM)裝置。該些技術包括結合額外磁性層(例如，類似於或相同於磁性接點層之層)以致該額外磁性層被反鐵磁地耦合(或者以一種實質上反平行的方式)。額外磁性層可協助平衡磁性接點層之磁場以限制寄生邊緣場，其將另由磁性接點層所造成。額外磁性層可藉由(例如)包 括非磁性間隔物層於兩磁性層之間而被反鐵磁地耦合至磁性接點層，藉此產生合成反鐵磁體(SAF)。該些技術可有助於(例如)具有與MTJ堆疊之層實質共線或實質上共面的磁性方向之磁性接點。各種組態及變異將根據此說明書而清楚明白。
一般性概述
將磁性接點用於(例如)自旋轉移力矩記憶體(STTM)中之磁穿隧接面(MTJ)產生了非普通議題。圖1A闡明一範例STTM裝置，其包括磁性接點/通孔及非磁性接點/通孔。如圖可見，STTM裝置包括MTJ堆疊110，其係由固定磁性層112及自由磁性層116所組成，且穿隧障壁層114配置於其間。MTJ堆疊110被電連接至磁性通孔102及非磁性通孔104，而藉此，通孔102及104為用於MTJ堆疊110之接點。此外，該結構係由層間電介質(ILD)100、101所包圍，如圖所示。圖1B闡明由圖1A之磁性接點/通孔所造成的邊緣場。磁性通孔102之磁矩及相關的邊緣/雜散磁場140係由箭號所指示。如圖可見，邊緣場140進入MTJ堆疊110，其可能造成不欲的議題。此類議題可包括(例如)與MTJ堆疊110之自由層116的磁性方向之干擾，造成其：a)變為較弱且更輕易地切換(例如，當相反於磁性通孔102之方向時)，或者b)變為較強且更難以切換(例如，當平行於磁性通孔102之方向時)。此外，於某些例子中，磁性通孔102 之邊緣場140可使得自由層116之切換如此輕易以致僅僅讀取STTM裝置之動作即可能造成自由層116之不欲的切換。其他範例議題可能包括其邊緣場140可改變欲切換該裝置所需的關鍵電流且亦可改變該和低電阻率狀態之電阻值比(例如，其係儲存1或者0)。其他範例議題可包括其邊緣場140可干擾與相鄰組件，諸如相鄰STTM裝置中之其他MTJ堆疊。
因此，並依據本發明之一或更多實施例，所揭露之技術係用以形成具有磁性接點之STTM裝置。如根據本發明將清楚瞭解者：於某些實施例中，伴隨著使用STTM裝置(或者包括MTJ之其他裝置)之磁性接點/通孔的上述議題可藉由結合另一被插入的磁性層而被限制，以致額外磁性層被反鐵磁地耦合或者被耦合以一種實質上反平行的方式(例如，其中磁性層之磁矩係實質上反平行的)。以此方式，來自額外磁性層之磁場可平衡或幾乎平衡磁性接點層之磁場，因此限制磁性接點層之邊緣場。於某些實施例中，兩磁性層可由一促成兩磁性層之反鐵磁耦合的間隔物層(例如，釕(Ru)層)來分離。於某些實施例中，磁性層(例如，鐵磁層)，以及配置於其間的間隔物層，係產生合成反鐵磁體(SAF)。
於某些實施例中，僅有與MTJ之一接點可為磁性的(並包括與其反鐵磁地耦合的額外磁性層)，而於其他實施例中，與MTJ之兩接點可為磁性的(以各磁性接點包括與其反鐵磁地耦合的相應額外磁性層)。雖然完美的反 鐵磁耦合將較適於減少其由磁性接點之磁場所造成的寄生邊緣場，但是與相應額外磁性層之反鐵磁耦合無需為完美的。換言之，耦合中的磁性層無須被耦合以使得磁性層之磁矩為完全反平行的(或者完全平衡的)。於某些實施例中，藉由將磁性接點層與額外磁性層耦合可實線優點，以致磁性層之磁矩為實質上反平行的(例如，於完全反平行的15度之內)。於某些實施例中，STTM裝置可組態成以致兩耦合磁性層之磁矩是實質上共線的(例如，實質上指向彼此或實質上指離彼此)。於某些實施例中，STTM裝置可組態成以致兩耦合磁性層之磁矩是實質上共線的(例如，於兩實質上平行的平面中指離彼此)。
經分析後(例如，使用掃描/傳輸電子顯微鏡(SEM/TEM)及/或組成映射)，依據一或更多實施例所組態的結構將有效地顯示一種積體電路結構，其包括具有至少一磁性接點及與其耦合之額外磁性層的MTJ(例如，STTM裝置)，如文中多樣地描述者。例如，於某些實施例中，磁性接點可反鐵磁地與額外磁性層耦合(例如，用以產生SAF)，而於某些實施例中，磁性接點層之磁矩可為實質上反平行(或實質上平衡)於額外磁性層之磁矩。於某些實施例中，反鐵磁地耦合磁性層(或以實質上反平行方式將其耦合)可協助限制寄生邊緣場免於負面地影響裝置之MTJ(其為該裝置之部分)及/或負面地影響相鄰裝置。各種組態及變異將根據此說明書而清楚明白。
架構及方法
圖2闡明一種形成具有至少一磁性接點之自旋轉移力矩記憶體(STTM)裝置的方法200，依據本發明之一或更多實施例。如根據此說明書所將清楚明白者，各磁性接點包括一相應磁性通孔層，而該些磁性層係由一間隔物層所分離，該間隔物層係反鐵磁地耦合該些磁性層或者以實質上反平行的方式將其耦合。圖3A-3I闡明當執行圖2之方法200時所形成的範例結構，依據各個實施例。雖然文中所揭露之結構及技術係主要以STTM裝置之背景來闡明或描述，但如文中多處所述之類似原理及技術可被用於其他的積體電路結構。例如，文中所述之技術可被用於包括磁穿隧接面(MTJ)等其他結構，諸如磁電阻隨機存取記憶體(MRAM)或熱輔助切換MRAM(TAS-MRAM)。換言之，文中所述之技術可被用於任何適當的結構或裝置，其將受惠自一或更多SAF接點之使用，以(例如)協助減少或消除來自其與磁性接點之使用相關的邊緣場之效應。
如可見於圖2，方法200包括提供202基底，其包括下磁性通孔，諸如圖3A中所示之結構，依據一實施例。圖3A顯示一範例基底，於其上可形成一具有SAF接點之STTM裝置。於此範例實施例中，基底包括第一(或下)磁性通孔302，其具有層間電介質(ILD)300於磁性通孔302之任一側上。磁性通孔302可為或者可延伸至互連，其引導至(例如)位元線，如根據此說明書所將清楚明白 者。磁性通孔302可由任何適當的導電磁性材料(或材料之組合)所形成，使用任何適當的技術，且磁性通孔302之尺寸(例如，厚度、深度等等)可針對既定的目標應用或終端使用而被客製化如所欲。例如，於某些情況下，磁性通孔302可由一或更多鐵磁材料所組成，諸如鐵(Fe)、鈷(Co)、及/或(Ni)。於某些情況下，磁性通孔302可包含錳(Mn)、CoFeB、或任何其他適當的磁性材料。於某些實施例中，磁性通孔302可電氣地接地或者電氣地連接至電壓源(例如，電晶體或二極體)。於某些此類實施例中，磁性通孔302被電氣地接地或者是被電氣地連接至電壓源可取決於後續沈積之MTJ堆疊的定向，如根據此說明書所將清楚明白者。此外，磁性通孔302可被電氣地連接至位元線或字元線，根據MTJ堆疊之定向(例如，該堆疊是形成有自由磁性層於該堆疊之底部上或者頂部上)。ILD 300可被形成自任何適當的電介質或絕緣體材料(或此類材料之組合)，使用任何適當之技術。例如，於某些情況下，電介質300可包含氧化物，諸如二氧化矽(SiO2)、碳摻雜的氧化物(CDO)、氮化矽、有機聚合物，諸如全氟環丁烷或聚四氟乙烯、氟矽酸鹽玻璃(FSG)、及/或有機矽酸鹽，諸如半矽氧烷、矽氧烷、或有機矽酸鹽玻璃
如亦可見於圖3A中，磁性通孔302包括選擇性層303於任一側上，在此範例情況下，以其選擇性層303置於磁性通孔302與ILD 300之間。選擇性層303(及文中 所述之其他選擇性層)可存在以協助(如文中多處所述之磁性通孔及/或磁性接點的)磁性材料不擴散入周圍的ILD材料；然而，於某些實施例中，選擇性層可不被包括於任何磁性層之任一側上。選擇性層303可包含非磁性包覆層，諸如氮化鈦(TiN)、鉭(Ta)、或某種其他適當材料。於某些例子中，選擇性層303可為障壁層，以供(例如)協助提供相應的相鄰磁性層(例如，磁性通孔302，於此範例情況下)之磁性遮蔽。選擇性層303可具有範圍從1至15nm之厚度(例如，介於磁性通孔302與ILD 300之間的尺寸)、或某其他適當的厚度，根據既定的目標應用或終端使用。
方法200接著沈積204間隔物層322及磁性接點層332於圖3A中所示之基底上，以形成圖3B中所示之範例結構，依據一實施例。間隔物層322及磁性接點層332之沈積204可使用任何適當的程序或技術來執行。例如，沈積204可使用以下來執行：物理氣相沈積(PVD)程序(諸如濺射沈積)、化學氣相沈積(CVD)程序、原子層沈積(ALD)程序、及/或分子束外延(MBE)程序。磁性接點層332最終地變為連接至STTM裝置之MTJ堆疊的磁性接點，如根據此說明書所將清楚明白者。間隔物層322(亦稱為耦合層)為介於磁性通孔302與磁性接點層332之間的中間層，其容許兩磁性層具有實質上反平行的耦合及/或為反鐵磁耦合。因此，間隔物層322之特定材料及/或尺寸(例如，厚度、深度，等等)可由磁性通孔 302及/或間隔物層322來決定，以致間隔物層322之選定的材料/厚度容許兩磁性層被反鐵磁地耦合。例如，間隔物層322可包含釕(Ru)、鋨(Os)、錸(Re)、鉻(Cr)、銠(Rh)、銅(Cu)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鎢(W)、銥(Ir)、釩(V)之至少一者、及其合金、及/或根據既定目標應用或終端使用之任何其他的適當材料。間隔物層322亦可具有範圍0.5與1.5nm之範圍內的厚度、或根據既定目標應用或終端使用之任何其他適當的厚度。於一範例實施例中，間隔物層322包含/包括釕(Ru)並具有介於0.7與1.0nm之間的厚度(例如，介於磁性通孔302與磁性接點層332之間的尺寸，於此範例情況下)。
磁性接點層332可由任何適當的導電磁性材料(或材料之組合)所組成，且磁性接點層332之尺寸(例如，厚度、深度等等)可針對既定的目標應用或終端使用而被客製化如所欲。例如，於某些情況下，磁性接點層332可由一或更多鐵磁材料所組成，諸如鐵(Fe)、鈷(Co)、及/或鎳(Ni)。於某些情況下，磁性接點層332可包含CoFeB、或Heusler合金或者半Heusler合金(諸如MnxGa或Co2YZ，其中Y=Mn,Cr,Fe而Z=Al,Si,Ga)或任何其他適當的磁性材料。如文中所述，於某些實施例中，磁性接點332可被選擇以反鐵磁地與磁性通孔302耦合。於某些此類實施例中，磁性接點層332可相同於或類似於磁性通孔302，以致其磁性接點層332、間隔物層322、及 磁性通孔302產生合成反鐵磁體(SAF)，如文中參考(例如)圖3J中之實施例所更詳細地討論者。
方法200接著沈積206磁穿隧接面(MTJ)層，其包括固定層312、穿隧障壁層314及自由層316，以形成圖3C中所示之範例結構，依據一實施例。MTJ層312、314及316之沈積206可使用文中所述之範例技術(例如，PVD、CVD、ALD、MBE等等)、或使用任何其他適當的技術來執行。如根據此說明書所將清楚明白者，MTJ層312、314及316將被蝕刻以形成MTJ堆疊310，其中穿隧障壁層314被配置於固定層312與自由層316之間。雖然MTJ堆疊310於文中被討論為僅具有三個層312、314、及316，但MTJ堆疊可包含額外層，諸如間隔物或障壁層、額外固定及/或自由磁性層，等等。因此，本發明之MTJ堆疊不限於僅具有固定磁性層、穿隧障壁層、及自由磁性層，而被提供為具有這些層以供說明之目的。例如，於某些情況下，固定磁性層及/或自由磁性層可包含其執行如個別層之相同功能的多數層。注意：雖然在此範例實施例中MTJ堆疊被顯示為具有自由層於固定層之上，但本發明無須如此限制，且於其他實施例中，自由層可被形成於固定層底下(例如，固定層312和自由層316之位置可被交換，於範例實施例中)。
固定磁性層312(亦稱為釘住磁性層)可形成自任何適當的磁性材料(或此類材料之組合)。於某些實施例中，固定磁性層312係由用於維持固定多數自旋之材料或 材料堆疊所組成。例如，依據某些實施例，固定磁性層312可被形成自：鐵(Fe)；鉭(Ta)；釕(Ru)；鈷(Co)；一或更多過渡金屬之合金，諸如鈷鈀(CoPd)或鈷鉑(CoPt)；一或更多過渡金屬與類金屬之合金，諸如鈷鐵硼(CoFeB)；及/或其任何一或更多者之合金。於某些實施例中，固定磁性層312係由單一CoFeB層所組成，而於其他實施例中固定層312係由CoFeB/Ru/CoFeB堆疊(例如)所組成。固定磁性層312可具有任何適當的厚度，諸如20-30nm之範圍內的厚度，例如，於某些實施例中。用於固定磁性層312之其他適當材料及厚度將取決於既定應用且將根據本說明書而清楚明白。
穿隧障壁層314可被形成自任何適當的電絕緣材料(或此類材料之組合)。於某些實施例中，穿隧障壁層314係由一種適於容許多數自旋之電流通過該層而同時(至少某程度地)阻止少數自旋之電流通過該層的材料所組成，如通常用於穿隧或隧道障壁層之情況。例如，於某些情況下，穿隧障壁層314可被形成自氧化物，諸如氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al2O3)、或任何其他適當的穿隧材料。穿隧障壁層314可具有任何適當的厚度，諸如1nm或更小之厚度，例如，於某些實施例中。用於穿隧障壁層214之其他適當材料及厚度將取決於既定應用且將根據本說明書而清楚明白。
自由磁性層316(亦稱為記憶體層)可被形成自文中針對固定磁性層312(例如)而討論的任何範例磁性材 料。於某些實施例中，自由磁性層316係由適於多數自旋與少數自旋之間轉變的材料所組成，根據其應用。再者，自由磁性層316可被允許經歷其磁化之改變，而因此可被視為(一般而言)自由或動態磁性層。因此，自由層316可被稱為鐵磁記憶體層，於某些例子中。於某些範例情況下，自由磁性層316可被形成為CoFeB之單層。自由磁性層316可具有任何適當的厚度，諸如1-2nm之範圍內的厚度，例如，於某些實施例中。用於自由磁性層316之其他適當材料及厚度將取決於既定應用且將根據本說明書而清楚明白。
方法200接著沈積208額外磁性接點層334及間隔物層324以形成圖3D中所示之範例結構，依據一實施例。選擇性層334及324之沈積208可使用文中所述之範例技術(例如，PVD、CVD、ALD、MBE等等)、或使用任何其他適當的技術來執行。沈積208是選擇性的，因為MTJ堆疊310之兩接點無需為SAF接點，如文中所將更詳細地描述者，諸如參考圖4中之實施例。然而，於此範例實施例中，磁性接點層334及間隔物層324被沈積以便稍後形成額外SAF接點(上接點)，於此範例情況下。磁性接點層334可包含任何適當的磁性材料(或材料之組合)，諸如文中針對磁性接點層332所討論的材料、或任何其他適當的材料。再者，磁性接點層334之尺寸(例如，厚度、深度等等)可針對既定目標應用或終端使用而被客製化如所需，並可具有如文中針對磁性接點層332所 討論的厚度或厚度範圍、或任何其他適當的厚度。
如根據此說明書所將清楚明白者，間隔物層324為介於磁性接點層334與磁性通孔304之間的中間層，且間隔物層324容許兩磁性層被反鐵磁地耦合。因此，間隔物層324之特定材料及/或尺寸(例如，厚度、深度，等等)可由磁性接點層334及/或磁性通孔304來決定，以致間隔物層324之選定的材料厚度容許兩磁性層具有實質上反平行的耦合及/或為反鐵磁耦合。間隔物層324可包含任何適當的材料(或材料之組合)，諸如文中針對間隔物層322所討論的材料、或任何其他適當的材料。再者，間隔物層324之尺寸(例如，厚度、深度等等)可針對既定目標應用或終端使用而被客製化如所需，並可具有如文中針對間隔物層322所討論的厚度或厚度範圍、或任何其他適當的厚度。如文中參考(例如)圖3J中之實施例所更詳細地討論，磁性接點334、間隔物層324、及磁性通孔304可組態成產生MTJ堆疊310之SAF接點。
方法200接著蝕刻210基底(例如，圖3A中所提供之基底)上所沈積的所有層(例如，層322、332、312、314、316、334、及324)以形成圖3E中所示之範例結構，依據一實施例。蝕刻210可使用任何適當的蝕刻技術來執行並可包括任何數目的適當圖案化程序。例如，於某些實施例中，蝕刻210可包括任何適當的乾式或濕式蝕刻程序。於某些實施例中，蝕刻210可被執行在原處/無空氣斷裂，或者其可被執行在異處。於某些此類實施例中， 在原處蝕刻可被執行以協助保護MTJ堆疊210之層，諸如(例如)協助防止自由層216之氧化。於某些實施例中，蝕刻210可使用其並非揮發性之蝕刻產品來執行，諸如使用氬及/或氪離子轟擊。
方法200接著沈積212層間電介質(ILD)301以形成圖3F中所示之結構，依據一實施例。沈積212可使用文中所述之範例技術(例如，PVD、CVD、ALD、MBE等等)、或使用任何其他適當的技術來執行。ILD 301可被形成自任何適當的電介質或絕緣體材料(或此類材料之組合)。例如，於某些情況下，電介質301可包含氧化物，諸如二氧化矽(SiO2)、碳摻雜的氧化物(CDO)、氮化矽、有機聚合物，諸如全氟環丁烷或聚四氟乙烯、氟矽酸鹽玻璃(FSG)、及/或有機矽酸鹽，諸如半矽氧烷、矽氧烷、或有機矽酸鹽玻璃
方法200接著蝕刻214 ILD 301以形成/產生開口空間350以供上通孔被沈積，如圖3G中所示，依據一實施例。蝕刻214可使用任何適當的蝕刻技術來執行並可包括任何數目的適當圖案化程序。
方法200接著沈積216上通孔材料，依據某些實施例。沈積216可使用文中所述之範例技術(例如，PVD、CVD、ALD、MBE等等)、或使用任何其他適當的技術來執行。例如，於圖3H所示之實施例中，上通孔材料包括選擇性層305及磁性通孔層304，其被沈積216於圖3G中所示之結構上。然而，上通孔可為非磁性材料，如文中 參考(例如)圖4中之實施例所討論者。於圖3H所示之範例實施例中，選擇性層305被沈積並接著蝕刻以留存僅於ILD 301中之開口空間350的側邊上之選擇性層305，且接著磁性通孔層304被沈積於其上。然而，因為層305是選擇性的，所以該層不需存在。如先前所述，選擇性層305可被形成以協助磁性材料(磁性通孔304材料，於此範例情況下)而不擴散入周圍的ILD材料(ILD 301，於此範例情況下)。選擇性層305亦可被形成以協助提供磁性遮蔽以(例如)協助遮蔽磁性通孔304之磁場自相鄰結構。
方法200接著選擇性地平坦化及/或拋光218圖3H之結構以形成圖3I中所示之結構，依據一實施例。於此範例實施例中，平坦化/曝光218被執行以移除過量的磁性通孔304材料(及任何剩餘的選擇性層305材料)自ILD 301之頂部上。平坦化/曝光可使用任何適當的技術來執行，諸如化學機械拋光平坦化/曝光(CMP)或任何其他適當的程序。
於替代實施例中，方法200可包括沈積上通孔材料(例如，磁性通孔層304)於(例如)圖3D中所示之結構上(例如，間隔物層324之頂部上)。於此一實施例中，上通孔層可接著被蝕刻以其為綜合的剩餘層沈積在基底上以形成類似於圖3E中所示之結構，除了其已蝕刻堆疊將包括上通孔(例如，磁性通孔304)於頂部上。此外，於此一實施例中，ILD材料可接著被沈積於此結構之 上且ILD之一部分可被開口以獲得對上通孔之存取而建立與MTJ堆疊之頂部的電連接，舉例而言。各種其他組態及變異將根據此說明書而清楚明白。
圖3J闡明圖3I之STTM裝置，其顯示磁性層之磁化的矩及邊緣場，依據一實施例。如圖3J之範例實施例中可見，磁性通孔302具有磁矩M1及邊緣場341，磁性接點332具有磁矩M2及邊緣場342，磁性接點334具有磁矩M3及邊緣場343，磁性通孔304具有磁矩M4及邊緣場344。為了說明之目的，各磁性層之磁矩係由虛線箭號所指示，而邊緣場係由包括其顯示邊緣場之磁性方向的箭號之虛線橢圓所指示。此外，間隔物層322反鐵磁地耦合磁性通孔302與磁性接點332，而間隔物層324反鐵磁地耦合磁性通孔304與磁性接點334。如此範例實施例中亦可見，M1係反平行於且共線與M2，而M3係反平行於且共線與M4。注意：磁矩亦與MTJ堆疊310共線。亦注意：雖然耦合的磁性層之共線磁矩(M1/M2及M3/M4，於此範例情況下)被指向彼此於此範例實施例中，但是於其他範例實施例中，耦合的磁性層之共線磁矩可被定向為指離彼此。於某些例子中，磁性接點可類似於或相同於磁性通孔(例如，類似或相同材料)，除了其磁性接點可被對準以一相對於磁性通孔之反平行定向(諸如圖3J中所示者)。於某些實施例中，磁性通孔/磁性接點組合之磁矩(M1/M2及/或M3/M4，於此範例情況下)可為實質上反平行的，以協助減少其個別邊緣場之效應。因此，於某些實 施例中，磁矩無須完全地反平行或完美地反鐵磁地耦合(例如，磁矩可具有至少幾乎平衡的反鐵磁耦合)以協助限制或完全地減少磁性層之寄生邊緣場。
如圖3J中可見，磁性通孔302、304之邊緣場341、344(個別地)不會侵佔於MTJ堆疊310上，因為磁性通孔302、304之磁場係被磁性接點332、334所個別地平衡。注意：邊緣場341、344可與圖1B中之邊緣場140進行比較以觀察相對於MTJ堆疊之邊緣場位置的差異。同時注意：磁性接點332、334之邊緣場342、343不會侵佔於MTJ堆疊310上，於此範例實施例中，因為磁性接點332、334之磁場係被磁性通孔302、304所個別地平衡。因此，將額外磁性層反鐵磁地(或者以實質上反平行的方式)與磁性通孔/接點層耦合有助於限制寄生邊緣場。於某些實施例中，實質上反平行可表示於完全反平行之5、10、15、20、25或30度以內，或者於如根據此說明書所將清楚明白者的某其他適當度數以內。
圖3J中之磁性層被組態成(於此範例實施例中)以致302/322/332及304/322/332層堆疊各形成與MTJ堆疊310之合成反鐵磁(SAF)接點。換言之，各磁性通孔/間隔物層/磁性接點堆疊形成與MTJ堆疊310之SAF接點，於此範例實施例中。於某些實施例中，磁性通孔/間隔物層/磁性接點堆疊可包含Co/Ru/Co、Co/Ru/CoFeB、CoFeB/Ru/CoFeB、CoFeB/Ru/Co、或某其他適當組合，如根據此說明書所將清楚明白者。層之尺寸(例如，厚度、 深度，等等)可根據所使用的材料以及既定的目標應用或終端使用而被調整。
圖4闡明範例STTM裝置，其包括一磁性接點及一非磁性接點，依據一實施例。圖4中所示之結構係類似於圖3J中所示之結構，除了其上接點於圖3J中為SAF接點而於圖4中為非磁性材料。如圖可見，圖4包括上非磁性通孔/接點404。例如，此一結構可使用圖2之方法200而被形成，其中選擇性沈積208未被執行且上通孔材料之沈積216為非磁性材料之沈積，依據一實施例。此結構被提供以闡明其兩接點無需為其被反鐵磁地耦合(或者以實質上反平行的方式耦合)之磁性材料，如文中多處所述。於此等實施例中，上或下通孔/接點可為非磁性材料(顯示為上通孔/接點404，於此範例情況下)。例如，非磁性通孔404可包含銅(Cu)或某其他非磁性材料。此外，非磁性通孔/接點可被電耦合至MTJ堆疊之固定層或自由層(例如，MTJ堆疊310之固定層312或自由層316)，或者至任何其他適當MTJ堆疊之某其他層，如文中多處所述。
圖5闡明範例STTM裝置，其包括具有共面磁矩之磁性接點，依據一實施例。圖5中所示之結構係類似於圖3J中所示之結構，而因此類似的編號被用以描述結構之組件，其中該些組件被編號於圖3J中之300多以及圖5中之500多(例如，ILD 300類似於LLD 500，MTJ堆疊310類似於MTJ堆疊510，依此類推)。因此，文中所提供之元件的討論可應用於圖5中之元件。圖5與圖3J中的結 構間之差異在於圖5中之磁性層的磁矩M5-8為共面(例如，彼此共面以及與MTJ堆疊510共面)，相較於圖3J中之磁性層的磁矩M1-4，其為共面的(例如，彼此共面以及與MTJ堆疊310共面)。
如圖5之範例實施例中可見，磁性通孔502具有磁矩M5及邊緣場545，磁性接點532具有磁矩M6及邊緣場346，磁性接點534具有磁矩M7及邊緣場347，磁性通孔504具有磁矩M8及邊緣場348。為了說明之目的，各磁性層之磁矩係由虛線箭號所指示，而邊緣場係由包括其顯示邊緣場之磁性方向的箭號之虛線橢圓所指示。此外，間隔物層522反鐵磁地耦合磁性通孔502與磁性接點532，而間隔物層524反鐵磁地耦合磁性通孔504與磁性接點534。如此範例實施例中亦可見，M5係反平行於且共線與M6，而M7係反平行於且共線與M8。如文中所述，雖然磁性通孔/磁性接點組合之磁矩(M5/M6及M7/M8，於此範例情況下)為完全反平行的以達成SAF耦合，但其無須完全地反平行或完美地反鐵磁地耦合(例如，磁矩可具有至少幾乎平衡的反鐵磁耦合)以協助限制或完全地減少磁性層之寄生邊緣場。於其中磁性層之磁矩為共面的情況下(例如，如圖5中所示)，反鐵磁地彼此耦合各磁性層(或以實質上反平行的方式將其耦合)可協助限制邊緣場負面地影響附近裝置。
圖5與圖3J之間的另一差異在於其圖5中之磁性層(亦即，磁性通孔502、504及磁性接點532、534)均具 有選擇性層(亦即，選擇性層503、505、533、535，個別地)於各磁性層之任一側上。如文中所述，選擇性層可於磁性層之任一、所有、或者無的任一側上(或者於多數側上)，且其可提供諸如(例如)協助防止磁性材料擴散入ILD材料及/或提供障壁給周圍材料(例如，提供磁性遮蔽)等優點。
範例系統
圖6闡明一種以積體電路結構或裝置(例如，自旋轉移力矩記憶體(STTM)裝置)所實施的計算系統1000，該些結構或裝置係使用文中所揭露之技術及/或結構所形成，依據各個範例實施例。如圖可見，計算系統1000包含主機板1002。主機板1002可包括數個組件，包括(但不限定於)處理器1004及至少一通訊晶片1006，其各可被實體地及電氣地耦合至主機板1002、或者被集成於其中。如將理解者，主機板1002可為(例如)任何印刷電路板，無論是主機板或安裝於主機板上之子板或者為系統1000之唯一板，等等。
根據其應用，計算裝置1000可包括一或更多其他組件，其可被或可不被實體地及電氣地耦合至主機板1002。這些其他組件可包括(但不限定於)揮發性記憶體(例如，DRAM)、非揮發性記憶體(例如，ROM、STTM、STT-RAM，等等)、圖形處理器、數位信號處理器、密碼處理器、晶片組、天線、顯示、觸控螢幕顯示、 觸控螢幕控制器、電池、音頻編碼解碼器、視頻編碼解碼器、功率放大器、全球定位系統(GPS)裝置、羅盤、加速計、迴轉儀、揚聲器、相機、及大量儲存裝置(諸如硬碟機、光碟(CD)、數位多功能光碟(DVD)，等等)。計算系統1000中所包括之任何組件可包括一或更多積體電路結構或裝置，該些結構或裝置係使用依據一範例實施例之揭露技術來形成。例如，於某些實施例中，計算系統之一或更多組件可包含STTM，其包括一或更多SAF接點，如文中多處所述者。於某些實施例中，多重功能可被集成入一或更多晶片(例如，注意：通訊晶片1006可為處理器1004之部分或者被集成入處理器1004)。
通訊晶片1006致能無線通訊，以供資料之轉移至及自計算系統1000。術語「無線」及其衍生詞可被用以描述電路、裝置、系統、方法、技術、通訊頻道，等等，其可藉由使用透過非固體媒體之經調變的電磁輻射來傳遞資料。該術語並未暗示其相關裝置不含有任何佈線，雖然於某些實施例中其可能不含有。通訊晶片1006可實施數種無線標準或協定之任一者，包括(但不限定於)Wi-Fi(IEEE 802.11家族)、WiMAX(IEEE 802.16家族)、IEEE 802.20、長期演進(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、藍牙、其衍生物，以及其被指定為3G、4G、5G、及以上的任何其他無線協定。計算系統1000可 包括複數通訊晶片1006。例如，第一通訊晶片1006可專用於較短距離無線通訊，諸如Wi-Fi及藍牙；而第二通訊晶片1006可專用於較長距離無線通訊，諸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO及其他。
計算系統1000之處理器1004包括封裝於處理器1004內之積體電路晶粒。於某些實施例中，處理器之積體電路晶粒包括板上電路，其被實施以一或更多使用所揭露技術來形成的積體電路結構或裝置，如文中多處所述者。術語「處理器」可指稱任何裝置或裝置之部分，其處理(例如)來自暫存器及/或記憶體之電子資料以將該電子資料轉變為其可被儲存於暫存器及/或記憶體中之其他電子資料。
通訊晶片1006亦可包括封裝於通訊晶片1006內之積體電路晶粒。依據某些此等範例實施例，通訊晶片之積體電路晶粒包括使用如文中多處所述之已揭露技術所形成的一或更多積體電路結構或裝置。如根據本說明書所將理解者，注意：多重標準無線能力可被直接地集成入處理器1004(例如，其中任何晶片1006之功能被集成入處理器1004，而非具有分離的通訊晶片)。進一步注意：處理器1004可為具有此類無線能力之晶片組。簡言之，任何數目的處理器1004及/或通訊晶片1006可被使用。類似地，任一晶片或晶片組可具有集成入其中之多重功能。
於各種實施方式中，計算系統1000可為膝上型電腦、小筆電、筆記型電腦、智慧型手機、輸入板、個人數 位助理(PDA)、超輕行動PC、行動電話、桌上型電腦、伺服器、印表機、掃描器、監視器、機上盒、娛樂控制單元、數位相機、可攜式音樂播放器、數位錄影機、或任何其他電子裝置，其係處理資料或利用使用已揭露技術所形成的一或更多積體電路結構或裝置，如文中多處描述者。
進一步範例實施例
下列範例係有關於進一步實施例，從該些實施例將清楚明白各種變異及組態。
範例1是一種自旋轉移力矩記憶體(STTM)裝置，包括：磁穿隧接面(MTJ)，其包括固定磁性層、自由磁性層、及配置於該固定與自由磁性層之間的穿隧障壁層；該MTJ之任一側上的接點，其中至少一接點為磁性的；及額外磁性層，其係反鐵磁地耦合至至少一磁性接點。
範例2包括範例1之請求標的，其中該至少一磁性接點及/或相應的額外磁性層包括至少一鐵磁材料。
範例3包括範例1-2的任一者之請求標的，其中該至少一磁性接點及/或相應的額外磁性層包括CoFeB。
範例4包括範例1-3的任一者之請求標的，其中非磁性間隔物層被配置於各磁性接點與相應的額外磁性層之間。
範例5包括範例4之請求標的，其中各非磁性間隔物層具有介於0.7與1.0nm之間的厚度。
範例6包括範例4-5的任一者之請求標的，其中各非磁性間隔物層包括釕(Ru)。
範例7包括範例1-6的任一者之請求標的，其中各磁性接點及相應的額外磁性層具有共線磁矩。
範例8包括範例1-6的任一者之請求標的，其中各磁性接點及相應的額外磁性層具有共面磁矩。
範例9包括範例1-8的任一者之請求標的，進一步包括非磁性包覆層於該至少一磁性接點及/或相應的額外磁性層之任一側上，其中該非磁性包覆層協助防止磁性材料擴散入周圍材料。
範例10包括範例9之請求標的，其中該非磁性包覆層包含氮化鈦(TiN)或鉭(Ta)。
範例11包括範例9-10的任一者之請求標的，其中該非磁性包覆層具有從2-10nm之範圍內的厚度。
範例12包括範例1-11的任一者之請求標的，其中兩接點為磁性的且反鐵磁地耦合至相應的額外磁性層。
範例13包括範例1-12的任一者之請求標的，其中各額外磁性層協助防止來自該相應磁性接點之邊緣場侵佔於該MTJ上。
範例14為一種計算系統，包括範例1-13的任一者之請求標的。
範例15為一種積體電路，包括：磁穿隧接面(MTJ)，其包括固定磁性層、自由磁性層、及配置於該固定與自由磁性層之間的穿隧障壁層；磁性接點層，其係 電連接至該MTJ之至少一側；及額外磁性層，其係藉由間隔物層而分離自該磁性接點層；其中該磁性接點層及該額外磁性層之磁矩為實質上反平行的。
範例16包括範例15之請求標的，其中該磁性接點層及/或額外磁性層包括至少一鐵磁材料。
範例17包括範例15-16的任一者之請求標的，其中該磁性接點層及/或額外磁性層包含CoFeB。
範例18包括範例15-17的任一者之請求標的，其中該間隔物層具有介於0.7與1.0nm之間的厚度。
範例19包括範例15-18的任一者之請求標的，其中該間隔物層包括非磁性材料。
範例20包括範例15-19的任一者之請求標的，其中該間隔物層包括釕(Ru)。
範例21包括範例15-20的任一者之請求標的，其中該磁性接點層與該額外磁性層的磁矩為實質上共線的。
範例22包括範例15-20的任一者之請求標的，其中該磁性接點層與該額外磁性層的磁矩為實質上共面的。
範例23包括範例15-22的任一者之請求標的，進一步包括非磁性包覆層於該磁性接點層及/或該額外磁性層之任一側上，其中該非磁性包覆層協助防止磁性材料擴散入周圍材料。
範例24包括範例23之請求標的，其中該非磁性包覆層包含氮化鈦(TiN)或鉭(Ta)。
範例25包括範例23-24的任一者之請求標的，其中 該非磁性包覆層具有從2-10nm之範圍內的厚度。
範例26包括範例15-25的任一者之請求標的，其中該磁性接點層及該額外磁性層產生合成反鐵磁體(SAF)。
範例27包括範例15-26的任一者之請求標的，其中該額外磁性層協助防止來自該磁性接點之邊緣場侵佔於該MTJ上。
範例28是一種嵌入式記憶體裝置，包括範例15-27的任一者之請求標的。
範例29包括範例28之請求標的，其中該嵌入式記憶體裝置為自旋力矩轉移記憶體(STTM)裝置。
範例30為一種形成自旋轉移力矩記憶體(STTM)裝置之方法，該方法包括：提供一包括磁性下通孔之基底；及形成多層堆疊於該基底上，該堆疊包括間隔物層、磁性接點層、磁穿隧接面(MTJ)層、及上通孔層。
範例31包括範例30之請求標的，其中該MTJ層包含固定磁性層、自由磁性層、及穿隧障壁層。
範例32包括範例30-31的任一者之請求標的，其中該堆疊具有類似於該磁性下通孔寬度之寬度。
範例33包括範例30-32的任一者之請求標的，其中該上通孔材料為非磁性的。
範例34包括範例30-32的任一者之請求標的，進一步包括：形成額外磁性接點層於該MTJ層上；及形成間隔物層於該額外磁性接點層與該上通孔層之間。
範例35包括範例34之請求標的，其中該上通孔材料為鐵磁的。
範例36包括範例30-35的任一者之請求標的，其中各磁性接點層被反鐵磁地耦合與相應的磁性通孔。
範例37包括範例30-36的任一者之請求標的，其中該多層堆疊係藉由下列方式來形成：於該基底上沈積其包含該堆疊之所有該些層；及蝕刻其包含該堆疊之所有該些層至所欲寬度。
範例38包括範例30-33的任一者之請求標的，其中該多層堆疊係藉由下列方式來形成：沈積該間隔物層、磁性接點層、及MTJ層於該基底上；蝕刻該已沈積的間隔物層、磁性接點、及MTJ層至所欲寬度；沈積層間電介質(ILD)材料；蝕刻該ILD以產生間隔於該MTJ層上方；及形成該上通孔層於該MTJ層上方之該間隔中。
範例實施例之前述說明已被提呈以供闡明及描述之目的。不是想要窮舉的或將本發明限制於所揭露的精確形式。許多組態及變異將根據此說明書而為可能的。意欲使本發明之範圍不受此詳細說明所限制，而是由後附的申請專利範圍所限制。主張本申請案之優先權的未來申請案可用不同方式主張所揭露之請求標的，且可一般性地包括如文中所多樣地揭露或另展示的一或更多限制之任何集合。

Claims (25)

  1. 一種自旋轉移力矩記憶體(STTM)裝置，包含：磁穿隧接面(MTJ)，包含：固定磁性層；自由磁性層；及配置於該固定與自由磁性層之間的穿隧障壁層；該MTJ之任一側上的接點，其中至少一接點為磁性的；及額外磁性層，其係反鐵磁地耦合至至少一磁性接點。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該至少一磁性接點及/或相應的額外磁性層包括至少一鐵磁材料。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該至少一磁性接點及/或相應的額外磁性層包括至少CoFeB。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中非磁性間隔物層被配置於各磁性接點與相應的額外磁性層之間。
  5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中各非磁性間隔物層具有介於0.7與1.0nm之間的厚度。
  6. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中各非磁性間隔物層包括釕(Ru)。
  7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中各磁性接點及相應的額外磁性層具有共線磁矩。
  8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中各磁性接點及相應的額外磁性層具有共面磁矩。
  9. 如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包括非磁性包覆層於該至少一磁性接點及/或相應的額外磁性層之任一側上，其中該非磁性包覆層協助防止磁性材料擴散入周圍材料。
  10. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該非磁性包覆層包含氮化鈦(TiN)或鉭(Ta)。
  11. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該非磁性包覆層具有範圍從2至10nm的厚度。
  12. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中兩接點為磁性的且反鐵磁地耦合至相應的額外磁性層。
  13. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中各額外磁性層協助防止來自該相應磁性接點之邊緣場侵佔於該MTJ上。
  14. 一種包括申請專利範圍第1至13項的任一項之STTM裝置的計算系統。
  15. 一種積體電路，包含：磁穿隧接面(MTJ)，包含：固定磁性層；自由磁性層；及配置於該固定與自由磁性層之間的穿隧障壁層；磁性接點層，其係電連接至該MTJ之至少一側；及額外磁性層，其係藉由間隔物層而分離自該磁性接點層；其中該磁性接點層及該額外磁性層之磁矩為實質上反平行的。
  16. 如申請專利範圍第15項之積體電路，其中該隔物層具有介於0.7與1.0nm之間的厚度。
  17. 如申請專利範圍第15項之積體電路，其中該磁性接點層及該額外磁性層產生合成反鐵磁體(SAF)。
  18. 一種嵌入式記憶體裝置，包含申請專利範圍第15至17項之任一項的積體電路。
  19. 如申請專利範圍第18項之嵌入式記憶體裝置，其中該嵌入式記憶體裝置為自旋力矩轉移記憶體(STTM)裝置。
  20. 一種形成自旋轉移力矩記憶體(STTM)裝置之方法，該方法包含：提供一包括磁性下通孔之基底；及形成多層堆疊於該基底上，該堆疊包含：間隔物層；磁性接點層；磁穿隧接面(MTJ)層；及上通孔層。
  21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該些MTJ層包含固定磁性層、自由磁性層、及穿隧障壁層。
  22. 如申請專利範圍第20項之方法，進一步包含：形成額外磁性接點層於該些MTJ層上；及形成間隔物層於該額外磁性接點層與該上通孔層之間。
  23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該上通孔材料為鐵磁的。
  24. 如申請專利範圍第20至23項的任一項之方法，其該多層堆疊係藉由以下步驟所形成：於該基底上沈積其包含該堆疊之所有該些層；及蝕刻其包含該堆疊之所有該些層至所欲寬度。
  25. 如申請專利範圍第20至23項的任一項之方法，其該多層堆疊係藉由以下步驟所形成：沈積該間隔物層、磁性接點層、及MTJ層於該基底上；蝕刻該已沈積的間隔物層、磁性接點、及MTJ層至所欲寬度；沈積層間電介質(ILD)材料；蝕刻該ILD以產生間隔於該MTJ層上方；及形成該上通孔層於該MTJ層上方之該間隔中。
TW104117640A 2014-07-07 2015-06-01 自旋轉移力矩記憶體（ｓｔｔｍ）裝置，計算系統，積體電路，嵌入式記憶體裝置及形成自旋轉移力矩記憶體（ｓｔｔｍ）裝置之方法 TWI627770B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
??PCT/US14/45606 2014-07-07
PCT/US2014/045606 WO2016007126A1 (en) 2014-07-07 2014-07-07 Spin-transfer torque memory (sttm) devices having magnetic contacts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201614881A TW201614881A (en) 2016-04-16
TWI627770B true TWI627770B (zh) 2018-06-21

Family

ID=55064596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104117640A TWI627770B (zh) 2014-07-07 2015-06-01 自旋轉移力矩記憶體（ｓｔｔｍ）裝置，計算系統，積體電路，嵌入式記憶體裝置及形成自旋轉移力矩記憶體（ｓｔｔｍ）裝置之方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US10158065B2 (zh)
EP (1) EP3167449A4 (zh)
JP (1) JP6512668B2 (zh)
KR (1) KR102265800B1 (zh)
CN (1) CN106463168B (zh)
TW (1) TWI627770B (zh)
WO (1) WO2016007126A1 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106463168B (zh) * 2014-07-07 2020-11-17 英特尔公司 具有磁性接触部的自旋转移矩存储器(sttm)器件
WO2017171795A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 Intel Corporation Damascene-based approaches for fabricating a pedestal for a magnetic tunnel junction (mtj) device and the resulting structures
US10586914B2 (en) * 2016-10-14 2020-03-10 Applied Materials, Inc. Method of forming ultra-smooth bottom electrode surface for depositing magnetic tunnel junctions
UA127712C2 (uk) 2016-11-04 2023-12-13 Тае Текнолоджіз, Інк. Системи і способи поліпшеної підтримки високоефективної конфігурації з оберненим полем з вакуумуванням із захопленням багатомасштабного типу
CN108983892B (zh) * 2017-06-05 2021-10-12 联想企业解决方案(新加坡)有限公司 包括具有磁性耦合的母板的计算机服务器
JP2020035976A (ja) * 2018-08-31 2020-03-05 キオクシア株式会社 磁気記憶装置
US10871529B2 (en) 2018-09-11 2020-12-22 Honeywell International Inc. Spintronic mechanical shock and vibration sensor device
US10876839B2 (en) 2018-09-11 2020-12-29 Honeywell International Inc. Spintronic gyroscopic sensor device
US10802087B2 (en) 2018-09-11 2020-10-13 Honeywell International Inc. Spintronic accelerometer
KR102518015B1 (ko) * 2019-01-31 2023-04-05 삼성전자주식회사 자기 저항 메모리 소자 및 그 제조 방법
KR20200137075A (ko) * 2019-05-28 2020-12-09 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그의 구동 방법
US11031058B2 (en) 2019-09-03 2021-06-08 Western Digital Technologies, Inc. Spin-transfer torque magnetoresistive memory device with a free layer stack including multiple spacers and methods of making the same
KR20210040229A (ko) 2019-10-02 2021-04-13 삼성전자주식회사 자기 기억 소자
US11258005B2 (en) 2019-10-17 2022-02-22 United Microelectronics Corp. Magnetoresistive random access memory device and method for fabricating the same
US11152047B2 (en) 2019-10-23 2021-10-19 Western Digital Technologies, Inc. Magnetoresistive random access memory containing multilayer synthetic antiferromagnetic structure and method of making thereof
US11500042B2 (en) 2020-02-28 2022-11-15 Brown University Magnetic sensing devices based on interlayer exchange-coupled magnetic thin films
US11805704B2 (en) * 2020-05-08 2023-10-31 International Business Machines Corporation Via interconnects for a magnetoresistive random-access memory device
US20220367790A1 (en) * 2021-05-12 2022-11-17 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Non-volatile memory elements formed in conjunction with a magnetic via

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7573736B2 (en) * 2007-05-22 2009-08-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Spin torque transfer MRAM device
US20120063218A1 (en) * 2010-09-14 2012-03-15 Avalanche Technology, Inc. Spin-transfer torque magnetic random access memory with perpendicular magnetic anisotropy multilayers

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6233172B1 (en) * 1999-12-17 2001-05-15 Motorola, Inc. Magnetic element with dual magnetic states and fabrication method thereof
JP2003031869A (ja) * 2001-07-17 2003-01-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気メモリ
US6898112B2 (en) 2002-12-18 2005-05-24 Freescale Semiconductor, Inc. Synthetic antiferromagnetic structure for magnetoelectronic devices
JP2005109263A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Toshiba Corp 磁性体素子及磁気メモリ
US6946697B2 (en) 2003-12-18 2005-09-20 Freescale Semiconductor, Inc. Synthetic antiferromagnet structures for use in MTJs in MRAM technology
JP2005327768A (ja) * 2004-05-12 2005-11-24 Renesas Technology Corp 半導体集積回路装置
JP2005327781A (ja) 2004-05-12 2005-11-24 Sony Corp 磁気記憶装置の製造方法
US7098495B2 (en) 2004-07-26 2006-08-29 Freescale Semiconducor, Inc. Magnetic tunnel junction element structures and methods for fabricating the same
US7092284B2 (en) * 2004-08-20 2006-08-15 Infineon Technologies Ag MRAM with magnetic via for storage of information and field sensor
JP4444241B2 (ja) * 2005-10-19 2010-03-31 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子、磁気ランダムアクセスメモリ、電子カード及び電子装置
US20090303779A1 (en) * 2008-06-05 2009-12-10 Young-Shying Chen Spin Torque Transfer MTJ Devices with High Thermal Stability and Low Write Currents
US8344433B2 (en) * 2009-04-14 2013-01-01 Qualcomm Incorporated Magnetic tunnel junction (MTJ) and methods, and magnetic random access memory (MRAM) employing same
US8238151B2 (en) * 2009-12-18 2012-08-07 Micron Technology, Inc. Transient heat assisted STTRAM cell for lower programming current
US8492859B2 (en) * 2011-02-15 2013-07-23 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction with spacer layer for spin torque switched MRAM
SG185922A1 (en) * 2011-06-02 2012-12-28 Agency Science Tech & Res Magnetoresistive device
US9087633B2 (en) * 2011-12-21 2015-07-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic device having a magnetic material in a contact structure coupled to a magnetic element and method of manufacture thereof
JP6360276B2 (ja) * 2012-03-08 2018-07-18 東京エレクトロン株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法、半導体製造装置
US8981503B2 (en) * 2012-03-16 2015-03-17 Headway Technologies, Inc. STT-MRAM reference layer having substantially reduced stray field and consisting of a single magnetic domain
US9166150B2 (en) * 2012-12-21 2015-10-20 Intel Corporation Electric field enhanced spin transfer torque memory (STTM) device
KR20150019920A (ko) * 2013-08-16 2015-02-25 에스케이하이닉스 주식회사 전자 장치 및 그 제조 방법
CN106463168B (zh) 2014-07-07 2020-11-17 英特尔公司 具有磁性接触部的自旋转移矩存储器(sttm)器件
JP2019057527A (ja) * 2017-09-19 2019-04-11 東芝メモリ株式会社 記憶装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7573736B2 (en) * 2007-05-22 2009-08-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Spin torque transfer MRAM device
US20120063218A1 (en) * 2010-09-14 2012-03-15 Avalanche Technology, Inc. Spin-transfer torque magnetic random access memory with perpendicular magnetic anisotropy multilayers

Also Published As

Publication number Publication date
US20170092846A1 (en) 2017-03-30
TW201614881A (en) 2016-04-16
US10158065B2 (en) 2018-12-18
KR20170031091A (ko) 2017-03-20
EP3167449A1 (en) 2017-05-17
US20190109281A1 (en) 2019-04-11
CN106463168B (zh) 2020-11-17
CN106463168A (zh) 2017-02-22
EP3167449A4 (en) 2018-02-28
KR102265800B1 (ko) 2021-06-16
JP6512668B2 (ja) 2019-05-15
US10580973B2 (en) 2020-03-03
WO2016007126A1 (en) 2016-01-14
JP2017527101A (ja) 2017-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI627770B (zh) 自旋轉移力矩記憶體（ｓｔｔｍ）裝置，計算系統，積體電路，嵌入式記憶體裝置及形成自旋轉移力矩記憶體（ｓｔｔｍ）裝置之方法
US10707409B2 (en) Techniques for forming spin-transfer torque memory having a dot-contacted free magnetic layer
KR102249872B1 (ko) 환상 콘택트들을 갖는 스핀 전달 토크 메모리(sttm) 소자들을 형성하는 기술들
US8674465B2 (en) MRAM device and integration techniques compatible with logic integration
TWI574440B (zh) 電場加強之自旋轉移力矩記憶體裝置及其製造與使用方法
CN110660821A (zh) 硅的背侧上的磁性隧道结(mtj)集成
US20200212291A1 (en) Antiferromagnet based spin orbit torque memory device
KR102482372B1 (ko) 자기 저항 메모리 소자 및 그 제조 방법
TW201742278A (zh) 用於垂直磁性穿隧接面之應變工程的方法及所得結構
KR20190142201A (ko) 개선된 보유 및 열 안정성을 갖는 수직 스핀 전달 토크 디바이스
US20180240969A1 (en) Spin transfer torque memory (sttm), methods of forming the same using a non-conformal insulator, and devices including the same
WO2019135744A1 (en) Filter layer for a perpendicular top synthetic antiferromagnet (saf) stack for a spin orbit torque (sot) memory
WO2019135743A1 (en) Filter layer for an in-plane top synthetic antiferromagnet (saf) stack for a spin orbit torque (sot) memory
US20210135092A1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same