TWI829808B

TWI829808B - 具有種子區域的磁阻堆疊及製造該磁阻堆疊之方法

Info

Publication number: TWI829808B
Application number: TW108141949A
Authority: TW
Inventors: 吉軍孫; 桑吉艾嘉沃; 賈漢中; 約翰Ｍ史勞特; 瑞紐懷格
Original assignee: 美商艾爾斯賓科技公司
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2024-01-21
Also published as: TW202036949A; EP3884529A1; EP4181656A1; EP3884529B1; CN113039658A; WO2020106552A1

Abstract

一種磁阻堆疊/結構及製造該磁阻堆疊/結構之方法包含其中該堆疊/結構包括：一種子區域；一固定磁性區域，其安置於該種子區域上且與該種子區域接觸；一或多個介電層，其安置於該固定磁性區域上；及一自由磁性區域，其安置於該一或多個介電層上。在一個實施例中，該種子區域包含包括鎳及鉻的合金，該合金具有(i)大於或等於40埃(+/- 10%)且小於或等於60埃(+/- 10%)的厚度，及(ii)在25-60原子%(+/- 10%)或30-50原子%(+/- 10%)之範圍內的鉻之材料組成或含量。

Description

具有種子區域的磁阻堆疊及製造該磁阻堆疊之方法

本發明尤其係關於磁阻堆疊及製造磁阻堆疊之方法。更具體而言，本發明之實施例針對包括一或多個種子區域的磁阻堆疊，及製造包括一或多個種子區域的磁阻堆疊之方法。

本文中描述且說明瞭許多發明以及彼等發明之許多態樣及實施例。在一個態樣中，本發明係關於磁阻堆疊/結構(例如，磁阻記憶體堆疊/結構或磁阻感測器/轉換器堆疊/結構)及製造此堆疊/結構之方法。在本發明之此態樣之一個實施例中，發明性磁阻堆疊/結構(例如，磁穿隧接面(magnetic tunnel junction；MTJ)堆疊/結構)包括具有材料組成及相關聯厚度的種子區域，該種子區域安置於導電材料(例如，電極/導通體/線路之金屬)與包括一或多個磁性或鐵磁性材料層的區域之間，該種子區域改良磁阻堆疊/結構之可靠性、熱穩定性及/或耐熱性。

例如，種子區域可包括具有大於或等於30埃，或40埃，或50埃，或較佳地大於或等於60埃，或更佳地大於或等於40或50埃且小於或等於100埃(例如，40埃至60埃)，或甚至更佳地大於或等於60埃且小於或等於100埃，或最佳地為60埃+/- 10%之厚度的鎳、鉻、鈷、鐵及其合金(例如，包括鎳及/或鉻的合金)中之一或多者。種子區域可安置於電極/導通體/線路之導電金屬材料(例如，在電極或導通體之情境中，鉭，或其合金(諸如氮化鉭合金)，或其複合物(諸如鉭及氮化鉭合金複合物))與固定磁性區域磁阻記憶體堆疊/結構(在一個實施例中，該固定磁性區域包括一或多種磁性或鐵磁性材料之複數個層(例如，(i)鈷及鉑或(ii)鈷及鎳之多層結構))之間，且與該導電金屬材料及該固定磁性區域實體接觸。

在一個實施例中，種子區域實施於具有垂直磁各向異性的MTJ型磁阻堆疊/結構中，其中安置於種子區域上或與種子區域實體接觸的磁性區域在後續或額外處理(例如，沈積/形成磁性區域之後的退火製程)之後維持或包括改良的性質(例如，堆疊/結構之磁阻(MR)及電阻面積乘積(RA))。實際上，包括此種子區域的堆疊/結構可表現出磁阻堆疊/結構(例如，磁阻記憶體堆疊/結構)之改良的可靠性、熱穩定性及/或耐熱性。此處，本發明之種子區域可促進磁性區域之層在該種子區域上之生長，該等層更平滑且/或包括更明顯的界面(相對於生長於習知種子區域上的層)。例如，多層磁性區域(例如，(i)鈷及鉑或(ii)鈷及鎳)可更平滑地且在具有更明顯的界面的情況下生長於本發明之種子區域上。此外，本發明之種子區域可包括更少的應力(再次相對於生長於習知種子區域上的層)。此等特性中之一者、一些或全部可促進本發明之MTJ型磁阻堆疊/結構即使在經歷高溫(例如，400℃)下的一或多個退火製程之後仍包括且/或維持改良的特性或性質(例如，堆疊/結構之磁阻(MR)及電阻面積乘積(RA))。

值得注意的是，本發明可使用現在已知或稍後開發的任何技術來製造MTJ堆疊/結構，包括關於種子區域之形成及/或沈積；所有此類技術意欲落入本發明之範疇內。例如，在一個實施例中，種子區域為包括鎳及鉻的合金且經由離子束沈積、濺鍍及/或蒸鍍技術形成或沈積於例如電極/導通體/線路之導電金屬(例如，金屬材料，諸如鉭或氮化鉭，或其複合物)上。此後，一或多個鐵磁性材料層(例如，(i)鈷及鉑或(ii)鈷及鎳之多層結構)可沈積於種子區域上。鈷及鉑之多層結構可從鈷層(接著是鉑層)開始，該鈷層安置於鎳及鉻合金種子層/區域上。在多層結構為鈷及鎳的情況下，鎳層/區域(接著是鈷層)可首先安置於鎳及鉻合金種子層上。

簡言之，在一個實施例中，磁阻記憶體堆疊/結構包括安置於「固定」磁性區域與「自由」磁性區域之間的至少一個非磁性層(例如，至少一個介電層)，該「固定」磁性區域及該「自由」磁性區域各自由一或多種磁性或鐵磁性材料之複數個層組成。藉由切換、程式化及/或控制堆疊/結構之自由磁性區域之磁性層中之一或多者中的磁化向量之方向來將資訊儲存在磁阻記憶體堆疊/結構中。此處，可藉由向或貫穿磁阻記憶體堆疊/結構施加寫入信號(一或多個電流脈衝)來切換且/或程式化(例如，經由自旋矩轉移)自由磁性區域之磁化向量之方向，而相反，固定磁性區域之磁性層中的磁化向量為磁性固定的(在預定方向上)。

磁阻記憶體堆疊/結構包括取決於記憶體堆疊/結構之某些區域之磁性狀態的電阻。亦即，在一個實施例中，當「自由」磁性區域之磁化向量處於第一狀態或在第一方向(例如，該第一方向係與「固定」磁性區域之磁化向量之方向相同的方向)上時，磁阻記憶體堆疊/結構具有可對應於低電阻狀態的第一磁性狀態。相反，當「自由」磁性區域之磁化向量處於第二狀態或在第二方向(例如，該第二方向係與「固定」磁性區域之磁化向量之方向不同的方向(例如，相對或相反))上時，磁阻記憶體堆疊/結構具有可對應於高電阻狀態的第二磁性狀態。磁阻記憶體堆疊/結構之磁性狀態係回應於讀取操作之讀取電流而基於磁阻記憶體堆疊/結構之電阻進行判定或讀取。

如以上所暗示，本發明針對磁阻堆疊/結構──例如，具有種子區域的磁阻記憶體堆疊/結構或磁阻感測器/轉換器堆疊/結構(該種子區域包括例如包括鎳及鉻的合金，具有T

30埃+/- 10%，或T

40埃+/- 10%，或T

50埃+/- 10%，或較佳地T

60埃+/- 10%，或更佳地100埃

T

40或50埃(每一極限+/- 10%)(例如，60埃

T

40埃)，或甚至更佳地100埃

T

60埃(每一極限+/- 10%)(例如，T=80 埃+/- 10%)，或最佳地T=60埃+/- 10%之厚度(T)，該種子區域安置於導電材料(諸如，例如電極/導通體/線路之金屬)與具有一或多個磁性或鐵磁性材料層的區域(例如，磁阻記憶體堆疊/結構之固定磁性區域)之間且與該導電材料及該區域實體接觸。此外，種子區域可為大體上非磁性的，具有包含包括鎳、鐵、鈷及/或鉻的合金(例如，在一個實施例中，包括鎳及鉻的合金，其中25-60原子%(+/- 10%)或30-50原子%(+/- 10%)為鉻，且較佳地40原子%(+/- 10%)為鉻)的材料組成或含量。

本發明亦針對具有一或多個磁阻堆疊/結構(例如，基於MTJ的感測器/轉換器裝置及/或基於MTJ的記憶體裝置之複數個MTJ堆疊/結構)的磁阻積體電路裝置(例如，自旋矩MRAM)。在一個實施例中，MTJ堆疊/結構擁有/包括垂直磁各向異性，其中安置於發明性種子區域上或與發明性種子區域實體接觸的磁性區域在處理(例如，沈積/形成磁性區域之後的一或多個退火製程)之後維持或包括改良的性質或特性(例如，堆疊/結構之磁阻(MR)及電阻面積乘積(RA))。實際上，包括此種子區域的磁阻堆疊/結構可為更可靠且熱穩定的，且/或提供更大的耐熱性。

值得注意的是，儘管本文在MTJ堆疊/結構之情境中描述且/或說明某些例示性實施例，但本發明可實施於巨大磁阻(GMR)堆疊/結構中，其中導體安置於兩種鐵磁性材料之間。實際上，本發明可結合其他類型的磁阻堆疊/結構來使用，其中此類堆疊/結構包括種子區域，該種子區域安置於導電的電極/導通體/線路與具有一或多個磁性或鐵磁性材料層的區域之間且與該導電電極/導通體/線路及該區域實體接觸。為簡潔起見，將不在GMR或其他磁阻堆疊/結構之情境中具體重複論述及說明──但此類論述及說明應被理解為完全適用於GMR及其他堆疊/結構。

100、100’:磁阻堆疊

110:第一電極/第一導電材料

120:第二電極/第二導電材料

130:種子區域

131,131’:輔助層

135:NiCr合金層

135’:合金層

139:除塵層

140:「固定」磁性區域/第一「固定」區域

142:第一磁性區域/磁性層

142’:第二磁性區域

145:耦合層

150:中間層/第一中間層

150’:第二中間層

160:自由」磁性區域/「自由」區域

170:間隔物區域

180:第二「固定」區域

400,500:方法

410~460,510~580:步驟

本發明可結合隨附圖式中中所說明的實施例來實施。此等圖圖式展示本發明之不同態樣，且在適當的情況下，在不同的圖中說明類似的結構、組件、材料及/或元件之參考數字係以類似的方式標記。應理解，除具體展示的結構、組件及/或元件以外，結構、組件及/或元件之各種組合已被考量且在本發明之範疇內。

此外，本文中描述且說明瞭許多發明。本發明既不限於任何單個態樣或其實施例，亦不限於此類態樣及/或實施例之任何組合及/或排列。此外，本發明之態樣及/或其實施例中之每一者可單獨使用或與本發明之其他態樣及/或其實施例中之一或多者組合使用。為簡潔起見，本文中未單獨論述且/或說明某些排列及組合。值得注意的是，本文中描述為「例示性」的實施例或實施方案不應解釋為例如相比其他實施例或實施方案係較佳的或有利的；實情為，其意欲反映或指示該(該等)實施例係「例示性」實施例。

圖1A及圖1B各自說明例示性MTJ型磁阻堆疊/結構(例如，平面內或平面外(例如，垂直)磁各向異性磁阻堆疊/結構)之層的橫截面圖，該例示性MTJ型磁阻堆疊/結構包括安置於自由磁性區域與固定磁性區域之間的介電層，其中，在此例示性實施例中，固定磁性區域根據本發明之某些實施例之某些態樣安置於種子區域上，其中種子區域包括具有T

30埃，T

40埃，或T

40埃，或較佳地T

60埃，或更佳地100埃

T

40或50埃，或甚至更佳地100埃

T

60埃(例如，T=80埃)，或最佳地T=60埃之厚度(T)(值得注意的是，前面提到的值、極限或範圍中之每一者可+/- 10%)的鎳、鉻、鈷及鐵及其合金(例如包括鎳及/或鉻的合金)中之一或多者；在此例示性實施例中，MTJ型磁阻堆疊/結構安置於導電的電極/導通體/線路(例如，在電極或導通體之情境中，鉭，或其合金(諸如氮化鉭合金)，或其複合物(諸如鉭及氮化鉭合金複合物))之間且與該等導電的電極/導通體/線路實體接觸；值得注意的是，自由磁性區域及固定磁性區域可各自包括一或多種磁性或鐵磁性材料(例如，包括鐵磁性元素鎳(Ni)、鐵(Fe)及鈷(Co)中之一或多者的材料，包括例如具有元素鈀(Pd)、鉑(Pt)、鎂(Mg)、錳(Mn)及鉻(Cr)中之一或多者的合金或工程材料)之複數個層以及一或多個合成反鐵磁性結構(SAF)或合成鐵磁性結構(SyF)，其中磁性材料層中之一或多個層亦可包括一或多個非磁性材料層(例如，釕(Ru)、銅(Cu)、鋁(Al)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、釩(V)、鋯(Zr)、銥(Ir)及其一或多種合金，且在某些實施例中，鎢(W)及鉬(Mo)；此外，介電層可為例如一或多個氧化鋁及/或氧化鎂層；

圖2A及圖2B為根據本發明之某些實施例之某些態樣的分別用於沈積圖1A及圖1B之例示性MTJ型磁阻堆疊/結構之層的簡化例示性製造流程，其中循序地沈積、生長、濺鍍、蒸鍍、形成且/或提供(在下文中統稱為「沈積(deposited)」或其他動詞時態(例如「沈積(deposit)」或「沈積(depositing)」))各種層及/或區域來提供材料堆疊，該材料堆疊在進一步處理之後將為MTJ型磁阻堆疊/結構(例如，具有垂直磁各向異性)；

圖3A說明例示性固定磁性區域的橫截面圖，其中在一個例示性實施例中，固定磁性區域為固定的、未釘紮的SAF，其包括經由耦合層反鐵磁性地耦合至第二多層結構(AP2)之第一多層結構(AP1)，其中每一多層結構可包括一或多種磁性或鐵磁性材料(例如，包括鐵磁性元素鎳(Ni)、鐵(Fe)及鈷(Co)中之一或多者的材料，包括具有元素鈀(Pd)、鉑(Pt)、鉻(Cr)及其合金中之一或多者的合金或工程材料)之複數個層；耦合層可包括一或多種非磁性材料(例如，釕(Ru)、銥(Ir)或銠(Rh))；

圖3B說明例如根據本發明之某些實施例的固定磁性區域之固定的、未釘紮的SAF區域之一部分之例示性磁性多層的橫截面圖，該磁性多層具有界面層(例如，與種子區域、耦合層及/或介電層接觸或形成界面的層)；值得注意的是，磁性多層結構可用作例如固定磁性區域之固定的、未釘紮的SAF區域(參見，例如，圖3A)之AP1及/或AP2；此外，磁性多層結構可包括一或多個插入層(例如，一或多種非鐵磁性過渡金屬，諸如鉭(Ta)、鎢(W)及/或鉬(Mo))──儘管並未說明此(類)插入層；

圖3C說明根據本發明之某些實施例的包括多層結構(AP1或AP2)以及安置於AP2與介電層之間的過渡層及參考層之另一例示性固定磁性區域的橫截面圖，其中過渡層可包括在製造期間促進/改良介電層(該介電層為MTJ結構中的隧道障壁)之生長的一或多個材料層；在一個實施例中，參考層可包括鈷、鐵、硼及鉭中之一或多者或全部(例如，在合金──諸如非晶合金(例如，CoFeB或CoFeBTa或CoFeTa)中)，且過渡層可包括非鐵磁性過渡金屬，諸如鉭、鈦、鎢及/或鉬；在另一實施例中，參考層可包括鐵層(例如，沈積為純鐵或大體上純鐵)及鈷、鐵及硼層(例如，沈積為合金)，其中，在進一步/最終處理之後(例如，在退火之後)，界面處的鐵層可形成連續原子層或可與最終退火後的結構中之下層鐵磁性合金混合，從而在參考層內產生鄰近於介電層的高鐵界面區域；

圖4A說明例示性自由磁性區域的橫截面圖，其中在一個例示性實施例中，自由磁性區域包括複數個鐵磁性層及一或多個插入層(例如，具有一或多種非鐵磁性過渡金屬，諸如鉭、鈮、釩、鋯、鉬或釕及/或其一或多種合金)；在一個實施例中，自由磁性區域可包括交替的鐵磁性層(例如，具有鈷、鐵、硼、鎳及/或其一或多種合金，諸如鈷-鐵合金或鈷-鐵-硼合金)及插入層(例如，具有一或多種非鐵磁性過渡金屬，諸如鉭、鈮、釩、鋯、鉬或釕及/或其一或多種合金)；值得注意的是，在一個實施例中，交替的鐵磁性層-插入層結構安置於鐵磁性界面區域(例如，鐵或鐵合金)之間，該等鐵磁性界面區域與介電層(亦即，磁阻堆疊/結構之隧道障壁)及間隔物區域(參見圖1A)或第一及第二介電層(參見圖1B)形成界面且/或接觸該介電層及該間隔物區域或第一及第二介電層；

圖4B說明例示性自由磁性區域的橫截面圖，其中在一個例示性實施例中，自由磁性區域包括複數個鐵磁性材料及/或層(例如，鈷、鐵、鎳及/或其一或多種合金，諸如鈷-鐵合金或鈷-鐵-硼合金)；在此實施例中，自由磁性區域不包括在交替的鐵磁性層-插入層結構中的一或多個插入層(儘管在一個實施例中，並未從自由磁性區域省略所有插入層)；值得注意的是，在此實施例中，自由磁性區域亦可包括鐵磁性界面區域，該等鐵磁性界面區域與介電層(亦即，磁阻堆疊/結構之隧道障壁)及間隔物區域(參見圖1A)或第一及第二介電層(參見圖1B)形成界面且/或接觸該介電層及該間隔物區域或第一及第二介電層；

圖5A至圖5B說明描繪根據本發明之一或多個實施例的例示性磁阻堆疊之各種區域的橫截面圖；

圖6A至圖6F說明描繪5A至圖5B中所描繪的例示性磁阻堆疊之例示性種子區域的橫截面圖；

圖7說明描繪安置於圖5A至圖5B中所示的磁阻堆疊內的例示性種子區域上方的SAF之例示性層的橫截面圖；

圖8為說明根據本發明之一或多個實施例的用於製造磁阻裝置的例示性製造過程的流程圖；

圖9為說明根據本發明之一或多個實施例的用於製造磁阻裝置的另一例示性製造過程的流程圖；

圖10為在磁阻記憶體單元組態中電連接至存取電晶體之磁阻記憶體堆疊/結構的例示性示意圖；以及

圖11及圖12為包括離散記憶體裝置及嵌入式記憶體裝置之積體電路的示意性方塊圖，該離散記憶體裝置及該嵌入式記憶體裝置各自包括MRAM(MRAM在一個實施例中表示具有根據根據本發明之某些實施例之某些態樣的複數個磁阻記憶體堆疊/結構之一或多個MRAM陣列)。

再次，本文中描述且說明瞭許多發明。本發明既不限於任何單個態樣或其實施例，亦不限於此類態樣及/或實施例之任何組合及/或排列。本發明之態樣及/或其實施例中之每一者可單獨使用或與本發明之其他態樣及/或其實施例中之一或多者組合使用。為簡潔起見，本文中未單獨論述許多彼等組合及排列。

此外，可不同於及/或類似於圖式中所說明之態樣、發明及實施例的許多其他態樣、發明及實施例將自以下的描述、說明及申請專利範圍顯而易見。另外，儘管各種特徵及屬性已在圖式中說明且/或根據圖式為顯而易見的，但應理解，此類特徵及屬性及其優點在本發明之實施例中之一者、一些或全部中並非必要的，且實際上，無需在本發明之實施例中之任一者中都存在。

值得注意的是，為說明之簡單及清晰起見，圖之某些態樣描繪了各種實施例之一般結構及/或構造方式。可省略熟知的特徵及技術之描述及細節以避免不必要地使其他特徵模糊。圖中的元件未必按比例繪製；一些特徵之尺寸可相對於其他元件被誇示以改良對例示性實施例之理解。例如，一般熟習此項技術者瞭解，橫截面圖未按比例繪製且不應視為表示不同層之間的比例關係。藉由簡化各種層以展示其相對定位，橫截面圖被提供來幫助說明所執行之處理步驟。此外，雖然說明某些層及特徵具有直線90度邊緣，但在現實或實踐中，此類層可更「圓」且逐漸傾斜。

本申請案係主張2018年11月19日申請的美國申請案第16/195,178號之優先權的臺灣申請案，該美國申請案第16/195,178號係2016年12月9日申請的美國申請案第15/373,880號之部分延續案，該美國申請案第15/373,880號主張2015年12月10日申請的美國臨時申請案第62/265,650號之權益，所有該等申請案以全文引用的方式併入本文中。此外，本申請案主張2018年7月31日申請的美國臨時申請案第62/712,578號之權益，該美國臨時申請案以全文引用的方式併入本文中。

以下詳細描述僅為說明性的，且不欲限制標的物或本申請案之實施例及此類實施例之用途。本文描述為例示性的任何實施例或實施方案未必被解釋為相比其他實施方案係較佳的或有利的。實情為，意欲或在「實例」而非相對於其他實施方案或實施例為「理想」或「較佳」或「有利」的意義上使用該實施例或實施方案。

此外，術語「包含」、「包括」、「具有」及其任何變化係同義地用來指示或描述非排他性包括。因而，使用此類術語的過程、方法、製品或設備不僅包括彼等步驟、結構或元件，而且可包括未明確列出的或並非此過程、方法、製品或設備所固有的其他步驟、結構或元件。另外，本文中的術語「第一」、「第二」等等不指示任何次序、數量或重要性，而是用來將元件、結構、步驟或過程與另一個區分開。此外，本文中的術語「一」及「一種」不指示對數量之限制，而是指示至少一個所提及項目之存在。

在一個態樣中，本發明係關於磁阻堆疊/結構(例如，磁阻記憶體堆疊/結構或磁阻感測器/轉換器堆疊/結構)及製造此堆疊/結構之方法，其中磁阻堆疊/結構(例如，磁穿隧接面(MTJ)堆疊/結構)包括具有材料組成及相關聯厚度的種子區域，該種子區域改良磁阻堆疊/結構之可靠性、熱穩定性及/或耐熱性。例如，種子區域可包括具有大於或等於30埃或40埃或50埃，較佳地大於或等於60埃且小於或等於100埃(例如，80埃)，或最佳地60埃之厚度(值得注意的是，種子區域之厚度之前面提到的值、極限及/或範圍中之每一者可+/- 10%)的鎳、鉻、鈷、鐵及其合金(例如，包括鎳及/或鉻的合金)中之一或多者，該種子區域安置於導電材料(例如，例如電極/導通體/線路之金屬材料(例如，在電極或導通體之情境中，鉭，或其合金或其複合物))與固定磁性區域磁阻記憶體堆疊/結構(在一個實施例中，該固定磁性區域包括一或多種磁性或鐵磁性材料之複數個層(例如，(i)鈷及鉑或(ii)鈷及鎳之多層結構))之間且與該導電材料及該固定磁性區域實體接觸。

在一個實施例中，種子區域實施於具有垂直磁各向異性的MTJ型磁阻堆疊/結構中，其中安置於種子區域上或與種子區域實體接觸的磁性區域在後續或額外處理(例如，在400℃之溫度下的退火製程)之後維持或包括改良的性質(例如，堆疊/結構之磁阻(MR)及電阻面積乘積(RA))。實際上，包括此種子區域的堆疊/結構可表現出磁阻堆疊/結構之改良的可靠性、熱穩定性及/或耐熱性。此處，本發明之種子區域可促進磁性區域之層在該種子區域上之生長，該等層更平滑且/或包括更明顯的界面(相對於生長於習知種子區域上的層)。例如，多層磁性區域(例如，(i)鈷及鉑或(ii)鈷及鎳)可更平滑地且在具有更明顯的界面的情況下生長於本發明之種子區域上。此外，本發明之種子區域可包括更少的應力(再次相對於生長於習知種子區域上的層)。此等特性中之一者、一些或全部可有助於MTJ型磁阻堆疊/結構即使在經歷或曝露於高溫(例如，400℃)下的一或多個退火製程之後仍表現出且/或維持改良的特性或性質(例如，堆疊/結構之磁阻(MR)及電阻面積乘積(RA))。

為簡潔起見，本文中可能未詳細描述與半導體處理相關之習知技術。可使用已知的微影製程來製造例示性實施例。製造積體電路、微電子裝置、微機電裝置、微流控裝置及光子裝置涉及產生以某種方式相互作用的若干材料層。此等層中之一或多者可經圖案化，使得層之各種區域具有不同的電特性或其他特性，此等區域可在層內互連或連接至其他層以產生電組件及電路。可藉由選擇性地引入或移除各種材料來產生此等區域。常常藉由微影製程來產生界定此類區域的圖案。舉例而言，將光阻劑層施加至上覆於晶圓基板之層上。使用光罩(含有透明及不透明區域)來藉由某種形式之輻射(諸如紫外光、電子或x射線)選擇性地曝露光阻劑。可藉由施加顯影劑來移除曝露於輻射或未曝露於輻射之光阻劑。接著可使用/應用蝕刻，藉此圖案化未受到剩餘光阻劑保護之層。替代地，可使用加成法，其中使用光阻劑作為模板來建置結構。

如以上所述，在一個態樣中，所描述之實施例尤其係關於製造磁阻堆疊/結構之方法，該磁阻堆疊/結構具有在磁性材料堆疊之任一側上的一或多個導電的電極、導通體或導體。如以下更詳細地描述，磁性材料堆疊可包括許多不同的材料層，其中該等層中之一些包括磁性材料，而其他層不包括磁性材料。在一個實施例中，製造方法包括循序地沈積、生長、濺鍍、蒸鍍及/或提供(如以上所述，在下文中統稱為「沈積(depositing)」或其他動詞時態(例如「沈積(deposit)」或「沈積(deposited)」))層及/或區域，在進一步處理(例如，蝕刻)之後，彼等層形成磁阻堆疊/結構。

本發明之磁阻結構/堆疊可形成於例如頂部電極/導通體/線路及底部電極/導通體/線路之導電材料之間，該等磁阻結構/堆疊藉由允許對磁阻裝置之電路及其他元件的連接來允許對堆疊/結構的存取。在例如電極/導通體/線路之導電材料之間的係層及/或區域，該等層及/或區域包括：至少一個固定磁性區域(該至少一個固定磁性區域尤其包括複數個鐵磁性層)、在至少一個實施例中安置於導電的電極/導通體/線路之間的種子區域、至少一個自由磁性區域(該至少一個自由磁性區域尤其包括複數個鐵磁性層)，及一或多個介電層或區域(在下文中統稱為「介電層」)──包括安置於固定磁性區域與自由磁性區域之間以提供該固定磁性區域與該自由磁性區域之間的隧道障壁層的至少一個介電層。

參考圖1A、圖1B、圖2A及圖2B，本發明之第一態樣之磁阻結構/堆疊包括沈積於電極、導通體及/或導體之導電材料上的種子區域。在一個實施例中，種子區域之材料包括鎳、鉻、鈷、鐵及其合金中之一或多者。此處，種子區域可使用物理氣相沈積技術(例如，濺鍍技術(諸如，離子束沈積或磁控管濺鍍)及/或蒸鍍技術來沈積。例如，種子區域之材料可為離子束濺鍍在導電材料(例如，電極、導通體及/或導體之金屬材料(例如，鉭，或其合金(諸如氮化鉭合金)，或其複合物(諸如鉭及氮化鉭合金複合物))之材料上的鎳-鉻合金。在一個實施例中，鉻含量足以使種子區域為非磁性的。例如，鎳-鉻合金可為大於或等於25或30原子%(+/- 10%)的鉻且小於或等於50或60原子%(+/- 10%)的鉻，且較佳地，40原子%(+/- 10%)的鉻；值得注意的是，在一個實施例中，鎳-鉻合金之其餘部分由鎳組成。

繼續參考圖1A、圖1B、圖2A及圖2B，在一個實施例中，種子區域之材料(例如，鎳-鉻合金)之厚度大於或等於30埃、40埃或50埃，或較佳地大於或等於60埃。在一個實施例中，種子區域之材料之厚度大於或等於40埃且小於或等於100埃(例如，大於或等於40埃且小於或等於60埃)，或較佳地大於或等於60埃且小於或等於100埃(例如，80埃)。在最佳實施例中，種子區域之材料(例如，鎳-鉻合金)之厚度為60埃。在鎳-鉻合金之情境中，前面提到的厚度連同前面提到的鎳及鉻原子百分比之所有組合意欲落入本發明之範疇內(例如，具有大於或等於40埃，且更佳地(i)等於60埃或(ii)大於或等於40埃且小於或等於60埃之厚度的Ni₆₀Cr₄₀原子百分比)。值得注意的是，種子區域之厚度之前面提到的值、極限及/或範圍中之每一者可+/- 10%。

在沈積種子區域之後，沈積固定磁性區域。固定磁性區域可為多層未釘紮SAF，其包括一或多種磁性或鐵磁性材料之複數個層(例如，(i)鈷及鉑(例如，每一層具有5埃或更小，較佳地4埃或更小之厚度，且更佳地具有3埃或更小之厚度)或(ii)鈷及鎳(例如，每一層具有介於1埃與6埃之間，較佳地4埃或更小，且更佳地3埃或更小之厚度)之多層結構)，該等複數個層藉由耦合層(例如，包括具有例如4埃(+/- 1埃)之厚度之釕的耦合層)隔開。(參見，例如，圖3A及圖3B)。

固定磁性區域可使用現在已知或稍後開發的任何技術來沈積或形成；所有技術意欲落入本發明之範疇內。

值得注意的是，在固定磁性區域之多層SAF為鈷及鉑的情況下，鐵磁性材料鈷之初始層可沈積於種子區域上。在固定磁性區域之多層SAF為鈷及鎳的情況下，鐵磁性材料鎳之初始層可沈積於種子區域上。此外，多層SAF可包括在與耦合層之兩個界面處的鈷層。

實際上，在一個實施例中，固定磁性區域之多層SAF擁有垂直磁各向異性。本發明之種子區域可促進具有垂直磁各向異性的基於MTJ之堆疊/結構之生長、沈積或形成，該堆疊/結構即使經受後續或額外處理──包括400℃之退火製程仍具有改良的耐熱性及性質。此處，種子區域可促進具有更明顯界面之更平滑層之生長、沈積或形成。此生長、沈積或形成亦可提供更少的應力，藉此輔助在高溫(例如，400℃)下的處理後維持高MR。

參考圖3C，在另一實施例中，固定磁性區域包括多層結構(AP1或AP2)以及安置於AP2與介電層之間的過渡層及參考層。過渡層可包括在製造期間促進/改良介電層(該介電層可為MTJ堆疊/結構中的隧道障壁)之生長的一或多個材料層。在一個實施例中，參考層可包括鈷、鐵、硼及鉭中之一或多者或全部(例如，在合金──諸如非晶合金(例如，CoFeB或CoFeBTa或CoFeTa)中)，且過渡層可包括非鐵磁性過渡金屬，諸如鉭、鈦、鎢及/或鉬。在又一實施例中，參考層可包括鐵層(例如，沈積為純鐵或大體上純鐵)及鈷、鐵及硼層(例如，沈積為合金)，其中在進一步/最終處理之後(例如，在退火之後)，界面處的鐵層可形成連續原子層或可與最終退火後的結構中之下層鐵磁性合金混合，從而在參考層內產生鄰近於介電層且/或與介電層接觸的高鐵合金界面區域(例如，富鐵合金(CoFeX之CoFe，其中X可為鎳及/或一或多種非磁性材料，諸如一或多種過渡金屬或硼))。在一個實施例中，高鐵合金界面區域按原子百分比大於或等於50%的鐵)。

參考圖1A、圖1B、圖2A及圖2B，然後可使用現在已知或稍後開發的任何技術將一或多個介電層沈積於固定磁性區域上。一或多個介電層可為例如氧化鎂或氧化鋁。一或多個介電層可提供磁阻堆疊/結構之隧道障壁區域。在一個實施例中，使用美國專利8,686,484及9,136,464中描述且說明的材料及製程來製造或提供一或多個介電層。

繼續參考圖1A、圖1B、圖2A及圖2B，然後將自由磁性區域沈積於一或多個介電層上。此處，自由磁性區域可包括複數個鐵磁性材料層(例如，鈷、鐵及鎳中之一或多者)以及一或多個非磁性材料層(例如，釕、鉭、鋁)。(參見，例如，美國專利8,686,484)。自由磁性區域可包括鐵磁性界面區域。(參見，例如，圖4A)。在一個實施例中，鐵磁性界面區域按原子百分比包括至少50%的鐵(在下文中，「高鐵界面區域」)。(參見，例如，美國專利8,686,484)。值得注意的是，高鐵界面區域可包括連續鐵層(例如，純鐵)、不連續鐵層，及/或高鐵合金界面層(其中合金按原子百分比包括大於或等於50%的鐵)。在一個實施例中，高鐵界面區域在自由磁性區域之表面處提供材料之至少一原子層，其主要具有鐵原子。值得注意的是，高鐵界面區域尤其可提供高的垂直界面各向異性能。

在沈積自由磁性區域之材料/層之後，在一個實施例中，沈積間隔物區域，接著是電極/導通體/線路。(參見，圖1A)。在另一實施例中，沈積一或多個第二介電層，接著是間隔物區域及導電材料(例如，電極/導通體/線路之金屬)。(參見，圖1B)。間隔物區域可為提供自由磁性區域與電極/導通體/線路之導電材料之間的障壁的非磁性區域。(參見，例如，美國專利8,686,484)。實際上，圖1B之實施例之一或多個第二介電層尤其可提供自由磁性區域與例如電極/導通體/線路之導電材料之間的額外障壁。

值得注意的是，可使用現在已知或稍後開發的任何製程技術由圖1A 及圖1B之層及/或區域製造磁阻堆疊/結構，例如使用熟知的習知沈積及微影技術由圖1A及圖1B之層及/或區域形成磁阻堆疊/結構。在一個實施例中，本發明使用臨時專利申請案第62/111,976號及第62/249,196號中所描述且/或說明的製程技術，該等臨時專利申請案以全文引用的方式併入本文中；值得注意的是，本文所描述且/或說明之所有發明/實施例可結合'976及'196申請案之發明/實施例來實施或使用。

在處理期間，包括本發明之種子區域的磁阻堆疊/結構即使經受後續或額外處理(例如，具有400℃之溫度的退火製程)，仍維持或包括改良的性質(例如，堆疊/結構之磁阻(MR)及電阻面積乘積(RA))。例如，具有垂直磁各向異性的MTJ堆疊/結構在處理(例如，沈積/形成磁性區域之後的一或多個退火製程)之後維持或包括改良的性質或特性(例如，堆疊/結構之磁阻(MR)及電阻面積乘積(RA))。實際上，包括此種子區域的磁阻堆疊/結構可為更可靠且熱穩定的(相對於習知種子區域)，且/或即使經受後續或額外處理(例如，具有400℃之溫度的退火製程)仍提供更大的耐熱性。

本文描述且說明瞭許多發明。雖然已描述且說明本發明之某些實施例、特徵、屬性及優點，但應理解，本發明之許多的其他以及不同及/或類似實施例、特徵、屬性及優點自描述及說明顯而易見。因而，本發明之以上實施例僅為例示性的。該等實施例不欲為詳盡的或將本發明限於所揭示之精確形式、技術、材料及/或組態。許多修改及變化根據本發明係可能的。將理解，在不脫離本發明之範疇的情況下，可利用其他實施例且可進行操作改變。因而，本發明之範疇不僅限於以上描述，因為以上實施例之描述係為了說明及描述而呈現的。

實際上，本發明既不限於任何單個態樣或其實施例，亦不限於此類態樣及/或實施例之任何組合及/或排列。此外，本發明之態樣及/或其實施例中之每一者可單獨使用或與本發明之其他態樣及/或其實施例中之一或多者組合使用。

許多修改、變化、組合及/或排列根據以上教導係可能的。例如，儘管以上在基於MTJ的磁阻堆疊/結構之情境中描述且/或說明某些例示性技術，但如以上所述，本發明可實施於基於GMR的磁阻堆疊/結構(例如，感測器及記憶體)中。為簡潔起見，將不在具有本發明之種子區域之基於GMR的磁阻堆疊/結構之情境中重複此類論述/說明──但其應被理解為完全適用於其中導體(而非在基於MTJ的堆疊/結構之狀況下的介電材料)安置於磁性材料之間的基於GMR的堆疊/結構。

此外，在一個例示性實施例中，自由磁性區域包括複數個鐵磁性材料及/或層(例如，包括諸如鈷、鐵、硼、鎳及/或其一或多種合金(諸如鈷-鐵合金或鈷-鐵-硼合金)的材料)，但不包括交替的鐵磁性層-插入層結構中的複數個插入層。(參見，圖4B)。但是在另一實施例中，包括一或多個插入層且未從自由磁性區域省略一或多個插入層。此外，自由磁性區域可省略鐵磁性界面區域(例如，例如，鐵或鐵合金)中之一者或兩者，該等鐵磁性界面區域與介電層(亦即，磁阻堆疊/結構之隧道障壁)及間隔物區域(參見圖1A)或第一及第二介電層(參見圖1B)形成界面且/或接觸該介電層及該間隔物區域或該第一及第二介電層。

MTJ堆疊/結構之一些實施例可具有帶有指定純度等級的層。如以上所述，在一個態樣中，所描述之實施例尤其係關於製造磁阻裝置(諸如一或多個MTJ堆疊)之方法。如以下將更詳細地描述，本發明之實施例係關於形成包含包括鎳(Ni)及鉻(Cr)的合金(例如，鎳-鉻(NiCr)合金)的種子區域，以允許在適合的磁阻堆疊/結構內形成SAF。在一些實施例中，包括鎳(Ni)及鉻(Cr)的合金可具有高純度(例如，99原子%(at.%)，或者合金之更大部分為鎳(Ni)及/或鉻(Cr))。

在一或多個實施例中，種子區域實施於具有垂直磁各向異性的MTJ 型磁阻堆疊中，其中磁性區域(例如，SAF)安置於種子區域上或與種子區域實體接觸。當曝露於高溫時，SAF可分解或變得不太有效。曝露於高溫的SAF可失去其平面內或平面外磁各向異性。當SAF整合至磁阻堆疊中時，後續處理步驟可使SAF曝露於高溫且損壞SAF或以其他方式不利地影響SAF之效能(例如，變差的磁阻(MR)及/或電阻面積乘積(RA))。在一些實施例中，以下所描述之包括種子區域的堆疊維持或包括改良的MR及/或RA。如本文所描述之包括種子區域的磁阻堆疊可表現出改良的可靠性、熱穩定性及/或耐熱性。在一或多個實施例中，本文所描述之種子區域可促進「固定」區域之一或多個磁性層(例如，SAF之一或多個層)在該等種子區域上之生長。如本文所描述，相對於在不存在此類種子區域的情況下形成之堆疊，形成於種子區域上方的磁性層可更均勻或包括更明顯的界面。

現參考圖5A，展示例示性磁阻堆疊100，該磁阻堆疊包括安置於第一電極110(例如，導通體或其他導體)與第二電極120(例如，導通體或其他導體)之間的「固定」磁性區域140及「自由」磁性區域160。種子區域130可安置於第一電極110與「固定」區域140之間。磁阻堆疊100可包括安置於「固定」區域140與「自由」區域160之間的(例如，介電質材料)中間層150，及介於「自由」區域160與第二電極120之間的間隔物區域170。

參考圖5B，展示另一例示性磁阻堆疊100’，該磁阻堆疊包括安置於第一電極110(例如，導通體或其他導體)與第二電極120(例如，導通體或其他導體)之間的「固定」磁性區域140及「自由」磁性區域160。種子區域130可安置於第一電極與第一「固定」區域140之間。磁阻堆疊100’可包括安置於第一「固定」區域140與「自由」區域160之間的第一中間層150(例如，由介電材料製成)，及在「自由」區域160上方的第二中間層150’(例如，亦由介電材料製成)。在一些實施例中，第二「固定」區域180可安置於第二中間層150’上方。此類實施例可更常見地被稱為雙自旋濾波(dual spin filter；DSF)磁阻堆疊/結構。在一些實施例中，磁阻堆疊100’可視情況包括介於第二「固定」區域180與第二電極120之間的間隔物區域(圖5B中未圖示)。

現將描述各種種子區域130及形成種子區域130及例示性磁阻堆疊100、100’之其他層之方法。儘管將論述各種實施例，但應理解，在不脫離本發明之預期範疇的情況下，一個實施例之態樣可與另一實施例之態樣組合。參考圖6A至圖6F，展示安置於第一電極110與「固定」區域140之間的各種例示性種子區域130。儘管在圖6A至圖6F中未展示磁阻堆疊100、100’之剩餘部分，但應理解，所描述之種子區域130可併入現在已知或稍後開發的任何適合的磁阻堆疊100、100’中。

如圖6A中所示，種子區域130可直接形成於頂部第一電極110上或上方。種子區域130可充當可在上面(例如，直接或間接)形成「固定」區域140之一或多個層的表面，且允許電流自第一電極110至「固定」區域140雙向傳遞。種子區域130可包括鎳(Ni)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鐵(Fe)或其合金中之一或多者。在一些實施例中，種子區域130可包含包括鎳(Ni)及鉻(Cr)的合金，諸如NiCr合金。種子區域130可進一步包括一或多種其他金屬或金屬合金，諸如，作為非限制性實例，鈀(Pd)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、釕(Ru)、鎢(W)、鉬(Mo)、鐵-硼(FeB)、鈷-鐵-硼(CFeB)、氮化鉭(TaN)或其組合。在一些實施例中，整個種子區域130可包含包括鎳(Ni)及鉻(Cr)的合金(例如，NiCr合金)，該合金構成種子區域之99%或更多的原子組成。剩餘的1%或更少可被視為雜質。換言之，對於種子區域130之給定厚度或體積，整個厚度或體積可具有的組成包括具有99%或更多的包括鎳(Ni)及鉻(Cr)的合金(例如，NiCr合金)之原子組成。在另外的實施例中，包括鎳(Ni)及鉻(Cr)的合金(例如，NiCr合金)構成種子區域130之大於或等於99.9at.%的組成、大於或等於種子區域130之99.99at.%、大於或等於種子區域130之 99.999,99at.%至99.999at.%，或種子區域130之99.9at.%至99.99at.%。種子區域130之包括鎳(Ni)及鉻(Cr)的合金可包括大於或等於大約25at.%的鉻、大於或等於大約30at.%的鉻、大於或等於大約40at.%的鉻、大於或等於大約50at.%的鉻、大於或等於大約60at.%的鉻、大約25at.%至50at.%的鉻，或大約30at.%至45at.%的鉻之鉻含量。在一或多個實施例中，種子區域130之包括鎳(Ni)及鉻(Cr)的合金之鉻含量可足以使種子區域130為非磁性的。

種子區域130可藉由此項技術中已知的任何物理氣相沈積(PVD)或化學氣相沈積技術(CVD)(例如，濺鍍、磁控管濺鍍、離子束沈積、原子層沈積、蒸鍍技術)形成。在一些實施例中，種子區域130之NiCr合金可藉由沈積鎳(Ni)及鉻(Cr)之交替層形成。每一鎳(Ni)層可包括99at.%至99.999at.%或99.9at.%至99.99at.%的鎳(Ni)。每一鉻(Cr)層可包括99at.%至99.999at.%或99.9%至99.99at.%的鉻(Cr)。

在一或多個實施例中，種子區域130可具有大於或等於大約20埃(Å)、大於或等於大約30Å、大於或等於大約40Å、大於或等於大約50Å、大於或等於大約60Å、大於或等於大約70Å、大於或等於大約80Å、大約25Å至100Å、大約30Å至75Å、大約30Å至60Å，或大約35Å至50Å的厚度。

在一或多個實施例中，種子區域130可包括一或多個NiCr合金層135及一或多個輔助層131。在一些實施例(諸如，例如圖6B、圖6D中所示之實施例)中，可形成種子區域130，使得輔助層131在第一電極110上方且與該第一電極接觸，且(例如NiCr合金)層135在「固定」區域140下方且與該「固定」區域接觸。

在其他實施例(諸如圖6C中所示的實施例)中，可組態種子區域130，使得合金(例如，包括鎳及鉻的合金)層135在第一電極110上方且與該第一電極接觸，且輔助層131’在「固定」區域140下方且與該「固定」區域接觸。在一些實施例中，種子區域130可包括複數個輔助層131及/或複數個合金層135，如圖6C至圖6E中所示。種子區域130可包括相等數目個輔助層131及合金層135，例如，如圖6D中所示。在其他實施例(諸如圖6E中所示的實施例)中，種子區域130包括比輔助層131更多的合金層135。在其他實施例中，種子區域130包括比合金層135更多的輔助層131。

合金層135可包括鎳(Ni)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鐵(Fe)或其合金中之一或多者。在一些實施例中，合金層可包括NiCr合金。NiCr合金層135可進一步包括一或多種其他金屬或金屬合金摻雜劑，諸如，作為非限制性實例，鈀(Pd)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、釕(Ru)、鎢(W)、鉬(Mo)、FeB、CFeB、TaN或其組合。在一些實施例中，基於區域之總組成，合金層135可包括大於或等於99原子百分比(at.%)之NiCr合金。在另外的實施例中，合金層135可包括大於或等於99.9at.%的NiCr合金、大於或等於99.99at.%的NiCr合金、大於或等於99.999at.%的NiCr合金、大約99at.%至大約99.999at.%，或大約99.9at.%至大約99.99at.%。NiCr合金可包括大於或等於25at.%的鉻、大於或等於30at.%的鉻、大於或等於40at.%的鉻、大於或等於50at.%的鉻、大於或等於60at.%的鉻、大約25at.%至大約50at.%的鉻，或大約30at.%至大約45at.%的鉻之鉻(Cr)含量。

合金層135可具有大於或等於大約10Å、大於或等於大約15Å、大於或等於大約20Å、大於或等於大約25Å、大於或等於大約30Å、大於或等於大約35Å、大於或等於大約40Å、大約10至大約50Å、大約15至大約40Å、大約15至大約30Å，或大約20Å至大約25Å的厚度。

一或多個輔助層131可包括鐵(Fe)、鈷(Co)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、釕(Ru)、鎢(W)、鉬(Mo)、FeB、TaN、CFeB或其組合中之一或多者。在輔助層131與第一電極110接觸的實施例中，輔助層131之組成可經選擇以與第一電極110相容(例如，由相同或類似的金屬或合金製成)。在其他實施例中，輔助層131之組成可不同於該輔助層所接觸的第一電極110之組成。類似地，在輔助層131與「固定」區域140之一或多個層接觸的實施例中，輔助層131之組成可經選擇為與該輔助層所接觸的「固定」區域140之一或多個層相同或類似的金屬或金屬合金。在其他實施例中，輔助層131之組成可不同於該輔助層所接觸的「固定」區域140之一或多個層之組成。在種子區域130包含複數個輔助層131的實施例中，每一輔助層131可具有相同或類似的組成。在種子區域130包含複數個輔助層131的其他實施例中，至少一個輔助層131可具有與其他輔助層131不同的組成。

參考圖6E，一個例示性種子區域130可包括兩個合金層135、135’及設置於該等兩個合金層之間的輔助層131。一個合金層135形成於第一電極110上，輔助層131形成於合金層135上，隨後另一合金層135’可形成於輔助層131上，從而允許「固定」區域140之一或多個層形成於種子區域130之頂部合金層135’上。在每一情況下，合金層135及135’可包含包括鎳及鉻的合金。以此方式，第一電極110及「固定」區域140兩者與種子區域130之合金層135、135’接觸。

本文所描述之實施例中之任一者亦可包括沈積於種子區域130上方的除塵層139，如圖6F中所示。例如，若使用NiCr種子區域130，則除塵層139可沈積於NiCr種子區域130上，且「固定」區域140之鈷及/或鉑層可沈積於除塵層139之頂部上。在一些實施例中，當使用具有鈷(Co)及/或鉑(Pt)層的「固定」區域140時，強晶體織構可為合意的，以便獲得強垂直磁各向異性及/或AP1與AP2之間的更大的互換耦合。中間層150下方的「固定」區域140之強晶體織構可導致粗糙的中間層150，從而減少MTJ堆疊/結構的時間依賴性介電崩潰，且因而改良MRAM耐久性。包括介於種子區域130與「固定」區域140之間的除塵層139可影響形成於除塵層139上方的層(例如，「固定」區域140及/或中間層150(例如，介電層、氧化物層、MgO))之結晶結構。例如，與不包括除塵層139之磁阻結構相比，形成於除塵層139上方的一或多個區域可形成為具有更強的晶體織構。在一或多個SAF或SyF結構之下形成除塵層139可增加SAF及/或SyF之鐵磁性或反鐵磁性耦合，且此效應在包括釕(Ru)耦合層之SAF或SyF中可更加顯著。此外，由於以上所描述的原因，包括介於種子區域130與「固定」區域140之間的除塵層139可減少中間層150之磨損且/或增加該中間層之耐久性。

在「固定」磁性區域140之多層SAF(或SyF)包括鈷(Co)及鉑(Pt)的實施例中，包括鈷(Co)的鐵磁性材料之初始層可沈積於種子區域130或除塵層139上。在多層SAF包括鈷(Co)及鎳(Ni)的實施例中，包括鎳(Ni)的鐵磁性材料之初始層可沈積於種子區域130或除塵層139上。

除塵層139可包括鉬(Mo)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、鉑(Pt)、釕(Ru)或其組合及合金(例如，鐵-硼(FeB)、鈷-鐵(CoFe)、鈷-鐵-硼(CoFeB))。在一些實施例中，除塵層139可具有小於12Å、大於大約2Å、大約1Å至大約12Å、大約2Å至大約10Å、大約2Å至大約8Å、大約2Å至大約6Å、大約4Å至大約10Å，或大約6Å至大約10Å之厚度。

在一些實施例中，AP1及AP2交換場可基於除塵層139之厚度及/或材料而變化。例如，可利用由鐵(Fe)、鉑(Pt)、釕(Ru)、鉬(Mo)及/或鈷-鐵(CoFe)形成之除塵層139獲得類似的互換耦合場，而由鎂(Mg)及/或鈷-鐵-硼(CoFeB)形成之除塵層139可導致互換耦合之更大減少。本發明之例示性實施例可包括不具有除塵層139的NiCr₆₀種子區域130、在頂部上具有Mg₅除塵層139的NiCr₆₀種子區域130、在頂部上具有Fe₅除塵層139的NiCr₆₀種子區域130、在頂部上具有Pt₅除塵層139的NiCr₆₀種子區域130、在頂部上具有Ru₄除塵層139的NiCr₆₀種子區域130、在頂部上具有Ru₉除塵層139的NiCr₆₀種子區域130、在頂部上具有Mo₅除塵層139的NiCr₆₀種子區域130、在頂部上具有Mo₁₀除塵層139的NiCr₆₀種子區域130、在頂部上具有CoFe₅除塵層139的NiCr₆₀種子區域130，及/或在頂部上具有CFB₂O₅除塵層139的NiCr₆₀種子區域130。

在一或多個實施例中，「固定」區域140可為安置於種子區域130上之固定的、未釘紮的SAF多層結構。固定的、未釘紮的SAF多層結構可包括藉由耦合區域隔開之至少兩個磁性區域(例如，由一或多個層製成)。一或多個磁性區域可包括鎳(Ni)、鐵(Fe)，及鈷(Co)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鎂(Mg)，及其合金或組合。耦合區域可為反鐵磁性耦合區域，該反鐵磁性耦合區域包括非鐵磁性材料，諸如銥(Ir)、釕(Ru)、錸(Re)，或銠(Rh)。在一些實施例中，一或多個磁性區域可包含磁性多層結構，該磁性多層結構包括第一鐵磁性材料(例如，鈷(Co))、第二鐵磁性材料(例如，鎳(Ni))及/或順磁性材料(例如，鉑(Pt))之複數個層。

另外，或在替代方案中，在一些實施例中，「固定」區域20可包括一或多個合成鐵磁性結構(SyF)。因為SyF係熟習此項技術者已知的，所以在本文中未更詳細地描述SyF。在一些實施例中，「固定」區域140可具有大約8Å至大約300Å、大約15Å至大約110Å、大於或等於8Å、大於或等於15Å、小於或等於300Å，或小於或等於110Å之厚度。

在一些實施例中，「固定」區域140亦可包括一或多個額外層，諸如，過渡區域及/或參考區域。過渡區域及/或參考區域可安置於「固定」區域之頂部處、接近於上覆層(例如，以下所描述之中間層)。參考區域及/或過渡區域可包括尤其在磁阻堆疊之製造期間促進且改良一或多個上覆區域之生長的一或多個材料層。參考區域可包括鈷(Co)、鐵(Fe)，及硼(B)、CoFeB、CoFeBTa、CoFeTa，或其組合。過渡區域可包括非鐵磁性過渡金屬，諸如鉭(Ta)、鈦(Ti)、鎢(W)、釕(Ru)、鈮(Nb)、鋯(Zr)及/或鉬(Mo)。

「固定」區域140可使用現在已知或稍後開發的任何技術來沈積。在一些實施例中，「固定」區域140之磁性區域中之一或多者可在大約25℃、大約15℃至大約40℃、大約20℃至大約30℃之室溫下使用「重」惰性氣體(例如，氙氣(Xe)、氬氣(Ar)、氪氣(Kr))來沈積。在一些實施例中，SAF之耦合區域亦可在類似溫度下使用「重」惰性氣體來沈積。

「固定」區域140之各種區域或層可在製造期間個別地沈積。然而，如一般熟習此項技術者將認識到，構成各種區域的材料可在後續處理(例如，沈積上覆層、高溫或反應性蝕刻技術及/或退火)期間與相鄰區域之材料熔合(與該等材料互混且/或擴散至其中)。因此，熟習此項技術者將認識到，儘管「固定」區域140之不同區域緊接在此等區域形成之後可表現為具有明顯界面的單獨區域，但在後續處理操作之後，不同層或區域之材料可熔合在一起以形成單個熔合的「固定」區域140，其在不同區域之間的界面處具有更高濃度的不同材料。因而，在一些狀況下，可能難以區分成品磁阻堆疊中的「固定」區域140之不同區域。

現參考圖7，「固定」區域140可包括SAF且形成於種子區域130上方且/或與該種子區域接觸。第一磁性區域142可形成於種子區域130上。磁性區域142可包含一或多個磁性或鐵磁性材料層。在一些實施例中，每一磁性或鐵磁性材料層具有小於或等於大約10Å、小於或等於大約8Å、小於或等於大約6Å、小於或等於大約5Å、小於或等於大約4Å、小於或等於大約3Å，或大約1Å至大約6Å的厚度。磁性層142中之一或多個層可藉由此項技術中已知的任何物理氣相沈積(PVD)或化學氣相沈積(CVD)技術(例如，濺鍍、磁控管濺鍍、離子束沈積、原子層沈積、蒸鍍技術)形成。

在一些實施例中，形成於種子區域130上的第一磁性區域142包含鈷(Co)及鎳(Ni)，且鈷層可直接沈積於種子區域130上。在其他實施例中，鎳(Ni) 層可直接沈積於種子區域130上。

在形成第一磁性區域142之後，耦合層145可形成於第一磁性區域142上方且/或與該第一磁性區域接觸。耦合層145可藉由此項技術中已知的任何物理氣相沈積(PVD)或化學氣相沈積(CVD)技術(例如，濺鍍、磁控管濺鍍、離子束沈積、原子層沈積、蒸鍍技術)形成。在一些實施例中，第一磁性區域142可包括與耦合層145接觸的鈷(Co)層。第二磁性區域142’可形成於耦合層145上。第二磁性區域142’可具有與第一磁性區域142相同的組成，或第二磁性區域142’可具有與第一磁性區域142不同的組成。在一些實施例中，鈷(Co)層作為第二磁性區域142’之部分形成於耦合層145上。耦合層145可安置於兩個鈷(Co)層(一個係第一磁性區域142之鈷(Co)層，另一個係第二磁性區域142'之鈷(Co)層)之間。

在一些實施例中，「固定」區域140可包括擁有垂直磁各向異性的SAF。在一或多個實施例中，種子區域130促進SAF之具有更明顯界面的更平滑層之生長。本文所描述之種子區域130可促進SAF之生長、沈積或形成，且亦可提供更少的應力，藉此輔助在大於或等於大約400℃、大於或等於大約450℃，或大於或等於大約500℃之溫度下維持高MR。形成於本文所描述之種子區域130上的SAF之熱耐久性可允許SAF在磁阻堆疊或MRAM裝置之稍後處理期間維持其磁性質。

仍然參考圖7，在形成「固定」區域140之後，一或多個中間層150(例如，由介電材料製成)接著可形成於「固定」磁性區域140上方且/或與該「固定」磁性區域接觸，如先前所描述。一或多個介電層150可包括金屬氧化物(例如，MgO或Al_xO_x)，且可提供用於磁阻堆疊的隧道障壁。

類似地，「自由」磁性區域160可形成於一或多個中間層150上方且/或與該一或多個中間層接觸。「自由」磁性區域160可包括一或多個鐵磁性層(例如，包括鈷(Co)、鐵(Fe)、鎳(Ni)的層)。在一些實施例中，自由磁性區域亦可包括一或多種額外材料，諸如硼(B)。在一些實施例中，「自由」磁性區域160可包括一或多個非磁性層(例如，釕(Ru)、鉭(Ta)、鋁(Al))。「自由」磁性區域160亦可包括高鐵界面層(例如，含有大於或等於50at.%的鐵之層)。

在另一實例中，「自由」磁性區域160可包含藉由耦合區域(例如，包括鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、釕(Ru)、銠(Ro)、錸(Re)、銥(Ir)、鉻(Cr)、鋨(Os)及其組合)隔開的至少兩個鐵磁性區域。耦合區域可在「自由」磁性區域160之鐵磁性層/區域之間提供鐵磁性耦合或反鐵磁性耦合。儘管「自由」磁性區域160之特定構造如此，但「自由」磁性區域160可包括可藉由施加之磁場或自旋轉矩電流來移動或切換之磁向量(或磁矩)。「自由」磁性區域160可由具有兩種或兩種以上穩定磁性狀態之任何鐵磁性材料形成。此等材料可包括鐵磁性元素鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)及硼(B)中之一或多者之合金。可將額外元素添加至合金以提供改良的磁性質、電性質或微結構性質。在一些實施例中，類似於「固定」區域20，「自由」區域60亦可包括一或多個SAF或SyF結構。一般而言，「自由」區域60可具有任何厚度，諸如大約7Å至40Å、較佳地大約20Å至30Å，且更佳地大約25Å至28.5Å。

應注意，雖然未具體描述，但可在形成例示性磁阻堆疊之一或多個層之後執行此項技術中常見的各種微影製程、蝕刻製程或修整步驟(例如，離子束蝕刻、化學蝕刻、化學物理平坦化)。現將論述根據本發明之實施例的用於形成磁阻堆疊100、100’之例示性方法，可使用對圖5A至圖7中所示之零件及編號標記之參考。

圖8為根據本發明之製造磁阻堆疊(例如，磁阻堆疊100)之方法400的流程圖。可將第一導電材料110(例如，電極、導通體及/或導體)形成於諸如矽基基板之基板上方(步驟410)。然後可將種子區域130形成於第一導電材料110 上方(步驟420)。種子區域130可包括前面提到的所描述種子區域130中之任一者。接下來，可將「固定」磁性區域140(例如，SAF)形成於種子區域130上方(步驟430)。隨後，可將中間層150(例如，介電層)形成於「固定」磁性區域140上方(步驟440)。接下來，可將「自由」磁性區域160形成於中間層150上(步驟450)。在形成「自由」磁性區域160之後，在一些實施例中可將可選的間隔物區域形成於「自由」磁性區域160上方。接下來可形成第二導電材料120(例如，電極、導通體及/或導體)(步驟470)，藉此提供至磁阻堆疊100的電連接。

圖9為根據本發明之製造磁阻堆疊100之另一方法500的流程圖。可將第一導電材料110(例如，電極、導通體及/或導體)形成於諸如矽基基板之基板上方(步驟510)。然後可將種子區域130形成於第一導電材料110上方(步驟520)。種子區域130可包括前面提到的所描述種子區域130中之任一者。接來來，可將「固定」磁性區域140(例如，SAF)形成於種子區域130上方(步驟530)。隨後，可將第一中間層150(例如，介電層)形成於「固定」磁性區域140上方(步驟540)。接下來，可將「自由」磁性區域160形成於第一中間層150上(步驟550)。在形成「自由」磁性區域160之後，可將第二中間層150’(例如，介電層)形成於「自由」磁性區域160上方(步驟560)。然後可將第二「固定」磁性區域180形成於第二中間層150’上方(步驟570)。然後，在一些實施例中，可將可選的間隔物區域170形成於第二「固定」區域180上方。接下來可形成第二導電材料120(例如，電極、導通體及/或導體)(步驟580)，藉此提供至磁阻堆疊100’的電連接。

如上文所提及，包括本文所描述之種子區域130的本發明之磁阻裝置可在感測器架構或記憶體架構(以及其他架構)中實施。例如，在記憶體組態中，包括本文所描述之實施例磁阻堆疊/結構的磁阻裝置可電連接至存取電晶體且經組態以耦接至或連接至各種導體，該等各種導體可載運一或多個控制信號，如圖10中所示。本發明之磁阻裝置可用於任何適合的應用中，包括例如用於記憶體組態中。在此類情況下，磁阻裝置可形成為包含離散記憶體裝置(例如，如圖11所示)或在其中具有邏輯之嵌入式記憶體裝置(例如，如圖12所示)的積體電路，該離散記憶體裝置及該嵌入式記憶體裝置各自包括MRAM，MRAM在一個實施例中表示具有根據本文中所揭示之特定實施例之特定態樣的複數個磁阻堆疊之一或多個MRAM陣列。在一個實施例中，複數個磁阻記憶體堆疊/結構可製造且/或併入於積體電路上，例如MRAM陣列中。(參見圖11及圖12)。

可使用現在已知或稍後開發的任何技術來形成本文所描述且說明之合金。例如，可經由共沈積(例如，經由濺鍍及/或蒸鍍鎳-鉻合金，或經由並行地及單獨地濺鍍及/或蒸鍍鎳及鉻)形成合金。除共沈積之外，或代替共沈積，循序地沈積材料連同一或多個退火製程一起可用來形成合金。另外，現在已知或稍後開發的任何技術可用來形成本文所描述且說明之合金。

固定的、未釘紮的SAF區域可包括兩個多層結構(AP1及AP2──例如，如圖3A之磁性多層結構之AP1及AP2)。在另一實施例中，固定的、未釘紮的SAF區域可包括僅一個多層結構(AP2或AP1)及一非多層結構(AP2或AP1中之另一者)。此處，磁性多層結構及非多層結構經由耦合層反鐵磁性地耦合。多層結構(AP1或AP2)可包括與本文所描述且/或說明之實施例中之任一者一致的任何特定結構或架構(且被製造)。

此外，如以上所提及，在一個實施例中，固定磁性區域包括多層結構(AP1或AP2)以及安置於AP2與介電層之間的過渡層及參考層。(參見，圖3C)。此處，過渡層可包括在製造期間促進/改良介電層(該介電層為MTJ結構中的隧道障壁)之生長的一或多個材料層。在一個實施例中，參考層可包括鈷、鐵、硼及鉭中之一或多者或全部(例如，在合金──諸如非晶合金(例如，CoFeB或CoFeBTa或CoFeTa)中)，且過渡層可包括非鐵磁性過渡金屬，諸如鉭、鈦、鎢及/或鉬。此外，在另一實施例中，參考層可包括鐵層(例如，沈積為純鐵或大體上純鐵)及(i)鈷及鐵層或(ii)鈷、鐵及硼層(例如，沈積為合金)，其中，在進一步/最終處理之後(例如，在退火之後)，界面處的鐵層可形成連續原子層或可與最終退火後的結構中之下層鐵磁性合金混合，從而在參考層內產生鄰近於介電層的高鐵合金界面區域(例如，按原子百分比大於或等於50%的鐵)。

值得注意的是，雖然MTJ堆疊/結構之(多個)磁性材料層及磁性材料被說明為單個層，但(多個)磁性材料層及磁性材料可包括磁性及非磁性材料兩者之若干不同層。例如，該等層可包括多個磁性材料層、提供例如一或多個擴散障壁之介電層、介於磁性材料層之間的提供用於鐵磁性或反鐵磁性耦合之耦合層、反鐵磁性材料。例如，(多個)磁性材料層中之一者可包括形成SAF的層之集合及反鐵磁性材料層、種子層、擴散層以及磁性及非磁性材料之非相連層。其他(多個)磁性材料層可包括對應於SyF的層之集合、種子層、間隔層、擴散層以及磁性及非磁性材料之非相連層。值得注意的是，展示為包括於磁阻裝置中的層中之每一個可為包括多個子層的複合層。除其他層之外，其他實施例還可包括多個SAF、SyF及隧道障壁，其中材料及結構以現在已知或稍後開發的不同組合及排列來配置。

例如，磁阻堆疊/結構(例如，磁阻記憶體堆疊/結構或磁阻感測器/轉換器堆疊/結構)之一或多個區域(例如，固定磁性區域)可包括SyF且/或由SyF組成。例如，固定磁性區域可為釘紮的或未釘紮的SyF，該釘紮的或未釘紮的SyF包括例如多層SyF，藉由鐵磁性耦合層(例如，包括釘或銠之耦合層，該耦合層具有提供鐵磁性耦合之厚度)隔開的一或多種磁性或鐵磁性材料之複數個層。此SyF可沈積或形成於種子區域上。值得注意的是，本文所描述且/或說明之所有發明可結合釘紮或未釘紮的SyF實施例來實施；然而，為簡潔起見，本文將不單獨描述/說明此類組合及排列。

此外，一或多個磁性材料(例如，鎳、鐵、鈷及其合金)層可使用現在已知或稍後開發的任何蝕刻劑及/或技術──例如，使用機械及/或化學技術(例如，離子束蝕刻、低偏壓功率濺鍍技術或化學蝕刻技術(諸如習知的基於氟及/或氯的蝕刻技術))來蝕刻、形成且/或圖案化。在磁性材料堆疊包括一或多個SAF或SyF的情況下，磁性材料層中之一或多個層亦可包括一或多個非磁性材料層(例如，銅、鋁或非鐵磁性過渡金屬，諸如鉭、鈮、釩、鋯、鉬或釕)。值得注意的是，一或多個磁性材料堆疊可包括SAF及SyF結構、一或多個磁性材料層，及現在已知或稍後開發的其他材料(包括磁性的及/或非磁性的)。此類材料及/或結構可以現在已知或稍後開發的任何組合或排列來配置。

基於MTJ的磁阻堆疊/結構可包括平面外磁各向異性或平面內磁各向異性。本發明適用於所有形式或類型的磁阻堆疊/結構。此外，自由磁性區域可安置於磁性隧道障壁上或磁性隧道障壁之下；固定磁性區域將安置於磁性隧道障壁的一側上且與該側形成界面，此側與自由磁性區域形成界面的側相反。

此外，儘管以上在具有安置於隧道障壁上方的自由磁性區域及安置於隧道障壁下方的固定磁性區域之MTJ堆疊/結構之情境中描述且/或說明例示性實施例，但可實施本發明，其中固定磁性區域安置於隧道障壁上方且自由磁性區域安置於隧道障壁下方。在此實施例中，自由磁性區域形成於種子區域上(且與該種子區域接觸)。為簡潔起見，將不單獨說明其中自由磁性區域形成於種子區域上且與該種子區域接觸的實施例──但是此等發明應被理解為完全適用於其中自由磁性區域形成且安置於種子區域上(而非在MTJ堆疊/結構之狀況下形成且安置於介電材料上)的此類實施例。因而，在一個實施例中，磁阻堆疊/結構包括平面外磁各向異性(例如，垂直磁各向異性)，其中釘紮的或未釘紮的固定磁性區域安置於一或多個介電材料層上或上方，該一或多個介電材料層安置於自由磁性區域上或上方，其中該自由磁性區域安置於種子區域上且與該種子區域接觸(該種子區域可安置於一或多個導電材料層上且與該一或多個導電材料層接觸。

儘管本文所揭示之所描述例示性實施例係針對各種基於磁阻的裝置及用於製作此類裝置的方法，但本發明未必限於該等例示性實施例，該等例示性實施例說明適用於廣泛多種半導體製程及/或裝置之發明性態樣。因而，以上揭示之特定實施例僅為說明性的，且不應視為限制，因為該等實施例可以不同但等效的方式加以修改且實踐，該等方式對於受益於本文中之教導的熟習此項技術者顯而易見。因此，先前描述不欲將本發明限於所闡述之特定形式，而相反，意欲涵蓋可包括於本發明之精神及範疇內的此類替代方案、修改及等效物，使得熟習此項技術者應理解，他們可在不脫離本發明之最廣泛形式的本發明之精神及範疇的情況下做出各種變化、排列及變更。

值得注意的是，本文中對「一個實施例」或「一實施例」之涉及意謂結合該實施例所描述之特定特徵、結構或特性可包括於本發明之實施例中之一者、一些或全部中、在其中使用且/或併入其中。片語「在一個實施例中」或「在另一實施例中」在本說明書中之使用或出現既不涉及相同實施例，亦並非一或多個其他實施例之必然互相排斥之單獨或替代的實施例，亦不限於單個排他性實施例。上述情況適用於術語「實施方案」。本發明既不限於任何單個態樣或其實施例，亦不限於此類態樣及/或實施例之任何組合及/或排列。此外，本發明之態樣及/或其實施例中之每一者可單獨使用或與本發明之其他態樣及/或其實施例中之一或多者組合使用。為簡潔起見，本文未單獨論述且/或說明某些排列及組合。

此外，如以上所指示，本文描述為「例示性」之實施例或實施方案不應被解釋為相比其他實施例或實施方案係較佳的或有利的；實情為，其意欲傳達或指示該或該等實施例係例示性實施例。

在申請專利範圍中，術語「鐵磁性材料」意謂或包括磁性及/或鐵磁性材料。如以上所述，術語「沈積(deposit)」(或其各種形式(例如，沈積(deposited)、沈積(deposition)或沈積(depositing))意謂或包括沈積、生長、濺鍍、蒸鍍、形成及/或提供(或其各種形式)。此外，在申請專利範圍中，例如種子區域之厚度及原子組成的值、極限及/或範圍意謂該值、極限及/或範圍+/- 10%。在申請專利範圍中，術語「磁阻堆疊」意謂或包括磁阻堆疊或磁阻結構，例如，磁阻記憶體堆疊/結構(諸如，例如MRAM中之記憶體單元等)或磁阻感測器/轉換器堆疊/結構(諸如用於硬碟驅動器之讀出頭等)。

術語「包含」、「包括」、「具有」及其任何變化(例如，「包含(comprising)」、「包括(including)」及「具有(having)」)同義地用來指示或描述非排他性包括。因而，使用此類術語來例如描述程式庫、組態及/或含量之製程、方法、製品及/或設備不僅包括彼等步驟、結構及/或元件，而且可包括未明確識別、列出的或並非此製程、方法、製品或設備所固有的其他步驟、結構及/或元件。

此外，本文中之術語「第一」、「第二」等不指示任何次序、數量，或重要性，而是用來將一個元件與另一元件區分開。此外，本文中之術語「一」並不指示對數量之限制，而是指示至少一個所提及項目之存在。

Claims

一種磁阻堆疊，其包含：一種子區域，該種子區域至少部分地安置於一導電材料上，其中該種子區域包括一合金層，該合金層包括至少99at.%的鎳及鉻；一固定磁性區域，該固定磁性區域安置於該種子區域上方，其中該固定磁性區域包括一合成反鐵磁性結構，該合成反鐵磁性結構包含：一第一鐵磁性區域，該第一鐵磁性區域安置於該種子區域上；一耦合層，該耦合層安置於該第一鐵磁性區域上且與該第一鐵磁性區域接觸；以及一第二鐵磁性區域，該第二鐵磁性區域安置於該耦合層上且與該耦合層接觸；一或多個介電層，該一或多個介電層安置於該第二鐵磁性區域上且與該第二鐵磁性區域接觸；以及一自由磁性區域，該自由磁性區域安置於該一或多個介電層上。
如申請專利範圍第1項之磁阻堆疊，其中該合金層包括至少30at.%的鉻(Cr)。
如申請專利範圍第1項之磁阻堆疊，其中該種子區域進一步包括至少一個輔助層。
如申請專利範圍第1項之磁阻堆疊，其中該合金層與該導電材料接觸。
如申請專利範圍第1項之磁阻堆疊，其中該種子區域進一步包括與該導電材料接觸的至少一個輔助層。
如申請專利範圍第1項之磁阻堆疊，其中該種子區域進一步包括與該導電材料接觸的至少一個輔助層，且其中該輔助層具有與該導電材料之一組成相同的一組成。
如申請專利範圍第1項之磁阻堆疊，其中該種子區域進一步包括至少一個輔助層，且其中該合金層與該固定磁性區域接觸。
如申請專利範圍第1項之磁阻堆疊，其中該種子區域進一步包括與該固定磁性區域接觸的至少一個輔助層。
如申請專利範圍第1項之磁阻堆疊，其進一步包含一除塵層，該除塵層具有1Å至12Å之一厚度，其中該除塵層包括鉬、鐵、鉑、釕或包括鈷及鐵的一合金中之至少一者。
如申請專利範圍第1項之磁阻堆疊，其中該種子區域包含：包括鎳及鉻的一第一合金層，該第一合金層與該導電材料接觸；包括鎳及鉻的一第二合金層，該第二合金層與該固定磁性區域接觸；以及至少一個輔助層，該至少一個輔助層安置於該第一合金層與該第二合金層之間。
如申請專利範圍第1項之磁阻堆疊，其中該合金層具有10Å至25Å之一厚度。
一種磁阻堆疊，其包含：一種子區域，該種子區域至少部分地安置於一導電材料上，其中該種子區域包括鎳或鉻中之至少一者；一除塵層，該除塵層安置於該種子區域上，其中該除塵層包括鉬、鎂、鐵、鉑、釕或包括鈷及鐵的一合金中之至少一者；一固定磁性區域，該固定磁性區域安置於該除塵層上且與該除塵層接觸，其中該固定磁性區域包含：一第一鐵磁性區域，該第一鐵磁性區域安置於該除塵層上且與該除塵層接觸；一耦合層，該耦合層安置於該第一鐵磁性區域上且與該第一鐵磁性區域接觸；以及一第二鐵磁性區域，該第二鐵磁性區域安置於該耦合層上且與該耦合層接觸；一或多個介電層，其安置於該第二鐵磁性區域上且與該第二鐵磁性區域接觸；以及一自由磁性區域，該自由磁性區域安置於該一或多個介電層上。
如申請專利範圍第12項之磁阻堆疊，其中該合金進一步包括硼。
如申請專利範圍第12項之磁阻堆疊，其中該種子區域具有大於或等於30Å之一厚度。
如申請專利範圍第12項之磁阻堆疊，其中該種子區域包含一合金層，該合金層包括鎳及至少30at.%的鉻。
如申請專利範圍第12項之磁阻堆疊，其中該種子區域包含一合金層，該合金層包括至少99at.%的鎳及鉻。
如申請專利範圍第12項之磁阻堆疊，其中該除塵層具有1Å至12Å之一厚度。
如申請專利範圍第12項之磁阻堆疊，其中該第一鐵磁性區域包含鎳、鈷或鉑中之至少一者。
如申請專利範圍第12項之磁阻堆疊，其中該耦合層包括釕。
一種製造一磁阻堆疊之方法，該方法包含：沈積一種子區域；將鉬、鎂、鐵、鉑或釕中之至少一者之一除塵層沈積於該種子區域上且該除塵層與該種子區域接觸；將包括一合成反鐵磁性結構的一固定區域沈積於該除塵層上且該固定區域與該除塵層接觸，其中沈積該合成反鐵磁性結構包含：將一第一鐵磁性區域沈積於該除塵層上且該第一鐵磁性區域與該除塵層接觸；將一耦合層沈積於該第一鐵磁性區域上且該耦合層與該第一鐵磁性區域接觸；以及將一第二鐵磁性區域沈積於該耦合層上且該第二鐵磁性區域與該耦合層接觸；將一或多個介電層沈積於該第二鐵磁性區域上；以及將一自由磁性區域沈積於該一或多個介電層上。
如申請專利範圍第20項之方法，其中沈積一種子區域包含：沈積包括至少99at.%的鎳及鉻之至少一個合金層；以及沈積至少一個輔助層。
如申請專利範圍第20項之方法，其進一步包含：將一參考層沈積于該合成反鐵磁性結構上且該參考層與該合成反鐵磁性結構接觸。