用于mram裝置的磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示具有磁性隧道結(jié)堆疊的磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置，所述磁性隧道結(jié)堆疊具有磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)中的自由層的顯著經(jīng)改進(jìn)性能。所述存儲(chǔ)器裝置包含反鐵磁結(jié)構(gòu)及安置于所述反鐵磁結(jié)構(gòu)上的磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)。所述磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)包含參考層及自由層，其中勢(shì)壘層夾在所述參考層與所述自由層之間。此外，包含氮化鉭膜的帽蓋層安置于所述磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的所述自由層上。
【專利說明】
用于MRAM裝置的磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本專利文檔一般來說涉及自旋轉(zhuǎn)移扭矩磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，且更特定來說涉及 具有磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)中的自由層的顯著經(jīng)改進(jìn)性能的磁性隧道結(jié)堆疊。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（"MRAM"）為通過磁性存儲(chǔ)元件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ) 器技術(shù)。這些元件為可保持磁場(chǎng)且被非磁性材料(例如非磁性金屬或絕緣體)分離的兩個(gè)鐵 磁板或電極。一般來說，板中的一者使其磁化釘扎（即，一"參考層"），意指此層具有比另一 層高的矯頑性且需要更大磁場(chǎng)或自旋極化電流來改變其磁化的定向。第二板通常稱為自由 層且可通過相對(duì)于參考層更小的磁場(chǎng)或自旋極化電流改變其磁化方向。
[0003] MRAM裝置通過改變自由層的磁化的定向而存儲(chǔ)信息。特定來說，基于自由層相對(duì) 于參考層處于平行還是反平行對(duì)準(zhǔn)中，可在每一MRAM單元中存儲(chǔ)"?；?0"。由于自旋極化 電子隧穿效應(yīng)，單元的電阻由于兩個(gè)層的磁場(chǎng)的定向而改變。單元的電阻將針對(duì)平行及反 平行狀態(tài)而不同且因此單元的電阻可用于在"Γ與"〇"之間進(jìn)行區(qū)分。MRAM裝置的一個(gè)重要 特征為其為非易失性存儲(chǔ)器裝置，這是因?yàn)樯踔猎陔娫搓P(guān)閉時(shí)其仍維持信息。兩個(gè)板的橫 向大小可為亞微米且磁化方向仍可相對(duì)于熱波動(dòng)穩(wěn)定。
[0004] 較新技術(shù)（自旋轉(zhuǎn)移扭矩或自旋轉(zhuǎn)移切換)使用自旋-對(duì)準(zhǔn)（"極化"）電子來改變磁 性隧道結(jié)中的自由層的磁化定向。一般來說，電子擁有自旋，即電子所固有的經(jīng)量化數(shù)目的 角動(dòng)量。電流一般來說為非極化的，即，其由50%向上自旋電子及50%向下自旋電子組成。 使電流通過磁性層會(huì)將電子極化，其中自旋定向?qū)?yīng)于磁性層（即，極化器)的磁化方向，因 此產(chǎn)生自旋極化電流。如果自旋極化電流經(jīng)傳遞到磁性隧道結(jié)裝置中的自由層的磁性區(qū) 域，那么電子將把其自旋-角動(dòng)量的一部分轉(zhuǎn)移到磁化層以在自由層的磁化上產(chǎn)生扭矩。因 此，扭矩可切換自由層的磁化，其實(shí)際上基于自由層相對(duì)于參考層在平行狀態(tài)還是反平行 狀態(tài)中而寫入T或"0"。
[0005] 圖1圖解說明用于常規(guī)MRAM裝置的磁性隧道結(jié)（"MTJ"）堆疊100。如所展示，堆疊 100包含一個(gè)或多個(gè)籽晶層110,所述一個(gè)或多個(gè)籽晶層在堆疊100的底部處提供以在上方 沉積層中起始所要結(jié)晶生長(zhǎng)。釘扎層112沉積于籽晶層110的頂部上且合成反鐵磁層（"SAF 層"）120沉積于釘扎層112的頂部上。此外，MTJ 130沉積于SAF層120的頂部上。MTJ 130包含 參考層132、勢(shì)皇層（即，絕緣體）134及自由層136。應(yīng)理解，參考層132實(shí)際上為SAF層120的 部分，但當(dāng)在參考層132上形成勢(shì)皇層134及自由層136時(shí)，其形成MTJ 130的鐵磁板中的一 者。合成反鐵磁結(jié)構(gòu)120中的第一磁性層交換耦合到釘扎層112,此通過反鐵磁耦合致使參 考層132的磁化固定。此外，非磁性間隔物140安置于MTJ 130的頂部上且垂直極化器150安 置于非磁性間隔物140的頂部上。垂直極化器150經(jīng)提供以將施加到MTJ結(jié)構(gòu)100的電子（"自 旋對(duì)準(zhǔn)電子"）的電流極化。此外，可在垂直極化器150的頂部上提供一個(gè)或多個(gè)帽蓋層160 以保護(hù)MTJ堆疊100上下面的層。最后，硬掩模170沉積于帽蓋層160上方且經(jīng)提供以使用反 應(yīng)離子蝕刻(RIE)過程來將MT J結(jié)構(gòu)100的下伏層圖案化。
[0006] 具有MT J結(jié)構(gòu)(例如圖1中所圖解說明的堆疊100)的MRAM產(chǎn)品已用于大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝 置中。然而，這些MTJ結(jié)構(gòu)需要大的切換電流，此限制其商業(yè)可適用性。存在控制切換電流的 所需大小的至少兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù):有效磁化M eff(即，平面內(nèi)磁化)及自由層結(jié)構(gòu)的阻尼常數(shù)。 一些現(xiàn)有設(shè)計(jì)已試圖通過減小自由層結(jié)構(gòu)的厚度而降低所需切換電流。雖然此設(shè)計(jì)促進(jìn)有 效降低M rff的磁化的垂直分量，但Mrff的可測(cè)量減小僅當(dāng)自由層為非常薄(例如，1納米)時(shí)發(fā) 生。然而，此薄自由層具有嚴(yán)重結(jié)果，包含：（1)隧穿磁阻值（"TMR"）的顯著減??；（2)較低熱 穩(wěn)定性;及(3)自由層的經(jīng)增加阻尼常數(shù)。因此，強(qiáng)烈感覺到需要具有MTJ結(jié)構(gòu)中的自由層的 顯著經(jīng)改進(jìn)性能的磁性隧道結(jié)層堆疊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 揭示具有磁性隧道結(jié)堆疊的MRAM裝置，所述磁性隧道結(jié)堆疊具有磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu) 中的自由層的顯著經(jīng)改進(jìn)性能，所述磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)需要用于MRAM應(yīng)用的顯著較低切換電 流。
[0008] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述MRAM裝置包含反鐵磁結(jié)構(gòu)及安置于所述反鐵磁結(jié)構(gòu)上的磁 性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)。所述磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)包含參考層及自由層，其中勢(shì)皇層夾在所述參考層與 所述自由層之間。此外，帽蓋層包含氮化鉭膜，其安置于所述磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的所述自由層 上。
[0009] 在另一實(shí)施例中，磁性裝置的氮化鉭帽蓋層具有介于0.1納米與10納米之間的厚 度。
[0010] 在另一實(shí)施例中，所述磁性裝置的所述氮化鉭帽蓋層具有大約1.0納米的厚度。
[0011] 在另一實(shí)施例中，所述磁性裝置的所述氮化鉭帽蓋層具有大約10納米的厚度。
[0012] 在另一實(shí)施例中，所述磁性裝置的所述氮化鉭帽蓋層直接安置于所述自由層上。
[0013] 在另一實(shí)施例中，所述磁性裝置進(jìn)一步包含:非磁性間隔物，其安置于所述氮化鉭 帽蓋層上;及垂直極化器，其安置于所述非磁性間隔物上，使得所述垂直極化器將施加到所 述磁性裝置的電子的電流極化。
[0014] 在另一實(shí)施例中，所述磁性裝置為正交自旋扭矩結(jié)構(gòu)。
[0015] 在另一實(shí)施例中，所述磁性裝置為共線經(jīng)磁化自旋轉(zhuǎn)移扭矩結(jié)構(gòu)。
[0016] 在另一實(shí)施例中，所述磁性裝置的所述氮化鉭帽蓋層是通過借助鉭靶及氮?dú)膺M(jìn)行 的薄膜濺鍍過程而形成于所述自由層上。
[0017] 在另一實(shí)施例中，所述磁性裝置的所述參考層、所述自由層、所述勢(shì)皇層及所述氮 化鉭帽蓋層共同形成磁性隧道結(jié)。
[0018] 在另一實(shí)施例中，所述磁性裝置的所述參考層及所述自由層各自包括具有大約 2.3nm的厚度的CoFeB薄膜層。
[0019] 在另一實(shí)施例中，所述磁性裝置的所述勢(shì)皇層為MgO且具有大約1.02nm的厚度。
[0020] 在另一實(shí)施例中，示范性磁性裝置形成存儲(chǔ)器陣列的位單元。
【附圖說明】
[0021] 包含為本發(fā)明說明書的部分的附圖圖解說明當(dāng)前較佳實(shí)施例，且與上文給出的一 般說明及下文給出的詳細(xì)說明一起用于解釋及教示本文中所描述的MTJ裝置的原理。
[0022] 圖1圖解說明MRAM裝置的常規(guī)MTJ堆疊。
[0023]圖2圖解說明根據(jù)本文中所描述的新MTJ層堆疊的示范性實(shí)施例的MTJ層堆疊。
[0024] 各圖不一定按比例繪制且類似結(jié)構(gòu)或功能的元件一般來說貫穿各圖出于說明性 目的而由相似參考編號(hào)表示。各圖僅打算促進(jìn)對(duì)本文中所描述的各種實(shí)施例的描述;各圖 不描述本文中所揭示的教示的每一方面且不限制權(quán)利要求書的范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 本文中揭示磁性隧道結(jié)（"MTJ"）層堆疊?？蓡为?dú)或結(jié)合其它特征及教示利用本文 中所揭示的特征及教示中的每一者。參考附圖進(jìn)一步詳細(xì)地描述單獨(dú)地以及組合地利用許 多這些額外特征及教示的代表性實(shí)例。此詳細(xì)說明僅打算教示所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步 細(xì)節(jié)以用于實(shí)踐本發(fā)明教示的優(yōu)選方面且不打算限制權(quán)利要求書的范圍。因此，以下詳細(xì) 說明中所揭示的特征的組合可能并非是在最廣泛意義上實(shí)踐教示所必要的，且替代地僅經(jīng) 教示以尤其描述本發(fā)明教示的代表性實(shí)例。
[0026] 在以下描述中，僅出于解釋的目的，陳述特定術(shù)語(yǔ)以提供對(duì)本文中所描述的MTJ結(jié) 構(gòu)的透徹理解。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了這些特定細(xì)節(jié)并非僅為示范性的。
[0027] 代表性實(shí)例及附屬權(quán)利要求項(xiàng)的各種特征可以并非具體地且明確地列舉的方式 組合，以便提供本發(fā)明教示的額外有用實(shí)施例。還明確地提及，實(shí)體群組的所有值范圍或指 示均出于原始揭示內(nèi)容的目的以及出于限制所主張標(biāo)的物的目的而揭示每一可能中間值 或中間實(shí)體。還明確地提及，各圖中所展示的組件的尺寸及形狀經(jīng)設(shè)計(jì)以幫助理解實(shí)踐本 發(fā)明教示的方式，但并不打算限制實(shí)例中所展示的尺寸及形狀。
[0028] 參考圖2,根據(jù)示范性實(shí)施例展示MTJ層堆疊200 JTJ堆疊200為圖1中所圖解說明 的MT J堆疊100的經(jīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)。出于說明性目的，MT J堆疊200中的層中的每一者形成于X、y平 面中且各自具有沿z軸方向的厚度。
[0029] MT J堆疊200包含一個(gè)或多個(gè)籽晶層210,所述一個(gè)或多個(gè)籽晶層在堆疊200的底部 處提供以在上方沉積層(下文所討論）中起始所要結(jié)晶生長(zhǎng)。在示范性實(shí)施例中，籽晶層210 可為3Ta/40CuN/5Ta疊層(如本文中所使用，"斜線"/指示經(jīng)層壓結(jié)構(gòu)，自"斜線"/的左側(cè)開 始，所述經(jīng)層壓結(jié)構(gòu)以結(jié)構(gòu)底部處的層開始），使得籽晶層包含3nm鉭層、40nm氮化銅層及 5nm組層。
[0030]籽晶層210上面為釘扎層212及合成反鐵磁（"SAF"）結(jié)構(gòu)220。根據(jù)示范性實(shí)施例， 釘扎層212為優(yōu)選地具有大約22nm的厚度的鉑錳PtMn合金。在示范性實(shí)施例中，SAF結(jié)構(gòu)220 由三個(gè)層構(gòu)成，即層222、層224及參考層232(下文所討論）。優(yōu)選地，層222為優(yōu)選地具有大 約2 · Inm的厚度的鈷鐵合金，且層224為優(yōu)選地具有大約0 · 90nm的厚度的釕金屬。
[0031] MTJ結(jié)構(gòu)230形成于SAF結(jié)構(gòu)220的頂部上。MTJ結(jié)構(gòu)230包含三個(gè)單獨(dú)層，即，形成于 SAF結(jié)構(gòu)220中的參考層232、勢(shì)皇層234及自由層236。在示范性實(shí)施例中，參考層232及自由 層236為鈷-鐵-硼（Co-Fe-B)合金薄膜。在示范性實(shí)施例中，每一CoFeB薄膜層具有大約 2.3nm的厚度。參考層232與釘扎層12之間的交換耦合沿恒定方向強(qiáng)烈釘扎參考層232的磁 化，如上文所討論。此外，在示范性實(shí)施例中，勢(shì)皇層234由鎂的氧化物MgO形成。如所展示， MgO勢(shì)皇層234安置于參考層232與自由層236之間且用作兩個(gè)層之間的絕緣體，如上文所討 論。MgO勢(shì)皇層234優(yōu)選地具有大約1.02nm的厚度。優(yōu)選地，MgO勢(shì)皇層234的厚度為足夠薄， 使得可通過自旋極化電子的量子機(jī)械隧穿建立穿過其的電流。
[0032]常規(guī)地，對(duì)于MTJ結(jié)構(gòu)，勢(shì)皇層與自由層之間的相互作用一般來說為固定的，但可 沉積于自由層的頂部上的層可廣泛變化且可經(jīng)增強(qiáng)以改進(jìn)自由層的特性。MTJ堆疊200的特 征為將非常薄氮化鉭TaN帽蓋材料238層沉積于自由層236的頂部上。在示范性實(shí)施例中， TaN帽蓋材料的厚度介于0.1 nm與IOnm之間，優(yōu)選地大約Inm或2nm。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 了解，Inm或2nm的所要厚度可由于制造變化而稍微變化。如下文將詳細(xì)討論，TaN帽蓋材料 238在自由層236上的添加提供高度壓縮應(yīng)力（即，堆疊200耐受壓縮負(fù)荷的增加的能力）且 還顯著改進(jìn)自由層236的參數(shù)以優(yōu)于常規(guī)設(shè)計(jì)。TaN帽蓋材料238不能具有超過大約IOnm的 厚度，這是因?yàn)槠鋵⑼耆蚧旧舷粯O化器效應(yīng)且顯著降低存儲(chǔ)器裝置的功能性及 準(zhǔn)確性。
[0033]在示范性實(shí)施例中，描述正交自旋扭矩結(jié)構(gòu)，所述正交自旋扭矩結(jié)構(gòu)采用垂直于 自由層236磁化的自旋極化層以實(shí)現(xiàn)大的初始自旋轉(zhuǎn)移扭矩。如所展示，MTJ堆疊200包含安 置于TaN帽蓋材料238上的非磁性間隔物240及安置于非磁性間隔物240上的垂直極化器 250。垂直極化器250經(jīng)提供以將施加到MTJ堆疊200的電子（"自旋-對(duì)準(zhǔn)電子"）的電流極化， 這繼而可通過從攜載垂直于自由層236的磁化方向的角動(dòng)量的經(jīng)極化電子施加于自由層 236上的扭矩來改變MTJ堆疊200的236中的自由層的磁化定向。此外，非磁性間隔物240經(jīng)提 供以將垂直極化器250與MTJ結(jié)構(gòu)230絕緣。在示范性實(shí)施例中，非磁性間隔物240由具有大 約IOnm的厚度的銅疊層構(gòu)成。在示范性實(shí)施例中，垂直極化器250由兩個(gè)疊層252、254構(gòu)成。 優(yōu)選地，第一層252為0 · 3C〇/[0 · 6Ni/0 · 09Co]x3的疊層且第二層254為由0 · 21C〇/[0 · 9Pd/ 0.3Co]x 6構(gòu)成的疊層。盡管示范性實(shí)施例是針對(duì)正交自旋扭矩結(jié)構(gòu)而提供，但所屬領(lǐng)域的 技術(shù)人員應(yīng)了解在自由層236上提供TaN帽蓋材料238的發(fā)明性設(shè)計(jì)也可針對(duì)共線經(jīng)磁化自 旋轉(zhuǎn)移扭矩MRAM裝置而實(shí)施。
[0034] 如在圖2中進(jìn)一步展示，一個(gè)或多個(gè)帽蓋層260提供于垂直極化器250的頂部上以 保護(hù)MTJ堆疊200的下面的層。在示范性實(shí)施例中，帽蓋層260可由第一疊層262(優(yōu)選地為 2nm Pd層）及第二疊層264(優(yōu)選地為5nm Cu及7nm Ru)構(gòu)成。
[0035]舉例來說，硬掩模270沉積于帽蓋層260上方且可包括金屬（例如鉭Ta)，但替代地 硬掩模270也可包括其它材料。優(yōu)選地，Ta硬掩模270具有大約70nm的厚度。硬掩模270被開 口或經(jīng)圖案化，且經(jīng)提供以（舉例來說)使用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)過程來將MTJ堆疊200的下 伏層圖案化。
[0036]如上文所提及，示范性實(shí)施例的MT J堆疊200的特征為將非常薄的氮化鉭TaN帽蓋 材料238層沉積于自由層236的頂部上。常規(guī)地，不同的材料組合(例如體心立方材料，比如 Ta、Cr及類似物)已作為帽蓋層涂覆到MTJ結(jié)構(gòu)的自由層。然而，這些設(shè)計(jì)中沒有一者已提供 MTJ結(jié)構(gòu)的自由層的性能參數(shù)的顯著改進(jìn)同時(shí)還降低用于最優(yōu)操作的所需切換電流。
[0037]已進(jìn)行將本文中所描述的MTJ的性能參數(shù)與現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)設(shè)計(jì)配置進(jìn)行比較的 測(cè)試。表1及2圖解說明所比較性能參數(shù)。特定來說，表1圖解說明常規(guī)正交MTJ結(jié)構(gòu)的IOnm Cu自由層帽蓋與根據(jù)本文中所描述的MTJ的示范性實(shí)施例的自由層236上的TaN帽蓋材料 238的發(fā)明性結(jié)構(gòu)之間的性能參數(shù)的比較。表1圖解說明針對(duì)具有1.0 nm、2. Onm及IOnm的厚 度的TaN帽蓋238的數(shù)據(jù)。
[0038][表1]
[0040] 如上文所提及，有效磁化Meff(即，平面內(nèi)磁化)及阻尼常數(shù)為針對(duì)MTJ裝置的自由 層結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性能參數(shù)中的兩者。如表1中所圖解說明，通過將TaN帽蓋層沉積于MTJ裝置的 自由層的頂部上，對(duì)于TaN帽蓋層的每一厚度來說，與常規(guī)Cu帽蓋層相比有效磁化M eff降低 超過20%。此外，針對(duì)具有I.Onm TaN帽蓋層的自由層的阻尼常數(shù)比具有IOnm Cu帽蓋層的 自由層的阻尼常數(shù)小35%，且針對(duì)僅具有2.Onm或IOnm TaN帽蓋層的自由層的阻尼常數(shù)比 僅具有IOnm Cu帽蓋層的自由層的阻尼常數(shù)小58%。值得注意的是，表1進(jìn)一步圖解說明對(duì) 于具有擁有TaN帽蓋層的自由層的發(fā)明性MTJ結(jié)構(gòu)來說，與具有擁有Cu帽蓋層的自由層的常 規(guī)MT J結(jié)構(gòu)相比TMR %也顯著改進(jìn)。
[0041] 表2圖解說明I.OTa自由層帽蓋與根據(jù)本文中所描述的MTJ的示范性實(shí)施例的自由 層236上的TaN帽蓋材料238的發(fā)明性結(jié)構(gòu)之間的性能參數(shù)的比較。表2還圖解說明針對(duì)具有 1 · Onm、2 · Onm及IOnm的厚度的TaN帽蓋材料238的數(shù)據(jù)。
[0042] [表 2]
[0044] 如表2中所圖解說明，通過將TaN帽蓋層沉積于MTJ裝置的自由層的頂部上，對(duì)于 TaN帽蓋層的每一厚度來說，與擁有具有I.Onm Ta帽蓋層的自由層的常規(guī)MTJ裝置相比，有 效磁化Meff降低超過27%。此外，針對(duì)具有I.Onm TaN帽蓋層的自由層的阻尼常數(shù)比具有 I .Onm Ta帽蓋層的自由層的阻尼常數(shù)小26%，且針對(duì)具有2.0nm或IOnm TaN帽蓋層的自由 層的阻尼常數(shù)比具有I.Onm Ta帽蓋層的自由層的阻尼常數(shù)小超過50%。因此，具有TaN帽蓋 的自由層與現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)相比的比較(如表1及2中所圖解說明）示范性能參數(shù)鑒于新發(fā)明 性設(shè)計(jì)而顯著改進(jìn)。
[0045] 圖2中所圖解說明的MTJ堆疊200的所有層均可通過薄膜濺鍍沉積系統(tǒng)而形成，如 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解。薄膜濺鍍沉積系統(tǒng)可包含必需的物理氣相沉積(PVD)室(每一 室具有一個(gè)或多個(gè)靶）、氧化室及濺鍍蝕刻室。通常，濺鍍沉積過程涉及具有超高真空的濺 鍍氣體(例如，氧、氬或類似物），且靶可由待沉積于襯底上的金屬或金屬合金制成。在優(yōu)選 實(shí)施例中，TaN帽蓋材料238的沉積涉及提供鉭靶及氮濺鍍氣體以使用濺鍍沉積系統(tǒng)在自由 層236上提供薄TaN膜。應(yīng)了解，用以制造 MTJ堆疊200所需的剩余步驟對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人 員來說為眾所周知的，且將不在本文中進(jìn)行詳細(xì)描述以免不必要地使本文中的揭示內(nèi)容的 方面模糊。
[0046] 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，多個(gè)MTJ堆疊200可經(jīng)制造且提供為STT-MRAM裝置的 相應(yīng)位單元。換句話說，每一 MTJ堆疊200可實(shí)施為具有多個(gè)位單元的存儲(chǔ)器陣列的位單元。
[0047] 以上描述及圖式僅應(yīng)視為對(duì)實(shí)現(xiàn)本文中所描述的特征及優(yōu)點(diǎn)的特定實(shí)施例的說 明。可對(duì)特定過程條件作出修改及替代。因此，此專利文檔中的實(shí)施例并不視為受前述說明 及圖式限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種磁性裝置，其包括： 反鐵磁結(jié)構(gòu)，其包含參考層； 勢(shì)皇層，其安置于所述參考層上； 自由層，其安置于所述勢(shì)皇層上;及 氮化鉭帽蓋層，其安置于所述自由層上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性裝置，其中所述氮化鉭帽蓋層包括介于0.1納米與10納米 之間的厚度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性裝置，其中所述氮化鉭帽蓋層包括大約1.0納米的厚度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性裝置，其中所述氮化鉭帽蓋層包括大約10納米的厚度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性裝置，其中所述氮化鉭帽蓋層直接安置于所述自由層上。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性裝置，其進(jìn)一步包括： 非磁性間隔物，其安置于所述氮化鉭帽蓋層上;及 垂直極化器，其安置于所述非磁性間隔物上，使得所述垂直極化器將施加到所述磁性 裝置的電子的電流極化。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁性裝置，其中所述磁性裝置為正交自旋扭矩結(jié)構(gòu)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性裝置，其中所述磁性裝置為共線經(jīng)磁化自旋轉(zhuǎn)移扭矩結(jié) 構(gòu)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性裝置，其中所述氮化鉭帽蓋層是通過借助鉭靶及氮?dú)膺M(jìn) 行的薄膜濺鍍過程而形成于所述自由層上。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性裝置，其中所述參考層、所述自由層、所述勢(shì)皇層及所述 氮化鉭帽蓋層共同形成磁性隧道結(jié)。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁性裝置，其中所述參考層及所述自由層各自包括具有大 約2.3nm的厚度的CoFeB薄膜層。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁性裝置，其中所述勢(shì)皇層包括MgO且具有大約1.02nm的厚 度。13. -種存儲(chǔ)器陣列，其包括： 至少一個(gè)位單元，其包含： 反鐵磁結(jié)構(gòu)，其包含參考層； 勢(shì)皇層，其安置于所述參考層上； 自由層，其安置于所述勢(shì)皇層上;及 氮化鉭帽蓋層，其安置于所述自由層上。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的存儲(chǔ)器陣列，其中所述至少一個(gè)位單元的所述氮化鉭帽蓋 層包括介于〇. 1納米與10納米之間的厚度。15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的存儲(chǔ)器陣列，其中所述至少一個(gè)位單元的所述氮化鉭帽蓋 層包括大約1.0納米的厚度。16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的存儲(chǔ)器陣列，其中所述至少一個(gè)位單元的所述氮化鉭帽蓋 層包括大約10納米的厚度。17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的存儲(chǔ)器陣列，其中所述至少一個(gè)位單元的所述氮化鉭帽蓋 層直接安置于所述自由層上。18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的存儲(chǔ)器陣列，其中所述至少一個(gè)位單元進(jìn)一步包括： 非磁性間隔物，其安置于所述氮化鉭帽蓋層上;及 垂直極化器，其安置于所述非磁性間隔物上，使得所述垂直極化器將施加到所述磁性 裝置的電子的電流極化。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)器陣列，其中所述至少一個(gè)位單元為正交自旋扭矩結(jié) 構(gòu)。20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的存儲(chǔ)器陣列，其中所述至少一個(gè)位單元為共線經(jīng)磁化自旋 轉(zhuǎn)移扭矩結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01L43/02GK105917480SQ201580005078
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2015年3月19日
【發(fā)明人】穆斯塔法·皮納爾巴斯, 鮑爾泰克·考爾達(dá)斯
【申請(qǐng)人】斯平轉(zhuǎn)換技術(shù)公司