[發明專利]存儲器器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201410746475.5
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104700882B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 樸相奐;樸淳五;金相溶;李俊明
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: G11C11/15
• 分類號: G11C11/15
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 屈玉華

本發明提供了存儲器器件及其制造方法。磁存儲器器件可以包括基板和在基板上的磁隧道結存儲器元件。磁隧道結存儲器元件可以包括參考磁層、隧道阻擋層和自由磁層。參考磁層可以包括第一被釘扎層、交換耦合層和第二被釘扎層。交換耦合層可以在第一被釘扎層和第二被釘扎層之間，第二被釘扎層可以包括鐵磁層和非磁性層。第二被釘扎層可以在第一被釘扎層和隧道阻擋層之間，隧道阻擋層可以在參考磁層和自由磁層之間。

技術領域

這里公開的發明構思涉及半導體器件及其制造方法，更具體地，涉及磁存儲器器件及其制造方法。

背景技術

半導體器件由于它們的小尺寸、多功能性和/或低制造成本而被廣泛地用于電子工業。半導體存儲器器件可以存儲邏輯數據。磁存儲器器件可以提供高速度和/或非易失性的特性。因此，磁存儲器器件很可能用作下一代存儲器器件。

通常，磁存儲器器件可以包括磁隧道結(MTJ)圖案。MTJ圖案可以包括兩個磁體以及在兩者之間的絕緣層。MTJ的電阻值可以取決于兩個磁體的磁化方向而改變。例如，如果兩個磁體的磁化方向彼此反平行，則MTJ圖案可以具有相對高的電阻值。如果兩個磁體的磁化方向彼此平行，則MTJ圖案可以具有相對低的電阻值。磁存儲器器件可以因此使用電阻值之間的差異而寫入和/或讀取數據。

發明內容

本發明構思的實施例可以提供具有提高的可靠性的磁存儲器器件及其制造方法。

發明構思的實施例還可以提供具有提高的隧穿磁阻比(TMR)的磁存儲器器件及其制造方法。

發明構思的實施例還可以提供能夠減少或最小化在高溫下的特性惡化的磁存儲器器件及其制造方法。

在發明構思的一個方面中，一種磁存儲器器件可以包括在基板上的參考磁圖案和自由磁圖案以及在參考磁圖案和自由磁圖案之間的隧道阻擋圖案。參考磁圖案和自由磁圖案的磁化方向可以基本上垂直于自由磁圖案和隧道阻擋圖案之間的界面。參考磁圖案可以包括第一被釘扎圖案、在第一被釘扎圖案和隧道阻擋圖案之間的第二被釘扎圖案以及在第一被釘扎圖案和第二被釘扎圖案之間的交換耦合圖案。第二被釘扎圖案可以包括鄰近于隧道阻擋圖案的極化增強磁圖案、鄰近于交換耦合圖案的交換耦合增強磁圖案、在極化增強磁圖案和交換耦合增強磁圖案之間的中間磁圖案、以及接觸中間磁圖案以引起界面垂直磁各向異性的非磁性圖案。

在一些實施例中，非磁性圖案可以具有與中間磁圖案相同的晶體結構。

在一些實施例中，極化增強磁圖案可以具有與非磁性圖案和中間磁圖案相同的晶體結構。

在一些實施例中，非磁性圖案和中間磁圖案可以具有體心立方(BCC)晶體結構。

在一些實施例中，非磁性圖案可以包括鎢，中間圖案可以包括鐵(Fe)或鐵硼(FeB)。

在一些實施例中，第一被釘扎圖案可以具有不同于非磁性圖案的晶體結構。

在一些實施例中，第一被釘扎圖案可以包括鈷鉑(CoPt)合金或[Co/Pt]nL1₁超晶格(其中“n”是自然數)。

在一些實施例中，自由磁圖案可以包括第一自由磁圖案和第二自由磁圖案以及在第一自由磁圖案和第二自由磁圖案之間的插入圖案。插入圖案可以與第一自由磁圖案和第二自由磁圖案接觸以引起界面垂直磁各向異性。

在一些實施例中，插入圖案可以具有比鉭高的熔點。

在一些實施例中，交換耦合增強磁圖案可以包括不同于包括在中間磁圖案中的元素的元素，極化增強磁圖案可以包括不同于包括在中間磁圖案中的元素的元素。

在一些實施例中，第一被釘扎圖案、交換耦合圖案、第二被釘扎圖案、隧道阻擋圖案和自由磁圖案可以順序地堆疊在基板上。