[發明專利]具有減小的開關電流的垂直磁性存儲器

有效

• 申請號: 201580080340.2
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN107667438B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: K·奧烏茲;K·P·奧布萊恩;B·S·多伊爾;D·L·肯克;C·C·郭;R·S·周
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

1.一種半導體裝置，包括：

襯底；

磁性隧道結(MTJ)，其包括固定層以及位于所述固定層與所述襯底之間的第一自由層和第二自由層；

晶種層，其直接接觸所述第二自由層；以及

阻擋層，其位于所述第一自由層與所述第二自由層之間；

其中，(a)所述第一自由層是非外延的，并且包括鈷(Co)、鐵(Fe)和硼(B)，并且(b)所述第二自由層是外延的并且包括錳(Mn)和鎵(Ga)。

2.根據權利要求1所述的半導體裝置，其中，所述阻擋層包括鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、釩(V)、鋯(Zr)和鉻(Cr)中的至少一種并且所述阻擋層直接接觸所述第一自由層和所述第二自由層兩者。

3.根據權利要求2所述的半導體裝置，包括直接接觸所述第一自由層的頂表面的電介質層，其中，所述第一自由層的底表面直接接觸所述阻擋層。

4.根據權利要求3所述的半導體裝置，其中，所述固定層包括含有Co的子層和含有鉑(Pt)的另一子層。

5.根據權利要求4所述的半導體裝置，包括位于所述第二自由層與所述襯底之間的底部電極。

6.根據權利要求5所述的半導體裝置，包括封蓋層，其中，所述固定層位于所述封蓋層與所述電介質層之間。

7.根據權利要求6所述的半導體裝置，包括額外固定層，所述額外固定層包括Co、Fe和B，其中，所述額外固定層位于所述固定層與所述電介質層之間。

8.根據權利要求7所述的半導體裝置，包括位于所述固定層與所述額外固定層之間的額外阻擋層。

9.根據權利要求2所述的半導體裝置，其中，所述第二自由層包括釕(Ru)。

10.根據權利要求2所述的半導體裝置，其中，所述第二自由層包括進一步含有Mn和Ga的合金。

11.根據權利要求1所述的半導體裝置，其中，(a)所述第一自由層包括從所述第一自由層的頂表面到所述第一自由層的底表面的厚度，并且(b)所述磁性隧道結是基于所述厚度的垂直磁性隧道結。

12.根據權利要求1所述的半導體裝置，其中，所述晶種層包括鈦(Ti)、氮(N)、鉻(Cr)和釕(Ru)中的至少一種。

13.一種半導體裝置，包括：

襯底；

垂直磁性隧道結(pMTJ)，其包括固定層以及第一自由層和第二自由層；以及

位于所述第一自由層與所述第二自由層之間的阻擋層，

其中，(a)所述第一自由層包括鈷(Co)、鐵(Fe)和硼(B)，并且(b)所述第二自由層是外延的并且包括錳(Mn)和鎵(Ga)。

14.根據權利要求13所述的半導體裝置，其中，所述第一自由層和所述第二自由層位于所述固定層與所述襯底之間。

15.根據權利要求13所述的半導體裝置，其中，所述阻擋層包括鉭(Ta)和鎢(W)中的至少一種。

16.根據權利要求13所述的半導體裝置，包括直接接觸所述第一自由層的頂表面的電介質層，其中，所述第一自由層的底表面直接接觸所述阻擋層。

17.根據權利要求13所述的半導體裝置，包括位于所述第二自由層與所述襯底之間的底部電極，其中，所述固定層包括Co和鉑(Pt)。

18.根據權利要求16所述的半導體裝置，包括額外固定層，所述額外固定層包括Co、Fe和B，其中，所述額外固定層位于所述固定層與所述電介質層之間。