[發明專利]具有多層過濾器堆疊體的PSTTM器件

有效

• 申請號: 201580082564.7
• 申請日: 2015-09-25
• 公開（公告）號: CN108028313B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: K·奧烏茲;K·P·奧布萊恩;C·J·維甘德;MD·T·拉赫曼;B·S·多伊爾;M·L·多齊;O·戈隆茨卡;T·加尼;J·S·布羅克曼
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L43/02
• 分類號: H01L43/02;H01L43/10;H01L43/12
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 林金朝;王英

1.一種設置在襯底之上的磁性隧道結(MTJ)材料層堆疊體，所述堆疊體包括：

反鐵磁層或堆疊體；

多層過濾器堆疊體，其包括設置在兩個非磁性材料層之間的第一磁性材料層，其中，至少一個所述非磁性材料層包括Ta、Mo、Nb或Hf中的至少一個；

固定磁性材料層或堆疊體和自由磁性材料層或堆疊體，所述固定磁性材料層或堆疊體包括設置在所述過濾器堆疊體之間的一個或多個第二磁性材料層，所述自由磁性材料層或堆疊體包括一個或多個第三磁性材料層；以及

第一電介質材料層，其設置在所述固定磁性材料層或堆疊體與所述自由磁性材料層或堆疊體之間，

其中，所述多層過濾器堆疊體設置在所述反鐵磁層或堆疊體與所述固定磁性材料層或堆疊體和自由磁性材料層或堆疊體之間。

2.根據權利要求1所述的材料層堆疊體，其中：

所述磁性材料層具有垂直磁各向異性；

所述反鐵磁層或堆疊體包括合成反鐵磁體(SAF)堆疊體；

所述過濾器堆疊體中的第一非磁性材料層與所述第一磁性材料層和所述SAF堆疊體的材料層直接接觸；

所述過濾器堆疊體中的第二非磁性材料層與所述第二磁性材料層中的一個和所述第一磁性材料層直接接觸。

3.根據權利要求2所述的材料層堆疊體，其中，所述過濾器堆疊體中的兩個所述非磁性材料層都包括Ta并且每個所述非磁性材料層具有0.1nm到0.5nm之間的膜厚度。

4.根據權利要求3所述的材料層堆疊體，其中，所述過濾器堆疊體中的所述第二非磁性材料層具有比所述第一非磁性材料層更大的膜厚度。

5.根據權利要求3所述的材料層堆疊體，其中，所述過濾器堆疊體中的每個所述非磁性材料層至少主要是Ta并且具有0.2nm至0.5nm的膜厚度。

6.根據權利要求5所述的材料層堆疊體，其中，所述過濾器堆疊體中的每個所述非磁性材料層由Ta組成。

7.根據權利要求2所述的材料層堆疊體，其中，所述過濾器堆疊體中的兩個所述非磁性材料層包括Ta、Mo、Nb、W或Hf中的至少一個，并且每個所述非磁性材料層具有0.1nm到0.5nm之間的膜厚度。

8.根據權利要求7所述的材料層堆疊體，其中，兩個所述非磁性材料層都包括Mo并且每個所述非磁性材料層具有0.1nm到0.5nm之間的膜厚度。

9.根據權利要求1所述的材料層堆疊體，其中：

所述第一磁性材料層、所述第二磁性材料層和所述第三磁性材料層包括CoFeB；

所述第一電介質材料層包含MgO；并且

所述第一磁性材料層具有在0.4到0.9nm之間的厚度。

10.一種非易失性存儲器單元，包括：

第一電極；

耦合到存儲器陣列的第一互連金屬化結構的第二電極；

根據權利要求1-9中任一項所述的MTJ材料堆疊體；以及

晶體管，其具有電耦合到所述第一電極的第一端子、電耦合到所述存儲器陣列的第二互連金屬化結構的第二端子、以及電耦合到所述存儲器陣列的第三互連金屬化結構的第三端子。

11.根據權利要求10所述的存儲器單元，其中：

所述磁性材料層具有垂直磁各向異性；

所述反鐵磁層或堆疊體包括合成反鐵磁體(SAF)堆疊體；

每個所述磁性材料層包括富Fe的CoFeB；

所述第一電介質層包括MgO；

所述過濾器堆疊體中的第一非磁性材料層和第二非磁性材料層中的每一個具有0.1到0.5nm之間的厚度；并且

所述過濾器堆疊體中的至少一個所述非磁性層包括選自由Ta、Mo、Nb、W和Hf組成的組中的過渡金屬。