[發明專利]磁性隨機存取存儲器及其制造方法

有效

• 申請號: 201810823818.1
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109768156B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 牛寶華;應繼鋒
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/10;H01L43/12;H01L27/22;G11C11/16
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

1.一種磁性隨機存取存儲器的存儲單元，所述存儲單元包括設置在第一金屬層與第二金屬層之間的多層，

其中，所述多層中的至少一層包括銥-鈦氮化物層，所述多層包括釘扎磁性層，其中，所述釘扎磁性層包括設置在具有不同材料的層之間的間隔層，所述間隔層包含含銥層。

2.根據權利要求1所述的存儲單元，其中，所述多層包括由第一導電材料制成的第一電極層和由第二導電層制成的第二電極層，所述多層中的剩余層布置在所述第一電極層與所述第二電極層之間。

3.根據權利要求2所述的存儲單元，其中，所述第一電極層和所述第二電極層中的至少一個包括銥。

4.根據權利要求3所述的存儲單元，其中，所述第一電極層和所述第二電極層中的至少一個包括從由銥層和氧化銥層的雙層結構、銥-鈦氮化物層、銥層和鉭層的雙層結構、以及銥和鉭的二元合金層組成的組中選擇的至少一種。

5.根據權利要求2所述的存儲單元，其中，

所述多層包括設置在所述第一電極層上方的晶種層，以及

所述晶種層包括從由銥層、銥層和鉭層的雙層結構、以及銥和鉭的二元合金層組成的組中選擇的至少一種。

6.根據利要求5所述的存儲單元，其中：

所述多層包括設置在所述晶種層上方的釘扎磁性層、由非磁性材料制成并且設置在所述釘扎磁性層上方的隧穿阻擋層、設置在所述隧穿阻擋層上方的自由磁性層、以及設置在所述自由磁性層上方的擴散阻擋層，以及

所述擴散阻擋層包括從由銥層、銥層和鉭層的雙層結構、以及銥和鉭的二元合金層組成的組中選擇的至少一種。

7.根據權利要求6所述的存儲單元，其中，所述釘扎磁性層包括第一磁性層和第二磁性層以及設置在所述第一磁性層與所述第二磁性層之間的反鐵磁層。

8.根據權利要求6所述的存儲單元，其中，所述多層還包括由非磁性材料制成并且設置在所述自由磁性層與所述擴散阻擋層之間的覆蓋層。

9.根據權利要求8所述的存儲單元，其中，所述隧穿阻擋層和所述覆蓋層由氧化鎂制成。

10.根據權利要求1所述的存儲單元，其中：

所述多層包括第一電極層、設置在所述第一電極層上方的晶種層、設置在所述晶種層上方的第一釘扎磁性層、設置在所述第一釘扎磁性層上方的反鐵磁層、設置在所述反鐵磁層上方的第二釘扎磁性層、由非磁性材料制成并且設置在所述第二釘扎磁性層上方的隧穿阻擋層、設置在所述隧穿阻擋層上方的自由磁性層、由非磁性材料制成并且設置在所述自由磁性層上方的覆蓋層、設置在所述覆蓋層上方的擴散阻擋層以及設置在所述擴散阻擋層上方的第二電極層，

至少一個包含銥的含銥層設置在從所述晶種層到所述擴散阻擋層的任何相鄰兩層之間，所述釘扎磁性層為第二釘扎磁性層。

11.根據權利要求10所述的存儲單元，其中，至少一個所述含銥層的厚度在從0.1nm至5.0nm的范圍內。

12.根據權利要求10所述的存儲單元，其中，從所述晶種層到所述擴散阻擋層的層不包含銥。

13.一種半導體器件，所述半導體器件包括具有多個磁性存儲單元的磁性隨機存取存儲器(MRAM)，其中：

所述多個磁性存儲單元中的每一個均包括設置在第一金屬層與第二金屬層之間的多層，以及

所述多層中的至少一層包括銥-鈦氮化物層，所述多層包括釘扎磁性層，其中，所述釘扎磁性層包括設置在具有不同材料的層之間的間隔層，所述間隔層包含含銥層。