[發明專利]在不同磁阻隨機存取存儲器陣列中具有不同磁性隧道結的半導體管芯

在審

• 申請號: 201880055126.5
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN111033749A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 李夏;陳偉川;許華南;康相赫
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H01L27/22
• 分類號: H01L27/22;H01L43/08;H01L43/12
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 傅遠

1.一種半導體管芯，包括：

第一磁性隧道結(MTJ)疊層，包括：

具有第一釘扎層磁矩的第一釘扎層；

具有第一自由層磁矩的第一自由層；以及

第一隧道勢壘層，設置在所述第一釘扎層與所述第一自由層之間，其中所述第一MTJ疊層具有第一能量勢壘；以及第二MTJ疊層，包括：

具有第二釘扎層磁矩的第二釘扎層；

具有第二自由層磁矩的第二自由層；以及

第二隧道勢壘層，設置在所述第二釘扎層與所述第二自由層之間，其中所述第二MTJ疊層具有與所述第一能量勢壘不同的第二能量勢壘。

2.根據權利要求1所述的半導體管芯，其中：

所述第一MTJ疊層的所述第一能量勢壘是使所述第一自由層中的所述第一自由層磁矩的方向基本上反轉的能量的量；以及

所述第二MTJ疊層的所述第二能量勢壘是使所述第二自由層中的所述第二自由層磁矩的方向基本上反轉的能量的量。

3.根據權利要求2所述的半導體管芯，其中：

所述第一釘扎層還包括第一材料；以及

所述第二釘扎層還包括與所述第一釘扎層的所述第一材料不同的第二材料，使得所述第二MTJ疊層的所述第二能量勢壘不同于所述第一MTJ疊層的所述第一能量勢壘。

4.根據權利要求3所述的半導體管芯，其中：

所述第一釘扎層的所述第一材料包括鈷(Co)、鉑(Pt)和鎳(Ni)中的一種或多種；以及

所述第二釘扎層的所述第二材料包括Co、Pt和Ni中的一種或多種。

5.根據權利要求2所述的半導體管芯，其中：

所述第一自由層還包括第一材料；以及

所述第二自由層還包括與所述第一自由層的所述第一材料不同的第二材料，使得所述第二MTJ疊層的所述第二能量勢壘不同于所述第一MTJ疊層的所述第一能量勢壘。

6.根據權利要求5所述的半導體管芯，其中：

所述第一自由層的所述第一材料包括鈷(Co)、鐵(Fe)和硼(B)中的一種或多種，使得所述第一自由層具有第一有效各向異性能量常數；以及

所述第二自由層的所述第二材料包括Co、Fe和B中的一種或多種，使得所述第二自由層具有小于所述第一有效各向異性能量常數的第二有效各向異性能量常數。

7.根據權利要求2所述的半導體管芯，其中：

所述第一隧道勢壘層還包括第一材料；以及

所述第二隧道勢壘層還包括與所述第一隧道勢壘層的所述第一材料不同的第二材料，使得所述第二MTJ疊層的所述第二能量勢壘不同于所述第一MTJ疊層的所述第一能量勢壘。

8.根據權利要求2所述的半導體管芯，其中：

所述第一釘扎層還包括第一寬度；以及

所述第二釘扎層還包括與所述第一釘扎層的所述第一寬度不同的第二寬度，使得所述第二MTJ疊層的所述第二能量勢壘不同于所述第一MTJ疊層的所述第一能量勢壘。

9.根據權利要求2所述的半導體管芯，其中：

所述第一自由層還包括第一寬度；以及

所述第二自由層還包括與所述第一自由層的所述第一寬度不同的第二寬度，使得所述第二MTJ疊層的所述第二能量勢壘不同于所述第一MTJ疊層的所述第一能量勢壘。

10.根據權利要求9所述的半導體管芯，其中：

所述第一自由層的所述第一寬度包括小于三十五(35)納米(nm)、在三十五(35)nm至七十(70)nm之間、或大于七十(70)nm的寬度；以及

所述第二自由層的所述第二寬度包括小于三十五(35)nm、在三十五(35)nm至七十(70)nm之間、或大于七十(70)nm的寬度。