[發明專利]用于垂直磁化的磁性穿隧結的低電阻MgO蓋層

有效

• 申請號: 201880078019.4
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN111566832B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 沙希·帕特爾;真杰諾;童儒穎;維格納許·桑達;沈冬娜;王郁仁;王伯剛;劉煥龍
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H10N50/10
• 分類號: H10N50/10;H10N50/85;H10N50/01
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 張福根;付文川

1.一種存儲器裝置中的磁性元件，包括：

(a)一穿隧阻障層，其為形成于一參考層及一自由層之間的一第一金屬氧化層；

(b)一第二金屬氧化層，包括一金屬或合金，且接觸該自由層的一第二表面，其中該第二表面與接觸該穿隧阻障層的一第一自由層表面相對，且該第二金屬氧化層具有從該第二金屬氧化層的一頂表面延伸至一底表面的多個導電路徑，借此實質上減少該第二金屬氧化層的電阻率，所述多個導電路徑由與所述金屬或所述合金不同的貴金屬制成，其中所述貴金屬是由Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Os和Mo中的一種或多種所形成，其中在所述第二金屬氧化層中有被氧化物基質包圍的隔離的貴金屬原子；以及

(c)該自由層，其中該第一及第二自由層表面分別與該穿隧阻障層及該第二金屬氧化層的接觸產生界面垂直各向異性，導致該自由層中的垂直磁各向異性。

2.如權利要求1的磁性元件，其中該金屬或合金是Mg、MgAl、MgTi、MgGa、Ti、AlTi、MgZn、MgZr、Al、Zn、Zr、Hf、SrTi、BaTi、CaTi、LaAl、V或MgTa的其中一個。

3.如權利要求1的磁性元件，其中該些導電路徑包括該金屬或合金。

4.如權利要求1的磁性元件，還包括一最上層，其為形成于該第二金屬氧化層上的一硬掩模，以及一晶種層，其具有接觸一底電極的一底表面及鄰接該參考層的一頂表面。

5.如權利要求1的磁性元件，還包括一最上層，其為形成于該參考層上的一硬掩模，以及一晶種層，其具有接觸一底電極的一底表面及鄰接該第二金屬氧化層的一頂表面。

6.如權利要求1的磁性元件，其中該存儲器裝置是磁性隨機存取存儲器、自旋力矩轉移-磁性隨機存取存儲器、傳感器、生物傳感器、或自旋力矩轉移振蕩器。

7.一種存儲器裝置中的磁性元件，包括：

(a)一穿隧阻障層，其為形成于一參考層上的一第一金屬氧化層；

(b)一自由層，有一頂表面，且形成于該穿隧阻障層上；

(c)一不連續第二金屬氧化層，具有多個島狀物于該自由層頂表面上，且在相鄰的多個島狀物之間有多個開口；以及

(d)一非磁性硬掩模層，形成于該不連續第二金屬氧化層上且在相鄰所述島狀物之間填充，且形成于該自由層頂表面由多個開口露出的多個部分上。

8.如權利要求7的磁性元件，其中該第二金屬氧化層包括MgO、AlO_x、MgAlO_x、MgTiO_x、TiO_x、AlTiO_x、MgZnO、ZnO、ZrO_x、HfO_x、或MgTaO。

9.如權利要求7的磁性元件，其中該硬掩模層是由Ta、Ru、TaN、Ti、TiN、及W、或者是一導電氧化物形成，該導電氧化物是RuO_x、ReO_x、IrO_x、MnO_x、MoO_x、TiO_x、及FeO_x的其中一或多個。