[發明專利]磁性存儲裝置

在審

• 申請號: 201910575165.4
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110660906A
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 葛雷維古帕塔亞;威廉·J·加拉格爾;吳志強
• 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;H01L43/12;G11C11/16
• 代理公司: 72003 隆天知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃艷

本發明一些實施例提供磁性存儲裝置。磁性存儲裝置包括底電極，與第一合成反鐵磁層，其包括第一釘扎層與第二釘扎層位于底電極上。第一釘扎層與第二釘扎層具有相反的磁化方向且隔有第一間隔物層。磁性存儲裝置亦包括參考層，位于第一對釘扎層上；以及自由層，位于參考層上并與參考層隔有穿隧阻障層。磁性存儲裝置還包括第二合成反鐵磁層，其包括第三釘扎層與第四釘扎層于自由層上，且第三釘扎層與第四釘扎層具有相反的磁化方向且隔有第二間隔物層。

技術領域

本發明實施例關于半導體裝置，更特別關于磁性存儲裝置。

背景技術

許多現今的電子中置含有電子存儲器，比如硬盤或隨機存取存儲器。電子存儲器可為揮發性存儲器或非易失性存儲器。非易失性存儲器在無電源的情況下可存儲數據，而揮發性存儲器在電源關閉時會失去其數據存儲器的內容。包括穿隧接面的磁性存儲裝置可用于硬盤及/或隨機存取存儲器，其為下一世代存儲器解決方案的有力候選。

發明內容

本發明一實施例提供的磁性存儲裝置，包括：底電極；第一合成反鐵磁層，包括第一釘扎層與第二釘扎層位于底電極上，第一釘扎層與第二釘扎層具有相反的磁化方向且隔有第一間隔物層，且第二釘扎層比第一釘扎層靠近底電極；參考層，位于第一合成反鐵磁層上；自由層，位于參考層上，并與參考層隔有穿隧阻障層；以及第二合成反鐵磁層，包括第三釘扎層與第四釘扎層于自由層上，第三釘扎層與第四釘扎層具有相反的磁化方向且隔有第二間隔物層，且第三釘扎層比第四釘扎層靠近該自由層。

本發明一實施例提供的磁性存儲裝置，包括：自由層；參考層，位于自由層的第一側上，并與自由層隔有穿隧阻障層；以及平衡的合成反鐵磁層，位于與第一側相對的自由層的第二側上，且平衡的合成反鐵磁層包括磁化方向相反且隔有間隔物層的一對釘扎層。

本發明一實施例提供的集成電路，包括：半導體基板；內連線結構，位于半導體基板上并包括彼此堆疊的多個介電層與金屬層，其中金屬層包括下側金屬層與位于下側金屬層上的上側金屬層；磁阻隨機存取存儲器，配置于上側金屬層上并包括：底電極，位于下側金屬層上并電性接觸下側金屬層；頂電極，位于上側金屬層下并電性接觸上側金屬層；自由層與參考層，堆疊于底電極與頂電極之間并隔有穿隧阻障層；第一釘扎層，位于與自由層相對的參考層的一側上；以及平衡的合成反鐵磁層，位于與參考層相對的自由層的第二側上，且平衡的合成反鐵磁層包括磁化方向相反且隔有間隔物層的一對釘扎層。

附圖說明

圖1是一些實施例中，含有磁穿隧接面堆疊的磁性存儲裝置的剖視圖，且磁穿隧接面堆疊包括平衡的合成反鐵磁層。

圖2是一些實施例中，圖1的磁穿隧接面堆疊的細節剖視圖。

圖3是一些其他實施例中，包括平衡的合成反鐵磁層的磁穿隧接面堆疊的剖視圖。

圖4A是一些其他實施例中，包括平衡的合成反鐵磁層的磁穿隧接面堆疊的剖視圖。

圖4B是一些其他實施例中，包括平衡的合成反鐵磁層的磁穿隧接面堆疊的剖視圖。

圖5A是一些其他實施例中，包括平衡的合成反鐵磁層的磁穿隧接面堆疊的剖視圖。

圖5B是一些其他實施例中，包括平衡的合成反鐵磁層的磁穿隧接面堆疊的剖視圖。

圖6是一些實施例中，包括磁穿隧接面堆疊的磁阻隨機存取存儲器的剖視圖，且磁穿隧接面堆疊具有平衡的合成反鐵磁層。

圖7是圖6的磁阻隨機存取存儲器沿著圖6中的切線的上視圖。

圖8是一些實施例中，形成含有平衡的合成反鐵磁層的磁穿隧接面堆疊的方法的流程圖。

圖9是磁穿隧接面堆疊的平衡的合成反鐵磁層的厚度設計的等高線圖。

其中，附圖標記說明如下：

BL 位元線