[發明專利]具有晶種區域的磁阻堆疊及其制造方法

在審

• 申請號: 201980075580.1
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN113039658A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 孫吉軍;S·阿加瓦爾;H-J·查;J·M·斯勞特;R·韋格
• 申請（專利權）人: 艾沃思賓技術公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/12
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 秦晨

磁阻堆疊/結構及其制造方法，包括其中堆疊/結構包括晶種區域、布置在晶種區域上并與之接觸的固定磁性區域、布置在固定磁性區域上的(一個或多個)介電層以及布置在(一個或多個)介電層上的自由磁性區域。在一個實施例中，晶種區域包括包含鎳和鉻的合金，該合金具有(i)大于或等于(+/?10％)且小于或等于(+/?10％)的厚度，并且(ii)鉻的材料組成或含量在25?60原子百分比(+/?10％)或30?50原子百分比(+/?10％)的范圍內。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2018年11月19日提交的美國部分繼續申請No.16/195,178的優先權權益，該申請通過引用整體并入本文。

技術領域

本公開尤其涉及磁阻堆疊和制造磁阻堆疊的方法。更具體而言，本公開的實施例針對包括一個或多個晶種區域的磁阻堆疊，以及制造包括一個或多個晶種區域的磁阻堆疊的方法。

背景技術

本文描述和說明了許多發明，以及這些發明的許多方面和實施例。在一個方面，本發明涉及一種磁阻堆疊/結構(例如，磁阻存儲器堆疊/結構或磁阻傳感器/換能器堆疊/結構)以及制造這種堆疊/結構的方法。在本發明這一方面的一個實施例中，發明性磁阻堆疊/結構(例如，磁隧道結(MTJ)堆疊/結構)包括布置在導電材料與包括一層或多層磁性或鐵磁材料的區域的之間的具有材料成分和相關聯厚度的晶種區域(例如，電極/通孔/線路的金屬)，其改善磁阻堆疊/結構的可靠性、熱穩定性和/或熱耐久性。

例如，晶種區域可以包括厚度大于或等于30埃，或40埃或50埃，或優選大于或等于60埃，或更優選大于或等于40或50埃且小于或等于100埃(例如，40埃至60埃)，或甚至更優選地大于或等于60埃且小于或等于100埃，或最優選地60埃+/-10％的鎳、鉻、鈷、鐵及其合金(例如，包含鎳和/或鉻的合金)中的一種或多種。晶種區域可以布置在電極/通孔/線路的導電金屬材料(例如，在電極或通孔的背景中，鉭或其合金(諸如氮化鉭合金)或其復合材料(諸如鉭和氮化鉭合金復合材料))與磁阻存儲器堆疊/結構(在一個實施例中，其包括一種或多種磁性或鐵磁材料的多層(例如，(i)鈷和鉑或(ii)鈷和鎳的多層結構))的固定磁性區域之間并與之物理接觸。

在一個實施例中，在具有垂直磁各向異性的MTJ型磁阻堆疊/結構中實現晶種區域，其中在后續或附加處理(例如，在磁性區域的沉積/形成之后的退火工藝)之后，布置在晶種區域上或與晶種區域物理接觸的磁性區域維持或包括改善的特性(例如，堆疊/結構的磁阻(MR)和電阻-面積乘積(RA))。實際上，包括這種晶種區域的堆疊/結構可以表現出磁阻堆疊/結構(例如，磁阻存儲器堆疊/結構)的改善的可靠性、熱穩定性和/或熱耐久性。在此，本發明的晶種區可以促進磁性區域的層在其上的生長，該層更平滑和/或包括更清晰的界面(相對于在常規晶種區上生長的層)。例如，多層磁性區域(例如，(i)鈷和鉑或(ii)鈷和鎳)可以在本發明的晶種區域上更平滑地生長且具有更清晰的界面。另外，本發明的晶種區域可以包括更少的應力(再次相對于在常規晶種區域上生長的層)。即使在高溫(例如，400℃)下經歷一個或多個退火工藝之后，這些特性中的一個、一些或全部也可以促進本發明的MTJ型磁阻堆疊/結構包括和/或維持改善的特性或性能(例如，堆疊/結構的磁阻(MR)和電阻-面積乘積(RA))。

值得注意的是，本發明可以采用現在已知或以后開發的任何技術來制造MTJ堆疊/結構，包括關于晶種區域的形成和/或沉積；所有這些技術都旨在落入本發明的范圍內。例如，在一個實施例中，晶種區域是包括鎳和鉻的合金，并且經由離子束沉積、濺射和/或蒸發技術在例如電極/通孔/線路的導電金屬(例如，金屬材料，諸如鉭或氮化鉭，或其復合材料)上形成或沉積。此后，可以在晶種區域上沉積一層或多層鐵磁材料(例如，(i)鈷和鉑或(ii)鈷和鎳的多層結構)。鈷和鉑的多層結構可以從布置在鎳和鉻合金晶種層/區域上的鈷層(隨后是鉑層)開始。在多層結構是鈷和鎳的情況下，可以首先在鎳和鉻合金晶種層上布置鎳層/區域(隨后是鈷層)。