[發明專利]磁存儲器件

在審

• 申請號: 202010004334.1
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111525025A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 金洸奭;張榮萬;皮雄煥
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/10;H01L43/12;H01L27/22
• 代理公司: 北京市立方律師事務所 11330
• 代理人: 李娜

在一個實施例中，提供了一種磁存儲器件。所述磁存儲器件包括：自由層結構，所述自由層結構具有可變的磁化方向。所述自由層結構包括：第一自由層，所述第一自由層是第一赫斯勒合金；耦合層，所述耦合層位于所述第一自由層上，所述耦合層包括金屬氧化物層；和第二自由層，所述第二自由層位于所述金屬氧化物層上，所述第二自由層是第二赫斯勒合金，所述第二赫斯勒合金不同于所述第一赫斯勒合金。所述磁存儲器件還可以包括：被釘扎層結構，所述被釘扎層結構具有固定的磁化方向；以及隧道勢壘層，所述隧道勢壘層位于所述被釘扎層結構與所述自由層結構之間。

相關申請的交叉引用

該申請要求于2019年2月1日提交的韓國專利申請No.10-2019-0013435的優先權以及由此產生的所有權益，其公開內容通過引用整體并入本文。

技術領域

本發明構思涉及磁隧道結和包括該磁隧道結的磁存儲器件。

背景技術

隨著電子設備更高的速度和更低的功耗，期望嵌入在電子設備中的存儲器件也具有快速的讀/寫操作和低的操作電壓。作為這樣的存儲器件，已經研究了磁存儲器件。由于磁存儲器件是非易失性的并且能夠高速操作，因此磁存儲器件作為下一代存儲器正在引起關注。

同時，隨著磁存儲元件日益高度集成，已經研究了通過利用自旋轉移矩(STT)現象存儲信息的磁隨機存取存儲器(MRAM)。STT-MRAM可以通過將電流直接施加到磁隧道結以引起磁化反轉來存儲信息。高度集成的STT-MRAM將期望具有高速操作和低電流操作。

發明內容

至少一個實施例涉及磁存儲器件。

在一個實施例中，所述磁存儲器件包括：自由層結構，所述自由層結構具有可變的磁化方向。所述自由層結構包括：第一自由層，所述第一自由層是第一赫斯勒合金；耦合層，所述耦合層位于所述第一自由層上，所述耦合層包括金屬氧化物層；和第二自由層，所述第二自由層位于所述金屬氧化物層上，所述第二自由層是第二赫斯勒合金，所述第二赫斯勒合金不同于所述第一赫斯勒合金。所述磁存儲器件還可以包括：被釘扎層結構，所述被釘扎層結構具有固定的磁化方向；以及隧道勢壘層，所述隧道勢壘層位于所述被釘扎層結構與所述自由層結構之間。所述自由層結構包括：第一自由層，所述第一自由層是第一赫斯勒合金并具有立方結構；金屬氧化物層，所述金屬氧化物層位于所述第一自由層上；以及第二自由層，所述第二自由層位于所述金屬氧化物層上，所述第二自由層是具有四方結構的第二赫斯勒合金。所述磁存儲器件還可以包括：被釘扎層結構，所述被釘扎層結構具有固定的磁化方向；以及隧道勢壘層，所述隧道勢壘層位于所述被釘扎層結構與所述自由層結構之間。

在另一個實施例中，所述磁存儲器件包括：被釘扎層結構和自由層結構。所述被釘扎層結構具有固定的磁化方向。所述被釘扎層結構包括第一被釘扎層、非磁性層以及第二被釘扎層，所述第一被釘扎層和所述第二被釘扎層具有反平行的磁化方向。所述自由層結構具有可變的磁化方向。所述自由層結構包括第一自由層、位于所述第一自由層上的金屬氧化物層以及位于所述金屬氧化物層上的第二自由層。所述第一自由層是具有立方結構和第一飽和磁化強度的第一赫斯勒合金。所述第二自由層是具有四方結構并具有第二飽和磁化強度的第二赫斯勒合金。所述第二飽和磁化強度小于所述第一飽和磁化強度，并且所述第一自由層與所述第二自由層之間的磁耦合強度為0.05-1erg/cm²。所述磁存儲器件包括位于所述被釘扎層結構與所述自由層結構之間的隧道勢壘層。

在另一個實施例中，所述磁存儲器件包括具有可變的磁化方向的自由層結構。所述自由層結構包括：第一自由層，所述第一自由層是有序鐵合金；金屬氧化物層，所述金屬氧化物層位于所述第一自由層上；以及第二自由層，所述第二自由層位于所述金屬氧化物層上，所述第二自由層是赫斯勒合金并具有四方結構。所述磁存儲器件包括：被釘扎層結構，所述被釘扎層結構具有固定的磁化方向；以及隧道勢壘層，所述隧道勢壘層位于所述被釘扎層結構與所述自由層結構之間。

至少一個實施例涉及制造磁存儲器件的方法。