[發(fā)明專利]一種隧道磁電阻及其制造方法、隧道磁器件

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• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112768602A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓荷福;何路光;王連偉;涂恩平
• 申請（專利權(quán)）人: 蚌埠希磁科技有限公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/10;H01L43/12;H01L43/02;H01L27/22
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 薛異榮

1.一種隧道磁電阻，其特征在于，包括：

釘扎層；

與所述釘扎層相對設(shè)置的自由層，所述自由層為超順磁層，所述自由層的厚度小于或等于臨界厚度；

位于所述釘扎層和所述自由層之間的隧穿勢壘層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道磁電阻，其特征在于，所述自由層的材料包括CoFe₄₀B₂₀或CoFe₆₀B₂₀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道磁電阻，其特征在于，所述自由層的厚度為1.0nm～1.4nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道磁電阻，其特征在于，還包括：相對設(shè)置的頂層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和底層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；所述釘扎層、自由層和隧穿勢壘層均位于所述頂層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和底層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間，所述自由層位于所述頂層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和隧穿勢壘層之間，所述釘扎層位于所述底層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和所述隧穿勢壘層之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隧道磁電阻，其特征在于，所述頂層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括頂層導(dǎo)電本體和界面層，所述界面層位于所述頂層導(dǎo)電本體和所述自由層之間；

所述界面層的材料包括Ta或Ru。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道磁電阻，其特征在于，所述釘扎層包括：第一子釘扎膜、第二子釘扎膜、第三子釘扎膜和第四子釘扎膜，第一子釘扎膜、第二子釘扎膜、第三子釘扎膜和第四子釘扎膜在自所述自由層至所述隧穿勢壘層的方向上依次層疊；

所述第一子釘扎膜的材料包括CoFe₄₀B₂₀，第一子釘扎膜的厚度為1.4nm～3nm；

所述第二子釘扎膜的材料包括Ru，第二子釘扎膜的厚度為0.7nm～1.0nm；

所述第三子釘扎膜的材料包括CoFe₃₀，第三子釘扎膜的厚度為1.5nm～2nm；

所述第四子釘扎膜的材料包括PtMn₆₂，第四子釘扎膜的厚度為15nm～20nm。

7.一種隧道磁電阻的制造方法，用于形成權(quán)利要求1至6中任一項所述的隧道磁電阻，其特征在于，包括如下步驟：

形成釘扎層；

形成自由層，所述自由層的厚度小于或等于臨界厚度；

在形成所述釘扎層的步驟和形成所述自由層的步驟之間，形成隧穿勢壘層；

對所述自由層進(jìn)行退火磁化處理，使得所述自由層成為超順磁層。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的隧道磁電阻的制造方法，其特征在于，還包括：

提供基板；

在形成所述釘扎層、隧穿勢壘層和自由層之前，在所述基板上形成底層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；在所述釘扎層、隧穿勢壘層和自由層整體背向基板的一側(cè)形成頂層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隧道磁電阻的制造方法，其特征在于，形成所述釘扎層之后，形成所述自由層；

形成所述頂層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法包括：在所述自由層背向所述基板的一側(cè)形成界面層；在所述界面層背向所述自由層的一側(cè)形成頂層導(dǎo)電本體。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的隧道磁電阻的制造方法，其特征在于，所述退火磁化處理的退火溫度為330℃～400℃，所述退火磁化處理的退火時間為2小時～6小時；所述退火磁化處理的磁場方向平行于所述自由層與所述釘扎層相對的表面，所述退火磁化處理的磁場強度為4000Gs～20000Gs。

11.一種隧道磁器件，其特征在于，包括：如權(quán)要1至6中任意一項所述的隧道磁電阻。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的隧道磁器件，其特征在于，所述隧道磁電阻的數(shù)量為若干個，且各隧道磁電阻之間串聯(lián)連接。