一种用于磁性隧道结的材料层叠置体，材料层叠置体包括：固定磁性层；电介质层；自由磁性层；以及非晶导电籽晶层，其中，固定磁性层设置在电介质层与籽晶层之间。一种非易失性存储器器件，包括材料叠置体，材料叠置体包括：非晶导电籽晶层；以及固定磁性层，其与籽晶层并置并接触。一种方法，包括：在存储器器件的第一电极上形成非晶籽晶层；在非晶籽晶层上形成材料层叠置体，材料叠置体包括设置在固定磁性层与自由磁性层之间的电介质层，其中固定磁性层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
存储器器件，并且特别是自旋转移矩存储器(STTM)器件。
技术介绍
集成电路中的特征的缩放一直是不断成长的半导体产业背后的驱动力。缩放到越来越小的特征通常使得能够在半导体芯片的有限的面积上增大功能单元的密度。例如，缩小晶体管尺寸允许在芯片上包含增大数量的存储器器件，从而为产品的制造提供增大的容量。然而，越来越多的容量的驱动并不是没有问题。优化每个器件的性能的必要性变得越来越重要。自旋转矩器件的操作基于自旋转移矩的现象。如果电流通过被称为固定磁性层的磁化层，则它将被自旋极化。随着每个电子的通过，其自旋(角动量)将被转移到被称为自由磁性层的下一个磁性层中的磁化，并将在这种下一层的磁化上引起小变化。这实际上是转矩引起的磁化进动。由于电子的反射，转矩也施加在相关联的固定磁性层的磁化上。最后，如果电流超过某一临界值(由磁性材料及其环境引起的阻尼给出)，则自由磁性层的磁化将通过通常在约一到几十纳秒的电流脉冲来切换。固定磁性层的磁化可以保持不变，因为由于几何结构或者由于相邻的反铁磁层，相关联的电流低于其阈值。自旋转移矩可以用于翻转磁性随机存取存储器中的有源元件。与使用磁场翻转有源元件的常规磁性随机存取存储器(MRAM)相比，自旋转移矩存储器或STTM具有较低功率消耗和较好的可缩放性的优点。然而，在STTM器件制造和使用领域仍然需要显著的改进。附图说明图1示出了用于自旋转移矩存储器(STTM)器件的实施例的材料层叠置体的截面图；图2示出了具有下层结晶形式的部分磁性隧道结叠置体和具有给定厚度的非晶形式的部分磁性隧道结叠置体的各向异性能量常数；图3例示了根据实施例的包括自旋转移矩元件的自旋转移矩存储器位单元的示意图。图4示出了根据实施例的电子系统的框图。图5是实现一个或多个实施例的内插件。图6示出了计算装置的实施例。具体实施方式描述了具有增强的稳定性的自旋转移矩存储器(STTM)器件和存储器阵列，以及制造具有增强的稳定性的STTM器件和存储器阵列的方法。在以下描述中，阐述了许多具体细节，例如具体磁性层集成和材料状况，以便提供对实施例的透彻理解。对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在其它情况下，不详细描述诸如集成电路设计布局的公知特征，以便不会不必要地模糊实施例。此外，应理解，附图中所示的各种实施例是示例性的表示，并且不一定按比例绘制。一个或多个实施例涉及用于增大垂直STTM系统中的稳定性的方法。应用可以包括在嵌入式存储器、嵌入式非易失性存储器(NVM)、磁性随机存取存储器(MRAM)、磁性隧道结(MTJ)器件、NVM、垂直MTJ、STTM和非嵌入式或独立存储器中的使用。在实施例中，通过包括并置的并与固定自由磁性层接触的非晶导电籽晶层来实现垂直STTM器件中的稳定性，如下文更详细描述的。稳定性是面对基于STTM的器件和由其制造的存储器阵列的缩放时的问题。随着缩放继续，对于适合缩放的单元尺寸的较小的存储器元件的需要已经在垂直STTM的方向上驱动产业，垂直STTM对于小存储器元件尺寸具有更高的稳定性。常见的垂直STTM通过三种方法实现，所有这些方法都依赖于界面调谐以从包括磁性层的材料叠置体得到最大量的垂直强度，并且因此得到稳定性。图1例示了用于常规自旋转移矩存储器(STTM)器件的材料层叠置体的实施例的截面图。将从底部到顶部(如所观察到的)描述存储器叠置体的各个层，其中每个后面的层被并置并与先前描述的层接触。存储器叠置体被例示为多个层，每个层具有矩形形状。应当理解，层的截面形状可以代表性地取决于(除其它方面外)材料性质、引入技术和/或工具、以及任何下面的层的形状(例如，表面)。因此，作为矩形形状的例示应当被广义地解释为包括其它可能的截面形状，包括但不限于梯形、平行四边形或其它多边形形状。参考图1，材料层叠置体100包括例如钽的非晶导电层110。与非晶导电层110并置并接触的是第一电极120。在一个实施例中，第一电极120是具有结晶形式的钌材料。在第一电极120上或覆盖第一电极120的是例如非铁磁材料的导电层130，非铁磁材料例如是具有结晶形式的钽。导电层130上是合成反铁磁体(SAF)135。代表性地，SAF135由通过钌层分开的钴铂异质结构层构成。在不希望受理论束缚的情况下，对于垂直存储器叠置体，基于由钌层通过RKKY相互作用而耦合的钴铂异质结构的SAF意味着在钌层的相对侧上的钴铂异质结构将倾向于具有垂直磁矩，但是在相反的方向上。在SAF135上的是籽晶层140。关于籽晶层140的细节在下文讨论。在籽晶层140上的是固定磁性层150、电介质层或自旋过滤器160和自由磁性层170，在该实施例中，其共同表征材料层叠置体100的磁性隧道结(MTJ)部分。在一个实施例中，固定磁性层150的材料和自由磁性层170的材料均为钴-铁-硼(CoFeB)。在一个实施例中，电介质层160是诸如氧化镁(MgO)的氧化物。在该实施例中，在MTJ上或覆盖MTJ的(具体地在自由磁性层170上)是诸如钽的非铁磁材料的导电层180，之后是例如钌材料的第二电极190。在一个实施例中，材料叠置体100被制造为提供垂直磁各向异性。在一个实施例中，再次参考作为平台的材料叠置体100的特征，由CoFeB组成的自由磁性层170具有的厚度使得从自由磁性层170中的铁/钴(Fe/Co)获得的垂直分量与电介质层160中的氧相互作用(例如，在层或膜的界面处与氧化镁(MgO)层160相互作用)，该垂直分量在自由CoFeB层170的面内分量中占主导地位。自由磁性层170的代表性厚度小于2纳米(例如1纳米)。在适于提供垂直各向异性的材料叠置体的一个实施例中，例如CoFeB的固定磁性层150具有小于2纳米(例如1纳米)的厚度。在上文描述的实施例中，固定材料层150和/或自由磁性层170的厚度相对较薄(小于2纳米)。垂直STTM器件的稳定性的量度是各向异性能量常数Ki的值，较高的值指示增大的稳定性。在一个方面中，垂直叠置体的稳定性(Ki)将取决于磁性层(CoFeB层)与电介质层(MgO层)之间的界面。在一个实施例中，籽晶层140在与MTJ部分的固定磁性层150的界面处具有非晶形式。并置与具有非晶取向的籽晶层140相邻并接触的固定磁性层150倾向于增大垂直存储器叠置体的稳定性，因为这种籽晶层倾向于比具有结晶取向的层更光滑或更平坦。虽然不希望受理论束缚，但是人们相信平滑/平坦的非晶籽晶层140允许固定磁性层150是平滑/平坦的，这激励固定磁性层150与氧化物层160之间的垂直取向的矢量。在上文描述的实施例中，与叠置体100中的固定磁性层150并置并接触的籽晶层140具有非晶形式。用于籽晶层140的适当的材料包括非铁磁金属材料、碳材料或金属玻璃材料。在一个实施例中，籽晶层140的代表性厚度被限制为将允许SAF135与固定磁性层150之间的磁性耦合的厚度。在一个实施例中，籽晶层140的代表性厚度小于2纳米。在特定实施例中，籽晶层140在5埃至的数量级上。籽晶层140可以是单一材料。替代地，籽晶层140可以由多种材料(例如，多个层或其中不同的层可能不容易被识别的组合)组成。代表性地，在导电层130具有结晶形式的情况下，在导电层本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于磁性隧道结的材料层叠置体，所述材料层叠置体包括：固定磁性层；电介质层；自由磁性层；以及非晶导电籽晶层，其中，所述电介质层设置在所述固定磁性层与所述自由磁性层之间，并且所述固定磁性层设置在所述电介质层与所述籽晶层之间。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于磁性隧道结的材料层叠置体，所述材料层叠置体包括：固定磁性层；电介质层；自由磁性层；以及非晶导电籽晶层，其中，所述电介质层设置在所述固定磁性层与所述自由磁性层之间，并且所述固定磁性层设置在所述电介质层与所述籽晶层之间。2.根据权利要求1所述的材料层叠置体，其中，所述固定磁性层包括钴-铁-硼(CoFeB)。3.根据权利要求1所述的材料层叠置体，其中，所述叠置体具有垂直磁各向异性。4.根据权利要求3所述的材料层叠置体，其中，所述固定磁性层包括CoFeB和小于2纳米的厚度。5.根据权利要求1所述的材料层叠置体，其中，所述籽晶层包括第一材料和第二材料。6.根据权利要求5所述的材料层叠置体，其中，所述第一材料包括CoFeB，并且所述第二材料包括设置在所述第一材料与所述固定磁性层之间的钽。7.根据权利要求1、2、3或5中的任一项所述的材料层叠置体，其中，所述籽晶层包括碳。8.根据权利要求1、2、3或5中的任一项所述的材料层叠置体，其中，所述籽晶层包括金属玻璃材料。9.一种非易失性存储器器件，包括：材料叠置体，包括：非晶导电籽晶层；固定磁性层，所述固定磁性层与所述籽晶层并置并接触；电介质层，所述电介质层设置在所述固定磁性层与自由磁性层之间；第一电极，所述第一电极设置在所述材料叠置体的第一侧上；第二电极，所述第二电极设置在所述材料叠置体的第二侧上；以及晶体管器件，所述晶体管器件耦合到顶部电极或底部电极之一。10.根据权利要求9所述的存储器器件，其中，所述固定磁性层...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·L·多齐，K·奥乌兹，B·S·多伊尔，C·C·郭，R·S·周，S·苏里，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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