具有垂直磁力异向性的磁性结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了具有垂直磁力异向性的磁性结构及其制备方法。于铁磁层(FML)两侧加设两氧化界面，可导引出较高的PMA，本发明专利技术的FML的堆叠结构可改善上氧化层的氧化控制，其是通过依次交错沉积一个或是两个以上非磁性层于数个铁磁子层上来实现的，本发明专利技术所使用的非磁性层具有0.5～10埃的厚度，并具有高再溅镀率，能够使得FML的上表面保持平滑，抑制FML子层的结晶，且可与氧气反应，保护相邻的铁磁子层不进行有害氧化。本发明专利技术的FML可以于磁性隧穿接合(MTJ)中作为自由层或是参考层。

【技术实现步骤摘要】
具有垂直磁力异向性的磁性结构及其制备方法
本专利技术涉及具有垂直磁力异向性的磁性结构及其制备方法，该磁性结构具有堆叠的氧化层、铁磁层以及非磁性层的组合，用以改善其应用于磁性薄膜时的垂直磁力，进而改善其热稳定性，可以不受具有垂直磁力异向性的装置的动能、体积或是结晶异向性的影响。
技术介绍
磁化方向垂直于薄膜平面的磁性薄膜于内存或是数据储存技术而言尚有许多的应用，譬如磁性硬盘、磁性随机存取内存(MRAM)或是磁域墙装置。通过垂直磁力异向性(PMA)所产生的垂直磁化可以克服静磁力形状各向异性，有利于薄膜几何形状的平面磁化。许多物理现象都能诱发PMA，譬如结晶异向性、表面或接口异向性以及磁弹性异向性，接口异向性产生于氧化层(OL、譬如氧化镁层)与铁磁层(FML、譬如铁、钴、铁化钴或钴铁硼层)之间的接口，在技术上尤为重要。的确，接口结构被广泛地使用于MRAM装置，其内存单元是基于磁性穿隧接合，每一个磁性穿隧都具有两个垂直于硅晶圆平面磁化的磁极，并且通过氧化穿隧阻障层来分隔。除了前面提到的氧化与铁磁层外，磁性隧穿接合(MTJ)结构也可包含非铁磁金属(ML)或种子层的堆叠结构，与磁性隧穿接合的两磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有垂直磁力异向性的磁性结构，其特征在于，包含有位于一基板与一第一氧化层(记为OL1)间的一铁磁层，该铁磁层包含有：(a)一第一铁磁子层(记为FML1)；(b)一第一非磁性层(记为NML1)，为镁、铝、硅、碳、钙、锶、钡与硼的其中之一；(c)一第二铁磁子层(记为FML2)；并形成FML1/NML1/FML2的结构。

【技术特征摘要】
2016.06.29 US 15/196,8071.一种具有垂直磁力异向性的磁性结构，其特征在于，包含有位于一基板与一第一氧化层(记为OL1)间的一铁磁层，该铁磁层包含有：(a)一第一铁磁子层(记为FML1)；(b)一第一非磁性层(记为NML1)，为镁、铝、硅、碳、钙、锶、钡与硼的其中之一；(c)一第二铁磁子层(记为FML2)；并形成FML1/NML1/FML2的结构。2.如权利要求1所述的磁性结构，其特征在于，该基板为一第二氧化层(记为OL2)，接触于该FML1层的底面，且该第一氧化层接触于该FML2层的顶面，形成OL2/FML1/NML1/FML2/OL1的结构。3.如权利要求2所述的磁性结构，其特征在于，该第一氧化层为一磁旋比增强层，该第二氧化层为一穿隧阻障层，该铁磁层为一下自旋阀结构的一自由层或一上自旋阀结构的一参考层。4.如权利要求1所述的磁性结构，其特征在于，该FML1以及该FML2子层分别独立为铁、钴、镍、铁化钴、钴铁硼、硼化钴、硼化铁、硼镍铁钴中的一种或是两种以上前述元素、化合物或合金的组合物。5.如权利要求1所述的磁性结构，其特征在于，该第一氧化层为硅、钡、钙、镧、锰、钒、铝、钛、锌、铪、镁、钽、硼、铜以及铬中的一种或是两种以上的组合物。6.如权利要求2所述的磁性结构，其特征在于，该第一氧化层与该第二氧化层分别独立为硅、钡、钙、镧、锰、钒、铝、钛、锌、铪、镁、钽、硼、铜以及铬中的一种或是两种以上的组合物。7.如权利要求1所述的磁性结构，其特征在于，该FML1以及该FML2分别独立具有4～14埃的厚度。8.如权利要求1所述的磁性结构，其特征在于，该NML1层具有3～5埃的厚度。9.如权利要求1所述的磁性结构，其特征在于，该铁磁层还包含有一第二非磁性层(记为NML2)与一第三铁磁子层(记为FML3)，并形成FML1/NML1/FML2/NML2/FML3的结构。10.如权利要求9所述的磁性结构，其特征在于，该基板为一第二氧化层，接触于该FML1层的底面，且该第一氧化层接触于该FML3层的顶面，形成OL2/FML1/NML1/FML2/NML2/FML3/OL1的结构。11.如权利要求9所述的磁性结构，其特征在于，该铁磁层还包含有多个附加铁磁子层与非磁性层，而具有相互交错的总数为s层的铁磁子层与s-1层的非磁性子层，形成FM1/NML1/FM2/NML2/FM3/…/NML(s-1)/FMs的结构，其中s大于等于5。12.一种具有垂直磁力异向性的磁性结构，其特征在于，包含有位于一非铁磁金属层与一第一氧化层(记为OL1)间的一铁磁层，该铁磁层包含有：(a)一第一铁磁子层(记为FML1)；(b)一第一非磁性层(记为NML1)，为镁、铝、硅、碳、钙、锶、钡与硼的其中之一；(c)一第二铁磁子层(记为FML2)；并形成FML1/NML1/FML2的结构。13.如权利要求12所述的磁性结构，其特征在于，该第一氧化层接触于该FML1层的底面，该非铁磁金属层(记为ML)接触于该FML2层的顶面，形成OL1/FML1/NML1/FML2/ML的结构。14.一种具有垂直磁力异向性的磁性结构，其特征在于，包含有位于一基板与一第一氧化层(记为OL1)间的一铁磁层，该铁磁层为掺杂或嵌入镁、铝、硅、钙、碳、锶、钡与硼的其中之一的非磁性元素的层(记为FML)。15.如权利要求14所述的磁性结构，其特征在于，该基板为一第二氧化层(记为OL2)，接触于该铁磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：路克·汤马斯，诺真·杰，童儒颖，
申请(专利权)人：海德威科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US