磁性隧道结结构及磁性随机存储器制造技术

本申请提供一种磁性隧道结结构及磁性随机存储器，所述磁性隧道结结构包括四亚层的多层材料结构形成的覆盖层。本申请通过多层覆盖层结构设计，可在结电阻面积积缩小的前提下，保持相对较高的隧穿磁阻率，同时避免覆盖层在沉积或/和退火工艺中，被沉积的金属穿过覆盖层，而到达自由层/底部覆盖层的界面，以保持热稳定性。

【技术实现步骤摘要】
磁性隧道结结构及磁性随机存储器
本专利技术涉及存储器
，特别是关于一种磁性隧道结结构及磁性随机存储器。
技术介绍
磁性随机存储器(Magneticrandomaccessmemory，MRAM)在具有垂直各向异性(PerpendicularMagneticAnisotropy；PMA)的磁性隧道结(Magnetictunneljunction；MTJ)中，作为存储信息的自由层，在垂直方向拥有两个磁化方向，即：向上和向下，分别对应二进制中的“0”和“1”或者“1”和“0”，在实际应用中，在读取信息或者空置的时候，自由层的磁化方向会保持不变；在写的过程中，如果与现有状态不相同的信号输入时，则自由层的磁化方向将会在垂直方向上发生一百八十度的翻转。磁随机存储器的自由层磁化方向保持不变的能力叫做数据保存能力或者是热稳定性，在不同的应用情况中要求不一样，对于一个典型的非易失存储器(Non-volatileMemory，NVM)而言，例如：应用于汽车电子领域，数据保存能力要求是在125℃或150℃的条件下可以保存数据至少十年，在外磁场翻转，热扰动，电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性随机存储器的磁性隧道结结构，设置于磁性随机存储单元，所述磁性隧道结由上至下结构包括覆盖层、自由层、势垒层、参考层、晶格隔断层、反铁磁层与种子层，其特征在于，所述覆盖层包括：/n第一覆盖层，由具有NaCl晶系立方晶格结构的MgO形成，用于为所述自由层提供一个额外的垂直各向异性界面；/n第二覆盖层，设置于所述第一覆盖层上方，为具有高电负性的金属或导电非金属形成；/n第三覆盖层，设置于所述第二覆盖层上方，由低Z导电材料形成；/n第四覆盖层，设置于所述第三覆盖层上方，形成材料为Ru和/或Ir。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁性随机存储器的磁性隧道结结构，设置于磁性随机存储单元，所述磁性隧道结由上至下结构包括覆盖层、自由层、势垒层、参考层、晶格隔断层、反铁磁层与种子层，其特征在于，所述覆盖层包括：
第一覆盖层，由具有NaCl晶系立方晶格结构的MgO形成，用于为所述自由层提供一个额外的垂直各向异性界面；
第二覆盖层，设置于所述第一覆盖层上方，为具有高电负性的金属或导电非金属形成；
第三覆盖层，设置于所述第二覆盖层上方，由低Z导电材料形成；
第四覆盖层，设置于所述第三覆盖层上方，形成材料为Ru和/或Ir。


2.如权利要求1所述磁性随机存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述第一覆盖层的总厚度为0.4nm～1.2nm；所述第一层覆盖层的形成是通过直接对MgO靶材进行溅射沉积，或者通过先对Mg靶材进行溅射沉积，再通过氧化工艺将沉积的Mg金属变为MgO；所述第一覆盖层形成后作加热工艺进行热处理，再冷却到室温或超低温，以形成所述NaCl晶系立方晶格结构。


3.如权利要求2所述磁性随机存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，沉积MgO或Mg工艺采用PVD工艺实现，其工作压力为0.1mTorr～10.0mTorr；所述氧化工艺采用O，O2或O3的方式实现，其工作气压采用常压或采用超低压，其中，所述超低压小于0.1mTorr；采用先进行Mg沉积，在进行氧化生成MgO的工艺技术方案时，是通过一次沉积一次氧化实现，或者通过多次沉积多次氧化实现；采用高温对MgO或Mg进行沉积。


4.如权利要求2所述磁性随机存储器的磁性隧道结结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云森，郭一民，陈峻，肖荣福，
申请(专利权)人：上海磁宇信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31