磁存储器件和用于制造磁存储器件的方法技术

一种磁存储器件包括：钉扎层；自由层；钉扎层和自由层之间的隧道势垒层；第一氧化物层，与隧道势垒层间隔开，其中自由层在第一氧化物层和隧道势垒层之间；以及第二氧化物层，与自由层间隔开，其中第一氧化物层在第二氧化物层和自由层之间。第一氧化物层包括第一材料的氧化物，并且第一氧化物层的厚度可以在从至的范围内。第二氧化物层可以包括第二材料的氧化物，并且第二氧化物层的厚度可以在从至的范围内。第一材料的第一氧亲和性可以大于第二材料的第二氧亲和性。氧亲和性。氧亲和性。

【技术实现步骤摘要】
磁存储器件和用于制造磁存储器件的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年7月14日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10
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2020
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0086510的优先权，其全部内容通过引用合并于此。


[0003]本公开涉及一种磁存储器件和/或用于制造磁存储器件的方法。更具体地，本公开涉及一种包括用于在自由层中引起界面垂直磁各向异性(i
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PMA)的氧化层在内的磁存储器件和/或用于制造该磁存储器件的方法。

技术介绍

[0004]随着电子设备变得更快且功率更低，内置于电子设备中的存储器件可能也需要快速的读取/写入操作和低工作电压。正在研究磁存储器件作为可以满足该需求的存储器件。磁存储器件作为下一代存储器备受关注，因此它们是非易失性的并且能够高速操作。
[0005]同时，随着磁存储元件变得越来越高度集成，正在研究利用自旋转移扭矩(STT)现象存储信息的STT
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MRAM。STT
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MRAM可以通过将电流直接施加到磁隧道结元件而引起磁化反转来存储信息。高度集成的STT
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MRAM可能需要高速操作和低电流操作。

技术实现思路

[0006]本公开的各方面提供了一种具有改善的产品可靠性、性能和/或分布的磁存储器件。
[0007]本公开的各方面还提供了一种用于制造具有改善的产品可靠性、性能和/或分布的磁存储器件的方法。
[0008]然而，本公开的各方面不限于本文所阐述的那些内容。通过参考下面给出的详细描述，本公开的上述和其他方面对于本公开所属领域的普通技术人员而言将变得更加显而易见。
[0009]根据一个实施例，磁存储器件可以包括：钉扎层；自由层；钉扎层和自由层之间的隧道势垒层；第一氧化物层，与隧道势垒层间隔开，其中自由层在第一氧化物层和隧道势垒层之间；以及第二氧化物层，与自由层间隔开，其中第一氧化物层在第二氧化物层和自由层之间。第一氧化物层可以包括第一材料的氧化物，并且第一氧化物层的厚度可以是至第二氧化物层可以包括第二材料的氧化物，并且第二氧化物层的厚度可以是至第一材料可以具有第一氧亲和性。第二材料可以具有第二氧亲和性。第二氧亲和性可以小于第一氧亲和性。
[0010]根据一个实施例，磁存储器件可以包括：钉扎层；自由层；钉扎层和自由层之间的隧道势垒层；第一氧化物层，与隧道势垒层间隔开，其中自由层在第一氧化物层和隧道势垒层之间；以及第二氧化物层，与自由层间隔开，其中第一氧化物层在第二氧化物层和自由层之间。第一氧化物层可以包括第一材料，该第一材料包括以下至少一种：钙(Ca)、锶(Sr)、镁
(Mg)、铪(Hf)、锆(Zr)和铝(Al)。第二氧化物层可以包括与第一材料不同的第二材料。第一材料可以具有第一氧亲和性。第二材料可以具有第二氧亲和性，第二氧亲和性可以小于第一氧亲和性。
[0011]根据一个实施例，磁存储器件可以包括：钉扎层；自由层；钉扎层和自由层之间的隧道势垒层；第一氧化物层，与隧道势垒层间隔开，其中自由层在第一氧化物层和隧道势垒层之间；以及第二氧化物层，与自由层间隔开，其中第一氧化物层在第二氧化物层和自由层之间。第一氧化物层可以包括具有第一氧化物分解电势的第一金属氧化物。第二氧化物层可以包括与第一金属氧化物不同的第二金属氧化物。第二金属氧化物可以具有比第一氧化物分解电势小的第二氧化物分解电势。
[0012]根据一个实施例，一种用于制造磁存储器件的方法可以包括：在衬底上形成钉扎层；在钉扎层上形成隧道势垒层；在隧道势垒层上形成自由层；在自由层上形成第一氧化物层，第一氧化物层包括第一材料的氧化物，第一材料具有第一氧亲和性；以及在第一氧化物层上形成第二氧化物层，第二氧化物层包括第二材料的氧化物，第二材料的第二氧亲和性小于第一氧亲和性。
附图说明
[0013]通过参考附图详细描述本公开的示例实施例，本公开的上述和其它方面和特征将变得更清楚，在附图中：
[0014]图1是根据一些实施例的磁存储器件的示例框图。
[0015]图2是根据一些实施例的磁存储器件的单元阵列的示例电路图。
[0016]图3和图4是示出了根据一些实施例的磁存储器件的磁隧道结元件的示意性截面图。
[0017]图5至图8是示出了根据一些实施例的磁存储器件的磁隧道结元件的各种示意性截面图。
[0018]图9是示出了根据一些实施例的磁存储器件的示意性截面图。
[0019]图10至图14是示出了根据一些实施例的用于制造磁存储器件的方法的中间步骤的示图。
具体实施方式
[0020]诸如
“……
中的至少一个”之类的表述当在元件列表(例如，A、B和C)之后时修饰整个元件列表，而不是修饰列表中的单独元件。例如，“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B、C中的一个、或其组合”和“A、B、C中的一个、以及其组合”分别可以被解释为涵盖以下组合中的任意一项：A；B；A和B；A和C；B和C；以及A、B和C。
[0021]当在本说明书中与数值相结合地使用术语“约”或“基本上”时，相关联的数值旨在包括所述数值附近的制造或操作公差(例如，
±
10％)。此外，当词语“一般地”和“基本上”与几何形状结合使用时，意图是不要求几何形状的精度，但是该形状的界限在本公开的范围内。此外，无论数值或形状被修改为“大约”还是“基本上”，应理解，这些数值和形状应被解释为包括所述数值或形状附近的制造或操作公差(例如，
±
10％)。
[0022]在下文中，将参照图1至图9描述根据本公开的一些实施例的磁隧道结元件和磁存
储器件。
[0023]图1是根据一些实施例的磁存储器件的示例框图。
[0024]参照图1，根据一些实施例的磁存储器件包括单元阵列1、行解码器2、列解码器3、读取/写入电路4和控制逻辑器件5。
[0025]单元阵列1可以包括多个字线和多个位线。存储单元可以连接到字线和位线彼此交叉的点。稍后将参考图2更详细地描述单元阵列1。
[0026]行解码器2可以通过字线连接到单元阵列1。行解码器2可以通过对外部输入的地址进行解码来选择多个字线之一。
[0027]列解码器3可以通过位线连接到单元阵列1。列解码器3可以通过对外部输入的地址进行解码来选择多个位线之一。由列解码器3选择的位线可以连接到读取/写入电路4。
[0028]读取/写入电路4可以在控制逻辑器件5的控制下提供位线偏置以用于访问所选择的存储单元。例如，读取/写入电路4可以向选择的位线提供位线偏置以将输入数据写入存储单元或从存储单元读取输入数据。
[0029]在一些实施例中，控制逻辑器件5、行解码器2和列解码器3可以包括：诸如包括逻辑电路在内的硬件之类的处理电路；诸如执行软件的处理器之类的硬件/软件组合；或其组合。例如，处理电路更具体地可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁存储器件，包括：钉扎层；自由层；隧道势垒层，在所述钉扎层和所述自由层之间；第一氧化物层，与所述隧道势垒层间隔开，其中所述自由层在所述第一氧化物层和所述隧道势垒层之间，所述第一氧化物层包括第一材料的氧化物，所述第一材料具有第一氧亲和性，并且所述第一氧化物层的厚度在从至的范围内；以及第二氧化物层，与所述自由层间隔开，其中所述第一氧化物层在所述第二氧化物层和所述自由层之间，所述第二氧化物层包括第二材料的氧化物，所述第二材料的第二氧亲和性小于所述第一氧亲和性，并且所述第二氧化物层的厚度在从至的范围内。2.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中，所述第一材料的氧化物的第一氧化物分解电势大于所述第二材料的氧化物的第二氧化物分解电势。3.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中，所述自由层包括磁性元素，所述磁性元素被配置为与氧键合并引起界面垂直磁各向异性i
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PMA。4.根据权利要求1所述的磁存储器件，还包括：衬底，其中，所述钉扎层、所述自由层、所述隧道势垒层、所述第一氧化物层和所述第二氧化物层顺序堆叠在所述衬底上。5.根据权利要求4所述的磁存储器件，还包括：种子层，在所述钉扎层的底表面下方；第一封盖层，覆盖所述第二氧化物层的顶表面。6.根据权利要求5所述的磁存储器件，还包括：第二封盖层，覆盖所述种子层的侧表面、所述钉扎层的侧表面、所述自由层的侧表面、所述隧道势垒层的侧表面、所述第一氧化物层的侧表面、所述第二氧化物层的侧表面、以及所述第一封盖层的侧表面和顶表面。7.根据权利要求6所述的磁存储器件，其中，所述第二封盖层包括氮化硅。8.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中，所述第一氧化物层是所述第一材料的自然氧化物，并且所述第二氧化物层是所述第二材料的自然氧化物。9.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中，所述自由层和所述第一氧化物层包含硼B，并且所述第二氧化物层不含硼B。10.根据权利要求9所述的磁存储器件，其中，所述自由层的硼浓度小于所述第一氧化物层的硼浓度。11.根据权利要求10所述的磁存储器件，其中，所述自由层的硼浓度为30at％或更小，并且所述第一氧化物层的硼浓度为50at％或更小。12.一种磁存储器件，包括：
钉扎层；自由层；隧道势垒层，在所述钉扎层和所述自由层之间；第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：申喜珠，朴相奂，吴世忠，金基雄，徐铉雨，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：