[发明专利]半导体器件和形成该半导体器件的方法

权利要求书

1.半导体器件，在字线和位线之间形成，字线和位线基本上彼此垂直排列，该半导体器件包括：

生长层，生长层包括钽且厚度大于约75；

反铁磁体层，反铁磁体层形成于生长层上；

被钉扎层，被钉扎层形成于反铁磁体层上并包括一层或多层被钉扎铁磁体亚层；

隧道阻挡层，隧道阻挡层形成于被钉扎层上并包括氧化镁；以及

自由层，自由层形成于隧道阻挡层上并包括两层或多层自由铁磁体亚层，每个自由铁磁体亚层具有与字线和位线成大约45度角取向的磁各向异性轴。

2.根据权利要求1的半导体器件，其中该半导体器件包括磁隧道结。

3.根据权利要求1的半导体器件，其中数据可通过触发-写操作写入半导体器件。

4.根据权利要求1的半导体器件，其中反铁磁体层包括铱和锰。

5.根据权利要求1的半导体器件，其中被钉扎层和自由层中至少一个包括铁和钴。

6.根据权利要求1的半导体器件，其中至少一个被钉扎层和自由层中至少一个包括硼。

7.根据权利要求1的半导体器件，其中自由层包括形成于隧道阻挡层上的下自由铁磁体亚层以及通过分隔件亚层与下自由铁磁体亚层隔离的上自由铁磁体亚层。

8.根据权利要求7的半导体器件，其中当没有外部磁场施加到半导体器件时，下和上自由铁磁体亚层的磁力矩矢量彼此反平行取向。

9.根据权利要求7的半导体器件，其中分隔件亚层包括铜、铬、钼、钌、铌、钨、锇、铱或钽，或是它们的组合。

10.根据权利要求1的半导体器件，其中被钉扎层包括形成于反铁磁层上的下被钉扎铁磁体亚层以及通过反铁磁耦合亚层与下被钉扎铁磁体亚层隔离的上被钉扎铁磁体亚层。

11.根据权利要求10的半导体器件，其中第一和第二被钉扎铁磁体亚层的磁力矩矢量彼此反平行。

12.根据权利要求1的半导体器件，其中被钉扎层包括三层或多层被钉扎铁磁体亚层。

13.根据权利要求1的半导体器件，其中与包含自由层和隧道阻挡层的界面的平面基本上平行的平面内的自由层的最小尺度小于大约200纳米。

14.集成电路，包括至少一个半导体器件，该至少一个半导体器件形成于字线与位线之间，字线和位线基本上彼此垂直排列，该至少一个半导体器件包括：

生长层，生长层包括钽并且厚度大于约75；

反铁磁体层，反铁磁体层形成于生长层上；

被钉扎层，被钉扎层形成于反铁磁体层上并包括一层或多层被钉扎铁磁体亚层；

隧道阻挡层，隧道阻挡层形成于被钉扎层上并包括氧化镁；以及

自由层，自由层形成于隧道阻挡层上并包括两层或多层自由铁磁体亚层，每个自由铁磁体亚层具有与字线和位线成大约45度角取向的磁各向异性轴。

15.根据权利要求14的集成电路，其中半导体器件包括磁隧道结。

16.根据权利要求14的集成电路，其中集成电路包括磁阻随机存取存储器电路。

17.形成字线与位线之间的半导体器件的方法，字线和位线基本上彼此垂直排列，该方法包括以下步骤：

形成生长层，生长层包括钽并且其厚度大于大约75；

在生长层上形成反铁磁体层；

在反铁磁体层上形成被钉扎层，被钉扎层包括一层或多层被钉扎铁磁体亚层；

在被钉扎层上形成隧道阻挡层，隧道阻挡层包括氧化镁；以及

在隧道阻挡层上形成自由层，自由层包括两层或多层自由铁磁体亚层，每个自由铁磁体亚层具有与字线和位线成大约45度角取向的磁各向异性轴。

18.根据权利要求17的方法，其中形成生长层的步骤包括物理汽相沉积。

19.根据权利要求17的方法，其中形成两层或多层自由铁磁体亚层中的至少一层的步骤包括有外加磁场存在情况下的物理汽相沉积。

20.根据权利要求17的方法，其中形成隧道阻挡层的步骤包括离子束沉积。