[发明专利]磁性存储器、其存储单元及其存储单元的制造方法

权利要求书

1.一种磁性存储器的存储单元，包括：

一底接触层；

一位线，设置于该底接触层的上方；

一磁性堆叠结构，设置于该底接触层及该位线之间；以及

一介电材料，至少充填于该底接触层及该位线之间，该介电材料包围该磁性堆叠结构，且与该磁性堆叠结构间具有一间隙。

2.如权利要求1所述的存储单元，其中该间隙为1～10纳米。

3.如权利要求1所述的存储单元，其中该磁性堆叠结构包括：

一第一电极层，设置于该底接触层上；

一钉扎层，设置于该第一电极层上；

一磁性隧道结结构，设置于该钉扎层上，该磁性隧道结结构的底端具有固定的一第一磁化方向；

一导体层，设置于该磁性隧道结结构上；及

一上固定层，设置于该导体层上，该上固定层具有固定的一第二磁化方向，该第二磁化方向相反于该第一磁化方向。

4.如权利要求3所述的存储单元，其中该磁性隧道结结构包括：

一下固定层，设置于该钉扎层上，该下固定层具有该第一磁化方向，该钉扎层用以固定该第一磁化方向；

一隔离层，设置于该下固定层上；及

一自由层，设置于该隔离层上，并且具有一第三磁化方向；

其中，当一电子流由该底接触层进入该存储单元时，该第三磁化方向相同于该第一磁化方向；

其中，当该电子流由该位线进入该存储单元时，该第三磁化方向相同于该第二磁化方向。

5.如权利要求4所述的存储单元，其中该下固定层、该自由层及该上固定层分别由至少一铁磁材料层组成。

6.如权利要求5所述的存储单元，其中该下固定层及该自由层的材质分别从下列族群选出，铁钴合金、铁镍合金、铂钴合金、铁钴硼合金、铁钴合金/铁镍合金及铁镍合金/铁钴硼合金。

7.如权利要求4所述的存储单元，其中该上固定层的材质为钴钐合金。

8.如权利要求4所述的存储单元，其中该下固定层及该上固定层分别为一人造反铁磁结构。

9.如权利要求8所述的存储单元，其中该下固定层及该上固定层的材质分别从下列族群选出，铁钴硼合金/钌/铁钴硼合金及铁钴合金/钌/铁钴合金。

10.如权利要求4所述的存储单元，其中该隔离层的材质为三氧化二铝或氧化镁。

11.如权利要求4所述的存储单元，其中该隔离层的厚度为0.7～3.0纳米。

12.如权利要求4所述的存储单元，其中该自由层具有一第一矫顽场，该上固定层具有一第二矫顽场，该第二矫顽场大于该第一矫顽场。

13.如权利要求3所述的存储单元，其中该钉扎层的材质为一反铁磁材料。

14.如权利要求13所述的存储单元，其中该钉扎层的材质为锰铁合金或锰铂合金。

15.如权利要求3所述的存储单元，其中该导体层的材质从下列族群选出，钌、铱、银及铂。

16.如权利要求3所述的存储单元，其中该导体层的厚度为3～6纳米。

17.如权利要求3所述的存储单元，其中该磁性堆叠结构更包括：

一第二电极层，设置于该上固定层及该位线间。

18.如权利要求1所述的存储单元，其中该介电材料为氮化硅。

19.一种磁性存储器的存储单元的制造方法，包括：

形成一磁性堆叠结构于一底接触层上；

形成一衬垫层于该底接触层上，该衬垫层包覆该磁性堆叠结构的侧壁；

沉积一第一介电材料于该底接触层上，该第一介电材料覆盖该磁性堆叠结构的顶面及该衬垫层；

平坦化该第一介电材料、该衬垫层及该磁性堆叠结构的顶面；

移除该衬垫层，以于该磁性堆叠结构及该第一介电材料之间形成一间隙；以及

形成一位线于该第一介电材料、该间隙及该磁性堆叠结构上。

20.如权利要求19所述的制造方法，其中该间隙为1～10纳米。