[发明专利]磁性隧道结(MTJ)和方法，以及使用其的磁性随机存取存储器(MRAM)

权利要求书

1.一种磁性隧道结MTJ，其包含：

第一电极和第二电极；

隧道势垒，其位于所述第一电极与所述第二电极之间；

自由层，其位于所述第二电极与所述隧道势垒之间；以及

钉扎层，其位于所述第一电极与所述隧道势垒之间；

其中所述钉扎层具有大于所述自由层的自由层表面区域的钉扎层表面。

2.根据权利要求1所述的MTJ，其进一步包含位于所述第一电极与所述钉扎层之间的具有一反铁磁性材料AFM层长度的AFM层。

3.根据权利要求2所述的MTJ，其中所述AFM层的表面区域与所述钉扎层表面区域相同或大于所述钉扎层表面区域。

4.根据权利要求1所述的MTJ，其中所述钉扎层包含合成反铁磁性SAF钉扎层结构。

5.根据权利要求4所述的MTJ，其中所述SAF钉扎层结构包含通过耦合层分离的至少两个铁磁性层。

6.根据权利要求1所述的MTJ，其中所述钉扎层和所述自由层中的至少一者是由铁磁性材料形成。

7.根据权利要求1所述的MTJ，其中所述钉扎层表面区域和所述自由层表面区域由来自由以下各者组成的群组的尺寸构成：长度、宽度、直径、半径和圆周。

8.根据权利要求1所述的MTJ，其中所述钉扎层具有一钉扎层长度且所述自由层具有一自由层长度，其中所述钉扎层长度不同于所述自由层长度。

9.根据权利要求1所述的MTJ，其中所述自由层具有一自由层宽度且所述钉扎层具有一钉扎层宽度，其中所述钉扎层宽度不同于所述自由层宽度。

10.根据权利要求1所述的MTJ，其进一步包含位于所述第二电极与所述自由层之间的第二钉扎层。

11.根据权利要求10所述的MTJ，其进一步包含位于所述自由层与所述第二钉扎层之间的非磁性间隔层或大体上非磁性间隔层。

12.根据权利要求10所述的MTJ，其进一步包含位于所述第二电极与所述第二钉扎层之间的AFM层。

13.根据权利要求1所述的MTJ，其进一步包含位于所述自由层与所述第二电极之间的第二隧道势垒。

14.根据权利要求13所述的MTJ，其进一步包含位于所述第二隧道势垒与所述第二电极之间的第二钉扎层。

15.根据权利要求1所述的MTJ，其集成于至少一个半导体裸片中。

16.根据权利要求1所述的MTJ，其进一步包含选自由以下各者组成的群组的装置：机顶盒、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理PDA、固定位置数据单元、移动位置数据单元、移动电话、蜂窝式电话、计算机、便携式计算机、桌上型计算机、监视器、计算机监视器、电视、调谐器、无线电、卫星无线电、音乐播放器、数字音乐播放器、便携式音乐播放器、视频播放器、数字视频播放器、数字视频光盘DVD播放器和便携式数字视频播放器，所述MTJ集成到所述装置中。

17.一种磁性随机存取存储器MRAM位单元，其包含：

存取晶体管，其具有栅极、源极和漏极；

磁性隧道结MTJ，其包含：

第一电极和第二电极；

隧道势垒，其位于所述第一电极与所述第二电极之间；

自由层，其位于所述第二电极与所述隧道势垒之间；以及

钉扎层，其位于所述第一电极与所述隧道势垒之间；

其中所述钉扎层具有大于所述自由层的自由层表面区域的钉扎层表面区域；且

其中写入线耦合到所述栅极，所述第二电极耦合到所述漏极，且位线耦合到所述第一电极。

18.根据权利要求17所述的MRAM位单元，其进一步包含位于所述第一电极与所述钉扎层之间的具有一反铁磁性材料AFM层长度的AFM层。

19.根据权利要求18所述的MRAM位单元，其中所述AFM层的至少一个尺寸与所述钉扎层的至少一个尺寸相同或大于所述钉扎层的至少一个尺寸。

20.根据权利要求17所述的MRAM位单元，其包含多个所述MRAM位单元以形成MRAM阵列。

21.根据权利要求17所述的MRAM位单元，其集成于至少一个半导体裸片中。