[发明专利]伸长的磁阻式隧道结结构

说明书

本发明公开了一种磁阻式隧道结(MTJ)器件，包括形成到衬底上的伸长的MTJ结构，所述MTJ结构包括磁性基准层和隧道阻挡层。所述MTJ结构还包括设置到所述隧道阻挡层上的多个分离的自由磁区。所述伸长的MTJ结构的长宽比为使得所述磁性基准层的磁场以单一方向固定。本发明还公开了一种伸长的磁阻式隧道结结构。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及伸长的磁阻式隧道结结构。

背景技术

磁阻式隧道结(MTJ)是基于器件内的磁性材料的状态改变它的电阻状态的器件。MTJ器件包括两个铁磁层之间的薄电阻层。一个磁层可以称为基准层。另一磁层可以称为自由层。基准层的磁矩通常保持相同的方向。相反，通过穿过结施加电压，自由层的磁矩方向可被反转。当自由层和基准层的磁矩相同时，电子可以更容易地以隧道方式穿透薄电阻层。在这种状态下，所述结具有相对较低的电阻率。

通过施加相反极性的电压，自由层的磁矩可转换为与基准层的磁矩的方向相反。在这种状态下，电子以隧道方式穿过电阻层更难，导致所述结具有相对较高的电阻率。不同的电阻状态可用于存储逻辑值。期望尽力在本领域进行改进。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种磁阻式隧道结(MTJ)器件，包括：

形成到衬底上的伸长的MTJ结构，所述MTJ结构包括：

磁性基准层；

隧道阻挡层；以及

多个分离的自由磁区，设置到所述隧道阻挡层上；

其中，设置所述伸长的MTJ结构的长宽比，使得所述磁性基准层的磁场以单一方向固定。

在可选实施例中，所述伸长的MTJ结构的长宽比至少为30。

在可选实施例中，所述伸长的MTJ器件的端部包括储存区，所述储存区的宽度大于所述伸长结构的宽度。

在可选实施例中，所述储存区为菱形。

在可选实施例中，菱形的所述储存区的边缘的长度约为伸长结构的宽度的1.25倍。

在可选实施例中，所述储存区为椭圆形。

在可选实施例中，所述磁性自由区的长宽比不小于1，其长度方向平行于伸长结构的伸长长度方向。

在可选实施例中，所述器件进一步包括多个顶部接触件，每个顶部接触件都连接至一个磁性自由层。

在可选实施例中，所述器件进一步包括形成为穿过所述缓冲层到达所述磁性基准层的多个底部接触件，每个底部接触件都设置在所述分离的磁性自由层中的一个的下方以便形成MTJ元件。

根据本发明的另一方面，还提供了一种磁阻式隧道结(MTJ)存储器阵列，所述存储器阵列包括：

形成到衬底上的多条伸长线，每条线均包括：

磁性基准层；

隧道阻挡层；以及

沿所述隧道阻挡层形成的多个分离的自由磁区，每个自由磁区都形成一个存储元件；

其中，设置伸长的MTJ结构的长宽比，使得所述磁性基准层的磁场以单一方向固定。

在可选实施例中，所述伸长线的长宽比至少为30。

在可选实施例中，所述伸长线的每个端部都包括储存区，所述储存区的宽度大于所述伸长线的宽度。

在可选实施例中，所述储存区为菱形或者多边形。

在可选实施例中，菱形的所述储存区的边缘的长度约为伸长结构的宽度的1.25倍。