[发明专利]半导体存储器件

说明书

一种半导体存储器件包括：在基板上的自由磁图案；在自由磁图案上的参考磁图案，参考磁图案包括第一被钉扎图案、第二被钉扎图案以及在第一被钉扎图案和第二被钉扎图案之间的交换耦合图案；在参考磁图案和自由磁图案之间的隧道势垒图案；在隧道势垒图案和第一被钉扎图案之间的极化增强磁图案；和在极化增强磁图案和第一被钉扎图案之间的插入图案，其中第一被钉扎图案包括交替地层叠的第一铁磁图案和反铁磁交换耦合图案。

技术领域

实施方式涉及半导体存储器件，更具体地涉及包括磁隧道结图案的半导体存储器件。

背景技术

作为已经广泛使用的便携式计算装置和无线通信装置，已经需要高密集、低功率和非易失性的存储器装置。磁存储器件可以满足这些要求，因此进行对于磁存储器件的各种研究。

具体地，磁隧道结图案中显示的隧道磁阻(TMR)效应可以用作磁存储器件的数据存储机制。在21世纪前十年已经报导了具有数百％至数千％的TMR的磁隧道结图案。因此，已经开发了包括磁隧道结图案的磁存储器件。

发明内容

实施方式提供能够改善电特性的半导体存储器件。

根据一些示例实施方式，半导体存储器件可以包括：在基板上的自由磁图案；参考磁图案，设置在自由磁图案上并且包括第一被钉扎图案、第二被钉扎图案以及在第一被钉扎图案和第二被钉扎图案之间的交换耦合图案；在参考磁图案和自由磁图案之间的隧道势垒图案；在隧道势垒图案和第一被钉扎图案之间的极化增强磁图案；和在极化增强磁图案和第一被钉扎图案之间的插入图案。第一被钉扎图案可以包括交替地层叠的第一铁磁图案和第一非磁性图案。第二被钉扎图案可以包括交替地层叠的第二铁磁图案和第二非磁性图案。第二铁磁图案可以包括与第一铁磁图案相同的铁磁材料，第二非磁性图案可以包括与第一非磁性图案不同的非磁性材料。在一些示例实施方式中，在第一被钉扎图案中层叠的第一铁磁图案的数目可以小于在第二被钉扎图案中层叠的数目。

根据一些示例实施方式，半导体存储器件可以包括：在基板上的自由磁图案；参考磁图案，设置在自由磁图案上并且包括第一被钉扎图案、第二被钉扎图案以及在第一被钉扎图案和第二被钉扎图案之间的交换耦合图案；在参考磁图案和自由磁图案之间的隧道势垒图案；在隧道势垒图案和第一被钉扎图案之间的极化增强磁图案；和在极化增强磁图案和第一被钉扎图案之间的插入图案。第一被钉扎图案可以包括交替地层叠的第一铁磁图案和反铁磁交换耦合图案。

根据一些示例实施方式，半导体存储器件可以包括自由磁图案、第一被钉扎图案、在第一被钉扎图案和自由磁图案之间的隧道势垒图案、在隧道势垒图案和第一被钉扎图案之间的极化增强磁图案、以及在极化增强磁图案和第一被钉扎图案之间的插入图案，其中所述第一被钉扎图案和极化增强磁图案的净磁矩与自由磁图案的磁矩基本上相同。

附图说明

通过参考附图详细描述示范实施方式，多个特征对于本领域普通技术人员将变得明显，在附图中：

图1示出根据一些示例实施方式的半导体存储器件的单元阵列的示意性电路图。

图2示出根据一些示例实施方式的半导体存储器件的单位存储单元的示意性电路图。

图3示出根据一些示例实施方式的半导体存储器件的截面图。

图4A和4B示出根据一些示例实施方式的半导体存储器件的参考磁图案的截面图。

图5示出根据一些示例实施方式的半导体存储器件的截面图。

图6示出根据一些示例实施方式的半导体存储器件的参考磁图案的截面图。

图7示出根据一些示例实施方式的半导体存储器件的参考磁图案的截面图。

图8示出根据一些示例实施方式的半导体存储器件的截面图。

图9示出根据一些示例实施方式的半导体存储器件的平面图。