[发明专利]于高温退火后保持高矫顽力的具有垂直磁各向异性的磁性组件

权利要求书

1.一种磁性存储元件，形成在一第一电极和一第二电极之间，包括：

(a)一穿隧阻障层，其与一自由层的一第一表面形成一第一界面，从而诱导或增强该自由层中的垂直磁各向异性；

(b)该自由层；

(c)一Hk增强层，为一金属氧化物层，其在与该自由层的该第一表面相对的一第二表面处形成一第二界面，从而诱导或增强该自由层中的垂直磁各向异性，其中该第一界面和该第二界面在该Hk增强层的同一侧；

(d)一非磁性扩散阻障层，形成于该Hk增强层与该第一电极或该第二电极其中一个之间，该非磁性扩散阻障层包括SiN、TiN、Mo、W、Cr、V或Co_aFe_bX_c或CoFeNiX，其中X为Zr、Hf、Nb、Cu、Mo、B、P和Ta其中一种，且(a+b+c)＝100原子％；及

一底部自旋阀，且更包括一种子层、一参考层和一硬罩幕，该硬罩幕为Ta、Ru和MnPt其中一种或多种，以提供一种子层/参考层/穿隧阻障层/自由层/Hk增强层/非磁性扩散阻障层/硬罩幕的配置，其中该硬罩幕接触该第一电极的一底面，且该种子层接触该第二电极；或

一顶部自旋阀，且更包括一种子层、一参考层和一硬罩幕，该硬罩幕为Ta、Ru和MnPt其中一种或多种，以提供一种子层/非磁性扩散阻障层/Hk增强层/自由层/穿隧阻障层/参考层/硬罩幕的配置，其中该种子层接触该第一电极，且该硬罩幕接触该第二电极的一底面。

2.如权利要求1所述的磁性存储元件，其中该参考层在与该第一界面相对的一表面处邻接该穿隧阻障层，该硬罩幕形成在该非磁性扩散阻障层和该底部自旋阀中的一顶部电极之间。

3.如权利要求1所述的磁性存储元件，其中该Hk增强层为MgTaOx、MgO、SiOx、SrTiOx、BaTiOx、CaTiOx、LaAlOx、MnOx、VOx、Al₂O₃、TiOx、BOx或HfOx其中一种，或者是一种或多种的前述氧化物的叠层材料。

4.如权利要求1所述的磁性存储元件，其中该非磁性扩散阻障层是厚度为3-10埃的单层。

5.如权利要求2所述的磁性存储元件，其中该非磁性扩散阻障层是具有一下CoFeX或CoFeNiX层以及一上层的双层，该下CoFeX或CoFeNiX层与该Hk增强层的一顶面接触，该上层为SiN、TiN、TaN、Mo、V、W或Cr其中一种且邻接于该硬罩幕的一底面。

6.如权利要求5所述的磁性存储元件，其中该下CoFeX或CoFeNiX层和该上层中每一层的最小厚度为2-3埃，且该双层的最大厚度为20埃。

7.如权利要求1所述的磁性存储元件，其中该非磁性扩散阻障层包括一CoFeX层，其中X的最大含量为50原子％。

8.如权利要求1所述的磁性存储元件，其中该非磁性扩散阻障层是具有一上CoFeX或CoFeNiX层以及一下层的双层，该上CoFeX或CoFeNiX层与该Hk增强层的一底面接触，该下层为SiN、TiN、TaN、Mo、V、W或Cr其中一种且邻接于该种子层的一顶面。

9.如权利要求8所述的磁性存储元件，其中该下层和上CoFeX或CoFeNiX层中每一层的最小厚度为2-3埃，且该双层的最大厚度为20埃。