[发明专利]磁性隧道结

说明书

本发明涉及一种磁性隧道结，其包括：导电第一磁性电极，其包括磁性记录材料；导电第二磁性电极，其与所述第一电极隔开且包括磁性参考材料；及非磁性隧道绝缘体材料，其在所述第一电极与所述第二电极之间。所述第二电极的所述磁性参考材料包括合成反铁磁性构造，所述合成反铁磁性构造包括两个隔开的磁性区域，所述磁性区域中的一者比另一者更靠近所述隧道绝缘体材料。一个磁性区域包括极化器区域，所述极化器区域包括Co_xFe_yB_z，其中“x”为0到90，“y”为10到90且“z”为10到50。所述Co_xFe_yB_z直接抵靠所述隧道绝缘体。包括含Os材料的非磁性区域在所述两个隔开的磁性区域之间。所述另一磁性区域包括磁性含Co材料。本发明揭示其它实施例。

技术领域

本文中揭示的实施例涉及磁性隧道结。

背景技术

磁性隧道结是具有由薄的非磁性隧道绝缘体材料(例如，电介质材料)分离的两个导电磁性电极的集成电路组件。绝缘体材料足够薄使得电子可在适当条件下通过绝缘体材料从一个磁性电极穿隧到另一磁性电极。在正常操作写入或擦除电流/电压下，磁性电极中的至少一者可使其整体磁化方向在两个状态间切换，且所述电极常被称为“自由”或“记录”电极。另一磁性电极常被称为“参考”、“固定”或“钉扎”电极，且在施加正常操作写入或擦除电流/电压时，所述另一电极的整体磁化方向将不切换。参考电极和记录电极经电耦合到相应导电节点。这两个节点之间的通过参考电极、绝缘体材料和记录电极的电阻取决于记录电极相对于参考电极的磁化方向的磁化方向。因此，磁性隧道结可经编程到至少两个状态中的一者中，且可通过测量通过磁性隧道结的电流而感测所述状态。由于可在两个导电状态之间“编程”磁性隧道结，所以已提出将其用于存储器集成电路中。另外，磁性隧道结可用于除存储器外的逻辑或其它电路中，或者，除存储器外，磁性隧道结也可用于逻辑或其它电路中。

记录电极的整体磁化方向可通过电流诱发的外部磁场或通过使用自旋极化电流以导致自旋转移力矩(STT)效应而切换。电荷载子(例如电子)具有称为“自旋”的性质，自旋是载子固有的少量角动量。电流通常未经极化(具有约50％“上自旋(spin-up)”电子和约50％“下自旋(spin-down)”电子)。自旋极化电流是具有任一自旋的显著更多电子的电流。我们可通过使电流通过特定磁性材料(有时也称为极化器材料)而产生自旋极化电流。如果将自旋极化电流引导到磁性材料中，那么自旋角动量可转移到所述材料，借此影响其磁化方向。如果所述自旋极化电流具有足够量值，那么此可用以激发磁化进动(magnetizationprecession)或甚至使所述磁性材料的定向/域方向反转(即，切换)。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的包括磁性隧道结的衬底片段的图解截面图。

图2是根据本发明的实施例的包括磁性隧道结的衬底片段的图解截面图。

具体实施方式

本发明的实施例涵盖磁性隧道结。最初参考图1描述关于衬底片段10的实例实施例，且其可包括半导体衬底。在此文献的内容背景中，将术语“半导体衬底”或“半导电衬底”定义为表示包括半导电材料的任何构造，包含但不限于例如半导电(单独或在其上包括其它材料的组合件中)及半导电材料层(单独或在包括其它材料的组合件中)的块体半导电材料。术语“衬底”是指任何支撑结构，包含但不限于上文描述的半导电衬底。衬底片段10包括基底或衬底11，其展示各种材料已在所述基底或衬底11上方形成为立面堆叠。材料可在图1描绘的材料旁边、从其立面向内或从其立面向外。例如，可在围绕片段10的某处或片段10内的某处提供集成电路的其它部分或完全制造的组件。衬底11可包括导电(即，在本文中，电导电)材料、半导电材料或绝缘/绝缘体(即，在本文中，电绝缘/绝缘体)材料中的任一或多者。无论如何，本文中描述的任何材料、区域和结构可为均质的或非均质的，且无论如何，其可连续地或不连续地上覆在任何材料上方。此外，除非另有说明，否则可使用任何适合或尚待开发的技术来形成每一材料，其中实例为原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、外延层生长、扩散掺杂和离子植入。