[发明专利]控制装置形状以改善磁性穿隧接面装置效能

说明书

可依序形成连续层状物于对称的弧形电极上，以客制化层状薄膜装置如MTJ(磁性穿隧接面)装置的形状。一开始成形电极，使其具有凹面表面或凸面表面。依序形成的层状物可与上述形状共形，使其具有应变并造成多种结晶缺陷迁移远离对称轴，而保留于对称轴周围的区域为相对无缺陷。接着可图案化堆叠，只保留相对无缺陷的区域。

技术领域

本发明实施例一般关于磁性存储器装置，更特别关于装置形状对效能的效果。

背景技术

磁性存储器装置结构的结晶特性，在装置效能上扮演非常重要的角色，特别是MTJ(磁性穿隧接面)装置的铁磁/氧化镁穿隧阻障界面。具体而言，结构中的应变可明显改变装置特性，其理由将说明如下。

磁性存储器装置包括层状物的堆叠，其中两个铁磁层(通常视作参考层与自由层)隔有薄的非磁性介电层(称作阻障层)。在古典物理机制中，电子流无法由一铁磁层穿过不导电的阻障层流向另一铁磁层。但依据量子机制，若穿隧的电子自旋与阻障层两侧上的两个铁磁层的磁化方向存在正确条件，电子可穿隧通过阻障层。电子成功穿隧的必要条件亦取决于阻障层与铁磁层之间的界面。界面中的缺陷难以达到高TMR(穿隧磁阻)值，其可在符合适当的磁化条件时测量电子成功穿隧的能力。铁磁层与非磁性阻障层之间的晶格位错，以及在材料的结晶成长时产生的缺陷会造成这些缺陷。这些不想要的品质会与应变相关，进而降低穿隧磁阻值。这些现象已记载于文献中，比如Li Ming Long等人于ScientificReports 4,Article number 6505(2014)发表的Strain-enhanced tunnelingmagnetoresistance in MgO magnetic tunnel junctions，以及Zhang Hao等人于Chinese Physics B,Volume 24,Number 7-077501发表的Tuning the magneticanisotropy of CoFeB grown on flexible substrates。

事实上，结晶层的形状会影响层状物中的应变与应力，进而影响层中的缺陷成长。控制层状物的形状可对应地控制(甚至是刻意操作)磁性穿隧接面膜堆叠中的应变。因此控制形状的制程可改善装置效能，比如改善装置的穿隧磁阻与矫顽力。具体而言，若适当地设计与产生装置的新形状，可期望降低界面缺陷浓度并改善界面晶格外延，以改善装置效能。

已知的现有技术尝试控制形状以影响装置效能，比如Ahn等人(US 7,998,758)与Kim等人(US 9,305,928)。然而这些尝试未采用此处说明的相同方法或产生此处说明的相同效果。

发明内容

本发明实施例的第一主题为提供控制层状磁性穿隧接面装置的形状，以改善其效能的方法。

本发明实施例的第二主题为提供减少界面缺陷浓度、减少晶格位错、并改善晶格外延的方法，以产生可测量的穿隧磁阻改良。

本发明实施例的第三主题为提供方法以在制作层状装置时控制并操作其形状，以有效客制化其形状。

本发明实施例的第四主题为控制磁性穿隧接面层状膜或类似装置结构的形状以控制其中的应变，使应变造成的结晶缺陷朝之后可移除的结构区域迁移。

经由设计与制作图案化的层状磁性穿隧接面装置可达到这些主题。以这些方式控制装置的形状，可使堆叠中的结晶缺陷如空位、针孔、与位错移动至不想要的弱区(之后可移除)。装置中相对无缺陷的其余部分可具有较高的矫顽力与改善的穿隧磁阻值。因此新的装置形状可降低界面缺陷浓度，并改善界面的晶格外延，这都会改善装置效能(比如由改善的穿隧磁阻值所测量)。

附图说明

图1显示现有技术的磁性穿隧接面装置的附图。

图2显示依据本发明实施例的方法形成的图1中的装置，其具有圆顶形的底电极。