[发明专利]磁性隧道结结构及其磁性存储器

权利要求书

1.一种磁性存储器的磁性隧道结结构，设置于磁性随机存储单元，所述磁性隧道结由上至下结构包括覆盖层、磁阻尼阻挡层、自由层、势垒层、参考层、晶格隔断层、反铁磁层与种子层，其特征在于，所述自由层包括：

第一自由层，为可变磁极化层，所述第一自由层为磁性金属合金所形成；垂直各向异性增强层，设置于所述第一自由层上，所述垂直各向异性增强层为含掺杂元素的金属氧化物层形成；第二自由层，设置于所述垂直各向异性增强层上，所述第二自由层为可变磁极化层，由磁性金属或其化合物所形成；以及所述磁阻尼阻挡层，设置于所述第二自由层上，所述磁阻尼阻挡层由非磁性金属或其氧化物形成。

2.如权利要求1所述磁性存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述第一自由层的材料为选自硼化钴、硼化铁、钴铁硼合金的单层结构，或是铁化钴/钴铁硼合金、铁/钴铁硼合金的双层结构，或是硼化铁/(钨、钼、钒、铌、铬、铪、钛、锆、钽、钪、钇、锌、钌、锇、铑、铱、钯和/或铂)/钴铁硼合金、钴铁硼合金/(钨、钼、钒、铌、铬、铪、钛、锆、钽、钪、钇、锌、钌、锇、铑、铱、钯和/或铂)/钴铁硼合金的三层结构，或是铁/钴铁硼合金/(钨、钼、钒、铌、铬、铪、钛、锆、钽、钪、钇、锌、钌、锇、铑、铱、钯和/或铂)/钴铁硼合金、铁化钴/钴铁硼合金/(钨、钼、钒、铌、铬、铪、钛、锆、钽、钪、钇、锌、钌、锇、铑、铱、钯和/或铂)/钴铁硼合金的四层结构；所述第一自由层的厚度为1.2奈米至3.0奈米间。

3.如权利要求1所述磁性存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述第二自由层的材料为选自铁、钴、镍、铁化钴、硼化铁、硼化钴、钨、钼、钒、铌、铬、铪、钛、锆、钽、钪、钇、锌、钌、锇、铑、铱、钯、铂与钴铁硼合金中其少一者所组成。

4.如权利要求1所述磁性存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述垂直各向异性增强层中，所述金属氧化物层为氧化镁、氧化锌、镁锌氧化物、氧化锆、氧化铝或镁铝氧化物，其总厚度为0.3奈米至1.5奈米之间。

5.如权利要求1所述磁性存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述掺杂元素为硼、碳、镁、铝、硅、钙，钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、钇、锆、铌、钼、钌、鎝、铑、钯、银、铟、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂或金。

6.如权利要求1所述磁性存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述含掺杂元素的金属氧化物层为均匀掺杂，其掺杂比例为0.5％～10％。

7.如权利要求1所述磁性存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述含掺杂元素的金属氧化物层为单次穿插或多次穿插掺杂元素亚层的金属氧化物层。

8.如权利要求7所述磁性存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述掺杂元素亚层为硼、碳、镁、铝、硅、钙，钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、钇、锆、铌、钼、钌、鎝、铑、钯、银、铟、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂或金，进一步优选为镁、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍，所述掺杂元素亚层的厚度不大于0.2奈米，进一步优选为不大于0.1奈米。

9.如权利要求1所述磁性存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述磁阻尼阻挡层的材料为选自镁、锌、铝、铜、钙、钛、钒、铬、铝或其金属氧化物、金属氮化物，其厚度为0.5奈米至3.0奈米之间。

10.一种磁性存储器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的磁性隧道结结构，设置于所述磁性隧道结结构上方的顶电极，及设置于所述磁性隧道结结构下方的底电极。