[发明专利]磁阻堆叠及其方法

说明书

一种磁阻设备(100)，可以包括隧道势垒区域、位于隧道势垒区域(30)的一侧上的磁固定区域(20)，以及位于隧道势垒区域的相对侧上的磁自由区域(50)。磁自由区域可以包括多个铁磁区域(34,36)和至少一个非磁性插入区域(38)。所述多个铁磁区域中的至少一个铁磁区域可以包括多层结构，该多层结构包括钴的第一层和包括铂或钯中的至少一种的第二层。

技术领域

除其它以外，本公开尤其涉及磁阻堆栈以及用于制造和使用所公开的磁阻堆栈的方法。

背景技术

存在本文描述和说明的许多发明，以及那些发明的许多方面和实施例。一方面，本公开涉及磁阻堆叠或结构(例如，磁阻存储器设备的一部分、磁阻传感器/换能器设备等)，以及制造和/或使用所描述的磁阻堆叠的方法。在一个实施例中，本公开的示例性磁阻堆栈(例如，用在磁隧道结(MTJ)磁阻设备中)包括被配置为改善可靠性、热稳定性和/或磁阻设备的耐热性的一层或多层磁性或铁磁材料。

简而言之，在存储器设备(例如，磁阻随机存取存储器(MRAM))中使用的磁阻堆叠包括部署在“固定”磁性区域和“自由”磁性区域之间的至少一个非磁性层(例如，至少一个介电层或非磁性但导电的层)，每个非磁性层包括一层或多层铁磁材料。通过切换、编程和/或控制“自由”磁性区域的(一个或多个)磁性层中的磁化向量的方向，将信息存储在磁阻存储器堆栈中。可以经由通过或邻近磁阻存储器堆叠施加写信号(例如，一个或多个电流脉冲)来切换和/或编程(例如，通过自旋传递扭矩(STT)或自旋轨道扭矩(SOT))“自由”磁性区域的磁化向量的方向。相反，“固定”磁性区域的磁性层中的磁化向量在预定方向上磁性固定。当与非磁性层相邻的“自由”磁性区域的磁化向量与和非磁性层相邻的“固定”磁性区域的磁化向量在同一方向上时，磁阻存储器堆叠具有第一磁状态。相反，当与非磁性层相邻的“自由”磁性区域的磁化向量与和非磁性层相邻的“固定”磁性区域的磁化向量的方向相反时，磁阻存储器堆叠具有第二磁状态，与第一磁状态相比，该第二磁状态具有相对较高的电阻。响应于读取的电流，基于堆叠的电阻来确定或读取磁阻存储器堆叠的磁状态。

在一些应用中，结合了磁阻堆叠的设备(例如，诸如MRAM之类的MTJ设备)可能经受高温(例如，在制造、测试、操作等期间)。已知对于设备的高温数据保留能力而言，磁阻堆叠的强垂直磁各向异性(PMA)是期望的。为了改善设备的高温性能，期望拥有具有足够高PMA和磁矩的“自由”磁性区域，以使设备能够在升高的温度下(例如，260℃，用于将包封的设备焊接到印刷电路板(PCB)上的典型温度)对于热逆转具有高能势垒，并且在操作温度范围内还具有合理的开关电压或电流，因此设备将具有有用的循环耐久特点(例如，至少10000次循环，或优选地多于一百万次，并且更优选地超过10⁸次循环)。所公开的磁阻堆叠可以具有这些期望的特点中的一些或全部。但是，本公开的范围由所附权利要求定义，而不是由所得设备或方法的任何特点定义。

附图说明

可以结合附图中示出的各方面来实现本公开的实施例。这些附图示出了本发明的不同方面，并且在适当的地方，在不同附图中图示相似的结构、组件、材料和/或元件的附图标记被相似地标记。应该理解的是，除了具体示出的那些以外的结构、组件和/或元件的各种组合是预期的并且在本公开的范围内。