[发明专利]磁性隧道结及其制造方法

权利要求书

1.一种磁性隧道结，其特征在于，包括依次层叠的第一晶种层、第二晶种层、磁固定层、势垒层、磁自由层和覆盖层，其中，

所述第一晶种层包含钴、铁的一种或其组合与硼形成的非镍合金，用于为所述第二晶种层提供平整且晶格匹配的基底；

所述第二晶种层位于所述第一晶种层的顶部表面，且包含镍铬合金；

所述磁固定层与所述第二晶种层相邻，所述磁固定层的磁化方向不变且垂直于所述磁固定层薄膜表面；

所述磁自由层的磁化方向可变且垂直于所述磁自由层薄膜表面；

所述势垒层位于所述磁固定层与所述磁自由层之间；

所述覆盖层位于所述磁自由层顶部表面。

2.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其特征在于，所述第一晶种层的材料包含CoB、FeB和CoFeB中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其特征在于，所述第二晶种层的材料包含NiCr和NiFeCr中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其特征在于，所述第一晶种层的厚度介于1-5纳米。

5.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其特征在于，所述第二晶种层的厚度介于1-10纳米。

6.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其特征在于，所述磁固定层包括合成反铁磁钉扎层、磁间隔层和磁参考层，其中，

所述合成反铁磁钉扎层采用的结构为[Co/X]n/Co/Y/Co/[X/Co]m，其中X为Ni、Pd或Pt中的一种，X的厚度介于0.2-1.0纳米，Y为Ru或Ir中的一种，Y的厚度介于0.4-0.9纳米，n与m为超晶格层数，n为3-8层，m为0-6层；

所述磁参考层包括各种组合的CoFeB，所述磁参考层退火前为非晶结构，退火以后转变为体心立方晶格结构；

所述磁间隔层采用Ta、W、Mo、Hf、V、Zr及其合金中的一种。

7.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其特征在于，所述势垒层采用MgO、MgZnO或MgAlO，所述势垒层的厚度介于0.5-2纳米。

8.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其特征在于，所述磁自由层采用CoFeB、CoFeB/Fe或CoFeB/β/CoFeB，其中β为Ta、Mo、W、Hf、Zr或Fe中的一种，所述磁自由层的厚度介于0.5-5纳米；所述磁自由层退火后由非晶结构转变为体心立方晶格结构。

9.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其特征在于，所述覆盖层采用Mg、Al中至少一种的氧化物，所述覆盖层的厚度介于0.2-2纳米。

10.一种磁性隧道结的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

在衬底上沉积第一晶种层；

在所述第一晶种层上沉积第二晶种层；

在所述第二晶种层上形成合成反铁磁钉扎层；

在所述合成反铁磁钉扎层上形成磁间隔层；

在所述磁间隔层上形成磁参考层；

在所述磁参考层上形成势垒层；

在所述势垒层上形成磁自由层；

在所述磁自由层上形成覆盖层，至此形成磁性隧道结多层膜；

在所述磁性隧道结多层膜形成后进行退火，退火温度为300-450℃，退火时间为0.2-2小时。