[发明专利]一种可基于溅射功率调整RA值原理的隧穿磁电阻和磁性随机存储器的制备方法

说明书

本发明公开了一种可基于溅射功率调控RA值原理的隧穿磁电阻的制备方法，涉及隧穿磁电阻领域，内容包括：构建所述隧穿磁电阻底部层级结构，根据RA值需求控制腔室正式片靶材料溅射功率，在完成吸附的腔室中，构建所述底部层级结构之上的非磁性层，在所述非磁性层之上构建顶部层级结构。所述方法通过搭建非磁性层前预先在腔室内部进行离子吸附清洁，优化腔室内部环境中粒子纯净度和真空度，并且通过正式片靶材料溅射功率和隧穿磁电阻的RA值得一一匹配关系，实现对隧穿电阻结构的耐用性和数据读取功能无负向影响的精准调控。

技术领域

本发明涉及磁性电子器件领域，特别是隧穿磁电阻领域。

背景技术

随着新兴存储器研发工艺的不断发展升级，对嵌入式磁性随机存储器 (eMRAM，embedded Magnetic Random Access Memory)成为嵌入式闪存 (eFlash，embedded Flash)的替代也成为了当前研究发展的趋势。eMRAM作为替代eFlash的一个重要指标是要具有很高的数据保持能力，换言之需求 eMRAM自身核心结构磁隧道结(MTJ，Magnetic TunnelJunction)自由层具备较高的能量势垒。但在自旋转移扭矩(STT，Spin Transfer Torque)效率一定的情况下，高的能量势垒会增加自由层的翻转电压，降低eMRAM的写入次数，使其写入次数处于10⁶次水平，低于现阶段需求水平10¹²次。同时，此替代过程还需攻克MgO(氧化镁)隧道结可靠性问题，影响MgO隧道结可靠性的重要因素是MTJ的电阻面积(RA，Resistance Area)，RA的主要影响因子为MgO 隧穿层的厚度，经实际检证，若单纯通过提高MgO厚度来提高击穿电压来增强MgO隧道结可靠性，在一定厚度下可能会导致MTJ自由层实现翻转之前 MgO已被击穿的现象。

因此，在不改变MgO隧道结厚度，保证eMRAM的写入次数和数据保持能力，且提升MgO可靠性能力的前提下，寻求精准调控RA值得方法显得尤为重要。

发明内容

本发明实施例提供一种新型遂穿磁电阻的制备方法，可以准确且对磁隧道结的耐久性，数据保留能力和数据写入次数无折损的调整其阻值。

为了解决上述问题，本发明的第一方面提出了一种新型隧穿电阻的制备方法，包括步骤：

S1：构建所述隧穿磁电阻的底部层级结构；

S2：根据RA值需求控制腔室靶材料溅射功率；

S3：在完成溅射的腔室中，构建所述底部层级结构之上的非磁性层；

S4：在所述非磁性层之上构建顶部层级结构。

在一些实施例中，所述隧穿磁电阻包括顶钉扎结构或底钉扎结构。

在一些实施例中，所述方法还包括：在开始腔室靶材料溅射前，可进行粒子吸附和预溅射处理。

在一些实施例中，所述方法中，选用非磁性层相同靶材料对腔室内部进行预溅射处理。

在一些实施例中，所述方法中，通过溅射工艺进行各层的构建。

在一些实施例中，所述方法还包括在进行腔室粒子吸附时，在所述腔室中填充低压惰性气体。

在一些实施例中，所述方法中在构建得到的所述非磁性层厚度相同的情况下，所述溅射功率与所述隧穿磁电阻的RA值具有连续对应关系。

在一些实施例中，所述方法中在构建得到的所述非磁性层厚度相同的情况下，所述溅射功率与所述隧穿磁电阻的MR值具有连续对应关系。

在一些实施例中，所述方法中可采用增加气体排出装置加速氧气逃逸过程。

本申请的第二方面还提供了一种磁性随机存储器的制备方法，采用如上述任一实施例所述的方法制备所述磁性随机存储器中磁隧道结的隧穿磁电阻。