[发明专利]磁隧道结器件和其制造方法、存储器件和电子系统在审

专利信息
申请号: 202210209054.3 申请日: 2022-03-04
公开(公告)号: CN115036415A 公开(公告)日: 2022-09-09
发明(设计)人: 金洸奭;朴盛健;长谷直基;李昇宰 申请(专利权)人: 三星电子株式会社
主分类号: H01L43/08 分类号: H01L43/08;H01L43/10;H01L43/12
代理公司: 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人: 弋桂芬
地址: 韩国*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 隧道 器件 制造 方法 存储 电子 系统
【说明书】:

提供了磁隧道结器件和其制造方法、包括该磁隧道结器件的存储器件和电子系统。该磁隧道结器件包括:第一磁性层;设置为面对第一磁性层的第二磁性层;以及设置在第一磁性层和第二磁性层之间并包括金属氧化物的第一氧化物层,其中第一氧化物层的金属氧化物具有按化学计量地缺氧组成,以及其中第二磁性层包括掺有金属元素的磁性材料。

技术领域

一些示例实施方式涉及磁隧道结器件、包括该磁隧道结器件的存储器件和/或制造该磁隧道结器件的方法。

背景技术

磁隧道结器件的电阻随着自由层的磁化方向而变化。例如,当自由层的磁化方向与被钉扎层的磁化方向相同时,磁隧道结器件可以具有低电阻,当自由层的磁化方向与被钉扎层的磁化方向彼此相反时,磁隧道结器件可以具有高电阻。当在存储器件中利用此特性时,例如,具有低电阻的磁隧道结器件可以对应于逻辑数据‘0’,具有高电阻的磁隧道结器件可以对应于逻辑数据‘1’。

诸如磁随机存取存储器(MRAM)的磁存储器件是通过利用磁隧道结器件的电阻变化来存储数据的存储器件。这样的磁存储器件具有诸如非易失性、高速操作和/或高耐用性的优点。例如,当前被大规模制造的自旋转移扭矩-磁RAM(STT-MRAM)可以具有约50至100纳秒(ns)的操作速度,还具有大于或等于10年的优良的数据保持性。此外,正在进行研究以实现小于10ns的更快的操作速度。

发明内容

提供了磁隧道结器件、包括该磁隧道结器件的存储器件和/或制造该磁隧道结器件的方法。

另外的方面将在下面的描述中被部分地阐述,并且部分地将从该描述变得明显,或者可以通过各种示例实施方式的实践而掌握。

根据一些示例实施方式,一种磁隧道结器件包括第一磁性层、面对第一磁性层的第二磁性层、以及设置在第一磁性层和第二磁性层之间并包括金属氧化物的第一氧化物层。第一氧化物层的金属氧化物具有按化学计量地缺氧组成,第二磁性层包括掺有金属元素的磁性材料。

第一氧化物层可以包括与第一磁性层相邻的第一区域和与第二磁性层相邻的第二区域,并且第二区域中的诸如氧或氮的元素的比例可以大于第一区域中的该元素的比例。

第一氧化物层可以进一步包括在第一区域和第二区域之间的金属层。

第二区域的厚度可以小于第一区域的厚度。

金属层的厚度可以为约至约(约0.2nm至约0.3nm)。

金属层的金属材料可以与第一氧化物层的金属氧化物的金属材料相同。

磁隧道结器件可以进一步包括面对第一氧化物层的第二氧化物层,第二磁性层在第一氧化物层和第二氧化物层之间,第二氧化物层包括金属氧化物。

第二氧化物层的金属氧化物可以具有按化学计量地缺氧组成。

第二氧化物层可以包括远离第二磁性层的第一区域和与第二磁性层相邻的第二区域,并且第二区域中的诸如氧或氮的元素的比例可以高于第一区域中的该元素的比例。

第二氧化物层可以进一步包括在第一区域和第二区域之间的金属层。

第一氧化物层可以包括MgO,第一氧化物层中的Mg的比例可以大于50at%,第一氧化物层中的O的比例可以小于50at%。

第二磁性层的金属元素的氧亲和力可以大于第二磁性层的磁性材料的氧亲和力。

例如,第二磁性层的磁性材料可以包括Fe、Co、Ni、Mn、含Fe合金、含Co合金、含Ni合金、含Mn合金和赫斯勒合金中的至少一种,第二磁性层的金属元素可以包括Ca、Sc、Y、Mg、Sr、Ba、Zr、Be、Ti、Hf、V、Zn、Nb、Mn、Al、Cr、Li、Cd、Pb、In、Ga和Ta中的至少一种。

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