KR20190024544A - 자기 접합부, 자기 메모리 및 자기 접합부를 제공하는 방법 - Google Patents

자기 접합부, 자기 메모리 및 자기 접합부를 제공하는 방법 Download PDF

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Abstract

자기 접합부, 자기 접합부를 사용하는 메모리 및 자기 접합부를 제공하는 방법이 설명된다. 자기 접합부는 기판 상에 존재하며 자기 정치에서 사용될 수 있다. 자기 접합부는, 기준 레이어, 비자성 스페이서 레이어 및 프리 레이어에 인접한 M-함유 산화물 레이어를 포함할 수 있다. M은 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함한다. 프리 레이어는 기록 전류가 자기 접합부를 통과할 때 복수의 안정한 자기 상태 사이에서 스위칭 가능하다. 비자성 스페이서 레이어는 기준 레이어와 프리 레이어 사이에 존재한다. 프리 레이어는 비자성 스페이서 레이어와 M-함유 산화물 레이어 사이에 존재한다.

Description

자기 접합부, 자기 메모리 및 자기 접합부를 제공하는 방법{MAGNETIC JUNCTION, MAGNETIC MEMORY AND METHOD FOR PROVIDING MAGNETIC JUNCTION}
자기 접합부, 자기 메모리 및 자기 접합부를 제공하는 방법에 관한 것이다.
자기 메모리, 특히 자기 랜덤 액세스 메모리(Magnetic Random Access Memories; MRAMs)는 동작 중에 높은 판독/기록 속도, 우수한 내구성, 비휘발성 및 낮은 전력 소비에 대한 잠재성 때문에 점점 더 많은 관심을 끌고 있다. MRAM은 정보 기록 매체로서 자성 재료를 이용하여 정보를 저장할 수 있다. MRAM의 일 유형으로 스핀 전달 토크 랜덤 액세스 메모리(Spin Transfer Torque Random Access Memory; STT-MRAM)가 있다. STT-MRAM은 자기 접합을 통해 구동되는 전류에 의해 적어도 부분적으로 기록된 자기 접합을 이용할 수 있다. 자기 접합을 통해 구동되는 스핀 분극된 전류는 자기 접합 내의 자기 모멘트에 스핀 토크를 가할 수 있다, 결과적으로, 스핀 토크에 응답하는 자기 모멘트를 갖는 레이어(들)는 원하는 상태로 스위칭될 수 있다.
예를 들어, 종래의 자기 터널 접합(Magnetic Tunneling Junction; MTJ)이 종래의 STT-MRAM에 사용될 수 있다. 종래의 MTJ는 전형적으로 기판 상에 존재한다. 시드 레이어를 사용하는 MTJ는 캡핑 레이어를 포함할 수 있고 기준 레이어의 자화를 고정시키기 위해 반 강자성 (AntiFerroMagnetic) 레이어를 포함할 수 있다. 종래의 MTJ는 핀된 레이어 및 프리 레이어 사이에 기준 레이어, 프리 레이어 및 터널링 장벽 레이어를 포함할 수 있다. MTJ 아래의 하부 접촉부 및 MTJ 상의 상부 접촉부는 전류-수직 대 평면(Current Perpendicular-to-Plane; CPP) 방향으로 MTJ를 통해 전류를 구동하는데 사용될 수 있다. 기준 레이어 및 프리 레이어는 자성이다, 기준 레이어의 자화는 특정 방향으로 픽스되거나 핀될 수 있다. 프리 레이어는 변화 가능한 자화를 갖는다. 프리 레이어 및 기준 레이어는 단일 레이어이거나 멀티 레이어를 포함할 수 있다.
프리 레이어의 자화를 전환하기 위해, 전류가 CPP 방향으로 구동된다. 충분한 전류가 상부 콘택으로부터 하부 콘택으로 구동 될 때, 프리 레이어의 자화는 하부 기준 레이어의 자화와 평행하도록 스위칭 할 수 있다. 충분한 전류가 하부 접촉부로부터 상부 접촉부로 유도 될 때, 프리 레이어의 자화는 하부 기준 레이어의 자화 방향과 반 평행으로 전환 될 수 있다. 자기 구성의 차이는 상이한 자기 저항에 대응하고 따라서 종래의 MTJ의 상이한 논리 상태(예를 들어, 논리 ?0" 및 논리 "1")에 대응한다.
다양한 응용 분야에서의 이용 가능성 때문에, 자기 메모리에 관한 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 낮은 스위칭 전류, 충분한 열적 안정성 및 높은 수직 자기 이방성은 개선된 기록 효율 및 데이터 보존을 위해 바람직할 수 있다. 이러한 특성은 최종 장치의 자기 접합부에 존재하는 것이 바람직하다. 따라서, 필요한 것은 스핀 전달 토크 기반 메모리 및 그러한 메모리가 사용되는 전자 장치의 성능을 향상시킬 수 있는 방법 및 시스템이다. 본 명세서에서 설명된 방법 및 시스템은 이러한 요구를 처리한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 스핀 전달 토크 기반 메모리 및 그러한 메모리가 사용되는 전자 장치의 성능을 향상시키는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 상에 존재하고 자기 장치에서 사용 가능한 자기 접합부에 있어서, 기준 레이어, 기록 전류(write current)가 상기 자기 접합부를 통과할 때 복수의 안정한 자기 상태 사이에서 스위칭 가능한 프리 레이어, 상기 기준 레이어 및 상기 프리 레이어 사이에 존재하는 비자성 스페이서 레이어 및 상기 프리 레이어에 인접한 M- 함유 산화물 레이어를 포함하고, 상기 M은, Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 프리 레이어는, 상기 비자성 스페이서 레이어 및 상기 M-함유 산화물 레이어 사이에 존재한다.
몇몇 실시예에 따른 기판 상에 존재하는 자기 메모리에 있어서, 복수의 자기 저장 셀들 및 상기 복수의 자기 저장 셀들과 연결된 복수의 비트 라인들을 포함하고, 상기 복수의 자기 저장 셀들 각각은, 기준 레이어, 기록 전류(write current)가 자기 접합부를 통과할 때 복수의 안정한 자기 상태 사이에서 스위칭 가능한 프리 레이어, 상기 기준 레이어 및 상기 프리 레이어 사이에 존재하는 비자성 스페이서 레이어, 상기 프리 레이어에 인접한 M-함유 산화물 레이어를 포함하고, 상기 프리 레이어는, 상기 비자성 스페이서 레이어 및 상기 M-함유 산화물 레이어 사이에 존재하고, 상기 M은 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함한다.
몇몇 실시예에 따른 자기 장치에 사용 가능한 자기 접합부를 제공하는 방법으로서, 기준 레이어를 제공하고, 비자성 스페이서 레이어를 제공하고, 프리 레이어를 제공하고, 상기 프리 레이어에 인접하는 M-함유 산화물 레이어를 제공하는 것을 포함하고, 상기 프리 레이어는, 기록 전류가 상기 자기 접합부를 통과할 때 복수의 안정한 자기 상태들 사이에서 스위칭 가능하며, 상기 비자성 스페이서 레이어는, 상기 기준 레이어 및 상기 프리 레이어 사이에 존재하고, 상기 프리 레이어는, 상기 비자성 스페이서 레이어 및 상기 M-함유 산화물 레이어 사이에 위치하며, 상기 M은 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1a 및 도 1b는 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능하고 적어도 하나의 M-함유 산화물 레이어를 포함하는 자성 메모리에서 사용 가능한 자기 접합부의 예시적인 실시예를 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능하고 적어도 하나의 M-함유 산화물 레이어를 포함하는 자성 메모리에서 사용 가능한 다른 자기 접합부의 예시적인 실시예를 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능하고 적어도 하나의 M-함유 산화물 레이어를 포함하는 자성 메모리에서 사용 가능한 다른 자기 접합부의 예시적인 실시예를 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능하고 적어도 하나의 M-함유 산화물 레이어를 포함하는 자성 메모리에서 사용 가능한 다른 자기 접합부의 예시적인 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능하고 적어도 하나의 M-함유 산화물 레이어를 포함하는 자성 메모리에서 사용 가능한 자기 접합부의 다른 예시적인 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 저장 셀(들)의 메모리 소자(들)에서 자기 접합부를 이용하는 메모리의 예시적인 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능하고 적어도 하나의 M-함유 산화물 레이어를 포함하는 자성 메모리에서 사용 가능한 자기 접합부를 제공하는 방법의 예시적인 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 8은 자기 메모리에서 사용 가능하고 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그램 가능한 자기 접합부에 M-함유 산화물 레이어를 제공하는 방법의 다른 예시적인 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 자기 메모리에서 사용 가능하고 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그램 가능한 자기 접합부에 M-함유 산화물 레이어를 제공하는 방법의 다른 예시적인 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 자기 메모리에서 사용 가능하고 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그램 가능한 자기 접합부에 M0함유 산화물 레이어를 제공하는 방법의 다른 예시적인 실시예를 나타내는 흐름도이다.
몇몇 실시예는 자기 메모리와 같은 자기 장치에 사용 가능한 자기 접합부 및 이러한 자기 접합부를 사용하는 장치에 관한 것이다. 자기 메모리는 스핀 전달 토크 자기 랜덤 액세스 메모리(Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memories; STT-MRAMs)를 포함할 수 있고, 비휘발성 메모리를 사용하는 전자 장치에 사용될 수 있다. 전자 장치는 휴대 전화, 스마트 폰, 테이블, 랩톱 및 기타 휴대용 및 비 휴대용 컴퓨팅 장치를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 이하 설명은 당업자가 본 발명을 제작하고 사용할 수 있도록 제시된다. 몇몇 실시예들 및 본 명세서에서 설명된 일반적인 원리들에 대한 다양한 수정들 및 특징들은 명백하게 설명될 수 있다. 몇몇 실시예들은 특정 구현 예에서 제공되는 특정 방법 및 시스템의 측면에서 주로 설명된다. 그러나, 방법 및 시스템은 다른 구현에서 효과적으로 동작할 수도 있다. "예시적인 실시예", "일 실시예" 및 "또 다른 실시예"와 같은 문구는 동일하거나 상이한 실시예뿐만 아니라 다수의 실시예를 지칭할 수도 있다. 실시예는 특정 구성 요소를 갖는 시스템 및/또는 장치와 관련하여 설명될 수 있다. 그러나, 시스템 및/또는 장치는 도시된 것보다 많거나 적은 구성요소를 포함할 수 있고, 구성 요소의 배열 및 유형의 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 이루어질 수 있다. 또한, 예시적인 실시예는 특정 단계를 갖는 특정 방법의 맥락에서 설명될 수 있다. 그러나, 방법 및 시스템은 예시 및 실시예들과 모순되지 않는 범위에서 상이한 순서 및/또는 추가 단계 및 다른 방법들에 의해 효과적으로 동작할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 기술된 실시예들에 한정되는 것이 아니라 본 명세서에서 설명된 원리들 및 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 따를 수 있다.
자기 접합부, 자기 접합부를 사용하는 메모리 및 자기 접합부를 제공하는 방법이 설명된다. 자기 접합부는 기판 상에 존재하며 자기 장치에서 사용될 수 있다. 자기 접합부는 기준 레이어, 비자성 스페이서 레이어 및 프리 레이어에 인접한 적어도 하나의 M-함유 산화물 레이어를 포함할 수 있다. M은 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 프리 레이어는 기록 전류(write current)가 자기 접합부를 통과할 때 복수의 안정한 자기 상태 사이에서 스위칭 가능할 수 있다. 비자성 스페이서 레이어는 기준 레이어와 프리 레이어 사이에 위치할 수 있다. 프리 레이어는 비자성 스페이서 레이어와 M-함유 산화물 레이어 사이에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예들은 특정 구성 요소들을 갖는 특정 방법들, 자기 접합들 및 자기 메모리들과 관련하여 설명된다. 당업자는 본 발명과 모순되지 않는 범위 내에서 본 발명과 다른 및/또는 추가의 구성 요소 및/또는 다른 특징을 갖는 자성 접합부들 및 자성 메모리의 사용을 용이하게 인식할 수 있다. 또한 본 명세서에서 설명되는 방법 및 시스템은 스핀 전달 현상, 자기 이방성 및 다른 물리적 현상에 대해 현재 기술에 따른 이해의 맥락에서 기술된다. 결론적으로, 당업자는 본 명세서에서 설명되는 방법 및 시스템의 거동에 대한 이론적 설명이 스핀 전달, 자기 이방성 및 다른 물리적 현상에 대한 현재의 기술 수준에 따른 이해에 기초하여 이루어짐을 쉽게 인식할 수 있다. 그러나, 여기서 설명된 방법 및 시스템은 특정한 물리적 설명에 의존하지 않는다. 또한, 당업자는 본 명세서에서 설명되는 방법 및 시스템이 기판에 대한 특정한 관계를 갖는 구조와 관련하여 기술된다는 것을 쉽게 인식할 수 있다. 당업자는 본 명세서에서 설명되는 방법 및 시스템이 다른 구조들과 일치함을 쉽게 인식할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명되는 방법 및 시스템은 합성 및/또는 단순한 특정 레이어의 환경에서 설명될 수 있다. 그러나, 당업자는 레이어들이 다른 구조를 가질 수 있다는 것을 쉽게 인식할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명되는 방법 및 시스템은 특정 레이어를 갖는 자기 접합부 및/또는 서브 구조와 관련하여 설명될 수 있다. 또한, 당업자는 본 명세서에서 설명되는 방법 및 시스템과 모순되지 않는 추가 및/또는 상이한 레이어를 갖는 자기 접합부 및/또는 하부 구조가 사용될 수 있음을 쉽게 인식할 수 있다. 또한, 특정 구성 요소는 자성, 강자성(ferromagnetic) 및 페리 자성(ferrimagnetic)으로 기술될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어인 자성은 강자성, 페리 자성 또는 이와 유사한 구조를 포함할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 "자성" 또는 "강자성" 이라는 용어는 강자성체(ferromagnets) 및 페리 자성체(ferrimagnets)를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용되는 "인-플레인(in-plane)"은 실질적으로 자기 접합부의 하나 이상의 레이어의 평면 내에 있거나 또는 자기 접합부의 하나 이상의 레이어에 평행하다는 것을 의미할 수 있다. 반대로, "수직" 및 "수직 대 평면"은 자기 접합부의 하나 이상의 레이어에 실질적으로 수직인 방향에 대응한다. 또한 본 명세서에서 설명되는 방법 및 시스템은 특정 합금의 맥락에서 기술된다. 합금의 특정 농도가 언급되지 않는 경우 본 명세서에서 설명되는 방법 및 시스템과 일치하지 않는 임의의 화학량론이 사용될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능하고 적어도 하나의 금속 M-함유 산화물을 포함하는 자성 메모리에서 사용 가능한 자기 접합부(100A, 100A')의 예시적인 실시예들을 도시하며, 여기서 M은 Ti, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb를 포함할 수 있다. 명확화를 위해 도 1a 및 도 1b는 스케일링되지 않으며 모든 구성요소가 도시되지 않는다. 자기 접합부(100A, 100A')는 스핀 전달 토크 자기 랜덤 액세스 메모리(Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory; STT-MRAM)와 같은 다양한 자기 장치 및 다양한 전자 장치에서 사용될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 자기 접합부(100A)는 자기 모멘트(111)를 갖는 기준 레이어(110), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131)를 갖는 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140A)를 포함할 수 있다. 또한, 자기 접합부(100A)는 선택적 시드 레이어(들)(102) 및 캡핑 레이어(들)(104)를 더 포함할 수 있다. 자기 접합부(100A)가 형성되는 기판(101)은 시드 레이어 아래에 놓인다. 바닥 접촉부 및 상부 접촉부는 도시되지 않았지만, 형성될 수 있다. 편광 향상 레이어(Polarization Enhancement layers; PELs), 커플링 레이어(coupling layers) 및 반 강자성(AntiFerroMagnetic; AFM) 또는 다른 레이어와 같은 다른 레이어들이 존재할 수도 있다. 그러나, 이러한 레이어들은 간략화를 위해 도 1에 도시되지 않았다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 자기 접합부(100A)는 기판(101)에 가장 가까운 기준 레이어(110)를 가질 수 있다. 자기 접합부(100A)는 하부가 핀된 자기 접합부일 수 있다. 다른 실시예에서, 레이어들(110, 120, 130 및 140A)는 역전될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 자기 접합부는 상부가 핀된 자기 접합부가 될 것이다. 특히, 기준 레이어(110)의 자기 모멘트(111)가 인-플레인이면, 선택적 피닝 레이어(들)(도 1에 도시되지 않음)가 기준 레이어(110)의 자화를 고정하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 선택적 피닝 레이어는 AFM 레이어 또는 교환 바이어스 상호 작용을 통해 자화(들)를 고정시키는 다수의 레이어일 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서 선택적 피닝 레이어는 생략되거나 다른 구조가 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 기준 레이어(110)의 자기 모멘트(111)는 기준 레이어(110)의 자기 이방성에 의해 고정될 수 있다. 또한, 하나 이상의 레이어(110, 120, 130 및 140A)는 다수 레이어로 구성될 수 있다.
프리 레이어(130) 및 기준 레이어(110)는 각각 높은 수직 자기 이방성(Perpendicular Magnetic Anisotropy; PMA)을 가질 수 있다. 따라서, 수직 자기 이방성 에너지는 각 레이어(110 및 130)에 대한 평면에서 벗어난(out-of-plane) 소자 에너지를 초과할 수 있다. 이러한 구조는 프리 레이어(130) 및 기준 레이어(110)의 자기 모멘트(111 및 131)가 평면을 벗어나 안정될 수 있게 할 수 있다. 다른 실시예에서 레이어(들)(110 및/또는 130)는 높은 수직 자기 이방성을 갖지 않을 수 있다. 이러한 실시예에서 자기 모멘트(들)(111 및/또는 131)는 인-플레인에서 안정될 수 있다.
또한, 자기 접합부(100A)는 기록 전류(write current)가 자기 접합부(100A)를 통과할 때 프리 레이어의 자기 모멘트(131)가 안정한 자기 상태들 사이에서 스위칭되도록 구성될 수 있다. 따라서, 기록 전류가 CPP 방향으로 자기 접합부(100A)를 통해 구동될 때 스핀 전달 토크를 이용하여 프리 레이어(130)가 스위칭될 수 있다. 프리 레이어(130)의 자기 모멘트(131)의 방향은 자기 접합부(100A)를 통해 판독 전류(read current)를 구동함으로써 판독될 수 있다.
기준 레이어(110)는 기준 레이어의 평면을 벗어난 소자 에너지보다 큰 PMA 에너지를 가질 수 있다. 따라서, 모멘트(111)는 평면에 수직인 방향으로 안정될 수 있다. 다른 실시예에서 자기 모멘트(111)는 인-플레인에서 안정될 수 있다. 기준 레이어(110)는 단순한 단일 레이어로 도시되었다. 그러나, 다른 실시예에서, 기준 레이어(110)는 다수 레이어일 수 있다. 예를 들어, 기준 레이어(들)(110)는 Ru와 같은 비자성 레이어(들)를 샌드위치하고 인터리브된(interleaved) 다수의 자기적으로 결합된 강자성 레이어를 포함하는 합성 반강자성체(Synthetic AntiFerromagnet; SAF)일 수 있다. 이러한 기준 레이어의 하나가 도 1b에 도시되었다. 기준 레이어(110)는 하나 이상의 높은 수직 이방성 (Hk) 다수 레이어(들)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기준 레이어(110)는 Co/Pt 다수 레이어일 수 있다. 다른 구조를 갖는 및/또는 다른 재료를 사용하는 다른 기준 레이어가 사용될 수도 있다.
비자성 스페이서 레이어(120)는 터널링 장벽 레이어일 수 있다. 예를 들어, 비자성 스페이서 레이어(120)는 배향성을 갖는 결정질 MgO 터널링 장벽일 수 있다. 이러한 비자성 스페이서 레이어(120)는 자기 접합부(100A)의 TMR을 향상시킬 뿐만 아니라 프리 레이어(130)의 PMA를 증가시킬 수 있다. 결정성 MgO 터널링 장벽 레이어(120)는 8 옹스트롬(Angstroms) 이상 15 옹스트롬 이하의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 결정성 MgO 터널링 장벽 레이어(120)는 10 옹스트롬 이상 12 옹스트롬 이하의 두께를 가질 수 있다. 또한 비자성 스페이서 레이어(120)는 프리 레이어(130)를 위한 시드 레이어로서의 역할을 하는 것으로 고려될 수 있다. 다른 실시예에서, 비자성 스페이서 레이어(120)는 도전 레이어를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 다른 구조를 가질 수 있다.
프리 레이어(130)는 높은 PMA를 가질 수 있다. 따라서, 프리 레이어(130)는 기준 레이어의 평면을 벗어난 소자 에너지보다 큰 PMA 에너지를 가질 수 있다. 따라서, 모멘트(131)는 평면에 수직으로 안정할 수 있다. 다른 실시예에서, 자기 모멘트(131)는 인-플레인에서 안정할 수 있다. 프리 레이어는 단순한 단일 레이어로 표시될 수 있다. 그러나 다른 실시예에서 프리 레이어(130)는 다수 레이어일 수 있다. 예를 들어, 프리 레이어(130)는 SAF 또는 다른 다수 레이어일 수 있다. 일부 실시예에서 프리 레이어는 Fe 레이어, CoFeB 레이어 및/또는 CoFeNiB 레이어를 포함할 수 있다. 또한 추가적인 합금 및/또는 다수 레이어가 다른 실시예에서 사용될 수 있다. 위에 열거된 합금은 명명된 원소를 함유하고 있지만 명시되지 않은 화학량을 지칭하는 합금을 의미할 수도 있다. 예를 들어, CoFeB는 Co, Fe 및 B를 포함하는 혼합물을 지칭하지만, 구성 성분 간의 비율은 명시되지 않은 것으로 본다. CoFeB는 (CoFe)1- yBy일 수 있으며, 여기서, y는 0 보다 크거나 같고 1보다 작을 수 있다. 일부 실시예에서, CoFeB는 10 아토믹 퍼센트(atomic percent) 이상 60 아토믹 퍼센트 이하의 B를 포함할 수 있다(예를 들어, y는 0.1 이상 0.6 이하임). 이러한 일부 실시예에서 CoFeB는 40 아토믹 퍼센트 이하의 B 및 20 아토믹 퍼센트 이상인 B를 포함할 수 있다(즉, y는 0.2 이상 0.4 이하임). 유사하게 CoFeNiB 레이어는 (CoFeNi)1-yBY를 가지는 레이어를 지칭하며, y는 0 이상이고 1미만일 수 있다. 이러한 CoFeNiB는 CoFeB 레이어와 유사한 농도의 B를 가질 수 있다. 예를 들어, CoFeNiB 레이어는 20 아토믹 퍼센트 이상 40 아토믹 퍼센트 이하의 B를 가질 수 있다. 또한, 다른 레이어 및/또는 상이한 레이어 및/또는 재료가 프리 레이어(130)에 사용될 수 있다.
M-함유 산화물 레이어(140A)는 프리 레이어(130)에 인접할 수 있다. M은 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 M-함유 산화물 레이어(140A)는 상기 재료들 중 하나 이상을 포함하는 산화물일 수 있다. 몇몇 실시예에서, M-함유 산화물 레이어(140A)는 프리 레이어(130)와의 인터페이스를 공유할 수 있다. M-함유 산화물 레이어(140A)는 일반적으로 비자성 스페이서 레이어(120)가 터널링 장벽 레이어인 실시예에서 비자성 스페이서 레이어(120)보다 얇을 수 있다. M-함유 산화물 레이어(140A)는 터널링 장벽 레이어의 두께의 절반일 수 있다. M-함유 산화물 레이어(140A)의 두께는 3 옹스트롬 두께 이상, 10 옹스트롬 두께 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, M-함유 산화물 레이어(140A)는 5 옹스트롬 이상 6 옹스트롬 이하의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서 다른 두께들이 가능할 수도 있다.
M 함유 산화물 레이어(140A)는 마그네슘 및 M을 모두 포함할 수 있다. M 함유 산화물 레이어(140A)는 [MgMx]Oy를 포함할 수 있고, 여기서 x는 3이하, y는 5 이하, M은 적어도 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 하나일 수 있다. 예를 들어, Ti가 사용되는 경우, MgTi는 2 아토믹 퍼센트 이상의 Ti 및 10 아토믹 퍼센트 이하의 Ti일 수 있다. 다른 화학 양론되 가능하다. M-함유 산화물 레이어(140A)는 금속 레이어를 증착하고 산화물 처리를 수행함으로써 형성될 수 있다. 이러한 일부 실시예에서 플라즈마 처리는 금속 레이어(들)의 증착 후에 그리고 산화물 처리 전에 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, M-함유 산화물 레이어(140A)는 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 스퍼터링될 수 있다.
M-함유 산화물 레이어(140A)는 특히 x가 3 이하이고 y가 5이하인 MgMxOy 레이어(140A)에 대해 프리 레이어(130)의 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, Mg-함유 산화물 레이어(140A) 및 M-함유 산화물 레이어(140A)는 프리 레이어(140)의 PMA를 증가시키고 및/또는 프리 레이어(130)에 대한 스위칭 전류의 크기를 감소시킬 수 있다. M-함유 산화물 레이어(140A)는 프리 레이어(130)가 이온 어닐링에 덜 민감하도록 도울 수 있다. 이는, x가 3이하이고 y가 5이하인 산화물 레이어(140A)인 MgMxOy에 대해 특히 적용될 수 있다. 예를 들어, 프리 레이어(130)는 보자력, 열 안정성 계수 및 기록 효율을 특징으로 가질 수 있다. 다른 자성 특성은 이러한 자성 특성 중 하나 이상에 추가하여 또는 그 대신에 관심 대상이 될 수 있다. 강자성 레이어의 자기 열적 안정성 계수는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
여기서 Ku는 레이어의 자기 이방성 밀도, kB는 볼츠만 상수, T는 켈빈(Kelvin) 온도, V는 자성 레이어의 부피일 수 있다. 프리 레이어(130)가 열적으로 안정하기 위해서는 프리 레이어(130)의 자기 열적 안정성 계수(Δfree layer)는 일반적으로 프로그래밍되지 않는 동작 온도 또는 대기 온도와 같은 스탠바이 온도(standby temperature)에서 적어도 60 이어야하는 것이 바람직하다. M-함유 산화물 레이어가 없는 경우, 프리 레이어는 적어도 400도의 어닐링 온도에서 고온 어닐링을 받는다면 프리 레이어의 자기 열적 안정성 상수는 감소될 수 있다. 예를 들어, M-함유 산화물 레이어 대신에 MgO 레이어가 사용되는 경우, MgO 레이어의 존재로부터 얻어진 높은 프리 레이어 PMA는 어닐링 후에 감소되거나 손실될 수 있다. 또한 유사하게, 프리 레이어가 적어도 400도의 어닐링 온도에서 고온 어닐링을 받고 프리 레이어가 M-함유 산화물 레이어에 인접하지 않으면 보자력 및/또는 기록 효율이 감소될 수 있다. 대조적으로, M-함유 산화물 레이어(140A)가 존재한다면 최대 섭씨 400도의 온도에서 프리 레이어(130)의 자기 열적 안정성 상수, 보자력 및/또는 기록 효율은 어닐링에 대해 5 퍼센트 이상 감소하지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, M-함유 산화물 레이어(140A)가 존재하는 경우, 최대 섭씨 450도의 온도에서 프리 레이어(130)의 자기 열적 안정성 상수, 보자력 및/또는 기록 효율은 어닐링에 대해 5 퍼센트 이상 감소하지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 프리 레이어(130)의 자기 열 안정성 상수는 400도를 초과하지 않는 온도에서 어닐링에 의해 증가할 수 있다.
M-함유 산화물 레이어(140A)를 갖는 자기 접합부(100A)는 개선된 성능을 가질 수 있다. Mg-함유 및 M-함유 산화물 레이어(140A)는 프리 레이어(130)의 PMA 및 스위칭 특성을 개선할 수 있다. 스위칭 전류의 이러한 감소는 또한 스위칭 속도와 같은 다른 성능을 개선할 수 있다. 전술한 바와 같은 M을 포함하는 것은 고온 어닐링 동안 프리 레이어(130)의 원하는 자기 특성을 보존하는 것을 도울 수 있다. 자성 메모리와 같은 자기 장치의 백 엔드 프로세싱의 일부로서, 고온 어닐링이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 반도체 장치는 종종 최대 섭씨 400도의 온도에서 어닐링을 겪을 수 있다. M이 M-함유 산화물 레이어(140A)와 동일한 위치를 차지하는 산화물 레이어에 존재하지 않으면, 어닐링을 겪는 프리 레이어(130)/자기 접합부(100A)는 자기 열적 안정성 상수, 보자력 및/또는 기록 효율과 같은 특성의 열화를 겪을 수 있다. 대조적으로, M-함유 산화물 레이어(140A)의 존재하에서 특히 Mg가 존재한다면, 이러한 특성은 동일한 온도 범위에서의 어닐링에 대해 과도하게 손상되지 않을 수 있다. 결과적으로, 반도체 장치의 제조에 사용되는 프로세스는 자기 접합부(100A)의 성능에 실질적으로 악영향을 미치지 않고 자기 접합부(100A)를 포함하는 MRAM의 제조에 사용될 수 있다. 자기 접합부(100A)는 전자 장치에 보다 쉽고 양호하게 합체될 수 있다.
도 1b는 자기 접합부(100A')를 나타낸다. 명확화를 위해, 도 1b는 스케일링되지 않았으며, 모든 구성 요소가 표시되지 않았다. 자기 접합부(100A')는 자기 접합부(도 1a의 100A)와 유사할 수 있다. 따라서, 유사한 구성 요소에는 유사한 레이블이 있을 수 있다. 자기 접합부(100A')는 도 1a의 기준 레이어(110), 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140A) 각각과 유사한 기준 레이어(110'), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131)를 갖는 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140A)를 포함할 수 있다. M은 전술한 바와 같이 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 선택적인 시드 레이어(102) 및 캡핑 레이어(104)뿐만 아니라 기판(101)도 포함할 수 있다.
자기 접합부(100A')의 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140A)에 사용되는 구조, 기능 및 재료는 도 1a의 자기 접합부(100A)에서 사용되는 것과 유사할 수 있다. 예를 들어, M-함유 산화물 레이어(140A)는 전술된 두께에서 MgMxOy를 포함할 수 있다. 여기서, x는 3 이하이고 y는 5이하일 수 있다. 유사하게, 프리 레이어(130)는 단일 레이어 또는 다수 레이어일 수 있고, 스핀 전달을 사용하여 기록될 수 있다.
기준 레이어(110')는 SAF로서 명시적으로 도시될 수 있다. 따라서, 기준 레이어(110')는 비자성인 스페이서 레이어(114)에 의해 분리된 2개의 강자성 레이어(112, 116)를 포함할 수 있다. 강자성 레이어(112, 116)는 각각 자기 모멘트(113, 115)를 가질 수 있다. 스페이서 레이어(114)는 강자성 레이어(112, 116) 사이의 자기 결합을 완화시키고, Ru와 같은 물질(들)을 포함할 수 있다. 도 1b에 도시된 실시예에서, 스페이서 레이어(114)의 두께는 예를 들어 Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida(RKKY) 커플링을 통해 강자성 레이어들(112, 116)이 반강자성적으로 결합되도록 할 수 있다. 따라서, 자기 모멘트(113, 115)는 반 평행할 수 있다. 도 1b에 단일 레이어로 도시되어 있지만 강자성 레이어(112, 116) 중 하나 또는 모두는 다수 레이어일 수 있다. 오직 2개의 강자성 레이어(112, 116) 및 하나의 스페이서 레이어(114)가 도시되어 있지만 더 많은 레이어가 존재할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 스페이서 레이어가 사이에 끼워진 3개의 강자성 레이어가 사용될 수 있다. 강자성 레이어(112, 116)는 각각 기준 레이어 외 평면 탈자 에너지보다 큰 PMA 어너지를 가질 수 있다. 따라서, 모멘트(113, 115)는 평면에 대해 수직인 방향으로 안정적일 수 있다.
자기 접합부(100A')는 도 1a의 자기 접합부(100A)의 장점을 공유할 수 있다. M-함유 산화물 레이어(140A)를 갖는 자기 접합부(100A')는 고온 어닐링의 사용에도 불구하고 개선된 성능을 가질 수 있다. Mg 함유 및 M 함유 산화물 레이어(140A)는 PMA, 보자력, 열 안정성 상수 및 기록 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, M을 포함하기 때문에 이러한 특성은 섭씨 400도 이상의 어닐링 후에 과도하게 열화되지 않을 수 있다. 예를 들어, 섭씨 400도까지 또는 섭씨 450도까지의 온도에서 자성 열 안정성 상수, 보자력 및 기록 효율은 자기 접합부(100A')의 어닐링(들)에도 불구하고 5퍼센트 이상 저하되지 않을 수 있다. 따라서, 반도체 장치에 사용되는 것과 같은 공정은 자기 접합부(100A')를 포함하는 STT-MRAM과 같은 자기 장치의 제조의 일부일 수 있다. 결과적으로, 자기 접합부(100A')는 그 성능에 과도한 악영향을 끼치지 않고 전자 장치에 보다 쉽고 양호하게 합체될 수 있다.
도 2a는 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능한 자기 메모리와 같은 자기 장치들에서 자기 접합부(100B)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 명확화를 위해 도 2a는 스케일링되지 않았으며, 모든 구성요소가 표시되는 것은 아니다. 자기 접합부(100B)는 도 1a의 자기 접합부(100A) 및 도 1b의 자기 접합부(100A')와 유사하다. 따라서, 유사한 구성 요소에는 유사한 레이블이 있을 수 있다. 자기 접합부(100B)는 도 1a 및 도 1b의 기준 레이어(110), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131)를 갖는 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140A) 각각과 유사한 기준 레이어(110), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131)를 갖는 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140B)를 포함하는 상부가 피닝된 자기 접합부일 수 있다. M은 전술한 바와 같이 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 선택적인 시드 레이어(102) 및 캡핑 레이어(104)뿐만 아니라 기판(101)도 도시되어 있다.
자기 접합부(100B) 내의 기준 레이어(110), 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140B)에 사용되는 구조, 기능 및 재료는 도 1a 또는 도 1b의 자기 접합부(100A, 100A') 내의 기준 레이어(110, 110'), 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140A)와 유사할 수 있다. 예를 들어, M-함유 산화물 레이어(140B)는 도 1a 또는 도 1b의 M-함유 산화물 레이어(140A)에 대해 전술한 두께의 MgMxOy를 포함할 수 있다. 유사하게, 프리 레이어(130)는 단일 레이어 또는 다수 레이어일 수 있고 스핀 전달을 사용하여 기록될 수 있다. 그러나, 도 2a는 기판(101)에 대한 레이어의 순서가 변경되었다. 자기 접합부(100B)는 상부가 핀된 자기 접합부이고, 도 1a 및 도 1b의 자기 접합부(100A, 100A')는 하부가 핀된 자기 접합부이다.
자기 접합부(100B)는 도 1a 및 도 1b의 자기 접합부(100A, 100A')의 이점을 공유할 수 있다. M-함유 산화물 레이어(140B)를 갖는 자기 접합부(100B)는 고온 어닐링의 사용에도 불구하고 개선된 성능을 가질 수 있다. Mg 함유 및 M 함유 산화물 레이어(140B)는 PMA, 보자력, 열 안정성 상수 및 기록 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, M을 포함하기 때문에 이러한 특성은 400도까지의 어닐링 온도에서 또는 450도까지의 어닐링 온도에서 또는 일부 실시예에서는 더 높은 온도로 가열되었을 때 어닐링 후 이러한 특성은 5퍼센트 이상 저하되지 않을 수 있다. 따라서, 반도체 장치들에서 사용되는 것과 같은 프로세스들은 자기 접합부(100B)를 포함하는 자기 장치의 제조의 일부일 수 있다. 결과적으로, 자기 접합부(100B)는 그 성능에 과도한 악영향을 끼치지 않고 전자 장치에 보다 쉽고 양호하게 합체될 수 있다.
도 2b는 자기 접합부(100B')를 도시한다. 명확하게 하기 위해 도 2b는 스케일링 되지 않았으며, 모든 구성요소가 표시되지 않았다. 자기 접합부(100B')는 도 1a의 자기 접합부(100A), 도 1b의 자기 접합부(100B) 및 도 2a의 자기 접합부(100B)와 유사하다. 따라서, 유사한 구성 요소에는 유사한 레이블이 있을 수 있다. 자기 접합부(100B)는 도 1a, 도 1b 및 도 2a의 기준 레이어(110/110'), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131)를 갖는 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140A/140B) 각각과 유사한 기준 레이어(110'), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131)를 갖는 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140B)를 포함하는 상부가 피닝된 자기 접합부일 수 있다. 선택적인 시드 레이어(102) 및 캡핑 레이어(104)뿐만 아니라 기판(101)도 도시되어 있다.
자기 접합부(100B') 내의 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140B)에 사용되는 구조, 기능 및 재료는 도 1a, 도 1b 및 도 2a의 자기 접합부(100A, 100A', 100B)와 유사할 수 있다. 예를 들어, M-함유 산화물 레이어(140B)는 도 1a 또는 도 1b의 M-함유 산화물 레이어(140A)에 대해 전술한 두께의 MgMxOy를 포함할 수 있다. 유사하게, 프리 레이어(130)는 단일 레이어 또는 다수 레이어일 수 있고 스핀 전달을 사용하여 기록될 수 있다.
기준 레이어(110')는 비자성인 스페이서 레이어(114)에 의해 분리된 2개의 강자성 레이어(112,116)를 포함할 수 있다. 따라서, 도 2B에 도시된 기준 레이어(110')는 SAF로 명시적으로 도시되고, 도 1b에 도시된 기준 레이어(110')와 가장 유사할 수 있다. 강자성 레이어(112, 116)는 각각 자기 모멘트(113, 115)를 가질 수 있다. 스페이서 레이어(114)는 강자성 레이어(112, 116) 사이의 자기 결합을 완화시키고, Ru와 같은 물질(들)을 포함할 수 있다. 도 2b에서 스페이서 레이어(114)의 두께는 예를 들어 RKKY 커플링을 통해 강자성 레이어들(112, 116)이 반 강자성적으로 결합되는 것이 바람직하다. 도 2b에서 단일 레이어로 도시되어 있지만, 강자성 레이어(112, 116) 중 하나 또는 모두는 다수 레이어일 수 있다. 오직 2개의 강자성 레이어(112, 116) 및 하나의 스페이서 레이어(114)가 도시되어 있지만, 더 많은 레이어가 존재할 수 있다. 예를 들어, 두개의 스페이서 레이어가 사이에 끼워진 3개의 강자성 레이어가 사용될 수 있다.
자기 접합부(110B')는 도 1a, 도 1b 및/또는 도 2a의 자기 접합부(100A, 100A' 및/또는 100B)의 장점을 공유할 수 있다. M-함유 산화물 레이어(140B)를 갖는 자기 접합부(100B')는 고온 어닐링의 사용에도 불구하고 개선된 성능을 가질 수 있다. Mg 함유 및 M 함유 산화물 레이어(140B)는 PMA, 보자력, 열 안정성 상수 및 기록 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, M을 포함하기 때문에 이러한 특성은 400도까지의 온도, 450도 까지의 온도 또는 일부 실시예에서는 더 높은 어닐링 온도에서 자기 접합부(100B')의 어닐링(들)에도 불구하고 5퍼센트 이상 저하되지 않을 수 있다. 따라서, 반도체 장치들에서 사용되는 것과 같은 프레세스들은 자기 접합부(100B')를 포함하는 자기 장치의 제조의 일부일 수 있다. 결과적으로, 자기 접합부(100B')는 그 성능에 과도한 악영향을 끼치지 않고 전자 장치에 보다 쉽고 양호하게 합체될 수 있다.
도 3a는 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능한 자기 메모리와 같은 자기 장치들에서 자기 접합부(100C)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 명확화를 위해 도 3a는 스케일링되지 않았으며, 모든 구성요소가 표시되는 것은 아니다. 자기 접합부(100C)는 도 1a의 자기 접합부(100A), 도 1b의 자기 접합부(100A'), 도 2a의 자기 접합부(100B) 및 도 2b의 자기 접합부(100B')와 유사하다. 따라서, 유사한 구성 요소에는 유사한 레이블이 있을 수 있다. 자기 접합부(100C)는 도 1a, 도 1b, 도 2a 및 도 2b의 기준 레이어(110), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131)를 갖는 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140A/140B) 각각과 유사한 기준 레이어(110), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131)를 갖는 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140C)를 포함하는 듀얼(dual) 자기 접합부일 수 있다. M은 전술한 바와 같이 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 선택적인 시드 레이어(102) 및 캡핑 레이어(104)뿐만 아니라 기판(101)도 도시되어 있다.
자기 접합부(100C) 내의 기준 레이어(110), 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140C)에 사용되는 구조, 기능 및 재료는 도 1a, 도 1b, 도 2a 및 도 2b의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B')의 기준 레이어(110/110'), 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140A/140B)와 유사할 수 있다. 예를 들어, M-함유 산화물 레이어(140C)는 도 1a, 도 1b, 도 2a 및 도 2b의 M-함유 산화물 레이어(140A)에 대해 전술한 두께의 MgMxOy를 포함할 수 있다. 유사하게, 프리 레이어(130)는 단일 레이어 또는 다수 레이어일 수 있고 스핀 전달을 사용하여 기록될 수 있다.
또한, 자기 접합부(100C)는 자기 모멘트(151)를 갖는 추가 기준 레이어(150)를 포함할 수 있다. 또한, 도시된 실시예에서, M-함유 산화물 레이어(140C)는 프리 레이어(130)와 기준 레이어(150) 사이의 비자성 터널링 장벽 레이어로서 동작할 수 있다. 자기 접합부(100C)는 듀얼 자기 접합부일 수 있다. 기준 레이어(150)는 기준 레이어 외 평면 탈자 에너지보다 큰 PMA 에너지를 가질 수 있다. 따라서, 기준 레이어(150)의 모멘트(151)는 평면에 수직인 방향에서 안정할 수 있다. 도시된 실시예에서, 자기 모멘트(111, 151)는 반 평행(듀얼 상태)으로 정렬될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 모멘트(111, 151)는 평행하게 정렬될 수 있다(듀얼이 아닌 상태). 다른 방향도 가능할 수 있다. 기준 레이어(150)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b의 기준 레이어(110, 110')와 유사하고 유사한 재료를 포함할 수 있다. 기준 레이어(150)는 도시된 바와 같이 단일 레이어일 수도 있고, 다수 레이어일 수도 있다. 기준 레이어(150)의 두께 및 자기 특성은 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b의 기준 레이어(110, 110')와 유사할 수 있다.
듀얼 상태(모멘트(111, 151)가 역 평행)에서 듀얼 자기 접합부(100C)의 사용은 스핀 전달을 위한 더 작은 기록 전류를 허용할 수 있다. 듀얼 자기 접합부(100C)가 듀얼이 아닌 상태(모멘트(111 및 151)가 평행)에 있으면, 더 큰 신호가 달성될 수 있다. 자기 접합부(100C)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b의 자기 접합부(100A, 100A', 100B 및/또는 100B')의 이점을 공유할 수 있다. M-함유 산화물 레이어(140C)를 갖는 자기 접합부(100C)는 고온 어닐링의 사용에도 불구하고 개선된 성능을 가질 수 있다. Mg 함유 및 M 함유 산화물 레이어(140C)는 PMA, 보자력, 열 안정성 상수 및 기록 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, M을 포함하기 때문에 이러한 특성은 400도까지의 온도, 450도까지의 온도 또는 일부 실시예에서는 더 높은 어닐링 온도에서 자기 접합부(A')의 어닐링(들)에도 불구하고 5퍼센트 이상 저하되지 않을 수 있다. 따라서, 반도체 장치들에서 사용되는 것과 같은 프레세스들은 자기 접합부(100C)를 포함하는 자기 장치의 제조의 일부일 수 있다. 결과적으로, 자기 접합부(100C)는 그 성능에 과도한 악영향을 끼치지 않고 전자 장치에 보다 쉽고 양호하게 합체될 수 있다.
도 3b는 자기 접합부(100C')를 도시한다. 명확하게 하기 위해 도 3b는 스케일링 되지 않았으며, 모든 구성요소가 표시되지 않았다. 자기 접합부(100C')는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b 및/또는 도 3a의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B' 및/또는 100C)와 유사하다. 따라서, 유사한 구성 요소에는 유사한 레이블이 있을 수 있다. 자기 접합부(100B)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b 및 도 3a의 기준 레이어(110/110'), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131)를 갖는 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140A/140B/140C) 각각과 유사한 기준 레이어(110'), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131)를 갖는 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140C)를 포함할 수 있다. M은 전술한 바와 같이 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 선택적인 시드 레이어(102) 및 캡핑 레이어(104)뿐만 아니라 기판(101)도 도시되어 있다. 자기 접합부(100C') 내의 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140C)에 사용되는 구조, 기능 및 재료는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b 및/또는 도 3a의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B', 100C)와 유사할 수 있다. 예를 들어, M-함유 산화물 레이어(140C)는 전술한 두께의 MgMxOy를 포함할 수 있다. 유사하게, 프리 레이어(130)는 단일 레이어 또는 다수 레이어일 수 있고 스핀 전달을 사용하여 기록될 수 있다.
기준 레이어(110')는 비자성 스페이서 레이어(114)에 의해 분리된 2개의 강자성 레이어(112, 116)을 포함할 수 있다. 강자성 레이어(112, 116)는 각각 자기 모멘트(113, 115)를 가질 수 있다. 따라서, 도 3B에 도시된 기준 레이어(110')는 도 1B 및 도 2B의 기준 레이어(110')와 가장 유사하게 SAF로서 명시적으로 도시된다.
기준 레이어(150')는 비자성인 스페이서 레이어(154)에 의해 분리된 2개의 강자성 레이어(152, 156)을 포함할 수 있다. 강자성 레이어(152, 156)는 각각 자기 모멘트(153, 155)를 가질 수 있다. 스페이서 레이어(154)는 강자성 레이어(152, 156) 사이의 자기 결합을 완화시키고, Ru와 같은 물질(들)을 포함할 수 있다. 도 3b에서 스페이서 레이어(154)의 두께는 예를 들어 RKKY 커플링을 통해 강자성 레이어들(152, 156)이 반강자성적으로 결합되도록 하는 것이 바람직하다. 도 3b에서 단일 레이어로 도시되어 있지만, 강자성 레이어(152, 156) 중 하나 또는 모두는 다수 레이어일 수 있다. 오직 2개의 강자성 레이어(152, 156) 및 하나의 스페이서 레이어(154)가 도시되어 있지만, 더 많은 레이어가 존재할 수 있다. 예를 들어, 두개의 스페이서 레이어가 사이에 끼워진 3개의 강자성 레이어가 사용될 수 있다. 따라서, 도 3B에 도시된 기준 레이어(150')는 SAF로서 명시적으로 도시되고, 도 1B 및 도 2B의 기준 레이어(110')와 가장 유사할 수 있다.
기준 레이어들(110' 및 150') 모두는 도 3B에서 SAF들로서 도시된다. 다른 실시예에서, 하나의 기준 레이어(110' 또는 150')만이 SAF이고 다른 하나는 그렇지 않을 수 있다. 따라서, 일 실시예에서 기준 레이어(110')는 SAF일수 있고, 기준 레이어(150')는 단일 레이어 또는 비-SAF 다수 레이어일 수 있다. 다른 실시예에서 기준 레이어(150')는 SAF일 수 있고, 기준 레이어(110')는 단일 레이어 또는 비-SAF 다수 레이어일 수 있다.
자기 접합부(110C')는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b 및/또는 도 3a의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B' 및/또는 100C)의 장점을 공유할 수 있다. 듀얼 상태(도시된 바와 같이 모멘트 115 및 153이 역 평행)에서 듀얼 자기 접합부(100C')의 사용은 스핀 전달을 위한 더 작은 기록 전류를 허용할 수 있다. 듀얼 자기 접합부(100C')가 듀얼이 아닌 상태(모멘트(115 및 153)가 평행인 상태, 도시되지 않음)에 있으면 보다 큰 신호가 달성될 수 있다. 또한, M-함유 산화물 레이어(140C)를 갖는 자기 접합부(100C')는 고온 어닐링의 사용에도 불구하고 개선된 성능을 가질 수 있다. Mg-함유 및 M-함유 산화물 레이어(140C)는 PMA, 보자력, 열 안정성 상수 및 기록 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, M을 포함하기 때문에 이러한 특성은 400도까지의 온도, 450도 까지의 온도 또는 일부 실시예에서는 더 높은 어닐링 온도에서 자기 접합부(100C')의 어닐링(들)에도 불구하고 5퍼센트 이상 저하되지 않을 수 있다. 따라서, 반도체 장치들에서 사용되는 것과 같은 프레세스들은 자기 접합부(100C')를 포함하는 자기 장치의 제조의 일부일 수 있다. 결과적으로, 자기 접합부(100C')는 그 성능에 과도한 악영향을 끼치지 않고 전자 장치에 보다 쉽고 양호하게 합체될 수 있다.
도 4a는 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능한 자기 메모리와 같은 자기 장치들에서 자기 접합부(100D)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 명확화를 위해 도 4a는 스케일링되지 않았으며, 모든 구성요소가 표시되는 것은 아니다. 자기 접합부(100C)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a 및/또는 도 3b의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B', 100C, 100C')와 유사하다. 따라서, 유사한 구성 요소에는 유사한 레이블이 있을 수 있다. 자기 접합부(100D)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a 및/또는 도 3b의 기준 레이어(110), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131)를 갖는 프리 레이어(130), M-함유 산화물 레이어(140A/140B/140C) 및 기준 레이어(150) 각각과 유사한 기준 레이어(110), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131)를 갖는 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140D) 및 기준 레이어(150)를 포함하는 듀얼 자기 접합부일 수 있다. M은 전술한 바와 같이 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 선택적인 시드 레이어(102) 및 캡핑 레이어(104)뿐만 아니라 기판(101)도 도시되어 있다.
자기 접합부(100D) 내의 기준 레이어(110), 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130), M-함유 산화물 레이어(140D) 및 기준 레이어(150)에 사용되는 구조, 기능 및 재료는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a 및/또는 도 3b의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B', 100C, 100C')의 기준 레이어(110/110'), 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130), M-함유 산화물 레이어(140A/140B/140C) 및 기준 레이어(150/150')와 유사할 수 있다. 예를 들어, M-함유 산화물 레이어(140D)는 도 1a 및 도 1b의 M-함유 산화물 레이어(140A)에 대해 전술한 두께의 MgMxOy를 포함할 수 있다. 유사하게, 프리 레이어(130)는 단일 레이어 또는 다수 레이어일 수 있고 스핀 전달을 사용하여 기록될 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 비자성 스페이서 레이어(120) 및 M-함유 산화물 레이어(140D)의 위치가 바뀌었다.
자기 접합부(100D)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a 및/또는 도 3b의 자기 접합부(100A, 100A', 100B. 100B'. 100C 및/또는 100C')의 이점을 공유할 수 있다. 자기 접합부(100D)는 도 3a의 자기 접합부(100C)와 가장 유사할 수 있다. 전술 한 바와 같이, 자기 접합부 (100D)는 고온 어닐링의 사용에도 불구하고 개선 된 성능을 가질 수 있다. 따라서, 반도체 장치들에서 사용되는 것과 같은 프레세스들은 자기 접합부(100C)를 포함하는 자기 장치의 제조의 일부일 수 있다. 결과적으로, 자기 접합부(100C)는 그 성능에 과도한 악영향을 끼치지 않고 전자 장치에 보다 쉽고 양호하게 합체될 수 있다.
도 4b는 자기 접합부(100D')를 도시한다. 명확하게 하기 위해 도 4b는 스케일링 되지 않았으며, 모든 구성요소가 표시되지 않았다. 자기 접합부(100D')는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b 및/또는 도 4a의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B', 100C, 100C', 100D)와 유사하다. 따라서, 유사한 구성 요소에는 유사한 레이블이 있을 수 있다. 자기 접합부(100B)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b 및/또는 도 4a의 기준 레이어(110/110'), 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130), M-함유 산화물 레이어(140A/140B/140C) 및 기준 레이어(150) 각각과 유사한 기준 레이어(110'), 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130), M-함유 산화물 레이어(140D) 및 기준 레이어(150')를 포함할 수 있다. 선택적인 시드 레이어(102) 및 캡핑 레이어(104)뿐만 아니라 기판(101)도 도시되어 있다.
자기 접합부(100D')에서 비자성 스페이스 레이어(120), 프리 레이어(130) 및 M-함유 산화물 레이어(140C)에 사용되는 구조, 기능 및 재료는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b 및/또는 도 4a의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B', 100C, 100C', 100D)에서 사용되는 것과 유사할 수 있다. 예를 들어, M-함유 산화물 레이어(140D)는 전술한 두께의 MgMxOy를 포함할 수 있다. 유사하게, 프리 레이어(130)는 단일 레이어 또는 다수 레이어일 수 있고 스핀 전달을 사용하여 기록될 수 있다. 기준 레이어(110' 및 150')는 SAF로서 명시적으로 도시될 수 있다. 도 4B의 기준 레이어(110', 150')는 재료는 도 3b 에 도시된 기준 레이어들(110' 및 150')과 유사할 수 있다. 다른 실시예에서, 기준 레이어(150')는 SAF 일 수 있고, 기준 레이어(110')는 단일 레이어 또는 비-SAF 다수 레이어일 수 있다. 유사하게, 기준 레이어(150')는 단일 레이어 또는 비-SAF 다수 레이어일 수 있다. 그러나, 자기 접합부(100D)에서와 같이 레이어들(120 및 140D)의 위치들은 도 3A 및 도 3B에 도시된 것과 다르다.
자기 접합부(110D')는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 3a, 3b 및/또는 도 4a의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B', 100C, 100C' 및/또는 100D)의 장점을 공유할 수 있다. 듀얼 상태에서 듀얼 자기 접합부(100D')의 사용은 스핀 전달을 위한 더 작은 기록 전류를 허용할 수 있다. 듀얼 자기 접합부(100D')가 듀얼이 아닌 상태에 있으면, 더 큰 신호가 달성될 수 있다. 또한, M-함유 산화물 레이어(140D)를 갖는 자기 접합부(100D')는 고온 어닐링의 사용에도 불구하고 개선된 성능을 가질 수 있다. Mg-함유 및 M-함유 산화물 레이어(140D)는 PMA, 보자력, 열 안정성 상수 및 기록 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, M을 포함하기 때문에 이러한 특성은 400도까지의 온도, 450도 까지의 온도 또는 일부 실시예에서는 더 높은 어닐링 온도에서 자기 접합부(100D')의 어닐링(들)에도 불구하고 5퍼센트 이상 저하되지 않을 수 있다. 따라서, 반도체 장치들에서 사용되는 것과 같은 프레세스들은 자기 접합부(100D')를 포함하는 자기 장치의 제조의 일부일 수 있다. 결과적으로, 자기 접합부(100D')는 그 성능에 과도한 악영향을 끼치지 않고 전자 장치에 보다 쉽고 양호하게 합체될 수 있다.
도 5는 스핀 전달 토크를 사용하여 프로그래밍 가능한 자기 메모리와 같은 자기 장치들에서 자기 접합부(100E)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 명확화를 위해 도 5는 스케일링되지 않았으며, 모든 구성요소가 표시되는 것은 아니다. 자기 접합부(100E)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a 및/또는 도 4b의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B', 100C, 100C', 100D, 100D')와 유사하다. 따라서, 유사한 구성 요소에는 유사한 레이블이 있을 수 있다. 자기 접합부(100E)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a 및/또는 도 4b의 기준 레이어(110), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131)를 갖는 프리 레이어(130), M-함유 산화물 레이어(140A/140B/140C/140D) 및 기준 레이어(150/150') 각각과 유사한 기준 레이어(110'), 비자성 스페이서 레이어(120), 자기 모멘트(131')를 갖는 프리 레이어(130') 및 M-함유 산화물 레이어(140E) 및 기준 레이어(150')를 포함하는 듀얼 자기 접합부일 수 있다. M은 전술한 바와 같이 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 선택적인 시드 레이어(102) 및 캡핑 레이어(104)뿐만 아니라 기판(101)도 도시되어 있다.
자기 접합부(100E) 내의 기준 레이어(110'), 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130), M-함유 산화물 레이어(140E) 및 기준 레이어(150')에 사용되는 구조, 기능 및 재료는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a 및/또는 도 4b의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B', 100C, 100C', 100D, 100D')의 기준 레이어(110/110'), 비자성 스페이서 레이어(120), 프리 레이어(130), M-함유 산화물 레이어(140A/140B/140C/140D) 및 기준 레이어(150/150')와 유사할 수 있다. 예를 들어, M-함유 산화물 레이어(140E)는 도 1a 및 도 1b의 M-함유 산화물 레이어(140A)에 대해 전술한 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a 및/또는 도 4b의 M-함유 산화물 레이어(140A, 140B, 140C and 140D)의 두께의 MgMxOy를 포함할 수 있다. SAF들로서 묘사되지만, 기준 레이어들(110' 및 150') 중 하나 또는 모두는 단일 레이어 또는 비-SAF 다수 레이어일 수 있다. 또한, 기준 레이어(110' 또는 150') 중 하나가 제거될 수 있다. 이러한 경우에, 자기 접합부(100E)는 상부가 핀된 자기 접합부 또는 하부가 핀된 자기 접합부일 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에서, 프리 레이어(130')는 서브 레이어(132, 134, 136, 138)를 포함하는 다수 레이어로서 명백하게 도시되어 있다. 서브 레이어(132, 134, 136, 138)의 일부 또는 전부는 자성일 수 있다. 또한, 더 적은 또는 더 많은 서브 레이어가 존재할 수 있다. 일부 실시예에서, 프리 레이어(130')는 SAF일 수 있다. 다른 실시예에서, 프리 레이어(130')는 비-SAF 다수 레이어일 수 있다. 다른 실시예에서, M-함유 산화물 레이어(140E) 및 비자성 스페이서 레이어(120)의 위치는 바뀔 수 있다.
자기 접합부(100E)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 4a 및/또는 도 4b의 자기 접합부(100A, 100A', 100B. 100B'. 100C, 100C', 100D 및/또는 100D')의 이점을 공유할 수 있다. 자기 접합부 (100E)는 고온 어닐링의 사용에도 불구하고 개선 된 성능을 가질 수 있다. 따라서, 반도체 장치들에서 사용되는 것과 같은 프레세스들은 자기 접합부(100E)를 포함하는 자기 장치의 제조의 일부일 수 있다. 결과적으로, 자기 접합부(100E)는 그 성능에 과도한 악영향을 끼치지 않고 전자 장치에 보다 쉽고 양호하게 합체될 수 있다.
도 6은 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b 및/또는 도 5의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B', 100C, 100C', 100D, 100D', 100E) 및/또는 다른 자기 접합부를 포함하는 메모리(200)의 예시적인 실시예를 도시한다. 자성 메모리(200)는 워드 라인 선택 드라이버(204)뿐만 아니라 판독/기록 컬럼 선택 드라이버들(202 및 206)을 포함할 수 있다. 다른 및/또는 상이한 구성 요소들이 추가로 제공될 수도 있다. 메모리(200)의 저장 영역은 자기 저장 셀(210)을 포함할 수 있다. 각각의 자기 저장 셀은 적어도 하나의 자기 접합부(212) 및 적어도 하나의 선택 디바이스(214)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 선택 디바이스(214)는 트랜지스터일 수 있다. 자기 접합부(212)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b 및/또는 도 5의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B', 100C, 100C', 100D, 100D', 100E) 및/또는 다른 자기 접합부를 포함할 수 있다. 하나의 자기 접합부(212)가 셀(210)마다 도시되었지만 다른 실시예에서 다른 개수의 자기 접합이 셀당 제공될 수 있다. 자기 메모리(200)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b 및/또는 도 5의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B', 100C, 100C', 100D, 100D', 100E) 및/또는 유사한 자기 접합부를 포함하는 경우, 자성 메모리(200)는 전술한 이점을 누릴 수 있다.
다양한 특징들이 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b 및/또는 도 5의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B', 100C, 100C', 100D, 100D', 100E) 및 자성 메모리(200)와 관련하여 설명되었다. 당업자는 이들 특징이 도시되지 않은 방식으로 결합될 수 있고 장치 및 방법과 불일치하지 않는 것을 인식할 수 있다.
도 7은 스핀 전달 토크 랜덤 액세스 메모리(STT-RAM)과 같은 자기 장치에 사용 가능한 자기 접합부를 제조하기 위한 방법(300)의 예시적인 실시예를 도시하며 이는 다양한 전자 장치에서 사용될 수 있다. 단순화를 위해, 일부 단계는 생략되거나 다른 순서로 수행되거나 및/또는 결합될 수 있다. 또한, 방법(300)은 자기 메모리를 형성하는 다른 단계가 수행된 후에 시작될 수 있다. 또한 방법(300)은 단일 자기 접합을 형성하는 환경에서 설명될 수 있다. 그러나, 다수의 자기 접합이 실질적으로 동시에 형성될 수 있다. 또한, 방법(300)은 도 5의 자기 접합부(100E)와 관련하여 설명될 수 있다. 그러나, 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a 및/또는 도 4b의 자기 접합부(100A, 100A', 100B, 100B', 100C, 100C', 100D, 100D')와 같은 다른 자기 접합부가 형성될 수 있다.
기준 레이어(110')는 단계(302)를 통해 제공될 수 있다. 기준 레이어는 자성이며, 자기 접합부의 동작의 적어도 일부 동안 특정 방향으로 픽스되거나 핀된 자화를 가질 수 있다. 따라서, 기준 레이어는 작동 온도에서 열적으로 안정할 수 있다. 단계(302)에서 형성된 기준 레이어는 단일 레이어 또는 다수 레이어일 수 있다. 예를 들어, 단계(302)에서 형성된 기준 레이어는 SAF, 단일 레이어 또는 다른 다수 레이어일 수 있다. 단계(302)에서 형성된 기준 레이어는 평면 외 소자 에너지를 초과하는 수직 이방성 에너지를 가질 수 있다. 따라서, 기준 레이어는 자기 모멘트를 평면에 수직으로 배향시킬 수 있다. 기준 레이어의 다른 자화 방향도 가능하다.
단계(302)는 시드 레이어(들)(102) 상에 기준 레이어들을 증착하는 단계를 포함할 수 있다. 시드 레이어(들)(102)는 기준 레이어의 원하는 결정 구조, 자기 이방성 및/또는 기준 레이어의 다른 자성 특성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기준 레이어는 기준 레이어에서 수직 자기 이방성을 촉진시키는 결정질 MgO 레이어와 같은 시드 레이어 상에 제공될 수 있다. 상부가 핀된 자기 접합부가 형성되면, 프리 레이어가 기판에 더 가깝도록 단계(302)가 생략되거나 단계들의 순서가 변경될 수 있다.
또한, 하나 이상의 편광 강화 레이어(Polarization Enhancement Layers; PELs)가 단계(302)에서 기준 레이어를 제공하는 것의 일부로서 또는 그에 추가하여 제공될 수 있다. PEL은 고 스핀 편광 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, CoFeB PEL은 기준 레이어가 단계(302)에서 형성되기 전 및 그 직후에 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 이들 PEL 중 하나 또는 둘 모두가 생략될 수 있다.
비자성 스페이서 레이어(120)가 단계(304)를 통해 제공될 수 있다. 단계(304)에서 형성된 비자성 스페이서 레이어(120)는 기준 레이어(110/110')에 인접하거나 또는 PEL과 같은 다른 레이어(들)에 의해 기준 레이어로부터 분리될 수 있다. 일부 실시예들에서, 결정질 MgO 터널링 장벽 레이어가 형성될 수 있다. 단계(304)는 터널링 장벽 레이어를 형성하는 MgO를 증착하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 단계(304)는 예를 들어, 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 스퍼터링을 사용하여 MgO를 증착하는 단계를 포함할 수 있다. 금속 Mg는 증착될 수 있고, 그 다음 단계(306)에서 산화되어 Mg의 천연 산화물을 제공할 수 있다. MgO 장벽 레이어/비자성 스페이서 레이어는 다른 방식으로 형성될 수도 있다. 단계(306)는 자기 접합부의 강화된 터널링 자기 저항(Tunnelling MagnetoResistance; TMR)을 위한 배향으로 결정형 MgO 터널링 장벽을 제공하기 위해 이미 형성된 자기 접합부의 부분을 어닐링하는 단계를 포함할 수 있다.
단계(306)를 통해 프리 레이어(130)가 제공될 수 있다. 단계(306)는 프리 레이어를 위한 물질(들)을 증착하는 단계를 포함할 수 있다. 단계(308)에서 제공된 프리 레이어(130)는 자기 소거 에너지를 초과하는 수직 자기 이방성을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 프리 레이어의 자기 모멘트는 평면에 수직을 포함하여 평면을 벗어나 안정할 수 있다. 또한, PEL은 프리 레이어(130)의 일부로서 또는 부가하여 제공될 수 있다. 단계(306)에 제공된 프리 레이어(130)는 또한 기록 전류가 자기 접합부를 통과할 때 안정한 자기 상태들 사이에서 스위칭되도록 구성될 수 있다. 따라서, 프리 레이어(130)는 스핀 전달 토크를 이용하여 스위칭 가능할 수 있다. 단계(306)에서 제공된 프리 레이어(130)는 작동 온도에서 자기적이며 열적으로 안정할 수 있다.
단계(308)는 M-함유 산화물 레이어(140)를 위한 금속을 증착하고, 금속 레이어를 산화물 처리에 노출시키는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 단계(308)는 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 증착하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 플라즈마 처리 또한 산화 처리 전에 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, M-함유 산화물 레이어는 증착된 상태로 형성되는 경우 산화물이 형성되도록 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 증착될 수 있다. 다른 실시예에서, 산화물 레이어(140)는 상이한 방식으로 형성될 수 있다.
추가적인 기준 레이어(150/150')는 단계(310)를 통해 선택적으로 제공될 수 있다. 단계(310)는 듀얼 자기 접합이 제공된다면 수행될 수 있다. 자기 접합부의 제조가 완료될 수 있다. 예를 들어, 캐핑 레이어(들)(104)는 증착될 수 있고, 자기 접합부의 에지는 예를 들어 증착된 레이어 상에 마스크를 제공하고 레이어의 노출된 부분을 이온 밀링함으로써 형성될 수 있다. 콘택트 및 전도성 라인과 같은 부가적인 구조가 또한 자기 접합이 사용되는 장치에 대해 형성될 수 있다.
방법(300)을 사용하여, 고온 어닐링의 사용에도 불구하고 개선된 스위칭 특성을 갖는 프리 레이어가 제공될 수 있다. 따라서, 방법(300)은 원하는 스위칭 특성을 갖는 높은 수직 자기 이방성의 제조를 허용할 수 있다.
도 8은 자기 장치에서 사용 가능한 자기 접합부의 일부분을 제공하고 적어도 하나의 M-함유 산화물 레이어를 포함하는 방법(320)의 예시적인 실시예를 나타내는 흐름도이다. 보다 구체적으로, 방법(320)은 M-함유 산화물 레이어를 형성하는데 사용될 수 있다. 단순화를 위해, 일부 단계는 생략되거나 다른 순서로 수행되거나 하위 단계 및/또는 결합 단계를 포함할 수 있다. 단일 자기 접합부의 관점에서 기술되었지만, 다중 자기 접합이 제조될 수 있다. 단순화를 위해, 이 방법은 도 1a의 자기 접합부(100A)와 관련하여 설명된다. 다만, 방법(320)은 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b 및/또는 도 5의 자기 접합부(100A', 100B, 100B', 100C, 100C', 100D, 100D', 100E)에 사용될 수도 있다.
M-함유 산화물 레이어(140A)를 위한 금속 레이어(들)는 단계(322)를 통해 증착될 수 있다. 예를 들어, 단계(322)는 Mg-M 합금 레이어를 증착시킴으로써 수행될 수 있다. Mg-M 합금 레이어는 일부 실시예에서 적어도 2 아토믹 퍼센트 이상의 M 및 10 아토믹 퍼센트 이하의 M일 수 있다. 합금은 별도의 타겟 또는 복합 타겟으로부터 Mg 및 M을 스퍼터링함으로써 형성될 수 있다. 자연 산화 단계는 단계(324)를 통해 MgM 합금의 증착 후에 수행될 수 있다. 따라서, 단계(322)에서 증착된 레이어(들)는 산소 대기(oxygen atmosphere) 및 선택적으로 자기 접합부의 강열에 노출된다. 따라서, x는 3이하 y는 5이하인 MgMxOy 레이어가 형성될 수 있다.
방법(320)을 사용하여 고온 어닐링을 견디는 자기 접합부의 능력을 향상시킬 수 있는 M-함유 산화물 레이어(140A)가 형성될 수 있다. 따라서, 방법(320)은 개선된 스위칭 특성 및 열적 안정성을 가지며 자기 장치에 보다 용이하게 합체될 수 있는 자기 접합부의 제조를 허용할 수 있다.
도 9는 자기 장치에서 사용 가능한 자기 접합부의 일부분을 제공하고 적어도 하나의 M-함유 산화물 레이어를 포함하는 방법(320')의 예시적인 실시예를 나타낸 흐름도이다. 보다 구체적으로, 방법(320')은 M-함유 산화물 레이어를 형성하는데 사용될 수 있다. 단순화를 위해, 일부 단계는 생략되거나 다른 순서로 수행되거나 하위 단계 및/또는 결합 단계를 포함할 수 있다. 단일 자기 접합부의 관점에서 기술되었지만, 다중 자기 접합부가 제조될 수 있다. 단순화를 위해, 이 방법은 도 1a의 자기 접합부(100A)와 관련하여 설명한다. 다만, 방법(320)은 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b 및/또는 도 5의 자기 접합부(100A', 100B, 100B', 100C, 100C', 100D, 100D', 100E)에 사용될 수도 있다.
M-함유 산화물 레이어(140A)를 위한 금속 레이어(들)는 단계(322)를 통해 증착될 수 있다. 예를 들어, 단계(322)는 Mg-M 합금 레이어를 증착시킴으로써 수행될 수 있다. 합금은 2 아토믹 퍼센트 이상 10 아토믹 퍼센트 이하의 M을 포함할 수 있다. 합금은 별도의 타겟 또는 복합 타겟으로부터 Mg 및 M을 스퍼터링함으로써 형성될 수 있다. 단계(324')를 통해 Mg-M 합금의 증착 후에 라디칼 산화 단계가 수행될 수 있다. 결과적으로, x는 3이하, y는 5이하인 MgMxOy 레이어가 형성될 수 있다.
방법(320')을 사용하여, 고온 어닐링을 견디는 자기 접합부의 능력을 향상시킬 수 있는 M-함유 산화물 레이어(140A)가 형성될 수 있다. 따라서, 방법(320')은 개선된 스위칭 특성 및 열적 안정성을 가지며 자기 장치에 보다 용이하게 합체될 수 있는 자기 접합부를 제조할 수 있도록 한다.
도 10은 자기 장치에서 사용 가능한 자기 접합부의 일부를 제공하고 적어도 하나의 M-함유 산화물 레이어를 포함하는 방법(320'')의 예시적인 실시 형태를 나타내는 흐름도이다. 보다 구체적으로, 방법(320'')은 M-함유 산화물 레이어를 형성하는데 사용될 수 있다. 단순화를 위해, 일부 단계를 생략되거나 다른 순서로 수행되거나, 하위 단계 및/또는 결합 단계를 포함할 수 있다. 단일 자기 접합부의 관점에서 기술되었지만, 다중 자기 접합에도 사용될 수 있다. 단순화를 위해, 이 방법은 도 1a의 자기 접합부(100A)와 관련하여 설명된다. 그러나, 방법(320'')은 도 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b 및/또는 도 5의 자기 접합부(100A', 100B, 100B', 100C, 100C', 100D, 100D')에 사용될 수 있다.
M-함유 산화물 레이어(140A)를 위한 금속(들)은 산물물이 단계(322')를 통해 증착되어 형성되는 것과 같이 RF 증착될 수 있다. 예를 들어, 단계(322')는 산소를 포함하는 플라즈마 내의 Mg 및 M을 RF 스퍼터링함으로써 수행될 수 있다. Mg 및 M은 개별 타겟 또는 복합 타겟으로부터 스퍼터링될 수 있다. 일부 실시예에서 스퍼터링 타겟 화학 양론은 95 아토믹 퍼센트의 Mg 및 5 아토믹 퍼센트의 M일 수 있다. 그러나, 형성된 M-함유 산화물 레이어(140A)의 화학량론은 다를 수 있다.
방법(320'')을 사용하여 고온 어닐링을 견디는 자기 접합부의 능력을 향상시킬 수 있는 M-함유 산화물 레이어(140A)가 형성될 수 있다. 따라서, 방법(320'')은 개선된 스위칭 특성 및 열적 안정성을 가지며 자기 장치에 보다 용이하게 합체될 수 있는 자기 접합부의 제조를 수행하도록 할 수 있다.
자기 접합부를 제공하는 방법, 시스템 및 자기 접합부를 사용하여 제조된 메모리가 설명되었다. 본 방법 및 시스템은 도시된 예시적인 실시예에 따라 기술되었으며, 당업자는 실시예에 대한 변형이 있을 수 있음을 쉽게 인식할 것이며, 임의의 변형은 본 방법 및 시스템의 사상 및 범위 내에 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 많은 변형이 이루어질 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100A: 자기 접합부
102: 선택적 시드 레이어(들)
104: 캡핑 레이어(들)
110: 기준 레이어(110)
120: 비자성 스페이서 레이어
130: 프리 레이어
140A: M-함유 산화물 레이어

Claims (10)

  1. 기판 상에 존재하고 자기 장치에서 사용 가능한 자기 접합부에 있어서,
    기준 레이어;
    기록 전류(write current)가 상기 자기 접합부를 통과할 때 복수의 안정한 자기 상태 사이에서 스위칭 가능한 프리 레이어;
    상기 기준 레이어 및 상기 프리 레이어 사이에 존재하는 비자성 스페이서 레이어; 및
    상기 프리 레이어에 인접한 M- 함유 산화물 레이어를 포함하고,
    상기 M은,
    Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 프리 레이어는,
    상기 비자성 스페이서 레이어 및 상기 M-함유 산화물 레이어 사이에 존재하는, 자기 접합부.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 M-함유 산화물 레이어는,
    Mg를 더 포함하는, 자기 접합부.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 M-함유 산화물 레이어는,
    MgMxOy를 포함하고,
    상기 x는, 3 이하이고,
    상기 y는, 5 이하인, 자기 접합부.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 M-함유 산화물 레이어는,
    적어도 4 옹스트롬(Angstroms) 이상 8 옹스트롬 이하의 두께를 갖는, 자기 접합부.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 프리 레이어는,
    Co, Fe, Ni 및 B 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 접합부.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 프리 레이어는,
    450도 이하의 어닐링(anneal) 후에 5퍼센트 이상 감소하지 않는 기록 효율(write efficiency), 열 안정성 계수 및 보자력을 갖는, 자기 접합부.
  7. 제 1 항에 있어서,
    추가 기준 레이어를 더 포함하고,
    상기 M-함유 산화물 레이어는,
    상기 자기 접합부가 듀얼 자기 접합부가 되도록 상기 프리 레이어와 상기 추가 기준 레이어 사이에 존재하는, 자기 접합부.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 비자성 스페이서 레이어는,
    결정질 MgO 터널링 장벽 레이어, 전도성 비자성 스페이서 레이어 및 상기 결정질 MgO 터널링 장벽 레이어와 다른 터널링 장벽 레이어 중 하나인, 자기 접합부.
  9. 기판 상에 존재하는 자기 메모리에 있어서,
    복수의 자기 저장 셀들; 및
    상기 복수의 자기 저장 셀들과 연결된 복수의 비트 라인들을 포함하고,
    상기 복수의 자기 저장 셀들 각각은,
    기준 레이어;
    기록 전류(write current)가 자기 접합부를 통과할 때 복수의 안정한 자기 상태 사이에서 스위칭 가능한 프리 레이어;
    상기 기준 레이어 및 상기 프리 레이어 사이에 존재하는 비자성 스페이서 레이어; 및
    상기 프리 레이어에 인접한 M-함유 산화물 레이어를 포함하고,
    상기 프리 레이어는,
    상기 비자성 스페이서 레이어 및 상기 M-함유 산화물 레이어 사이에 존재하고,
    상기 M은,
    Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 메모리.
  10. 자기 장치에 사용 가능한 자기 접합부를 제공하는 방법으로서,
    기준 레이어를 제공하고,
    비자성 스페이서 레이어를 제공하고,
    프리 레이어를 제공하고,
    상기 프리 레이어에 인접하는 M-함유 산화물 레이어를 제공하는 것을 포함하고,
    상기 프리 레이어는,
    기록 전류가 상기 자기 접합부를 통과할 때 복수의 안정한 자기 상태들 사이에서 스위칭 가능하며,
    상기 비자성 스페이서 레이어는,
    상기 기준 레이어 및 상기 프리 레이어 사이에 존재하고,
    상기 프리 레이어는,
    상기 비자성 스페이서 레이어 및 상기 M-함유 산화물 레이어 사이에 위치하며,
    상기 M은 Ti, Al, Hf, Zr, Mo, V 및 Nb 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 접합부를 제공하는 방법.
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US15/787,524 2017-10-18

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11031058B2 (en) 2019-09-03 2021-06-08 Western Digital Technologies, Inc. Spin-transfer torque magnetoresistive memory device with a free layer stack including multiple spacers and methods of making the same
US11522126B2 (en) * 2019-10-14 2022-12-06 Applied Materials, Inc. Magnetic tunnel junctions with protection layers
CN114649469B (zh) * 2020-12-17 2023-09-26 浙江驰拓科技有限公司 一种磁存储位元及其制作方法、磁存储器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080033846A (ko) * 2006-10-13 2008-04-17 가부시끼가이샤 도시바 자기저항 소자 및 자기 메모리
JP2009266369A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Headway Technologies Inc 磁気センサおよびその形成方法
JP2013197345A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ
KR20130137531A (ko) * 2012-06-07 2013-12-17 삼성전자주식회사 자기 터널링 접합 시드, 캡핑 및 스페이서 막 물질들

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7800868B2 (en) * 2005-12-16 2010-09-21 Seagate Technology Llc Magnetic sensing device including a sense enhancing layer
JP4649457B2 (ja) * 2007-09-26 2011-03-09 株式会社東芝 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
US8913350B2 (en) * 2009-08-10 2014-12-16 Grandis, Inc. Method and system for providing magnetic tunneling junction elements having improved performance through capping layer induced perpendicular anisotropy and memories using such magnetic elements
US8779538B2 (en) * 2009-08-10 2014-07-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic tunneling junction seed, capping, and spacer layer materials
US8946834B2 (en) 2012-03-01 2015-02-03 Headway Technologies, Inc. High thermal stability free layer with high out-of-plane anisotropy for magnetic device applications
US8852760B2 (en) 2012-04-17 2014-10-07 Headway Technologies, Inc. Free layer with high thermal stability for magnetic device applications by insertion of a boron dusting layer
US9252710B2 (en) 2012-11-27 2016-02-02 Headway Technologies, Inc. Free layer with out-of-plane anisotropy for magnetic device applications
US8890267B2 (en) * 2012-12-03 2014-11-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing magnetic junctions having a graded magnetic free layer
US9147833B2 (en) 2013-07-05 2015-09-29 Headway Technologies, Inc. Hybridized oxide capping layer for perpendicular magnetic anisotropy
CN104934529B (zh) * 2014-03-18 2019-03-12 三星电子株式会社 可用于磁性器件的磁性结及其形成方法
US20150333254A1 (en) 2014-05-15 2015-11-19 Headway Technologies, Inc. Reduction of Barrier Resistance X Area (RA) Product and Protection of Perpendicular Magnetic Anisotropy (PMA) for Magnetic Device Applications
JP6411186B2 (ja) * 2014-11-19 2018-10-24 株式会社東芝 磁気抵抗素子および磁気メモリ
US9601137B2 (en) 2014-12-19 2017-03-21 Headway Technologies, Inc. Magnetic read head with magnetoresistive (MR) enhancements toward low resistance X area (RA) product
US9537090B1 (en) * 2015-06-25 2017-01-03 International Business Machines Corporation Perpendicular magnetic anisotropy free layers with iron insertion and oxide interfaces for spin transfer torque magnetic random access memory
US9425387B1 (en) * 2015-09-08 2016-08-23 Headway Technologies, Inc. Magnetic element with perpendicular magnetic anisotropy for high coercivity after high temperature annealing
US10374145B2 (en) 2015-10-14 2019-08-06 International Business Machines Corporation In-situ annealing and etch back steps to improve exchange stiffness in cobalt iron boride based perpendicular magnetic anisotropy free layers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080033846A (ko) * 2006-10-13 2008-04-17 가부시끼가이샤 도시바 자기저항 소자 및 자기 메모리
JP2009266369A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Headway Technologies Inc 磁気センサおよびその形成方法
JP2013197345A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ
KR20130137531A (ko) * 2012-06-07 2013-12-17 삼성전자주식회사 자기 터널링 접합 시드, 캡핑 및 스페이서 막 물질들

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