本發(fā)明涉及一種磁性存儲器元件，特別是涉及一種具有多層結(jié)構(gòu)的蓋層的磁阻式隨機存取存儲器。

背景技術(shù)：

1、磁阻式隨機存取存儲器(magnetoresistive?random?access?memory,mram)為近年來獲得高度關(guān)注的一種新式存儲器，其整合了目前各式存儲器的優(yōu)點，例如可比擬靜態(tài)隨機存取存儲器(sram)的存取速度、快閃存儲器(flash)的非易失性與低耗電、動態(tài)隨機存取存儲器(dram)的高密度以及耐久性，而且可與目前半導體后段制作工藝整合制作，因此有潛力成為半導體芯片主要使用的存儲器。

2、磁阻式隨機存取存儲器包括設(shè)置在上、下層內(nèi)連線結(jié)構(gòu)之間的一存儲器堆疊結(jié)構(gòu)，其中包括一磁隧穿結(jié)(magnetic?tunneling?junction,mtj)。不同于傳統(tǒng)存儲器是通過存儲電荷來存儲數(shù)據(jù)，磁阻式隨機存取存儲器的操作是通過對磁隧穿結(jié)施以一外加磁場來控制磁隧穿結(jié)的磁化方向而獲得不同的隧穿磁阻(tunneling?magnetoresistive,tmr)來存儲數(shù)字數(shù)據(jù)。如何改善元件的熱穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)的可靠度并延長數(shù)據(jù)保存時間(retentiontime)，為改善磁阻式存儲器效能的重點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種磁性存儲器元件，其疊層結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生較強的垂直磁各向異性(perpendicular?magnetic?anisotropy,pma)及較高的磁矩密度和隧穿磁阻(tmr)，并且可減少由于雜質(zhì)擴散至磁隧穿結(jié)疊層而造成隧穿磁阻(tmr)不穩(wěn)定的問題，從而具有改善的熱穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)可靠度及延長的數(shù)據(jù)保存時間。

2、根據(jù)本發(fā)明一實施例所提供的磁性存儲器元件，其包括一磁隧穿結(jié)疊層以及一蓋層，其中該磁隧穿結(jié)疊層包括一參考層、一隧穿能障層，位于該參考層上，以及一自由層，位于該隧穿能障層上。該蓋層設(shè)置在該磁隧穿結(jié)疊層上，并且包括一金屬底層，直接接觸該自由層、一氧化物蓋層，位于該金屬底層上，以及一金屬保護層，位于該氧化物蓋層上。

技術(shù)特征：

1.一種磁性存儲器元件，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的磁性存儲器元件，其中該隧穿能障層包括氧化鎂(mgo)。

3.如權(quán)利要求1所述的磁性存儲器元件，其中該參考層以及該自由層分別包括鈷鐵硼(cofeb)。

4.如權(quán)利要求1所述的磁性存儲器元件，其中該金屬底層包括鉭(ta)。

5.如權(quán)利要求1所述的磁性存儲器元件，其中該氧化物蓋層包括氧化鎂(mgo)、氧化鉭(tao)，或其組合。

6.如權(quán)利要求1所述的磁性存儲器元件，其中該金屬底層的厚度介于3至5埃之間。

7.如權(quán)利要求1所述的磁性存儲器元件，其中該氧化物蓋層的厚度介于3至10埃之間。

8.如權(quán)利要求1所述的磁性存儲器元件，其中該金屬保護層為釕(ru)和鉭(ta)所構(gòu)成的復合層。

9.如權(quán)利要求1所述的磁性存儲器元件，其中該金屬保護層包括底部釕層、中間鉭層位于該底部釕層上，以及頂部釕層位于該中間鉭層上，其中該底部釕層直接接觸該氧化物蓋層。

10.如權(quán)利要求1所述的磁性存儲器元件，其中該頂部釕層的厚度大于該底部釕層以及該中間鉭層的厚度。

11.如權(quán)利要求1所述的磁性存儲器元件，還包括硬掩模層，位于該蓋層上并且直接接觸該金屬保護層。

12.如權(quán)利要求11所述的磁性存儲器元件，其中該硬掩模層包括氮化鈦(tin)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種磁性存儲器元件，包括一磁隧穿結(jié)疊層以及一蓋層。該磁隧穿結(jié)疊層包括一參考層、一隧穿能障層，位于該參考層上，以及一自由層，位于該隧穿能障層上。該蓋層設(shè)置在該磁隧穿結(jié)疊層上，并且包括一金屬底層，直接接觸該自由層、一氧化物蓋層，位于該金屬底層上，以及一金屬保護層，位于該氧化物蓋層上。

技術(shù)研發(fā)人員：陳冠翔,王意晴,陳緯,程家甫,楊鈞耀
受保護的技術(shù)使用者：聯(lián)華電子股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6