[发明专利]磁存储器件

说明书

相关申请的交叉引用

本美国正式专利申请基于35U.S.C§119要求在2009年9月30日提交的韩国专利申请No.10-2009-0093306和2009年9月11日提交的韩国申请No.10-2009-0086084的优先权权益，其公开的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

这里，本公开涉及存储器器件，并且更具体地，涉及磁存储器件。

背景技术

随着电子设备的高速操作和低功耗的实现，存储器器件可能也要求快速的读/写性能以及低操作电压。作为存储器器件，正在研究磁存储器件来提供提高的速度和降低的操作电压。因为磁存储器件可以提供高速操作和/或非易失性的特性，因此针对下一下存储器，磁存储器件引起注意。

公知的磁存储器件可以包括磁性隧道结图案(MTJ)。磁性隧道结图案由两种磁性物质和插入其间的绝缘层形成，并且磁性隧道结图案的电阻值可以根据两种磁性物质的磁化方向而变化。具体地，当两种磁性物质的磁化方向彼此反平行时，磁性隧道结图案可以具有高电阻值。当两种磁性物质的磁化方向彼此平行时，磁性隧道结图案可以具有低电阻值。这些电阻值之间的差可以用于写/读数据。

发明内容

根据本发明原理的一些实施例，磁存储器件可以提供增强的可靠性、高磁阻比、和/或降低的操作功率。

在一些实施例中，一种磁存储器件可以包括：在衬底上的隧道势垒、第一结磁性层和第二结磁性层、以及非磁性层。第一结磁性层可以接触隧道势垒的一个面。可以通过第一结磁性层将第一垂直磁性层与隧道势垒分开。第二结磁性层可以接触隧道势垒的另一面，并且可以通过第二结磁性层将第二垂直磁性层与隧道势垒分开。非磁性层可以在第一结磁性层和第一垂直磁性层之间。

在其他实施例中，当磁存储器件操作时，第一垂直磁性层和第二垂直磁性层的磁化方向可以垂直于所述衬底的平面。

在另外的实施例中，另一非磁性层可以被插入在第二结磁性层和第二垂直磁性层之间。

在其他实施例中，第一结磁性层和/或第二结磁性层可以具有第一晶体结构，而第一垂直磁性层和/或第二垂直磁性层可以具有不同于第一晶体结构的第二晶体结构。

在另外的实施例中，在隧道势垒和第一结之间的界面处的隧道势垒的晶面可以与该界面处的第一结磁性层的晶面相同。第一晶体结构可以是NaCl型晶体结构或BCC晶体结构，并且晶面可以是(001)晶面。

在另外的实施例中，第二晶体结构可以是L10晶体结构、FCC晶体结构或六方紧密堆积(HCP)晶格。

在另外的实施例中，第一垂直磁性层和/或第二垂直磁性层可以包括RE-TM(稀土过渡金属)合金。

在另外的实施例中，第一垂直磁性层和/或第二磁性层可以包括交替堆叠多次的非磁性金属层和铁磁金属层，并且铁磁金属层可以具有一个至数个原子的厚度。

在另外的实施例中，第一结磁性层和/或第二结磁性层可以包括合金磁性材料，所述合金磁性材料包括从由钴(Co)、铁(Fe)和镍(Ni)组成的组中选择的至少一种，并且合金磁性物质可以进一步包括非磁性元素。

在一些实施例中，非磁性层可以具有在约(埃)至约(埃)的范围内的厚度。

在其他实施例中，非磁性层可以包括从非磁性金属中选择的至少一种。非磁性金属可以是从非磁性过渡金属中选择的至少一种。

在其他的实施例中，第一垂直磁性层和第一结磁性层可以通过非磁性层来彼此交换耦合。

在其他的实施例中，非磁性层可以进一步包括接触非磁性层的顶面和/或底面的金属化合物层，并且金属化合物层可以包括从由金属氧化物、金属氮化物和/或金属氮氧化物组成的组中选择的至少一种。

在发明原理的其他实施例中，磁存储器件可以包括在衬底上的隧道势垒、接触隧道势垒的一个面并且具有平行于衬底平面的平面的自由磁性层、以及接触隧道势垒的另一面并且具有平行于衬底平面的平面的基准磁性层。自由磁性层和基准磁性层可以包括铁(Fe)，并且自由磁性层的铁含量可以等于或大于基准磁性层的铁含量。

在一些实施例中，自由磁性层的铁(Fe)含量可以在约40％原子百分比至约60％原子百分比的范围内。

在其他实施例中，自由磁性层和/或基准磁性层可以进一步包括从Co和Ni中选择的至少一种。

在其他实施例中，自由磁性层和/或基准磁性层可以进一步包括非磁性元素。

在其他实施例中，当磁存储器件操作时，自由磁性层和基准磁性层可以具有垂直(正交)于衬底的平面/表面的磁化方向。