[发明专利]磁存储器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月5日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号为10-2011-0078270的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本申请涉及一种半导体存储器件，更具体而言，涉及一种磁存储器件及其制造方法。

背景技术

磁存储器件利用磁场来储存信息，并提供低功耗、耐久性和快操作速度。此外，由于磁存储器件具有即使在断电状态下也可以保留数据的非易失特性，因此其被考虑作为便携式存储器使用。

作为磁存储器件的一个例子，现正利用隧道磁阻(tunnel magnetoresistance，TMR)器件来开发具有千兆比特存储容量的MRAM(magnetoresistive random access memory，磁阻式随机存取存储器)。

这里，隧道磁阻效应是通过一对铁磁层以及介于这对铁磁层之间的隧道绝缘层来获得的。对于隧道磁阻效应而言，由于在铁磁层之间基本不会产生磁性耦合，因此即使在弱磁场条件下也可以获得大的磁阻。与巨磁阻(giant magnetoresistance，GMR)器件相比，TMR器件可以具有用于对数据进行编程的更高的磁阻和更低的开关电流。

在制造过程中，磁存储器件已从水平磁化铁磁层的器件发展成为垂直磁化铁磁层的器件。CoFeB已被用作产生水平磁化的铁磁物质，而CoFeB同时也可以被用作垂直磁化物质。

图1是说明一种常见的垂直磁存储器件的结构的图。

参见图1，垂直磁存储器件具有层叠了晶种(seed)层、钉扎(pinned)层、隧道势垒部、自由层和覆盖(capping)层的结构。作为钉扎层和自由层的材料，可以使用CoFeB。

这里，在使用CoFeB来制造垂直磁存储器件的过程中，钉扎层和自由层每个的厚度都会被限制为2.2nm或更小，这是因为在更大的厚度时，垂直磁化特性开始消失而水平磁化特性开始增强。因此，当将CoFeB使用于垂直磁存储器件时，钉扎层和自由层每个的厚度都要保持在2.2nm或更小。然而，如果钉扎层或自由层的厚度减小到2.2nm或更小，则热稳定性会开始劣化。

实验过程中，在使用CoFeB的磁存储器件的情况下，对利用40nm工艺制造出的器件检测到具有约为43的热稳定性。然而，希望磁存储器件具有约为60的热稳定性目标。因此，在使用CoFeB的垂直磁存储器件中，难以获得足够的热稳定性。

如上所述，在将CoFeB使用于磁存储器件时，由于当CoFeB层厚度为2.2nm或更小时可以获得垂直磁化特性但热稳定性劣化，而当CoFeB层厚度大于2.2nm时可以获得相反的特性，因此难以将CoFeB用在垂直磁存储器件中。

发明内容

在本发明的一个实施例中，一种垂直磁存储器件，包括：钉扎层，所述钉扎层包括与至少一个第一间隔件交替层叠的多个第一铁磁层，其中，所述钉扎层被配置为具有垂直磁化；自由层，所述自由层包括与至少一个第二间隔件交替层叠的多个第二铁磁层；以及隧道势垒部，所述隧道势垒部耦合在所述钉扎层与所述自由层之间。

在本发明的另一个实施例中，一种垂直磁存储器件，包括：磁性元件，所述磁性元件被设置在晶种层与覆盖层之间，且所述磁性元件是通过交替并重复地层叠多个铁磁层与多个间隔件而形成的，其中，所述铁磁层中的两个铁磁层分别接触所述晶种层和所述覆盖层。

在本发明的另一个实施例中，一种制造垂直磁存储器件的方法，所述垂直磁存储器件包括钉扎层、自由层和形成在所述钉扎层与所述自由层之间的隧道势垒部，所述方法包括：通过将多个第一铁磁层与至少一个第一间隔件交替层叠来形成所述钉扎层，其中，所述钉扎层被配置为具有垂直磁化；以及通过将多个第二铁磁层与至少一个第二间隔件层叠来形成所述自由层。

附图说明

结合附图来描述本发明的特征、方面和实施例，其中：

图1是说明一种常见的垂直磁存储器件的结构的图；

图2是根据本发明的一个实施例的磁存储器件的配置图；

图3是根据本发明另一个实施例的磁存储器件的配置图；以及

图4是说明在根据本发明的磁存储器件中铁磁层与间隔件之间的耦合特性的曲线图。

具体实施方式

下面将通过示例性实施例结合附图来说明根据本发明的磁半导体器件及其制造方法。

图2是根据本发明的一个实施例的磁存储器件的配置图。