[发明专利]磁阻随机存取存储器单元及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体存储器件，包括：

位于第一电极上方的固定层；

设置在所述固定层上方的被固定层；

设置在所述被固定层上方的隧道层；

设置在所述隧道层上方的自由层；

设置在所述自由层上方的保护层；以及

设置在所述保护层上方的第二电极。

2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述固定层包括选自由铂锰（PtMn），铱锰（IrMn），铑锰（RhMn）以及铁锰（FeMn）组成的组的反铁磁（AFM）材料。

3.根据权利要求1所述的器件，其中，所述被固定层包括选自由钴-铁-硼（CoFeB），钴-铁-钽（CoFeTa），镍铁（NiFe），钴（Co），钴铁（CoFe），钴铂（CoPt），钴钯（CoPd），铁铂（FePt）以及这些的合金组成的组的铁磁材料。

4.根据权利要求3所述的器件，其中，所述被固定层包括：

第一铁磁子层；

设置在所述第一铁磁子层上的分隔子层；以及

设置在所述分隔子层上的第二铁磁子层。

5.一种半导体存储器件，包括：

半导体衬底；

位于所述半导体衬底上方的第一电极；

位于所述第一电极上方的反铁磁层；

具有设置在所述反铁磁层上方的多个膜的被固定层，所述被固定层具有铁磁材料；

设置在所述被固定层上方的隧道层；

设置在所述隧道层上方的自由层，所述自由层具有铁磁材料；以及

设置在所述自由层上方的保护层。

6.根据权利要求5所述的器件，其中，所述保护层包括含有金属氧化物或金属氮化物的材料。

7.根据权利要求6所述的器件，其中，所述金属氧化物或所述金属氮化物的金属选自由铍（Be），镁（Mg），铝（Al），钛（Ti），钨（W），锗（Ge），铂（Pt）以及这些的合金组成的组。

8.一种制造磁阻随机存取存储器（MRAM）单元的方法，包括：

在底部电极上方形成固定层；

在所述固定层上方形成被固定层；

在所述被固定层上方形成隧道层；

在所述隧道层上方形成自由层；

在所述自由层上方形成保护层；

在所述保护层上方形成顶部电极；以及

通过图案化和蚀刻所述顶部电极，所述保护层，所述自由层，所述隧道层，所述被固定层，所述固定层以及所述底部电极形成磁隧道结（MTJ）堆叠结构。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述保护层包括在物理汽相沉积（PVD）工具中实施沉积，所述方法进一步包括：

在沉积过程中引入氧以形成金属氧化物保护层；并且

根据所述磁阻随机存取存储器（MRAM）单元的隧道磁电阻（TMR）和电阻区（RA）的目标调整所述金属氧化物保护层的氧浓度。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述保护层包括在物理汽相沉积（PVD）工具中实施沉积，所述方法进一步包括：

在沉积过程中引入氮以形成金属氮化物保护层；并且

根据所述磁阻随机存取存储器（MRAM）单元的隧道电磁电阻（TMR）和电阻区（RA）的目标调整所述金属氮化物保护层的氮浓度。