[发明专利]具有多层过滤器堆叠体的PSTTM器件

权利要求书

1.一种设置在衬底之上的磁性隧道结(MTJ)材料层堆叠体，所述堆叠体包括：

反铁磁层或堆叠体；

多层过滤器堆叠体，其包括设置在两个非磁性材料层之间的第一磁性材料层，其中，至少一个所述非磁性材料层包括Ta、Mo、Nb或Hf中的至少一个；

固定磁性材料层或堆叠体和自由磁性材料层或堆叠体，所述固定磁性材料层或堆叠体包括设置在所述过滤器堆叠体之间的一个或多个第二磁性材料层，所述自由磁性材料层或堆叠体包括一个或多个第三磁性材料层；以及

第一电介质材料层，其设置在所述固定磁性材料层或堆叠体与所述自由磁性材料层或堆叠体之间，

其中，所述多层过滤器堆叠体设置在所述反铁磁层或堆叠体与所述固定磁性材料层或堆叠体和自由磁性材料层或堆叠体之间。

2.根据权利要求1所述的材料层堆叠体，其中：

所述磁性材料层具有垂直磁各向异性；

所述反铁磁层或堆叠体包括合成反铁磁体(SAF)堆叠体；

所述过滤器堆叠体中的第一非磁性材料层与所述第一磁性材料层和所述SAF堆叠体的材料层直接接触；

所述过滤器堆叠体中的第二非磁性材料层与所述第二磁性材料层中的一个和所述第一磁性材料层直接接触。

3.根据权利要求2所述的材料层堆叠体，其中，所述过滤器堆叠体中的两个所述非磁性材料层都包括Ta并且每个所述非磁性材料层具有0.1nm到0.5nm之间的膜厚度。

4.根据权利要求3所述的材料层堆叠体，其中，所述过滤器堆叠体中的所述第二非磁性材料层具有比所述第一非磁性材料层更大的膜厚度。

5.根据权利要求3所述的材料层堆叠体，其中，所述过滤器堆叠体中的每个所述非磁性材料层至少主要是Ta并且具有0.2nm至0.5nm的膜厚度。

6.根据权利要求5所述的材料层堆叠体，其中，所述过滤器堆叠体中的每个所述非磁性材料层由Ta组成。

7.根据权利要求2所述的材料层堆叠体，其中，所述过滤器堆叠体中的两个所述非磁性材料层包括Ta、Mo、Nb、W或Hf中的至少一个，并且每个所述非磁性材料层具有0.1nm到0.5nm之间的膜厚度。

8.根据权利要求7所述的材料层堆叠体，其中，两个所述非磁性材料层都包括Mo并且每个所述非磁性材料层具有0.1nm到0.5nm之间的膜厚度。

9.根据权利要求1所述的材料层堆叠体，其中：

所述第一磁性材料层、所述第二磁性材料层和所述第三磁性材料层包括CoFeB；

所述第一电介质材料层包含MgO；并且

所述第一磁性材料层具有在0.4到0.9nm之间的厚度。

10.一种非易失性存储器单元，包括：

第一电极；

耦合到存储器阵列的第一互连金属化结构的第二电极；

根据权利要求1-9中任一项所述的MTJ材料堆叠体；以及

晶体管，其具有电耦合到所述第一电极的第一端子、电耦合到所述存储器阵列的第二互连金属化结构的第二端子、以及电耦合到所述存储器阵列的第三互连金属化结构的第三端子。

11.根据权利要求10所述的存储器单元，其中：

所述磁性材料层具有垂直磁各向异性；

所述反铁磁层或堆叠体包括合成反铁磁体(SAF)堆叠体；

每个所述磁性材料层包括富Fe的CoFeB；

所述第一电介质层包括MgO；

所述过滤器堆叠体中的第一非磁性材料层和第二非磁性材料层中的每一个具有0.1到0.5nm之间的厚度；并且

所述过滤器堆叠体中的至少一个所述非磁性层包括选自由Ta、Mo、Nb、W和Hf组成的组中的过渡金属。