[发明专利]磁阻随机存取存储器单元及其制造方法

说明书

本发明提供了一种半导体存储器件。该器件包括：具有反铁磁材料并设置在第一电极上方的固定层；设置在该固定层上方的被固定层；设置在该被固定层上方的隧道层，设置在该隧道层上方的自由层以及设置在该自由层上方的保护层。该保护层包括金属氧化物和金属氮化物材料。本发明提供磁阻随机存取存储器单元及其制造方法。

本申请是分案申请，其母案申请的申请号为201310294412.6、申请日为2013年07月12日、发明名称为“磁阻随机存取存储器单元及其制造方法”。

技术领域

本发明涉及磁阻随机存取存储器单元及其制造方法。

背景技术

在集成电路(IC)器件中，磁阻随机存取存储器(MRAM)是一种用于下一代嵌入式存储器件的新兴技术。MRAM是一种包括MRAM单元阵列的存储器件，每一个该MRAM单元使用电阻值而非电荷存储数据位。每个MRAM单元包括磁隧道结(“MTJ”)单元，该磁隧道结(“MTJ”)单元的电阻可以被调整，以代表逻辑“0”或逻辑“1”。该MTJ单元包括反铁磁(“AFM”)固定层，铁磁固定层，或固定层，薄隧道层以及铁磁自由层。该MTJ单元的电阻，可以通过改变该铁磁自由层的磁矩相对于固定磁层的方向被调整。特别的，当铁磁自由层的磁矩与铁磁固定层的磁矩平行的时候，该MTJ单元的电阻是低的，对应于逻辑0，反之，当该铁磁自由层的磁矩与铁磁固定层的磁矩不平行的时候，该MTJ单元的电阻是高的，对应于逻辑1。该MTJ单元在顶部和底部电极之间连接，并且可以检测到从一个电极到另一个流过该MTJ单元的电流，以确定电阻，进而确定逻辑状态。然而，在制造的蚀刻过程中，对该MTJ单元的各种损坏，包括对该自由铁磁层和该隧道层的损坏，将导致该MTJ单元性能低下。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了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。

在上述器件中，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。

在上述器件中，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。

在上述器件中，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，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。

在上述器件中，其中，所述隧道层包括选自由镁(Mg)，氧化镁(MgO)，氧化铝(AlO)，氮化铝(AlN)以及氮氧化铝(AlON)组成的组的材料。

在上述器件中，其中，所述自由层包括选自由钴-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。

在上述器件中，其中，所述保护层包括金属氧化物或者金属氮化物材料。

在上述器件中，其中，所述保护层包括金属氧化物或者金属氮化物材料，其中，所述金属氧化物材料或所述金属氮化物材料的金属选自由铍(Be)，镁(Mg)，铝(Al)，钛(Ti)，钨(W)，锗(Ge)，铂(Pt)以及这些的合金组成的组。