[发明专利]在不同磁阻随机存取存储器阵列中具有不同磁性隧道结的半导体管芯

权利要求书

1.一种半导体管芯，包括：

第一磁性隧道结(MTJ)叠层，包括：

具有第一钉扎层磁矩的第一钉扎层；

具有第一自由层磁矩的第一自由层；以及

第一隧道势垒层，设置在所述第一钉扎层与所述第一自由层之间，其中所述第一MTJ叠层具有第一能量势垒；以及第二MTJ叠层，包括：

具有第二钉扎层磁矩的第二钉扎层；

具有第二自由层磁矩的第二自由层；以及

第二隧道势垒层，设置在所述第二钉扎层与所述第二自由层之间，其中所述第二MTJ叠层具有与所述第一能量势垒不同的第二能量势垒。

2.根据权利要求1所述的半导体管芯，其中：

所述第一MTJ叠层的所述第一能量势垒是使所述第一自由层中的所述第一自由层磁矩的方向基本上反转的能量的量；以及

所述第二MTJ叠层的所述第二能量势垒是使所述第二自由层中的所述第二自由层磁矩的方向基本上反转的能量的量。

3.根据权利要求2所述的半导体管芯，其中：

所述第一钉扎层还包括第一材料；以及

所述第二钉扎层还包括与所述第一钉扎层的所述第一材料不同的第二材料，使得所述第二MTJ叠层的所述第二能量势垒不同于所述第一MTJ叠层的所述第一能量势垒。

4.根据权利要求3所述的半导体管芯，其中：

所述第一钉扎层的所述第一材料包括钴(Co)、铂(Pt)和镍(Ni)中的一种或多种；以及

所述第二钉扎层的所述第二材料包括Co、Pt和Ni中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的半导体管芯，其中：

所述第一自由层还包括第一材料；以及

所述第二自由层还包括与所述第一自由层的所述第一材料不同的第二材料，使得所述第二MTJ叠层的所述第二能量势垒不同于所述第一MTJ叠层的所述第一能量势垒。

6.根据权利要求5所述的半导体管芯，其中：

所述第一自由层的所述第一材料包括钴(Co)、铁(Fe)和硼(B)中的一种或多种，使得所述第一自由层具有第一有效各向异性能量常数；以及

所述第二自由层的所述第二材料包括Co、Fe和B中的一种或多种，使得所述第二自由层具有小于所述第一有效各向异性能量常数的第二有效各向异性能量常数。

7.根据权利要求2所述的半导体管芯，其中：

所述第一隧道势垒层还包括第一材料；以及

所述第二隧道势垒层还包括与所述第一隧道势垒层的所述第一材料不同的第二材料，使得所述第二MTJ叠层的所述第二能量势垒不同于所述第一MTJ叠层的所述第一能量势垒。

8.根据权利要求2所述的半导体管芯，其中：

所述第一钉扎层还包括第一宽度；以及

所述第二钉扎层还包括与所述第一钉扎层的所述第一宽度不同的第二宽度，使得所述第二MTJ叠层的所述第二能量势垒不同于所述第一MTJ叠层的所述第一能量势垒。

9.根据权利要求2所述的半导体管芯，其中：

所述第一自由层还包括第一宽度；以及

所述第二自由层还包括与所述第一自由层的所述第一宽度不同的第二宽度，使得所述第二MTJ叠层的所述第二能量势垒不同于所述第一MTJ叠层的所述第一能量势垒。

10.根据权利要求9所述的半导体管芯，其中：

所述第一自由层的所述第一宽度包括小于三十五(35)纳米(nm)、在三十五(35)nm至七十(70)nm之间、或大于七十(70)nm的宽度；以及

所述第二自由层的所述第二宽度包括小于三十五(35)nm、在三十五(35)nm至七十(70)nm之间、或大于七十(70)nm的宽度。