[发明专利]磁性隧道结的种子层形成方法

说明书

本申请提供一种磁性隧道结的种子层形成方法，所述磁性隧道结结构的种子层通过多次的沉积或表面离子处理而形成，此方式所形成的种子层可引导所述反铁磁层在生成时形成面心立方结构，有利于磁性隧道结单元在磁学，电学和良率的提升以及器件的缩微化。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，特别是关于一种磁性隧道结的种子层形成方法。

背景技术

磁性随机存储器(Magnetic random access memory，MRAM)在具有垂直各向异性(Perpendicular Magnetic Anisotropy；PMA)的磁性隧道结(Magnetic tunnel junction；MTJ)中，作为存储信息的自由层，在垂直方向拥有两个磁化方向，即：向上和向下，分别对应二进制中的“0”和“1”或者“1”和“0”，在实际应用中，在读取信息或者空置的时候，自由层的磁化方向会保持不变；在写的过程中，如果与现有状态不相同的信号输入时，则自由层的磁化方向将会在垂直方向上发生180度的翻转。磁随机存储器的自由层磁化方向保持不变的能力叫做数据保存能力(Data Retention)或者是热稳定性(Thermal Stability)，在不同的应用情况中要求不一样，对于一个典型的非易失存储器(Non-volatile Memory，NVM)而言，数据保存能力要求是在125℃的条件下可以保存数据10年，在外磁场翻转，热扰动，电流扰动或读写多次操作时，都会造成数据保持能力或者是热稳定性的降低，所以常会采用反铁磁层(Synthetic Anti-Ferrimagnet Layer，SyAF)超晶格来实现参考层(ReferenceLayer，RL)的钉扎。在制作种子层的时候，一般采用加温镀膜技术以提升反铁磁层面心立方FCC晶体的晶向的一致性和均匀性，然而种子层需有一定程度的厚度才能取得高品质的晶向，亦不易取得相对较低的表面粗糙度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请的目的在于，提供一种磁性隧道结的种子层形成方法，使形成的种子层可引导反铁磁层的晶格生成，实现参考层钉扎、晶格转换、降低/避免“去铁磁耦合”的情形。

本申请的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

依据本申请提出的一种磁性隧道结的种子层形成方法，所述磁性隧道结设置于磁性随机存储单元，所述磁性隧道结的结构形成由下至上为缓冲层(Buffer,BL)、种子层(Seed Layer；SL)、反铁磁层(Synthetic Anti-Ferrimagnet Layer，SyAF)、晶格隔断层(Crystal Breaking Layer，CBL)、参考层(Reference Layer，RL)、势垒层(TunnelingBarrier Layer，TBL)与自由层(Free Layer；FL)。所述种子层形成方法包括：在不隔断真空的环境中，形成多数个种子亚层，以形成所述种子层于所述缓冲层上，其中，每一种子亚层是通过沉积以及进一步结合后续的表面离子处理形成。

本申请解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

在本申请的一实施例中，在每一次种子亚层的沉积或表面离子处理过程中，可选择性的进行加热或不加热，加热的温度优选为150℃～400℃之间。

在本申请的一实施例中，在每一次种子亚层，先采用氖，氩，氪或氙的气体进行溅射沉积，气压为0.1mTorr至20.0mTorr，较优为1.0mTorr或2.0mTorr，再对其表面采用低能量的表面等离子刻蚀处理。

在本申请的一实施例中，沉积或表面离子处理之后，进行自然冷却到室温，或者进行超低温冷却，所述超低温冷却优选为100K或200K。

在本申请的一实施例中，所述种子层具备n个种子亚层，其中，2≤n≤20，每亚层的厚度a为：0.25nm≤a≤1.50nm。

在本申请的一实施例中，所述种子层的结构为铂或铂/钌。