[发明专利]一种磁性隧道结垂直各向异性场增强层及随机存储器

权利要求书

1.一种磁性隧道结垂直各向异性场增强层，所述垂直各向异性场增强层设置于磁性随机存储器存储单元，其特征在于，所述垂直各向异性场增强层为通过溅射沉积工艺形成的第一垂直各向异性场增强层以及通过第二垂直各向异性场增强层的双层结构，所述第一垂直各向异性场增强层通过第二垂直各向异性场增强层HCP晶系晶向的模板作用增强自由层的垂直各向异性场。

2.根据权利要求1所述的磁性隧道结垂直各向异性场增强层，其特征在于，所述第一垂直各向异性场增强层的材料为MgO_x，其厚度为0.2nm～0.8nm。

3.根据权利要求1所述的磁性隧道结垂直各向异性场增强层，其特征在于，所述第二垂直各向异性场增强层的总厚度为0.4nm～5.0nm，其材料为具有HCP结构的Co，Tc，Ru，Re，Os，Ir，Co1-yFey，Tc1-yCoy,Tc1-yFey,Tc1-y(CoFe)y,Ru1-yCoy,Ru1-yFey,Ru1-y(CoFe)y,Re1-yCoy,Re1-yFey,Re1-y(CoFe)y,Os1-yCoy,Os1-yFey,Os1-y(CoFe)y,Ir1-yCoy,Ir1-yFey,Ir1-y(CoFe)y,[Tc/Co]m，[Tc/CoFe]m，[Tc/Fe]m，[Co/Tc]m，[CoFe/Tc]m，[Fe/Tc]m，[Ru/Co]m，[Ru/CoFe]m，[Ru/Fe]m，[Co/Ru]m，[CoFe/Ru]m，[Fe/Ru]m，[Re/Co]m，[Re/CoFe]m，[Re/Fe]m，[Co/Re]m，[CoFe/Re]m，[Fe/Re]m,[Os/Co]m，[Os/CoFe]m，[Os/Fe]m，[Co/Os]m，[CoFe/Os]m，[Fe/Os]m，其中，y不大于20％，0≤m≤5。

4.根据权利要求1所述的磁性隧道结垂直各向异性场增强层，其特征在于，所述溅射沉积工艺为，通过对MgO陶瓷靶进行溅射沉积的方式形成第一垂直各向异性场增强层；

所述溅射沉积工艺为，通过先对Mg金属靶进行溅射沉积，然后再对溅射沉积的Mg薄膜进行氧化以形成MgO，最后形成第一垂直各向异性场增强层；

所述溅射沉积工艺为，先通过对MgO陶瓷靶进行溅射，再对Mg金属靶进行溅射沉积，最后进行氧化工艺形成第一垂直各向异性场增强层。

5.一种磁性随机存储器，包括含有如权利要求1-4所述任一项磁性隧道结垂直各向异性场增强层的存储单元，其特征在于，还包括底电极和顶电极，所述存储单元包括层叠设置的种子层、合成反铁磁层、晶格隔断层、参考层、势垒层、自由层、垂直各向异性场增强层、扩散势垒层和刻蚀阻挡层。

6.根据权利要求5所述的磁性随机存储器，其特征在于，所述底电极、种子层、合成反铁磁层、晶格隔断层、参考层、势垒层、自由层、垂直各向异性场增强层、扩散势垒层刻蚀阻挡层及顶电极顺序层叠设置。

7.根据权利要求5所述的磁性随机存储器，其特征在于，所述扩散势垒层的材料为Zr、Nb、Ti、V、Cr、W、Hf、Mo、Tc、Y或其组合，其厚度为z，0.0z≤8.0nm；

所述刻蚀阻挡层29的材料为Ru、Ir或其组合，其厚度为1.0nm～10.0nm。

8.根据权利要求5所述的磁性随机存储器，其特征在于，构建所述磁性随机存储器时，在所述底电极、种子层、合成反铁磁层、晶格隔断层、参考层、MgO势垒层、自由层、垂直各向异性场增强层，扩散势垒层，刻蚀阻挡层和顶电极沉积之后，用不小于350℃的温度下进行大于30分钟的退火操作。