MTJ以及存储器件的制作方法

本申请涉及磁随机存储器领域，具体而言，涉及一种mtj以及存储器件。

背景技术：

1、自旋轨道力矩磁性随机存储器(sot-mram)是新一代非易失性存储器。相对于传统的存储器而言，sot-mram有着更低的功耗、更高的写入速度和更优异的耐擦写性能。

2、sot-mram要求采用顶部钉扎的mtj(magnetic tunnel junctions，磁隧道结)薄膜结构，该结构自由层在底部，与重金属层相连，而势垒层、参考层、固定层依次向上堆叠。一方面，晶体结构上的差异导致mtj顶部钉扎层的制备和特定取向结构的实现极其困难，常规的制备技术往往无法使顶部钉扎层形成理想的取向结构，导致顶部钉扎层的垂直磁各向异性较弱。另一方面，在微纳加工过程中顶部钉扎层容易受到较大的刻蚀损伤，从而致使最终mtj器件的垂直磁各向异性较弱，磁化翻转特性异常。

3、在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种mtj以及存储器件，以解决现有技术中mtj刻蚀后顶部钉扎层垂直磁各向异性较弱，造成磁化翻转特性异常的问题。

2、根据本发明实施例的一个方面，提供了一种mtj，包括自由层、势垒层、固定层以及复合钉扎层，其中，所述势垒层位于所述自由层的表面上；所述固定层位于所述势垒层的远离所述自由层的表面上；所述复合钉扎层位于所述固定层的远离所述势垒层的表面上，所述复合钉扎层包括在所述固定层的远离所述势垒层的表面上依次层叠的第一钉扎层、第一耦合层、第二钉扎层、第二耦合层以及第三钉扎层。

3、可选地，所述复合钉扎层还包括层叠结构，所述层叠结构位于所述第三钉扎层的远离所述第二耦合层的表面上，所述层叠结构包括交替设置的第三耦合层以及第四钉扎层。

4、可选地，所述mtj还包括底电极以及顶电极，其中，所述底电极位于所述自由层的远离所述势垒层的表面上；所述顶电极位于所述复合钉扎层的远离所述固定层的表面上。

5、可选地，所述顶电极以及所述底电极分别为多层膜结构，所述顶电极以及所述底电极的材料独立地选自ta、ru、pt、w以及mo中的至少一种。

6、可选地，所述第一钉扎层的材料包括co，且所述第一钉扎层的厚度范围在0.6nm～2nm。

7、可选地，所述第二钉扎层包括[co/pt]n多层膜、[co/pd]n多层膜以及[co/ni]n多层膜中的至少一种，1≤n≤6且n为正整数，且所述第二钉扎层的厚度范围在2.0～5.0nm。

8、可选地，所述第三钉扎层包括第一材料层以及第二材料层，所述第一材料层的材料包括co、cofe以及cofeb中的至少一种，所述第二材料层包括pt、pd以及ni中的至少一种，且所述第三钉扎层的厚度范围为0.6～3.0nm。

9、可选地，所述第一耦合层以及所述第二耦合层的材料独立的选自ir或者ru。

10、可选地，所述势垒层的材料包括mgo，所述自由层的材料包括co、fe、ni、cob、feb、nib、cofe、nife、coni以及cofeb中的至少一种。

11、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储器件，包括任一种所述的mtj。

12、在本发明实施例中，所述mtj包括自由层、势垒层、固定层以及复合钉扎层，所述势垒层位于所述自由层的表面上；所述固定层位于所述势垒层的远离所述自由层的表面上；所述复合钉扎层位于所述固定层的远离所述势垒层的表面上，所述复合钉扎层包括在所述固定层的远离所述势垒层的表面上依次层叠的第一钉扎层、第一耦合层、第二钉扎层、第二耦合层以及第三钉扎层。相比现有技术中mtj顶部钉扎层的垂直磁各向异性较弱的问题，本申请的所述mtj通过在所述固定层上设置所述第一钉扎层、所述第二钉扎层以及所述第三钉扎层，并且，在各钉扎层之间设置耦合层，所述耦合层与所述钉扎层之间的界面耦合保证了复合钉扎层的垂直磁各向异性较强，近邻的钉扎层通过中间耦合层发生层间反铁磁耦合而相互固定，这保证了复合钉扎层磁矩在外磁场中具有较强的稳定性，解决了现有的mtj刻蚀后顶部钉扎层垂直磁各向异性较弱，造成磁化翻转特性异常的问题。

技术特征：

1.一种mtj，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的mtj，其特征在于，所述复合钉扎层还包括：

3.根据权利要求1所述的mtj，其特征在于，所述mtj还包括：

4.根据权利要求3所述的mtj，其特征在于，所述顶电极以及所述底电极分别为多层膜结构，所述顶电极以及所述底电极的材料独立地选自ta、ru、pt、w以及mo中的至少一种。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的mtj，其特征在于，所述第一钉扎层的材料包括co，且所述第一钉扎层的厚度范围在0.6nm～2nm。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的mtj，其特征在于，所述第二钉扎层包括[co/pt]n多层膜、[co/pd]n多层膜以及[co/ni]n多层膜中的至少一种，1≤n≤6且n为正整数，且所述第二钉扎层的厚度范围在2.0～5.0nm。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的mtj，其特征在于，所述第三钉扎层包括第一材料层以及第二材料层，所述第一材料层的材料包括co、cofe以及cofeb中的至少一种，所述第二材料层包括pt、pd以及ni中的至少一种，且所述第三钉扎层的厚度范围为0.6～3.0nm。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的mtj，其特征在于，所述第一耦合层以及所述第二耦合层的材料独立的选自ir或者ru。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的mtj，其特征在于，所述势垒层的材料包括mgo，所述自由层的材料包括co、fe、ni、cob、feb、nib、cofe、nife、coni以及cofeb中的至少一种。

10.一种存储器件，其特征在于，包括：权利要求1至9中任一项所述的mtj。

技术总结
本申请提供了一种MTJ以及存储器件，该MTJ包括自由层、势垒层、固定层以及复合钉扎层，势垒层位于自由层的表面上；固定层位于势垒层的远离自由层的表面上；复合钉扎层位于固定层的远离势垒层的表面上，复合钉扎层包括在固定层的远离势垒层的表面上依次层叠的第一钉扎层、第一耦合层、第二钉扎层、第二耦合层以及第三钉扎层。本申请在各钉扎层之间设置耦合层，耦合层与钉扎层之间的界面耦合保证了复合钉扎层的垂直磁各向异性较强，近邻的钉扎层通过中间耦合层发生层间反铁磁耦合而相互固定，这保证了复合钉扎层磁矩在外磁场中具有较强的稳定性，解决了现有的MTJ刻蚀后顶部钉扎层垂直磁各向异性较弱，造成磁化翻转特性异常的问题。

技术研发人员：宫俊录,孙一慧,高扬
受保护的技术使用者：浙江驰拓科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13