改進(jìn)的高容量低成本多態(tài)磁存儲器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的一個實(shí)施例包括多態(tài)電流切換磁存儲器元件，其包括兩個或多個磁隧道效應(yīng)結(jié)（MTJ）的疊層，每個MTJ具有自由層并由在隔離層形成的播種層將其與所述疊層中的其他MTJ分開，所述疊層用于存儲一位以上的信息，其中施加到所述存儲器元件的不同電流電平使得切換到不同的狀態(tài)。
【專利說明】改進(jìn)的高容量低成本多態(tài)磁存儲器
[0001]本申請是發(fā)明名稱為“改進(jìn)的高容量低成本多態(tài)磁存儲器”的中國專利申請200880011854.2的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明一般涉及非易失磁存儲器，尤其涉及多態(tài)磁存儲器。
【背景技術(shù)】
[0003]計(jì)算機(jī)傳統(tǒng)地使用諸如硬盤驅(qū)動器(HDD)的旋轉(zhuǎn)磁介質(zhì)用于數(shù)據(jù)貯存。雖然廣泛使用和普遍接受，這些介質(zhì)遭受多種缺陷，諸如存取等待時間、高功率損耗、大的物理大小以及無法承受任何物理沖擊。因此需要沒有這些缺點(diǎn)的新型貯存設(shè)備。
[0004]其他主要存儲設(shè)備是動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)和靜態(tài)RAM (SRAM)，它們易失而且非常昂貴但具有快速的隨機(jī)讀/寫存取時間。固態(tài)存儲器，諸如具有由基于N0R/NAND的閃速存儲器構(gòu)成的存儲器結(jié)構(gòu)、提供快速存取時間的固態(tài)非易失存儲器(SSNVM)設(shè)備，提高了輸入/輸出(IOP)速度，降低了功率耗散和物理大小并提高了可靠性，但是其具有趨向于一般是硬盤驅(qū)動器(HDD)的多倍的更高成本。
[0005]雖然基于NAND的閃速存儲器比HDD更昂貴，但其在諸如數(shù)字相機(jī)、MP3播放機(jī)、蜂窩電話以及手持多媒體設(shè)備的許多應(yīng)用中已經(jīng)取代磁硬驅(qū)動器，至少部分歸因于其甚至在電源斷開時能夠保留數(shù)據(jù)的特征?？墒牵S著存儲器尺寸需求正要求減少的大小，可伸縮性正在變成問題，因?yàn)閷贜AND的閃速存儲器和DRAM存儲器縮小到更小的尺寸的設(shè)計(jì)正變得困難。例如，基于NAND的閃速存儲器具有涉及因降低的讀-寫耐久性而導(dǎo)致的降低的可靠性、電容耦合、很少的電子/位、差的故障率性能的問題。讀-寫耐久性是指在主要由于程序、清除循環(huán)需要的高電壓造成存儲器開始在性能上下降之前的清除循環(huán)和寫、讀的數(shù)目。
[0006]人們相信，NAND閃速，特別是它的多位設(shè)計(jì)，縮小到45納米以下將非常困難。同樣地，DRAM具有涉及溝道電容器縮放的問題，該問題導(dǎo)致使制造正變得日益困難以及帶來高成本的極復(fù)雜設(shè)計(jì)。
[0007]當(dāng)前，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用普遍采用EEPR0M/N0R、NAND, HDD和DRAM的組合作為存儲器的一部分。產(chǎn)品中不同存儲器技術(shù)的設(shè)計(jì)增加了設(shè)計(jì)復(fù)雜度、上市時間并增加了成本。例如，在結(jié)合了諸如NAND閃速、DRAM和EEPR0M/N0R閃速存儲器的各種存儲器技術(shù)的手持多媒體應(yīng)用中增加了制造成本和上市時間以及設(shè)計(jì)復(fù)雜度。另一個缺點(diǎn)是增加了其中結(jié)合所有類型存儲器的設(shè)備的大小。
[0008]已經(jīng)進(jìn)行巨大努力發(fā)展替代技術(shù)，諸如Ovanic RAM(或相變存儲器)、鐵磁RAM(FeRAM)、磁RAM(MRAM)、基于探測的貯存器如來自于加州San Jose的國際商用機(jī)器公司的Millipede或Nanochip,以及其他的以代替當(dāng)前設(shè)計(jì)中使用的存儲器,諸如以一種形式或其他形式的DRAM、SRAM、EEPR0M/N0R閃速、NAND閃速和HDD。雖然這些不同存儲器/貯存器(memory/storage)技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生許多挑戰(zhàn),但近年來在該領(lǐng)域已經(jīng)取得了進(jìn)展。MRAM依據(jù)其在過去數(shù)年作為通用存儲器解決方案而替代系統(tǒng)中所有類型存儲器的進(jìn)展看來在引路。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)存儲器結(jié)構(gòu)的問題之一是電流和功率要求太高以致于無法制作功能存儲器設(shè)備或單元。這也引起關(guān)于這樣的設(shè)備的可靠性的重要關(guān)注，其歸因于隧道勢壘層的可能電解質(zhì)崩潰并因此使其無功能。
[0010]其他現(xiàn)有技術(shù)的挑戰(zhàn)是切換電流太大以致于因存儲器的高功率消耗而無法允許用于存儲器應(yīng)用的功能設(shè)備的制作。幾個新近出版物，諸如下面引用為參考文獻(xiàn)5和6(5，
6)的，顯示可通過由兩個反鐵磁(AF)耦合層針扎的(pinned)存儲器元件來減少切換電流，導(dǎo)致自旋振蕩或“泵浦”(pumping)并因此減少切換電流。
[0011]又一個已知問題是使用磁存儲器存儲兩個以上的狀態(tài)于其中。為此，用于存儲多于一位信息的多級或多態(tài)磁存儲器單元或元件并不存在。
[0012]需要的是用于存儲一位以上數(shù)字信息的磁存儲器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的局限性，以及克服閱讀和理解本文后明白的其他局限性，本發(fā)明公開了用于磁貯存存儲器設(shè)備的方法和相應(yīng)結(jié)構(gòu)，其基于減少了磁存儲器中切換電流的電流感應(yīng)磁化切換。
[0014]簡要地，本發(fā)明的實(shí)施例包括多態(tài)電流切換磁存儲器單元，其包括兩個或更多磁隧道效應(yīng)結(jié)(MTJ:magnetic tunneling junction)的疊層，每個MTJ具有自由層并由在隔離層上形成的播種層(seeding layer,種子層)與疊層中的其他MTJ分開,該疊層用于存儲一位以上的信息，其中施加到存儲器元件的不同電流電平使得切換到不同的狀態(tài)。
[0015]在閱讀附圖中幾幅圖示出的優(yōu)選實(shí)施例的下面詳細(xì)描述后，本發(fā)明的這些或其他目的和優(yōu)點(diǎn)無疑將對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多態(tài)電流切換磁存儲器元件100的相關(guān)層；
[0017]圖2顯示存儲器元件100的多種狀態(tài)；
[0018]圖3顯示層118、114、110和106(顯示在y軸中)的每一個的電阻的級別對存儲器元件100的狀態(tài)的曲線圖；
[0019]圖4顯示在y軸中顯示的隧道效應(yīng)磁致電阻(TMR)對電阻面積(RA)的曲線圖250 ；
[0020]圖5顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的多態(tài)電流切換磁存儲器元件600的相關(guān)層；
[0021]圖6顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的多態(tài)電流切換磁存儲器元件700的相關(guān)層；
[0022]圖7顯示根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的多態(tài)電流切換磁存儲器元件800的相關(guān)層；
[0023]圖8顯示用于編程和/或清除本發(fā)明多種實(shí)施例的存儲器元件的程序/清除電路；
[0024]圖9顯示用于讀取本發(fā)明多種實(shí)施例的存儲器元件的讀取電路；
[0025]圖10顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多態(tài)電流切換磁存儲器元件1100的相關(guān)層；
[0026]圖11 (a)和(b)顯示具有鏡像MTJ的較早的存儲器元件的制造固有的問題；[0027]圖12(a)和(b)顯示本發(fā)明實(shí)施例的制造方法的制造效益；
[0028]表I顯示圖1、5和6的實(shí)施例的某些示范特征；
[0029]表2顯示圖7的實(shí)施例的某些示范特征；
[0030]表3顯示本發(fā)明實(shí)施例中兩個MTJ的可能磁狀態(tài)；
[0031]表4顯示作為磁存儲器元件1100的氧化鎂(MgO)隧道大小的函數(shù)的MTJ電阻值的三個潛在配置或情況；
[0032]表5顯示依賴于表4中存儲器元件1100的狀態(tài)的總電阻值的比較以及表3的不同MgO隧道勢壘厚度情況。
【具體實(shí)施方式】
[0033]在下面實(shí)施例的描述中，引用作為其一部分的附圖，通過說明可實(shí)施本發(fā)明的特定實(shí)施例來顯示。要理解的是，可利用其他的實(shí)施例，因?yàn)椴黄x本發(fā)明的范圍可做出結(jié)構(gòu)改變。
[0034]在本發(fā)明實(shí)施例中，公開了多態(tài)磁存儲器單元。形成磁隧道結(jié)(MTJ)的疊層，由固定層、勢壘層和自由層形成該疊層的每個MTJ。固定層的磁極性是靜態(tài)的或通過鄰近的“針扎層(pinning layer) ” “固定的”；而自由層的磁極性可通過傳遞電流經(jīng)過MTJ在兩種狀態(tài)之間切換。依賴于相對于固定層的自由層的磁極性或狀態(tài)，MTJ在“O”狀態(tài)或“I”的狀態(tài)。
[0035]單獨(dú)的MTJ互相堆疊，并由隔離層與其上或其下的MTJ分開。在最頂部的MTJ之上以及在最底部MTJ底部是電極，其用來經(jīng)過疊層傳遞電流用于編程、清除和讀取操作。MTJ的每一個集合按垂直方式定向，稱為疊層或存儲器元件。通過相同流程(即層的逐步添加)的相同步驟創(chuàng)建所有相鄰的疊層，僅在制造流程的刻蝕步驟之后才變成單獨(dú)的疊層，由此以創(chuàng)建疊層結(jié)構(gòu)的精確的隔開間隔(spacing intervals)物理上移去每個層的分段(fractions)。
[0036]這里公開的存儲器元件減少了制造步驟的數(shù)目、制造時間、并因此減少制造成本，而增加涉及疊層內(nèi)MTJ的一致性和可靠性。
[0037]在先前的多態(tài)磁存儲元件的實(shí)施例中，底疊層和頂疊層的鏡像層順序需要每個MTJ經(jīng)歷唯一系列的另外的同樣分層步驟(即步驟1、步驟2、步驟3以形成MTJl ;但步驟3、步驟2和步驟I形成MTJ2);或并排制造MTJl和MTJ2，然后開始中間制造刻蝕步驟，這樣需要唯一經(jīng)過刻蝕設(shè)備兩次(見2007年2月23日由Ranjan等人提交、題為“高容量低成本多態(tài)磁存儲器”的美國專利申請N0.11/678515以獲得更多詳情)。圖11(a)和(b)中更好地示出該問題。
[0038]現(xiàn)在參考圖1，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例顯示多態(tài)電流切換磁存儲器元件100的相關(guān)層。顯示存儲器元件100包括底部電極(bottom electrode) 122,底部電極122上顯示形成的針扎層(Pinning Layer) 120,針扎層120上顯示形成的固定層(fixed layer) 118,固定層118上顯示形成的勢魚層(barrier layer) 116,勢魚層上形成自由層(free layer)114,自由層上顯示形成非磁層(non-magnetic layer) 112,非磁層上顯示形成的自由層110,自由層110上顯示形成的勢壘層108，勢壘層108上顯示形成的固定層106，固定層106上顯示形成的針扎層104，針扎層104上顯示形成的頂部電極102。在示范性實(shí)施例中頂部電極102和底部電極122各由鉭(Ta)制成，盡管其他適合的材料也被考慮。顯示層114、116和118形成通過層112與MTJ124分開的MTJ126，MTJ124由層106、108和110形成。MTJ124和126形成存儲器元件的疊層的相關(guān)部件。實(shí)際上，雖然顯示兩個MTJ形成圖1的疊層，但可以堆疊其他數(shù)目的MTJ用于存儲附加位的信息。
[0039]圖1中，MTJ126用于存儲一位信息或兩個狀態(tài)，“I”和“0”，而MTJ124用于存儲另一位信息，因?yàn)槊恳晃槐硎緝蓚€二進(jìn)制狀態(tài)，即“ I”和“0”，兩位表示4個二進(jìn)制狀態(tài)，通常分別表示為“00”、“01”、“10”、“11”或十進(jìn)制法的0、1、2和3。存儲器元件100有利于存儲兩位信息從而降低專用于存儲器的不動產(chǎn)(real estate)并進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。這尤其對于嵌入式存儲器應(yīng)用具有吸引力。另外，使得制造更容易、成本更低并實(shí)現(xiàn)了伸縮性。
[0040]圖1中，MTJ中的每一個的勢壘層，諸如層116，擔(dān)當(dāng)具有不同自旋的電子的過濾器，對于具有不同自旋的電子引起不同量的隧道電流，因此對于自由層的兩個不同定向?qū)е屡c每個MTJ關(guān)聯(lián)的兩個唯一電阻值。在使用附加MTJ的情況下，每個MTJ類似地具有與之關(guān)聯(lián)的唯一電阻值。
[0041]本發(fā)明的一個實(shí)施例中，層108和116的厚度使得MTJ124和126具有不同的電阻并因此能夠存儲一個以上的位。
[0042]現(xiàn)在將介紹用以形成存儲器元件100的每一層的材料的例子。要指出的是，這些材料僅僅是例子，可使用其他類型的材料。層104和122各基本由IrMn或PtMn或NiMn或任何其他包括錳的材料典型形成。層106和120基本由磁性材料典型形成。這樣的磁性材料的例子包括CoFeB或CoFe/Ru/CoFeB。層108和116各基本由非磁材料制成，其例子為氧化鎂(MgO)。層112是基本由例如NiNb、NiP、NiV或CuZr制成的非磁層。層112用來對兩個MTJ124和126進(jìn)行彼此隔離。在使用兩個以上MTJ的實(shí)施例中，可以在層104之上或?qū)?20的底部形成諸如層112的另一層。層110和114各由包含混雜氧化物的CoFeB制成。層110和114在在淀積狀態(tài)(at-deposited state)基本是無定形的。本發(fā)明一個實(shí)施例中，頂部電極102和底部電極122各由鉭(Ta)制成；但是，可使用其他類型的傳導(dǎo)材料。
[0043]層120和104為反鐵磁(AF)耦合層。更具體地說，例如，層104的磁矩幫助針扎層106的磁矩。類似地，層120的磁矩用來針扎層118的磁矩。層120和104的每一個的磁矩永久固定。
[0044]用于層108和166的材料的其他選擇是氧化鋁(A1203)和氧化鈦(Ti02)。在勢壘氧化物層的淀積之前可淀積組成元件中的一個的薄層。例如，在層108和116的淀積之前可淀積2-5A厚的Mg層。這限制來自于淀積期間元件混雜的無磁層的任何損壞。層112是非磁層，其基本為無定形，由例如鎳鈮(NiNb)、鎳磷(NiP)、鎳礬(NiV)、鎳硼(NiB)或銅鋯(CuZr)制成。要指出的是，按這樣的方式選擇這些合金的成分使得所得到的合金變成基本無定形，例如，對于鎳鈮(NiNb)，典型的鈮含量維持在30到70原子百分比之間而對于鎳磷(NiP)磷含量維持在12和20原子百分比之間。層112用來使兩個MTJ124和126彼此隔離。使用兩個以上MTJ的本發(fā)明實(shí)施例中，在層104之上或?qū)?20的底部將形成諸如層112的另一層。層110和114各由包含混雜氧化物的CoFeB制成。層110和114在原淀積狀態(tài)(as-deposited state)基本無定形的。頂部和底部電極典型地由鉭(Ta)制成。
[0045]層120和104為反鐵磁(AF)耦合層。更具體地說，例如，層104的磁矩幫助針扎層106的磁矩。類似地，層120的磁矩用來針扎層118的磁矩。層120和104的每一個的磁矩永久固定。這典型由接著所有層的淀積的磁退火工藝完成并包括在攝氏350度之上的溫度下、超過5千奧斯特(oersted)的基本單軸磁場的應(yīng)用下加熱整個晶片典型2個小時。該退火工藝也用來對層108和116以及它們各自的鄰近自由層110和114進(jìn)行再結(jié)晶。該工藝對于制作高性能磁隧道結(jié)是必需的。
[0046]現(xiàn)在介紹存儲器元件100的層的每一個的典型厚度。但是，這些大小僅僅是例子，因?yàn)榭梢灶A(yù)見其他的厚度。頂部電極102和底部電極122的每一個的典型厚度為30到200nm。雖然優(yōu)選厚度典型為50nm，實(shí)際厚度的選擇可依賴于來自于金屬化工藝的需求。層104和120通常為20到IOOnm厚度，優(yōu)選厚度25_50nm。層108和118典型地由鈷鐵(CoFe) /釕(Ru)/鈷鐵硼(CoFeB)三層制成，CoFe層鄰近于層104和120放置。CoFe層的典型厚度為3至10nm，Ru層是0.6到1.0nm以在CoFe和CoFeB的兩個鄰近磁層之間創(chuàng)建反鐵磁耦合。CoFeB層典型為2至IOnm厚，優(yōu)選范圍2.5至5nm。自由層110和114典型為2至7nm厚，優(yōu)選范圍2-5nm,并可包含l-2nm厚的在該層中互相擴(kuò)散(inter-dispersed)的鈷鐵氧化物層以為了在電流引起的切換期間獲得低切換電流。勢壘層108和116典型為0.8至3nm。很可能的是兩個勢魚層可具有稍微不同的厚度,例如層116可為1.5至2.5nm厚而第二勢壘層108可為0.8至1.2nm厚，反之亦然。另外，自由層110和114中氧化物的數(shù)量和厚度可不同1.5或更高的因子。無定形隔離層112典型為2至50nm厚，優(yōu)選范圍是2至IOnm0要指出的是，雖然非磁隔離層的最優(yōu)選擇是無定形非磁合金，晶體非磁合金也可行。
[0047]在制造期間，按上文描述的方式形成存儲器元件100的層。另外，在有磁場的情況下加熱存儲器元件100來執(zhí)行熟知的退火工藝，之后在每個層108和116中形成通道。在退火工藝之后，在特定方向，定向固定層層108和116以及層110和114呈現(xiàn)晶體的特征。
[0048]在操作期間，在相對圖1紙張平面的垂直方向，從箭頭128表明的方向或從箭頭130表明的方向施加電流。當(dāng)施加電流時，依賴于電流電平，使得層110和114的磁矩各切換到相反方向或不切換。因?yàn)橛貌煌目v橫比(或各向異性)制作MTJ124和126，對于這兩個MTJ，切換電流是不同的。例如，本發(fā)明的一個實(shí)施例中，MTJ124的縱橫比約為1: 1.3至1: 1.5，而MTJ126的縱橫比約為1: 2至1: 2.5。因此，前述實(shí)施例中，MTJ126的切換電流是MTJ124切換電流的3-5倍。在高電流電平下兩個MTJ切換磁方向，而在低電流電平下僅具有更小的縱橫比的MTJ124切換。
[0049]MTJ的層中每一個的磁矩狀態(tài)定義了存儲器元件100的狀態(tài)。當(dāng)層104和120各作為AF耦合層時，它們針扎或切換它們鄰近固定層的磁矩，于是通過電流的施加，使得鄰近自由層切換或不切換。更具體地說，層118定義一種狀態(tài)，層114定義另一種狀態(tài)，層110定義再一種狀態(tài)，層106定義又一種狀態(tài)。為了理解，層118、114、110和106中每一個的狀態(tài)分別是指狀態(tài)1、2、3和4。
[0050]圖2顯示存儲器元件100的各種狀態(tài)。因?yàn)閮蓚€MTJ的使用，可存儲四種不同狀態(tài)或兩位，因此顯示狀態(tài)1-4。在每個狀態(tài)，箭頭的方向表明針扎層和自由層的磁矩的方向。箭頭200的方向顯示施加到存儲器元件100的高電流的方向，以及在該情況下，存儲器元件100的狀態(tài)在全“I”狀態(tài)或在全“O”狀態(tài)。箭頭202的方向顯示當(dāng)在狀態(tài)I時施加到存儲器元件100的低電流的方向。箭頭204的方向顯示當(dāng)存儲器元件100在狀態(tài)2時施加到存儲器元件100上的高電流的方向，以及箭頭206的方向顯示當(dāng)在狀態(tài)3時施加到存儲器元件100上的低電流的方向。[0051]圖3顯示層118、114、110和106中每一個的電阻水平(以y軸顯示)對存儲器元件100的狀態(tài)的曲線圖。這樣，例如，在208，存儲器元件100已呈現(xiàn)狀態(tài)I (對應(yīng)于圖2的200)，在210，存儲器元件100已呈現(xiàn)狀態(tài)2 (對應(yīng)于圖2的202)，在212，存儲器元件100已呈現(xiàn)狀態(tài)3 (對應(yīng)于圖2的206)，以及在214，存儲器元件100已呈現(xiàn)狀態(tài)4 (對應(yīng)于圖2的204)。表1中，在標(biāo)注“Total R(總R) ”的列中表明了這些狀態(tài)中每一個的電阻水平。例如，在狀態(tài)1，表1表明圖3中的R為3千歐姆(K歐姆)。在狀態(tài)2，表明圖3中的R為4千歐姆，等等。用于電阻的值僅用做例子，這樣在不偏離本發(fā)明范圍和精神的情況下可使用其他值。
[0052]有兩個或多個具有不同的各向異性的堆疊MTJ的MLC單元
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種多態(tài)電流切換磁存儲器元件，包括: 兩個或更多個磁隧道效應(yīng)結(jié)(MTJ)的疊層，每個MTJ具有自由層并且通過在隔離層上形成的播種層與所述疊層中的其他MTJ分開，所述疊層用于存儲一位以上的信息， 其中施加到所述存儲器元件的不同電流電平使得切換到不同的狀態(tài)，并且 其中MTJ的勢壘層各具有唯一的厚度，從而使得每個MTS在唯一切換電流下進(jìn)行狀態(tài)切換。
2.如權(quán)利要求1所述的多態(tài)電流切換磁存儲器元件，其中所述MTJ的所述自由層各具有唯一的組成。
3.如權(quán)利要求1所述的多態(tài)電流切換磁存儲器元件，其中所述MTJ的自由層各具有唯一的厚度。
4.如權(quán)利要求1所述的多態(tài)電流切換磁存儲器元件，其中每個MTJ的所述勢壘層基本由氧化鎂(MgO)制成并可包括以下化合物的一種或多種一氧化鋁(A1203)、氧化鈦(Ti02)、氧化鎂(MgOx )、氧化釕(RuO ),氧化銀(SrO )、氧化鋅(ZnO )。
5.如權(quán)利要求4所述的多態(tài)電流切換磁存儲器元件，其中每個MTJ包括固定層和勢壘層，所述勢壘層將所述自由層與所述固定層分開。
6.如權(quán)利要求5所述的多態(tài)電流切換磁存儲器元件，其中所述MTJ中每一個的所述固定層基本由磁性材料制成。
7.如權(quán)利要求6所述的 多態(tài)電流切換磁存儲器元件，還包括在鄰近每個MTJ的固定層處形成的針扎層。
8.如權(quán)利要求7所述的多態(tài)電流切換磁存儲器元件，還包括底部電極，在該底部電極的頂部形成其中一個MTJ的針扎層。
9.如權(quán)利要求8所述的多態(tài)電流切換磁存儲器元件，還包括在其中一個MTJ的自由層的頂部形成的頂部電極。
10.如權(quán)利要求1所述的多態(tài)電流切換磁存儲器元件，其中: 在底部電極頂部形成MTJ疊層的第一 MTJ ； 在第一 MTJ的頂部形成MTJ疊層的第二 MTJ ；以及 在第二 MTJ的頂部形成頂部電極。
11.如權(quán)利要求1所述的多態(tài)電流切換磁存儲器元件，其中每個MTJ包括固定層和勢壘層，所述勢壘層將所述自由層與所述固定層分開。
12.如權(quán)利要求11所述的多態(tài)電流切換磁存儲器元件，其中疊層的其中一個勢壘層的厚度與疊層的另一個勢壘層的厚度為1:2或1: 1.2。
13.如權(quán)利要求1所述的多態(tài)電流切換磁存儲器元件，其中MTJ的每個自由層各為2-7nm厚并且優(yōu)選地為2-5nm厚。
14.一種制造多態(tài)電流切換磁存儲器元件的方法，包括: a)在種子層站處，在第一晶片上形成種子層； b)在反鐵磁性(AMF)層站處，在第一晶片上的種子層上形成AFM層； c)在固定層站處，在第一晶片的反鐵磁性層上形成固定層； d)在勢壘層站處，在第一晶片的固定層上形成勢壘層； e)在自由層站處，在第一晶片的勢壘層上形成自由層；f)如果第二MTJ已經(jīng)淀積到第一晶片上，則將第一晶片移至種子層站并且第二次完成步驟a)-e);以及 g)否則，在帽子層站處，在第一晶片上形成帽子層。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中在種子層已經(jīng)形成于第一晶片上并且第一晶片被移至AMF層站之后，立即將 第二晶片放入種子層站以在第二晶片上形成種子層。
【文檔編號】G11C11/16GK103544983SQ201310054374
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2008年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2007年2月12日
【發(fā)明者】R.Y.蘭楊, P.克什特波德, R.K.馬爾姆霍爾 申請人:艾弗倫茨科技公司