[发明专利]包含具有强垂直磁各向异性的顶部磁性钉扎层的MTJ堆叠

权利要求书

1.一种顶部钉扎磁性隧道结(MTJ)堆叠，包括：

磁性自由层，其具有体心立方(BCC)纹理；

隧道势垒层，其具有BCC纹理并位于所述磁性自由层上；以及

磁性钉扎分层结构，其位于所述隧道势垒层上，其中，所述磁性钉扎分层结构从底部到顶部包括具有BCC纹理的第一磁性钉扎层、晶粒生长控制层和具有面心立方(FCC)纹理或六方密堆积(HCP)纹理的第二磁性钉扎层。

2.根据权利要求1所述的顶部钉扎MTJ堆叠，其中，所述第二磁性钉扎层包括下磁性钉扎区和上磁性钉扎区，其中，所述下磁性钉扎区和所述上磁性钉扎区被合成反铁磁性耦合层分隔开。

3.根据权利要求1所述的顶部钉扎MTJ堆叠，其中，所述晶粒生长控制层由有利于具有所述FCC纹理或所述HCP纹理的磁性材料的形成的金属组成。

4.根据权利要求3所述的顶部钉扎MTJ堆叠，其中，有利于具有所述FCC纹理或所述HCP纹理的磁性材料的形成的所述金属包括铑(Rh)、钆(Gd)、钬(Ho)、钽(Ta)、铪(Hf)或钨(W)。

5.根据权利要求1所述的顶部钉扎MTJ堆叠，其中，所述晶粒生长控制层具有0.05nm至2nm的厚度。

6.根据权利要求1所述的顶部钉扎MTJ堆叠，其中，所述第一磁性钉扎层由钴-铁-硼(Co-Fe-B)合金或包含附加铁的Co-Fe-B合金多层堆叠组成。

7.根据权利要求6所述的顶部钉扎MTJ堆叠，进一步包括：存在于所述Co-Fe-B合金多层堆叠中的金属插入层，其中所述金属插入层包括钨(W)、钽(Ta)、铱(Ir)或铽(Tb)。

8.根据权利要求1所述的顶部钉扎MTJ堆叠，其中，所述第二磁性钉扎层由钴(Co)和铂(Pt)的多层或超晶格、钴(Co)和钯(Pd)的多层或超晶格、或者钴(Co)、镍(Ni)和铂(Pt)的多层或超晶格组成。

9.一种自旋转移矩磁阻随机存取存储器(STT MRAM)装置，包括：

顶部钉扎磁性隧道结(MTJ)堆叠，其位于底电极上，其中所述顶部钉扎MTJ堆叠包括：

磁性自由层，其具有体心立方(BCC)纹理；

隧道势垒层，其具有BCC纹理并位于所述磁性自由层上；以及

磁性钉扎分层结构，其位于所述隧道势垒层上，其中，所述磁性钉扎分层结构从底部到顶部包括具有BCC纹理的第一磁性钉扎层、晶粒生长控制层和具有面心立方(FCC)纹理或六方密堆积(HCP)纹理的第二磁性钉扎层。

10.根据权利要求9所述的STT MRAM装置，其中，所述第二磁性钉扎层包括下磁性钉扎区和上磁性钉扎区，其中所述下磁性钉扎区和所述上磁性钉扎区被合成反铁磁性耦合层分隔开。

11.根据权利要求9所述的STT MRAM装置，其中，所述晶粒生长控制层由有利于具有所述FCC纹理或所述HCP纹理的磁性材料的形成的金属组成。

12.根据权利要求11所述的STT MRAM装置，其中，有利于具有所述FCC纹理或所述HCP纹理的磁性材料的形成的所述金属包括铑(Rh)、钆(Gd)、钬(Ho)、钽(Ta)、铪(Hf)或钨(W)。

13.根据权利要求9所述的STT MRAM装置，其中，所述晶粒生长控制层具有0.05nm至2nm的厚度。

14.根据权利要求9所述的STT MRAM装置，其中，所述第一磁性钉扎层由钴-铁-硼(Co-Fe-B)合金或包含附加铁的Co-Fe-B合金多层堆叠组成。