公开(公告)号：US20080112089A1

公开(公告)日：2008-05-15

申请号：US12008151

申请日：2008-01-09

申请人： Min Li ,  Cheng Horng ,  Cherng Han ,  Yue Liu ,  Yu-Hsia Chen ,  Ru-Ying Tong

发明人： Min Li ,  Cheng Horng ,  Cherng Han ,  Yue Liu ,  Yu-Hsia Chen ,  Ru-Ying Tong

IPC分类号： G11B5/127

CPC分类号： B82Y25/00 ,  B82Y10/00 ,  G11B5/3932 ,  G11B2005/3996 ,  Y10T29/49043 ,  Y10T29/49044 ,  Y10T428/115

摘要： Improved CPP GMR devices have been fabricated by replacing the conventional seed layer (typically Ta) with a bilayer of NiCr on Ta, said seed being deposited on the NiFe layer that constitutes a magnetic shield. Additional improvement was also obtained by replacing the conventional non-magnetic spacer layer of copper with a sandwich structure of two copper layers with an NOL (nano-oxide layer) between them. A process for manufacturing the devices is also described.

摘要翻译： 已经通过用Ta上的NiCr双层替代常规种子层（通常为Ta）来制造改进的CPP GMR器件，所述种子沉积在构成磁屏蔽的NiFe层上。 通过用它们之间的NOL（纳米氧化物层）的两层铜层的夹层结构代替铜的常规非磁性间隔层也获得了另外的改进。 还描述了用于制造器件的工艺。

公开(公告)号：US20060007605A1

公开(公告)日：2006-01-12

申请号：US10886288

申请日：2004-07-07

申请人： Min Li ,  Cheng Horng ,  Cherng Han ,  Yue Liu ,  Yu-Hsia Chen ,  Ru-Ying Tong

发明人： Min Li ,  Cheng Horng ,  Cherng Han ,  Yue Liu ,  Yu-Hsia Chen ,  Ru-Ying Tong

IPC分类号： G11B5/127 ,  G11B5/33

CPC分类号： B82Y25/00 ,  B82Y10/00 ,  G11B5/3932 ,  G11B2005/3996 ,  Y10T29/49043 ,  Y10T29/49044 ,  Y10T428/115

摘要： Improved CPP GMR devices have been fabricated by replacing the conventional seed layer (typically Ta) with a bilayer of NiCr on Ta, said seed being deposited on the NiFe layer that constitutes a magnetic shield. Additional improvement was also obtained by replacing the conventional non-magnetic spacer layer of copper with a sandwich structure of two copper layers with an NOL (nano-oxide layer) between them. A process for manufacturing the devices is provided.

摘要翻译： 已经通过用Ta上的NiCr双层替代常规种子层（通常为Ta）来制造改进的CPP GMR器件，所述种子沉积在构成磁屏蔽的NiFe层上。 通过用它们之间的NOL（纳米氧化物层）的两层铜层的夹层结构代替铜的常规非磁性间隔层也获得了另外的改进。 提供了一种制造该装置的方法。

公开(公告)号：US20050264954A1

公开(公告)日：2005-12-01

申请号：US10854651

申请日：2004-05-26

申请人： Min Li ,  Cheng Horng ,  Cherng Chyi Han ,  Yu-Hsia Chen ,  Ru-Ying Tong

发明人： Min Li ,  Cheng Horng ,  Cherng Chyi Han ,  Yu-Hsia Chen ,  Ru-Ying Tong

IPC分类号： G11B5/39 ,  G11B5/127 ,  G11B5/33 ,  H01F10/32 ,  H01F41/30 ,  H01L43/08 ,  H04R31/00

CPC分类号： B82Y25/00 ,  B82Y10/00 ,  B82Y40/00 ,  G11B5/3929 ,  G11B2005/3996 ,  H01F10/3272 ,  H01F41/302 ,  Y10T29/49032 ,  Y10T29/49043 ,  Y10T29/49044

摘要： By using a free layer that includes a NiFe layer containing between 65 and 72 atomic percent iron, an improved CPP GMR device has been created. The resulting structure yields a higher CPP GMR ratio than prior art devices, while maintaining free layer softness and acceptable magnetostriction. A process for manufacturing the device is also described.

摘要翻译： 通过使用包含含有65至72原子％铁的NiFe层的自由层，已经创建了改进的CPP GMR器件。 所得到的结构产生比现有技术的装置更高的CPP GMR比，同时保持自由层柔软性和可接受的磁致伸缩。 还描述了用于制造该装置的方法。

公开(公告)号：US08456893B2

公开(公告)日：2013-06-04

申请号：US12584971

申请日：2009-09-15

申请人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

发明人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

IPC分类号： G11C11/00

CPC分类号： H01L43/08 ,  H01L43/12

摘要： A MTJ that minimizes spin-transfer magnetization switching current (Jc) in a Spin-RAM to

摘要翻译： 公开了将旋转RAM中的自旋转移磁化开关电流（Jc）最小化为<1×106A / cm 2的MTJ。 MTJ具有Co60Fe20B20 / MgO / Co60Fe20B20配置，其中CoFeB AP1钉扎和自由层是无定形的，并且通过ROX或NOX工艺形成结晶MgO隧道势垒。 覆盖层优选为Hf / Ru复合材料，其中下部Hf层用作优异的吸氧材料，以减少自由层/覆盖层界面处的磁性“死层”，从而增加dR / R，并降低He和Jc 。 退火温度降低至约280℃，以产生比350℃退火更平滑的CoFeB / MgO界面和较小的偏移场。 在第二实施例中，AP1层具有CoFeB / CoFe构型，其中下CoFeB层是非晶的，并且上CoFe层是结晶的，以进一步提高dR / R，并将RA降低到10欧姆/ m 2。

公开(公告)号：US08436437B2

公开(公告)日：2013-05-07

申请号：US12803191

申请日：2010-06-21

申请人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong ,  Chyu-Jiuh Torng ,  Witold Kula

发明人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong ,  Chyu-Jiuh Torng ,  Witold Kula

IPC分类号： H01L29/82

CPC分类号： H01L43/08 ,  B82Y25/00 ,  B82Y40/00 ,  G11C11/161 ,  H01F10/3272 ,  H01F10/329 ,  H01F10/3295 ,  H01F41/307 ,  H01L43/10 ,  H01L43/12

摘要： A STT-MTJ MRAM cell that utilizes transfer of spin angular momentum as a mechanism for changing the magnetic moment direction of a free layer includes an IrMn pinning layer, a SyAP pinned layer, a naturally oxidized, crystalline MgO tunneling barrier layer that is formed on an Ar-ion plasma smoothed surface of the pinned layer and a free layer that comprises an amorphous layer of Co60Fe20B20 of approximately 20 angstroms thickness or an amorphous ferromagnetic layer of Co40Fe40B20 of approximately 15 angstroms thickness formed between two crystalline layers of Fe of 3 and 6 angstroms thickness respectively. The free layer is characterized by a low Gilbert damping factor and by very strong polarizing action on conduction electrons. The resulting cell has a low critical current, a high dR/R and a plurality of such cells will exhibit a low variation of both resistance and pinned layer magnetization angular dispersion.

摘要翻译： 利用自旋角度动量的转移作为改变自由层的磁矩方向的机构的STT-MTJ MRAM单元包括IrMn钉扎层，SyAP钉扎层，自然氧化的结晶的MgO隧穿势垒层，其形成于 被钉扎层的Ar离子等离子体平滑表面和包含大约20埃厚度的Co60Fe20B20的非晶层的自由层或者在3和6的Fe的两个结晶层之间形成约15埃厚度的Co40Fe40B20的非晶铁磁层 埃厚度。 自由层的特征在于低吉尔伯特阻尼因子和对传导电子的非常强的偏振作用。 所得到的电池具有低临界电流，高dR / R，并且多个这样的电池将呈现电阻和钉扎层磁化角分散的低变化。

公开(公告)号：US08269292B2

公开(公告)日：2012-09-18

申请号：US12584946

申请日：2009-09-15

申请人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

发明人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

IPC分类号： H01L29/82 ,  H01L43/00 ,  G11C11/00 ,  G11C11/14

CPC分类号： H01L43/08 ,  H01L43/12

摘要： A MTJ that minimizes spin-transfer magnetization switching current (Jc) in a Spin-RAM to

摘要翻译： 公开了将旋转RAM中的自旋转移磁化开关电流（Jc）最小化为<1×106A / cm 2的MTJ。 MTJ具有Co60Fe20B20 / MgO / Co60Fe20B20配置，其中CoFeB AP1钉扎和自由层是无定形的，并且通过ROX或NOX工艺形成结晶MgO隧道势垒。 覆盖层优选为Hf / Ru复合材料，其中下部Hf层用作优异的吸氧材料，以减少自由层/覆盖层界面处的磁性“死层”，从而增加dR / R，并降低He和Jc 。 退火温度降低至约280℃，以产生比350℃退火更平滑的CoFeB / MgO界面和较小的偏移场。 在第二实施例中，AP1层具有CoFeB / CoFe构型，其中下CoFeB层是非晶的，并且上CoFe层是结晶的，以进一步改善dR / R，并将较低的RA降低至10nhm /μm2。

公开(公告)号：US08184411B2

公开(公告)日：2012-05-22

申请号：US12589614

申请日：2009-10-26

申请人： Kunliang Zhang ,  Min Li ,  Pokang Wang ,  Yuchen Zhou ,  Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

发明人： Kunliang Zhang ,  Min Li ,  Pokang Wang ,  Yuchen Zhou ,  Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

IPC分类号： G11B5/33

CPC分类号： G11B5/3153 ,  B82Y40/00 ,  C23C14/165 ,  G01R33/098 ,  G01R33/1284 ,  G11B5/1278 ,  G11B2005/0024 ,  H01F10/30 ,  H01F10/3259 ,  H01F10/3286 ,  H01F10/3295 ,  H01F41/307 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10 ,  H01L43/12 ,  Y10T156/10 ,  Y10T428/1107 ,  Y10T428/1114

摘要： A MTJ for a spintronic device is disclosed and includes a thin composite seed layer made of at least Ta and a metal layer having fcc(111) or hcp(001) texture as in Ta/Ti/Cu to enhance perpendicular magnetic anisotropy (PMA) in an overlying laminated layer with a (CoFe/Ni)x, (Co/NiFe)x, (Co/NiCo)x, (CoFe/NiFe)x, or (CoFe/NiCo)x composition where x is from 5 to 30. In one embodiment, a CPP-TMR spin valve has one or both of a laminated free layer and laminated reference layer with the aforementioned compositions. The MTJ includes an interfacial layer made of CoFeB, CoFeB/CoFe, or CoFe/CoFeB between each laminated structure and the tunnel barrier. The laminated layers are deposited by a low power and high Ar pressure process to avoid damaging interfaces between adjoining layers. Annealing occurs at 220° C. to 400° C. A laminated layer with high PMA may also be included in one or more layers of a spin transfer oscillator.

摘要翻译： 公开了一种用于自旋电子器件的MTJ，并且包括由至少Ta制成的薄复合种子层和具有如Ta / Ti / Cu中的fcc（111）或hcp（001）织构的金属层以增强垂直磁各向异性（PMA） 在具有（CoFe / Ni）x，（Co / NiFe）x，（Co / NiCo）x，（CoFe / NiFe）x或（CoFe / NiCo）x）组合物的叠层层中，x为5〜 在一个实施方案中，CPP-TMR自旋阀具有上述组成的层压自由层和层压参考层之一或两者。 MTJ包括在每个层压结构和隧道势垒之间由CoFeB，CoFeB / CoFe或CoFe / CoFeB制成的界面层。 层压层通过低功率和高Ar压力过程沉积，以避免相邻层之间的界面损坏。 在220℃至400℃发生退火。具有高PMA的叠层也可以包括在一个或多个自旋转移振荡器层中。

公开(公告)号：US08138561B2

公开(公告)日：2012-03-20

申请号：US12284066

申请日：2008-09-18

申请人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong ,  Chyu-Jiuh Torng ,  Po-Kang Wang ,  Robert Beach ,  Witold Kula

发明人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong ,  Chyu-Jiuh Torng ,  Po-Kang Wang ,  Robert Beach ,  Witold Kula

IPC分类号： H01L29/82

CPC分类号： H01L43/08 ,  B82Y25/00 ,  B82Y40/00 ,  G11C11/161 ,  G11C11/1675 ,  H01F10/3254 ,  H01F10/3259 ,  H01F10/3272 ,  H01F41/307 ,  H01L43/12

摘要： A STT-RAM MTJ is disclosed with a MgO tunnel barrier formed by a NOX process, a CoFeB/FeSiO/CoFeB composite free layer with a middle nanocurrent channel layer to minimize Jc0, and a Ru capping layer to enhance the spin scattering effect and increase dR/R. Good write margin is achieved by modifying the NOX process to afford a RA less than 10 ohm-μm2 and good read margin is realized with a dR/R of >100% by annealing at 330° C. or higher to form crystalline CoFeB free layers. The NCC thickness is maintained in the 6 to 10 Angstrom range to reduce Rp and avoid Fe(Si) granules from not having sufficient diameter to bridge the distance between upper and lower CoFeB layers. A FeSiO layer may be inserted below the Ru layer in the capping layer to prevent the Ru from causing a high damping constant in the upper CoFeB free layer.

摘要翻译： 公开了一种STT-RAM MTJ，其具有通过NOX工艺形成的MgO隧道势垒，具有中间纳米通道层的CoFeB / FeSiO / CoFeB复合自由层以最小化Jc0，以及Ru覆盖层以增强自旋散射效应并增加 dR / R。 通过改变NOX工艺以获得RA小于10欧姆 - μm2的良好的写入余量，并且通过在330℃或更高温度退火以dO / R> 100％实现良好的读取余量以形成结晶CoFeB自由层 。 NCC厚度保持在6至10埃范围内以减少Rp，并避免Fe（Si）颗粒不具有足够的直径以桥接上部和下部CoFeB层之间的距离。 可以在覆盖层中的Ru层下方插入FeSiO层，以防止Ru在上部CoFeB自由层中引起高阻尼常数。

公开(公告)号：US08080432B2

公开(公告)日：2011-12-20

申请号：US12803190

申请日：2010-06-21

申请人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong ,  Chyu-Jiuh Torng ,  Witold Kula

发明人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong ,  Chyu-Jiuh Torng ,  Witold Kula

IPC分类号： H01L21/00 ,  H01L21/336 ,  H01L21/461

CPC分类号： H01L43/08 ,  B82Y25/00 ,  B82Y40/00 ,  G11C11/161 ,  H01F10/3272 ,  H01F10/329 ,  H01F10/3295 ,  H01F41/307 ,  H01L43/10 ,  H01L43/12

摘要： A method of forming a STT-MTJ MRAM cell that utilizes transfer of spin angular momentum as a mechanism for changing the magnetic moment direction of a free layer. The device includes an IrMn pinning layer, a SyAP pinned layer, a naturally oxidized, crystalline MgO tunneling barrier layer that is formed on an Ar-ion plasma smoothed surface of the pinned layer and, in one embodiment, a free layer that comprises an amorphous layer of Co60Fe20B20. of approximately 20 angstroms thickness formed between two crystalline layers of Fe of 3 and 6 angstroms thickness respectively. The free layer is characterized by a low Gilbert damping factor and by very strong polarizing action on conduction electrons. The resulting cell has a low critical current, a high dR/R and a plurality of such cells will exhibit a low variation of both resistance and pinned layer magnetization angular dispersion.

摘要翻译： 形成利用自旋角动量转移的STT-MTJ MRAM单元的形成方法，作为改变自由层的磁矩方向的机构。 该器件包括形成在被钉扎层的Ar离子等离子体平滑表面上的IrMn钉扎层，SyAP钉扎层，自然氧化的结晶的MgO隧道势垒层，在一个实施例中，包含非晶态的自由层 Co60Fe20B20层。 分别在3和6埃的Fe的两个结晶层之间形成约20埃的厚度。 自由层的特征在于低吉尔伯特阻尼因子和对传导电子的非常强的偏振作用。 所得到的电池具有低临界电流，高dR / R，并且多个这样的电池将呈现电阻和钉扎层磁化角分散的低变化。

公开(公告)号：US07986497B2

公开(公告)日：2011-07-26

申请号：US11899047

申请日：2007-09-04

申请人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

发明人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

IPC分类号： G11B5/33

CPC分类号： H01L43/12 ,  G11B5/3903 ,  Y10T29/49021 ,  Y10T428/1114

摘要： The invention is a magnetoresistive read head with an MTJ configuration having an ultra-thin tunneling barrier layer with low resistance and high breakdown strength. The barrier layer is formed by natural oxidation of an ultra-thin (two atomic layers) Al or Hf—Al layer deposited on an electrode whose surface has first been treated to form an oxygen surfactant layer. The oxygen within the surfactant layer is first adsorbed within the ultra-thin layer and the layer is subsequently naturally oxidized to produce a uniform and stable Al2O3 stoichiometry (or HfO stoichiometry) in the tunneling barrier layer.

摘要翻译： 本发明是具有MTJ结构的具有低电阻和高击穿强度的超薄隧道势垒层的磁阻读头。 阻挡层通过在其表面首先被处理以形成氧表面活性剂层的电极上沉积的超薄（两原子层）Al或Hf-Al层的自然氧化形成。 表面活性剂层内的氧首先被吸附在超薄层内，随后该层自然氧化，以在隧道势垒层中产生均匀稳定的Al 2 O 3化学计量（或HfO化学计量）。