公开(公告)号：US09245608B2

公开(公告)日：2016-01-26

申请号：US13571406

申请日：2012-08-10

申请人： Wei-Chuan Chen ,  Kangho Lee ,  Xiaochun Zhu ,  Seung H. Kang

发明人： Wei-Chuan Chen ,  Kangho Lee ,  Xiaochun Zhu ,  Seung H. Kang

IPC分类号： H01L43/08 ,  G11C11/16 ,  G11C11/15

CPC分类号： H01L43/02 ,  G11C11/15 ,  G11C11/16 ,  G11C11/161 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10 ,  H01L43/12

摘要： Perpendicular magnetic anisotropy (PMA) type magnetic random access memory cells are constructed with a composite PMA layer to provide a magnetic tunnel junction (MTJ) with an acceptable thermal barrier. A PMA coupling layer is deposited between a first PMA layer and a second PMA layer to form the composite PMA layer. The composite PMA layer may be incorporated in PMA type MRAM cells or in-plane type MRAM cells.

摘要翻译： 垂直磁各向异性（PMA）型磁性随机存取存储单元由复合PMA层构成，以提供具有可接受热障的磁隧道结（MTJ）。 在第一PMA层和第二PMA层之间沉积PMA结合层以形成复合PMA层。 复合PMA层可以并入PMA型MRAM细胞或平面内MRAM细胞中。

公开(公告)号：US20110175181A1

公开(公告)日：2011-07-21

申请号：US12777529

申请日：2010-05-11

申请人： Seung H. Kang ,  Xia Li ,  Wei-Chuan Chen ,  Kangho Lee ,  Xiaochun Zhu ,  Wah Nam Hsu

发明人： Seung H. Kang ,  Xia Li ,  Wei-Chuan Chen ,  Kangho Lee ,  Xiaochun Zhu ,  Wah Nam Hsu

IPC分类号： H01L29/82 ,  H01L21/28

CPC分类号： H01L43/12 ,  H01L43/08

摘要： A magnetic tunnel junction (MTJ) with direct contact is manufactured having lower resistances, improved yield, and simpler fabrication. The lower resistances improve both read and write processes in the MTJ. The MTJ layers are deposited on a bottom electrode aligned with the bottom metal. An etch stop layer may be deposited adjacent to the bottom metal to prevent overetch of an insulator surrounding the bottom metal. The bottom electrode is planarized before deposition of the MTJ layers to provide a substantially flat surface. Additionally, an underlayer may be deposited on the bottom electrode before the MTJ layers to promote desired characteristics of the MTJ.

摘要翻译： 具有直接接触的磁性隧道结（MTJ）被制造成具有较低的电阻，提高的产量和更简单的制造。 较低的电阻提高了MTJ中的读取和写入过程。 MTJ层沉积在与底部金属对准的底部电极上。 蚀刻停止层可以沉积在底部金属附近，以防止围绕底部金属的绝缘体的过蚀刻。 在沉积MTJ层之前将底部电极平坦化以提供基本平坦的表面。 另外，可以在MTJ层之前的底部电极上沉​​积底层以促进MTJ的期望特性。

公开(公告)号：US08923044B2

公开(公告)日：2014-12-30

申请号：US13589426

申请日：2012-08-20

申请人： Xia Li ,  Kangho Lee ,  Jung Pill Kim ,  Taehyun Kim ,  Wah Nam Hsu ,  Seung H. Kang ,  Xiaochun Zhu ,  Wei-Chuan Chen ,  Sungryul Kim

发明人： Xia Li ,  Kangho Lee ,  Jung Pill Kim ,  Taehyun Kim ,  Wah Nam Hsu ,  Seung H. Kang ,  Xiaochun Zhu ,  Wei-Chuan Chen ,  Sungryul Kim

IPC分类号： G11C11/14 ,  G11C17/16 ,  H01L27/22 ,  G11C11/16 ,  H01L43/02 ,  H01L43/12

CPC分类号： H01L43/12 ,  G11C11/005 ,  G11C11/161 ,  G11C11/1675 ,  G11C11/1693 ,  G11C11/5607 ,  G11C17/02 ,  G11C17/165 ,  H01L27/222 ,  H01L27/228 ,  H01L43/02 ,  H01L43/08

摘要： Systems and methods for multiple-time programmable (MTP) devices. An MTP device includes a magnetic tunnel junction (MTJ) device programmable to a plurality of states based on voltage applied across the MTJ device. The plurality of states include a first resistance state corresponding to a first binary value stored in the MTJ device based on a first voltage, a second resistance state corresponding to a second binary value stored in the MTJ device based on a second voltage, a third resistance state corresponding to a breakdown of a barrier layer of the MTJ device based on a third voltage, and a fourth resistance state corresponding to an open fuse based on a fourth voltage.

摘要翻译： 多时间可编程（MTP）设备的系统和方法。 MTP设备包括基于跨越MTJ设备施加的电压而可编程为多个状态的磁隧道结（MTJ）设备。 多个状态包括基于第一电压而存储在MTJ装置中的第一二进制值的第一电阻状态，基于第二电压存储在MTJ装置中的与第二二进制值对应的第二电阻状态，第三电阻 状态对应于基于第三电压的MTJ装置的势垒层的击穿，以及对应于基于第四电压的开路保险丝的第四电阻状态。

公开(公告)号：US20130075845A1

公开(公告)日：2013-03-28

申请号：US13571406

申请日：2012-08-10

申请人： Wei-Chuan Chen ,  Kangho Lee ,  Xiaochun Zhu ,  Seung H. Kang

发明人： Wei-Chuan Chen ,  Kangho Lee ,  Xiaochun Zhu ,  Seung H. Kang

IPC分类号： H01L29/82 ,  H01L43/12

CPC分类号： H01L43/02 ,  G11C11/15 ,  G11C11/16 ,  G11C11/161 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10 ,  H01L43/12

摘要： Perpendicular magnetic anisotropy (PMA) type magnetic random access memory cells are constructed with a composite PMA layer to provide a magnetic tunnel junction (MTJ) with an acceptable thermal barrier, A PMA coupling layer is deposited between a first PMA layer and a second PMA layer to form the composite PMA layer. The composite PMA layer may be incorporated in PMA type MRAM cells or in-plane type MRAM cells.

摘要翻译： 垂直磁各向异性（PMA）型磁性随机存取存储单元由复合PMA层构成，以提供具有可接受热障的磁性隧道结（MTJ），PMA耦合层沉积在第一PMA层和第二PMA层之间 以形成复合PMA层。 复合PMA层可以并入PMA型MRAM细胞或平面内MRAM细胞中。

公开(公告)号：US08681536B2

公开(公告)日：2014-03-25

申请号：US12777529

申请日：2010-05-11

申请人： Seung H. Kang ,  Xia Li ,  Wei-Chuan Chen ,  Kangho Lee ,  Xiaochun Zhu ,  Wah Nam Hsu

发明人： Seung H. Kang ,  Xia Li ,  Wei-Chuan Chen ,  Kangho Lee ,  Xiaochun Zhu ,  Wah Nam Hsu

IPC分类号： G11C11/22

CPC分类号： H01L43/12 ,  H01L43/08

摘要： A magnetic tunnel junction (MTJ) with direct contact is manufactured having lower resistances, improved yield, and simpler fabrication. The lower resistances improve both read and write processes in the MTJ. The MTJ layers are deposited on a bottom electrode aligned with the bottom metal. An etch stop layer may be deposited adjacent to the bottom metal to prevent overetch of an insulator surrounding the bottom metal. The bottom electrode is planarized before deposition of the MTJ layers to provide a substantially flat surface. Additionally, an underlayer may be deposited on the bottom electrode before the MTJ layers to promote desired characteristics of the MTJ.

摘要翻译： 具有直接接触的磁性隧道结（MTJ）被制造成具有较低的电阻，提高的产量和更简单的制造。 较低的电阻提高了MTJ中的读取和写入过程。 MTJ层沉积在与底部金属对准的底部电极上。 蚀刻停止层可以沉积在底部金属附近，以防止围绕底部金属的绝缘体的过蚀刻。 在沉积MTJ层之前将底部电极平坦化以提供基本平坦的表面。 另外，可以在MTJ层之前的底部电极上沉​​积底层以促进MTJ的期望特性。

公开(公告)号：US20140048894A1

公开(公告)日：2014-02-20

申请号：US13589426

申请日：2012-08-20

申请人： Xia Li ,  Kangho Lee ,  Jung Pill Kim ,  Taehyun Kim ,  Wah Nam Hsu ,  Seung H. Kang ,  Xiaochun Zhu ,  Wei-Chuan Chen ,  Sungryul Kim

发明人： Xia Li ,  Kangho Lee ,  Jung Pill Kim ,  Taehyun Kim ,  Wah Nam Hsu ,  Seung H. Kang ,  Xiaochun Zhu ,  Wei-Chuan Chen ,  Sungryul Kim

IPC分类号： H01L43/12 ,  H01L43/02

CPC分类号： H01L43/12 ,  G11C11/005 ,  G11C11/161 ,  G11C11/1675 ,  G11C11/1693 ,  G11C11/5607 ,  G11C17/02 ,  G11C17/165 ,  H01L27/222 ,  H01L27/228 ,  H01L43/02 ,  H01L43/08

摘要： Systems and methods for multiple-time programmable (MTP) devices. An MTP device includes a magnetic tunnel junction (MTJ) device programmable to a plurality of states based on voltage applied across the MTJ device. The plurality of states include a first resistance state corresponding to a first binary value stored in the MTJ device based on a first voltage, a second resistance state corresponding to a second binary value stored in the MTJ device based on a second voltage, a third resistance state corresponding to a breakdown of a barrier layer of the MTJ device based on a third voltage, and a fourth resistance state corresponding to an open fuse based on a fourth voltage.

摘要翻译： 多时间可编程（MTP）设备的系统和方法。 MTP设备包括基于跨越MTJ设备施加的电压而可编程为多个状态的磁隧道结（MTJ）设备。 多个状态包括基于第一电压而存储在MTJ装置中的第一二进制值的第一电阻状态，基于第二电压存储在MTJ装置中的与第二二进制值对应的第二电阻状态，第三电阻 状态对应于基于第三电压的MTJ装置的势垒层的击穿，以及对应于基于第四电压的开路保险丝的第四电阻状态。

公开(公告)号：US08592929B2

公开(公告)日：2013-11-26

申请号：US13360530

申请日：2012-01-27

申请人： Wei-Chuan Chen ,  Kangho Lee ,  Xiaochun Zhu ,  Seung H. Kang

发明人： Wei-Chuan Chen ,  Kangho Lee ,  Xiaochun Zhu ,  Seung H. Kang

IPC分类号： H01L29/82 ,  G11C11/02

CPC分类号： G11C11/161

摘要： A spin transfer torque magnetic random access memory (STT-MRAM) device includes magnetic tunnel junctions (MTJs) with reduced switching current asymmetry. At least one switching asymmetry balance layer (SABL) near the free layer of the MTJ reduces a first switching current Ic(p-ap) causing the value of the first switching current to be nearly equal to the value of a second switching current Ic(ap-p) without increasing the average switching current of the device. The SABL may be a non-magnetic switching asymmetry balance layer (NM-SABL) and/or a magnetic switching asymmetry balance layer (M-SABL).

摘要翻译： 自旋转移磁力随机存取存储器（STT-MRAM）装置包括具有降低的开关电流不对称性的磁隧道结（MTJ）。 在MTJ自由层附近的至少一个开关不对称平衡层（SABL）减少了第一开关电流Ic（p-ap），使得第一开关电流的值几乎等于第二开关电流Ic的值 ap-p），而不增加器件的平均开关电流。 SABL可以是非磁性开关不对称平衡层（NM-SABL）和/或磁性开关不对称平衡层（M-SABL）。

公开(公告)号：US20130062715A1

公开(公告)日：2013-03-14

申请号：US13360530

申请日：2012-01-27

申请人： Wei-Chuan Chen ,  Kangho Lee ,  Xiaochun Zhu ,  Seung H. Kang

发明人： Wei-Chuan Chen ,  Kangho Lee ,  Xiaochun Zhu ,  Seung H. Kang

IPC分类号： H01L29/82 ,  H01L21/8246

CPC分类号： G11C11/161

摘要： A spin transfer torque magnetic random access memory (STT-MRAM) device includes magnetic tunnel junctions (MTJs) with reduced switching current asymmetry. At least one switching asymmetry balance layer (SABL) near the free layer of the MTJ reduces a first switching current Ic(p-ap) causing the value of the first switching current to be nearly equal to the value of a second switching current Ic(ap-p) without increasing the average switching current of the device. The SABL may be a non-magnetic switching asymmetry balance layer (NM-SABL) and/or a magnetic switching asymmetry balance layer (M-SABL).

摘要翻译： 自旋转移磁力随机存取存储器（STT-MRAM）装置包括具有降低的开关电流不对称性的磁隧道结（MTJ）。 在MTJ自由层附近的至少一个开关不对称平衡层（SABL）减少了第一开关电流Ic（p-ap），使得第一开关电流的值几乎等于第二开关电流Ic的值 ap-p），而不增加器件的平均开关电流。 SABL可以是非磁性开关不对称平衡层（NM-SABL）和/或磁性开关不对称平衡层（M-SABL）。

公开(公告)号：US08704320B2

公开(公告)日：2014-04-22

申请号：US13358694

申请日：2012-01-26

申请人： Xiaochun Zhu ,  Xia Li ,  Wei-Chuan Chen ,  Seung H. Kang

发明人： Xiaochun Zhu ,  Xia Li ,  Wei-Chuan Chen ,  Seung H. Kang

IPC分类号： H01L29/82 ,  H01L43/00

CPC分类号： H01L43/12 ,  G11C11/16 ,  G11C11/161 ,  G11C11/1675 ,  H01F10/3254 ,  H01F10/3286 ,  H01F41/325 ,  H01L27/222 ,  H01L41/12 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10

摘要： Partial perpendicular magnetic anisotropy (PPMA) type magnetic random access memory cells are constructed using processes and structural configurations that induce a directed static strain/stress on an MTJ to increase the perpendicular magnetic anisotropy. Consequently, reduced switching current of the MTJ results. The directed static strain/stress on the MTJ is induced in a controlled direction and/or with a controlled magnitude during fabrication. The MTJ is permanently subject to a predetermined directed stress and permanently includes the directed static strain/strain that provides reduced switching current.

摘要翻译： 使用在MTJ上引起定向静态应变/应力以增加垂直磁各向异性的工艺和结构构造来构造部分垂直磁各向异性（PPMA）型磁性随机存取存储器单元。 因此，MTJ的开关电流降低。 在制造过程中，受控方向和/或受控幅度诱发MTJ上的定向静态应变/应力。 MTJ永久地受到预定的定向应力，并且永久地包括提供减小的开关电流的定向静态应变/应变。

公开(公告)号：US08513749B2

公开(公告)日：2013-08-20

申请号：US12687426

申请日：2010-01-14

申请人： Wei-Chuan Chen ,  Seung H. Kang ,  Xiaochun Zhu

发明人： Wei-Chuan Chen ,  Seung H. Kang ,  Xiaochun Zhu

IPC分类号： H01L29/82

CPC分类号： B82Y25/00 ,  B82Y10/00 ,  G11C11/161 ,  H01F10/3254 ,  H01F10/3272 ,  H01F41/32 ,  H01L43/08 ,  H01L43/12

摘要： A magnetic tunnel junction (MTJ) storage element and method of forming the MTJ are disclosed. The magnetic tunnel junction (MTJ) storage element includes a pinned layer, a barrier layer, a free layer and a composite hardmask or top electrode. The composite hardmask/top electrode architecture is configured to provide a non-uniform current path through the MTJ storage element and is formed from electrodes having different resistance characteristics coupled in parallel. An optional tuning layer interposed between the free layer and the top electrode helps to reduce the damping constant of the free layer.

摘要翻译： 公开了一种形成MTJ的磁性隧道结（MTJ）存储元件和方法。 磁隧道结（MTJ）存储元件包括钉扎层，阻挡层，自由层和复合硬掩模或顶部电极。 复合硬掩模/顶电极结构被配置为提供穿过MTJ存储元件的不均匀电流路径，并且由具有并联耦合的不同电阻特性的电极形成。 插入在自由层和顶部电极之间的可选调谐层有助于减小自由层的阻尼常数。