包括位于钉扎层中的功能层的磁性存储元件及其制造方法

摘要

一种磁性隧道结MTJ存储元件包括钉扎层堆叠(520)和功能层。所述钉扎层堆叠由多个层形成，其中至少一个层包括底部钉扎层(206a、206b)、耦合层(208)和顶部钉扎层(210a、210b)。所述功能层(540、560)安置于所述底部钉扎层和/或所述顶部钉扎层中。

说明书

技术领域

所揭示的实施例涉及在磁性隧道结(MTJ)存储元件中采用改进的钉扎层堆叠，所述 MTJ存储元件可在自旋转移力矩磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)单元中使用。

背景技术

磁阻随机存取存储器(MRAM)是使用磁性元件的非易失性存储器技术。举例来说， 自旋力矩转移磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)使用电子，在所述电子穿过薄膜(自旋过 滤器)时所述电子变为被自旋极化。STT-MRAM也称为自旋转移力矩RAM(STT-RAM)、 自旋力矩转移磁化切换RAM(自旋RAM)以及自旋动量转移(SMT-RAM)。

图1说明常规STT-MRAM位单元100。STT-MRAM位单元100包含磁性隧道结(MTJ) 存储元件105、晶体管101、位线102和字线103。MTJ存储元件例如由至少两个铁磁层 (钉扎层和自由层)形成，所述至少两个铁磁层各自可保持磁场或极化且由薄的非磁性绝 缘层(隧穿势垒)分离。由于在施加到铁磁层的偏置电压下的隧穿效应，来自所述两个铁 磁层的电子可穿透所述隧穿势垒。自由层的磁性极化可反转，使得钉扎层和自由层的极 性大体上对准(平行)或相反(反平行)。穿过MTJ的电路径的电阻将取决于钉扎层和自由 层的极化的对准而变化。此电阻变化可用以对位单元100进行编程和读取。STT-MRAM 位单元100还包含源极线104、读出放大器108、读取/写入电路106和位线参考107。

所属领域的技术人员将了解存储器单元100的操作和构造。举例来说，位单元100 可经编程以使得二进制值“1”与其中自由层的极性平行于钉扎层的极性的操作状态相 关联。对应地，二进制值“0”可与所述两个铁磁层之间的反平行操作相关联。因此可 通过改变自由层的极性而将二进制值写入到位单元。

图2更详细说明MTJ单元105的常规设计。首先在底部电极202上形成反铁磁(AF) 层204，且随后在AF层204的顶部上形成钉扎层堆叠220。AF层204可由例如铂锰(PtMn) 合金形成。钉扎层堆叠220以固定磁性极化“钉扎”以形成钉扎层。钉扎层堆叠可包含 一个或一个以上层。钉扎层堆叠220可有时称为复合AF钉扎层或“合成”AF(SAF)钉 扎层。钉扎层堆叠220可包含通常由例如钴铁(CoFe)和/或钴铁硼(CoFeB)等金属合金形 成的底部钉扎层206、通常由例如钌(Ru)等非磁性金属形成的耦合层208，以及通常由例 如CoFe和/或CoFeB等金属合金形成的顶部钉扎层210。隧穿势垒层212由钉扎层堆叠 220的顶部上的例如氧化镁(MgO)等金属氧化物的绝缘体形成。具有可变磁性极化的自 由层214形成于势垒层212的顶部上。在一些设计中，例如钽(Ta)等罩盖或硬掩模层216 形成于自由层214的顶部上。

图2的常规MTJ设计具有若干缺点。一个缺点在于，高温后端过程可能允许不希望 的材料从一个层到另一层的扩散。举例来说，用于设定PtMnAF层204的所要磁矩的高 温退火过程可使Mn原子移动且允许其从AF层204扩散到底部钉扎层206、耦合层208、 顶部钉扎层210中，且甚至远达隧穿势垒层212。耦合层208的Ru原子可因一个或一 个以上高温后端过程而类似地遍及各种其它层而扩散。不希望的元素遍及MTJ堆叠的扩 散可抑制或破坏钉扎层堆叠220的反铁磁耦合，衰减AF层204与钉扎层堆叠220之间 的交换耦合，损坏层间界面(导致不良的热稳定性等)，减少MTJ单元的磁阻，或甚至使 MTJ单元无法在状态之间切换。因此，需要一种用于可在STT-MRAM单元中使用的MTJ 存储元件的经改进的钉扎层堆叠。

发明内容

本发明的示范性实施例是针对用于可在自旋转移力矩磁阻随机存取存储器 (STT-MRAM)单元中使用的磁性隧道结(MTJ)存储元件中的经改善的钉扎层堆叠的系统 和方法。

在一个实施例中，一种MTJ存储元件包括钉扎层堆叠和第一功能层。所述钉扎层堆 叠由多个层形成，所述多个层包括底部钉扎层、耦合层和顶部钉扎层。所述第一功能层 安置于所述底部钉扎层或所述顶部钉扎层中。

在另一实施例中，一种形成MTJ存储元件的方法包括：沉积且形成包括底部钉扎层、 耦合层和顶部钉扎层的多个层以形成钉扎层堆叠；以及沉积且形成安置于所述底部钉扎 层或所述顶部钉扎层中的第一功能层。

在另一实施例中，一种MTJ存储元件包括钉扎层堆叠和用于保护所述钉扎层堆叠的 第一装置。所述钉扎层堆叠由多个层形成，所述多个层包括底部钉扎层、耦合层和顶部 钉扎层。所述第一装置安置于所述底部钉扎层或所述顶部钉扎层中。

在另一实施例中，一种形成MTJ存储元件的方法包括：用于沉积且形成包括底部钉 扎层、耦合层和顶部钉扎层的多个层以形成钉扎层堆叠的步骤；以及用于沉积且形成安 置于所述底部钉扎层或所述顶部钉扎层中的第一功能层的步骤。

附图说明

呈现附图以帮助描述本发明的实施例，且提供附图仅用于说明实施例而不是限制实 施例。

图1说明常规STT-MRAM位单元。

图2更详细说明MTJ单元的常规设计。

图3说明根据实例实施例的包含安置于钉扎层堆叠的底部钉扎层中的功能层的MTJ 单元。

图4说明根据实例实施例的包含安置于钉扎层堆叠的顶部钉扎层中的功能层的MTJ 单元。

图5说明根据实例实施例的包含安置于钉扎层堆叠的底部钉扎层中的功能层和安置 于钉扎层堆叠的顶部钉扎层中的功能层两者的MTJ单元。

图6说明根据实例实施例的包含扩散势垒功能层的MTJ单元。

图7说明根据实例实施例的包含结晶增强功能层的MTJ单元。

图8说明根据实例实施例的包含补充功能层的MTJ单元。

图9说明根据实例实施例的包含安置于钉扎层堆叠的底部钉扎层中的两个功能层和 安置于钉扎层堆叠的顶部钉扎层中的两个功能层的MTJ单元。

图10说明根据实例实施例的包含安置于钉扎层堆叠的底部钉扎层中的两个功能层 和安置于钉扎层堆叠的顶部钉扎层中的两个功能层的另一MTJ单元。

图11说明根据实例实施例的形成MTJ单元的方法。

具体实施方式

在针对本发明的具体实施例的以下描述和相关图式中揭示本发明的方面。在不脱离 本发明的范围的情况下可设想替代实施例。另外，将不会详细描述或者将省略本发明的 众所周知的元件，以便不混淆本发明的相关细节。

本文使用词语“示范性”来表示“充当实例、例子或说明”。本文描述为“示范性” 的任何实施例都不一定解释为比其它实施例优选或有利。同样，术语“本发明的实施例” 不要求本发明的所有实施例都包含所论述的特征、优点或操作模式。本文使用的术语是 仅为了描述特定实施例的目的，且既定不限制本发明的实施例。

如本文使用，单数形式“一”和“所述”既定也包含复数形式，除非上下文另外明 确指示。将进一步了解，术语“包括”和/或“包含”在本文中使用时指定所陈述特征、 整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整数、 步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。

所揭示的实施例认识到，在常规方法的情况下，来自一个层的材料可能因例行高温 后端制造过程而不希望地扩散到一个或一个以上其它层中。此些材料的扩散导致可在自 旋转移力矩磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)单元中使用的磁性隧道结(MTJ)存储元件 中的若干有害效应，例如抑制或破坏给定层堆叠的反铁磁耦合，衰减两个给定层之间的 交换耦合，损坏层间边界(导致不良的热稳定性等)，减少MTJ的磁阻，或甚至使MTJ 不能在状态之间切换。因此，本文呈现若干技术以通过在MTJ单元的钉扎层堆叠内插入 一个或一个以上功能层来防止和/或修复MTJ单元中的各种与扩散相关的问题。也就是 说，功能层保护钉扎层堆叠免于穿过多个层的高温材料扩散。插入的功能层与总体钉扎 层堆叠高度相比通常相对薄，大约为一纳米。所揭示技术的各种特征和优点将从以下描 述中更容易明了。

图3说明根据实例实施例的包含安置于钉扎层堆叠的底部钉扎层中的功能层的MTJ 单元300。MTJ单元300包含形成于底部电极202上的反铁磁(AF)层204(例如，PtMn) 和形成于AF层204的顶部上的钉扎层堆叠320。钉扎层堆叠320以固定磁性极化“钉 扎”。在图3的设计中，钉扎层堆叠320包含第一底部钉扎层206a(BP1)(例如，CoFe 和/或CoFeB)和第二底部钉扎层206b(BP2)(例如，CoFe和/或CoFeB)，其间插入功能层 340。钉扎层堆叠320进一步包含耦合层208(例如，Ru)和顶部钉扎层210(例如，CoFe 和/或CoFeB)。MTJ单元300进一步包含隧穿势垒层212(例如，MgO)、自由层214和 罩盖/硬掩模层216(例如，Ta)。

如下文将更详细描述，在钉扎层堆叠的底部钉扎层内插入功能层可用以阻碍或阻挡 非所要材料穿过底部钉扎层的扩散。举例来说，图3的功能层340可阻碍或阻挡Mn原 子或类似物从AF层204的扩散以及Ru原子或类似物从耦合层208的扩散。在钉扎层 堆叠的底部钉扎层内插入功能层也可用以增强被非所要材料的扩散抑制或损坏的耦合 层结晶。举例来说，图3的功能层340可增强耦合层208中的Ru结晶或类似物，进而 改善反铁磁耦合强度。在钉扎层堆叠的底部钉扎层内插入功能层也可用以通过提供非晶 表面而使钉扎层界面平滑。举例来说，功能层340可帮助使第二底部钉扎层206b与耦 合层208之间的界面平滑，进而提供改善的热稳定性等。

图4说明根据实例实施例的包含安置于钉扎层堆叠的顶部钉扎层中的功能层的MTJ 单元400。MTJ单元400包含形成于底部电极202上的AF层204(例如，PtMn)和形成 于AF层204的顶部上的钉扎层堆叠420。钉扎层堆叠420以固定磁性极化“钉扎”。钉 扎层堆叠420包含底部钉扎层206(例如，CoFe和/或CoFeB)和耦合层208(例如，Ru)。 在图4的设计中，钉扎层堆叠420进一步包含第一顶部钉扎层210a(TP1)(例如，CoFe 和/或CoFeB)和第二顶部钉扎层210b(TP2)(例如，CoFe和/或CoFeB)，其间插入功能层 460。MTJ单元400进一步包含隧穿势垒层212(例如，MgO)、自由层214和罩盖/硬掩 模层216(例如，Ta)。

如下文将更详细描述，在钉扎层堆叠的顶部钉扎层内插入功能层可用以阻碍或阻挡 非所要材料穿过顶部钉扎层的扩散。举例来说，功能层460可阻碍或阻挡Ru原子或类 似物从耦合层208的扩散。在钉扎层堆叠的顶部钉扎层内插入功能层也可用以增强被非 所要材料的扩散抑制或损坏的隧穿势垒结晶。举例来说，功能层340可增强隧穿势垒212 中的MgO结晶或类似物，进而增加磁阻且降低一个或一个以上退火过程的所需温度。 在钉扎层堆叠的顶部钉扎层内插入功能层也可用以通过提供非晶表面而使钉扎层界面 平滑。举例来说，功能层460可使第一顶部钉扎层210b与耦合层208之间的界面平滑， 进而提供改善的热稳定性等。

在一些设计中，功能层可安置在钉扎层堆叠的底部钉扎层和顶部钉扎层两者内。此 功能层组合可用以实现上文关于图3和4协同描述的个别优点。

图5说明根据实例实施例的包含安置于钉扎层堆叠的底部钉扎层中的功能层和安置 于钉扎层堆叠的顶部钉扎层中的功能层两者的MTJ单元500。MTJ单元500包含形成于 底部电极202上的AF层204(例如，PtMn)和形成于AF层204的顶部上的钉扎层堆叠 520。钉扎层堆叠520以固定磁性极化“钉扎”。在图5的设计中，钉扎层堆叠520包含 第一底部钉扎层206a(BP1)(例如，CoFe和/或CoFeB)和第二底部钉扎层206b(BP2)(例 如，CoFe和/或CoFeB)，其间插入功能层540。钉扎层堆叠520还包含耦合层208(例如， Ru)。钉扎层堆叠520进一步包含第一顶部钉扎层210a(TP1)(例如，CoFe和/或CoFeB) 和第二顶部钉扎层210b(TP2)(例如，CoFe和/或CoFeB)，其间插入第二功能层560。 MTJ单元500进一步包含隧穿势垒层212(例如，MgO)、自由层214和罩盖/硬掩模层 216(例如，Ta)。

通过在钉扎层堆叠的底部钉扎层和/或顶部钉扎层内插入功能层所实现的特定优点 取决于所采用的功能层的类型。提供各种优点的各种类型的功能层可通过选择用以形成 每一功能层的适当材料或材料组成来实现。举例来说，取决于所要的效应，功能层可由 包含以下各项的材料形成：钽(Ta)、钛(Ti)、铬(Cr)、钌(Ru)、铪(Hf)、铂(Pt)、氧化铪(HfOx)、 氧化钴铁(CoFeOx)、钴铁钽合金(CoFeTa)、氧化钴铁钽(CoFeTaOx)、钴铁硼钽合金 (CoFeBTa)、钴铬合金(CoCr)、钴钌合金(CoRu)、钴铬钌合金(CoCrRu)、钴铬钽合金 (CoCrTa)、氧化钴铬钽(CoCrTaOx)、Hf的磁性合金、Hf的非磁性合金，或此项技术中 已知的其它材料。

图6说明根据实例实施例的包含扩散势垒功能层的MTJ单元600。如图示，MTJ 单元600包含底部电极202、AF层204(例如，PtMn)、第一底部钉扎层206a(BP1)(例 如，CoFe和/或CoFeB)、第一扩散势垒功能层640、第二底部钉扎层206b(BP2)(例如， CoFe和/或CoFeB)、耦合层208(例如，Ru)、第一顶部钉扎层210a(TP1)(例如，CoFe 和CoFeB)、第二扩散势垒功能层660、第二顶部钉扎层210b(TP2)(例如，CoFe和/或 CoFeB)、隧穿势垒层212(例如，MgO)、自由层214和罩盖/硬掩模层216(例如，Ta)。 第一底部钉扎层206a、第二底部钉扎层206b、第一顶部钉扎层210a、第二顶部钉扎层 210b、第一扩散势垒功能层640、第二扩散势垒功能层660和耦合层208形成钉扎层堆 叠620。为了说明目的展示两个扩散势垒功能层640、660，其中一者插入在第一底部钉 扎层206a与第二底部钉扎层206b之间，且一者插入在第一顶部钉扎层210a与第二顶 部钉扎层210b之间。然而，鉴于以上论述将了解，其它功能层类型和配置是可能的。

每一扩散势垒功能层640、660可由例如氧化钴铁(CoFeOx)、氧化铪(HfOx)、包含 Hf的磁性合金、包含Hf的非磁性合金或此项技术中已知的任何其它扩散势垒材料形成。 扩散势垒功能层640、660可用以阻碍或阻挡非所要材料的扩散，例如通过截留PtMn AF 层204的Mn原子或Ru耦合层208的Ru原子。

图7说明根据实例实施例的包含结晶增强功能层的MTJ单元700。如图示，MTJ 单元700包含底部电极202、AF层204(例如，PtMn)、第一底部钉扎层206a(BP1)(例 如，CoFe和/或CoFeB)、第一结晶增强功能层740、第二底部钉扎层206b(BP2)(例如， CoFe和/或CoFeB)、耦合层208(例如，Ru)、第一顶部钉扎层210a(TP1)(例如，CoFe 和/或CoFeB)、第二结晶增强功能层760、第二顶部钉扎层210b(TP2)(例如，CoFe和/ 或CoFeB)、隧穿势垒层212(例如，MgO)、自由层214和罩盖/硬掩模层216(例如，Ta)。 第一底部钉扎层206a、第二底部钉扎层206b、第一顶部钉扎层210a、第二顶部钉扎层 210b、第一结晶增强功能层740、第二结晶增强功能层760和耦合层208形成钉扎层堆 叠720。为了说明目的展示两个结晶增强功能层740、760，其中一者插入在第一底部钉 扎层206a与第二底部钉扎层206b之间，且一者插入在第一顶部钉扎层210a与第二顶 部钉扎层210b之间。然而，鉴于以上论述将了解，其它功能层类型和配置是可能的。

每一结晶增强功能层740、760可由例如Ta或此项技术中已知的任何其它结晶增强 材料形成。大体上，可使用任何体心立方(BCC)材料或其组合，包含磁性材料(例如，Fe、 FeB、CoFe、FePt、CoPt、CoFePt、CoCr、CoCrTa)和非磁性材料(例如，Ta、Cr、Mo、 CrRu、CrMo)两者。结晶增强功能层740、760可用以通过增强耦合层208中的Ru原子 的结晶化来增加钉扎层堆叠720的茹德曼-基特尔-粕谷-芳田 (Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida，“RKKY”)耦合的强度。结晶增强功能层740、760还 可用以通过增强隧穿势垒层212中的MgO的结晶化来降低所需的退火温度。结晶增强 功能层740、760还可用以通过增强耦合层208中的Ru原子的结晶化来使第一顶部钉扎 层210a与第二底部钉扎层206b之间的界面平滑，其可带来改善的热稳定性。

图8说明根据实例实施例的包含补充功能层的MTJ单元800。如图示，MTJ单元 800包含底部电极202、AF层204(例如，PtMn)、第一底部钉扎层206a(BP1)(例如， CoFe和/或CoFeB)、第一补充功能层840、第二底部钉扎层206b(BP2)(例如，CoFe和/ 或CoFeB)、耦合层208(例如，Ru)、第一顶部钉扎层210a(TP1)(例如，CoFe和/或CoFeB)、 第二补充功能层860、第二顶部钉扎层210b(TP2)(例如，CoFe和/或CoFeB)、隧穿势垒 层212(例如，MgO)、自由层214和罩盖/硬掩模层216(例如，Ta)。第一底部钉扎层206a、 第二底部钉扎层206b、第一顶部钉扎层210a、第二顶部钉扎层210b、第一补充功能层 840、第二补充功能层860和耦合层208形成钉扎层堆叠820。为了说明目的展示两个补 充功能层840、860，其中一者插入在第一底部钉扎层206a与第二底部钉扎层206b之间， 且一者插入在第一顶部钉扎层210a与第二顶部钉扎层210b之间。然而，鉴于以上论述 将了解，其它功能层配置是可能的。

每一补充功能层840、860可由例如Ru或Ru合金或此项技术中已知的任何其它补 充材料形成。补充功能层840、860的补充原子可例如通过占据例如第一底部钉扎层206a 和第二底部钉扎层206b以及第一顶部钉扎层210a和第二顶部钉扎层210b等相邻层的 空位，来防止耦合层208中的Ru原子或PtMn AF层204中的Mn原子的扩散。

上文参见图6到8描述的通过插入不同类型的功能层所实现的特定优点可通过协同 使用功能层中的两者或两者以上而组合。

图9说明根据实例实施例的包含安置于钉扎层堆叠的底部钉扎层中的两个功能层和 安置于钉扎层堆叠的顶部钉扎层中的两个功能层的MTJ单元900。如先前设计中，MTJ 单元900包含底部电极202、AF层204(例如，PtMn)、钉扎层堆叠920、隧穿势垒层212 (例如，MgO)、自由层214和罩盖/硬掩模层216(例如，Ta)。然而在图9的设计中，钉 扎层堆叠920包含第一底部钉扎层206a(BP1)(例如，CoFe和/或CoFeB)和第二底部钉 扎层206b(BP2)(例如，CoFe和/或CoFeB)，其间插入第一底部功能层940a和第二底部 功能层940b两者。钉扎层堆叠920还包含耦合层208(例如，Ru)。钉扎层堆叠920进一 步包含第一顶部钉扎层210a(TP1)(例如，CoFe和/或CoFeB)和第二顶部钉扎层210b (TP2)(例如，CoFe和/或CoFeB)，其间插入第一顶部功能层960a和第二顶部功能层960b。

在图9中，第一底部功能层940a展示为扩散势垒功能层，第二底部功能层940b展 示为补充功能层，第一顶部功能层960a展示为补充功能层，且第二顶部功能层960b展 示为结晶增强功能层。仅为了说明目的而展示功能层的特定类型、排序和数目。将了解， 功能层的任何组合、排序或数目是可能的。

图10说明根据实例实施例的包含安置于钉扎层堆叠的底部钉扎层中的两个功能层 和安置于钉扎层堆叠的顶部钉扎层中的两个功能层的另一MTJ单元1000。图10的设计 类似于图9的设计，不同之处是所述两对功能层是由额外的底部钉扎层或顶部钉扎层分 离，如图示。特定来说，MTJ单元1000包含底部电极202、AF层204(例如，PtMn)、 钉扎层堆叠1020、隧穿势垒层212(例如，MgO)、自由层214和罩盖/硬掩模层216(例 如，Ta)。钉扎层堆叠1020包含第一底部钉扎层206a(BP1)(例如，CoFe和/或CoFeB)、 第二底部钉扎层206b(BP2)(例如，CoFe和/或CoFeB)和第三底部钉扎层206c(BP3)(例 如，CoFe和/或CoFeB)。第一底部钉扎层206a和第二底部钉扎层206b其间插入第一底 部功能层1040a，且第二底部钉扎层206b和第三底部钉扎层206c其间插入第二底部功 能层1040b。钉扎层堆叠1020还包含耦合层208(例如，Ru)。钉扎层堆叠1020进一步 包含第一顶部钉扎层210a(TP1)(例如，CoFe和/或CoFeB)、第二顶部钉扎层210b(TP2) (例如，CoFe和/或CoFeB)和第三顶部钉扎层210c(TP3)(例如，CoFe和/或CoFeB)。第 一顶部钉扎层210a和第二顶部钉扎层210b其间插入第一顶部功能层1060a，且第二顶 部钉扎层210b和第三顶部钉扎层210c其间插入第二顶部功能层1060b。

如同图9的设计，在图10中，第一底部功能层940a展示为扩散势垒功能层，第二 底部功能层940b展示为补充功能层，第一顶部功能层960a展示为补充功能层，且第二 顶部功能层960b展示为结晶增强功能层。再次，仅为了说明目的而展示功能层的特定 类型、排序和数目，且将了解，功能层的任何组合、排序或数目是可能的。

图11说明根据实例实施例的形成MTJ单元的方法。展示图11中说明的方法特定用 于形成图10的MTJ单元1000，因为其是最复杂的。将了解，本文揭示的其余设计可通 过省略所描述步骤中的一者或一者以上而以类似方式形成。起初，在底部电极202上沉 积且形成AF层204(例如，PtMn)(框1102)。处理随后移到钉扎层堆叠1020的形成。在 AF层204上沉积且形成第一底部钉扎层206a(BP1)(例如，CoFe和/或CoFeB)(框1104)。 在第一底部钉扎层206a上沉积且形成第一底部功能层1040a(框1106)。在第一底部功能 层1040a上沉积且形成第二底部钉扎层206b(BP2)(例如，CoFe和/或CoFeB)(框1108)。 在第二底部钉扎层206b上沉积且形成第二底部功能层1040b(框1110)。在第二底部功能 层1040b上沉积且形成第三底部钉扎层206c(BP3)(例如，CoFe和/或CoFeB)(框1112)。 在第三底部钉扎层206c上沉积且形成耦合层208(例如，Ru)(框1114)。在耦合层208 上沉积且形成第一顶部钉扎层210a(TP1)(例如，CoFe和/或CoFeB)(框1116)。在第一 顶部钉扎层210a上沉积且形成第一顶部功能层1060a(框1118)。在第一顶部功能层1060a 上沉积且形成第二顶部钉扎层210b(TP2)(例如，CoFe和/或CoFeB)(框1120)。在第二 顶部钉扎层210b上沉积且形成第二顶部功能层1060b(框1122)。在第二顶部功能层 1060b上沉积且形成第三顶部钉扎层210c(TP3)(例如，CoFe和/或CoFeB)(框1124)。 在第三顶部钉扎层210c上沉积且形成隧穿势垒层212(例如，MgO)(框1126)。在第三顶 部钉扎层210c上沉积且形成自由层214(框1128)。在自由层214上形成罩盖/硬掩模层 216(例如，Ta)(框1130)。如上论述，可按需要选择功能层的特定类型、排序和数目。 进一步将了解，在某些设计中，可在所说明的层之间沉积且形成其它介入层(未图示)。 沉积且形成所述层中的每一者可包含一个或一个以上众所周知的工艺步骤，例如蚀刻、 化学机械抛光、磁性退火等。

将了解，本文描述的包含MTJ存储元件的存储器装置可包含在移动电话、便携式计 算机、手持式个人通信系统(PCS)单元、例如个人数据助理(PDA)等便携式数据单元、具 有GPS功能的装置、导航装置、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、例如仪 表读取设备等固定位置数据单元或者存储或检索数据或计算机指令的任何其它装置或 其任一组合内。因此，本发明的实施例可合适地用于包含包括如本文揭示的具有MTJ 存储元件的存储器的有源集成电路的任一装置中。

上文揭示的装置和方法可经设计且可经配置到GDSII和GERBER计算机文件中， 存储在计算机可读媒体上。这些文件又被提供给基于这些文件制造装置的制造处置者。 所得产品是半导体晶片，所述半导体晶片随后被切割为半导体裸片且封装成半导体芯 片。所述芯片随后用于上文描述的装置中。

因此，实施例可包含体现指令的机器可读媒体或计算机可读媒体，所述指令在由处 理器执行时将处理器和任何其它协作元件转变为用于执行通过指令提供的本文描述的 功能性的机器。

虽然上述揭示内容展示说明性实施例，但应注意到，在不脱离由所附权利要求书界 定的本发明的范围的情况下可在其中做出各种改变和修改。根据本文描述的实施例的方 法权利要求的功能、步骤和/或动作无需以任何特定次序执行。此外，虽然可以单数形式 描述或主张实施例的元件，但复数形式也是预期的，除非明确陈述限于单数形式。