本發(fā)明涉及磁性存儲器領(lǐng)域，特別是涉及一種磁補償mtj器件及其制造方法、mram設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、磁隨機存儲器(mram)由磁性隧道結(jié)(mtj)陣列構(gòu)成，mtj的核心結(jié)構(gòu)包括自由層、勢壘層和固定層。其中自由層和固定層為磁性多層膜，而勢壘層為一層很薄的絕緣層，厚度一般小于2nm。在mtj正常工作時，固定層的磁化方向不變，自由層磁化方向可由外加磁場或輸入電流改變，mtj的電阻值決定于自由層和固定層的相對磁化方向。當(dāng)自由層與固定層磁化方向平行時，mtj呈低電阻態(tài)；當(dāng)自由層與固定層磁化方向反平行時，mtj呈高電阻態(tài)。mtj器件基于mtj的高低電阻態(tài)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的記錄。

2、為減小固定層漏磁場對自由層的影響，人們采用基于人工反鐵磁結(jié)構(gòu)(saf)的固定層。人工反鐵磁結(jié)構(gòu)的固定層內(nèi)部包括的各個磁性層在自由層處的漏磁場會相互抵消，使自由層的兩種磁化狀態(tài)下的數(shù)據(jù)保持難度趨近一致，從而保障了mtj器件不同電阻態(tài)的數(shù)據(jù)保持能力的平衡性。但現(xiàn)有的mtj薄膜中，為滿足特定性能需求，如較強垂直磁各向異性(pma)、較高磁電阻(tmr)等，釘扎層和參考層所用的材料不同，其磁化強度具有不同的溫度變化響應(yīng)，加上mtj器件在實際使用的過程中環(huán)境復(fù)雜，環(huán)境溫度多變，導(dǎo)致隨溫度變化，基于saf的固定層在自由層處的漏磁場無法相互抵消，換言之，在不同溫度下，高低電阻態(tài)的數(shù)據(jù)保持能力也隨之相差較大，這不利于mtj器件的可靠性及良率。

3、因此，如何保障不同溫度下mtj器件不同電阻態(tài)的數(shù)據(jù)保持能力的平衡性，提升mtj器件可靠性，就成了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種磁補償mtj器件及其制造方法、mram設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中mtj器件在不同溫度下，高低電阻態(tài)的數(shù)據(jù)保持能力相差較大的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種磁補償mtj器件，包括依次層疊設(shè)置的mtj單元、隔離層及磁補償層；

3、所述mtj單元包括層疊設(shè)置的自由層、勢壘層及saf固定層；

4、在預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)的相同溫度下，所述saf固定層對應(yīng)的saf固定層凈余磁化強度，與所述磁補償層對應(yīng)的磁補償層凈余磁化強度的比值不超過第一給定范圍，且所述磁補償層凈余磁化強度與所述saf固定層凈余磁化強度的方向相反；

5、所述磁補償層的磁翻轉(zhuǎn)場大于所述自由層的磁翻轉(zhuǎn)場。

6、可選地，在所述的磁補償mtj器件中，所述磁補償層包括依次層疊設(shè)置的第一補償子層、反向耦合層及第二補償子層。

7、可選地，在所述的磁補償mtj器件中，所述第一補償子層和/或所述第二補償子層為復(fù)合層。

8、可選地，在所述的磁補償mtj器件中，所述復(fù)合層包括層疊設(shè)置的各向異性輔助層及磁性層。

9、可選地，在所述的磁補償mtj器件中，所述各向異性輔助層包括氧化鎂層或鈷層中的至少一種；

10、當(dāng)所述各向異性輔助層為氧化鎂層時，所述磁性層包括鈷層、鐵層、鎳層、硼化鈷層、硼化鐵層、硼化鎳層、鈷鐵層、鐵鎳層、鈷鎳層、鈷鐵硼層、鈷鐵鉑層、鈷鐵鈀層、鈷鐵鋱層、鈷鐵鉻層、鈷鐵釓層中的至少一種；

11、當(dāng)所述各向異性輔助層為鈷層時，所述磁性層包括鉑層、鈀層、鎳層中的至少一種。

12、可選地，在所述的磁補償mtj器件中，所述反向耦合層包括銥層、釕層中的至少一種。

13、可選地，在所述的磁補償mtj器件中，所述第一給定范圍為0.8至1.2，包括端點值。

14、可選地，在所述的磁補償mtj器件中，還包括反鐵磁釘扎層；

15、所述反鐵磁釘扎層設(shè)置于所述磁補償層遠離所述隔離層的表面。

16、一種mram設(shè)備，所述mram設(shè)備包括如上述任一種所述的磁補償mtj器件。

17、一種磁補償mtj器件的制造方法，包括：

18、獲取待處理mtj單元數(shù)據(jù)；所述待處理mtj單元數(shù)據(jù)對應(yīng)的待處理mtj單元包括層疊設(shè)置的自由層、勢壘層及saf固定層；

19、根據(jù)所述待處理mtj單元數(shù)據(jù)確定參考溫變磁化數(shù)據(jù)；所述參考溫變磁化數(shù)據(jù)指在預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)，所述saf固定層對應(yīng)的saf固定層凈余磁化強度與溫度的對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)；

20、根據(jù)所述參考溫變磁化數(shù)據(jù)，確定磁補償層數(shù)據(jù)，使所述磁補償層數(shù)據(jù)對應(yīng)的磁補償層在預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)的相同溫度下的磁補償層凈余磁化強度與所述saf固定層凈余磁化強度的比值不超過第一給定范圍，且所述磁補償層凈余磁化強度與所述saf固定層凈余磁化強度的方向相反，所述磁補償層的磁翻轉(zhuǎn)場大于所述自由層的磁翻轉(zhuǎn)場；

21、根據(jù)所述待處理mtj單元數(shù)據(jù)設(shè)置所述待處理mtj單元，根據(jù)所述磁補償層數(shù)據(jù)設(shè)置所述磁補償層，并在所述待處理mtj單元及所述磁補償層之間設(shè)置隔離層，得到成品mtj器件。

22、本發(fā)明所提供的磁補償mtj器件，包括依次層疊設(shè)置的mtj單元、隔離層及磁補償層；所述mtj單元包括層疊設(shè)置的自由層、勢壘層及saf固定層；在預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)的相同溫度下，所述saf固定層對應(yīng)的saf固定層凈余磁化強度，與所述磁補償層對應(yīng)的磁補償層凈余磁化強度的比值不超過第一給定范圍，且所述磁補償層凈余磁化強度與所述saf固定層凈余磁化強度的方向相反；所述磁補償層的磁翻轉(zhuǎn)場大于所述自由層的磁翻轉(zhuǎn)場。

23、本發(fā)明在mtj單元的一側(cè)增設(shè)了磁補償層，磁補償層的凈余磁化強度與saf固定層的凈余磁化強度在相同溫度下大小相近，但磁化方向相反，使得在自由層對應(yīng)位置，磁補償層產(chǎn)生的漏磁場與固定層產(chǎn)生的漏磁場在一定范圍內(nèi)的相同溫度下相互抵消，進而保證了不同溫度下mtj器件不同電阻態(tài)的數(shù)據(jù)保持能力的平衡性，改善了mtj器件可靠性及良率。本發(fā)明同時還提供了一種具有上述有益效果的磁補償mtj器件的制造方法及mram設(shè)備。

技術(shù)特征：

1.一種磁補償mtj器件，其特征在于，包括依次層疊設(shè)置的mtj單元、隔離層及磁補償層；

2.如權(quán)利要求1所述的磁補償mtj器件，其特征在于，所述磁補償層包括依次層疊設(shè)置的第一補償子層、反向耦合層及第二補償子層。

3.如權(quán)利要求2所述的磁補償mtj器件，其特征在于，所述第一補償子層和/或所述第二補償子層為復(fù)合層。

4.如權(quán)利要求3所述的磁補償mtj器件，其特征在于，所述復(fù)合層包括層疊設(shè)置的各向異性輔助層及磁性層。

5.如權(quán)利要求4所述的磁補償mtj器件，其特征在于，所述各向異性輔助層包括氧化鎂層或鈷層中的至少一種；

6.如權(quán)利要求2所述的磁補償mtj器件，其特征在于，所述反向耦合層包括銥層、釕層中的至少一種。

7.如權(quán)利要求1所述的磁補償mtj器件，其特征在于，所述第一給定范圍為0.8至1.2，包括端點值。

8.如權(quán)利要求1至7任一項所述的磁補償mtj器件，其特征在于，還包括反鐵磁釘扎層；

9.一種mram設(shè)備，其特征在于，所述mram設(shè)備包括如權(quán)利要求1至8任一項所述的磁補償mtj器件。

10.一種磁補償mtj器件的制造方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種涉及磁性存儲器領(lǐng)域，特別是涉及一種磁補償MTJ器件及其制造方法、MRAM設(shè)備，包括依次層疊設(shè)置的MTJ單元、隔離層及磁補償層；所述MTJ單元包括層疊設(shè)置的自由層、勢壘層及SAF固定層；在預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)的相同溫度下，所述SAF固定層對應(yīng)的SAF固定層凈余磁化強度，與所述磁補償層對應(yīng)的磁補償層凈余磁化強度的比值不超過第一給定范圍，且所述磁補償層凈余磁化強度與所述SAF固定層凈余磁化強度的方向相反；所述磁補償層的磁翻轉(zhuǎn)場大于所述自由層的磁翻轉(zhuǎn)場。本發(fā)明使得在自由層對應(yīng)位置磁補償層產(chǎn)生的漏磁場與固定層產(chǎn)生的漏磁場在一定范圍內(nèi)的相同溫度下相互抵消，保證了MTJ器件數(shù)據(jù)保持能力的平衡性。

技術(shù)研發(fā)人員：宮俊錄,韓谷昌
受保護的技術(shù)使用者：浙江馳拓科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10