СИСТЕМА И СПОСОБ СОЗДАНИЯ МАГНИТНОЙ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ Российский патент 2012 года по МПК H01L43/08 

Ι. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к созданию магнитной оперативной памяти.

ΙΙ. Описание предшествующего уровня техники

Успехи в развитии технологии привели в результате к малогабаритным и более мощным вычислительным устройствам. Например, в настоящее время существует разнообразие портативных персональных вычислительных устройств, включая беспроводные вычислительные устройства, такие как портативные беспроводные телефоны, персональные цифровые секретари (PDA), и пейджинговые устройства, которые малогабаритны, легковесны и легки для переноса пользователями. А именно портативные беспроводные телефоны, такие как сотовые телефоны и «Internet Protocol» (IP) телефоны, могут передавать голосовые пакеты и пакеты данных по беспроводным сетям. Более того, многие такие беспроводные телефоны включают в себя устройства иных типов, которые заключены в них. Например, беспроводный телефон может также включать в себя цифровой фотоаппарат, цифровую видеокамеру, цифровой магнитофон и плеер аудиофайлов. Также подобные беспроводные телефоны могут обрабатывать исполняемые инструкции, включая приложения программного обеспечения, такие как прикладная программа web браузера (web- обозревателя), которая может быть использована для доступа в Internet. Как таковые, эти беспроводные телефоны могут включать в себя значительные вычислительные возможности.

Понижение потребления мощности привело к меньшим размерам элементов электрических схем и рабочего напряжения в рамках таких портативных устройств. Уменьшение размеров элементов и рабочего напряжения при снижении потребления энергии также повышает чувствительность к шумам и к вариациям процесса производства.

Память, как правило, включается в состав беспроводных устройств, и потребление энергии может быть уменьшено посредством снижения энергетических требований для памяти. Магнитная оперативная память (MRAM) может потреблять энергию меньше, чем память других типов, и может быть желаемой для использования в беспроводных устройствах. Таким образом, желательны технологии создания, при которых повышается эффективность устройств MRAM посредством сокращения потребления энергии или повышения надежности, с уменьшенным размером элементов.

ΙΙΙ. Сущность изобретения

В конкретном варианте осуществления раскрыт способ для выравнивания магнитной пленки. Способ включает в себя прикладывание первого магнитного поля во время осаждения первого магнитного материала на подложку и одновременно прикладывание второго магнитного поля вдоль второго направления в области в течение осаждения на подложку.

В другом конкретном варианте осуществления раскрыто устройство. Устройство включает в себя камеру для осаждения, выполненную с возможностью осаждения магнитного материала на подложку. Камера для осаждения включает в себя область для осаждения. Устройство также включает в себя средство для прикладывания первого магнитного поля внутри области осаждения, причем первое магнитное поле ориентировано, по существу, вдоль первого направления. Устройство, более того, включает в себя средство для прикладывания второго магнитного поля внутри области осаждения, причем второе магнитное поле ориентировано, по существу, вдоль второго направления.

В другом конкретном варианте осуществления устройство включает в себя корпус, определяющий ограждение, конфигурированное ограждать подложку, включающую в себя первый участок подложки, имеющий первую ось легкого намагничивания, и второй участок подложки, имеющий вторую ось легкого намагничивания. Подложка должна получать магнитный материал посредством осаждения в то время, когда подложка находится в ограждении. Устройство более того включает в себя генератор первого магнитного поля, сконфигурированный генерировать первое магнитное поле в ограждении. Первое магнитное поле имеет первое направление магнитного поля. Устройство также включает в себя генератор второго магнитного поля, сконфигурированный генерировать второе магнитное поле в ограждении. Второе магнитное поле имеет второе направление магнитного поля. Когда первое направление магнитного поля, по существу, совпадает с первой осью легкого намагничивания, первая часть осажденного магнитного материала, находящаяся на первом участке подложки, имеет первую магнитную ориентацию, которая является, по меньшей мере, частично выровненной с первой осью легкого намагничивания. Когда второе направление магнитного поля, по существу, совпадает со второй осью легкого намагничивания, вторая часть осажденного магнитного материала, находящаяся на втором участке подложки, имеет вторую магнитную ориентацию, которая является, по меньшей мере, частично выровненной со второй осью легкого намагничивания.

В другом варианте осуществления раскрыта магнитная оперативная память (MRAM). MRAM включает в себя подложку, причем подложка включает в себя первый участок подложки, имеющий первую ось легкого намагничивания, и второй участок подложки, имеющий вторую ось легкого намагничивания. MRAM также имеет пленку, которая включает в себя магнитный материал, осажденный на подложку. Пленка включает в себя первый участок пленки и второй участок пленки. Первый участок пленки соединен с первым участком подложки, и первый участок пленки включает в себя первую часть магнитного материала, которая выровнена, по существу, вдоль первой оси легкого намагничивания. Пленка также включает в себя второй участок пленки, соединенный со вторым участком подложки. Второй участок пленки включает в себя вторую часть магнитного материала, которая, по существу, выровнена со второй осью легкого намагничивания. В течение осаждения пленки, подложку подвергают воздействию первого магнитного поля, которое ориентировано, по существу, вдоль первой оси легкого намагничивания, в то же время подложку также подвергают воздействию второго магнитного поля, которое ориентировано, по существу, вдоль второй оси легкого намагничивания.

Туннельный магниторезистивный коэффициент (TMR) является мерой отличия сопротивлений магнитного туннельного перехода (MTJ) между состоянием «0» и состоянием «1», сохраненным в MTJ в пределах MRAM. Чем больше TMR, тем более точный переход между состояниями, и тем меньше ток, который может быть необходим для записи данных в MTJ MRAM. Одно особенное преимущество, обеспеченное, по меньшей мере, одним из раскрытых вариантов осуществления, заключается в том, что MRAM, которая объединяет один или более MTJ, созданных по одному или более раскрытому варианту осуществления, может демонстрировать низкое потребление энергии вследствие увеличения TMR некоторых или всех MTJ в пределах MRAM.

Иные аспекты, преимущества и признаки настоящего раскрытия станут очевидными после рассмотрения всей заявки, включая следующие разделы: «Краткое описание чертежей», «Подробное описание» и «Формула изобретения».

Краткое описание чертежей

ФИГ.1 - схематичный вид конкретного иллюстративного варианта осуществления устройства для осаждения магнитной пленки;

ФИГ.2 - схематичный вид конкретного иллюстративного варианта осуществления, изображающий осаждение магнитной пленки, которая формирует участок магнитной оперативной памяти;

ФИГ.3A - схематичный вид другого конкретного иллюстративного варианта осуществления, изображающий осаждение магнитной пленки, которая формирует участок магнитной оперативной памяти;

ФИГ.3B - схематичный вид другого конкретного иллюстративного варианта осуществления, изображающий осаждение магнитной пленки, которая формирует участок магнитной оперативной памяти;

ФИГ.4A - схематичный вид другого конкретного иллюстративного варианта осуществления магнитной пленки на подложке, которая формирует участок магнитной оперативной памяти;

ФИГ.4B - схематичный вид конкретного иллюстративного варианта осуществления участка магнитной оперативной памяти;

ФИГ.5A - схематичный вид другого конкретного иллюстративного варианта осуществления участка магнитной оперативной памяти;

ФИГ.5B - схематичный вид другого конкретного иллюстративного варианта осуществления участка магнитной оперативной памяти;

ФИГ.6 - схематичный вид другого конкретного иллюстративного варианта осуществления устройства для осаждения магнитной пленки; и

ФИГ.7 - блок-схема последовательности операций конкретного варианта осуществления способа для создания магнитной оперативной памяти.

Подробное описание

На ФИГ.1A изображен схематичный вид конкретного иллюстративного варианта осуществления устройства для осаждения магнитной пленки, и в целом обозначенный позицией 100. Устройство включает в себя камеру 102 для осаждения, определяющую ограждение, в котором может происходить осаждение магнитного материала. Камера 102 для осаждения охвачена первой катушкой 106, имеющей первую ориентацию и выполненной из электропроводного материала. Камера 102 для осаждения также охвачена второй катушкой 108, имеющей вторую ориентацию и выполненной из того же самого электропроводного материала или иного электропроводного материала. Объект 104, на который может осаждаться первый магнитный материал, может быть помещен внутри ограждения, определяемого канавкой в подложке. Подложка может быть поддерживаемой внутри камеры 102 для осаждения опорной зажимной пластиной 103. В конкретном иллюстративном варианте осуществления объект 104 включает в себя первую стенку 109, вторую стенку 110, третью стенку 111 и четвертую стенку 113. В конкретном иллюстративном варианте осуществления, прежде чем поместить в камеру 102 для осаждения, объект 104 создают с каждой стенкой, формируемой по канавке. Каждая стенка объекта 104 имеет ось легкого намагничивания, ассоциированную с соответствующим закрепленным магнитным слоем, и каждая ось легкого намагничивания может иметь ориентацию, ассоциированную с геометрией соответствующей стенки. В иллюстративном примере стенка, которая является прямоугольником, может иметь ось легкого намагничивания, которая ориентирована вдоль главной оси прямоугольника. Например, первая стенка 109 имеет ось 114 легкого намагничивания, вторая стенка 110 имеет ось 116 легкого намагничивания, третья стенка 111 имеет ось 118 легкого намагничивания и четвертая стенка 113 имеет ось 120 легкого намагничивания.

Первая катушка 106 может производить первое магнитное поле 130. Вторая катушка 108 может производить второе магнитное поле 132. В конкретном иллюстративном варианте осуществления первое магнитное поле 130 является приблизительно перпендикулярным второму магнитному полю 132. В другом конкретном иллюстративном варианте осуществления первое магнитное поле 130 может быть под косым углом по отношению ко второму магнитному полю 132.

Первая катушка 106 может производить первое магнитное поле 130, когда первый электрический ток (не показан) проходит через катушку 106, и вторая катушка 108 может производить второе магнитное поле 132, когда второй электрический ток (не показан) проходит через вторую катушку 108. В другом конкретном иллюстративном варианте осуществления первое магнитное поле 130 или второе магнитное поле 132 можно обеспечить при помощи постоянных магнитов, которые можно выполнять в виде кольца или иной структуры, окружающей камеру 102 для осаждения. Еще в одном конкретном иллюстративном варианте осуществления первое магнитное поле 130 или второе магнитное поле 132 можно обеспечить посредством использования альтернативного типа устройства, генерирующего магнитное поле.

В конкретном иллюстративном варианте осуществления каждое магнитное поле может быть пространственно локализовано внутри камеры 102 для осаждения.

В действии, камера 102 для осаждения может содержать магнитные частицы в газообразном состоянии для осаждения на стенки объекта 104. Магнитные частицы могут включать в себя иллюстративную магнитную частицу 122, которая может иметь первую магнитную ориентацию, по существу, выровненную с первым магнитным полем 130, и вторую иллюстративную магнитную частицу 124, которая может иметь вторую магнитную ориентацию, по существу, выровненную со вторым магнитным полем 132.

В конкретном иллюстративном варианте осуществления перед осаждением магнитных частиц объект 104 может быть расположен внутри камеры 102 для осаждения с осью 118 легкого намагничивания, по существу, выровненной по первому магнитному полю 130, и где третья стенка 111 расположена в первой области, в которой присутствует первое магнитное поле 130. Объект 104 можно также расположить с осями 114, 116 и 120 легкого намагничивания, по существу, выровненными вдоль второго магнитного поля 132, и первой стенкой 109, второй стенкой 110 и четвертой стенкой 114, расположенными внутри второй области, в которой присутствует второе магнитное поле 132. В качестве альтернативы, первое магнитное поле 130 может быть ориентировано приблизительно параллельно оси 118 легкого намагничивания. Более того, второе магнитное поле 132 может быть ориентировано приблизительно параллельно осям 114, 116 и 120 легкого намагничивания.

Первое магнитное поле 130 и второе магнитное поле 132 можно прикладывать приблизительно в одно и то же время, или первое магнитное поле 130 и второе магнитное поле 132 можно прикладывать в течение общего промежутка времени. Так как магнитные частицы оседают на поверхности объекта 104, каждая магнитная частица может быть выровнена вдоль соответствующей оси легкого намагничивания стенки, на которую она оседает вследствие присутствия первого магнитного поля 130 или второго магнитного поля 132. Перед осаждением магнитного материала осаждают парамагнитные проводящие материалы. Парамагнитные проводящие материалы ведут к выравниванию магнитного поля с направлением слоя. Это усиливает эффект выравнивания по одному и тому же магнитному полю частиц, связанных с осью легкого намагничивания соответствующей стенки. Например, первая магнитная частица 112, которую подвергают воздействию первого магнитного поля 130, может быть выровнена вдоль оси 118 легкого намагничивания, так как она прилипает к третьей стенке 111. Вторая магнитная частица 115, которую подвергают воздействию второго магнитного поля 132, может быть выровнена вдоль оси 116 легкого намагничивания, так как она прилипает ко второй стенке 110. Магнитное выравнивание осажденных магнитных частиц, по существу, вдоль оси легкого намагничивания стенки приводит в результате к увеличению туннельного магниторезистивного коэффициента (TMR), создаваемого MTJ. Когда включены в MRAM, MTJ, создаваемые с использованием способа осаждения, описанного в данных документах (трехмерного), могут в результате привести к более низкому потреблению энергии и более высокой плотности MTJ, получаемой в результате MRAM по сравнению с MRAM, которые выполнены с MTJ, созданными иными способами (например, одномерным).

В другом конкретном иллюстративном варианте осуществления первое магнитное поле 130 и второе магнитное поле 132 могут иметь, по существу, унифицированную (одинаковую) напряженность поля по всему участку камеры для осаждения. В этом случае магнитные частицы, будучи осажденными, могут иметь тенденцию к выравниванию вдоль результирующего магнитного поля, которое является векторной суммой первого магнитного поля 130 и второго магнитного поля 132. Магнитные частицы, осажденные на стенки объекта 104, могут быть выровнены вдоль векторной суммы первого магнитного поля 130 и второго магнитного поля 132, и каждая осажденная магнитная частица может быть, по меньшей мере, частично выровненной с соответствующей осью легкого намагничивания стенки, на которой осаждена магнитная частица.

На ФИГ.2 схематичный вид конкретного иллюстративного варианта осуществления демонстрирует осаждение магнитной пленки, включающей в себя первый магнитный материал, для формирования участка магнитной оперативной памяти, в целом обозначенный позицией 200. Подложка 202 включает в себя второй магнитный материал, который имеет по существу фиксированную ориентацию внутри подложки 202. Второй магнитный материал внутри подложки 202 может именоваться «закрепленный» по ориентации (а также - «закрепленный слой», как в данных документах).

Во время осаждения подвергающиеся воздействию поверхности подложки 202 становятся покрытыми магнитными частицами. В камере для осаждения можно осаждать магнитные материалы посредством физического осаждения из паровой фазы, улучшенного плазмой осаждения из паровой фазы, или с помощью иных средств осаждения материала. Так как магнитные частицы осаждают на подложку 202, магнитные частицы формируют магнитную пленку 208, которая может включать в себя много молекулярных толщин магнитных частиц. Магнитные частицы, которые осаждают, могут иметь произвольную магнитную ориентацию. Стрелка 206 изображает ось легкого намагничивания подложки, которая является предпочтительным направлением ориентации, ассоциированной с формой подложки и с закрепленным магнитным слоем в пределах подложки 202. В результате произвольной ориентации осажденных магнитных частиц обычно нет магнитного выравнивания осажденных магнитных частиц вдоль оси 206 легкого намагничивания подложки 202.

На ФИГ.3A изображен схематичный вид другого конкретного иллюстративного варианта осуществления, изображающий осаждение магнитной пленки, которая формирует участок магнитной оперативной памяти. Подложка 302 помещена в камеру для осаждения для получения магнитных частиц, которые формируют магнитную пленку 310 на подложке 302. В камере для осаждения (не показано) можно осаждать магнитные частицы посредством физического осаждения из паровой фазы, улучшенного плазмой осаждения из паровой фазы, или с помощью иного способа. Магнитное поле 308, которое обычно имеет низкую напряженность, например менее 100 эрстед, можно прикладывать, во время осаждения, к пространству внутри камеры для осаждения. Магнитные частицы, такие как магнитная частица 306, могут стать выровненными вдоль направления приложенного магнитного поля 308 во время осаждения, пока присутствует магнитное поле 308. Подложка 302 может иметь ось 304 легкого намагничивания. Перед осаждением подложка 302 может быть установлена так, что ось 304 легкого намагничивания выровнена с магнитным полем 308. Во время осаждения магнитные частицы могут самостоятельно выравниваться по существу вдоль направления магнитного поля 308, которое является параллельным оси 304 легкого намагничивания. Магнитные частицы, осажденные на подложке 302, формируют магнитную пленку 310, которая может иметь среднюю магнитную ориентацию 312 магнитных частиц внутри магнитной пленки 310. Угол отклонения 314 демонстрирует отклонение в направлении средней магнитной ориентации 312 от оси 304 легкого намагничивания. В результате прикладывания магнитного поля 308 низкой напряженности в течение осаждения, угол отклонения 314 может быть малым, что показывает по существу выравнивание средней магнитной ориентации 312 и оси 304 легкого намагничивания. Таким образом, в результате магнитного поля 308 низкой напряженности во время осаждения, магнитная пленка 310 выровнена близко к оси 304 легкого намагничивания подложки 302. Выравнивание может привести в результате к увеличенному туннельному магниторезистивному коэффициенту (TMR) создаваемого MTJ. Когда включены в MRAM, MTJ, созданные с использованием способа осаждения, описанного в данных документах, в результате могут привести к более низкому потреблению энергии результирующей MRAM по сравнению с MRAM, которые выполнены с MTJ, созданными иными способами.

На ФИГ.3B представлен схематичный вид другого конкретного иллюстративного варианта осуществления, изображающий осаждение магнитной пленки, которая формирует участок магнитной оперативной памяти. Перед осаждением подложка 302 может быть установлена с осью 304 легкого намагничивания вдоль составляющей магнитного поля 308. В результате присутствия магнитного поля 308 в течение осаждения осажденные магнитные частицы могут быть выровнены параллельно магнитному полю 308. Прикладыванием магнитного поля 308 низкой напряженности в течение осаждения угол отклонения 314 между средней магнитной ориентацией 312 магнитной пленки 310 и осью 304 легкого намагничивания можно уменьшать, от угла отклонения, которое может возникать в отсутствие магнитного поля 308 во время осаждения. Таким образом, в результате магнитного поля 308 низкой напряженности, прикладываемого в течение осаждения, магнитная ориентация 312, по меньшей мере, частично выровнена с осью 304 легкого намагничивания подложки 302.

В конкретном иллюстративном варианте осуществления магнитное поле 308 может иметь напряженность магнитного поля меньше нескольких сотен, например менее 100 эрстед. В другом конкретном иллюстративном варианте осуществления, магнитное поле 308 может иметь напряженность магнитного поля меньше приблизительно нескольких десятков эрстед. Еще в одном конкретном иллюстративном варианте осуществления магнитное поле 308 может быть меньше нескольких сотен, например менее 100 эрстед.

На ФИГ.4A показан другой конкретный иллюстративный вариант осуществления магнитной пленки на подложке, которая формирует участок магнитной оперативной памяти. Подложка 402, имеющая ось 404 легкого намагничивания, получила слой магнитного материала, образующего магнитную пленку 408, посредством осаждения, таким как физическое осаждение из паровой фазы или посредством иного способа. Подложку 402 и магнитную пленку 408 подвергают магнитному отжигу, при котором ось 404 легкого намагничивания расположена вдоль направления сильного магнитного поля (~10000 эрстед) 410, и температуру подложки 402 и магнитной пленки 408 поднимают в течение заданного периода времени. В результате магнитного отжига магнитные частицы, такие как магнитная частица 406, внутри магнитной пленки 408, имеют тенденцию ориентироваться в направлении магнитного поля 410. В результате, после магнитного отжига, средняя магнитная ориентация 412 магнитных частиц внутри магнитной пленки 408 находится, по существу, вдоль оси 404 легкого намагничивания, как показано, очень малым углом отклонения 414 среднего направления магнитного поля магнитных частиц магнитной пленки 408 от оси 404 легкого намагничивания. Таким образом, магнитный отжиг предназначен для дополнительного выравнивания магнитных частиц внутри магнитной пленки 408, которые были частично выровнены во время осаждения в присутствии магнитного поля слабой напряженности.

На ФИГ.4B представлены подложка и магнитная пленка по ФИГ.4A, сформированные по шаблону, для образования магнитной оперативной памяти (MRAM) 424. MRAM 424 включает в себя множество магнитных туннельных переходов (MTJ), таких как MTJ 416. MTJ 416 включает в себя закрепленный ферромагнитный слой 418, туннельный переход (барьер) 420 и свободный ферромагнитный слой 422. Свободный ферромагнитный слой 422 может включать в себя участок пленки 408, как показано на ФИГ.4A. Фиксированный (закрепленный) ферромагнитный слой 418 может включать в себя участок подложки 402, показанной на ФИГ.4A. Таким образом, подложка 402, которая имеет магнитную пленку 408, осажденную на нее, может быть структурирована, чтобы множество MTJ формировали магнитную оперативную память.

На ФИГ.5A показан схематичный вид другого конкретного иллюстративного варианта осуществления участка магнитной оперативной памяти, и в целом обозначенный позицией 500. Ячейка 502 магнитного туннельного перехода (MTJ) включает в себя множество стенок, причем каждая стенка имеет соответствующий закрепленный магнитный слой. Первая стенка 504 имеет первую ось 508 легкого намагничивания. Вторая стенка 520 имеет вторую ось 524 легкого намагничивания. Третья стенка 506 имеет третью ось 512 легкого намагничивания. Четвертая стенка 522 имеет четвертую ось 526 легкого намагничивания. Во время создания ячейка 502 MTJ может быть подвергнута осаждению магнитного материала. Во время осаждения ячейка 502 MTJ может быть внутри камеры для осаждения, в которой первое магнитное поле 516 слабой напряженности приложено и локализовано в области камеры для осаждения (не показано), которая включает в себя третью стенку 506. Второе магнитное поле 518 слабой напряженности со вторым направлением может быть приложено и локализовано в другой области камеры для осаждения, которая включает в себя первую стенку 504, вторую стенку 520 и четвертую стенку 522. Перед осаждением ячейка 502 может быть ориентирована так, что третья ось 512 легкого намагничивания приблизительно параллельна первому магнитному полю 516, а оси 508, 524 и 526 легкого намагничивания приблизительно параллельны второму магнитному полю 518.

В результате присутствия магнитных полей 516 и 518 слабой напряженности во время осаждения каждая магнитная частица, которая осаждена на структуру 502, имеет тенденцию выравнивания вдоль оси легкого намагничивания стенки, на которую осаждена магнитная частица. Например, магнитная частица 510, когда осаждается, имеет тенденцию выравнивания вдоль первой оси 508 легкого намагничивания соответствующей первой стенки 504. Магнитная частица 514, которая осаждается на третью стенку 506, имеет тенденцию выравнивания вдоль третьей оси 512 легкого намагничивания. Таким образом, в результате присутствия первого магнитного поля 516 и второго магнитного поля 518, магнитные частицы, которые осаждаются на стенки структуры 502, формируя магнитную пленку на каждой из стенок, имеют тенденцию выравнивания вдоль соответствующей оси легкого намагничивания, соответствующей стенке, на которую осаждена магнитная частица. В результате магнитная пленка, осажденная на поверхность стенки, имеет тенденцию выравнивания вдоль оси легкого намагничивания соответствующей стенки. Таким образом, из-за присутствия магнитного поля слабой напряженности во время осаждения, магнитная пленка, осажденная на стенку устройства 502, имеет тенденцию выравнивания по направлению, близкому соответствующей оси легкого намагничивания, что может приводить в результате к увеличению туннельного магниторезистивного коэффициента (TMR) MTJ.

На ФИГ.5B показан схематичный вид другого конкретного иллюстративного варианта осуществления участка магнитной оперативной памяти. Во время осаждения устройство 502 может быть внутри камеры для осаждения, в которой первое магнитное поле 516 слабой напряженности и второе магнитное поле 518 слабой напряженности приблизительно равномерно присутствуют во всей области камеры для осаждения, в которую помещено устройство 502. Магнитные частицы, которые осаждаются на стенки 504, 506, 520 и 522, могут иметь тенденцию выравнивания вдоль направления 530 результирующего магнитного поля, которое является векторной суммой первого магнитного поля 516 и второго магнитного поля 518. Каждая магнитная частица может иметь магнитную ориентацию с составляющей вдоль оси легкого намагничивания стенки, на которую она осаждена, и поэтому может быть, по меньшей мере, частично выровненной с осью легкого намагничивания соответствующей стенки.

На ФИГ.6 показан схематичный вид другого конкретного иллюстративного варианта осуществления устройства, обычно используемого для осаждения магнитной пленки, и в целом обозначен позицией 600. Камера 602 для осаждения определяет пространство, в котором может происходить осаждение магнитного материала. Первый набор электропроводных катушек 620 может производить первое магнитное поле 608. Второй набор проводящих катушек 622 может производить второе магнитное поле 612. Третий набор проводящих катушек 624 может производить третье магнитное поле 614. В качестве альтернативы, каждое из магнитных полей 608, 612, 614 может быть произведено альтернативными средствами, которые могут включать в себя постоянные магниты, или посредством иных средств произведения магнитных полей.

Устройство 615 может быть ячейкой магнитного туннельного перехода на этапе создания. Устройство 615 включает в себя прямоугольные стенки. Например, первая стенка 632 может иметь первую ось 630 легкого намагничивания, вторая стенка 642 может иметь вторую ось 640 легкого намагничивания и третья стенка 652 может иметь третью ось 650 легкого намагничивания. Во время осаждения устройство 615 может быть установлено так, что первая ось 630 легкого намагничивания ориентирована вдоль направления первого магнитного поля 608, вторая ось 640 легкого намагничивания ориентирована вдоль направления второго магнитного поля 612 и третья ось 650 легкого намагничивания ориентирована вдоль направления третьего магнитного поля 614. В результате присутствия магнитных полей 608, 612 и 614 слабой напряженности, каждая магнитная частица, такая как 626, может стать выровненной с результирующим магнитным полем 640, которое является векторной суммой магнитных полей 608, 612 и 614. Посредством использования магнитных полей 608, 612 и 614 слабой напряженности, осажденная магнитная частица магнитной пленки может быть, по меньшей мере, частично выровненной с соответствующей осью легкого намагничивания стенки, на которую магнитная частица осаждена.

На фиг. 7 показана блок-схема конкретного варианта осуществления для способа создания магнитной оперативной памяти. На этапе 702 подложку помещают в камеру для осаждения с первым направлением магнитного поля, выровненным вдоль первой оси легкого намагничивания подложки, и вторым направлением магнитного поля, выровненным вдоль второй оси легкого намагничивания подложки. Переходя к этапу 704, первое магнитное поле слабой напряженности прикладывают вдоль первого направления магнитного поля внутри камеры для осаждения и одновременно второе магнитное поле слабой напряженности прикладывают вдоль второго направления магнитного поля внутри камеры для осаждения. Переходя к этапу 706, опционно третье магнитное поле прикладывают вдоль третьего направления магнитного поля, в котором выровнена третья ось легкого намагничивания участка подложки. Третье магнитное поле прикладывают одновременно с первым магнитным полем и вторым магнитным полем. Продолжая на этапе 708, магнитный материал осаждают на подложку, формируя магнитную пленку на подложке. Продвигаясь вперед на этапе 710, после окончания осаждения, подложку с осажденной магнитной пленкой подвергают магнитному отжигу при повышенной температуре с использованием первого магнитного поля высокой напряженности, приложенного вдоль первой оси легкого намагничивания, и второго магнитного поля высокой напряженности, одновременно приложенного вдоль второй оси легкого намагничивания. Переходя к этапу 712, опционно, третье магнитное поле высокой напряженности может быть одновременно приложено вдоль третьей оси легкого намагничивания в течение магнитного отжига. Способ завершается на этапе 714.

В действии, посредством прикладывания магнитного поля слабой напряженности вдоль направления, соответствующего оси легкого намагничивания поверхности устройства во время осаждения магнитной пленки, осажденная магнитная пленка может быть, по меньшей мере, частично выровнена с осью легкого намагничивания. Особенно для трехмерной структуры MTJ, осажденная магнитная пленка каждой стенки будет частично выровнена с каждой осью легкого намагничивания. В результате выравнивания магнитной пленки перед магнитным отжигом устройство, такое как ячейка MTJ, особенно трехмерного MTJ, может демонстрировать улучшенные рабочие характеристики, такие как повышенный туннельный магниторезистивный коэффициент (TMR). MTJ, созданные данным способом, могут работать с более низким потреблением энергии и более высокой плотностью в ячейке MTJ, нежели MTJ, созданные иными способами.

Среда хранения, содержащая MRAM, созданную, как описано здесь, может быть связана с процессором так, что процессор может считывать информацию с и записывать информацию на среду хранения MRAM. В качестве альтернативы, среда хранения может быть интегральной с процессором. Процессор и среда хранения могут находиться на прикладных интегральных схемах (ASIC). ASIC может находиться в вычислительном устройстве или в терминале пользователя. В качестве альтернативы, процессор и среда хранения могут находиться как дискретные компоненты в вычислительном устройстве или терминале пользователя.

Приведенное описание раскрытых вариантов осуществления данного изобретения предоставлено, чтобы дать любому специалисту в данной области техники возможность изготовить или использовать раскрытые варианты осуществления. Разнообразные модификации данных вариантов осуществления будут очевидны специалисту в данной области техники, и принципы, описанные в данных документах, могут иметь практическое применение в других вариантах осуществления в объеме настоящего изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не следует понимать как лимитирующее варианты осуществления, представленные в данных документах, а следует рассматривать в полном объеме признаков, не противоречащих принципам и признакам новизны, которые определены нижеследующей формулой изобретения.

Настоящее изобретение относится к созданию магнитной оперативной памяти. Согласно изобретению предложен способ для выравнивания магнитной пленки во время ее осаждения. Способ включает в себя прикладывание первого магнитного поля вдоль первого направления в области, в которой находится подложка во время осаждения первого магнитного материала на подложку, причем магнитная пленка содержит первый магнитный материал; и прикладывание второго магнитного поля вдоль второго направления в области во время осаждения первого магнитного материала на подложку. Также предложены три варианта устройств для осаждения магнитной пленки. Изобретение обеспечивает возможность повышения эффективности устройств магнитной оперативной памяти посредством сокращения потребления энергии или повышения надежности, с уменьшенным размером элементов. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ выравнивания магнитной пленки, причем способ содержит:
прикладывание первого магнитного поля вдоль первого направления в области, в которой находится подложка во время осаждения первого магнитного материала на подложку, причем магнитная пленка содержит первый магнитный материал; и
прикладывание второго магнитного поля вдоль второго направления в области во время осаждения первого магнитного материала на подложку.

2. Способ по п.1, в котором первое магнитное поле и второе магнитное поле прикладывают приблизительно в одно и то же время.

3. Способ по п.2, в котором первое магнитное поле и второе магнитное поле прикладывают в течение общего промежутка времени.

4. Способ по п.1, в котором первое магнитное поле имеет первую напряженность магнитного поля, причем первая напряженность магнитного поля имеет значение меньше, чем приблизительно 1000 Э.

5. Способ по п.1, в котором второе магнитное поле имеет вторую напряженность магнитного поля, причем вторая напряженность магнитного поля имеет значение меньше чем приблизительно 1000 Э.

6. Способ по п.1, в котором подложка содержит второй магнитный материал.

7. Способ по п.1, дополнительно содержащий, после осаждения первого магнитного материала, магнитный отжиг первого магнитного материала, при этом магнитный отжиг содержит прикладывание третьего магнитного поля к области, причем третье магнитное поле ориентировано, по существу, вдоль первого направления.

8. Способ по п.7, в котором третье магнитное поле имеет третью напряженность магнитного поля, которая превышает первую напряженность магнитного поля, ассоциированную с первым магнитным полем.

9. Способ по п.7, дополнительно содержащий прикладывание четвертого магнитного поля к области, причем четвертое магнитное поле ориентировано, по существу, вдоль второго направления.

10. Способ по п.9, в котором четвертое магнитное поле имеет четвертую напряженность магнитного поля, которая превышает вторую напряженность магнитного поля, ассоциированную со вторым магнитным полем.

11. Способ по п.1, в котором подложка содержит:
первый участок подложки, имеющий первую ось легкого намагничивания, и второй участок подложки, имеющий вторую ось легкого намагничивания;
причем подложка ориентирована в области так, что первая ось легкого намагничивания ориентирована, по существу, вдоль первого направления и вторая ось легкого намагничивания ориентирована, по существу, вдоль второго направления.

12. Способ по п.11, в котором первое магнитное поле ориентировано приблизительно параллельно первой оси легкого намагничивания первого участка подложки и второе магнитное поле ориентировано приблизительно параллельно второй оси легкого намагничивания второго участка подложки.

13. Устройство для осаждения магнитной пленки, содержащее:
камеру для осаждения, сконфигурированную для осаждения магнитного материала на подложку, причем камера для осаждения включает в себя область осаждения;
средство для прикладывания первого магнитного поля в области осаждения, причем первое магнитное поле ориентировано, по существу, вдоль первого направления;
средство для прикладывания второго магнитного поля в области осаждения, причем второе магнитное поле ориентировано, по существу, вдоль второго направления;
при этом магнитный материал находится в области для осаждения во время процесса осаждения.

14. Устройство по п.13, в котором первое магнитное поле имеет первую напряженность магнитного поля, которая не превышает нескольких сотен эрстед.

15. Устройство по п.13, в котором первое магнитное поле имеет первую напряженность магнитного поля, которая не превышает приблизительно 100 Э.

16. Устройство по п.13, в котором второе магнитное поле имеет вторую напряженность магнитного поля, которая не превышает нескольких сотен эрстед.

17. Устройство по п.13, в котором второе магнитное поле имеет вторую напряженность магнитного поля, которая не превышает 100 Э.

18. Устройство по п.13, в котором первое направление является приблизительно перпендикулярным второму направлению.

19. Устройство по п.13, дополнительно содержащее средство для прикладывания третьего магнитного поля в области осаждения, причем третье магнитное поле ориентировано, по существу, вдоль третьего направления, которое отличается от первого направления и второго направления.

20. Устройство по п.13, в котором подложка содержит:
первый участок подложки, имеющий первую ось легкого намагничивания,
второй участок подложки, имеющий вторую ось легкого намагничивания, и
третий участок подложки, имеющий третью ось легкого намагничивания;
причем первая ось легкого намагничивания ориентирована, по существу, вдоль первого направления, вторая ось легкого намагничивания ориентирована, по существу, вдоль второго направления, и третья ось легкого намагничивания ориентирована, по существу, вдоль третьего направления.

21. Устройство для осаждения магнитной пленки, содержащее:
корпус, определяющий ограждение, конфигурированное ограждать подложку, включающую в себя первый участок подложки, имеющий первую ось легкого намагничивания, и второй участок подложки, имеющий вторую ось легкого намагничивания, причем подложка получает магнитный материал посредством осаждения, в то время когда подожка находится в ограждении;
генератор первого магнитного поля, сконфигурированный генерировать первое магнитное поле в ограждении, причем первое магнитное поле имеет первое направление магнитного поля;
генератор второго магнитного поля, сконфигурированный генерировать второе магнитное поле в ограждении, причем второе магнитное поле имеет второе направление магнитного поля;
при этом, если первое направление магнитного поля, по существу, совпадает с первой осью легкого намагничивания, первая часть осажденного магнитного материала, находящаяся на первом участке подложки, имеет первую магнитную ориентацию, которая, по меньшей мере, частично выровнена с первой осью легкого намагничивания; и
при этом, если второе магнитное поле, по существу, совпадает со второй осью легкого намагничивания, вторая часть осажденного магнитного материала, находящаяся на втором участке подложки, имеет вторую магнитную ориентацию, которая, по меньшей мере, частично выровнена со второй осью легкого намагничивания.

22. Устройство по п.20, в котором первая часть осажденного магнитного материала и вторая часть осажденного магнитного материала формируют магнитную пленку, по меньшей мере, частично покрывающую подложку.

23. Устройство по п.21, в котором магнитный туннельный переход сформирован из участка подложки и участка магнитной пленки.

24. Магнитная оперативная память (MRAM), содержащая:
подложку, включающую в себя первый участок подложки, имеющий первую ось легкого намагничивания, и второй участок подложки, имеющий вторую ось легкого намагничивания;
пленку, включающую в себя магнитный материал, осажденный на подложке, причем пленка включает в себя первый участок пленки и второй участок пленки;
причем первый участок пленки соединен с первым участком подложки, при этом первый участок пленки включает в себя первую часть магнитного материала, которая выровнена, по существу, вдоль первой оси легкого намагничивания;
причем второй участок пленки соединен со вторым участком подложки, при этом второй участок пленки включает в себя вторую часть магнитного материала, которая выровнена, по существу, вдоль второй оси легкого намагничивания;
при этом во время осаждения пленки, подложку подвергают воздействию первого магнитного поля, которое ориентировано, по существу, вдоль первой оси легкого намагничивания, в то же время подложку подвергают воздействию второго магнитного поля, которое ориентировано, по существу, вдоль второй оси легкого намагничивания.

25. MRAM по п.24, в которой первое магнитное поле имеет первую напряженность магнитного поля, которая меньше, чем несколько сотен эрстед, и второе магнитное поле имеет вторую напряженность магнитного поля, которая меньше, чем несколько сотен эрстед.