例如，第一被钉扎图案110a、交换親合图案115a和交换親合增强磁图案120a可以具有HCP晶体结构。
[0097]极化增强磁图案130a可以包括能够通过与隧道阻挡图案145a接触而产生高隧穿磁阻的磁性材料。另外，极化增强磁图案130a可以包括能够在隧道阻挡图案145a和极化增强磁图案130a之间的界面处引起界面垂直磁各向异性的磁性材料。极化增强磁图案130a包括与包含在中间磁图案125a中的元素不同的元素。换句话说，极化增强磁图案130a可以包括不显著地包括在中间磁图案125a中的元素。如上所述，极化增强磁图案130a可以具有与非磁性图案123a和中间磁图案125a相同的晶体结构。例如，极化增强磁图案130a可以包括钴铁硼(CoFeB)。
[0098]隧道阻挡图案145a可以包括镁氧化物(MgO)或铝氧化物(AlO)。在一些实施例中，隧道阻挡图案145a可以包括具有氯化钠(NaCl)晶体结构的镁氧化物(MgO)。
[0099]自由磁图案150a可以包括能够通过与隧道阻挡图案145a接触而产生高隧穿磁阻比的磁性材料。另外，自由磁图案150a可以包括能够在隧道阻挡图案145a和自由磁图案150a之间的界面处引起界面垂直磁各向异性的磁性材料。例如，自由磁图案150a可以包括钴铁硼(CoFeB)。
[0100]再次参照图1，在本实施例中，自由磁图案140a、隧道阻挡图案145a和自由磁图案150a可以顺序地堆叠在下层间绝缘层102上。换句话说，第一被钉扎图案110a、交换耦合图案115a、第二被钉扎图案135a、隧道阻挡图案145a和自由磁图案150a可以顺序地堆叠在下层间绝缘层102上。
[0101]籽晶图案107a可以设置在第一被钉扎图案IlOa和下层间绝缘层102之间。籽晶图案107a可以电连接到下接触插塞105的顶表面。在一些实施例中，籽晶图案107a可以由具有与第一被钉扎图案IlOa相同的晶体结构的导电材料形成。例如，籽晶图案107a可以具有HCP晶体结构。例如，籽晶图案107a可以包括钌(Ru)。
[0102]在本实施例中，交换耦合增强磁图案120a、非磁性图案123a、中间磁图案125a和极化增强磁图案130a可以顺序地堆叠在交换耦合图案115a上。非磁性图案123a可以与交换耦合增强磁图案120a的顶表面和中间磁图案125a的底表面接触。
[0103]覆盖氧化物图案155a可以设置在自由磁图案150a的顶表面上。覆盖氧化物图案155a可以与自由磁图案150a接触，使得可以在覆盖氧化物图案155a和自由磁图案150a之间的界面处引起界面垂直磁各向异性。例如，覆盖氧化物图案155a中的氧原子可以与自由磁图案150a的钻铁棚(CoFeB)中的铁原子反应以引起界面垂直磁各向异性。因此，可以改善自由磁图案150a的垂直磁各向异性。覆盖氧化物图案155a可以具有足够薄的厚度使得操作电流中的电子可以经过覆盖氧化物图案155a。例如，覆盖氧化物图案155a可以包括镁氧化物(MgO)、钽氧化物(TaO)和铝氧化物(AlO)中的至少一个。
[0104]覆盖电极160a可以堆叠在覆盖氧化物图案155a的顶表面上。例如，覆盖电极160a可以包括钽(Ta)、钌(Ru)、钛(Ti)和铂(Pt)中的至少一个。上层间绝缘层165可以设置在下层间绝缘层102上。上层间绝缘层165可以覆盖MTJ图案和覆盖电极160a。上接触插塞167可以穿过上层间绝缘层165并可以连接到覆盖电极160a。例如，上接触插塞167可以包括金属(例如，钨、钛和/或钽)或导电的金属氮化物(例如，钛氮化物、钽氮化物和/或钨氮化物)中的至少一个。互连170可以设置在上层间绝缘层165上。互连170可以连接到上接触插塞167。在一些实施例中，互连170可以对应于位线。例如，互连170可以包括金属(例如，钨、钛和/或钽)和导电的金属氮化物(例如，钛氮化物、钽氮化物和/或钨氮化物)中的至少一个。
[0105]根据上面描述的磁存储器器件，交换耦合图案115a和隧道阻挡图案145a之间的第二被钉扎图案135a包括非磁性图案123a和中间磁图案125a以及极化增强磁图案130a。这里，在非磁性图案123a和中间磁图案125a之间的界面处引起界面垂直磁各向异性。换句话说，第二被钉扎图案135a的垂直磁各向异性可以通过非磁性图案123a和中间磁图案125a而改善。因此，可以改善MTJ图案的隧穿磁阻比，并可以减少或最小化由高温引起的MTJ图案的特性的恶化。
[0106]自由磁图案150a、隧道阻挡图案145a和极化增强磁图案130a可以在高温被热处理以改善MTJ图案的隧穿磁阻比。如果非磁性图案123a和中间磁图案125a被省略，则第二被钉扎图案135a的垂直磁各向异性会被高温热处理恶化。然而，在本发明构思的实施例中，第二被钉扎图案135a包括非磁性图案123a和中间磁图案125a，非磁性图案123a在非磁性图案123a和中间磁图案125a之间的界面处引起界面垂直磁各向异性。换句话说，第二被钉扎图案的垂直磁各向异性自身可以提高，从而可以减少或最小化MTJ图案的特性的恶化(例如，由高温热处理由引起)。
[0107]另外，非磁性图案123a可以用作抵抗第一被钉扎图案IlOa的原子(例如，铂原子)的扩散阻挡，否则该原子会在高温热处理期间朝向极化增强磁图案130a扩散。因此，可以改善MTJ图案的可靠性。另外，可以改善在形成MTJ图案之后的随后工艺的工艺温度容限(margin)。
[0108]此外，非磁性图案123a可以具有与中间磁图案125a相同的晶体结构。因此，非磁性图案123a可以在用于形成中间磁图案125a的沉积工艺期间用作籽晶使得第二被钉扎图案135a可以容易地制造。
[0109]接下来，将描述磁存储器器件的修改示例。在下文，将描述上述的实施例和修改示例之间的差异以减少冗余的说明。
[0110]图2是示出根据本发明构思的一些实施例的磁存储器器件的修改示例的截面图。
[0111]参照图2，在根据本修改示例的磁存储器器件中，参考磁图案141a的第二被钉扎图案136a可以包括顺序地堆叠在交换耦合图案115a上的交换耦合增强磁图案120a、中间磁图案125a、非磁性图案123a和极化增强磁图案130a。换句话说，中间磁图案125a可以设置在非磁性图案123a和交换耦合增强磁图案120a之间，非磁性图案123a可以设置在中间磁图案125a和极化增强磁图案130a之间。
[0112]图3是示出根据本发明构思的一些实施例的磁存储器器件的另一个修改示例的截面图。
[0113]参照图3，在根据本修改示例的磁存储器器件中，参考磁图案142a的第二被钉扎图案137a还可以包括与中间磁图案125a的顶表面接触的第二非磁性图案127a。换句话说，非磁性图案123a可以设置在中间磁图案125a和交换耦合增强磁图案120a之间，第二非磁性图案127a可以设置在中间磁图案125a和极化增强磁图案130a之间。
[0114]第二非磁性图案127a可以由与非磁性图案123a相同的材料形成。因此，在第二非磁性图案127a和中间磁图案125a之间的界面也可以引起界面垂直磁各向异性。第二非磁性图案127a可以具有与中间磁图案125a相同的晶体结构。另外，第二非磁性图案127a可以具有与极化增强磁图案130a相同的晶体结构。例如，第二非磁性图案127a可以包括钨(W)。
[0115]图4是示出根据本发明构思的一些实施例的磁存储器器件的另一个修改示例的截面图。
[0116]参照图4，在根据本修改示例的磁存储器器件中，自由磁图案151a可以包括第一自由磁图案147a、第二自由磁图案149a以及在第一和第二自由磁图案147a和149a之间的插入图案148a。第一和第二自由磁图案147a和149a可以由与图1的自由磁图案150a相同的磁性材料形成。插入图案148a可以与第一和第二自由磁图案147a和149a接触以引起界面垂直磁各向异性。因此，自由磁图案151a的垂直磁各向异性自身可以被改善。另夕卜，插入图案148a可以具有比钽(Ta)高的熔点。在一些实施例中，插入图案148a可以具有与第一和第二自由磁图案147a和149a相同的晶体结构。在这种情况下，插入图案148a可以包括例如钨。在其他的实施例中，插入图案148a可以具有不同于第一和第二自由磁图案147a和149a的晶体结构。在这种情况下，插入图案148a可以包括例如铼(Re)。
[0117]因而，自由磁图案151a的耐热特性可以通过插入图案148a而改善。换句话说，可以减少或最小化自由磁图案151a的特性的恶化，该恶化可能由高温热处理工艺和/或随后的高温工艺中的至少一个引起。自由磁图案151a也可以被用于图1和图2中示出的磁存储器器件。
[0118]图5是示出根据本发明构思的一些实施例的磁存储器器件的另一修改示例的截面图。
[0119]参照图5，在根据本修改示例的磁存储器器件中，参考磁图案143a的第二被钉扎图案138a可以包括在交换耦合增强磁图案120a和极化增强磁图案130a之间交替地堆叠在交换耦合增强磁图案120a上的多个非磁性图案123a和多个中间图案125a。换句话说，非磁性图案123a和中间图案125a可以在交换耦合增强磁图案120a和极化增强磁图案130a之间交替地堆叠至少两次。因此，第二被钉扎图案138a的垂直磁各向异性自身可以被进一步改善。
[0120]图4的自由磁图案151a也可以被用于图5的磁存储器器件。
[0121]接下来，将描述根据一些实施例的制造磁存储器器件的方法。
[0122]图6和图7是示出根据本发明构思的一些实施例的制造磁存储器器件的操作的截面图。图8是示出根据本发明构思的一些实施例的制造磁存储器器件的操作的流程图。
[0123]参照图6和图8，下层间绝缘层102可以形成在基板100上。下接触插塞105可以形成为穿过下层间绝缘层102。
[0124]籽晶层107可以沉积在下层间绝缘层102上。籽晶层107可以使用物理气相沉积(PVD)工艺、化学气相沉积(CVD)工艺和/或原子层沉积(ALD)工艺来沉积。在一些实施例中，籽晶层107可以使用溅射工艺(其是PVD工艺的一种)沉积。
[0125]参考磁层140可以形成在籽晶层107上(S200)。参考磁层140可以包括第一被钉扎层110、交换耦合层115和第二被钉扎层135。更详细地，第一被钉扎层110可以沉积在籽晶层107上。第一被钉扎层110可以使用籽晶层107作为籽晶形成。在一些实施例中，第一被钉扎层110可以具有与籽晶层107相同的晶体结构。例如，籽晶层107可以由具有密排六方(HCP)晶体结构的钌(Ru)形成，第一被钉扎层110可以由具有HCP晶体结构的钴铂(CoPt)合金或[Co/Pt]n Ll1超晶格(其中“η”是自然数)形成。第一被钉扎层110可以使用PVD工艺、CVD工艺和/或ALD工艺沉积。
[0126]在一些实施例中，第一被钉扎层110可以使用溅射工艺沉积。如果第一被钉扎层110由CoPt合金形成，则第一被钉扎层110可以通过氩(Ar)气体使用溅射工艺形成。在这种情况下，第一被钉扎层110可以由用硼掺杂的CoPt合金形成以减少第一被钉扎层110的饱和磁化。可选地，如果第一被钉扎层I1由[Co/Pt]n Ll1超晶格形成，则第一被钉扎层110可以通过具有比氩气大的质量的惰性气体(例如，氪气体)使用溅射工艺沉积以改善[Co/Pt]n Ll1超晶格的垂直磁各向异性。
[0127]交换耦合层115可以沉积在第一被钉扎层110上。在一些实施例中，交换耦合层115可以使用第一被钉扎层110作为籽晶形成。例如，交换耦合层115可以由具有HCP晶体结构的钌形成。交换耦合层115可以使用PVD工艺、CVD工艺和/或ALD工艺沉