Brevet FR3078443A1 — publié le 20190830

JONCTION TUNNEL MAGNETIQUE A ANISOTROPIE DE FORME PERPENDICULAIRE ET VARIABILITE MINIMISEE, POINT MEMOIRE ET ELEMENT LOGIQUE COMPRENANT LA JONCTION TUNNEL MAGNETIQUE, PROCEDE DE FABRICATION DE LA JONCTION TUNNEL MAGNETIQUE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif magnétique comprenant une couche d'aimantation variable présentant une anisotropie magnétique perpendiculaire au plan des couches principalement induite par la forme de la couche d'aimantation variable. Un premier objet de l'invention est une jonction tunnel magnétique. Un deuxième objet de l'invention est un point mémoire comprenant la jonction tunnel magnétique. La variabilité de point à point des propriétés magnétiques et électriques des jonctions est minimisée en optimisant l'épaisseur et l'aimantation de la couche de stockage en fonction de la taille du point mémoire. Un troisième objet de l'invention est un élément logique non volatile comprenant la jonction tunnel magnétique. Ces dispositifs trouvent notamment une application dans le domaine de la spintronique en particulier pour la réalisation de mémoires magnétiques à accès aléatoire (ou « Magnetic Random Access Memory », MRAM en anglais) fonctionnant sur une large gamme de température notamment pour l'automobile, les applications industrielles, le domaine spatial mais aussi pour l'électronique grand public, le calcul haute performance, l'internet des objets. ETAT DE L'ART Afin de répondre aux récurrents besoins d'augmentation de la densité des mémoires pour l'électronique CMOS, la taille des dispositifs ne cesse de décroître. Cependant, les mémoires les plus couramment utilisées comme mémoires de travail (« Dynamic Random Access Memory », DRAM et « Static Random Access Memory », SRAM) sont volatiles c'est-à-dire qu'elles doivent continuellement être alimentées en tension pour conserver l'information. Elles ont de plus en plus de problèmes de consommation d'énergie, notamment en mode statique, en raison 2 d'un courant de fuite accru lié à leur diminution en taille. Les mémoires FLASH utilisées pour le stockage de données ou de codes sont non volatiles, c'est-à-dire qu'elles conservent leurs données en l'absence d'alimentation, mais ont une endurance à l'écriture limitée à au plus 100 000 cycles et leur réalisation en 5 version embarquée est complexe, nécessitant de 15 à 20 niveaux de masques. Différentes technologies de mémoires non volatiles denses, endurantes à l'écriture et plus faciles à intégrer en technologie CMOS que les mémoires FLASH embarquées, sont en développement. Elles sont très intéressantes afin de diminuer la consommation d'énergie. Parmi les différentes technologies de 10 mémoires non-volatiles (mémoire à changement de phase, mémoire à oxyde résistif, mémoire ferroélectrique etc), les mémoires magnétiques à accès aléatoire (« magnetic random access memory » en langue anglaise, MRAM) combinent un ensemble unique d'avantages : outre leur non-volatilité, elles sont rapides à l'écriture (-20ns), rapides à la lecture (quelques ns), peuvent être réalisées de 15 façon dense (s'approchant de la densité des DRAMs), et présentent une endurance à l'écriture très supérieure à celle des mémoires FLASH (>1010 cycles pour les MRAMs à comparer à 60) peuvent être obtenues et ceci jusque des diamètres de l'ordre de 4nm. Le diagramme fait apparaitre la ligne de limite de l'approximation macrospin. En 25 dessous de cette limite, on peut considérer que l'aimantation de la couche de stockage se retourne de façon cohérente alors qu'au-dessus de cette ligne, le retournement de l'aimantation va plutôt se faire avec une déformation importante de l'aimantation pouvant comprendre la nucléation d'un domaine inverse et la ( 16 propagation de la paroi magnétique séparant ce domaine inverse du reste de la couche. Tant qu'on reste dans la région où l'approximation macrospin est valable, la relation 0 (4.e aE b (4.e akBT A C 5 / = = h, ri h, n reste valable. Ceci montre un résultat contrintuitif : bien qu'on augmente considérablement l'épaisseur de la couche de stockage par rapport aux STT-M RAM de l'état de l'art, 10 le courant d'écriture ne sera pas augmenté tant qu'on reste dans la même gamme de valeurs du facteur de stabilité thermique A requis par les applications, c'est-à-dire typiquement A entre 60 et 100 suivant la capacité de la mémoire et le taux d'erreur tolérable. Au contraire, le fait d'augmenter l'épaisseur de la couche de stockage a plusieurs 15 avantages : -Une couche épaisse possède des propriétés magnétiques beaucoup plus proches du matériau massif (bulk) qu'une couche très fine comme le sont les couches de stockage habituellement utilisées dans les p-STT-MRAMs de l'état de l'art (couches de 1.5nm à 2nm d'épaisseur). En particulier, les fluctuations 20 thermiques se développent moins vite en fonction de la température que dans une couche très mince. En effet, il est connu que du fait du nombre réduit d'atomes voisins en surface d'une couche magnétique, la température d'ordre magnétique tend à s'abaisser dans les couches ferromagnétiques de quelques plans atomiques d'épaisseur. Ceci veut dire que les fluctuations thermiques se 25 développent de façon plus importante dans les couches très minces que dans les matériaux massifs de même composition. Dans le contexte des p-STT-MRAMs de l'état de l'art, ceci se traduit par une décroissance rapide de la magnétorésistance tunnel et de l'anisotropie magnétique en fonction de la température, ce qui est gênant si le dispositif doit fonctionner sur une large gamme de températures (- 30 40°C à +150°C pour l'automobile) ou doit arriver àgarder la mémoire pendant une opération de soudure pouvant entrainer une élévation de température à 260°C 17 pendant une minute (solder reflow compliance). Ainsi, comme le courant d'écriture est proportionnel à Eb, la forte variation d'anisotropie sur la gamme d'opération des STT-MRAMs conventionnelles conduit à une faible rétention à la limite supérieure de la gamme d'opération et à un fort courant d'écriture à la limite 5 inférieure de la gamme d'opération. Grace à l'utilisation de couches magnétiques épaisses comme proposé dans la présente invention, on diminue fortement cette variation thermique qui ressemble beaucoup plus à celle du matériau massif. Ainsi à titre d'exemple, le cobalt massif ne voit son aimantation varier que de quelques % (5 à 7%) entre -40°C et 150°C alors qu'en couchesd'épaisseur 1.5nm, cette 10 variation peut être de 30 à 40%. -Un second avantage concerne l'amortissement de Gilbert qui intervient directement dans le courant d'écriture. Tant qu'on reste dans le régime macrospin, l'amortissement de Gilbert a qui figure dans l'expression du courant d'écriture est l'amortissement de Gilbert moyenné sur tout le volume de la couche de stockage. 15 Des optimisations sont alors possibles pour obtenir une forte magnétorésistance tunnel et un amortissement moyen faible comme expliqué ci-dessous. Par ailleurs, un point important de la présente invention concerne l'optimisation du choix de l'épaisseur et des paramètres magnétiques de la couche de stockage pour minimiser les effets de dispersion des propriétés de point mémoire à point 20 mémoire lors de la fabrication d'une puce mémoire. Parmi les paramètres suivants : diamètre, épaisseur, aimantation à saturation, anisotropie d'interface et anisotropie de volume, principalement le diamètre est susceptible de varier significativement de point mémoire à point mémoire du fait du procédé de gravure ou de nanostructuration des points mémoires. En effet, tous les autres paramètres 25 sont choisis en amont de la gravure des jonctions et ne sont pas affectés par cette dernière. Les techniques de dépôt de l'homme de l'art sont parfaitement maitrisées et n'induisent pas de variations spatiales significatives de ses propriétés au sein d'une puce. En revanche, lors de la gravure des jonctions tunnels, il est inévitable que des variations de diamètre apparaissent d'une 30 jonction à l'autre. Ces variations de diamètre peuvent typiquement être de l'ordre de 1 à quelques nanomètres. Puisque dans la présente invention l'anisotropie effective totale puise principalement ou intégralement sa source du terme 18 d'anisotropie de forme, c'est-à-dire liée à la forme même de la couche de stockage, il est inévitable que des variations de diamètre induisent des variations de stabilité thermique, et par conséquent des variations de courant d'écriture. Afin de minimiser l'effet des variations de diamètre sur la stabilité, il est nécessaire de 5 se placer au point défini par min hal) où min(*) représente la fonction minimum et 1*1 la fonction valeur absolue. En particulier, lorsque cela est possible, il est dA avantageux de se placer au point défini par 7 = O. Le dispositif selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les 10 combinaisons techniquement possibles : - la section planaire de la jonction tunnel magnétique selon l'invention est circulaire ou quasi circulaire et ladite dimension caractéristique est le diamètre de la section ; 15 - le diamètre de la jonction tunnel magnétique est inférieur à 50nm ; - la couche de stockage est constituée d'un matériau magnétique homogène ; 20 - la couche de stockage comprend un ensemble de couches magnétiques et non magnétiques ; - la couche de stockage comprend au moins une couche magnétique contenant un élément amorphisant tel que le bore et une ou plusieurs 25 couches aptes à absorber l'élément amorphisant lors de recuit post-dépôt ; - la couche de stockage comprend au moins deux matériaux magnétiques, dont un premier matériau proche de la barrière tunnel est apte à fournir une forte magnétoresistance tunnel et un deuxième matériau présente un faible 30 amortissement de Gilbert ; 19 - la barrière tunnel est réalisée en MgO, Al0x, AIN, SrTiO3, HfOx ou tout autre oxyde ou nitride isolant ; - la couche de stockage est constituée de l'empilement de différentes 5 couches comprenant : o une couche en alliage de cobalt, fer et bore d'épaisseur entre 1 et 4nm en contact avec la barrière tunnel ; o une couche d'un matériau, apte à absorber le bore tel que Ta, Mo ou W au moment des recuits post-dépôt, d'épaisseur 0.2 à 0.4nm, 10 o une couche magnétique à faible amortissement de Gilbert ; - la couche de stockage est insérée entre deux barrières tunnel ; - la jonction tunnel magnétique selon l'invention possède avantageusement 15 les propriétés suivantes : o la couche de stockage présente une épaisseur comprise entre 0.8 et 8 fois une dimension caractéristique d'une section planaire de la jonction tunnel ; 20 o la contribution à la barrière d'énergie due à l'anisotropie de forme de la couche de stockage est au moins deux fois supérieure et de préférence au moins quatre fois supérieure aux contributions à la barrière d'énergie d'origine interfaciale ; 25 - la couche de stockage comprend un ou plusieurs matériaux magnétiques présentant une température de Curie supérieure à 400°C et de préférence supérieure à 600°C et de préférence supérieure à 8C0°C ; - la couche de stockage comprend un alliage comprenant du cobalt et/ou du 30 fer et un élément amorphisant tel que le bore, ledit alliage étant en contact avec la barrière tunnel ; 20 - la couche de stockage contient une ou plusieurs couches de matériaux tels que du Ta, W, Mo, Hf, aptes à absorber l'élément amorphisant présent dans la couche de stockage et à assurer des transitions structurales entre les différents matériaux magnétiques compris dans la couche de stockage. 5 Un autre objet de l'invention est l'utilisation d'une jonction tunnel magnétique selon l'invention dans une cellule MRAM à transfert de spin ou STT-MRAM ou point mémoire de type STT-MRAM comprenant une jonction tunnel magnétique selon l'invention. 10 Un autre objet de l'invention est l'utilisation d'une jonction tunnel magnétique selon l'invention dans une cellule MRAM à couple de spin orbite ou SOT-MRAM ou point mémoire de type SOT-MRAM comprenant une jonction tunnel magnétique selon l'invention. Un autre objet de l'invention est l'utilisation d'une jonction tunnel magnétique selon 15 l'invention dans une cellule MRAM à écriture par contrôle en tension des propriétés magnétiques de la couche de stockage ou VC-MRAM pour Voltage controlled MRAM. En d'autres termes, un point mémoire MRAM à écriture contrôlée en tension comprenant une jonction tunnel magnétique selon l'invention. La demande décrit aussi l'utilisation d'une jonction tunnel magnétique selon 20 l'invention dans une cellule non-volatile intégrée dans un composant logique non- volatile. Un autre objet de la présente invention est un procédé de fabrication d'une jonction tunnel magnétique dans laquelle la couche de stockage épaisse est gravée par gravure ionique réactive, cette couche de stockage servant alors de 25 masque dur pour la gravure du reste de la jonction tunnel par gravure ionique. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en 30 référence aux figures annexées, parmi lesquelles : 21 - Figure la: Représentation schématique d'un empilement de p-STT-MRAM appartenant à l'état de l'art avec simple barrière de MgO et une électrode supérieure non-magnétique ; - Figure lb : Représentation schématique d'un empilement de p-STT-MRAM 5 appartenant à l'état de l'art avec double barrière de MgO et une électrode supérieure non-magnétique ; - Figure 2 : Représentation schématique de trois exemples d'une jonction tunnel magnétique PSA-STT-MRAM selon l'invention ; - Figure 3 : Facteur de stabilité thermique (en niveaux de gris) en fonction du 10 diamètre et de l'épaisseur de la couche de stockage ; - Figure 4 : Représentation schématique de la jonction tunnel magnétique selon un premier mode de réalisation PSA-MRAM-1 ; - Figure 5 : Représentation schématique de la jonction tunnel magnétique selon un deuxième mode de réalisation PSA-MRAM-2; 15 _ Figure 6: Représentation de A en fonction du diamètre pour tout Ms (niveaux de gris) et pour différents épaisseurs L. Diagramme calculé à partir du modèle macrospin pour un cylindre avec Ks = 0 J/m2 et Ku = 0 J/m3 ; - Figure 7a: Graphiques de MsFm °Pd and tFm °Pti calculés pour une 20 anisotropie magnétocristalline de KIFJ;M = O. Ces courbes correspondent à l'empilement FM monocouche, pour une stabilité .8,300 = 60 ; - Figure 7b: Identique à Fig. 7a à l'exception près que l'anisotropie magnétocristalline vaut KIFJ;M = 0.3 106 J/m3 ; - Figure 7c: Graphiques de MM optis and CM °Pd calculés pour une 25 anisotropie magnétocristalline de KIFJ;M = 0. Ces courbes correspondent à l'empilement FeCoB/FM avec MrCoB _ 1.0 106 A/m, tFeCoB _ 1.4 nm et KFsecos _ 1.4 mJ/m2, pour une stabilité A300 = 60 ; - Figure 7d: Identique à Fig. 7c à l'exception près que l'anisotropie magnétocristalline vaut KIFJ;M = 0.3 106 J/m3 ; 30 - Figure 8 : Graphiques représentant en code couleur la variabilité du facteur de stabilité thermique (et donc aussi du courant d'écriture) en fonction du diamètre de la cellule pour deux variabilités données du diamètre de la 22 cellule (variabilité associée au procédé de gravure : SD=1 nm colonne de gauche, SD=2nm, colonne de droite). Sur ces figures, 3 paramètres ont été variés A, Ks et K. Les échelles verticales représentent chacune un de ces paramètres, les deux autres étant fixés. Pour chaque ensemble de valeurs 5 de paramètres A, Ks et Ku, D, l'épaisseur L et l'aimantation Ms sont choisies pour correspondre aux paramètres optimaux { L°Pti, i\isOpti J, - Fig.9 : Procédé de fabrication d'une jonction tunnel selon l'invention ; - Fig.10 : Implémentation de la jonction selon l'invention dans une cellule mémoire de SOT-MRAM ; a) Configuration « top » ; b) Configuration 10 « bottom » ; - Fig.11 : Implémentation de la jonction selon l'invention dans une MRAM contrôlée par tension (VC-MRAM). La configuration bottom est aussi possible ; - Fig.12 : Exemple de composant logique non volatile utilisant des jonctions 15 tunnel selon l'invention, ici une latch non volatile ; - Fig.13 : Evolution en température du facteur de stabilité thermique de pSTT-MRAM selon l'état de l'art à aimantation hors du plan pour des jonctions tunnel de diamètre entre 100nm et 44nm ; - Fig.14 : Dépendence en température de l'anisotropie interfaciale de premier 20 ordre (uniaxial en 5in2 0 , 0 angle entre l'aimantation de la couche de stockage et la normale au plan des couches) et de second ordre (en 5in4 0) de multicouches W/C0FeB/Mg0 avec différentes épaisseurs de CoFeB. Tiré de Kyoung-Min Lee et al., "Temperature dependence of the interfacial magnetic anisotropy in W/C0FeB/Mg0", AIP Advances 7,065107 (2017). 25 - Fig.15 : Variation thermique de l'aimantation du cobalt massif. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. 30 La figure 2 représente schématiquement trois exemples de jonction tunnel magnétique PSA-STT-MRAM selon l'invention. 23 Selon la variante a), la jonction tunnel selon l'invention comprend une couche de référence d'aimantation fixe hors du plan RL, une barrière tunnel TB et une couche de stockage SL présentant un rapport de forme vertical épaisseur/(dimension caractéristique planaire) compris entre 0.5 et 8. La couche 5 de référence RL présente une aimantation perpendiculaire fixe représentée par une flèche simple. La couche de stockage présente une aimantation perpendiculaire commutable entre deux états d'aimantation normales au plan des couches, représentée par une flèche double. Dans la configuration a) dite « top », la couche de stockage SL est au-dessus de la barrière tunnel TB et la couche de 10 référence RL en dessous. Dans la configuration b) dite « bottom », la couche de stockage est en dessous de la barrière tunnel TB et la couche de référence RL au-dessus. Pour des raisons de qualité de croissance et de facilité de fabrication, la configuration a) est préférable dans la mesure du possible. La configuration de la figure 2c) représente une jonction tunnel aussi selon 15 l'invention dans laquelle les flancs de la jonction sont légèrement inclinés au lieu d'être quasiment verticaux. Cette forme avec flancs inclinés peut provenir de la gravure de la jonction par gravure par faisceau d'ions (IBE). Même si quantitativement l'anisotropie de forme de la couche de stockage SL est modifiée de part cette forme tronconique, une anisotropie de forme verticale peut aussi être 20 obtenue et les autres paramètres peuvent être adaptés à cette forme par l'homme de l'art selon la présente invention. Par exemple la couche de référence RL peut comprendre un alliage CoFeB avec une épaisseur comprise entre 1 et 3 nm. La couche barrière tunnel TB peut comprendre du MgO avec une épaisseur comprise entre 0.6 et 2 nm. 25 La figure 3 montre un diagramme du facteur de stabilité thermique A en code couleur en fonction du diamètre de la couche de stockage et de son épaisseur. Les paramètres choisis pour établir ce diagramme sont représentatifs d'une couche interfaciale de FeCoB (jusqu'à 1.4 nm d'épaisseur) complétée par une couche de cobalt. 30 La partie supérieure du diagramme correspond à une jonction tunnel selon l'invention PSA-STT-MRAM avec une couche de stockage en Co épaisse. 24 La partie inférieure du diagramme correspond à une jonction tunnel magnétique pSTT-MRAM selon l'état de l'art. L'interprétation de ce diagramme pour la compréhension de l'invention a été donnée plus haut. 5 La figure 4 décrit un premier mode de réalisation particulier d'une jonction tunnel magnétique selon l'invention ou PSA-MRAM-1 dans laquelle la couche de stockage SL est composée d'une couche ferromagnétique FM unique c'est-à-dire constituée d'un seul matériau homogène. 10 La jonction tunnel illustrée à la figure 4 comprend de bas en haut : - Une couche de contact électrique inférieur Ti; - une couche de croissance métallique M ; - un élément synthétique antiférromagnétique SAF constitué de deux couches ferromagnétiques couplées antiferromagnétiquement à travers une 15 couche de couplage RKKY par exemple de Ru d'épaisseur 0.3nm à 0.8nm d'épaisseur ; - une couche de transition structurale TS apte à absorber le bore, par exemple en Ta ou W ; - une couche de référence RL typiquement en CoFeB d'épaisseur 1 à 3nm ; 20 - une barrière tunnel TB le plus souvent en MgO d'épaisseur entre 0.6 et 2nm ; - la couche de stockage SL présentant un rapport de forme allongé verticalement, la couche de stockage étant formée d'une couche FM comprenant un matériau homogène donnant une forte magnétorésistance 25 tunnel et de préférence à faible amortissement de Gilbert tel qu'un alliage à base de Co, de Fe et de B. Cette couche FM est surmontée d'une couche métallique T2 permettant d'absorber l'élément amorphisant (ici le B) et aussi servant de contact électrique supérieur et éventuellement de masque dur pendant la gravure du point mémoire. 30 La configuration symétrique « bottom » est également possible. En partant de sa base, la jonction tunnel PSA-MRAM-1 selon l'invention comprend sur un substrat Ti une couche d'accroche et de croissance M destinée à favoriser 25 l'adhérence de la jonction tunnel sur son substrat et à promouvoir une bonne texture de croissance pour la suite de la jonction. Elle comprend ensuite une couche antiferromagnétique SAF synthétique bien connue de l'homme de l'art, constituée de deux couches ferromagnétiques dont les aimantations sont 5 couplées antiparallèlement à travers une fine couche RKKY assurant un couplage antiparallèle entre les aimantations des couches ferromagnétiques. Cette couche de couplage est constituée d'un matériau tel que le ruthénium ou l'iridium d'épaisseur convenablement choisie pour que le couplage soit antiparallèle. Par exemple, pour le ruthénium, les épaisseurs donnant un couplage antiparallèle sont 10 typiquement entre 0.3nm et 0.8nm. Les couches ferromagnétiques sont constituées de multicouches telles que (Co/Pt) ou (Co/Pd) ou d'alliages CoPt ou CoPd ou d'alliages ordonnés L10 de type FePt ou FePd connus pour avoir une anisotropie magnétique hors du plan. Cette multicouche antiferromagnétique synthétique SAF est surmontée d'une fine couche métallique nanocristallisée TS 15 typiquement en Ta, W ou Mo ayant plusieurs buts : - assurer une transition structurale entre la multicouche synthétique antiferromagnétique généralement de structure cubique face centrée (fcc) de symétrie d'ordre 3 dans la direction de croissance privilégiée (111) et la couche d'alliage CoFeB en contact avec la barrière tunnel qui est de 20 structure cubique centrée donc de symétrie d'ordre 4; - absorber le bore ou l'élément amorphisant si celui-ci est autre que le bore (par exemple Zr, Nb..) hors de la couche de CoFeB en contact avec la barrière tunnel de MgO lors du recuit post-dépôt nécessaire à la bonne cristallisation de la barrière de MgO et de ses électrodes. Cette couche est 25 suffisamment fine (typiquement entre 0.2nm et 0.4nm) pour fournir un fort couplage ferromagnétique entre la multicouche antiferromagnétique synthétique et la couche de CoFeB. Cette couche de transition structurale TS est elle-même surmontée d'une couche d'alliage CoFeB d'épaisseur typiquement entre 1 et 2nm qui constitue l'électrode 30 de référence RL de la jonction tunnel. L'aimantation de cette couche reste fixe hors du plan pendant l'opération de la mémoire. 26 Cette couche est surmontée par la barrière tunnel TB de MgO d'épaisseur typique de 0.6 à 2nm. Cette épaisseur permet de contrôler le produit résistance x surface (RA) de la jonction. Dans les STT-MRAM, ce produit RA est généralement choisi entre 1 et 10 n.i.tm2 pour que la jonction tunnel ait une résistance comparable à 5 celle du transistor de sélection en mode passant qui est connecté à la jonction tunnel. La barrière tunnel TB est surmontée par l'électrode magnétique de stockage SL constituée dans ce premier mode de réalisation d'une couche unique de matériau magnétique réalisée en alliage à base de Co, de Fe, de Ni et d'un élément 10 amorphisant, de préférence le bore mais d'autres éléments amorphisants pourraient être utilisés comme le Zr ou le Nb. L'épaisseur de cette couche sera choisie entre 0.5 et 8 fois le diamètre visé pour la jonction tunnel après nanostructuration. Cette couche ferromagnétique est surmontée par une ou plusieurs couches 15 métalliques T2. Un premier but de cette couche métallique est d'absorber l'élément amorphisant hors de l'électrode magnétique de stockage lors du recuit post-dépôt nécessaire à la bonne cristallisation de la barrière tunnel et des électrodes magnétiques. Cette couche apte à absorber l'élément amorphisant peut être réalisée en tantale (Ta), tungsten (W), molybdene (Mo) etc. 20 Eventuellement, plusieurs laminations de cette couche apte à absorber le bore ou l'élément amorphisant peuvent être introduites dans l'épaisseur de la couche ferromagnétique de stockage pour améliorer la recristallisation de l'alliage. Par exemple une couche de CoFeB 16nm surmontée d'une couche de Mo de 4nm pourra être remplacée par une mutlicouche (CoFeB 4nm/Mo 2nm)4/Mo 2nm. 25 La couche ferromagnétique de stockage SL peut aussi être surmontée d'une deuxième couche d'oxyde (deuxième barrière tunnel) destinée à renforcer l'anisotropie perpendiculaire de la couche de stockage. Dans ce cas, en plus de l'anisotropie de forme de la couche de stockage, celle-ci bénéficie aussi de l'anisotropie d'interface non seulement à l'interface avec la barrière tunnel mais 30 aussi à l'interface avec cette deuxième couche d'oxyde. Il faut veiller alors à ce qu'une ou plusieurs couches aptes à absorber l'élément amorphisant de la couche de stockage soient insérées dans la couche de stockage comme décrit 27 précédemment. Comme il est connu de l'homme de l'art, la deuxième barrière tunnel doit avoir un produit résistance surface suffisamment faible par rapport à la première barrière tunnel qui fournit le signal de magnétorésistance tunnel pour ne pas trop réduire ce signal du fait de la résistance en série associée avec cette 5 deuxième barrière tunnel. D'autres fonctions de la ou des couches métalliques supérieures T2 sont de permettre un contact électrique au sommet de la structure et éventuellement de servir de masque dur de gravure lors de la gravure de la jonction tunnel. La structure décrite sur la Figure 4 est présentée en configuration « top ». Il va de 10 soi que la configuration « bottom » peut aussi être réalisée en inversant l'empilement c'est-à-dire avec la couche de stockage sous la barrière tunnel et la couche de référence en la couche de SAF au-dessus de la barrière. La figure 5 illustre une jonction tunnel magnétique PSA-MRAM-2 selon un 15 deuxième mode de réalisation de l'invention. La jonction magnétique tunnel PSA-MRAM-2 selon l'invention comprend de bas en haut : - une couche de contact électrique inférieur Ti; - une couche de croissance métallique M ; 20 - un synthétique antiferromagnétique SAF constitué de deux couches ferromagnétiques couplées antiferromagnétiquement à travers une couche de couplage RKKY par exemple de Ru d'épaisseur 0.3nm à 0.8nm d'épaisseur, - une couche de transition structurale TS apte à absorber le bore par 25 exemple en Ta ou W, - une couche de référence RL typiquement en CoFeB, - une barrière tunnel TB le plus souvent en MgO, - une couche de stockage SL présentant un rapport de forme allongé verticalement, la couche de stockage étant formée d'une partie interfaciale I 30 par exemple en FeCoB, d'une fine couche de transition TR, par exemple en Ta ou W ou Mo et d'une couche épaisse ferromagnétique FM. 28 une couche métallique T2 servant de contact électrique supérieur et éventuellement de masque dur pendant la gravure du point mémoire. La configuration symétrique « bottom » est également possible. 5 Ainsi dans ce deuxième mode de réalisation PSA-MRAM-2, la couche de stockage SL, au lieu d'être constituée d'un matériau homogène, est constituée d'un ensemble de couches magnétiques et non magnétiques comme illustré par exemple sur la figure 5. En particulier, si la barrière tunnel est en MgO comme c'est le cas le plus souvent, il est avantageux de conserver près de l'interface avec 10 la barrière tunnel TB une couche interfaciale I d'alliages CoFeB de 1.5 à 3nm d'épaisseur permettant d'obtenir une forte magnétorésistance tunnel. Par forte magnétorésistance tunnel, on entend une magnétorésistance d'au moins 100%. On rappelle que la magnétorésistance (TMR) correspond à la variation relative de résistance de la structure entre la valeur minimale Rmin obtenue dans la 15 configuration magnétique parallèle des aimantations des électrodes de la jonction tunnel magnétique et la valeur maximale Rmax obtenue lorsque les aimantations sont antiparallèles. La TMR est définie par TMR=(Rmax-Rmin)/ Rmin. Cette fine couche magnétique I peut être associée à une couche épaisse de NiFe ou d'alliages à base de Co, Fe, Ni et éventuellement d'autres additifs (V, Al, Mo...) 20 présentant en particulier un faible amortissement de Gilbert. Par faible amortissement de Gilbert, on entend un amortissement inférieur à 0.02. Cette couche est notée FM. Avantageusement, les deux couches magnétiques sont séparées par une couche non magnétique TR par exemple de Mo, W ou Ta de 0.2 à 0.4nm d'épaisseur permettant d'absorber le bore de la couche de CoFeB lors du 25 recuit post-dépôt nécessaire à la bonne cristallisation de la barrière de MgO et des électrodes de CoFeB comme cela est connu dans les STT-MRAM de l'état de l'art. La figure 6 montre A en fonction de D dans l'approximation macrospin, pour un cylindre avec Ks = 0 J/M2 et Ku = 0 J/M3. Ces courbes montrent clairement qu'un 30 maximum de A(D) est toujours atteignable, quel que soit la valeur de l'épaisseur et du Ms de la couche. Se placer autour de ce maximum est avantageux car cela montre que le facteur de stabilité thermique A est alors faiblement dépendant du 29 diamètre exact du pilier constitué par la jonction tunnel magnétique. On peut facilement se convaincre en traçant ces mêmes courbes pour différentes valeurs de Ks et Ku que, dans le régime de fonctionnement des PSA-MRAM, la fonction A(D) présente toujours un unique maximum. Ainsi, même en présence 5 d'anisotropie interfaciale et volumique donnée : Ks et Ku, il existe une unique solution optimale { L°Pti, Mei } qui minimise les effets d'une variabilité de diamètre sur la stabilité, pour une stabilité et un noeud technologique (i.e. un diamètre) prédéfini. Les calculs ci-dessous présentent une résolution analytique des paramètres { L°Pti, 10 Mei } dans la limite de l'approximation de l'expression approchée des facteurs démagnétisants d'un cylindre uniformément aimanté évoquée plus haut. Les applications numériques seront faites pour certaines valeurs d'anisotropies Ks et Ku typiquement réalisables avec les matériaux connus de l'homme de l'art. L'invention ne se limite nullement au cas du cylindre uniformément aimanté ou à 15 des valeurs d'anisotropies choisies en exemple. Afin d'alléger les expressions, des constantes « a », « b » et « c » sont introduites dans l'expression du facteur de stabilité thermique. A 3D = aLD2 D + bL (1 ) + cD2(K'L + Ks) 2 1.11-1-oMs 4 b Tt a = - - c = 16 kBT 177 4 kBT La condition d'optimisation s'écrit : a3, 23, 3abL2D2 aD D (D + bL)2 o 23,(D + bL)2 a , 3bL2D3 où 20 30 Cette expression de « a» est injectée dans l'expression du facteur de stabilité thermique. Après simplifications, il est possible d'extraire une équation quadratique en L. 1 3cD3Kul [ 5D 3cD3Ksi D2 L2 [2 + 4bA +L + -O 4b 4bA ] b2 Parmi les deux racines L+' seule L+ est positive et correspond donc à l'épaisseur optimale précédemment nommée L°Pti. 1 [ 5D 3cD3Ks (5D 3cD3Ks) +2 2D2( + 3cD3K' 1 L°Pti = + 4b 4bA b 2 2bA ) 3cD3K' 4b 4bA 1 + 2bA 5 10 On en déduit MscIPti : i'isopti = 16 kBT 23,(D + b L0Pti)2 Trpto 3b(L0Pti)2D3 A titre d'exemples, on cite quelques exemples de matériaux magnétiques standards ayant une aimantation MM "d qui minimisent la variabilité de ,8,300 pour 15 des valeurs de diamètre de jonctions entre lOnm et 25nm : - FM = Cobalt. Une couche de 15 nm de Co (Ms = 1.446 106 A/m, Ku = 0 J/m3) correspond à la couche optimale pour un diamètre de jonction de D = 10.8 nm. - FM = Fer. Une couche de 13.4 nm de Fe (Ms = 1.714 106 A/m, Ku = 0 J/m3) correspond à la couche optimale pour un diamètre de jonction de D = 9.6 nm. 20 - FM = Permalloy (Py). Une couche de 23.1 nm de Py (Ms = 0.756 106 A/m, Ku = 0 J/m3) correspond à la couche optimale pour un diamètre de jonction de D = 16.6 nm. - FM = Alliages CoFe. Ces alliages sont optimaux pour des diamètres de jonctions compris entre 10 et 15 nm. 31 - FM = CO2FeAl (full-Heusler). Une couche d'environ 6 nm de Co2FeAl (Ms = 1.3 106 A/m, Ku = 0.3 106 J/m3) correspond à la couche optimale pour des diamètres de jonctions d'environ 25 nm. 5 Finalement, dans le cas d'une bicouche comportant une couche d'interface à base de FeCoB dont on suppose les propriétés optimisées pour d'autres raisons (TMR, RA, polarisation en spin, etc) ainsi qu'une couche de volume notée FM, les caractéristiques optimales (épaisseur optimale LFm opti et aimantation optimale msFM opti ) de la couche FM sont données par : 10 /LFM opti = Lopti _ LFeCoB " opti = IvI "op uti 1 opti _ mFeCoB LFeCoB FM S S MS Lopti Ce point correspond aux maxima des iso-Ms de la figure 6 ou encore aux minima iso-A de la figure 3. La figure 7 représente LFm °Pti et msFM opti en fonction du noeud technologique (identifié ici au diamètre du point mémoire) pour une stabilité A = 60 15 à 300 K, pour un empilement possédant ou non une anisotropie de surface. Deux valeurs d'anisotropie de volume y sont présentées. Les graphes illustrés aux figures 7a à 7d représentent les graphiques de MsFM "d and LFm °Pti calculés pour différentes valeurs d'anisotropie Ks et Ku en fonction du diamètre de la jonction tunnel. 20 Afin de minimiser la dispersion de facteur de stabilité thermique et de courant d'écriture d'un point mémoire à l'autre, on se placera dans des conditions telles que laA FI 20 nm-1. Par exemple, il est raisonnable de considérer que A ne doit pas varier de plus de ±20 pour des variations de diamètre de ±2 nm, soit bal 15 nm), il peut être avantageux d'avoir une anisotropie de surface ou volumique puisque ces 25 dernières diminuent la variabilité ,5,8,. Elles n'ont en revanche que peu d'influence aux petits diamètres (D Notons qu'il est aussi possible de donner à la couche de référence une forme verticalement allongée pour augmenter son anisotropie perpendiculaire. Toutefois un inconvénient est qu'alors le champ rayonné par cette couche sur la couche de stockage devient très important de sorte qu'il peut devenir nécessaire de 5 compenser ce champ rayonné par l'application d'un champ magnétique de compensation. La figure 9 décrit un procédé P de fabrication de la jonction tunnel PSA-MRAM-1 ou PSA-MRAM-2 selon l'invention. 10 En particulier, la figure 9 illustre : (a) le dépôt de l'ensemble des couches constitutives de l'empilement, (b) la gravure ionique réactive de l'électrode supérieure, (c) la gravure ionique de la couche épaisse FM appartenant à la couche de stockage, (d) une gravure ionique du reste de la jonction tunnel et (e) gravure ionique réactive de l'électrode inférieure ; 15 Le procédé P selon l'invention comprend les étapes suivantes : - Dépôt D de l'ensemble des couches par dépôt par phase vapeur ; - Gravure RIE de la couche de stockage ou couche magnétique épaisse par gravure ionique réactive ; - Gravure IBE des autres couches par gravure ionique. 20 Après dépôt de l'ensemble des couches par un procédé de dépôt par phase vapeur comme la pulvérisation cathodique, on définit par lithographie et gravure un masque dur à la surface de l'empilement. La couche constituant le masque dur peut par exemple être en tantale que l'on grave facilement par gravure ionique réactive. 25 Ensuite avantageusement, on cherchera à graver la couche magnétique épaisse par gravure ionique réactive. Plusieurs articles décrivent des moyens pour graver le Permalloy ou le cobalt par gravure ionique réactive en utilisant des gaz réactifs à base de methanol ou de monoxyde de carbone éventuellement combinés avec de l'argon (Developement of methanol based reactive ion etching process for 30 nanoscale magnetic devices, M.T.Moneck and J.G.Zhu, NSTI-Nanotech 2011). Comme cette couche magnétique est épaisse, il est particulièrement avantageux d'essayer de la graver par gravure ionique réactive pour éviter beaucoup de dépôt 36 de ce matériau magnétique gravé. Si la couche magnétique épaisse est constituée de plusieurs éléments magnétiques, on peut alors graver par gravure ionique réactive au moins le plus épais des deux. Ensuite le reste de la structure peut être gravée par gravure par faisceau d'ions 5 (IBE) dans la mesure où les couches en jeu sont beaucoup plus fines. Cette méthode est compatible avec des fortes densités de point mémoire (noeud technologique Dans un cinquième mode de réalisation, la jonction selon l'invention est insérée comme élément non volatile dans un composant logique de différentes natures possibles. Différents composants et circuits logiques non volatiles ont été proposés au cours des dernières années à base de jonctions tunnels 5 conventionnelles utilisant des couches de stockage très fines (1 à 3nm d'épaisseur). Ces mêmes composants et circuits peuvent être réalisés en substituant ces jonctions tunnel de l'état de l'art par les jonctions tunnel selon l'invention. A titre d'exemple, la figure 12 montre une latch non volatile comprenant deux jonctions tunnel magnétiques selon l'invention, représentées en gris. Ce 10 circuit est adapté de la demande de brevet US2015/0036415 Al. STABILITE THERMIQUE Selon un autre mode de réalisation, la jonction tunnel magnétique comporte une couche de stockage présentant une épaisseur comprise entre 0.8 et 8 fois une 15 dimension caractéristique d'une section planaire de la jonction tunnel, la contribution à la barrière d'énergie due à l'anisotropie de forme de la couche de stockage étant au moins deux fois supérieure et de préférence au moins quatre fois supérieure aux contributions à la barrière d'énergie d'origine interfaciale. On entend par barrière d'énergie séparant les deux états d'aimantation de la 20 couche de stockage la différence d'énergie entre le minimum d'énergie correspondant à l'état initial stable de l'aimantation de la couche de stockage et le maximum d'énergie rencontré au cours du retournement de l'aimantation vers son état final stable. On entend par section planaire de la jonction tunnel une section de la jonction tunnel selon le plan des couches formant la jonction tunnel. 25 On entend par dimension caractéristique d'une section planaire une dimension de ladite section planaire. Par exemple, en cas de jonction tunnel ayant une section circulaire, la dimension caractéristique d'une section planaire de la jonction tunnel peut être choisie comme étant le rayon du cercle. En cas de section elliptique, la dimension caractéristique peut être choisie comme étant le petit axe ou le grand 30 axe de l'ellipse. Par exemple, la contribution à la barrière d'énergie due à l'anisotropie de forme de la couche de stockage peut être donnée par la formule suivante : 41 ,_ M s2(T)AL duo 4 1+ 4AR/V7r, Par exemple, la contribution à la barrière d'énergie d'origine interfaciale peut être donnée par la formule suivante : A(K si + K 52) 5 L'explication des symboles utilisés dans ces formules a été donnée plus haut. On peut considérer que ces contributions à la barrière d'énergie sont calculées à une température Tm étant la température moyennne d'utilisation de la jonction magnétique. Dans l'état de l'art, les p-STT-MRAMs ont toujours utilisé des couches de 10 stockage très minces dont l'épaisseur est bien inférieure au diamètre. Ceci était motivé en particulier par le fait que le transfert de spin étant un phénomène interfacial (se produisant typiquement sur le premier nanomètre à partir de l'interface par où le courant polarisé en spin est injecté), il est préférable d'utiliser des couches très minces pour ne pas diluer l'efficacité du couple de transfert de 15 spin. Pour de telles couches très minces, l'anisotropie de forme favorise une orientation dans le plan de l'aimantation de la couche de stockage et s'oppose donc à l'anisotropie interfaciale qui, elle, favorise une orientation perpendiculaire de cette aimantation. Ceci conduit à une anisotropie effective d'amplitude relativement moyenne résultant de la compétition de ces deux termes 20 d'anisotropie. Par ailleurs, cette anisotropie dépend fortement de la température car les fluctuations thermiques d'aimantation se développent plus rapidement quand la température augmente dans une couche très mince (épaisseur de la couche de stockage dans les p-STT-MRAMs de l'état de l'art -1.4nm à 2nm) que dans une couche épaisse du même matériau. 25 La présente invention propose de réduire cette dépendance en température de l'anisotropie en changeant complétement de paradigme en utilisant une couche de stockage beaucoup plus épaisse c'est-à-dire dont l'épaisseur est d'au moins 80% d'une dimension planaire caractéristique de la couche de stockage (longueur du petit axe pour un point mémoire de forme elliptique ou diamètre pour un point 30 mémoire de forme cylindrique) de sorte que l'anisotropie de forme favorise aussi une orientation hors du plan de l'aimantation et devient même la principale source ( 42 d'anisotropie perpendiculaire de la couche de stockage. L'idée de base est que l'anisotropie interfaciale aux interfaces C0FeB/Mg0 utilisée dans les STT-MRAMs de l'état de l'art dépend beaucoup plus fortement de la température que l'anisotropie de forme d'une couche épaisse qui varie proportionnellement à Ms2, 5 sachant que pour une couche épaisse la variation thermique de Ms(T) est proche de celle du matériau massif de même composition. Dans une jonction tunnel magnétique PSA-STT-MRAM selon l'invention, l'anisotropie de forme et l'anisotropie d'interface ont le même signe et donc s'ajoutent de sorte que toutes les deux favorisent une orientation perpendiculaire au plan des couches de 10 l'aimantation de la couche de stockage. Toutefois, comme l'anisotropie d'interface varie plus rapidement en température que l'anisotropie de forme, on cherchera à augmenter le rôle relatif de l'anisotropie de forme par rapport à l'anisotropie d'interface pour minimiser la dépendance de l'anisotropie totale à la température d'opération. 15 Pour bien comprendre l'idée, nous utilisons ici le cas le plus courant d'une jonction tunnel dont la couche de stockage a une forme quasi cylindrique. Dans ce cas et en supposant que la couche de stockage est constituée d'un seul matériau d'aimantation Ms, la barrière d'énergie séparant les deux états d'aimantation « vers le haut » et « vers le bas » peut s'exprimer par : 20 LE(T)=A ( 3 K'(T)+ Ks2 (T) --duo 1 M s2(T)L+ Ku(T)L 4 1+ 4AR /, Cette expression montre que dès que le rapport de forme de la couche de Ni7r stockage dépasse AR=,---,0.89 alors le terme d'anisotropie de forme /Io -- 1 ,_ Ms2L change de signe pour passer de négatif à positif. En 4 1+4AR/*1-) d'autres termes, pour un rapport d'aspect épaisseur/diamètre plus grand que 0.89, 25 l'anisotropie de forme s'ajoute à l'anisotropie perpendiculaire d'interface présente à l'interface barrière tunnel/couche de stockage. Dans cette expression, l'anisotropie Ku d'origine magnétocrystalline ou magnétoélastique est en général négligeable comparativement aux autres termes d'anisotropie, avec les matériaux couramment utilisés comme les alliages à base de Co, de Fe et de Ni déposés par ( 3 43 pulvérisation cathodique. La hauteur de barrière AE(T) dépend donc de la température à travers la dépendance en température de l'anisotropie interfaciale AW si(T)+ K 52(T)) et celle de l'anisotropie de forme ( 3 M 52 (T)At . 1±) 1 4 1+4ARhFr, 5 Nous comparons ci-dessous les variations thermiques de ces deux termes d'anisotropie. La Figure 13 illustre ceci. Cette figure montre l'évolution en fonction de la température du facteur de stabilité thermique de jonctions tunnel de l'état de l'art jusqu'à 260°C. Pour avoir un taux d'erreur par bit inférieur à 10-4 pendant 10 60secondes à 260°C il faut que le facteur de stabilté thermique A satisfasse la relation -texp(-A) 34. La Figure 13 ro montre que ceci n'est satisfait que pour les plus grandes jonctions de diamètre supérieur à 100nm. Par ailleurs, si on extrapole la variation thermique du facteur de stabilité jusqu'à la température ambiante de 25°C, on trouve que celui-ci atteint 15 115 ce qui est beaucoup plus que requis par bit pour une rétention de 10ans. Ceci implique que le courant d'écriture et la tension d'écriture devront être surdimensionnés à 25°C au prix d'une consommation dectrique accrue et d'une endurance à l'écriture réduite pour satisfaire le critère de rétention de 60s à 260°C. 20 La figure 14 montre des variations typiques d'anisotropie interfaciales telles que celles des couches de stockage de jonctions tunnel magnétiques de l'état de l'art. La figure montre en fait les contributions à l'anisotropie interfaciale de premier ordre (uniaxiale en 5in2 0 , 0 angle entre l'aimantation de la couche de stockage et la normale au plan des couches) et de second ordre (en 5in4 0) de multicouches 25 W/C0FeB/Mg0 avec différentes épaisseurs de CoFeB (Kyoung-Min Lee, Jun Woo Choi, Junghyun Sok, and Byoung-Chul Min, Temperature dependence of the interfacial magnetic anisotropy in W/C0FeB/Mg0, AIP Advances 7, 065107 (2017)). La contribution de second ordre est beaucoup plus faible que celle de premier ordre est peut être négligée. Cette figure montre que l'anisotropie 44 interfaciale provenant de l'interface C0FeB/Mg0 décroit d'environ un facteur 2 entre 300K (27°C) et 400K (127°C) et s'extrapole àzéro bien avant d'atteindre les 260°C. Ceci indique de fortes variations thermiques de cette anisotropie interfaciale comme discuté précédemment en relation avec la Figure 13. 5 La Figure 15 présente la variation thermique de l'aimantation d'un matériau massif comme le cobalt dont la température de Curie est élevée : 1394K (courbe extraite de Ferromagnetism, Bozorth, Van Nostrand company, Inc). Cette courbe montre que la variation thermique de l'aimantation du cobalt est inférieure à 4% entre 0°C et 260°C. Si la couche de stockage de la STT-MRAM est une couche épaisse à , ( 3 10 base de cobalt, le terme d'anisotropie de forme -1=° 1,_ M s2(T)AL 4 1+4AR/N/71-) proportionnel à ms2(T)ne variera que de 8% ce qui est bien moins que le facteur d'au moins 2 de la variation thermique de l'anisotropie interfaciale. Pour réduire la variation thermique de l'anisotropie effective, on aura donc tout intérêt à réduire le poids relatif de l'anisotropie interfaciale par rapport à 15 l'anisotropie de volume dans l'anisotropie totale de la couche de stockage. Ceci va à l'opposé des jonctions tunnel perpendiculaires de l'état de l'art dans lesquelles l'anisotropie perpendiculaire provient entièrement de l'anisotropie interfaciale à l'interface MgO/CoFeB. Réduire l'anisotropie interfaciale dans la présente invention pourra être réalisé en particulier en utilisant un alliage riche en cobalt au 20 niveau de l'interface avec la barrière de MgO dans la mesure où il est connu que l'anisotropie perpendiculaire aux interfaces MgO/cobalt est plus faible que celle aux interfaces MgO/Fe (Yang, H. X., M. Chshiev, B. Dieny, J. H. Lee, A. Manchon, and K. H. Shin, 2011, "First principles investigation of the very large perpendicular magnetic anisotropy at FelMg0 and ColMg0 interfaces," Phys. Rev. B 84, 25 054401). Par ailleurs le cobalt ayant une température de Curie plus élevée que le fer, cette anisotropie interfaciale restante variera plus faiblement en température que l'anisotropie interfaciale à l'interface MgO/Fe. En particulier, on peut écrire la barrière d'énergie de façon simplifiée en négligeant l'anisotropie de volume d'origine magnétocrystalline ou magnétoélastique : 30 AE(T)- Ak(T)+ K(T)L1 où K(T) regroupe les termes d'anisotropie interfaciale et Kv(T) l'anisotropie volumique de forme proportionnelle à Ms2. Comme le montre les figures 14 et 15, l'anisotropie d'interface décroit en général beaucoup plus vite en température que l'anisotropie de volume. 5 Typiquement, d'après la Figure 14, l'anisotropie d'interface Ks aux interfaces MgO/FeCoB varie d'environ 50% pour une variation thermique de 100°C autour de la température ambiante. Pour des matériaux comme le Co la variation de Ms2 et donc de Kv n'est que de 6%. Si on veut avoir une variation de la hauteur de barrière AE et donc du courant d'écriture inférieure à 20%, il faudra que la 10 proportion X de l'anisotropie de forme par rapport à l'anisotropie d'interface soit choisie de sorte que 20%>(50%+X *6%)/(1+X) soit X>2.14 que l'on peut approximer à 2. Si on veut que cette variation soit plus faible que 15%, alors il faut augmenter la proportion d'anisotropie de volume de sorte que 15%>(50%+X *6%)/(1+X) soit X>3.89 que l'on peut approximer par 4. 15 En résumé, si l'anisotropie de forme est deux fois plus grande que l'anisotropie d'interface, en utilisant un matériau pour la couche de stockage à haute température de Curie comme un alliage riche en cobalt, la variation de la hauteur de barrière et donc du courant d'écriture sera de l'ordre de 20% pour une variation de température de 100°C autour de la température arrbiante. 20 Si l'anisotropie de forme est quatre fois plus grande que l'anisotropie d'interface, la variation de la hauteur de barrière sera de 15%. Dans la limite où l'anisotropie de forme serait beaucoup plus grande que l'anisotropie d'interface, cette variation pourrait être réduite à des valeurs de l'ordre de 6% si la couche de stockage a une très haute température de Curie comme le cobalt. 25 II est donc possible d'augmenter le poids relatif de l'anisotropie de volume (qui dépend faiblement de la température) par rapport à l'anisotropie d'interface (qui dépend fortement de la température) et de combiner cet effet avec l'optimisation du choix de l'aimantation du matériau principal constitutif de la jonction tunnel et de l'épaisseur de cette dernière pour minimiser les effets de dispersion des 30 propriétés de point mémoire à point mémoire lors de la fabrication d'une puce mémoire, REVENDICATIONS1. Jonction tunnel magnétique à aimantation hors du plan comprenant : - Une couche de stockage (SL) ayant une aimantation commutable entre deux états d'aimantation normale au plan de la couche ; - Une couche de référence (RL) ayant une aimantation fixe et normale au plan de la couche ; - Une couche barrière tunnel (TB) séparant la couche de stockage et la couche de référence ; les deux états d'aimantation de la couche de stockage étant séparés par une barrière d'énergie, ladite jonction tunnel magnétique possédant un facteur de stabilité thermique dépendant de la barrière d'énergie et de la température d'utilisation de la jonction tunnel magnétique, ladite jonction tunnel magnétique étant caractérisée en ce que : - la couche de stockage (SL) présente une épaisseur comprise entre 0.5 fois et 8 fois une dimension caractéristique d'une section planaire de la jonction tunnel ; - la composition et l'épaisseur de la couche de stockage (SL) sont choisies de sorte que la valeur absolue de la dérivée du facteur de stabilité thermique par rapport à une dimension caractéristique d'une section planaire de la jonction tunnel soit inférieure à 10nm-1, la dérivée du facteur de stabilité thermique étant calculée à une température Tm, la température T, étant la température moyenne d'utilisation de la jonction tunnel magnétique. 2. Jonction tunnel magnétique selon la revendication précédente caractérisée en ce que sa section planaire est circulaire ou quasi circulaire et que ladite dimension caractéristique est le diamètre de la section. 3. Jonction tunnel magnétique selon la revendication précédente caractérisée en ce que le diamètre est inférieur à 50nm. 47 4. Jonction tunnel magnétique selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la couche de stockage (SL) est constituée d'un matériau magnétique homogène. 5 5. Jonction tunnel magnétique selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la couche de stockage (SL) comprend un ensemble de couches magnétiques et non magnétiques. 10 6. Jonction tunnel magnétique selon la revendication 5 caractérisée en ce que la couche de stockage (SL) comprend au moins une couche magnétique contenant un élément amorphisant tel que le bore et une ou plusieurs couches aptes à absorber l'élément amorphisant lors de recuit post-dépôt. 15 7. Jonction tunnel selon la revendication 5 caractérisée en ce que la couche de stockage (SL) comprend au moins deux matériaux magnétiques, dont un premier matériau proche de la barrière tunnel (TB) est apte à fournir une forte magnétoresistance tunnel et un 20 deuxième matériau présente un faible amortissement de Gilbert. 8. Jonction tunnel selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que : - la barrière tunnel (TB) est réalisée en MgO, Al0x, AIN, SrTiO3, 25 HfOx ou tout autre oxyde ou nitride isolant ; - la couche de stockage (SL) comporte un empilement de différentes couches comprenant : o une couche en alliage de cobalt, fer et bore d'épaisseur entre 1 et 4nm en contact avec la barrière tunnel ; 30 o une couche d'un matériau, apte à absorber le bore tel que Ta, Mo ou W au moment des recuits post-dépôt, d'épaisseur 0.2 à 0.4nm, 48 o une couche magnétique à faible amortissement de Gilbert. 9. Jonction tunnel magnétique selon la revendication l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la couche de 5 stockage (SL) est insérée entre deux barrières tunnel. 10. Jonction tunnel magnétique selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que : 10 o la couche de stockage (SL) présente une épaisseur comprise entre 0.8 et 8 fois une dimension caractéristique d'une section planaire de la jonction tunnel ; o la contribution à la barrière d'énergie due à l'anisotropie de forme de la couche de stockage (SL) est au moins deux fois 15 supérieure et de préférence au moins quatre fois supérieure aux contributions à la barrière d'énergie d'origine interfaciale. 11. Point mémoire magnétique à accès aléatoire de type « spin-transfer torque » ou STT-MRAM comprenant une jonction tunnel magnétique 20 selon l'une des revendications 1 à 10. 12. Point mémoire magnétique à accès aléatoire de type « Spin-Orbit Transfer » ou SOT-MRAM comprenant une jonction tunnel magnétique selon l'une des revendications 1 à 10. 25 13. Point mémoire magnétique à accès aléatoire ou MRAM à écriture contrôlée en tension comprenant une jonction tunnel magnétique selon l'une des revendications 1 à 10. 30 14. Elément non volatile d'un composant logique comprenant une jonction tunnel magnétique selon l'une des revendications 1 à 10. 49 15. Procédé de fabrication (P) d'une jonction tunnel magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant les étapes suivantes : - Dépôt (D) de l'ensemble des couches par dépôt par phase 5 vapeur ; - Gravure (RIE) de la couche de stockage (SL) ou couche magnétique épaisse par gravure ionique réactive ; - Gravure (IBE) des autres couches par gravure ionique. 10 15 20 25 3035