磁存储元件制造技术

本发明专利技术涉及一种磁存储元件，其包括：触头(31)，其包括位于传导层(32)和非磁性层(36)之间的磁性层(34)，磁性层具有垂直于各层的平面的磁化方向；以及成角度的传导轨道(42)，其包括通过两个臂(44A，44B)延伸的中央部分，触头完全设置在轨道上，其中，对于每个臂，沿臂的中间轴线朝向触头流动的电流相对于其中一个臂(44A)主要在电流的左侧并且相对于另一个臂(44B)主要在电流的右侧与触头的、最靠近该臂的部分遭遇。

Magnetic storage element

The invention relates to a magnetic storage element, which comprises a contact (31) comprising a magnetic layer (34) located between the conduction layer (32) and the non magnetic layer (36), the magnetic layer has a magnetization direction perpendicular to the plane of each layer, and an angle conducting orbit (42), which includes a central part extending through the two arms (44A, 44B), and the contact is finished. For each arm, for each arm, the current of the middle axis of the arm moving toward the contact is relative to one of the arms (44A) mainly on the left side of the current and relative to the other arm (44B), which is mainly on the right side of the current, and the closest part of the arm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁存储元件本专利技术要求法国专利申请FR15/59914的优先权，该法国专利申请将被视为本说明书的组成部分。
本专利技术涉及一种磁存储元件，并且更具体地涉及具有电流感应翻转类型的磁存储元件。
技术介绍
法国专利第2963152号公开了图1A、图1B和图1C中示意性示出的磁存储元件。图1A和图1B分别示出了结合法国专利第2，963，152号的图1c-1f、2a-2b和3a-3d描述的磁存储元件的剖视图和立体图。图1C是该存储元件的简化的俯视图。如图1A和图1B所示，该存储元件包括位于传导轨道1上方的触头3。该触头3包括多个区段的层叠体，其中每个区段都由薄层的一部分或几个薄层的层叠体形成。例如，传导轨道1形成在由覆盖有氧化硅层的硅晶片构成的基底5上并且跨接端子A和B。构成触头3的层叠体从轨道1开始依次包括由非磁性传导材料制成的区段10、由磁性材料制成的区段11、由非磁性材料制成的区段12、由磁性材料制成的区段13和电极14。层12的材料可以是传导性的，这优选为足够薄的绝缘材料，以便能够被隧道效应电子穿过。在非磁性区段10和12之间存在结构差异，以便在与层平面垂直的方向上具有不对称系统。特别地，这种差异可能是由这些层的材料、厚度或生长模式的差异造成的。前述专利中给出了能够构成各层的材料的列表。区段11和13的磁性材料在使它们具有垂直于层平面取向的磁化方向的条件下形成。层13的磁性材料在使其保持不确定的磁化方向的条件下形成(捕获层)。上部的电极层14连接至端子C。通过跨过端子A和B循环电流并同时施加水平取向(在跨过端子A和B的电流的方向上平行于层平面)的磁场H来完成存储元件的编程。根据跨过端子A和B的电流和磁场矢量H的相对方向，对层11进行编程，使得其磁化方向被定向为向上或向下。为了读取该存储元件，在端子C与端子A和B中的一个或另一个之间施加电压。端子C与端子A和B中的一个或另一个之间所产生的电流根据层11和13的磁化方向的相对方向而呈现不同的值：如果这两个磁化方向相同则呈现高值，而如果这两个磁化方向相反则呈现低值。上述存储元件的一个特性在于，其编程是通过跨过端子A和B循环的电流和在平行于电流的层的平面中施加的磁场而完成的。在编程期间，没有电流从端子A或B朝向端子C流动。这具有将存储元件的读取操作和写入操作完全分开的优点。许多替代实施方式是可能的。特别地，前述每个层都可以通过本领域已知的方式由多个层的层叠体构成，以获得期望的特性。只要轨道1由适合于磁性层11生长的非磁性材料制成，由非磁性传导材料制成的层部分10就可以省略。然后，轨道1可以在触头3下方具有额外的厚度。为了使层11中磁化方向的翻转成为可能，也需要在磁性层中设置自旋轨道对。为此，例如，需要使与该层11接触(或通过薄的分离层与该层11分离)的层由具有强自旋轨道耦合的材料或材料的复合物构成。例如，另一种方案是，磁性层11与层10和12中的一个或另一个之间的接触产生这种自旋轨道耦合，例如，如果层12由绝缘体制成，则这可以通过磁性层11与层12的杂化来发生(参见“单晶磁隧道结中少数界面共振态的自旋轨道耦合效应”，Y.Lu等人，物理评论B，第86卷，第184420页(2012年))。应注意的是，图1A和图1B的存储元件可以细分成两个元件：包括设置有端子A和B以及层部分10、11和12的轨道1的存储元件，以及在上述给出的例子中包括层13和14以及电极C的读取元件。对于该存储元件，可以考虑各种读取模式，例如光学读取。图1C是触头3的简化的俯视图。仅示出了轨道1和触头3以及连接至触点15和16的端子A和B。如上所指出的，可通过跨过端子A和B施加电流并同时设置在电流的方向上具有非零分量的磁场来对图1A至图1C的存储元件进行编程。在前述专利申请中给出了用于产生磁场的装置的例子。设置外磁场或制造能够形成磁场H的特定的磁性层产生了实际制造问题。专利申请US2014/0010004描述了一种磁存储元件，其能够通过在没有磁场的情况下施加电流来编程。图2是与该专利申请的图18A对应的磁存储元件的示意性仰视图。磁性触头20包括与上述结合图1A至图1C描述的磁性触头3的多个层类似的多个层部分的层叠体。触头20为细长的矩形的形式。定位在该矩形的端部并从该矩形的长边突出的两个不同的电极24A和24B连接至端子A和B，并且可以使电流在磁性层11中循环。电流从端子A朝向端子B或从端子B朝向端子A的流动方向限定编程的值。这种在触头下方包括分开的电极的存储元件的构造产生了各种制造问题。需要一种可在没有磁场的情况下通过施加电流来编程的存储元件，其容易制造并且对弱电流敏感。
技术实现思路
因此，一种实施方式提供了一种磁存储元件，其包括：触头，该触头包括位于传导层和非磁性层之间的磁性层，磁性层具有垂直于各层的平面的磁化方向；以及成角度的传导轨道，该传导轨道包括通过两个臂延伸的中央部分，触头完全设置在轨道上，其中，对于每个臂，沿臂的中间轴线朝向触头流动的电流相对于其中一个臂主要在电流的左侧与触头的、最靠近该其中一个臂的部分遭遇，并且相对于另一个臂主要在电流的右侧与触头的、最靠近该另一个臂的部分遭遇。根据另一种实施方式，传导层和非磁性层的不同之处在于它们的厚度、组成或它们的结构。根据一种实施方式，磁性层的厚度小于3nm。根据一种实施方式，从上方看，触头是盘状的。根据一种实施方式，对于每个臂，触头的、最靠近臂的部分包括：在从上方看与臂的中间轴线形成锐角的方向上的伸长的部分。根据一种实施方式，锐角在30度和60度之间。根据一种实施方式，伸长的部分中的至少一个形成尖端。根据一种实施方式，伸长的部分中的至少一个形成圆形尖端。根据一种实施方式，圆形尖端具有在1nm和10nm之间的曲线半径。根据一种实施方式，触头具有沿轴线伸长的形状，并且轨道基本上成直角的角度。根据一种实施方式，触头具有中央部分，该中央部分采用在其中一个臂的方向上的伸长的矩形的形式并且定位为靠近该其中一个臂的、最靠近另一个臂的边缘。另一种实施方式提供一种用于对存储元件编程的方法，其包括由将电流从一个臂传递至另一个臂组成的步骤，选择电流的方向以获得所期望的编程。附图说明将在下面关于附图非限制性地提出的特定实施方式的描述中详细地阐述这些特征和优点以及其他特征和优点，其中：图1A、图1B和图1C分别是磁存储元件的剖视图、立体图和俯视图；图2是磁存储元件的示意性仰视图；图3A和图3B分别是磁存储元件的实施方式的示意性立体图和示意性俯视图；图4A至图4C是磁存储元件的其他实施方式的示意性俯视图；以及图5A至图5C是磁存储元件的其他实施方式的示意性俯视图。具体实施方式相同的元件在各个附图中使用相同的附图标记来表示，而且各个附图不一定按比例绘制。为了清楚起见，仅示出和/或画出了对理解描述的实施方式有用的元件。在下面的描述中，除非另有规定，否则当提到诸如术语“顶部”、“底部”等绝对位置修饰词或诸如术语“上方”、“下方”、“上部”等相对修饰词时，参照图1A、图1B和图1C中的相关元件的取向。除非另外规定，否则表述“基本上”和“大约”对于取向而言是指在10度以内，优选在5度以内。图3A和图3B分别是磁存储元件30的一种实施方式的立体图和示意性俯视图。磁存储元件30包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁存储元件，其包括：触头(31；51；61；71；81；91；101)，其包括磁性层(34)，该磁性层位于传导层(32)和非磁性层(36)之间，所述磁性层具有垂直于所述各层的平面的磁化方向；以及成角度的传导轨道(42；52；62；72；82；92；102)，其包括通过两个臂(44A，44B)延伸的中央部分，触头完全设置在轨道上，其中，对于每个臂，沿臂的中间轴线(45A，45B)朝向触头流动的电流相对于其中一个臂(44A)主要在电流的左侧与触头的、最靠近该其中一个臂的部分遭遇，并且相对于另一个臂(44B)主要在电流的右侧与触头的、最靠近该另一个臂的部分遭遇。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.16 FR 15599141.一种磁存储元件，其包括：触头(31；51；61；71；81；91；101)，其包括磁性层(34)，该磁性层位于传导层(32)和非磁性层(36)之间，所述磁性层具有垂直于所述各层的平面的磁化方向；以及成角度的传导轨道(42；52；62；72；82；92；102)，其包括通过两个臂(44A，44B)延伸的中央部分，触头完全设置在轨道上，其中，对于每个臂，沿臂的中间轴线(45A，45B)朝向触头流动的电流相对于其中一个臂(44A)主要在电流的左侧与触头的、最靠近该其中一个臂的部分遭遇，并且相对于另一个臂(44B)主要在电流的右侧与触头的、最靠近该另一个臂的部分遭遇。2.根据权利要求1所述的磁存储元件，其中，传导层(34)和非磁性层(36)的不同之处在于它们的厚度、组成或它们的结构。3.根据权利要求1或2所述的磁存储元件，其中，磁性层的厚度小于3nm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁存储元件(30)，其中，从上方看，触头(31)是盘状的。5.根据权利要求1至3中任一项所述的磁存储元件(50；60；70；80；90；100)，其中，对于每个臂(44A，44B)，触头的、最靠...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉勒·戈丹，约安·米哈伊·米龙，奥利维耶·布勒，萨费尔·切纳图库基伊尔，
申请(专利权)人：国家科学研究中心，原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国,FR