磁隧道结的形成方法及磁阻式随机存储器技术

本申请公开一种磁隧道结的形成方法，包括提供衬底，所述衬底形成有底电极；在所述底电极上形成磁隧道结，所述磁隧道结包括由下至上依次层叠的垂直钉扎层、第一磁性层、隧穿层、第二磁性层和反铁磁层，所述第一磁性层和所述第二磁性层具有垂直各向异性，所述反铁磁层在与所述第二磁性层的交界处形成有界面偏置场，在界面偏置场和自旋霍尔效应的作用下完成磁矩翻转，实现数据写入。该写入操作依靠脉冲电压，通过隧道结的电流极小，因此功耗极低，也不会对隧道结的势垒层产生损伤，并且，脉冲时间与所施加的脉冲电压强度有关，无需精确控制脉冲时间即可实现磁矩定向翻转，减小了时钟电路的压力，增加了可靠性。本申请还公开了一种磁阻式随机存储器。

Formation method of magnetic tunnel junction and magnetoresistive random access memory

【技术实现步骤摘要】
磁隧道结的形成方法及磁阻式随机存储器
本申请涉及半导体领域，特别涉及一种磁隧道结的形成方法及磁阻式随机存储器。
技术介绍
随着自旋电子学的发展，一种基于磁隧道结(MagneticTunnelJunction，MTJ)的磁阻式随机存储器(MRAM，MagnetoresistiveRandomAccessMemory)得到了广泛应用，其可以独立或集成与使用随机存储器的设备，如处理器、专用集成电路或片上系统中。目前，写入功耗大是MRAM急需解决的问题之一。MRAM的核心结构是MTJ，因此优化MTJ的结构和写入方式，是其写入功耗大的核心解决方案。目前业界主要在研发自旋轨道转矩(Spin-OrbitTorque，SOT)和电压控制磁各向异性(VoltageControlMagneticAnisotropy，VCMA)两种更有效率的翻转磁矩方式，以解决写入功耗大的问题。然而，SOT-MTJ属于三端器件，不利于高密度集成，此外，对于垂直各向异性的隧道结，需要利用外加磁场才能实现定向翻转，而且碍于目前重金属材料的自旋霍尔角相对较小，翻转电流密度依然较大；传统的VCMA-MTJ通过VCMA效应实现磁矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁隧道结的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底形成有底电极；在所述底电极上形成磁隧道结，所述磁隧道结包括由下至上依次层叠的垂直钉扎层、第一磁性层、隧穿层、第二磁性层和反铁磁层，所述第一磁性层和所述第二磁性层具有垂直各向异性，所述反铁磁层在与所述第二磁性层交界处形成有界面偏置场。

【技术特征摘要】
1.一种磁隧道结的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底形成有底电极；在所述底电极上形成磁隧道结，所述磁隧道结包括由下至上依次层叠的垂直钉扎层、第一磁性层、隧穿层、第二磁性层和反铁磁层，所述第一磁性层和所述第二磁性层具有垂直各向异性，所述反铁磁层在与所述第二磁性层交界处形成有界面偏置场。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁隧道结的形状为椭圆形，所述界面偏置场的方向为沿所述椭圆形短轴的方向。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述底电极上形成磁隧道结包括：依次进行磁隧道结的各材料层的生长；进行所述磁隧道结的各材料层的图案化，以形成所述磁隧道结。4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述反铁磁层包括IrMn、PtMn和FePt中的任意一种。5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述第一磁性层、所述隧穿层、所述第二磁性...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔岩，罗军，杨美音，许静，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11