一种基于III-V族窄禁带半导体的磁随机存储器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于III‑V族窄禁带半导体的磁随机存储器，其特征在于，由下至上依次包括衬底晶圆、介电层、自旋轨道力矩作用层及MTJ结构层，介电层采用碲化镉CdTe或者碲化锌ZnTe材料；自旋轨道力矩作用层采用高迁移率的III‑V族窄禁带半导体锑化铟InSb或砷化铟InAs。本发明专利技术的基于III‑V族半导体材料的结构不仅能够现有的半导体CMOS工艺相匹配，还可以提供比传统重金属SOT材料更高的自旋轨道耦合强度，从而有效地降低器件写入电流的功耗问题。此外，通过施加背栅电压可以实现对自旋轨道耦合强度的调控，进而进一步改善器件的功耗。并且通过电场控制，能够增加改型器件阵列的可编程与存算一体化能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于III-V族窄禁带半导体的磁随机存储器
本专利技术涉及一种基于窄禁带III-V族半导体异质结构的可编程自旋轨道力矩-磁随机存储器。
技术介绍
随着信息
的不断发展，存储器技术越来越受到重视。其中，基于磁性隧道结的磁随机存储器因其具有非易失性、高存储密度、读写速度快的特性，并且与现有的CMOS器件和工艺兼容，因此一直受到广泛关注。传统的磁随机存储器通过磁场来实现数据的读写，但受制于磁场写入速度慢，磁场大小不可控等缺点，导致器件尺寸停滞在90nm而无法进一步减小。随后，基于自旋转移力矩的磁随机存储器(STT-MRAM)以电流代替磁场进行读写操作，一方面进一步降低了器件的尺寸，另一方面也简化了磁随机存储器件的设计与制备。近年来，三星、Everspin、GlobalFoundary等国际知名半导体公司相继推出了STT-MRAM产品，最大存储密度可达1G-bit。然而，STT-MRAM面临的一大挑战仍然是实现读写所需的电流密度较高(～108A/cm2)，进而导致器件功耗增大；与此同时，在STT-MRAM器件中，翻转电流会通过用于器件存储的磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于III-V族窄禁带半导体的磁随机存储器，其特征在于，由下至上依次包括衬底晶圆、介电层(I)、自旋轨道力矩作用层(II)及MTJ结构层，其中：/n介电层(I)采用碲化镉CdTe或者碲化锌ZnTe材料；/n自旋轨道力矩作用层(II)采用高迁移率的III-V族窄禁带半导体锑化铟InSb或砷化铟InAs；/n由介电层(I)与自旋轨道力矩作用层(II)共同组成InSb/CdTe双层结构或InAs/ZnTe双层结构，InSb/CdTe双层结构中碲化镉CdTe材料与III-V族窄禁带半导体锑化铟InSb界面处或者InAs/ZnTe双层结构中碲化锌ZnTe材料与III-V族窄禁带半导体砷化铟InA...

【技术特征摘要】
1.一种基于III-V族窄禁带半导体的磁随机存储器，其特征在于，由下至上依次包括衬底晶圆、介电层(I)、自旋轨道力矩作用层(II)及MTJ结构层，其中：
介电层(I)采用碲化镉CdTe或者碲化锌ZnTe材料；
自旋轨道力矩作用层(II)采用高迁移率的III-V族窄禁带半导体锑化铟InSb或砷化铟InAs；
由介电层(I)与自旋轨道力矩作用层(II)共同组成InSb/CdTe双层结构或InAs/ZnTe双层结构，InSb/CdTe双层结构中碲化镉CdTe材料与III-V族窄禁带半导体锑化铟InSb界面处或者InAs/ZnTe双层结构中碲化锌ZnTe材料与III-V族窄禁带半导体砷化铟InAs界面处产生能够形成Rashba系数α可达的Rashba效应的自旋轨道耦合力矩，以减小相应翻转MTJ所需的电流密度；
MTJ结构层由下至上依次包括自由层(III)、遂穿势垒层(IV)和钉扎层(V)。


2.如权利要求1所述一种基于III-V族窄禁带半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇煦丰，孙璐，张勇，薛丰铧，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：发明
国别省市：上海;31