磁性隧道结结构及磁性随机存储器制造技术

本申请提供一种磁性隧道结结构及磁性随机存储器，所述磁性隧道结结构包括双层结构的自由层，两自由层之间由非磁性金属氧化物形成的垂直各向异性增强层，以及设置于自由层上方的磁阻尼阻挡层。本申请的具有双自由层和磁阻尼阻挡层的磁性隧道结结构单元，增强了器件的热稳定性，降低了阻尼系数，有利于写电流的降低。

【技术实现步骤摘要】
磁性隧道结结构及磁性随机存储器
本专利技术涉及存储器
，特别是关于一种磁性隧道结结构及磁性随机存储器。
技术介绍
磁性随机存储器(Magneticrandomaccessmemory，MRAM)在具有垂直各向异性(PerpendicularMagneticAnisotropy；PMA)的磁性隧道结(Magnetictunneljunction；MTJ)中，作为存储信息的自由层，在垂直方向拥有两个磁化方向，即：向上和向下，分别对应二进制中的“0”和“1”或者“1”和“0”，在实际应用中，在读取信息或者空置的时候，自由层的磁化方向会保持不变；在写的过程中，如果与现有状态不相同的信号输入时，则自由层的磁化方向将会在垂直方向上发生一百八十度的翻转。磁随机存储器的自由层磁化方向保持不变的能力叫做数据保存能力(DataRetention)或者是热稳定性因子(ThermalStabilityFactor)(▽)，在不同的应用情况中要求不一样，对于一个典型的非易失存储器(Non-volatileMemory，NVM)而言，数据保存能力要求是在125℃的条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性随机存储器的磁性隧道结结构，设置于磁性随机存储单元，所述磁性隧道结由上至下结构包括覆盖层、磁阻尼阻挡层、自由层、势垒层、参考层、晶格隔断层、反铁磁层与种子层，其特征在于，所述自由层包括：/n第一自由层，为可变磁极化层，所述第一自由层为磁性金属合金所形成；/n垂直各向异性增强层，设置于所述第一自由层上，所述垂直各向异性增强层为非磁性金属氧化物形成；以及/n第二自由层，设置于所述垂直各向异性增强层上，所述第二自由层为可变磁极化层，由含非磁性掺杂元素的磁性金属合金或其化合物形成；/n其中，所述垂直各向异性增强层用于实现所述第一自由层与第二自由层的磁性耦合。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁性随机存储器的磁性隧道结结构，设置于磁性随机存储单元，所述磁性隧道结由上至下结构包括覆盖层、磁阻尼阻挡层、自由层、势垒层、参考层、晶格隔断层、反铁磁层与种子层，其特征在于，所述自由层包括：
第一自由层，为可变磁极化层，所述第一自由层为磁性金属合金所形成；
垂直各向异性增强层，设置于所述第一自由层上，所述垂直各向异性增强层为非磁性金属氧化物形成；以及
第二自由层，设置于所述垂直各向异性增强层上，所述第二自由层为可变磁极化层，由含非磁性掺杂元素的磁性金属合金或其化合物形成；
其中，所述垂直各向异性增强层用于实现所述第一自由层与第二自由层的磁性耦合。


2.如权利要求1所述磁性随机存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述第一自由层的材料为选自硼化钴、硼化铁、钴铁硼合金的单层结构，或是铁化钴/钴铁硼合金、铁/钴铁硼合金的双层结构，或是硼化铁/(钨、钼、钒、铌、铬、铪、钛、锆、钽、钪、钇、锌、钌、锇、铑、铱、钯和/或铂)/钴铁硼合金、钴铁硼合金/(钨、钼、钒、铌、铬、铪、钛、锆、钽、钪、钇、锌、钌、锇、铑、铱、钯和/或铂)/钴铁硼合金的三层结构，或是铁/钴铁硼合金/(钨、钼、钒、铌、铬、铪、钛、锆、钽、钪、钇、锌、钌、锇、铑、铱、钯和/或铂)/钴铁硼合金、铁化钴/钴铁硼合金/(钨、钼、钒、铌、铬、铪、钛、锆、钽、钪、钇、锌、钌、锇、铑、铱、钯和/或铂)/钴铁硼合金的四层结构；所述第一自由层的厚度为1.2纳米至3.0纳米间。


3.如权利要求1所述磁性随机存储器的磁性隧道结结构，其特征在于，所述第二自由层的结构为[(钴1-x铁x)1-y硼y]1-zMz、[(钴1-x铁x)1-y硼y]1-zMz/钴1-w铁w、钴1-v铁v/[(钴1-x铁x)1-y硼y]1-zMz或钴1-v铁v/[(钴1-x铁x)1-y硼y]1-zMz/钴1-w铁w，[(钴1-x铁x)1-yCy]1-zMz，[(钴1-x铁x)1-yCy]1-zMz/钴1-w铁w，钴1-v铁v/[(钴1-x铁x)1-yCy]1-zMz或钴1-v铁v/[(钴1-x铁x)1-yCy]1-zMz/钴1-w铁w；其中，所述非磁性掺杂元素M为钼、钨、铬、钽、铪、钒、氮、硼、锆、锌、镁、铝或其组合，0％≤x≤100％，5％≤y≤30％，2％≤z...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云森，郭一民，陈峻，肖荣福，
申请(专利权)人：上海磁宇信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31