具有对称结构的磁性隧道结结构及磁性随机存储器制造技术

本申请提供一种具对称结构的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自由层的双层设计，结合设置于自由层上下两侧的双势垒层及延伸的对称结构。本申请通过对称结构设计与双自由层设计，有助提升热稳定性，通过双势垒层设计在不增幅总体电阻面积积的同时保持稳定且足够的隧穿磁阻率，可以有效的降低临界电流，非常有利于MRAM电路读/写性能的提升与超小型MRAM电路的制作。

【技术实现步骤摘要】
具有对称结构的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或者是热稳定性，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，比如：应用于汽车电子领域，数据保存能力要求是在125℃的条件下可以保存数据至少十年，在外磁场翻转，热扰动，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具对称结构的磁性隧道结结构，设置于磁性随机存储单元，所述磁性隧道结包括覆盖层、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，所述势垒层、所述参考层、所述晶格隔断层与所述反铁磁层为双层结构，所述双层结构是分隔且对称设置于所述自由层的上下两侧，所述自由层由下至上包括：/n第一自由层，所述第一自由层为可变磁极化层，由磁性金属合金或其化合物形成的单层或多层结构；/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含亚原子夹层或掺杂材料的非磁性金属氧化物形成；/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，由磁性金属合金或其化...

【技术特征摘要】
1.一种具对称结构的磁性隧道结结构，设置于磁性随机存储单元，所述磁性隧道结包括覆盖层、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，所述势垒层、所述参考层、所述晶格隔断层与所述反铁磁层为双层结构，所述双层结构是分隔且对称设置于所述自由层的上下两侧，所述自由层由下至上包括：
第一自由层，所述第一自由层为可变磁极化层，由磁性金属合金或其化合物形成的单层或多层结构；
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含亚原子夹层或掺杂材料的非磁性金属氧化物形成；
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，由磁性金属合金或其化合物形成的单层或多层结构；
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所述具对称结构的磁性隧道结结构，其特征在于，所述第一自由层的总厚度为1.2奈米～3奈米，所述第一自由层的材料选钴硼合金、铁硼合金、钴铁硼合金、钴铁合金/钴铁硼合金、铁/钴铁硼合金，钴铁硼合金/(钨，钼，铪)/钴铁硼合金，铁/钴铁硼合金/(钨，钼，铪)/钴铁硼合金或钴铁合金/钴铁硼合金/(钨，钼，铪)/钴铁硼合金等组成，优选的，为钴铁硼合金/(钨，钼，铪)/钴铁硼合金，铁/钴铁硼合金/(钨，钼，铪)/钴铁硼合金，或钴硼合金/钴铁硼合金/(钨，钼，铪)/钴铁硼合金结构；所述第二自由层的总厚度为1.2奈米～3奈米，所述第二自由层的材料选自由钴硼合金、铁硼合金、钴铁硼合金、钴铁硼合金/钴铁合金、钴铁硼合金/铁，钴铁硼合金/钴、钴铁硼合金/(钨，钼，铪)/钴铁硼合金，钴铁硼合金/(钨，钼，铪)/钴铁硼合金/铁，钴铁硼合金/(钨，钼，铪)/钴铁硼合金/钴或钴铁硼合金/(钨，钼，铪)/钴铁硼合金/钴铁合金等组成，更进一步地可以选择钴铁硼合金/(钨，钼，铪)/钴铁硼合金，钴铁硼合金/(钨，钼，铪)/钴铁硼合金/钴或钴铁硼合金/(钨，钼，铪)/钴铁硼合金/钴铁合金结构。


3.如权利要求1所述具对称结构的磁性隧道结结构，其特征在于，所述垂直各向异性增强层中的非磁性金属氧化物层为镁、铝、硅、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锶、钇、锆、铌、钼、鎝、钌、铑、钯、铪、钽、钨、铼、锇的氧化物或其组合氧化物。


4.如权利要求1所述具对称结构的磁性隧道结结构，其特征在于，所述垂直各向异性增强层为[非磁性金属氧化物层/亚原子夹层]n/非磁性金属氧化物层的结构，1≤n≤3，优选的，单层非磁性金属氧化物层的厚度为0.2奈米至1.0奈米之间，单层非磁性金属氧化物层的厚度为相同或相异；单层亚原子夹层的厚度为b，0<b≤0.1奈米，单层亚原子夹层的厚度可以相同也可以不相同；亚原子夹层为镁、铝、硅、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锶、钇、锆、铌...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云森，郭一民，陈峻，麻榆阳，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