一种垂直自旋转移矩磁性随机存储器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种垂直自旋转移矩磁性随机存储器及其制备方法，包括衬底、固定铁磁层复合结构、沟槽、绝缘隧穿势垒层、自由铁磁层、中间金属连接结构及外围金属连接结构；固定铁磁层复合结构位于衬底上，包括交替排布的绝缘层及固定铁磁层；沟槽贯穿固定铁磁层；绝缘隧穿势垒层及自由铁磁层依次位于沟槽内；中间金属连接结构位于沟槽内且覆盖自由铁磁层；外围金属连接结构位于固定铁磁层复合结构中与固定铁磁层相接触且对应设置。本发明专利技术垂直自旋转移矩磁性随机存储器由STT

【技术实现步骤摘要】
一种垂直自旋转移矩磁性随机存储器及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体
，涉及一种垂直自旋转移矩磁性随机存储器及其制备方法。

技术介绍

[0002]磁阻随机存取存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)是一种随机存储器件，其工作原理是使用其电阻值而非电荷来存储数据。其核心包括磁性隧道结(MTJ)结构，通过控制MTJ的电阻，以表征存储结构的“0”或“1”状态。
[0003]MTJ结构通常包括固定铁磁层和自由铁磁层，并通过位于固定铁磁层和自由铁磁层之间的绝缘隧穿势垒层将其分隔开，并利用顶部电极和底部电极夹住MTJ结构，使得电流可在顶部电极与底部电极之间流动。
[0004]自旋转移矩磁性随机存储器(STT
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MRAM)是通过自旋电流实现信息写入的一种新型非易失性磁随机存储器，其是磁性存储器MRAM的二代产品。STT
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MRAM存储单元通过自旋极化电流改变自由铁磁层和固定铁磁层的磁化方向，包括相同方向或者相反方向来改变MTJ的电阻大小，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直自旋转移矩磁性随机存储器，其特征在于，所述垂直自旋转移矩磁性随机存储器包括：衬底；固定铁磁层复合结构，所述固定铁磁层复合结构位于所述衬底上，包括交替排布的绝缘层及固定铁磁层，其中，所述固定铁磁层包括N层，N≥2；沟槽，所述沟槽位于所述固定铁磁层复合结构中，且贯穿所述固定铁磁层；绝缘隧穿势垒层，所述绝缘隧穿势垒层位于所述沟槽内且覆盖所述沟槽；自由铁磁层，所述自由铁磁层位于所述沟槽内且覆盖所述绝缘隧穿势垒层；中间金属连接结构，所述中间金属连接结构位于所述沟槽内且覆盖所述自由铁磁层；外围金属连接结构，所述外围金属连接结构位于所述固定铁磁层复合结构中，与N层所述固定铁磁层对应设置，且与所述固定铁磁层相接触。2.根据权利要求1所述的垂直自旋转移矩磁性随机存储器，其特征在于：N的取值范围包括2≤N≤10000；N个所述外围金属连接结构平行设置，且在竖向上相邻的所述外围金属连接结构的投影具有夹角θ，所述夹角θ的取值为0
°
≤θ≤90
°
。3.根据权利要求1所述的垂直自旋转移矩磁性随机存储器，其特征在于：所述垂直自旋转移矩磁性随机存储器的横截面的形貌包括正圆形、椭圆形、正方形、长方形中的一种或组合。4.根据权利要求1所述的垂直自旋转移矩磁性随机存储器，其特征在于：所述固定铁磁层的厚度与所述自由铁磁层的厚度的比值为2
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100；所述固定铁磁层包括Mn、Pt、Ir、Rh、Ni、Pd、Fe及Os中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的垂直自旋转移矩磁性随机存储器，其特征在于：所述自由铁磁层的厚度为1nm
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1000nm；所述自由铁磁层包括Fe、NiCo、Ru、Ir、Rh、CoHf、Co、CoFeB及CoZr中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的垂直自旋转移矩磁性随机存储器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金营，
申请(专利权)人：上海积塔半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：