非一致磁化的存储单元制造技术

本发明专利技术提供了一种非一致磁化的存储单元。该存储单元包括自旋霍尔效应层以及位于自旋霍尔效应层的同一侧表面的两个并列的磁性隧道结，各磁性隧道结包括：沿远离自旋霍尔效应层的方向顺序层叠的自由层、势垒层和参考层，两个参考层具有固定的磁化方向，两个磁性隧道结具有不同形状，或者两个磁性隧道结形状相同且在自旋霍尔效应层上具有不同的设置方式，用于使两个磁性隧道结的易磁化轴的斜率正负相反，从而在自旋霍尔效应层通电后使两个自由层表现相反的磁化方向。上述两个磁性隧道结中的自由层在通电后无需外磁场，通过不同方向的电流，使两个磁性隧道结总是互补阻态，读取信号实现差分存储，进而能够节省存储单位的面积，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
非一致磁化的存储单元


[0001]本专利技术涉及存储器
，具体而言，涉及一种非一致磁化的存储单元。

技术介绍

[0002]自旋轨道转矩磁性存储器(SOT
‑
MRAM)是将来比较有前景的存储器件之一，因为其具有较高的写入速度和较低的功耗。
[0003]SOT
‑
MRAM器件单元由磁性隧道结(MTJ)和自旋霍尔效应层(SHE)组成。MTJ包括自由层、势垒层、参考层。参考层磁化方向固定，自由层磁化方向可变。当自由层和参考层平行，MTJ呈现低阻态；当自由层和参考层反平行，MTJ呈现高阻态。当电流流经自旋霍尔效应层，通过外磁场的辅助或者设置磁化偏置层，实现自由层的磁矩翻转。
[0004]为了提高数据的可靠性和提升数据的读取速度，常采用具有2T2R结构的差分存储单元。然而，传统的差分存储单元的存储单位存在面积大、成本高等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种非一致磁化的存储单元，以解决现有技术中差分存储单元的存储单位存在面积大、成本高的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种非一致磁化的存储单元，包括自旋霍尔效应层以及位于自旋霍尔效应层的同一侧表面的两个并列的磁性隧道结，各磁性隧道结包括：沿远离自旋霍尔效应层的方向顺序层叠的自由层、势垒层和参考层，两个参考层具有固定的磁化方向，两个磁性隧道结具有不同形状，或者两个磁性隧道结形状相同且在自旋霍尔效应层上具有不同的设置方式，用于使两个磁性隧道结的易磁化轴的斜率正负相反，从而在自旋霍尔效应层通电后使两个自由层表现相反的磁化方向。
[0007]进一步地，自由层和参考层均为面内磁化。
[0008]进一步地，两个磁性隧道结在平行于自旋霍尔效应层的方向上的截面分别为第一截面和第二截面，第一截面和第二截面各自为具有至多两个对称轴的轴对称图形，第一截面和第二截面的易磁化轴的斜率正负相反。
[0009]进一步地，第一截面和第二截面均为椭圆形，优选椭圆形中长轴与短轴之比>1.5，且椭圆形中长轴的斜率为k0，0<|k0|<3。
[0010]进一步地，两个磁性隧道结在平行于自旋霍尔效应层的方向上的截面均为直角梯形，两个磁性隧道结中直角梯形的斜边的斜率正负相反，且斜边的斜率为k1，0<|k1|<3。
[0011]进一步地，两个磁性隧道结在平行于自旋霍尔效应层的方向上的截面均为斜边梯形，定义斜边梯形中斜率绝对值较小的斜边为第一斜边，两个磁性隧道结中斜边梯形的第一斜边的斜率正负相反，且第一斜边的斜率为k2，0<|k2|<3。
[0012]进一步地，两个磁性隧道结在平行于自旋霍尔效应层的方向上的截面均为平行四边形，两个磁性隧道结中位于同一平面上的平行四边形轴对称，优选平行四边形中至少有两条边的斜率为k3，0<|k3|<3。
[0013]进一步地，存储单元还包括差分存储单元，差分存储单元包括：晶体管，连接自旋霍尔效应层的一端；灵敏放大器，两个磁性隧道结的远离自旋霍尔效应层的一端分别与灵敏放大器连通。
[0014]进一步地，自旋霍尔效应层的材料包括拓扑绝缘材料和/或重金属材料，优选拓扑绝缘材料选自BixSe(1
‑
x)、SbxTe(1
‑
x)、BixTe(1
‑
x)中的任一种或多种，优选重金属材料选自Ta、Pt、Pd和W中的任一种或多种。
[0015]进一步地，自由层和参考层的材料独立地选自Co、CoFe、CoFeB、Co/Mo/CoFeB和CoFe/Mo/CoFeB中的任一种或多种，优选势垒层的材料包括MgO和/或MgAl2O4。
[0016]应用本专利技术的技术方案，提供了一种非一致磁化的存储单元，包括自旋霍尔效应层以及位于自旋霍尔效应层的同一侧表面的两个磁性隧道结，磁性隧道结包括沿远离自旋霍尔效应层的方向顺序层叠的自由层、势垒层和参考层，参考层具有固定的磁化方向，两个磁性隧道结具有不同形状，或者两个磁性隧道结在自旋霍尔效应层上具有不同的排列方式，用于在自旋霍尔效应层通电后使自由层表现相反的磁化方向。上述两个磁性隧道结中的自由层因为排列方式或者形状差异，导致易磁化轴的斜率正负相反，在通电后表现相反的磁化方向，从而无需外磁场，通过不同方向的电流，使两个磁性隧道结总是互补阻态，读取信号实现差分存储，进而不仅能够降低读错率，还能够节省存储单位的面积，降低成本。
附图说明
[0017]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0018]图1示出了本申请实施方式所提供的一种非一致磁化的存储单元的侧视结构示意图；
[0019]图2示出了图1中所示的非一致磁化的存储单元的俯视结构示意图；
[0020]图3至图8分别示出了一种非一致磁化的存储单元中位于所述自旋霍尔效应层的同一侧表面的两个并列的磁性隧道结的俯视结构示意图，其中自由层和所述参考层均为面内磁化；
[0021]图9示出了一种还包括灵敏放大器的非一致磁化的存储单元的结构示意图。
[0022]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0023]10、自旋霍尔效应层；20、磁性隧道结；210、自由层；220、势垒层；230、参考层；30、灵敏放大器。
具体实施方式
[0024]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0025]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0026]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0027]正如
技术介绍
中所介绍的，现有技术中为了提高数据的可靠性和提升数据的读取速度，常采用具有2T2R结构的差分存储单元，然而传统的差分存储单元的存储单位存在面积大、成本高等问题。
[0028]本申请的专利技术人针对上述问题进行研究，提出了一种非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非一致磁化的存储单元，其特征在于，包括自旋霍尔效应层以及位于所述自旋霍尔效应层的同一侧表面的两个并列的磁性隧道结，各所述磁性隧道结包括：沿远离所述自旋霍尔效应层的方向顺序层叠的自由层、势垒层和参考层，两个所述参考层具有固定的磁化方向，所述两个磁性隧道结具有不同形状，或者所述两个磁性隧道结形状相同且在所述自旋霍尔效应层上具有不同的设置方式，用于使所述两个磁性隧道结的易磁化轴的斜率正负相反，从而在所述自旋霍尔效应层通电后使两个所述自由层表现相反的磁化方向。2.根据权利要求1所述的非一致磁化的存储单元，其特征在于，所述自由层和所述参考层均为面内磁化。3.根据权利要求2所述的非一致磁化的存储单元，其特征在于，所述两个磁性隧道结在平行于所述自旋霍尔效应层的方向上的截面分别为第一截面和第二截面，所述第一截面和所述第二截面各自为具有至多两个对称轴的轴对称图形，所述第一截面和所述第二截面的易磁化轴的斜率正负相反。4.根据权利要求3所述的非一致磁化的存储单元，其特征在于，所述第一截面和所述第二截面均为椭圆形，优选所述椭圆形中长轴与短轴之比>1.5，且所述椭圆形中长轴的斜率为k0，0<|k0|<3。5.根据权利要求2所述的非一致磁化的存储单元，其特征在于，所述两个磁性隧道结在平行于所述自旋霍尔效应层的方向上的截面均为直角梯形，所述两个磁性隧道结中所述直角梯形的斜边的斜率正负相反，且所述斜边的斜率为k1，0<|k1|<3。6.根据权利要求2所述的非一致磁化的存储单元，其特征在于，所述两个磁性隧道结在平行于所述自旋霍尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李州，孟皓，
申请(专利权)人：浙江驰拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：