一种磁存储位元及其制作方法、磁存储器技术

本申请公开了磁存储位元及其制作方法和磁存储器，磁存储位元包括固定层、参考层、隧道层、自由层，自由层包括多个层叠的结构单元，结构单元包括在远离隧道层方向上层叠的铁磁层和氧化物传导层，铁磁层包括在远离隧道层方向上依次层叠的第一磁性层、间隔层、第二磁性层。自由层包括多个结构单元，每个结构单元包括铁磁层和氧化物传导层，即自由层中有多个氧化物传导层与铁磁层的界面，多层界面的各向异性能使自由层维持垂直各向异性，可提升数据保存时间，提高自旋转移矩翻转速度，且降低去磁化场，提高自由层的磁各向异性场，且不影响磁存储位元隧道磁阻；铁磁层又包括第一磁性层、间隔层、第二磁性层，提升自由层的厚度，从而提升数据保存时间。保存时间。保存时间。

【技术实现步骤摘要】
一种磁存储位元及其制作方法、磁存储器


[0001]本申请涉及磁存储
，特别是涉及一种磁存储位元及其制作方法、磁存储器。

技术介绍

[0002]自旋转移力矩磁性随机存储器(Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory，简称STT
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MRAM)是一种极具潜力的新型存储器，STT
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MRAM中包括至少一个存储位元
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磁隧道结(Magnetic Tunnel Junctions，MTJ)，其包括固定层、参考层、隧道层、自由层。要取代或部分取代现有的主流存储器，STT
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MRAM的数据保存时间需要尽可能长，同时保持足够的耐擦写次数。为了提升数据保存时间，目前主要通过在自由层中插入一过渡层，同时加上MgO覆盖层来提升自由层的厚度又不影响其垂直各向异性，从而增大数据保存时间。但受界面限制，整体自由层的厚度较低，数据保存时间还是无法满足小尺寸后的数据保存时间要求。同时，该结构的写电流较大，很难满足耐擦写次数要求。
[0003]因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供一种磁存储位元及其制作方法、磁存储器，以提升数据保存时间，同时使磁存储位元具有较高的隧道磁阻和较小的写电流。
[0005]为解决上述技术问题，本申请提供一种磁存储位元，包括固定层、参考层、隧道层、自由层，所述自由层包括多个层叠的结构单元，所述结构单元包括在远离所述隧道层方向上依次层叠的铁磁层和氧化物传导层，所述铁磁层包括在远离所述隧道层方向上依次层叠的第一磁性层、间隔层、第二磁性层。
[0006]可选的，所述第一磁性层和所述第二磁性层均包括在远离所述隧道层方向上层叠第一子磁性层和第二子磁性层，所述自由层中与所述隧道层最近的所述第一磁性层中的第一子磁性层的饱和磁化强度大于所述第二子磁性层的饱和磁化强度。
[0007]可选的，在除与所述隧道层最近的所述第一磁性层之外的所述第一磁性层中，所述第一子磁性层的饱和磁化强度大于所述第二子磁性层的饱和磁化强度；在所述第二磁性层中，所述第二子磁性层的饱和磁化强度大于所述第一子磁性层的饱和磁化强度。
[0008]可选的，还包括：
[0009]位于所述第一子磁性层和所述第二子磁性层之间的过渡层。
[0010]可选的，与所述氧化物传导层接触的所述第一子磁性层和所述第二子磁性层为铁磁性层或者CoFeB磁性层。
[0011]可选的，所述CoFeB磁性层中Fe的含量大于40％。
[0012]可选的，所述间隔层的数量为多个。
[0013]可选的，所述氧化物传导层中掺有导电杂质。
[0014]本申请还提供一种磁存储位元制作方法，包括：
[0015]步骤S1：获得位元基体，所述位元基体包括固定层、参考层、隧道层，或者包括所述隧道层；
[0016]步骤S2：在所述位元基体上按照远离所述隧道层方向依次沉积第一磁性层、间隔层、第二磁性层，形成铁磁层；
[0017]步骤S3：在所述铁磁层上沉积氧化物传导层；
[0018]步骤S4：进入步骤S2，直至所述铁磁层和所述氧化物传导层的层数达到预设阈值，形成自由层；
[0019]步骤S5：高温退火，得到磁存储位元；
[0020]相应的，当所述位元基体包括所述隧道层时，在步骤S4和S5之间还包括：
[0021]在所述自由层上形成所述参考层和所述固定层。
[0022]可选的，在沉积第一磁性层之后，还包括：
[0023]对所述第一磁性层进行退火处理。
[0024]本申请还提供一种磁存储器，所述磁存储器包括上述任一种所述的磁存储位元。
[0025]本申请所提供的一种磁存储位元，包括固定层、参考层、隧道层、自由层，所述自由层包括多个层叠的结构单元，所述结构单元包括在远离所述隧道层方向上依次层叠的铁磁层和氧化物传导层，所述铁磁层包括由下至上依次层叠的第一磁性层、间隔层、第二磁性层。
[0026]可见，本申请中的磁存储位元，包括固定层、参考层、隧道层、自由层，其中的自由层包括多个层叠的结构单元，每个结构单元包括铁磁层和氧化物传导层，即本申请自由层中具有多个氧化物传导层与铁磁层的界面，多层界面的各向异性能使自由层维持垂直各向异性，可以提升数据保存时间，提高自旋转移矩翻转速度，同时降低去磁化场，提高自由层的磁各向异性场，且不影响磁存储位元隧道磁阻；铁磁层又包括第一磁性层、间隔层、第二磁性层，提升自由层的厚度，可以提升数据保存时间。
[0027]此外，本申请还提供一种具有上述优点的磁存储位元制作方法和磁存储器。
附图说明
[0028]为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本申请实施例所提供的磁存储位元的结构示意图；
[0030]图2为本申请实施例所提供的自由层的一种结构示意图；
[0031]图3为本申请实施例所提供的第一磁性层和第二磁性层的一种结构示意图；
[0032]图4为本申请实施例所提供的第一磁性层和第二磁性层的另一种结构示意图；
[0033]图5为本申请实施例所提供的一种磁存储位元的制作流程图。
具体实施方式
[0034]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是
全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0035]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0036]正如
技术介绍
部分所述，目前为了提升数据保存时间，通过在自由层中插入一过渡层，同时加上MgO覆盖层来提升自由层的厚度又不影响其垂直各向异性，从而增大数据保存时间。但整体自由层的厚度较低，数据保存时间还是无法满足小尺寸后的数据保存时间要求。同时，该结构的写电流较大，很难满足耐擦写次数要求。
[0037]有鉴于此，本申请提供了一种磁存储位元，请参考图1和图2，图1为本申请实施例所提供的磁存储位元的结构示意图，图2为本申请实施例所提供的自由层的示意图，该磁存储位元，包括固定层1、参考层2、隧道层3、自由层4，所述自由层4包括多个层叠的结构单元，所述结构单元包括在远离所述隧道层3方向上依次层叠的铁磁层41和氧化物传导层4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁存储位元，包括固定层、参考层、隧道层、自由层，其特征在于，所述自由层包括多个层叠的结构单元，所述结构单元包括在远离所述隧道层方向上依次层叠的铁磁层和氧化物传导层，所述铁磁层包括在远离所述隧道层方向上依次层叠的第一磁性层、间隔层、第二磁性层。2.如权利要求1所述的磁存储位元，其特征在于，所述第一磁性层和所述第二磁性层均包括在远离所述隧道层方向上层叠第一子磁性层和第二子磁性层，所述自由层中与所述隧道层最近的所述第一磁性层中的第一子磁性层的饱和磁化强度大于所述第二子磁性层的饱和磁化强度。3.如权利要求2所述的磁存储位元，其特征在于，在除与所述隧道层最近的所述第一磁性层之外的所述第一磁性层中，所述第一子磁性层的饱和磁化强度大于所述第二子磁性层的饱和磁化强度；在所述第二磁性层中，所述第二子磁性层的饱和磁化强度大于所述第一子磁性层的饱和磁化强度。4.如权利要求3所述的磁存储位元，其特征在于，还包括：位于所述第一子磁性层和所述第二子磁性层之间的过渡层。5.如权利要求2所述的磁存储位元，其特征在于，与所述氧化物传导层接触的所述第一子磁性层和所述第二子磁性层为铁磁性层或者CoF...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩谷昌，张恺烨，哀立波，杨晓蕾，刘波，
申请(专利权)人：浙江驰拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：