垂直磁各向异性磁隧道结及磁阻式随机存储器制造技术

本发明专利技术公开了一种垂直磁各向异性磁隧道结，包括：自旋霍尔通道层，具有横向不对称设计，用于产生自旋流和垂直于自旋霍尔通道层的奥斯特磁场，自旋霍尔通道层的两端与电极电连接，在电极施加电流的情况下，自旋霍尔通道层中的电流密度在垂直于电流的方向上不均匀分布；磁自由层，位于自旋霍尔通道层的上方，具有垂直磁各向异性，在自旋流和奥斯特磁场的双重作用下翻转磁化方向；隧穿势垒层，位于磁自由层的上方；磁参考层，位于隧穿势垒层的上方，磁参考层具有垂直磁各向异性且磁化方向确定。本发明专利技术提供的磁隧道结能够在无外场辅助情况翻转磁自由层的磁化方向，翻转方式简单，能高密度集成。度集成。度集成。

【技术实现步骤摘要】
垂直磁各向异性磁隧道结及磁阻式随机存储器


[0001]本专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种垂直磁各向异性磁隧道结及磁阻式随机存储器。

技术介绍

[0002]基于磁隧道结(MTJ，Magnetic Tunnel Junction)发展的存储器、逻辑器、传感器等芯片，具有低功耗、高密度、高速度、抗辐射和非易失等优势，在半导体工业、移动智能终端、航天导航等领域备受关注。例如，基于磁隧道结的磁随机存储器(MRAM，Magnetic Random Access Memory)已经广泛应用于航天、航空、导航、汽车、手机、智能手表等领域，并有望取代静态随机存储器(SRAM)被集成到中央处理器等。磁隧道结的核心结构由磁自由层、磁参考层以及位于二者之间的势垒层三部分构成。磁参考层的磁矩被钉扎在某个方向，而磁自由层的磁矩方向可自由翻转。
[0003]现有技术中磁隧道结中磁自由层的翻转方式有三种。第一种利用通电导线产生的奥斯特磁场来翻转的磁隧道结器件和芯片，功耗大，集成密度低，其应用主要限于航空、航天、导航等对集成密度和能效宽容性高但要求抗辐射的领域。第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直磁各向异性磁隧道结，包括：自旋霍尔通道层，用于产生自旋流和垂直于所述自旋霍尔通道层的奥斯特磁场，所述自旋霍尔通道层的两端与电极电连接，在所述电极施加电流的情况下，所述自旋霍尔通道层中的电流密度在垂直于电流方向上不均匀分布；磁自由层，位于所述自旋霍尔通道层的上方，所述磁自由层具有垂直磁各向异性，在所述自旋流和所述奥斯特磁场的双重作用下翻转磁化方向；隧穿势垒层，位于所述磁自由层的上方；磁参考层，位于所述隧穿势垒层的上方，所述磁参考层具有垂直磁各向异性且磁化方向确定。2.根据权利要求1所述的磁隧道结，其中，所述自旋霍尔通道层中的电流密度在垂直于电流方向上不均匀分布的方式包括：所述自旋霍尔通道层在垂直于电流的方向设置成形状不对称、电阻率不对称、厚度不对称、组分不对称、电荷
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自旋转化效率不对称，或所述电极沿电流方向设置成形状不对称。3.根据权利要求1所述的磁隧道结，还包括：间隙层，位于所述自旋霍尔通道层的上方，用于优化所述磁自由层的性能、减少电流流入所述磁自由层、增强所述磁自由层和所述自旋霍尔通道层之间的自旋输运效率。4.根据权利要求1所述的磁隧道结，还包括：钉扎层，位于所述磁参考层的上方...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱礼军，刘前标，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：