磁隧道结MTJ和磁隧道结MTJ阵列制造技术

本发明专利技术实施例提供一种磁隧道结MTJ和磁隧道结MTJ阵列，属于磁性电子器件技术领域。该磁隧道结MTJ包括隧道结基础结构、在所述隧道结基础结构下方布置的底电极层和在所述隧道结基础结构和所述底电极层之间布置的辅助层。该磁隧道结MTJ被配置为：在通过写入电流将信息写入所述隧道结基础结构时，在所述底电极层施加辅助电流，该辅助电流作用在所述辅助层上，以辅助所述写入电流将信息写入所述隧道结基础结构。在通过写入电流对隧道结基础结构进行写入时，底电极层通入辅助电流，作用在辅助层上；辅助层在辅助电流的作用下，产生形变或介电效应等效果，辅助自由层磁矩发生翻转，进而减小信息写入时的磁各向异性和热稳定性，以减小磁隧道结MTJ的动态功耗。小磁隧道结MTJ的动态功耗。小磁隧道结MTJ的动态功耗。

【技术实现步骤摘要】
磁隧道结MTJ和磁隧道结MTJ阵列


[0001]本专利技术涉及磁性电子器件
，具体地涉及一种磁隧道结MTJ和磁隧道结MTJ阵列。

技术介绍

[0002]基于微纳电子器件的集成电路是信息产业的基础，无论是云计算、大数据、物联网还是智能手机，其发展都直接依赖于集成电路的技术进步。然而，随着半导体器件尺寸不断减小，先进微纳电子器件的制造工艺受到量子隧穿效应限制，遇到了漏电流增大、静态功耗高、可靠性低等瓶颈。根据预测，随着器件制造工艺的发展，存储器器件的静态功耗将持续增长，并将占芯片全部功耗的50％以上，成为未来集成电路面临的主要挑战之一。
[0003]近年来，基于自旋电子技术的磁随机存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)正受到广泛关注，由于其具有非易失特性，有望从根本上解决存储器的静态功耗问题，是未来最有希望代替现有随机存器的技术方案之一。然而，在MRAM中采用电流驱动的写入方式，会产生较大的动态功耗，并且目前所做出的对功耗优化的尝试均以牺牲存储稳定性或存储密度为代价。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的是提供一种磁隧道结MTJ，该磁隧道结MTJ能够在通过电流驱动进行信息写入时，减小动态功耗。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种磁隧道结MTJ，所述磁隧道结MTJ包括隧道结基础结构、在所述隧道结基础结构下方布置的底电极层和在所述隧道结基础结构和所述底电极层之间布置的辅助层。所述磁隧道结MTJ被配置为：在通过写入电流将信息写入所述隧道结基础结构时，在所述底电极层施加辅助电流，该辅助电流作用在所述辅助层上，以辅助所述写入电流将信息写入所述隧道结基础结构。
[0006]可选的，所述隧道结基础结构的膜层结构至上而下包括顶电极层、钉扎层、参考层、势垒层、自由层和SOT层。
[0007]可选的，所述辅助层被配置为：在所述辅助电流的作用下，所述辅助层产生形变或介电效应，辅助施加在所述SOT层的所述写入电流，使所述自由层发生翻转，以将信息写入所述自由层。
[0008]可选的，所述辅助层的材料包括热电材料、压电材料、介电材料中的一者。
[0009]本专利技术实施例还提供一种磁隧道结MTJ，所述磁隧道结MTJ包括隧道结基础结构、在所述隧道结基础结构下方布置的底电极层和在所述隧道结基础结构和所述底电极层之间布置的辅助层。所述磁隧道结MTJ被配置为：在所述底电极层施加电流，该电流作用在所述辅助层上，以辅助所述电流将信息写入所述隧道结基础结构。
[0010]可选的，所述隧道结基础结构的膜层结构至上而下包括顶电极层、反铁磁层、钉扎层、参考层、势垒层、自由层和SOT层。
[0011]可选的，所述辅助层被配置为：在所述底电极层施加电流的作用下，所述辅助层产生形变或介电效应，辅助所述电流使所述自由层发生翻转，以将信息写入所述自由层。
[0012]可选的，所述辅助层的材料包括热电材料、压电材料、介电材料中的一者。
[0013]本专利技术实施例还提供一种磁隧道结MTJ阵列，所述磁隧道结MTJ阵列包括多个磁隧道结MTJ，其中，每个磁隧道结MTJ包括隧道结基础结构、在所述隧道结基础结构下方布置的底电极层和在所述隧道结基础结构和所述底电极层之间布置的辅助层。所述每个磁隧道结MTJ被配置为：在通过写入电流将信息写入所述隧道结基础结构时，在所述底电极层施加辅助电流，该辅助电流作用在所述辅助层上，以辅助所述写入电流将信息写入所述隧道结基础结构。
[0014]可选的，所述隧道结基础结构的膜层结构至上而下包括顶电极层、钉扎层、参考层、势垒层、自由层和SOT层。
[0015]可选的，所述每个磁隧道结MTJ的所述SOT层通过字选线连接，所述每个磁隧道结MTJ的所述底电极层通过位选线连接，通过所述字选线和所述位选线选在所述磁隧道结MTJ阵列中选定待写入信息的磁隧道结MTJ。
[0016]本专利技术实施例还提供一种磁隧道结MTJ阵列，所述磁隧道结MTJ阵列包括多个磁隧道结MTJ，其中，每个磁隧道结MTJ包括隧道结基础结构、在所述隧道结基础结构下方布置的底电极层和在所述隧道结基础结构和所述底电极层之间布置的辅助层。所述每个磁隧道结MTJ被配置为：在所述底电极层施加电流，该电流作用在所述辅助层上，以辅助所述电流将信息写入所述隧道结基础结构。
[0017]可选的，所述隧道结基础结构的膜层结构至上而下包括顶电极层、反铁磁层、钉扎层、参考层、势垒层、自由层和SOT层。
[0018]可选的，所述每个磁隧道结MTJ的所述SOT层通过字选线连接，所述每个磁隧道结MTJ的所述底电极层通过位选线连接，通过所述字选线和所述位选线选在所述磁隧道结MTJ阵列中选定待写入信息的磁隧道结MTJ。
[0019]通过上述技术方案，在通过写入电流对隧道结基础结构进行写入时，底电极层通入辅助电流，作用在辅助层上；辅助层在辅助电流的作用下，产生形变或介电效应等效果，辅助自由层磁矩发生翻转，进而减小信息写入隧道结基础结构时的磁各向异性和热稳定性，以减小磁隧道结MTJ的动态功耗。
[0020]本专利技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0021]附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：
[0022]图1是本专利技术实施例提供的磁隧道结MTJ的结构示意图；
[0023]图2是一示例磁隧道结MTJ的结构示意图；
[0024]图3是图2一示例磁隧道结MTJ的写入流程示意图；
[0025]图4是另一示例磁隧道结MTJ的结构示意图；
[0026]图5是图4另一示例磁隧道结MTJ的写入流程示意图；
[0027]图6是本专利技术实施例提供的磁隧道结MTJ阵列的结构示意图；以及
[0028]图7是示例磁隧道结MTJ阵列的结构示意图。
[0029]附图标记说明
[0030]10隧道结基础结构
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21底电极层
[0031]22辅助层
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100磁隧道结MTJ
具体实施方式
[0032]以下结合附图对本专利技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术实施例，并不用于限制本专利技术实施例。
[0033]为便于描述，在此可以使用诸如“在
…
之下”、“在
…
下方”、“下部”、“在
…
之上”、“上部”等空间相对术语，以容易地描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本专利技术实施例使用的空间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁隧道结MTJ，其特征在于，所述磁隧道结MTJ包括隧道结基础结构、在所述隧道结基础结构下方布置的底电极层和在所述隧道结基础结构和所述底电极层之间布置的辅助层，所述磁隧道结MTJ被配置为：在通过写入电流将信息写入所述隧道结基础结构时，在所述底电极层施加辅助电流，该辅助电流作用在所述辅助层上，以辅助所述写入电流将信息写入所述隧道结基础结构。2.根据权利要求1所述的磁隧道结MTJ，其特征在于，所述隧道结基础结构的膜层结构至上而下包括顶电极层、钉扎层、参考层、势垒层、自由层和SOT层。3.根据权利要求2所述的磁隧道结MTJ，其特征在于，所述辅助层被配置为：在所述辅助电流的作用下，所述辅助层产生形变或介电效应，辅助施加在所述SOT层的所述写入电流，使所述自由层发生翻转，以将信息写入所述自由层。4.根据权利要求3所述的磁隧道结MTJ，其特征在于，所述辅助层的材料包括热电材料、压电材料、介电材料中的一者。5.一种磁隧道结MTJ，其特征在于，所述磁隧道结MTJ包括隧道结基础结构、在所述隧道结基础结构下方布置的底电极层和在所述隧道结基础结构和所述底电极层之间布置的辅助层，所述磁隧道结MTJ被配置为：在所述底电极层施加电流，该电流作用在所述辅助层上，以辅助所述电流将信息写入所述隧道结基础结构。6.根据权利要求5所述的磁隧道结MTJ，其特征在于，所述隧道结基础结构的膜层结构至上而下包括顶电极层、反铁磁层、钉扎层、参考层、势垒层、自由层和SOT层。7.根据权利要求6所述的磁隧道结MTJ，其特征在于，所述辅助层被配置为：在所述底电极层施加电流的作用下，所述辅助层产生形变或介电效应，辅助所述电流使所述自由层发生翻转，以将信息写入所述自由层。8.根据权利要求7所述的磁隧道结MTJ，其特征在于，所述辅助层的材料包括热电材料、压电材料、介电材料中的一者。9.一种磁隧道结MT...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乐，王航天，殷加亮，张洪超，吕术勤，刘宏喜，曹凯华，王戈飞，
申请(专利权)人：致真存储北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：