本申请提供了一种磁性隧道结及磁性随机存储器件。磁性隧道结包括依次叠设的自由层、氧化层以及固定层；其中，自由层、氧化层及固定层均为单层膜结构，且自由层的材料同时具有Rashba效应和铁磁性；固定层可以是传统铁磁材料，也可以是生长的较厚的同时具有Rashba效应和铁磁性的材料。自由层通过采用同时具有Rashba效应和铁磁性的材料，使得磁性隧道结只需采用均为单层膜结构的自由层、氧化层及固定层，组成三层结构即可，本申请的磁性隧道结的结构简单，降低了MRAM器件制备的工艺难度，且打破了传统自由层厚度与磁矩翻转效率成负相关的限制，使得自由层不再受限于为了更易翻转而制备成的超薄厚度，降低了MRAM器件能耗，提高了MRAM器件磁矩翻转的写入效率。高了MRAM器件磁矩翻转的写入效率。高了MRAM器件磁矩翻转的写入效率。
【技术实现步骤摘要】
一种磁性隧道结及磁性随机存储器件
[0001]本专利技术涉及存储
，特别涉及一种磁性隧道结及磁性随机存储器件。
技术介绍
[0002]磁性随机存储器(MRAM)由于兼具非易失、高速度、高密度、低耗等优点，被认为是电子设备中的理想存储器。磁性随机存储器是通过外加电流翻转自由层(Free layer)的磁矩，以得到自由层与固定层(Fixed layer)之间磁矩的平行与反平行，从而控制整个器件的高低阻态。
[0003]现有技术中的磁性随机存储器为了提高自由层的磁矩翻转效率，需要通过与固定层耦合的自旋极化流或者需要外加一层强自旋轨道耦合材料，与固定层耦合的自旋极化流会消耗氧化层的使用寿命，额外增加的辅助材料层与自由层之间的界面会增加磁性随机存储器件的能耗，也增加了多层薄膜生长工艺的难度。而且为了得到高效的磁矩翻转效率，自由层的厚度一般不能超过5nm，这对器件制备过程中的薄膜生长工艺提出了比较高的要求。
[0004]为了简化磁性随机存储器件的结构，降低制备工艺难度，本申请提供了一种磁性隧道结及磁性随机存储器件。
技术实现思路
[0005]鉴于以上所述现有技术中的缺陷及不足，本申请提供了一种磁性隧道结及磁性随机存储器件，用于解决磁性随机存储器件结构复杂、制备工艺难度大的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种磁性隧道结，包括依次叠设的自由层、氧化层以及固定层；其中，所述自由层、氧化层及固定层均为单层膜结构，且所述自由层的材料同时具有Rashba效应和铁磁性。
[0007]可选地，所述固定层的材料同时具有Rashba效应和铁磁性。
[0008]可选地，所述自由层的材料或者所述固定层的材料由Rashba材料掺杂磁性元素组成；
[0009]所述Rashba材料包括第四周期及第四周期以上除稀有气体元素之外的元素和Al元素中的一种或几种元素；
[0010]所述磁性元素包括副族元素中的一种或几种元素。
[0011]可选地，所述自由层的Rashba系数大于0.01eV
·
Angstron，铁磁性大于0.02μB/unit cell。
[0012]本申请还提供一种磁性随机存储器件，包括本申请提供的所述的磁性隧道结。
[0013]可选地，所述磁性随机存储器件还包括第一绝缘层和第二绝缘层，所述第一绝缘层的上表面包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第二区域位于所述第一区域和所述第三区域之间；
[0014]所述磁性隧道结形成于所述第二区域内，且所述磁性隧道结的自由层与所述第一绝缘层的上表面连接；
[0015]所述第一区域和所述第三区域内形成所述第二绝缘层，且所述第二绝缘层的上表面与所述磁性隧道结的固定层的表面齐平。
[0016]可选地，在所述第一绝缘层内间隔形成第一导电金属层和第二导电金属层；所述第一导电金属层与所述自由层连接，所述第二导电金属层与所述自由层连接。
[0017]可选地，在所述固定层远离氧化层的表面形成第一电极，所述第一电极与所述固定层连接；
[0018]在位于所述第一区域的所述第二绝缘层的上表面形成第二电极，所述第二电极与所述第一导电金属层连接；
[0019]在位于所述第三区域的所述第二绝缘层的上表面形成第三电极，所述第三电极与所述第二导电金属层连接。
[0020]可选地，在位于所述第一区域的所述第二绝缘层的内部形成第一导通孔，在位于所述第三区域的所述第二绝缘层的内部形成第二导通孔；
[0021]在所述第一导电金属层上方的所述第一绝缘层内形成第三导通孔及第四导通孔，所述第二电极通过所述第一导通孔及所述第三导通孔与所述第一导电金属层连接；所述自由层通过所述第四导通孔与所述第一导电金属层连接；
[0022]在所述第二导电金属层上方的所述第一绝缘层内形成第五导通孔及第六导通孔，所述第三电极通过所述第二导通孔及所述第六导通孔与所述第二导电金属层连接；所述自由层通过所述第五导通孔与所述第二导电金属层连接。
[0023]可选地，所述磁性随机存储器件还包括衬底，所述第一绝缘层形成于所述衬底的上表面；
[0024]或者，所述磁性随机存储器件还包括衬底和第三绝缘层，所述第三绝缘层形成于所述衬底的上表面，所述第一绝缘层形成于所述第三绝缘层远离所述衬底的表面上。
[0025]如上所述，本申请的磁性隧道结及磁性随机存储器件，具有以下有益效果：自由层通过采用同时具有Rashba效应和铁磁性的材料，使得磁性隧道结只需采用均为单层膜结构的自由层、氧化层及固定层，组成三层结构即可，降低了MRAM器件制备的工艺难度，且打破了传统自由层厚度与磁矩翻转效率成负相关的限制，使得自由层不再受限于为了更易翻转而制备成的超薄厚度，降低了MRAM器件能耗，提高了MRAM器件磁矩翻转的写入效率。
附图说明
[0026]图1显示为本申请实施例一提供的磁性隧道结的结构示意图。
[0027]图2显示为本申请实施例二提供的磁性随机存储器件的结构示意图。
[0028]图3显示为本申请实施例三提供的磁性随机存储器件的结构示意图。
[0029]元件标号说明
[0030]100
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自由层
[0031]200
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氧化层
[0032]300
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固定层
[0033]400
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第一绝缘层
[0034]401
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第一导电金属层
[0035]402
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第二导电金属层
[0036]411
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第三导通孔
[0037]412
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第四导通孔
[0038]413
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第五导通孔
[0039]414
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第六导通孔
[0040]500
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第二绝缘层
[0041]510
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第一导通孔
[0042]520
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第二导通孔
[0043]530
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第一电极
[0044]540
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁性隧道结，其特征在于，包括依次叠设的自由层、氧化层以及固定层；其中，所述自由层、氧化层及固定层均为单层膜结构，且所述自由层的材料同时具有Rashba效应和铁磁性。2.根据权利要求1所述的磁性隧道结，其特征在于，所述固定层的材料同时具有Rashba效应和铁磁性。3.根据权利要求2所述的磁性隧道结，其特征在于，所述自由层的材料或者所述固定层的材料由Rashba材料掺杂磁性元素组成；所述Rashba材料包括第四周期及第四周期以上除稀有气体元素之外的元素和Al元素中的一种或几种元素；所述磁性元素包括副族元素中的一种或几种元素。4.根据权利要求2所述的磁性隧道结，其特征在于，所述自由层的材料或所述固定层的材料的Rashba系数大于0.01eV
·
Angstron，铁磁性大于0.02μB/unit cell。5.一种磁性随机存储器件，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述的磁性隧道结。6.根据权利要求5所述的磁性随机存储器件，其特征在于，还包括第一绝缘层和第二绝缘层，所述第一绝缘层的上表面包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第二区域位于所述第一区域和所述第三区域之间；所述磁性隧道结形成于所述第二区域内，且所述磁性隧道结的自由层与所述第一绝缘层的上表面连接；所述第一区域和所述第三区域内形成所述第二绝缘层，且所述第二绝缘层的上表面与所述磁性隧道结的固定层的表面齐平。7.根据权利要求6所述的磁性随机存储器件，其特征在于，在所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，
申请(专利权)人：上海集成电路材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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