磁存储单元结构及存储器制造技术

本发明专利技术涉及一种磁存储单元结构及存储器，该磁存储单元结构包括复合底电极，以及设置于复合底电极上的磁隧道结，磁隧道结包括层叠的反铁磁层、自由层、势垒层与参考层。复合底电极包括：第一重金属层；第一铁磁层，层叠于第一重金属层上；第二重金属层，层叠于第一铁磁层背向第一重金属层的一侧；其中，第一重金属层与第二重金属层的自旋霍尔角符号相反。上述磁存储单元结构及存储器，第一重金属层与第二重金属层的自旋霍尔角方向相反，具有较高的自旋流转换效率，能够较高效的翻转第一铁磁层的磁矩，随后通过与自由层之间的耦合带动自由层的翻转，从而以较低的功耗完成数据的写入。从而以较低的功耗完成数据的写入。从而以较低的功耗完成数据的写入。

【技术实现步骤摘要】
磁存储单元结构及存储器


[0001]本专利技术涉及磁性电子器件
，特别是涉及一种磁存储单元结构及存储器。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的发展，对信息存储的要求不断增加，信息存储技术面临着日益严峻的挑战。磁存储器(MagneticRandomAccessMemory，MRAM)是存储技术的主要选择之一。
[0003]利用反铁磁和铁磁的本征交换偏置作用进行信息存储的磁存储器(EB
‑
MRAM)的基本存储单元结构为“重金属、反铁磁层、自由层、氧化物势垒层与参考层”多层膜结构。反铁磁与自由层之间存在交换偏置作用，交换偏置的翻转主要依靠反铁磁磁化方向的翻转，而反铁磁翻转的主要过程包括重金属中自旋流以及焦耳热效应对反铁磁磁矩的扰动。由于反铁磁磁矩的各向异性较强，具有较强的稳定性，从而翻转反铁磁所需的电流较大，造成较高的数据写入功耗。因此，如何降低翻转反铁磁所需的电流对于降低EB
‑
MRAM的数据写入功耗尤为关键。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低数据写入功耗的磁存储单元结构及存储器。
[0005]本专利技术提供的一种磁存储单元结构，包括复合底电极，以及设置于所述复合底电极上的磁隧道结，所述磁隧道结包括层叠的反铁磁层、自由层、势垒层与参考层，所述复合底电极包括：
[0006]第一重金属层；
[0007]第一铁磁层，层叠于所述第一重金属层上；
[0008]第二重金属层，层叠于所述第一铁磁层背向所述第一重金属层的一侧；
[0009]其中，所述第一重金属层与第二重金属层的自旋霍尔角符号相反。：
[0010]在其中一个实施例中，所述磁隧道结还包括第二铁磁层，所述第二铁磁层层叠于所述反铁磁层背向所述自由层的一侧。
[0011]在其中一个实施例中，所述第二铁磁层采用的材料为铁磁金属或铁磁合金。
[0012]在其中一个实施例中，所述复合底电极还包括第三重金属层与第三铁磁层，所述第三重金属层层叠于所述第一重金属层背向所述第一铁磁层的一侧，所述第三铁磁层层叠于所述第三重金属层背向所述第一重金属层的一侧。
[0013]在其中一个实施例中，所述第三重金属层与第二重金属层的材料相同，所述第三铁磁层与第一铁磁层的材料相同。
[0014]在其中一个实施例中，所述第一重金属层采用具有正自旋霍尔角的重金属材料，所述第二重金属层采用具有负自旋霍尔角的重金属材料。
[0015]在其中一个实施例中，所述第一重金属层选用的材料为Pt、Pd、IrMn和PtMn中的一种或多种的组合，所述第二重金属层选用的材料为Ta、W和Cr中一种或多种的组合。
[0016]在其中一个实施例中，所述第一铁磁层采用的材料为铁磁金属或铁磁合金。
[0017]本专利技术还提供了一种磁存储单元结构，包括复合底电极，以及设置于所述复合底电极上的磁隧道结，所述磁隧道结包括依次层叠的第二铁磁层、反铁磁层、自由层、势垒层与参考层，所述复合底电极包括：
[0018]第四重金属层；
[0019]第四铁磁层，层叠于所述第四重金属层上；
[0020]第五重金属层，层叠于所述第四铁磁层背向所述第四重金属层的一侧；
[0021]第六重金属层，层叠于所述第五重金属层背向所述第四铁磁层的一侧；
[0022]其中，所述第四重金属层与第六重金属层的自旋霍尔角符号相同，所述第五重金属层与第六重金属层的自旋霍尔角符号相反。
[0023]本专利技术还提供了一种存储器，包括上述所述的磁存储单元结构，所述复合底电极上设置有多个所述磁隧道结。
[0024]上述磁存储单元结构及存储器，第一重金属层与第二重金属层的自旋霍尔角方向相反，具有较高的自旋流转换效率，能够较高效的翻转第一铁磁层的磁矩，随后通过与自由层之间的耦合带动自由层的翻转，从而以较低的功耗完成数据的写入。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0026]图1为本专利技术的一个实施例的磁存储单元的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术的另一个实施例的磁存储单元的结构示意图；
[0028]图3为本专利技术的再一个实施例的磁存储单元的结构示意图；
[0029]图4为本专利技术的又一个实施例的磁存储单元的结构示意图；
[0030]图5为本专利技术的其中一个实施例的磁存储单元的结构示意图。
[0031]附图标记：
[0032]110、复合底电极；111、第一重金属层；112、第三重金属层；113、第一铁磁层；114、第四重金属层；115、第二重金属层；116、第四铁磁层；117、第五重金属层；118、第六重金属层；119、第三铁磁层；120、磁隧道结；121、第二铁磁层；122、反铁磁层；124、自由层；126、势垒层；128、参考层。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以
是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本专利技术的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0035]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0036]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0037]除非另有定义，本专利技术的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁存储单元结构，其特征在于，包括复合底电极，以及设置于所述复合底电极上的磁隧道结，所述磁隧道结包括层叠的反铁磁层、自由层、势垒层与参考层，所述复合底电极包括：第一重金属层；第一铁磁层，层叠于所述第一重金属层上；第二重金属层，层叠于所述第一铁磁层背向所述第一重金属层的一侧；其中，所述第一重金属层与第二重金属层的自旋霍尔角符号相反。2.根据权利要求1所述的磁存储单元结构，其特征在于，所述磁隧道结还包括第二铁磁层，所述第二铁磁层层叠于所述反铁磁层背向所述自由层的一侧。3.根据权利要求2所述的磁存储单元结构，其特征在于，所述第二铁磁层采用的材料为铁磁金属或铁磁合金。4.根据权利要求1所述的磁存储单元结构，其特征在于，所述复合底电极还包括第三重金属层与第三铁磁层，所述第三重金属层层叠于所述第一重金属层背向所述第一铁磁层的一侧，所述第三铁磁层层叠于所述第三重金属层背向所述第一重金属层的一侧。5.根据权利要求4所述的磁存储单元结构，其特征在于，所述第三重金属层与第二重金属层的材料相同，所述第三铁磁层与第一铁磁层的材料相同。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的磁存储单元结构，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊丹荣，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：