双钉扎层存储单元及其制备方法、存储器和电子设备技术

技术编号：41208123 阅读：13 留言：0更新日期：2024-05-09 23:29

本发明专利技术涉及半导体器件及其制造技术领域，尤其是涉及一种双钉扎层STT‑MRAM存储单元及其制备方法、磁性随机存储器和电子设备，包括自下而上依次设置在第一钉扎层、第一参考层、势垒层、自由层、间隔层、第二参考层和第二钉扎层；所述第一钉扎层和所述第二钉扎层均为由多层Co/Pt堆叠构成的pMTJ结反铁磁钉扎层；所述第一参考层和所述第二参考层的磁化方向相反。本发明专利技术基于上下双钉扎参考层的MTJ存储单元，不仅可提供双向自旋转移力矩作用，而且不会对TMR值造成影响，有效解决了STT‑MRAM高低阻态写入电流过大导致势垒层易击穿，从而使存储单元MTJ(磁性隧道结)擦写次数受限，极大影响MRAM使用寿命的问题。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件及其制造，尤其是涉及一种双钉扎层stt-mram存储单元及其制备方法、磁性随机存储器和电子设备。

技术介绍

1、存储器是计算机系统重要组成部分，对计算机系统速度，功耗以及集成度有着决定性影响。当前主流存储器很难兼容各项指标，同时随着大数据、云计算、人工智能等新应用领域发展，需要发展新型存储器，使其可以兼容速度、功耗、集成度以及内存计算等方面需求。

2、基于自旋转移矩的磁性随机存储器(spin transfer torque-basedmagnetoresistive ram，stt-mram)具有非易失性，可无限擦写和快速写入和cmos工艺兼容等优点，有望成为下一代低功耗通用存储器。

3、mram已有二十多年的发展历史，历经三次技术迭代，第一代toggle-mram和第二代stt-mram已经实现量产，其中stt-mram已成为国际逻辑代工龙头企业的必备技术。

4、stt-mram核心结构式磁性隧道结(mtj)，而磁性隧道结的核心是由两个铁磁金属层中间夹着一个势垒层形成的三明治...

【技术保护点】

1.一种双钉扎层STT-MRAM存储单元，其特征在于，包括自下而上依次设置在第一钉扎层、第一参考层、势垒层、自由层、间隔层、第二参考层和第二钉扎层；

2.根据权利要求1所述的双钉扎层STT-MRAM存储单元，其特征在于，所述第一钉扎层和所述第二钉扎层中，Co/Pt的膜层数为6-15，且单层Co/Pt膜层的厚度为0.2-1nm。

3.根据权利要求1所述的双钉扎层STT-MRAM存储单元，其特征在于，所述第一参考层、所述第二参考层和所述自由层均为CoFeB磁膜层，且所述第一参考层、所述第二参考层和所述自由层的厚度均为0.6-1.3nm。