磁性存儲(chǔ)軌道和磁性存儲(chǔ)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實(shí)施例涉及半導(dǎo)體技術(shù)，尤其涉及一種磁性存儲(chǔ)軌道和磁性存儲(chǔ)器。
【背景技術(shù)】
[0002]磁性存儲(chǔ)器是一種利用磁性存儲(chǔ)軌道中磁疇的磁化方向進(jìn)行信息存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器件。其中，磁疇是指構(gòu)成磁性存儲(chǔ)軌道的磁性材料在自發(fā)磁化的過(guò)程中為降低靜磁能而產(chǎn)生分化的方向各異的小型磁化區(qū)域，這些小型磁化區(qū)域內(nèi)部包含大量原子，這些原子的原子磁矩都像許多個(gè)小磁鐵般整齊排列，原子磁矩排列的方向與其內(nèi)部電子的自旋方向相關(guān)聯(lián)，原子磁矩是其內(nèi)部所有電子集合的軌道磁矩、自旋磁矩和核磁矩的矢量和。由于相鄰的磁疇之間原子磁矩排列的方向不同，因此，各磁疇之間的交界會(huì)形成磁疇壁。磁性存儲(chǔ)器具體是通過(guò)施加到磁性存儲(chǔ)軌道上的電流或磁場(chǎng)推移磁疇壁所在的位置，以此將原子磁矩排列的方向推移到待寫(xiě)入的磁疇中，從而利用磁疇互成一定角度的兩個(gè)磁化方向分別代表0和1，實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)。
[0003]由于磁性存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)能力與磁性存儲(chǔ)軌道的軌道長(zhǎng)度直接相關(guān)，軌道長(zhǎng)度越長(zhǎng)，存儲(chǔ)能力就越強(qiáng)。但是，在磁性存儲(chǔ)軌道制備過(guò)程中，軌道長(zhǎng)度越長(zhǎng)，磁性存儲(chǔ)軌道的制造工藝難度越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供一種磁性存儲(chǔ)軌道和磁性存儲(chǔ)器，用于解決在提高磁性存儲(chǔ)軌道存儲(chǔ)能力時(shí)，由于磁性存儲(chǔ)軌道的軌道長(zhǎng)度增長(zhǎng)導(dǎo)致制造工藝難度增大的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例的第一個(gè)方面是提供一種磁性存儲(chǔ)軌道，包括多個(gè)堆疊的存儲(chǔ)軌道單元，相鄰兩個(gè)存儲(chǔ)軌道單元之間設(shè)置有過(guò)渡層，其中，所述存儲(chǔ)軌道單元包括由磁性材料構(gòu)成的用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)域，每個(gè)過(guò)渡層由在絕緣材料上淀積的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，每個(gè)過(guò)渡層中包括:選通電路，所述選通電路的一端與層疊于所述過(guò)渡層之上的存儲(chǔ)軌道單元連接，所述選通電路的另一端連接驅(qū)動(dòng)電源，用于向?qū)盈B于所述過(guò)渡層之上的存儲(chǔ)軌道單元傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)所述存儲(chǔ)軌道單元中的磁疇移動(dòng)；讀寫(xiě)裝置，與層疊于所述過(guò)渡層之上的存儲(chǔ)軌道單元連接，用于在所述選通電路傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)脈沖的作用下，對(duì)層疊于所述過(guò)渡層之上的存儲(chǔ)軌道單元中的磁疇進(jìn)行讀操作或?qū)懖僮鳌?br>[0006]本發(fā)明實(shí)施例的第二個(gè)方面是提供一種磁性存儲(chǔ)器，所述磁性存儲(chǔ)器包括至少兩個(gè)如上所述的磁性存儲(chǔ)軌道。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供的磁性存儲(chǔ)軌道和磁性存儲(chǔ)器，包括多個(gè)堆疊的存儲(chǔ)軌道單元，相鄰兩個(gè)存儲(chǔ)軌道單元之間設(shè)置有過(guò)渡層，且每個(gè)過(guò)渡層由在絕緣材料上淀積的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，每個(gè)過(guò)渡層中包括選通電路和讀寫(xiě)裝置，其中，選通電路用于向?qū)盈B于該過(guò)渡層之上的存儲(chǔ)軌道單元傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)，讀寫(xiě)裝置用于在選通電路傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)脈沖的作用下，對(duì)層疊于所述過(guò)渡層之上的存儲(chǔ)軌道單元中的磁疇進(jìn)行讀操作或?qū)懖僮?。本發(fā)明實(shí)施例提供的磁性存儲(chǔ)軌道由于包括多個(gè)堆疊的存儲(chǔ)軌道單元，磁性存儲(chǔ)軌道的軌道長(zhǎng)度由多個(gè)存儲(chǔ)軌道單元的軌道長(zhǎng)度構(gòu)成，因此，當(dāng)增大磁性存儲(chǔ)軌道的軌道長(zhǎng)度時(shí)，可通過(guò)增加存儲(chǔ)軌道單元實(shí)現(xiàn)，避免增加存儲(chǔ)軌道單元的軌道長(zhǎng)度，從而解決了在提高磁性存儲(chǔ)軌道存儲(chǔ)能力時(shí)，由于磁性存儲(chǔ)軌道的軌道長(zhǎng)度增長(zhǎng)導(dǎo)致制造工藝難度增大的技術(shù)問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0008]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0009]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種磁性存儲(chǔ)軌道的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種磁性存儲(chǔ)軌道的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種磁性存儲(chǔ)軌道的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4為磁性存儲(chǔ)軌道陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
[0014]磁性存儲(chǔ)器由驅(qū)動(dòng)電源、讀寫(xiě)裝置和磁性存儲(chǔ)軌道構(gòu)成。磁性存儲(chǔ)軌道中包括磁疇，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。驅(qū)動(dòng)電壓用于向磁性存儲(chǔ)軌道施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)磁疇移動(dòng)。讀寫(xiě)裝置可以包括讀裝置和寫(xiě)裝置，讀裝置和寫(xiě)裝置可以并列設(shè)置在U型軌道的底部，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)磁疇的讀操作或?qū)懖僮?。其中，?xiě)裝置可以對(duì)一個(gè)磁疇進(jìn)行寫(xiě)操作，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入該磁疇中。具體的，當(dāng)磁疇在驅(qū)動(dòng)脈沖的作用下移動(dòng)到寫(xiě)裝置的位置時(shí)，可以通過(guò)寫(xiě)裝置改變?cè)摯女牭拇呕较?，例如可以通過(guò)兩個(gè)不同的磁化方向分別代表0和1，從而將數(shù)據(jù)寫(xiě)入磁疇中。讀裝置可以對(duì)一個(gè)磁疇進(jìn)行讀操作，讀取磁疇中的數(shù)據(jù)。具體的，當(dāng)磁疇在驅(qū)動(dòng)脈沖的作用下移動(dòng)到讀裝置的位置時(shí)，可以通過(guò)讀裝置識(shí)別所述磁疇的磁化方向，從而讀出數(shù)據(jù)。當(dāng)對(duì)一個(gè)磁疇執(zhí)行完讀操作或?qū)懖僮骱螅摯女牽梢栽隍?qū)動(dòng)脈沖的作用下通過(guò)向U型軌道底部和U型軌道兩臂上施加電壓，控制磁疇在U型軌道內(nèi)向左或向右移動(dòng)，從而使讀寫(xiě)裝置可以對(duì)下一個(gè)磁疇繼續(xù)執(zhí)行讀操作或?qū)懖僮?。通過(guò)上述過(guò)程，可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁性存儲(chǔ)軌道中，或者從磁性存儲(chǔ)軌道中讀取數(shù)據(jù)。
[0015]在本發(fā)明實(shí)施例中，將讀裝置和寫(xiě)裝置統(tǒng)稱(chēng)為讀寫(xiě)裝置?？梢岳斫獾氖?，磁性存儲(chǔ)軌道可以不限于U型，還可以為I型或L型等。當(dāng)磁性存儲(chǔ)軌道為除U型之外的其他形狀時(shí)，可以將讀寫(xiě)裝置設(shè)置在磁性存儲(chǔ)軌道的其他位置，只要能夠使讀寫(xiě)裝置能夠?qū)Υ判源鎯?chǔ)軌道中的磁疇進(jìn)行讀操作或?qū)懖僮骷纯伞?br>[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種磁性存儲(chǔ)軌道的結(jié)構(gòu)示意圖。該磁性存儲(chǔ)軌道包括相互連接的襯底11和刻蝕區(qū)12，其中，在磁性存儲(chǔ)軌道內(nèi)部可設(shè)置有一 U型軌道作為數(shù)據(jù)區(qū)域，U型軌道由磁性材料制成，該U型軌道的左右相互平行的兩臂121位于刻蝕區(qū)，軌道的底部111位于襯底。在對(duì)U型軌道進(jìn)行制備時(shí)，通過(guò)首先在與刻蝕區(qū)相連的表面，對(duì)襯底進(jìn)行刻蝕，獲得U型軌道的底部，然后在刻蝕區(qū)表面，對(duì)刻蝕區(qū)進(jìn)行刻蝕，獲得底部與襯底相連的溝槽，從而獲得U型軌道的左右兩臂，最后在U型軌道內(nèi)填充磁性材料，獲得如圖1所示的磁性存儲(chǔ)軌道。
[0017]由于磁性存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)能力與磁性存儲(chǔ)軌道的軌道長(zhǎng)度直接相關(guān)，以數(shù)據(jù)區(qū)域?yàn)閁型軌道為例，U型軌道的兩臂121長(zhǎng)度越長(zhǎng)，所包含的磁疇越多，則磁性存儲(chǔ)軌道存儲(chǔ)能力就越強(qiáng)。但是，在現(xiàn)有技術(shù)的制備U型軌道過(guò)程中，若需要獲得較長(zhǎng)的軌道長(zhǎng)度，就需要增加刻蝕區(qū)的厚度，然后在刻蝕區(qū)刻蝕較深的用于淀積磁性材料以獲得數(shù)據(jù)區(qū)域的溝槽。當(dāng)刻蝕溝槽的深度增加到幾百納米時(shí)，往往溝槽的側(cè)壁會(huì)呈斜坡?tīng)?，而不是期望的溝槽?cè)壁與溝槽底部呈直角，而且表面不平整光滑，從而嚴(yán)重影響磁性存儲(chǔ)軌道的穩(wěn)定性。
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種磁性存儲(chǔ)軌道20的結(jié)構(gòu)示意圖，作為一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，圖2中磁性存儲(chǔ)軌道20包括作為數(shù)據(jù)區(qū)域的U型存儲(chǔ)軌道，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知曉，數(shù)據(jù)區(qū)域還可以為其他形狀的存儲(chǔ)軌道，本實(shí)施例中對(duì)此不作限定。如圖2所示，本實(shí)施例中的磁性存儲(chǔ)軌道20包括:
[0019]多個(gè)堆疊的存儲(chǔ)軌道單元22，相鄰兩個(gè)存儲(chǔ)軌道單元22之間設(shè)置有過(guò)渡層23，其中，存儲(chǔ)軌道單元22包括由磁性材料構(gòu)成的用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)域221。
[0020]每個(gè)過(guò)渡層23由在絕緣材料上淀積的半導(dǎo)體材料構(gòu)成。具體的，在磁性存儲(chǔ)軌道20的制備過(guò)程中，可通過(guò)在襯底21上淀積絕緣材料，然后在淀積的絕緣材料表面進(jìn)行刻蝕獲得溝槽，在溝槽內(nèi)部淀積磁性材料作為數(shù)據(jù)區(qū)域，最終形成存儲(chǔ)軌道單元22，然后再在所形成的存儲(chǔ)軌道單元22上淀積半導(dǎo)體材料，在淀積的半導(dǎo)體材料表面依次進(jìn)行刻蝕和制備選通電路231和讀寫(xiě)裝置232的步驟，最終形成過(guò)渡層23 ;重復(fù)執(zhí)行交替形成存儲(chǔ)軌道單元22和過(guò)渡層23的步驟，最終獲得磁性存儲(chǔ)軌道20。其中，構(gòu)成過(guò)渡層23的半導(dǎo)體材料不同于構(gòu)成襯底的半導(dǎo)體材料，例如，構(gòu)成襯底的半