本申請涉及半導(dǎo)體，尤其涉及一種磁存儲器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、根據(jù)數(shù)據(jù)寫入機(jī)理的不同，mram的發(fā)展目前經(jīng)歷了三代變革。其中，第三代磁存儲器自旋軌道矩磁存儲器（spin-orbit?torque?magnetic?random?access?memory，簡稱sot-mram），具有非易失性、高速低功耗數(shù)據(jù)寫入和高器件耐久性等優(yōu)點(diǎn)，是有望突破后摩爾時代集成電路功耗瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2、相關(guān)技術(shù)中，sot-mram包括襯底、設(shè)置在襯底上的重金屬層和設(shè)置在重金屬層上的磁隧道結(jié)，磁隧道結(jié)（magnetic?tunnel?junction，mtj）為sot-mram的基本存儲單元，磁隧道結(jié)包括依次層疊設(shè)置的自由層、勢壘層和參考層，其中，參考層的磁化方向不變，自由層的磁化方向可以被外界激勵改變，當(dāng)電流流經(jīng)重金屬層時，能夠產(chǎn)生自旋流，該自旋流能夠翻轉(zhuǎn)自由層的磁化方向，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入。

3、然而，相關(guān)技術(shù)中，由于自旋流只能夠翻轉(zhuǎn)勢壘層一側(cè)的自由層的磁化方向，無法翻轉(zhuǎn)勢壘層另一側(cè)的參考層的磁化方向，因此，存在數(shù)據(jù)寫入靈活性差的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本申請實(shí)施例提供一種磁存儲器及其制備方法，能夠提高數(shù)據(jù)寫入的靈活度。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：

3、本申請實(shí)施例第一方面提供一種磁存儲器，至少包括：第一反鐵磁層、設(shè)置于所述第一反鐵磁層上的磁隧道結(jié)以及設(shè)置于所述磁隧道結(jié)上的第二反鐵磁層；所述磁隧道結(jié)包括從下到上依次堆疊的第一磁性層、勢壘層、第二磁性層；其中，通過向所述第一反鐵磁層和所述第二反鐵磁層中至少一者施加寫入電流，使所述第一磁性層和所述第二磁性層中至少一者的磁化方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

4、本申請實(shí)施例第二方面提供一種磁存儲器，至少包括：第一反鐵磁層、設(shè)置于所述第一反鐵磁層上的至少兩個所需寫入電流不同的磁隧道結(jié)以及設(shè)置于至少兩個所述磁隧道結(jié)上的第二反鐵磁層；所述磁隧道結(jié)包括從下到上依次堆疊設(shè)置的第一磁性層、勢壘層和第二磁性層；通過向所述第一反鐵磁層和所述第二反鐵磁層中至少一者施加寫入電流，使至少兩個所述磁隧道結(jié)的所述第一磁性層和所述第二磁性層中至少一者的磁化方向共同或單獨(dú)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，以共同或單獨(dú)改變至少兩個磁隧道結(jié)的阻態(tài)，以獲得多阻態(tài)。

5、本申請實(shí)施例第三方面提供一種磁存儲器的制備方法，至少包括：形成第一反鐵磁層；在所述第一反鐵磁層上形成磁隧道結(jié)，所述磁隧道結(jié)包括從下到上依次堆疊設(shè)置的第一磁性層、勢壘層和第二磁性層；在所述磁隧道結(jié)上形成第二反鐵磁層；其中，所述磁隧道結(jié)設(shè)置一個時，通過向所述第一反鐵磁層和所述第二反鐵磁層中至少一者施加寫入電流，使所述第一磁性層和所述第二磁性層中至少一者的磁化方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)；或者，所述磁隧道結(jié)設(shè)置至少兩個時，通過向所述第一反鐵磁層和所述第二反鐵磁層中至少一者施加寫入電流，使至少兩個所述磁隧道結(jié)的所述第一磁性層和所述第二磁性層中至少一者的磁化方向共同或單獨(dú)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，以共同或單獨(dú)改變至少兩個磁隧道結(jié)的阻態(tài)，以獲得多阻態(tài)。

6、本申請實(shí)施例提供的磁存儲器，至少包括第一反鐵磁層、設(shè)置于第一反鐵磁層上的磁隧道結(jié)以及設(shè)置于所述第一磁隧道結(jié)上的第二反鐵磁層；磁隧道結(jié)包括從下到上依次堆疊的第一磁性層、勢壘層、第二磁性層；其中，第一反鐵磁層和第二反鐵磁層都可以充當(dāng)重金屬層（sot層），這樣，當(dāng)向第一反鐵磁層中通入電流，則至少可以翻轉(zhuǎn)第一磁性層的磁化方向和切換對應(yīng)的交換偏置耦合場方向；當(dāng)向第二反鐵磁層中通入電流，則至少可以翻轉(zhuǎn)第二磁性層的磁化方向和切換對應(yīng)的交換偏置耦合場方向，因此，勢壘層相對兩側(cè)的第一磁性層和第二磁性層都可以被翻轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)靈活寫入，提高了數(shù)據(jù)寫入的靈活度；另外，由于第一反鐵磁層和第一磁性層之間，以及第二反鐵磁層和第二磁性層之間均具有對應(yīng)的交換偏置耦合場的存在，使第一磁性層和第二磁性層均可以抵抗外磁場干擾，進(jìn)而提升了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

7、本申請實(shí)施例提供的磁存儲器的制備方法中，通過在第一反鐵磁層上形成一個或至少兩個磁隧道結(jié)，在磁隧道結(jié)上形成第二反鐵磁層，磁隧道結(jié)包括從下至上依次堆疊設(shè)置的第一磁性層、勢壘層和第二磁性層，當(dāng)在第一反鐵磁層上形成一個磁隧道結(jié)時，通過向第一反鐵磁層和第二反鐵磁層中至少一者施加寫入電流，使第一磁性層和第二磁性層中至少一者的磁化方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)靈活寫入；當(dāng)在第一反鐵磁層上形成至少兩個磁隧道結(jié)時，通過向第一反鐵磁層和第二反鐵磁層中至少一者施加寫入電流，使至少兩個磁隧道結(jié)的第一磁性層和第二磁性層中至少一者的磁化方向共同或單獨(dú)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，以共同或單獨(dú)改變至少兩個磁隧道結(jié)的阻態(tài)，以獲得多阻態(tài)，從而提高數(shù)據(jù)寫入的自由度。

8、除了上面所描述的本申請實(shí)施例解決的技術(shù)問題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征以及由這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的有益效果外，本申請實(shí)施例提供的磁存儲器及其制備方法所能解決的其他技術(shù)問題、技術(shù)方案中包含的其他技術(shù)特征以及這些技術(shù)特征帶來的有益效果，將在具體實(shí)施方式中作出進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

技術(shù)特征：

1.一種磁存儲器，其特征在于，至少包括：第一反鐵磁層、設(shè)置于所述第一反鐵磁層上的磁隧道結(jié)以及設(shè)置于所述磁隧道結(jié)上的第二反鐵磁層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁存儲器，其特征在于，所述第一反鐵磁層作為重金屬層，通過向所述第一反鐵磁層施加第一寫入電流，使與所述第一反鐵磁層對應(yīng)設(shè)置的第一磁性層磁化方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)；或者，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁存儲器，其特征在于，所述第一反鐵磁層或者所述第二反鐵磁層作為重金屬層，通過向所述第一反鐵磁層或所述第二反鐵磁層施加第二寫入電流，使所述第一磁性層和第二磁性層的磁化方向同時發(fā)生翻轉(zhuǎn)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的磁存儲器，其特征在于，所述第一反鐵磁層和所述第一磁性層之間的交換偏置耦合場大于所述第一磁性層的矯頑場；和/或，

5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的磁存儲器，其特征在于，所述第一磁性層被設(shè)置為第一復(fù)合反鐵磁層，所述第一反鐵磁層與所述第一復(fù)合反鐵磁層之間的交換偏置耦合場大于所述第一復(fù)合反鐵磁層的矯頑場；和/或，

6.一種磁存儲器，其特征在于，至少包括：第一反鐵磁層、設(shè)置于所述第一反鐵磁層上的至少兩個所需寫入電流不同的磁隧道結(jié)以及設(shè)置于至少兩個所述磁隧道結(jié)上的第二反鐵磁層；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁存儲器，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁存儲器，其特征在于，所述第一反鐵磁層和所述第二反鐵磁層中的一者作為重金屬層，另一者作為至少兩個所述磁隧道結(jié)的聯(lián)通層，通過向所述第一反鐵磁層或第二反鐵磁層施加第四寫入電流，使至少兩個所述磁隧道結(jié)的所述第一磁性層和所述第二磁性層中至少一者的磁化方向共同或單獨(dú)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，獲得第三多阻態(tài)。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁存儲器，其特征在于，兩個所述磁隧道結(jié)中的一者的截面尺寸不等于另一者的截面尺寸。

10.一種磁存儲器的制備方法，其特征在于，至少包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N磁存儲器及其制備方法，涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，用于解決存在數(shù)據(jù)寫入靈活性差的技術(shù)問題，該磁存儲器至少包括第一反鐵磁層、設(shè)置于第一反鐵磁層上的磁隧道結(jié)以及設(shè)置于磁隧道結(jié)上的第二反鐵磁層；磁隧道結(jié)包括從下到上依次堆疊的第一磁性層、勢壘層、第二磁性層；其中，通過向第一反鐵磁層和第二反鐵磁層中至少一者施加寫入電流，使第一磁性層和第二磁性層中至少一者的磁化方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)。本申請用于提升數(shù)據(jù)寫入的靈活性。

技術(shù)研發(fā)人員：熊丹榮,商顯濤,孫慧巖,盧世陽,劉宏喜,王戈飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島海存微電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19