[發明專利]隧道磁電阻效應存儲裝置及其制備方法、存儲器

在審

• 申請號: 201410255252.9
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN105469821A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 林殷茵;楊凱;張樹杰;趙俊峰;楊偉;傅雅蓉
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司;復旦大學
• 主分類號: G11C11/16
• 分類號: G11C11/16;H01L27/22;H01L21/82
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 羅振安

技術領域

本發明涉及數據存儲領域，特別涉及隧道磁電阻效應存儲裝置及其制備方 法、存儲器。

背景技術

目前，市場上存在各種類型的存儲器，比較常見的有閃存與硬盤存儲。閃 存讀取速度快，容量小，但是成本價格較高。硬盤存儲成本較低且容量大，但 讀寫速度較慢。

為了克服上述存儲器的問題，出現了一種利用磁疇壁移動的新型存儲裝置。 該新型存儲裝置中包括納米級磁性材料軌道，磁性材料軌道包括多個磁疇壁。 磁疇壁在電流脈沖作用下沿軌道移動，讀電路和寫電路均設于軌道底部，從而 實現存儲裝置的讀寫功能。

這種新型存儲裝置的讀電路和寫電路是分開獨立的，每個磁性材料軌道都 對應一套讀電路和寫電路，因而，外圍電路的面積較大，生產成本較高和工藝 難度較大。

發明內容

為了克服上述問題，本發明實施例提供了一種隧道磁電阻效應存儲裝置。 所述技術方案如下：

第一方面，本發明提供了一種隧道磁電阻效應存儲裝置，所述隧道磁電阻 效應存儲裝置包括依次層疊的第一磁頭單元、磁化方向可變的軌道自由層和第 二磁頭單元；所述第一磁頭單元包括依次層疊的第一電極層、磁化方向固定的 第一固定層和第一絕緣層；所述第二磁頭單元包括第二電極層；所述軌道自由 層設于所述第一絕緣層和所述第二電極層之間，且所述軌道自由層呈U型，所 述軌道自由層包括多個依次排列的磁疇和位于相鄰的兩個所述磁疇之間的磁疇 壁；所述第一磁頭單元收容于所述軌道自由層的U型腔內，或所述第二磁頭單 元收容于所述軌道自由層的U型腔內；所述第一電極層和所述第二電極層分別 對應連接于外界電壓的兩端。

在第一種可能的實現方式中，所述第一固定層的磁化方向垂直于所述第一 電極層的厚度延伸方向，或所述第一固定層的磁化方向平行于所述第一電極層 的厚度延伸方向。

在第二種可能的實現方式中，所述隧道磁電阻效應存儲裝置還包括第一電 極線層和第二電極線層；所述第一電極層經所述第一電極線層與所述外界電壓 連接，所述第二電極層經所述第二電極線層與所述外界電壓連接。

在第三種可能的實現方式中，所述隧道磁電阻效應存儲裝置還包括介質阻 擋層，所述介質阻擋層設于所述第一電極層、所述第一固定層和所述第一絕緣 層的外周側面；所述第一電極層、所述第一固定層和所述第一絕緣層通過所述 介質阻擋層與所述層間電介質層隔絕。

結合第三種可能的實現方式，在第四種可能的實現方式中，所述隧道磁電 阻效應存儲裝置還包括介質阻擋層，所述介質阻擋層設于所述第一電極層、所 述第一固定層和所述第一絕緣層的外周側面；所述第一電極層、所述第一固定 層和所述第一絕緣層通過所述介質阻擋層與所述層間電介質層隔絕。

結合第四種可能的實現方式，在第五種可能的實現方式中，所述第一電極 層為金屬鈦或金屬鉭，所述第一固定層為鐵、鈷、鎳的一種或多種的磁性材質； 所述第一絕緣層為氧化鎂的絕緣材質；所述軌道自由層為鐵、鈷、鎳的一種或 多種磁性材料；所述第二電極層的材質為金屬鈦或金屬鉭；所述層間電介質層 為氧化硅或氮化硅的絕緣材質；所述介質阻擋層為碳化硅或氮化硅的絕緣材質。

在第六種可能的實現方式中，所述第二磁頭單元還包括第二固定層和第二 絕緣層；在所述隧道磁電阻效應存儲裝置中，所述第一電極層、所述第一固定 層、所述第一絕緣層、所述軌道自由層、所述第二絕緣層、所述第二固定層和 所述第二電極層依次層疊。

第二方面，本發明提供了制備方法，用于制備隧道磁電阻效應存儲裝置， 所述制備方法包括：

提供一第一層間電介質層，在所述第一層間電介質層上刻蝕通孔，并在所 述通孔內沉積金屬材料以制備第一電極線層；

平坦化所述第一電極線層和所述第一層間電介質層，并在所述第一電極線 層和所述第一層間電介質層的表面制備第一磁頭單元；

刻蝕所述第一磁頭單元的邊緣，以露出部分所述第一層間電介質層；

在露出的所述第一層間電介質層上沉積制備介質阻擋層，且所述介質阻擋 層包覆于所述第一磁頭單元的外周側面；

在所述介質阻擋層表面沉積制備第二層間電介質層，并平坦化所述第二層 間電介質層，露出所述第一磁頭單元的表面；