[發明專利]磁電器件和互連件

有效

• 申請號: 201480083511.2
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN107004759B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: D·E·尼科諾夫;S·馬尼帕特魯尼;I·A·揚
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;G11C11/15
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 林金朝;王英

描述了一種互連件，其包括：具有耦合到第一磁電材料層的鐵磁層的第一端部；以及具有耦合到所述鐵磁層的第二磁電材料層的第二端部，其中所述鐵磁層從所述第一端部延伸到所述第二端部。描述了一種多數邏輯門器件，其包括：鐵磁層；以及耦合到所述鐵磁層的第一、第二、第三和第四磁電材料層。描述了一種設備，其包括：具有耦合到第一磁電材料層的鐵磁層的第一端部；以及具有耦合到鐵磁層的隧道結器件的第二端部。描述了一種設備，其包括：耦合到隧道結器件的第一端子；耦合到將隧道結器件和磁電器件耦合的層的第二端子；以及耦合到所述磁電器件的第三端子。

背景技術

具有非易失性的芯片上器件能夠實現能量和計算效率。非易失性器件的示例是自旋轉移矩磁隨機存取存儲器(STT-MRAM)。然而，STT-MRAM在位單元的編程(即，寫入)期間存在高電壓和高電流密度的問題。在STT-MRAM的鐵磁體中切換磁化方向的過程可能是緩慢的過程。

附圖說明

根據下文給出的具體實施方式并根據本公開的各實施例的附圖，將更充分地理解本公開的實施例，然而，具體實施方式和附圖不應被認為是將本公開限制于具體實施例，而是僅用于解釋和理解的目的。

圖1示出了根據一些實施例的具有多鐵性材料的器件的截面，其可操作用于通過在鐵磁(FM)材料和磁電(ME)材料的界面處交換偏壓而生成ME場。

圖2示出了根據本公開的一些實施例的通過組合隧道結器件和ME器件而形成的三端子(3T)存儲器單元的截面。

圖3示出了根據本公開的一些實施例的由ME器件形成的2T存儲器單元的截面。

圖4示出了根據本公開的一些實施例的在一個端部上具有ME器件并且在另一端部上具有隧道結器件的互連件的截面。

圖5A-B示出了根據本公開的一些實施例的在互連件的任一端部上具有磁電器件的互連件的截面。

圖6示出了根據本公開的一些實施例的在互連件的任一端部上具有ME器件的互連件的三維(3D)視圖。

圖7A示出了根據本公開的一些實施例的使用ME器件形成的多數邏輯門的截面。

圖7B示出了根據本公開的一些實施例的圖7A的多數邏輯門的頂視圖。

圖8示出了根據本公開的一些實施例的具有環狀結構的多數邏輯門的3D視圖。

圖9示出了根據本公開的一些實施例的混合式互連件，該混合式互連件具有兩個帶ME器件的互連件，以使得這兩個互連件由非磁導體耦合。

圖10示出了根據本公開的一些實施例的混合式互連件，該混合式互連件具有兩個帶ME器件的互連件，以使得這兩個互連件由非磁導體和晶體管耦合。

圖11示出了根據本公開的一些實施例的用于形成和使用具有ME器件的互連件的方法的流程圖。

圖12示出了根據一些實施例的具有帶有ME器件、存儲器單元和/或多數邏輯門的互連件的智能裝置或計算機系統或SoC(芯片上系統)。

具體實施方式

一些實施例描述了一種磁電(ME)器件，與使用自旋轉移矩(STT)的磁化切換相比，磁電(ME)器件在低得多的能量消耗下展示出更快的切換速度。ME器件使用磁電效應進行快速切換，其中ME效應是電場進行的磁化感應或磁場進行的極化感應。

在一些實施例中，磁性元件由多鐵性材料切換。一些實施例描述了一種使用ME器件的存儲器器件，ME器件展示出非易失性和快速讀寫操作。在一些實施例中，ME器件耦合到磁隧道結(MTJ)器件以形成存儲器單元。