[發明專利]自旋軌道磁性記憶體及其制造方法

在審

• 申請號: 201810344693.4
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN109841726A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 陳佑昇;王藝蓉
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01L43/04
• 分類號: H01L43/04;H01L43/06;H01L43/14
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

本發明提供一種自旋軌道磁性記憶體及其制造方法。自旋軌道磁性記憶體包括：一自旋霍爾金屬層；一自由磁性層，設置于該自旋霍爾金屬層上，其中該自由磁性層包括一第一區域與一第二區域，該第二區域位于該第一區域的兩側，且該第二區域的厚度等于或小于該第一區域的厚度；一阻障層，包括一第一區域與一第二區域，該第二區域位于該第一區域的兩側，且該第二區域的厚度等于或小于該第一區域的厚度，其中該阻障層的該第一區域設置于該自由磁性層的該第一區域上，該阻障層的該第二區域設置于該自由磁性層的該第二區域上；一固定層，設置于該阻障層的該第一區域上。

技術領域

本發明是有關于一種自旋軌道磁性記憶體，特別是有關于一種具有均勻超薄金屬層的自旋軌道磁性記憶體及其制造方法。

背景技術

自旋軌道磁性記憶體(SOT MRAM)為可提升操作速度達1ns與達成無限操作次數的磁性記憶體技術，被視為承接自旋磁性記憶體(STT MRAM)的重要技術。自旋霍爾效應在厚度3nm的超薄重金屬層可達到最高效率，因此，制程如何達到高均勻性的3nm金屬層結構，將是此技術能否量產的關鍵。

發明內容

為克服自旋軌道磁性記憶體(SOT MRAM)常用結構；頂部固定層的磁性穿隧接面元件(top-pinned layer MTJ)且蝕刻必需停于超薄自旋霍爾金屬層上結構，因蝕刻制程導致底層超薄重金屬層受損，并致操作特性不均甚至元件失效等問題，本發明提供一種具有均勻超薄重金屬層的自旋軌道磁性記憶體(SOT MRAM)及其制造方法。

本發明的一實施例，提供一種自旋軌道磁性記憶體(spin-orbit torque MRAM，SOT MRAM)，包括：一自旋霍爾金屬層；一自由磁性層(free layer)，設置于該自旋霍爾金屬層上；一阻障層(barrier layer)，設置于該自由磁性層上，其中該阻障層包括一第一區域與一第二區域，該第二區域位于該第一區域的兩側，且該第二區域的厚度等于或小于該第一區域的厚度；一固定層(pinned layer)，設置于該阻障層的該第一區域上。

本發明的一實施例，提供一種自旋軌道磁性記憶體(spin-orbit torque MRAM，SOT MRAM)，包括：一自旋霍爾金屬層；一自由磁性層(free layer)，設置于該自旋霍爾金屬層上，其中該自由磁性層包括一第一區域與一第二區域，該第二區域位于該第一區域的兩側，且該第二區域的厚度等于或小于該第一區域的厚度；一阻障層(barrier layer)，設置于該自由磁性層的該第一區域上；一固定層(pinned layer)，設置于該阻障層上。

本發明的一實施例，提供一種自旋軌道磁性記憶體(spin-orbit torque MRAM，SOT MRAM)的高效率元件制造方法，包括下列步驟：提供一自旋霍爾金屬層；設置一自由磁性層于該自旋霍爾金屬層上，其中該自由磁性層包括一第一區域與一第二區域，該第二區域位于該第一區域的兩側；設置一阻障層于該自由磁性層上，其中該阻障層包括一第一區域與一第二區域，該第二區域位于該第一區域的兩側，且該阻障層的該第一區域位于該自由磁性層的該第一區域上，該阻障層的該第二區域位于該自由磁性層的該第二區域上；設置一固定層于該阻障層上；設置一圖案化光阻層于該固定層上；以該圖案化光阻層為一罩幕，蝕刻該固定層，以露出該阻障層的該第二區域。