[發明專利]一種多態磁存儲器及其制造方法

有效

• 申請號: 201910208579.3
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN109904309B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 楊美音;羅軍;王素梅;許靜;李彥如;李俊峰;崔巖;王文武;葉甜春
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H10N50/01
• 分類號: H10N50/01;H10N50/10;H10N50/80;H10N50/85
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 黨麗;王寶筠

本發明提供一種多態磁存儲器及其制造方法，自旋軌道耦合層上設置有磁阻隧道結，沿磁阻隧道結一側注入摻雜離子之后，進行熱退火，從而，在自旋軌道耦合層所在平面內、垂直于電流方向上，在磁阻隧道結內的摻雜離子具有濃度的梯度變化，進而，在垂直于電流方向上形成對稱性的破壞，當自旋軌道耦合層中通入電流時，無需外加磁場，磁阻隨電流線性多態輸出，實現多態存儲，可以滿足神經網絡突觸的硬件需求，應用至神經網絡計算中。

技術領域

本發明涉及半導體器件及其制造領域，特別涉及一種多態磁存儲器及其制造方法。

背景技術

隨著人工智能技術的廣泛應用，將存儲技術應用于神經網絡中成為研究的熱點，神經網絡中，依靠系統的復雜性，通過調整內部大量突觸之間的相互連接關系，從而達到處理信息的目的。而通常的存儲器只具有0和1兩態的數據存儲，若存儲器具有更多數據狀態的存儲，即能夠實現多態存儲，則可以滿足神經網絡突觸的硬件需求，進而應用至神經網絡計算中。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種多態磁存儲器及其制造方法，實現存儲器多態數據存儲。

為實現上述目的，本發明有如下技術方案：

一種多態磁存儲器的制造方法，包括：

提供襯底；

在所述襯底上形成自旋軌道耦合層；

在所述自旋軌道耦合層上形成磁阻隧道結，所述磁阻隧道結包括由下至上依次層疊的第一磁性層、隧穿層和第二磁性層，所述第一磁性層和所述第二磁性層具有垂直各向異性；

沿所述磁阻隧道結一側注入摻雜離子；

進行熱退火。

可選地，所述沿所述磁阻隧道結一側注入摻雜離子，包括：

在所述磁阻隧道結一側上形成掩膜層；

進行離子注入，而后，去除所述掩膜層。

可選地，所述沿所述磁阻隧道結一側注入摻雜離子，包括：

暴露出所述磁阻隧道結進行摻雜離子的注入，且注入方向與所述襯底的垂直方向具有夾角、所述注入方向在所述襯底上的投影與所述自旋耦合層中的電流方向為非平行。

可選地，所述熱退火為焦耳熱退火、退火爐退火或快速熱退火。

可選地，所述摻雜離子包括N、As、Ar、Be或P。

可選地，所述磁阻隧道結還包括所述第二磁性層之上的釘扎層以及所述釘扎層之上的保護層。

一種多態磁存儲器，包括：

自旋軌道耦合層；

位于所述自旋軌道耦合層之上的磁阻隧道結，所述磁阻隧道結包括由下至上依次層疊的第一磁性層、隧穿層和第二磁性層，所述第一磁性層和所述第二磁性層具有垂直各向異性；

其中，所述磁阻隧道結中具有摻雜離子，沿所述自旋軌道耦合層所在平面內電流方向的垂直方向，磁阻隧道結中摻雜離子的濃度由高變低。

可選地，所述摻雜離子包括N、As、Ar、Be或P。

可選地，所述磁阻隧道結還包括所述第二磁性層之上的釘扎層以及所述釘扎層之上的保護層。

可選地，所述第一磁性層和所述第二磁性層的材料可以為Co、Fe、CoFeB或FePt。