[發明專利]基于自旋軌道矩的磁性存儲器件及SOT-MRAM存儲單元

有效

• 申請號: 201910589065.7
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN112186098B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 何世坤;楊曉蕾;王明
• 申請（專利權）人: 中電海康集團有限公司;浙江馳拓科技有限公司
• 主分類號: H10N50/10
• 分類號: H10N50/10;H10N50/80
• 代理公司: 北京蘭亭信通知識產權代理有限公司 11667
• 代理人: 趙永剛

本發明提供一種基于自旋軌道矩的磁性存儲器件及SOT?MRAM存儲單元。所述磁性存儲器件包括：自旋軌道矩提供線、位于所述自旋軌道矩提供線一側表面的磁性隧道結以及位于所述自旋軌道矩提供線另一側表面的介質層，其中，所述磁性隧道結的自由層一側靠近所述自旋軌道矩提供線，所述自旋軌道矩提供線的水平長度大于所述磁性隧道結的特征長度；所述介質層中設有垂直方向的貫穿所述介質層的導電孔，所述導電孔在水平方向上的位置與所述磁性隧道結的位置相對應，用于提供一個垂直于所述自旋軌道矩提供線的導電路徑。本發明能夠減小讀取過程中的讀擾動。

技術領域

本發明涉及磁性存儲器技術領域，尤其涉及一種基于自旋軌道矩的磁性存儲器件及SOT-MRAM存儲單元。

背景技術

針對傳統的STT-MRAM(Spin?Transfer?Torque?Magnetic?Random?AccessMemory，自旋轉移矩磁性隨機存儲器)需要施加較高寫電壓的問題，業界提出了一種SOT-MRAM(Spin?Orbit?Torque?Magnetic?Random?Access?Memory，自旋軌道矩磁性隨機存儲器)，利用自旋軌道矩實現快速而可靠的磁化翻轉。這種寫入技術，要求在磁性隧道結的自由層下方增加一條自旋軌道矩提供線，流經自旋軌道矩提供線的電流能夠引發力矩以驅動自由層的磁化翻轉，該力矩的成因除了自旋霍爾效應外，Rashba效應，未知機理的自旋軌道矩效應等都有可能產生類似效應。

現有的SOT-MRAM存儲單元的結構如圖1所示，讀操作時，打開RWL上的選擇管，BL和SL之間施加讀偏置電壓，讀電流流過MTJ，并在自旋軌道矩提供線上水平地流過一段距離，從而引起SOT效應。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下技術問題：

現有的SOT-MRAM存儲單元在讀取數據時，由于加入了SOT效應，使得讀電流產生讀擾動，導致數據讀錯。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種基于自旋軌道矩的磁性存儲器件及SOT-MRAM存儲單元，能夠減小讀取過程中的讀擾動。

第一方面，本發明提供一種基于自旋軌道矩的磁性存儲器件，包括：自旋軌道矩提供線、位于所述自旋軌道矩提供線一側表面的磁性隧道結以及位于所述自旋軌道矩提供線另一側表面的介質層，其中，

所述磁性隧道結的自由層一側靠近所述自旋軌道矩提供線，所述自旋軌道矩提供線的水平長度大于所述磁性隧道結的特征長度；

所述介質層中設有垂直方向的貫穿所述介質層的導電孔，所述導電孔在水平方向上的位置與所述磁性隧道結的位置相對應，用于提供一個垂直于所述自旋軌道矩提供線的導電路徑。

可選地，所述導電孔采用高電阻率材料，包括鈦(Ti)、鉭(Ta)和β相-鎢(W)中的一種。

可選地，所述導電孔為多層結構，其中與所述自旋軌道矩提供線接觸的一層材料為高電阻率材料，包括鈦(Ti)、鉭(Ta)和β相-鎢(W)中的一種。

可選地，所述自旋軌道矩提供線的材料為重金屬材料，包括鉑(Pt)、鉭(Ta)、鎢(W)、銥(Ir)、鉿(Hf)、釕(Ru)、鉈(Tl)、鉍(Bi)、金(Au)、鈦(Ti)和鋨(Os)中的任意一種。

可選地，所述自旋軌道矩提供線在水平方向上采用多段式結構，其中與所述磁性隧道結重合的位置為重金屬材料，包括鉑(Pt)、鉭(Ta)、鎢(W)、銥(Ir)、鉿(Hf)、釕(Ru)、鉈(Tl)、鉍(Bi)、金(Au)、鈦(Ti)和鋨(Os)中的任意一種。

可選地，所述自旋軌道矩提供線在垂直方向上采用多層結構，其中與所述磁性隧道結接觸的一層為重金屬材料，包括鉑(Pt)、鉭(Ta)、鎢(W)、銥(Ir)、鉿(Hf)、釕(Ru)、鉈(Tl)、鉍(Bi)、金(Au)、鈦(Ti)和鋨(Os)中的任意一種。