[發(fā)明專利]磁存儲器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910745412.0
• 申請日: 2019-08-13
• 公開（公告）號: CN110620175A
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設計）人: 黃嘉曄;俞文杰;劉強
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新微技術(shù)研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/10;H01L27/22
• 代理公司: 32331 蘇州國卓知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 明志會

本發(fā)明涉及磁存儲器領(lǐng)域，尤其涉及一種磁存儲器件，包括固定層、通道隔離層、自由層；所述通道隔離層位于所述固定層和所述自由層之間；還包括非磁性層，所述非磁性層位于所述自由層上，所述非磁性層與所述自由層材料不相同。本發(fā)明能夠有效降低改變MTJ自由層磁化方向的臨界電流，減小磁存儲器件體積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁存儲器件領(lǐng)域，尤其涉及一種MTJ磁存儲器件。

背景技術(shù)

相比市面上現(xiàn)有存儲器，磁存儲器因更快的寫入速度、更長時間的信息保存能力以及潛在低功耗的性能而備受關(guān)注。

磁存儲器件的核心器件是磁隧道結(jié)（MTJ），MTJ由自由層、固定層以及它們之間的通道隔離層所組成，自由層和固定層是兩層磁性材料，他們磁化方向是否相同決定了MTJ的電阻大小，當自由層和固定層磁化方向平行相反時，MTJ電阻較大，當自由層和固定層磁化方向平行同向時，MTJ電阻較小。通過判斷MTJ電阻大小，磁存儲器件可用于讀寫數(shù)據(jù)。

無論工業(yè)級還是消費級的磁存儲器，都要求越來越小的結(jié)構(gòu)。對于MTJ來講，結(jié)構(gòu)越小，要求自由層臨界電流（又叫最低翻轉(zhuǎn)磁化方向電流）就越??；在自由層磁性材料不變的或者改進不大的情況下，如何降低臨界電流密度成為了MTJ結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過改善現(xiàn)有STT-MRAM中的MTJ結(jié)構(gòu)，通過特異結(jié)構(gòu)在自由層中激發(fā)非平行原子磁矩輔助改變自由層磁化方向，從而明顯降低臨界電流。

本發(fā)明提供一種磁存儲器件，包括固定層、通道隔離層、自由層；所述通道隔離層位于所述固定層和所述自由層之間；其特征在于，所述自由層具有相對的第一面和第二面，所述第二面較所述第一面遠離所述通道隔離層，所述第一面與所述第二面不平行。

優(yōu)選地，所述第一面是非中心對稱面結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，其特征在于，所述第一面是曲面結(jié)構(gòu)

優(yōu)選地，所述第一面是平面結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述第一面與所述通道隔離層相接觸。

優(yōu)選地，在所述第一面與所述通道隔離層中間有非磁性薄膜層。

優(yōu)選地，所述固定層和所述自由層為CoFe、NiFe、CoFeB、CoFeCr、CoFePt、CoFePd、CoFeTb、CoFeGd或CoFeNi中的至少一種。

優(yōu)選地，還包括第一電極和第二電極；所述第一電極位于所述固定層下方，所述第二電極位于所述自由層上方。

優(yōu)選地，還包括半導體器件，所述半導體器件與所述固定層電連接。

優(yōu)選地，還包括襯底，所述襯底位于所述固定層下方。

優(yōu)選地，還包括非磁性結(jié)構(gòu)，所述非磁性結(jié)構(gòu)位于所述自由層中，所述非磁性結(jié)構(gòu)與所述自由層的材料不同。

優(yōu)選地，所述自由層具有相對的第一面和第二面，所述第一面與所述通道隔離層相對，所述非磁性結(jié)構(gòu)位于所述第二面表面。

優(yōu)選地，所述非磁性結(jié)構(gòu)為非中心對稱結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述非磁性結(jié)構(gòu)為環(huán)狀或帶狀。

優(yōu)選地，所述非磁性結(jié)構(gòu)貫穿所述自由層。

優(yōu)選地，所述非磁性結(jié)構(gòu)至少有2個。

優(yōu)選地，所述非磁性結(jié)構(gòu)材料為鎂、鈦、鉻、銅氧/氮化物中的至少一種。

優(yōu)選地，所述自由層具有相對的第一面和第二面，所述第一面與所述通道隔離層相對，在所述第一面與所述通道隔離層中間有非磁性薄膜層。

優(yōu)選地，還包括非磁性層，所述非磁性結(jié)構(gòu)位于所述自由層上。