[發明專利]面內不對稱的磁存儲單元和制備方法

有效

• 申請號: 201910971140.6
• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN111370568B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 王開友;曹易
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L43/02
• 分類號: H01L43/02;H01L43/08;H01L43/12
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種面內不對稱的磁存儲單元和制備方法；其中，所述面內不對稱的磁存儲單元包括：襯底；垂直磁化層，位于所述襯底之上，通過加熱使所述垂直磁化層內產生膜面方向的不對稱性，從而發生定向磁化翻轉。本發明在沒有重金屬層或其它強自旋軌道耦合層與垂直磁化層接觸的多層膜堆疊中，實現面內電流對垂直磁化層的SOT式定向磁化翻轉操作，減少了成本和工藝難度。

技術領域

本發明涉及信息技術及微電子領域，尤其涉及一種面內不對稱的磁存儲單元和制備方法。

背景技術

自旋-軌道力矩(SOT)式電流驅動的磁化翻轉可以實現面內電流對垂直磁化層的磁化翻轉，具有翻轉速度快、功耗低、高穩定性(驅動電流不需要通過磁隧道結的氧化物勢壘層)等優勢，但是目前此方案需要在磁隧道結堆疊中引入額外的重金屬層或其它強自旋軌道耦合層(與磁隧道結的自由垂直磁性層相鄰)，而它們往往是價格昂貴的Pt等金屬，不但增加了成本，還為現有半導體工藝增加了復雜性(污染真空腔體等)和難度。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明提出了一種面內不對稱的磁存儲單元和制備方法，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本發明的一方面，提供一種面內不對稱的磁存儲單元，包括：

襯底；

垂直磁化層，位于所述襯底之上，通過加熱使所述垂直磁化層內產生膜面方向的不對稱性，從而發生定向磁化翻轉。

在一些實施例中，所述的面內不對稱的磁存儲單元還包括：導電保護層，位于所述垂直磁化層之上，用于保護所述垂直磁化層。

在一些實施例中，利用光照或電子束照射或離子束照射對所述垂直磁化層照射加熱使所述垂直磁化層內產生膜面方向的不對稱性。

在一些實施例中，所述垂直磁化層包括遮擋區域和加熱區域，所述遮擋區域上覆蓋有光刻膠。

在一些實施例中，利用光照或電子束照射或離子束照射對所述垂直磁化層的所述加熱區域進行局域加熱退火使所述垂直磁化層內產生膜面方向的不對稱性。

在一些實施例中，在所述垂直磁化層和導電保護層之間還包括：

中間非磁性層，位于所述垂直磁化層之上；

磁性釘扎層，位于所述中間非磁性層之上；以及

反鐵磁層，位于所述磁性釘扎層之上；

導電保護層，位于反鐵磁層之上，在所述導電保護層上引出有作為輸出端的電極。

根據本發明的一方面，提供了一種面內不對稱的磁存儲單元的制備方法，包括：

提供襯底；

在所述襯底上形成垂直磁化層；

局域加熱所述垂直磁化層使所述垂直磁化層內產生膜面方向的不對稱性，從而發生定向磁化翻轉。

在一些實施例中，在所述襯底上形成垂直磁化層之后，還包括：在所述垂直磁化層上涂覆光刻膠，通過光刻工藝中的甩膠、曝光、顯影去除所述垂直磁化層上的部分光刻膠，由此在所述垂直磁化層上形成加熱區域和遮擋區域；其中，所述光刻工藝包括浸入式光刻工藝和極紫外光刻工藝。

在一些實施例中，所述加熱區域形成于所述垂直磁化層上曝光顯影之后去除光刻膠的位置，所述遮擋區域形成于所述垂直磁化層上曝光顯影之后保留光刻膠的位置。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明提供的面內不對稱的磁存儲單元和制備方法至少具有以下有益效果其中之一：