[發明專利]磁性存儲器及其制造方法

有效

• 申請號: 201911033480.0
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN111105824B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 應繼鋒;王仲盛;林燦
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: G11C11/16
• 分類號: G11C11/16;H01L43/08;H01L43/12;H01L27/22
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

一種磁性存儲器包括：設置在襯底上方的第一自旋軌道轉移?自旋扭矩轉移(SOT?STT)混合磁性器件、設置在襯底上方的第二SOT?STT混合磁性器件以及連接至第一和第二SOT?STT混合磁性器件的SOT導電層。第一SOT?STT混合磁性器件和第二SOT?STT混合磁性器件中的每個包括：第一磁性層，作為磁性自由層；間隔件層，設置在第一磁性層下方；以及第二磁性層，作為磁性參考層，設置在間隔件層下方。SOT導電層設置在第一SOT?STT混合磁性器件和第二SOT?STT混合磁性器件中的每個的第一磁性層上方。本發明的實施例還涉及磁性存儲器的制造方法。

技術領域

本發明的實施例涉及磁性存儲器及其制造方法。

背景技術

MRAM提供與易失性靜態隨機存取存儲器(SRAM)相當的性能以及與易失性動態隨機存取存儲器(DRAM)相當的密度和較低的功耗。與非易失性存儲器(NVM)閃存相比，MRAM提供了更快的存取時間，并且隨著時間的推移經受最小的退化，而閃存只能重寫有限的次數。MRAM的一種類型是自旋轉移扭矩隨機存取存儲器(STT-RAM)。STT-RAM利用至少部分地由通過MTJ驅動的電流寫入的磁隧道結(MTJ)。MRAM的另一種類型是自旋軌道扭矩RAM(SOT-RAM)。

發明內容

本發明的實施例提供了一種磁性存儲器，包括：第一自旋軌道轉移-自旋扭矩轉移(SOT-STT)混合磁性器件，設置在襯底上方；第二自旋軌道轉移-自旋扭矩轉移混合磁性器件，設置在所述襯底上方；以及自旋軌道轉移導電層，連接至所述第一自旋軌道轉移-自旋扭矩轉移混合磁性器件和所述第二自旋軌道轉移-自旋扭矩轉移混合磁性器件，其中：所述第一自旋軌道轉移-自旋扭矩轉移混合磁性器件和所述第二自旋軌道轉移-自旋扭矩轉移混合磁性器件中的每個包括：第一磁性層，作為磁性自由層；間隔件層，設置在所述第一磁性層下方；以及第二磁性層，作為磁性參考層，設置在所述間隔件層下方，所述自旋軌道轉移導電層設置在所述第一自旋軌道轉移-自旋扭矩轉移混合磁性器件和所述第二自旋軌道轉移-自旋扭矩轉移混合磁性器件中的每個的所述第一磁性層上方。

本發明的另一實施例提供了一種磁性存儲器，包括：第一字線；第二字線；位線；源極線；存儲器單元；以及導線，其中：每個所述存儲器單元包括磁隧道結(MTJ)膜堆疊件和自旋扭矩轉移(STT)開關器件，所述自旋扭矩轉移開關器件的一個端子耦合至所述磁隧道結膜堆疊件的一端，所述自旋扭矩轉移開關器件的另一個端子耦合至所述源極線，并且所述自旋扭矩轉移開關器件的控制端子耦合至相應的一條所述第一字線，所述磁隧道結膜堆疊件的另一端耦合至所述導線，所述導線耦合至所述位線，所述磁性存儲器還包括自旋軌道轉移開關器件，并且所述自旋軌道轉移開關器件的一個端子耦合至所述導線，所述自旋軌道轉移開關器件的另一個端子耦合至所述源極線，并且所述自旋軌道轉移開關器件的控制端子耦合至所述第二字線。

本發明的又一實施例提供了一種制造磁性存儲器的方法，包括：形成多個磁隧道結(MTJ)膜堆疊件，所述多個磁隧道結膜堆疊件中的每個包括：第一磁性層，作為磁性自由層；間隔件層，設置在所述第一磁性層下方；以及第二磁性層，作為磁性參考層，設置在所述間隔件層下方；形成層間介電層以將所述多個磁隧道結膜堆疊件彼此隔離；以及在所述多個磁隧道結膜堆疊件上方形成導線以耦合至所述多個磁隧道結膜堆疊件，其中，所述導線包括位于所述多個磁隧道結膜堆疊件中的每個上方的窄部分或薄部分，所述窄部分的寬度比剩余部分窄，所述薄部分的厚度小于所述剩余部分，所述剩余部分設置在相鄰的磁隧道結膜堆疊件之間。

附圖說明

當結合附圖進行閱讀時，從以下詳細描述可最佳理解本發明的各個方面。應該強調，根據工業中的標準實踐，各個部件未按比例繪制并且僅用于說明的目的。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1是根據本發明的實施例的SOT-STT混合MRAM單元的示意圖。

圖2示出了根據本發明的實施例的SOT-STT混合MRAM器件的電路圖。