[發明專利]自旋軌道轉矩磁性裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201911036404.5
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN111129288B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 林世杰;宋明遠
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H10N50/10
• 分類號: H10N50/10;H10N52/00;H10N50/01;H10N52/01
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

自旋軌道轉矩(Spin?Orbit?Torque，SOT)磁性裝置，包含底金屬層、第一磁性層、間隙壁層及第二磁性層。第一磁性層作為自由磁性層，第一磁性層設置于該底金屬層上。間隙壁層設置于第一磁性層上。第二磁性層設置于間隙壁層上。第一磁性層包含下磁性層、中層和上磁性層，且中層是由非磁性層所制成。

技術領域

本揭露是關于一種磁性裝置及其制造方法，且特別是一種自旋軌道轉矩磁性裝置及其制造方法。

背景技術

磁性隨機存取記憶體(Magnetic?Random?Access?Memory，MRAM)提供相當于揮發性靜態隨機存取記憶體(Static?Random?Access?Memory，SRAM)的性能，以及相當于揮發性動態隨機存取記憶體(Dynamic?Random?Access?Memory，DRAM)的具較低功率消耗的密度。相較于非揮發性記憶體(Non-Volatile?Memory，NVM)快閃記憶體，MRAM提供更快的存取時間，并承受最少的隨著時間增加所導致的劣化，而快閃記憶體僅可被覆寫有限的次數。一種型式的?MRAM為自旋轉移矩隨機存取記憶體(Spin?Transfer?Torque?Random?AccessMemory，STT-RAM)。STT-RAM至少部分地通過電流驅動通過磁性穿隧接面?(MagneticTunneling?Junction，MTJ)來使用MTJ寫入。另一種型式的MRAM?為自旋軌道轉矩(SpinOrbit?Torque，SOT)隨機存取記憶體(SOT-RAM)。

發明內容

因此，本揭露的一實施例的一態樣是提供一種自旋軌道轉矩?(Spin-Orbit-Torque，SOT)磁性裝置，包含底金屬層、第一磁性層、間隙壁層及第二磁性層。第一磁性層作為自由磁性層，其中第一磁性層是設置于底金屬層上。間隙壁層設置于第一磁性層上。以及第二磁性層設置于間隙壁層上，其中第一磁性層包含下磁性層、中層和上磁性層，且中層是由非磁性層所制成。

本揭露的一實施例的另一態樣是提供一種自旋軌道轉矩磁性裝置，包含底金屬層、第一磁性層、間隙壁層及第二磁性層。第一磁性層作為自由磁性層，其中第一磁性層是設置于底金屬層下。間隙壁層設置于第一磁性層下，以及第二磁性層設置于間隙壁層下，其中第一磁性層包含下磁性層、中層和上磁性層，且中層是由非磁性層所制成。

本揭露的一實施例的又一態樣是提供一種自旋軌道轉矩磁性裝置的制造方法，包含：形成底介層窗接觸在第一層間介電層中。形成包含底金屬層、第一磁性層、一間隙壁層和第二磁性層的堆疊層。圖案化堆疊層，以形成線形圖案；以及圖案化第一磁性層、間隙壁層及第二磁性層，以形成自旋軌道轉矩膜堆疊，其中第一磁性層包含下磁性層、中層和上磁性層，且中層是由非磁性層所制成。在一或多的前述或下述實施例中，下磁性層包含鐵、鈷和硼的合金。

附圖說明

當結合隨附附圖閱讀時，自以下詳細描述將最佳地理解本揭露的一實施例的態樣。應注意，根據工業中的標準實務，附圖中的各特征并非按比例繪制。實際上，可出于論述清晰的目的任意增減所說明的特征的尺寸。

圖1是繪示根據本揭露的一實施例的自旋軌道轉矩磁性隨機存取記憶體?(SOTMRAM)單元的示意圖；

圖2是繪示根據本揭露的一實施例的SOT?MRAM單元的示意圖；

圖3是繪示根據本揭露的一實施例的SOT?MRAM單元的示意圖；

圖4是繪示根據本揭露的一實施例的SOT?MRAM單元的示意圖；

圖5是繪示根據本揭露的一實施例的SOT?MRAM的電路圖；

圖6A與圖6B是繪示根據本揭露一實施例的SOT?MRAM的連續制造操作的各階段的一者；

圖7A與圖7B是繪示根據本揭露一實施例的SOT?MRAM的連續制造操作的各階段的一者；