[實用新型]磁存儲器件

有效

• 申請號: 201921309034.3
• 申請日: 2019-08-13
• 公開（公告）號: CN210110841U
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 黃嘉曄;俞文杰;劉強
• 申請（專利權）人: 上海新微技術研發中心有限公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/10;H01L27/22
• 代理公司: 蘇州國卓知識產權代理有限公司 32331
• 代理人: 明志會

本實用新型涉及磁存儲器領域，尤其涉及一種磁存儲器件，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；還包括非磁性結構，所述非磁性結構位于所述自由層中，所述非磁性結構與所述自由層的材料不同。本實用新型能夠有效降低改變MTJ自由層磁化方向的臨界電流，減小磁存儲器件體積。

技術領域

本實用新型涉及磁存儲器件領域，尤其涉及一種MTJ磁存儲器件。

背景技術

相比市面上現有存儲器，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注。

磁存儲器件的核心器件是磁隧道結（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據。

無論工業級還是消費級的磁存儲器，都要求越來越小的結構。對于MTJ來講，結構越小，要求自由層臨界電流（又叫最低翻轉磁化方向電流）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結構優化的關鍵。

實用新型內容

本實用新型通過改善現有STT-MRAM中的MTJ結構，通過特異結構在自由層中激發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。

本實用新型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。

優選地，所述第一面是非中心對稱面結構。

優選地，其特征在于，所述第一面是曲面結構

優選地，所述第一面是平面結構。

優選地，所述第一面與所述通道隔離層相接觸。

優選地，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。

優選地，還包括襯底，所述襯底位于所述固定層下方。

優選地，還包括非磁性結構，所述非磁性結構位于所述自由層中，所述非磁性結構與所述自由層的材料不同。

優選地，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，所述非磁性結構位于所述第二面表面。

優選地，所述非磁性結構為非中心對稱結構。

優選地，所述非磁性結構為環狀或帶狀。

優選地，所述非磁性結構貫穿所述自由層。

優選地，所述非磁性結構至少有2個。

優選地，所述非磁性結構材料為鎂、鈦、鉻、銅氧/氮化物中的至少一種。

優選地，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。

優選地，還包括非磁性層，所述非磁性結構位于所述自由層上。