[發明專利]一種非揮發性只讀存儲器及其制備方法

有效

• 申請號: 202011078540.3
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112259680B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 李慕禪;田仲政;于學敏;于達程;任黎明;傅云義
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/12;G11C11/16
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 賈曉玲

1.一種非揮發性只讀存儲器，其特征在于，由磁性金屬薄膜和可控氧化的金屬薄膜構成上下層結構，其中下層磁性金屬薄膜的厚度應在1nm～2nm之間，上層金屬薄膜厚度在2nm～3nm之間，通過對上層金屬薄膜的部分區域進行氧化，使磁性金屬薄膜被誘導變為具有垂直各向異性和非垂直各向異性兩部分，所述非揮發性只讀存儲器中垂直各向異性區域和非垂直各向異性區域分別設定為信息存儲中的“1”和信息存儲中的“0”。

2.如權利要求1所述非揮發性只讀存儲器，其特征在于，所述磁性金屬薄膜為過渡區3d金屬，包括鐵、鈷、鎳。

3.如權利要求1所述非揮發性只讀存儲器，其特征在于，所述上層金屬薄膜為鋁。

4.一種制備如權利要求1所述的非揮發性只讀存儲器的方法，其步驟包括：

1)選擇合適的襯底，在其表面淀積一層緩沖層；

2)通過光刻，選擇合適的位置打開窗口，確定能夠滿足數據存儲所要求的物理空間的大小與形狀，分別淀積磁性金屬薄膜和可控氧化的金屬薄膜；

3)根據所需要的存儲內容，在金屬薄膜進行氧化區域位置打開窗口，以光刻膠為掩模，進行氧化，形成垂直各向異性區域和非垂直各向異性區域，所述垂直各向異性區域和非垂直各向異性區域分別設定為信息存儲中的“1”和信息存儲中的“0”；

4)在已經完成的非揮發性只讀存儲器陣列上制備一層保護層。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中襯底為硅、氧化硅、氧化硅/硅、氮化硅、云母或藍寶石。

6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中緩沖層為鉑(Pt)、釕(Ru)或鉻(Cr)，厚度為5nm～20nm。

7.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中氧化為，氧等離子體環境利用等離子體刻蝕機實現，刻蝕氣體選擇氧氣，氧氣氣壓為10～50mTorr，將刻蝕功率設定為10～50W，起輝功率設置為50～100W，刻蝕時間設定為0.5～1分鐘。

8.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中光刻方式采用電子束光刻、紫外光刻方式。

9.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟4)中保護層為重金屬、多晶硅或氮化硅，保護層厚度為2nm到5nm。

10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟4)中采用電子束沉積保護層，其中真空腔的真空度控制在10^-7Torr以下，淀積速度設定在0.01～0.1nm/s。