[發明專利]磁性隧道結

在審

• 申請號: 202011219593.2
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN114447215A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 孫一慧
• 申請（專利權）人: 浙江馳拓科技有限公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/10
• 代理公司: 北京蘭亭信通知識產權代理有限公司 11667
• 代理人: 孫峰芳

本發明提供一種磁性隧道結，包括：層疊設置的自由層、勢壘層和參考層，其中所述自由層包括依次疊置的第一磁性層、第一耦合層、第二磁性層、第二耦合層和第三磁性層，第一磁性層、第二磁性層和第三磁性層各自具有可翻轉的磁矩。本發明能夠提高磁性隧道結的熱穩定性。

技術領域

本發明涉及磁阻式隨機存取存儲器技術領域，尤其涉及一種磁性隧道結。

背景技術

磁阻式隨機存取存儲器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)是一種新型固態非易失性記憶體。MRAM的核心單元是磁性隧道結(Magnetic Tunnel Junction，MTJ)，MTJ由自由層、參考層以及夾在兩者之間的勢壘層構成。其中，參考層的磁化方向固定，器件工作期間不發生翻轉；自由層的磁化方向與參考層共線(平行或反平行)。通過利用電子的自旋力矩，將自由層的磁化方向翻轉，以實現參考層與自由層磁化方向平行(電阻較低)或反平行(電阻較高)，以此實現寫“0”或“1”。

為了保證數據存儲的可靠性，不同的溫度下自由層不能隨便翻轉，自由層必須具有一定的熱穩定性。因此，有必要提出一種具有高熱穩定性的磁性隧道結結構。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種磁性隧道結，能夠提高器件熱穩定性。

第一方面，本發明提供一種磁性隧道結，包括：層疊設置的自由層、勢壘層和參考層，其中所述自由層包括：

第一磁性層，與所述勢壘層相鄰設置，所述第一磁性層具有可翻轉的第一磁矩；

第一耦合層，置于所述第一磁性層遠離所述勢壘層的一側；

第二磁性層，置于所述第一耦合層遠離所述第一磁性層的一側，所述第二磁性層具有可翻轉的第二磁矩；

第二耦合層，置于所述第二磁性層遠離所述第一耦合層的一側；以及

第三磁性層，置于所述第二耦合層遠離所述第二磁性層的一側，所述第三磁性層具有可翻轉的第三磁矩。

可選地，所述第一耦合層為反鐵磁耦合層，以使所述第一磁矩與所述第二磁矩相反。

可選地，所述第一耦合層包括銥(Ir)和釕(Ru)的一種或其組合。

可選地，所述第二耦合層為反鐵磁耦合層，以使所述第二磁矩與所述第三磁矩相反。

可選地，所述第二耦合層包括銥(Ir)和釕(Ru)的一種或其組合。

可選地，所述第一磁性層為單層磁性合金層或者多層磁性合金層的疊層。

可選地，所述第二磁性層為單層磁性合金層或者多層磁性合金層的疊層。

可選地，所述第三磁性層為單層磁性合金層或者多層磁性合金層的疊層。

可選地，所述勢壘層包括氧化鎂(MgO)。

第二方面，本發明提供一種磁阻式隨機存取存儲器，所述磁阻式隨機存取存儲器包括上述磁性隧道結。

本發明提供的磁性隧道結，改變自由層的層疊結構，將自由層設計成包括三個磁性層的多層結構，不同磁性層之間加入反鐵磁耦合層。一方面，本發明的磁性隧道結不會降低自由層的垂直磁各向異性Hk，同時又增加了自由層磁性薄膜的厚度，能夠提升器件熱穩定性。另一方面，通過反鐵磁耦合降低自由層的整體磁矩，從而起到降低寫電流的作用。

附圖說明

圖1為本發明一實施例提供的磁性隧道結的結構示意圖；

圖2為本發明一實施例提供的磁性隧道結的結構示意圖；

圖3為本發明一實施例提供的磁性隧道結的結構示意圖；