[發明專利]一種磁性隧道結及其制造方法、存儲單元

有效

• 申請號: 202011301738.3
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112563411B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 楊美音;羅軍;崔巖;許靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H10N50/10
• 分類號: H10N50/10;H10N50/85;H10N50/80;H10N50/01;H10B61/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 柳虹

1.一種磁性隧道結，其特征在于，包括：

從上到下縱向依次層疊的第一電極層、固定磁性層、隧穿絕緣層、自由磁性層、第二電極層；所述固定磁性層和所述第一電極層之間具有保護層，所述保護層材料為鉭和釕的至少一種；所述固定磁性層和所述自由磁性層具有垂直磁各向異性能；

所述固定磁性層具有固定的磁化方向，所述第二電極層用于通過第一方向的橫向電流，所述自由磁性層表面在第二方向上具有最大尺寸，所述第一方向和所述第二方向不垂直；所述自由磁性層的形狀為矩形，且長邊沿第二方向，短邊沿第二方向的垂直方向，所述第一方向與所述第二方向之間的夾角為零，從而在垂直于第一方向的方向上產生退磁場，在翻轉過程中，磁矩易于在第一方向上有分量，改變了磁矩在第一方向和垂直于第一方向的方向之間的對稱性，翻轉過程中，磁矩易停留在第一方向上，實現自由磁性層的磁矩定向翻轉，無需外設磁場。

2.根據權利要求1所述的磁性隧道結，其特征在于，所述固定磁性層包括釘扎層和參考層，所述釘扎層位于所述第一電極層和所述參考層之間，所述參考層和所述釘扎層之間具有鐵磁耦合。

3.根據權利要求2所述的磁性隧道結，其特征在于，所述參考層和所述自由磁性層的材料各自為鈷鐵硼、鈷硼、鐵硼、鈷鐵中的一種。

4.根據權利要求1-3任意一項所述的磁性隧道結，其特征在于，所述第一電極層和所述第二電極層各自為鉭或鉑。

5.根據權利要求1-3任意一項所述的磁性隧道結，其特征在于，所述隧穿絕緣層為以下材料的至少一種：氧化鎂、氧化鎂鎵、氧化鎂釓、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋁、氧化鎂鈦、氧化鍶、氧化鋇、氧化鐳、氧化鉿。

6.一種磁性隧道結的制造方法，其特征在于，包括：

從下到上依次形成縱向層疊的第二電極層、自由磁性層、隧穿絕緣層、固定磁性層；所述固定磁性層具有固定的磁化方向，所述第二電極層用于通過第一方向的橫向電流；所述固定磁性層和所述自由磁性層具有垂直磁各向異性能；

對所述固定磁性層、所述隧穿絕緣層、所述自由磁性層進行刻蝕，以使刻蝕后的所述自由磁性層表面在第二方向上具有最大尺寸，所述第一方向和所述第二方向不垂直；所述自由磁性層的形狀為矩形，且長邊沿第二方向，短邊沿第二方向的垂直方向，所述第一方向與所述第二方向之間的夾角為零，從而在垂直于第一方向的方向上產生退磁場，在翻轉過程中，磁矩易于在第一方向上有分量，改變了磁矩在第一方向和垂直于第一方向的方向之間的對稱性，翻轉過程中，磁矩易停留在第一方向上，實現自由磁性層的磁矩定向翻轉，無需外設磁場；

在所述固定磁性層上形成第一電極層；所述固定磁性層和所述第一電極層之間具有保護層，所述保護層材料為鉭和釕的至少一種。

7.一種存儲單元，其特征在于，包括：晶體管，以及和所述晶體管電連接的、如權利要求1-5任意一項所述的磁性隧道結。