[發明專利]基于底電極平行向電壓控制的SOT-MRAM及制造方法

有效

• 申請號: 202110453425.8
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113178518B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 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: H01L43/02
• 分類號: H01L43/02;H01L43/04;H01L43/08;H01L43/12;H01L43/14
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龐許倩

1.一種基于底電極平行向電壓控制的SOT-MRAM，其特征在于，包括：

鐵電薄膜層，設置有兩個金屬電極，通過所述兩個金屬電極向鐵電薄膜層施加第一電壓；

底電極，位于所述鐵電薄膜層之上并設置于所述鐵電薄膜層中部，呈長條形，在所述底電極兩端施加第二電壓；

隧道結，位于所述底電極之上并設置于所述底電極中部；

其中，所述兩個金屬電極相對設置在所述鐵電薄膜層相對的兩個邊緣上，并位于所在邊緣中線的一側，且所述兩個邊緣位于所述底電極短邊方向的兩側，通過所述兩個金屬電極施加第一電壓的方向與所述底電極長邊方向平行；通過第一電壓與第二電壓的正負，控制磁化的定向翻轉。

2.根據權利要求1所述的基于底電極平行向電壓控制的SOT-MRAM，其特征在于，所述鐵電薄膜層的材料為HfZrO或PZT，厚度為3～10nm。

3.根據權利要求1所述的基于底電極平行向電壓控制的SOT-MRAM，其特征在于，所述金屬電極材料為Al、Cu或者W，厚度為100～400nm。

4.根據權利要求1所述的基于底電極平行向電壓控制的SOT-MRAM，其特征在于，所述第一電壓和第二電壓的范圍為-2～2V。

5.根據權利要求1所述的基于底電極平行向電壓控制的SOT-MRAM，其特征在于，所述隧道結包括由下至上依次層疊的自由層、隧穿層和參考層，其中，所述自由層與底電極連接。

6.根據權利要求1所述的基于底電極平行向電壓控制的SOT-MRAM，其特征在于，所述隧道結為圓形、橢圓形或矩形。

7.一種基于底電極平行向電壓控制的SOT-MRAM的制造方法，其特征在于，包括：

在電路片上生長鐵電薄膜形成鐵電薄膜層；

在所述鐵電薄膜層上生長底電極，所述底電極呈長條形；

在所述底電極短邊方向兩側的所述鐵電薄膜層的兩個邊緣上沉積金屬電極，且所述金屬電極位于所在邊緣中線的一側；

在所述底電極上的中部形成隧道結。

8.根據權利要求7所述的基于底電極平行向電壓控制的SOT-MRAM的制造方法，其特征在于，所述在底電極上的中部形成隧道結，具體為：

在底電極上依次生長自由層、隧穿層和參考層；

對自由層、隧穿層和參考層進行離子束刻蝕，形成隧道結。

9.根據權利要求7所述的基于底電極平行向電壓控制的SOT-MRAM的制造方法，其特征在于，所述鐵電薄膜層的材料為HfZrO或PZT，厚度為3～10nm。

10.根據權利要求8所述的基于底電極平行向電壓控制的SOT-MRAM的制造方法，其特征在于，在進行離子束刻蝕前，在所述隧道結的參考層上還生長釘扎層，用于固化磁化方向。