[發(fā)明專利]一種具有高抗磁場干擾能力的磁性隨機存儲器

有效

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• 申請日: 2022-03-16
• 公開（公告）號: CN114335329B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣信;劉瑞盛;喻濤;簡紅
• 申請（專利權(quán)）人: 波平方科技（杭州）有限公司
• 主分類號: H01L43/10
• 分類號: H01L43/10;H01L43/08;H01L27/22
• 代理公司: 杭州宇信聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33401
• 代理人: 王健

1.一種具有抗磁場干擾能力的磁性隨機存儲器，至少包括若干個存儲單元，各個存儲單元之間通過互連導(dǎo)線結(jié)構(gòu)連接，形成存儲單元陣列；

所述存儲單元包括存取晶體管和垂直磁化的磁性隧道結(jié)，磁性隧道結(jié)的高低電阻態(tài)代表所存儲的數(shù)據(jù)，存取晶體管用于控制對所述磁性隧道結(jié)的訪問和讀寫，其特征在于：

所述磁性隧道結(jié)包括垂直磁化的磁性固定層，垂直磁化的磁性自由層，以及位于所述磁性固定層和磁性自由層之間的隧穿勢壘層；所述磁性自由層由垂直磁化的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)組成，包含垂直磁化的第一磁性自由層，垂直磁化的第二磁性自由層，以及位于第一磁性自由層和第二磁性自由層之間的耦合層；

其中，所述第一磁性自由層依次包括第一非晶態(tài)磁性自由層，第一體心結(jié)構(gòu)磁性自由層和第一界面磁性自由層；所述第二磁性自由層依次包括第二界面磁性自由層和第二體心結(jié)構(gòu)磁性自由層；所述第一界面磁性自由層和第二界面磁性自由層具有與所述耦合層相似或一致的晶體結(jié)構(gòu)；

所述磁性隨機存儲器的數(shù)據(jù)寫入通過電流驅(qū)動的自旋轉(zhuǎn)移扭矩效應(yīng)，或自旋軌道扭矩效應(yīng)，或兩個效應(yīng)的結(jié)合來實現(xiàn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抗磁場干擾能力的磁性隨機存儲器，其特征在于：構(gòu)成所述第一界面磁性自由層和第二界面磁性自由層的材料為Co或含有Co的合金材料，其中Co元素在材料中的原子數(shù)占比為80% - 100%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抗磁場干擾能力的磁性隨機存儲器，其特征在于：構(gòu)成所述耦合層的材料為非磁性金屬材料，包括Ru、Rh、Re、Ir、Os、Cr中的一種或多種；所述耦合層的厚度為0.1-1.8nm；所述第一磁性自由層和第二磁性自由層通過反鐵磁層間耦合作用及磁偶極相互作用形成人工反鐵磁結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抗磁場干擾能力的磁性隨機存儲器，其特征在于：構(gòu)成所述耦合層的材料為非磁性金屬材料，包括Mo、W、Nb、Ta、Ti、V、Zr、Hf中的一種或多種；所述耦合層的厚度為0.5-1.5nm；所述第一磁性自由層和第二磁性自由層通過磁偶極相互作用形成人工反鐵磁結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抗磁場干擾能力的磁性隨機存儲器，其特征在于：構(gòu)成所述耦合層的材料為非磁性介質(zhì)材料，包括Al₂O₃、AlN、ZnO₂、ZrO₂、HfO₂、Y₂O₃、Ta₂O₅、 TiO₂、MgO、MgAl₂O₄、SiO₂、SrTiO₃、La₂O₃、BN、Si₃N₄中的一種或多種，所述耦合層的厚度為0.3-1.5nm；所述第一磁性自由層和第二磁性自由層通過磁偶極相互作用形成人工反鐵磁結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抗磁場干擾能力的磁性隨機存儲器，其特征在于：構(gòu)成所述第一磁性自由層和第二磁性自由層的材料包括Co、Fe、Ni、CoFe、CoNi、NiFe、CoFeB、FeB、NiB、CoB、CoSi、CoAl、FeSi、FeAl、CoFeSi、CoFeAl、FePt、FePd、CoFePt、CoFePd、MnGa、B、Hf、Zr、Mn中的一種或多種材料，所述第一磁性自由層和第二磁性自由層的厚度為0.5-2.5nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抗磁場干擾能力的磁性隨機存儲器，其特征在于：構(gòu)成所述隧穿勢壘層的材料包括MgO、Al₂O₃、ZnO₂、ZrO₂、HfO₂、Ta₂O₅、 TiO₂、MgAl₂O₄、BN中的一種或多種，所述隧穿勢壘層的厚度為0.5-2nm。