底部钉扎SOT-MRAM位结构和制造方法与流程

本公开的实施例总体上涉及数据储存和计算机存储系统，更具体地涉及自旋-轨道转矩磁阻随机存取存储器(sot-mram)芯片结构。

背景技术：

1、计算机的核心是磁记录装置，其通常可包括旋转磁介质或固态介质装置。当今存在许多不同的存储技术来存储在计算系统中使用的信息。总体上，这些不同存储技术可以分为两个主要类别：易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器一般指的是需要电能来保留存储的数据的计算机存储器类型。另一方面，非易失性存储器一般指的是不需要电能来保留存储的数据的计算机存储器类型。易失性存储器的示例可包括某些类型的随机存取存储器(ram)，比如动态ram(dram)和静态ram(sram)。非易失性存储器的示例可包括只读存储器(rom)、磁阻ram(mram)和闪存(比如nor和nand闪存)等。

2、近些年，在大容量储存器和存储应用中需要更高密度的装置，其维持比较低的每位成本。当今，一般在计算行业中占主导地位的存储技术是dram和nand闪存，然而，这些存储技术不能够解决下一代计算系统的当前和未来容量需求。

3、最近，出现的许多技术得到持续关注，作为下一代存储器的潜在竞争者。一个这种存储技术是磁阻随机存取存储器(mram)。mram提供了快速该部时间、近乎无限的读/写耐久性、耐辐射性和高储存密度。与常规ram芯片技术不同，mram数据不储存为电荷，而是替代地使用磁元件的磁极化状态储存数据位。这些元件由两个磁极化层(由薄绝缘层分隔开)形成，每一层可维持磁极化场，它们一起形成磁隧道结(mtj)结构。包括mtj存储元件的mram单元可设计用于mtj层结构相对于膜表面的面内或垂直极化。两层之一(指的是固定或参考层)的磁化固定并设定为特定极性，例如通过将该层耦合到反铁磁体；第二层(指的是自由层)的极化在外部写入机构(比如强磁场或自旋极化电流)的影响下自由地旋转(其以mram形式用作自旋扭矩传输或stt-mram)。

4、然而，由于驱动足够量的电流来切换通过mtj(包括通过阻挡层)，stt-mram装置中的mtj存储元件会受到磨损的影响。通常，需要大量电流来切换单元的状态。随着时间的过去，由于大量电流，阻挡层破裂，从而导致mtj失效。

5、因此，在本领域中需要一种改进的mram装置。

技术实现思路

1、本公开的实施例总体上涉及数据储存和计算机存储系统，更具体地涉及sot-mram芯片结构。sot-mram芯片结构包括多个引线、多个存储器单元以及多个晶体管。引线可以由具有大自旋-轨道耦合强度和高电阻率的材料制成。每个单独的引线可包括多个第一部分和与第一部分区分开的多个第二部分。第二部分的电阻率小于第一部分的电阻率，所以引线的总电阻率减小，导致改进的功率效率和信噪比。

2、在一个实施例中，sot-mram芯片结构包括由具有pt、ta、w、hf、ir、cubi、cuir或auw的材料制成的多个引线、耦合到多个引线中的每个引线的多个存储器单元以及多个晶体管。每个晶体管耦合到多个存储器单元的对应存储器单元。

3、在另一实施例中，sot-mram芯片结构包括多个引线，每个引线具有多个第一部分和与第一部分区分开的多个第二部分。多个第一部分中的每个第一部分具有第一宽度，多个第二部分中的每个第二部分具有第二宽度，第一宽度小于第二宽度。sot-mram芯片结构还包括耦合到每个引线的第一部分的多个存储器单元以及多个晶体管。每个晶体管耦合到多个存储器单元的对应存储器单元。

4、在另一实施例中，sot-mram芯片结构包括多个引线，每个引线具有多个第一部分和与第一部分区分开的多个第二部分。多个第一部分中的每个第一部分由第一材料制成，多个第二部分中的每个第二部分由第二材料制成，第一材料与第二材料不同。sot-mram芯片结构还包括耦合到每个引线的第一部分的多个存储器单元以及多个晶体管。每个晶体管耦合到多个存储器单元的对应存储器单元。

技术特征：

1.一种自旋-轨道转矩磁阻随机存取存储器(sot-mram)芯片结构，包括：

2.如权利要求1所述的(sot-mram)芯片结构，其中，多个第一部分中的每个第一部分与多个存储器单元的存储器单元的自由层接触，多个第二部分的每个第二部分与多个存储器单元的存储器单元分隔开，通过半选择机制执行写入工艺，所述半选择机制包括使电流沿多个引线中的引线流动以及将电压施加到多个存储器单元中的存储器单元的组合。

3.如权利要求1所述的(sot-mram)芯片结构，其中，每个存储器单元还包括布置在自由层上的自旋-轨道转矩层，其中，多个第一部分中的每个第一部分与多个存储器单元的存储器单元的自旋-轨道转矩层接触，多个第二部分的每个第二部分与多个存储器单元的存储器单元分隔开。

4.如权利要求1所述的(sot-mram)芯片结构，其中，所述第一材料从由pt、ta、w、hf、ir、cubi、cuir和auw构成的组中选择。

5.如权利要求4所述的(sot-mram)芯片结构，其中，第二材料包括从由pt、ta、w、hf、ir、cubi、cuir和auw构成的组中选择的、用掺杂物掺杂的材料。

6.如权利要求1所述的(sot-mram)芯片结构，其中，多个第一部分中的每个第一部分具有第一宽度，多个第二部分中的每个第二部分具有第二宽度，其中，第一宽度小于第二宽度。

7.如权利要求1所述的(sot-mram)芯片结构，其中，第一材料是钽，第二材料是用氮掺杂的钽。

技术总结本公开的实施例总体上涉及数据储存和计算机存储系统，更具体地涉及SOT‑MRAM芯片结构。SOT‑MRAM芯片结构包括多个引线、多个存储器单元以及多个晶体管。引线可以由具有大自旋‑轨道耦合强度和高电阻率的材料制成。每个单独的引线可包括多个第一部分和与第一部分区分开的多个第二部分。第二部分的电阻率小于第一部分的电阻率，所以引线的总电阻率减小，导致改进的功率效率和信噪比。技术研发人员：P·M·布拉干萨,H-W·曾,L·万受保护的技术使用者：西部数据技术公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15