磁存储器件、制造磁存储器件的方法和对磁存储器件进行编程的方法与流程

本公开内容涉及自旋轨道矩(sot)磁(磁性)随机存取存储器(mram)器件和制造sot-mram器件的方法。

背景技术：

1、磁随机存取存储器(mram)器件利用磁性材料作为信息记录介质存储信息。一种类型的mram为自旋转移矩磁随机存取存储器(stt-mram)。另一类型的mram为自旋轨道矩磁随机存取存储器(sot-mram)。然而，由于在找到呈现高的自旋轨道矩、热稳定性、和合适的电阻率的用于sot产生的合适的材料方面的困难，sot-mram器件尚未作为产品示出(得到证明)。

技术实现思路

1、本公开内容涉及磁存储器件的多种实施方式。在一种实施方式中，所述磁存储器件包括具有在纵向上堆叠的多个层(许多层)的自旋轨道相互作用活性核心(芯)、和围绕所述自旋轨道相互作用活性核心的至少一部分的磁结(磁性结)。所述磁结包括自由层、参考层、以及在所述自由层与所述参考层之间的隧道势垒层。

2、所述自旋轨道相互作用活性核心的第一层和/或第二层可包括氮化物。

3、所述氮化物可为氮化钛(tin)、氮化钪(scn)、氮化铝(aln)、氮化钒(vn)、氮化铬(crn)、或其组合。

4、所述自旋轨道相互作用活性核心的第一层和/或第二层可包括钙钛矿氧化物。

5、所述钙钛矿氧化物可为铝酸镧(laalo3)、钛酸锶(srtio3)、铁酸铋(bifeo3)、或其组合。

6、所述自旋轨道相互作用活性核心的第一层和/或第二层可包括具有金红石结构的材料。

7、所述材料可为氧化钌(ruo2)、二氧化钛(tio2)、氧化钒(vo2)、或其组合。

8、所述自旋轨道相互作用活性核心的第一层和/或第二层可包括b2型铱-铝(iral)。

9、所述自旋轨道相互作用活性核心的第一和第二层之一可包括重金属，并且所述自旋轨道相互作用活性核心的第一和第二层的另一个可包括主族金属。

10、所述重金属可为铂(pt)、钨(w)、钽(ta)、铱(ir)、或其组合，和所述主族金属可为铝(al)、锗(ge)、镓(ga)、或其组合。

11、本公开内容还涉及制造所述磁存储器件的方法的多种实施方式。在一种实施方式中，所述方法包括：通过将第一层和第二层交替地沉积为在纵向上堆叠的多个层形成所述自旋轨道相互作用活性核心，和形成围绕所述自旋轨道相互作用活性核心的至少一部分的所述磁结，包括通过原子层沉积而沉积所述自由层、在所述自由层上的所述隧道势垒层、和在所述隧道势垒层上的所述参考层。

12、形成所述自旋轨道相互作用活性核心可包括选择所述第一和第二层各自的数量、所述第一和第二层的材料、以及所述第一和第二层的厚度以实现沿着所述纵向的所述自旋轨道相互作用活性核心的期望的电阻率。

13、本公开内容还涉及对所述磁存储器件进行编程的方法的多种实施方式。在一种实施方式中，所述方法包括：使电流在所述纵轴上通过所述自旋轨道相互作用活性核心；和响应于通过所述自旋轨道相互作用活性核心的电流对所述磁结的所述自由层施加自旋轨道矩，所述自旋轨道矩切换所述自由层的磁态。

14、提供该技术实现要素：以介绍本公开内容的特征和构思的选择，其在下面在具体实施方式中进一步描述。该发明内容不意图确定所要求保护的主题的关键或必要特征，也不意图用于限制所要求保护的主题的范围。被描述的特征的一个或多个可与一个或多个其它被描述的特征的组合以提供能工作的(可行的)器件。

技术特征：

1.磁存储器件，包括：

2.如权利要求1所述的磁存储器件，其中所述自旋轨道相互作用活性核心包括沿着所述纵轴一个叠一个地交替地布置的多个所述第一层和多个所述第二层。

3.如权利要求1所述的磁存储器件，其中所述第一层或所述第二层的至少一种包括氮化物。

4.如权利要求3所述的磁存储器件，其中所述氮化物选自氮化钛(tin)、氮化钪(scn)、氮化铝(aln)、氮化钒(vn)、氮化铬(crn)、或其组合。

5.如权利要求1所述的磁存储器件，其中所述第一层或所述第二层的至少一种包括钙钛矿氧化物。

6.如权利要求5所述的磁存储器件，其中所述钙钛矿氧化物选自铝酸镧(laalo3)、钛酸锶(srtio3)、铁酸铋(bifeo3)、及其组合。

7.如权利要求1所述的磁存储器件，其中所述第一层或所述第二层的至少一种包括具有金红石结构的材料。

8.如权利要求7所述的磁存储器件，其中所述具有金红石结构的材料选自氧化钌(ruo2)、二氧化钛(tio2)、氧化钒(vo2)、及其组合。

9.如权利要求1所述的磁存储器件，其中所述第一层或所述第二层的至少一种包括b2型铱-铝(iral)。

10.如权利要求1所述的磁存储器件，其中所述第一层或所述第二层之一包括重金属，和其中所述第一层或所述第二层的另一种包括主族金属。

11.如权利要求10所述的磁存储器件，其中所述重金属选自铂(pt)、钨(w)、钽(ta)、和铱(ir)，和其中所述主族金属选自铝(al)、锗(ge)、镓(ga)、及其组合。

12.制造如权利要求1-11任一项所述的磁存储器件的方法，所述方法包括：

13.如权利要求12所述的方法，其中形成自旋轨道相互作用活性核心进一步包括选择所述第一和第二层各自的数量、所述第一和第二层的材料、以及所述第一和第二层的厚度以实现沿着所述纵轴的所述自旋轨道相互作用活性核心的期望的电阻率。

14.对如权利要求1-11任一项所述的磁存储器件进行编程的方法，所述方法包括：

技术总结本发明涉及磁存储器件、制造磁存储器件的方法和对如磁存储器件进行编程的方法。磁存储器件包括具有沿着纵轴堆叠的多个层的自旋轨道相互作用活性核心、和围绕所述纵轴延伸并且基本上包围所述自旋轨道相互作用活性核心的至少一部分的磁结。所述磁结包括自由层、参考层、以及在所述自由层与所述参考层之间的隧道势垒层。技术研发人员：郑在佑,D·阿帕尔科夫,伊赫蒂尔,R·切普尔斯基受保护的技术使用者：三星电子株式会社技术研发日：技术公布日：2024/7/25