[发明专利]一种信息传感及存储器件及其制备方法

权利要求书

1.一种信息传感及存储器件，其特征在于：它为双磁隧道结结构，由下至上依次为底电极、磁隧道结1、非铁磁性金属隔离层、磁隧道结2及顶电极，金属导线位于器件一侧；

该磁隧道结1用于信息检测，它包含反铁磁金属构成的钉扎层、铁磁金属构成的参考层、氧化物势垒层、铁磁金属构成的自由层；其钉扎层包含混合金属材料铂锰PtMn或铱锰IrMn，厚度范围为0～20nm；其自由层及参考层，包括混合金属材料钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB或镍铁NiFe，且该混合金属材料中各元素组成比例不相同，厚度范围为0～20nm；参考层的磁化方向固定，自由层的磁化方向可变，其自由层的磁化方向在外部磁场信号作用下发生翻转，使器件电阻在高、低之间转换，此时，利用电压源为该器件提供一定大小的电压，则产生的电流幅值也会发生相应改变；其氧化物势垒层包含氧化镁MgO或三氧化二铝Al2O3，厚度范围为0～20nm；由于与存储器相比，传感器在功耗方面通常要求较低，因此磁隧道结1的氧化物势垒层厚度大于磁隧道结2的氧化物势垒层厚度；

该磁隧道结2用于信息存储，它包含反铁磁金属构成的钉扎层、铁磁金属构成的参考层、氧化物势垒层、铁磁金属构成的自由层；其钉扎层包括金属材料钴/铂Co/Pt多层膜或金属材料钴/钯Co/Pd多层膜，厚度范围为0～30nm；其自由层及参考层，包括混合金属材料钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB或镍铁NiFe，且该混合金属材料中各元素组成比例不相同，厚度范围为0～20nm；参考层的磁化方向固定，自由层的磁化方向可变；其氧化物势垒层包含氧化镁MgO或三氧化二铝Al2O3，厚度范围为0～20nm；如果上述磁隧道结1调控的注入电流高于磁隧道结2的临界电流，则其自由层的磁化方向发生翻转，所获得的电阻状态对应数据“1”；否则，电阻状态保持不变，对应数据“0”；

该非铁磁性金属隔离层选自金属材料钽Ta或钌Ru中的一种及其组合；

该底电极及顶电极选自金属材料Ta、Ru、铝Al、铜Cu、铂Pt、钴Co、氮化铜CuN中的一种及其组合，厚度范围为10～200nm；

该金属导线材料包括Ta、Al、Cu、Pt、金Au或铁Fe，可置于所述底电极、磁隧道结或顶电极所处的绝缘层中，绝缘层材料选自二氧化硅SiO₂、氮化硅SiN、四乙氧基硅烷TEOS中的一种及其组合。