[发明专利]一种自旋轨道转矩磁阻式随机存储器及其制造方法

说明书

本发明提供一种自旋轨道矩磁阻式随机存储器及其制造方法，自旋轨道耦合层上设置有磁阻隧道结，在磁阻隧道结中存在有缺陷，该缺陷由的离子注入工艺产生，且注入方向的投影与自旋轨道耦合层中电流方向不平行。这样，由于磁阻隧道结自身存在遮挡，离子注入后磁阻隧道结一侧缺陷会多于另一侧的缺陷，从而在垂直于电流源方向上形成不对称的磁阻隧道结，当自旋轨道耦合层中通入电流时，实现磁性层磁矩的定向翻转。

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造领域，特别涉及一种自旋轨道矩磁阻式 随机存储器及其制造方法。

背景技术

随着存储技术以及电子技术的不断发展，随机存取存储器得到了广泛的 应用，可以独立或集成于使用随机存取存储器的设备中，如处理器、专用集 成电路或片上系统等。

自旋轨道矩磁阻式随机存储器(SOT-MRAM，Spin-Orbit TorqueMagnetoresistive Random Access Memory)，是利用磁矩翻转进行随机存储的磁 性随机存取存储器，其具有高速读写能力、高集成度以及无限次重复写入的 优点。在该器件中，利用自旋轨道耦合产生自旋流，进而诱导磁体的磁矩翻 转，然而，磁矩在电流作用下的翻转方向是随机的，而有效的数据存取需要 磁矩的定向翻转，如何实现磁矩的定向翻转是SOT-MRAM的研究重点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自旋轨道矩磁阻式随机存储器及 其制造方法，实现存储器中磁矩的定向翻转。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种自旋轨道矩磁阻式随机存储器的制造方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上依次形成自旋轨道耦合层以及所述自旋轨道耦合层之上的 磁阻隧道结，所述磁阻隧道结包括由下至上依次层叠的第一磁性层、遂穿层 和第二磁性层，所述第一磁性层和所述第二磁性层具有垂直各向异性；

其中，所述磁阻隧道结中存在缺陷，所述缺陷由离子注入产生，所述离 子注入时，暴露出磁阻隧道结，且注入方向与所述衬底的垂直方向具有夹角、 所述注入方向在所述衬底上的投影与所述自旋耦合层中的电流方向为非平 行。

可选地，所述注入方向在所述衬底上的投影与所述自旋耦合层中的电流 方向基本垂直。

可选地，所述离子注入工艺的注入离子为N、As、Be、Ar、P或B。

可选地，所述夹角的范围为30°-60°。

可选地，形成所述磁阻隧道结的步骤包括：

依次进行磁阻隧道结的各材料层的生长；

进行所述磁阻隧道结的各材料层的图案化，以形成磁阻隧道结；

沿所述注入方向进行所述离子注入工艺。

可选地，在所述衬底上形成自旋轨道耦合层，包括：

在依次进行磁阻隧道结的各材料层的生长之前，在所述衬底上生长自旋 轨道耦合层的材料层；则，

所述进行所述磁阻隧道结的各材料层的图案化，包括：进行所述自旋轨 道耦合层的材料层的图案化以及所述磁阻隧道结的各材料层的图案化，以分 别形成自旋轨道耦合层以及磁阻隧道结。

可选地，所述磁阻隧道结还包括：所述第二磁性层上的钉扎层以及所述 钉扎层上的保护层。

一种自旋轨道矩磁阻式随机存储器，包括：

自旋轨道耦合层；

位于所述自旋轨道耦合层之上的磁阻隧道结，所述磁阻隧道结包括由下 至上依次层叠的第一磁性层、遂穿层和第二磁性层，所述第一磁性层和所述 第二磁性层具有垂直各向异性；