[发明专利]一种多态磁存储器及其制造方法

说明书

本发明提供一种多态磁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，沿磁阻隧道结一侧注入掺杂离子之后，进行热退火，从而，在自旋轨道耦合层所在平面内、垂直于电流方向上，在磁阻隧道结内的掺杂离子具有浓度的梯度变化，进而，在垂直于电流方向上形成对称性的破坏，当自旋轨道耦合层中通入电流时，无需外加磁场，磁阻随电流线性多态输出，实现多态存储，可以满足神经网络突触的硬件需求，应用至神经网络计算中。

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造领域，特别涉及一种多态磁存储器及其制造方法。

背景技术

随着人工智能技术的广泛应用，将存储技术应用于神经网络中成为研究的热点，神经网络中，依靠系统的复杂性，通过调整内部大量突触之间的相互连接关系，从而达到处理信息的目的。而通常的存储器只具有0和1两态的数据存储，若存储器具有更多数据状态的存储，即能够实现多态存储，则可以满足神经网络突触的硬件需求，进而应用至神经网络计算中。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多态磁存储器及其制造方法，实现存储器多态数据存储。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种多态磁存储器的制造方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成自旋轨道耦合层；

在所述自旋轨道耦合层上形成磁阻隧道结，所述磁阻隧道结包括由下至上依次层叠的第一磁性层、隧穿层和第二磁性层，所述第一磁性层和所述第二磁性层具有垂直各向异性；

沿所述磁阻隧道结一侧注入掺杂离子；

进行热退火。

可选地，所述沿所述磁阻隧道结一侧注入掺杂离子，包括：

在所述磁阻隧道结一侧上形成掩膜层；

进行离子注入，而后，去除所述掩膜层。

可选地，所述沿所述磁阻隧道结一侧注入掺杂离子，包括：

暴露出所述磁阻隧道结进行掺杂离子的注入，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，所述热退火为焦耳热退火、退火炉退火或快速热退火。

可选地，所述掺杂离子包括N、As、Ar、Be或P。

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

一种多态磁存储器，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、隧穿层和第二磁性层，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，所述磁阻隧道结中具有掺杂离子，沿所述自旋轨道耦合层所在平面内电流方向的垂直方向，磁阻隧道结中掺杂离子的浓度由高变低。

可选地，所述掺杂离子包括N、As、Ar、Be或P。

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

可选地，所述第一磁性层和所述第二磁性层的材料可以为Co、Fe、CoFeB或FePt。