[发明专利]包括自旋轨道转矩线的半导体器件及其操作方法

说明书

本发明构思的示例实施方式提供了包括自旋轨道转矩线的半导体器件以及操作该半导体器件的方法。该半导体器件包括：存储层，包括至少一个第一磁性层；以及参考层，面对存储层并包括至少一个第二磁性层。该器件还包括在存储层和参考层之间的隧道势垒层。该器件还包括与存储层相邻的至少一个自旋轨道转矩线。

技术领域

与示例实施方式一致的器件和方法涉及具有自旋轨道转矩(SOT)线的半导体器件、操作该半导体器件的方法以及形成该半导体器件的方法。

背景技术

已经对有利于高集成密度和高速操作的半导体存储器件进行了研究。由于这些需要，已经提出了利用与磁性材料的极化改变有关的电阻变化的磁阻随机存取存储器(MRAM)。切换磁性材料极性的技术面临各种困难。

发明内容

本发明构思的示例实施方式涉及可以有利于提高集成密度并改善电特性的半导体器件、操作半导体器件的方法以及制造半导体器件的方法。

根据一些示例实施方式，一种半导体器件包括：存储层，包括至少一个第一磁性层；以及参考层，面对存储层并包括至少一个第二磁性层。隧道势垒层设置在存储层和参考层之间。该器件还包括与存储层相邻的至少一个自旋轨道转矩线。

根据另一些示例实施方式，一种半导体器件包括在衬底上的开关元件、在衬底上并电连接到开关元件的第一电极、在第一电极上的缓冲层、以及在缓冲层上的磁隧道结。磁隧道结包括存储层、面对存储层的参考层、以及在存储层和参考层之间的隧道势垒层。该器件还包括在磁隧道结上的盖层、在盖层上的第二电极、以及与存储层的侧面相邻的至少一个自旋轨道转矩线。

根据又一些示例实施方式，一种半导体器件包括在衬底上的第一电极和在第一电极上的磁隧道结。磁隧道结包括存储层、面对存储层的参考层、以及在存储层和参考层之间的隧道势垒层。该器件还包括在磁隧道结上的第二电极、以及与存储层的侧面相邻的至少一个自旋轨道转矩线。

附图说明

图1是示出根据本发明构思的一些实施方式的半导体器件的透视图。

图2至4是示出根据本发明构思的一些实施方式的操作半导体器件的方法的示意图。

图5至8是示出根据本发明构思的一些实施方式的半导体器件的剖视图。

图9至13是示出根据本发明构思的一些实施方式的半导体器件的主要部件的布局。

图14至17是示出根据本发明构思的一些实施方式的形成半导体器件的方法的剖视图。

具体实施方式

图1是示出根据本发明构思的一些实施方式的半导体器件的透视图。根据本发明构思的一些实施方式的半导体器件可以包括诸如磁阻随机存取存储器(MRAM)或交叉点(X点)存储器的非易失性存储器件。在一些实施方式中，半导体器件可以包括嵌入式MRAM(eMRAM)。在一些实施方式中，半导体器件可以包括垂直磁隧道结(pMTJ)-MRAM。

参照图1，根据本发明构思的一些实施方式的半导体器件可以包括磁隧道结(MTJ)69和自旋轨道转矩(SOT)线85。MTJ 69可以包括存储层65、隧道势垒层67和参考层68。存储层65可以包括自由层。存储层65可以包括含钴铁硼(CoFeB)的至少一个第一磁性层。参考层68可以包括钉扎层、固定层或其组合。参考层68可以包括含CoFeB的至少一个第二磁性层。存储层65可以面对参考层68。隧道势垒层67可以插置在参考层68和存储层65之间。