[发明专利]一种磁性随机存储器及其制备方法和控制方法

说明书

本发明公开了一种磁性随机存储器及其制备方法和控制方法，涉及隧穿磁电阻领域，步骤包括：构建所述磁性随机存储器的底部层级结构；构建混合式重金属层；构建剩余隧穿磁隧道结膜层结构；构建加工隧穿磁隧道结。所述方法通过在底层衬底结构上表面构建混合式重金属层，在不同材质金属层上表面溅射生成完整磁隧道结，针对重金属层通入电流，利用不同材质的自旋霍尔角角度和大小不同的性质，使所述重金属层在通入电流时实现多模态翻转动作。结合其磁性随机存储器本身良好的存储性能，可实现计算机的“逻辑存储一体化”，从而实现对计算机运算速度的提升。

技术领域

本发明涉及磁性电子器件领域，特别是一种磁性随机存储器的制备方法。

背景技术

随着电子设备软硬件性能的不断更新升级，市场针对计算机的运行速度和存储速度提出了更高的要求。在传统的冯·诺伊曼计算机架构中，处理器和存储器是两个单独的器件，现阶段技术中处理器的计算速度比存储器的读写速度快很多，而要将存储器中的信息进行运算，就需要不断地在处理器和存储器进行信息传输，这样极大限制了计算机的运算速度，即通常意义上所讲的“存储墙”问题。

为解决上述问题，现阶段所公开可提高计算机运算速度的系统结构，如图1所示，该系统结构包括：根组件201，和三个芯片202，203，204以及转换器205，其中：至少两个芯片中的芯片上设有两个PCIe(peripheral component interconnect express，高速串行计算机扩展总线标准)接口，至少两个芯片通过PCIe接口与转换器连接，并且至少两个芯片中的芯片或转换器与跟组件连接。该实施方式通过至少两个芯片，实现了增加运算能力，提高运算速度。由于该技术仍采用“逻辑存储分体化”的模态，未从根本解决“存储墙”的问题，故在未来应用中，随着对计算即运行速度需求的进一步提高，仍会陷入瓶颈状态。

当前，随着磁性存储开发制备技术的不断成熟，磁性随机存储器(MRAM，MagneticRandom Access Memory)，包括自旋轨道矩-磁性随机存储器(SOT-MRAM，Spin-orbittorque MRAM)，由于其本身存储密度大，能耗低，信息非易失性等优势，已成为最有潜力替代嵌入式闪存的存储器。并且这种基于磁性材料的存储器具有可电学操控和天生的信息非易失特性，是实现“逻辑存储一体化”的理想体系。

因此，对基于磁性材料和自旋电子学技术的自旋逻辑器件进行更深一步得发掘并利用，根本解决计算机“存储墙”问题，实现“逻辑存储一体化”，以此提升计算机运行速度显得尤为重要。

发明内容

本发明实施例提供一种磁性随机存储器的制备方法，可以准确且稳定实现数据的逻辑运算和多模态存储。

为了解决上述问题，本发明的第一方面提出了一种磁性随机存储器的制备方法，包括步骤：

S1：构建所述磁性随机存储器的底部层级结构；

S2：构建混合式重金属层；

S3：构建隧穿磁隧道结膜层结构；

S4：构建加工隧穿磁隧道结。

在一些实施例中，所述磁性随机存储器的制备方法，可使用于重金属层为Via(互连通孔)式连接结构和接触连接式结构的SOT-MRAM单元。

在一些实施例中，所述混合式重金属层，结构为同一层面内具备至少两种可产生自旋流结构的材料。

在一些实施例中，所述混合式重金属层材料类别选取包括：重金属单质，重金属氧化物，重金属氮化物，合金，反铁磁磁性材料，晶体薄膜，多晶薄膜，非晶薄膜，外尔半金属，二维电子气。

在一些实施例中，所述混合式重金属层中，构成材料应保持选取的材料彼此间自旋霍尔角方向相反，自旋霍尔角绝对值大小不同。

在一些实施例中，所述构建混合式重金属层方法，包括步骤：