[发明专利]一种自旋轨道矩磁性随机存储器及其制备方法

说明书

本发明提供一种自旋轨道矩磁性随机存储器及其制备方法，自旋轨道矩磁性随机存储器包括衬底、绝缘层、拓朴结构、磁性隧道结、第一导电结构、第二导电结构及第三导电结构；本发明的自旋轨道矩磁性随机存储器，将拓朴结构设置于磁性隧道结外，且与自由铁磁层相接触，并在磁性隧道结内设置第一导电结构，且第一导电结构与固定铁磁层相接触，且拓朴结构与磁性隧道结均呈U型或V型，从而可使得自旋轨道矩磁性随机存储器实现“读”与“写”的操作，且可实现自旋轨道矩磁性随机存储器的微缩，提高存储能力，扩大所述自旋轨道矩磁性随机存储器的应用。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种自旋轨道矩磁性随机存储器及其制备方法。

背景技术

磁阻随机存取存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)是一种随机存储器件，其工作原理是使用其电阻值而非电荷来存储数据。其核心包括磁性隧道结(MTJ)结构，通过控制MTJ的电阻，以表征存储结构的“0”或“1”状态。

MTJ结构通常包括固定铁磁层和自由铁磁层，并通过位于固定铁磁层和自由铁磁层之间的绝缘隧穿势垒层将其分隔开，并利用顶部电极和底部电极夹住MTJ结构，使得电流可在顶部电极与底部电极之间流动。

在量子力学中，自旋与原子轨道的角动量可以交互作用，其中力或转矩的根源是原子核，而原子序愈大的原子，自旋轨道交互作用愈大，在有些特殊的物质，譬如拓扑绝缘体，其表面也存在有异常大的自旋轨道交互作用。利用自旋轨道转矩(Spin Orbit Torque，SOT)效应来翻转MTJ中自由层的磁矩，则可制备自旋轨道矩磁性随机存储器(SOT-MRAM)，以形成一种新型非易失性磁随机存储器。

目前，自旋轨道矩磁性随机存储器大多采用水平结构，这使得自旋轨道矩磁性随机存储器难以实现微缩，且难以提高存储能力，从而限制了自旋轨道矩磁性随机存储器的应用。

因此，提供一种自旋轨道矩磁性随机存储器及其制备方法，实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自旋轨道矩磁性随机存储器及其制备方法，用于解决现有技术中自旋轨道矩磁性随机存储器尺寸大、存储能力低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种自旋轨道矩磁性随机存储器，所述自旋轨道矩磁性随机存储器包括：

衬底；

绝缘层，所述绝缘层位于位于所述衬底上，且所述绝缘层中具有沟槽；

拓朴结构，所述拓朴结构位于所述沟槽内，且所述拓朴结构由间隔设置的、底部连接的拓朴结构第一侧面及拓朴结构第二侧面构成；

磁性隧道结，所述磁性隧道结位于所述拓朴结构内，由间隔设置的、底部连接的磁性隧道结第一侧面及磁性隧道结第二侧面构成，所述磁性隧道结包括固定铁磁层、自由铁磁层及位于所述固定铁磁层与所述自由铁磁层之间的绝缘隧穿势垒层，通过所述绝缘隧穿势垒层分隔所述固定铁磁层及所述自由铁磁层，且所述自由铁磁层与所述拓朴结构相接触；

第一导电结构，所述第一导电结构位于所述磁性隧道结内，且所述第一导电结构与所述固定铁磁层相接触；

第二导电结构，所述第二导电结构与所述拓朴结构第一侧面相接触；

第三导电结构，所述第三导电结构与所述拓朴结构第二侧面相接触。

可选地，所述拓朴结构的形貌包括U型或V型；所述磁性隧道结的形貌包括U型或V型。

可选地，所述拓朴结构包括Bi_xSb_1-x拓朴结构，0＜x＜1；或所述拓朴结构为重金属拓朴结构，所述重金属拓朴结构包括由W、Pt、Ta中的一种或多种所构成。