[发明专利]一种自旋轨道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，在磁阻隧道结沿所述自旋轨道耦合层中的电流方向一侧中存在有缺陷，该缺陷由离子注入产生。这样，由于磁阻隧道结一侧存在局部的非均匀的缺陷分布，从而在垂直于电流源方向上形成横向不对称的磁阻隧道结结构，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，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；

其中，沿所述自旋轨道耦合层中的电流方向一侧的磁阻隧道结中存在缺陷，所述缺陷由离子注入产生。

可选地，所述离子注入的离子包括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，在所述磁阻隧道结中，所述第一磁性层和所述第二磁性层较其他层具有更多的缺陷分布。

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。

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、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；

利用离子注入，在沿所述自旋轨道耦合层中的电流方向一侧的磁阻隧道结中产生缺陷。

可选地，所述利用离子注入，在沿所述自旋轨道耦合层中的电流方向一侧的磁阻隧道结中产生缺陷，包括：

在沿所述自旋轨道耦合层中的电流方向一侧的磁阻隧道结上形成掩膜层；

进行离子注入，以在未覆盖有掩膜层的一侧的磁阻隧道结中产生缺陷，而后，去除所述掩膜层。

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，所述离子注入的离子包括N、As、Ar、Be或P。

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。