磁性存储器及与互补金属氧化物半导体驱动电路集成方法技术

提供了一种与互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路集成的磁性存储器，以及一种与固态驱动器(SSD)中使用的互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路集成的磁性存储器的实施方法。提供了互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片，并且在CMOS晶片的顶部上形成磁性存储器，提供有效的磁性存储器芯片。

【技术实现步骤摘要】
相关申请本受让人和专利技术人的相关申请在同日提交，序列号为，并且名称为“实施增强的磁性存储器元”(H20141164US1)。本受让人和专利技术人的相关申请在同日提交，序列号为，并且名称为“实施磁性存储器柱设计”(H20141165US1)。本受让人和专利技术人的相关申请在同日提交，序列号为，并且名称为“实施3D可扩展磁性存储器”(H20141166US1)。本受让人和专利技术人的相关申请在同日提交，序列号为，并且名称为“实施用于磁性存储器的沉积生长方法”(H20141168US1)。本受让人和专利技术人的相关申请在同日提交，序列号为，并且名称为“实施基于隔离介质的磁性存储器”(H20141169US1)。
本专利技术总体上涉及数据存储领域，更特别地，涉及一种与互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路集成的磁性存储器，以及与固态驱动器(SSD)中使用的互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路集成的磁性存储器的实施方法。
技术介绍
典型地NAND闪存为用于固态驱动器(SSD)的固态非易失性存储器。已经提出若干可替代的非易失性存储器技术。相变存储器(PCM)和电阻式RAM可替代的技术中的两个，其受到重点关注并均被认为是新兴技术。当前可用固态非易失性存储器技术的缺点为编程/擦除循环的低持久性限制。并且在一些已知固态非易失性存储器技术中，在存储力(retention)和编程功率之间存在权衡，并且在编程功率和与可靠性相关的持久性之间也存在权衡。需要有效机制来实施与固态驱动器(SSD)中使用的互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路集成的磁性存储器。
技术实现思路
优选实施例的方面提供了一种与互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路集成的磁性存储器，以及一种与固态驱动(SSD)中使用的互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路集成的磁性存储器的实施方法。优选实施例的其他重要方面提供了与互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路集成的这样的磁性存储器和方法，所述方法实质上没有负面效果，并克服了现有技术布置的一些缺点。简言之，提供了一种与互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路集成的磁性存储器，以及一种与固态驱动(SSD)中使用的互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路集成的磁性存储器的实施方法。提供了互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片，并且在CMOS晶片的顶部上形成磁性存储器，提供有效的磁性存储器芯片。附图说明从图示于附图的本专利技术优选实施例的如下详细描述，可以最好地理解本专利技术以及上述的和其他的目标和优点，其中：图1A和图1B分别图示了根据优选实施例的电等效磁性存储器元的垂直通道构造和水平通道构造；图2A和图2B分别图示了根据优选的实旋例的图1A的垂直通道磁性存储器元的编程上磁化和下磁化；图3A和图3B分别图示了根据优选的实施例的图1A的垂直通道磁性存储器元的编程上磁化低电阻状态读出操作和下磁化高电阻状态读出操作；图4A和图4B分别图示了根据优选的实施例的图1A的垂直通道磁性存储器元的编程上磁化高电阻状态高对比度读出操作和下磁化低电阻状态读出操作；图5A和图5B分别图示了根据优选的实施例的具有多个字线的电等效磁性存储器元的垂直通道构造和水平通道构造；图6A和图6B分别图示了根据优选的实施例的图5A的垂直通道磁性存储器元的编程上磁化和下磁化；图7A和图7B分别图示了根据优选的实施例的图5A的垂直通道磁性存储器元的编程上磁化低电阻状态和下磁化高电阻状态；图8A和图8B分别图示了根据优选的实施例的图5A的垂直通道磁性存储器元的编程上磁化高电阻状态和下磁化低电阻状态；图9A、图9B和图9C分别图示了根据优选实施例使用围绕垂直轴的公转，以利用图5A的垂直通道磁性存储器元构造磁性存储器元的垂直一维(1)阵列的实施例；图10图示了根据优选实施例延伸二维(2D)平面，以使用图5A的垂直通道磁性存储器元构造磁性存储器元的垂直三维(3D)阵列的实施例；图11A和图11B分别图示了根据优选的实施例使用层间电介质(IDL)堆叠体的磁性存储器元的磁性存储器的三维(3D)阵列的实施例；图12A、图12B和图12C图示了根据优选的实施例的磁性存储器元的三维(3D)阵列的实施例，其示出用以在每个字平面生成一个接触点的各自的示例步骤；图13A、图13B和图13C以及图14A、图14B、图14C、图14D和图14E图示了根据优选实旋例用于将磁性存储器元的三维(3D)阵列的实施例集成到互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片上的各自的示例途径；图15A、图15B、图15C、图15D和图15E图示了根据优选的实施例用于在互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片生长磁性存储器元的示例步骤；图16A和图16B图示了根据优选实施例的基于隔离介质的示例筒仓磁性介质；图17A和图17B图示了根据优选的实施例的存储器元的垂直柱通道磁性存储器的示例详细侧视图；图18A、图18B、图18C、图18D和图18E图示了根据优选实施例的图17A和图17B的垂直柱通道磁性存储器的偏置元件的示例交替磁化变化；图19图示了根据优选实施例的存储器元的垂直柱通道磁性存储器的示例详细俯视图；图20A和图20B图示了根据优选实施例的图21和图22的垂直柱通道磁性存储器的偏置元件的示例交替磁化变化；以及图21和图22图示了根据优选实施例的存储器元的垂直柱通道磁性存储器的层M1中的隔离介质的示例详细俯视图。具体实施方式在本专利技术的实施例的如下详细描述中，参考了附图，其图示了可实践本专利技术的示例实施例。应当理解，可使用其他实施例，并且可作出结构改变，而不背离本专利技术的范围。本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本专利技术。如本文所使用的，单数形式意图也包括复数形式，除非上下文明确另行表示。还应当理解，当在该说明书使用术语“包括”和/或“包含”时，指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的出现或附加。根据优选实施例的特征，提供了一种与互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路集成的磁性存储器，以及一种与例如固态驱动(SSD)中使用的互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路集成的磁性存储器的实施方法。提供了互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片，并且在CMOS晶片的顶部上形成磁性存储器，提供有效的磁性存储器芯片。磁性存储器元(例如，用于存储级存储器(SCM)应用)，包括具有未图案化可编程磁性介质的可编程区域。通过自旋偏置导向的电流或自旋偏置隧穿电流，将磁性存储器元编程为其磁化状态中的至少一个。磁性存储器元的磁化状态在读出操作中被感测，例如，以低对比度读出操作中的导向的电流，或例如，以高对比度读出操作中的隧穿电流。在各种应用中，磁性存储器元具备高持久性、低功率和足够的存储力。附图以足以理解优选的实施例的简化形式示出。本领域技术人员将会注意到，在附图和文字说明中频繁地省略了对磁性层之间的间隔层的引用。假定了本领域技术人员理解这样的层的必要，并且仅出于简化附图，在下面描述的附图中省略了间隔。现参考附图，图1A和图1B分别图示了根据优选的实施例的电等效磁性存储器元的垂直通道构造和水平通道构造。在图1A和图1B中，示出了各自的示例磁性存储器元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实施磁性存储器与互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路的集成的方法，包括：形成互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片；在互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片的顶部上形成磁性存储器，以提供有效的磁性存储器芯片。

【技术特征摘要】
2015.08.25 US 14/835,0211.一种实施磁性存储器与互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动电路的集成的方法，包括：形成互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片；在互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片的顶部上形成磁性存储器，以提供有效的磁性存储器芯片。2.如权利要求1所述的方法，其中形成所述互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片包括在第一工艺中生长互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片。3.如权利要求1所述的方法，其中在互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片的顶部上形成所述磁性存储器以提供有效的磁性存储器芯片包括形成磁性存储器晶片。4.如权利要求3所述的方法，包括将所述互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片和所述磁性存储器晶片接合在一起。5.如权利要求3所述的方法，其中形成所述磁性存储器晶片包括形成三维(3D)可扩展磁性存储器阵列。6.如权利要求5所述的方法，其中形成所述三维(3D)可扩展磁性存储器阵列包括形成磁性柱存储器元的单个蚀刻步骤。7.如权利要求5所述的方法，其中形成所述三维(3D)可扩展磁性存储器阵列包括沉积由各自的层间电介质(IDL)分隔的字平面的层间电介质(IDL)堆叠体；形成多个柱孔；以氧化物势垒涂覆所述柱孔，并且在所述柱孔中沉积第一导体M1和第二导体M2，形成磁性柱存储器元。8.如权利要求7所述的方法，包括通过各自的平面级中的全部磁性柱存储器元来共享每个所述各自的字平面，并且仅通过所述各自的柱孔内的所述磁性柱存储器元来共享位线。9.如权利要求3所述的方法，包括以终处理来处理所述磁性存储器晶片和所述互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片，使得具备由电场生成导电细丝的能力。10.如权利要求9所述的方法，包括将所述磁性存储器和所述互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片接合，并锯成裸芯的行。11.如权利要求10所述的方法，包括激活所述磁性存储器和所述互补金属氧化物半导体(CM...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·Z·班迪克，J·R·奇尔德里斯，L·M·弗兰卡内托，J·A·凯廷，N·L·罗伯逊，
申请(专利权)人：HGST荷兰公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL