MTJ和存储器制造技术

本申请提供了一种MTJ和存储器。该MTJ包括依次层叠的参考层、势垒层和自由层，自由层包括依次层叠的第一磁性层、第一耦合层、第二磁性层、第二耦合层和第三磁性层。该方案中，在传统的MTJ上，增加了自由层磁性膜的厚度，通过增加厚度使得能量势垒高度较大，保证了MTJ的保存能力较好，进而可以提高MTJ的数据保存能力，从而较好地缓解了现有技术中的存储器数据保存能力较差的问题。存能力较差的问题。存能力较差的问题。

【技术实现步骤摘要】
MTJ和存储器


[0001]本申请涉及存储器领域，具体而言，涉及一种MTJ和存储器。

技术介绍

[0002]STT
‑
MRAM(Spin Torque Transfer Magnetic Random Access Memory，自旋转移力矩随机存储器)具有电路设计简单，读写速度快，非易失性等优点。其基本结构为磁隧道结(MTJ)，由自由层、参考层以及夹在两者之间的势垒层构成。其中，参考层的磁化方向固定，器件工作期间不发生翻转；自由层的磁化方向与参考层共线(平行或反平行)。通过利用电子的自旋力矩，将自由层的磁化方向翻转，以实现参考层与自由层磁化方向平行(电阻较低)或反平行(电阻较高)，以此实现写“0”或“1”。
[0003]对自由层而言，MRAM(Magnetic Random Access Memory，随机存储器)在“0”与“1”之间切换就是通过自由层的翻转来实现，所以自由层越容易翻转(Hc越小)，则所需驱动力(电流/电压)则越小，功耗则越低；但是Hc过小则会存在读电流/热扰动使自由层翻转的风险。因此这就需要MRAM具有相对较高的能量势垒高度Δ。
[0004]根据能量势垒高度Δ的计算公式，在自由层材料/结构未有太大改变的前提下，pSTT
‑
MRAM(perpendicular STT
‑
MRAM，垂直型STT
‑
MRAM)主要与自由层垂直磁各向异性场Hk、MTJ的体积、自由层磁性膜厚度相关，如以下公式所述：
[0005][0006]然而，单纯的增加厚度t，则会导致Hk的降低；而增加Hk又会降低磁性膜的厚度。因此，亟需一种改进的结构，在保持Hk不衰减的同时，增加自由层磁性膜的厚度，以增加数据保存能力。
[0007]在
技术介绍
部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的
技术介绍
的理解，因此，
技术介绍
中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

技术实现思路

[0008]本申请的主要目的在于提供一种MTJ和存储器，以解决现有技术中的存储器数据保存能力较差的问题。
[0009]为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种MTJ，包括依次层叠的参考层、势垒层和自由层，所述自由层包括依次层叠的第一磁性层、第一耦合层、第二磁性层、第二耦合层和第三磁性层。
[0010]可选地，所述第一磁性层、所述第二磁性层和所述第三磁性层中的至少一个为叠层结构，所述叠层结构包括多个叠置的结构层。
[0011]可选地，所述叠层结构包括交替部分和非交替部分，所述交替部分包括依次交替的第一结构层和第二结构层，其中，所述第一结构层和所述第二结构层的个数相同，所述非
交替部分为所述第一结构层，所述第一结构层的材料包括Co、Fe、CoFe、FeB、CoB、CoFeB与Heusler合金材料中的至少一种，所述第二结构层的材料包括Pt、Pd与Ni中的至少一种。
[0012]可选地，所述第一磁性层不是所述叠层结构，所述第二磁性层为所述叠层结构，所述第三磁性层不是所述叠层结构。
[0013]可选地，所述第一磁性层的材料和所述第三磁性层的材料均为磁性材料，所述第一磁性层的材料包括Co、Fe、CoFe、FeB、CoB、CoFeB与Heusler合金材料中的至少一种，所述第三磁性层的材料包括Co、Fe、CoFe、FeB、CoB、CoFeB与Heusler合金材料中的至少一种。
[0014]可选地，所述第一耦合层和所述第二耦合层中至少一层的材料为反铁磁耦合材料。
[0015]可选地，所述第一耦合层的材料包括Ir、Ru、W、Mo与Ta中的至少一种，所述第二耦合层的材料包括Ir、Ru、W、Mo与Ta中的至少一种。
[0016]可选地，所述第一耦合层位于所述第一磁性层的远离所述势垒层的一侧。
[0017]可选地，所述势垒层的材料包括MgO、AlO
X
、MgAlO
X
、TiO
X
、TaO
X
、GaO
X
与FeO
X
中的至少一种。
[0018]为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种存储器，包括任意一种所述的MTJ。
[0019]应用本申请的技术方案，MTJ中，共包括了三个层，分别是参考层、势垒层和自由层，并且，这三个层是依次层叠的，自由层包括了五个层，分别是第一磁性层、第一耦合层、第二磁性层、第二耦合层和第三磁性层，并且，这五个层是依次层叠的。该方案中，在传统的MTJ上，增加了自由层磁性膜的厚度，通过增加厚度使得能量势垒高度较大，保证了MTJ的保存能力较好，进而可以提高MTJ的数据保存能力，从而较好地缓解了现有技术中的存储器数据保存能力较差的问题。
附图说明
[0020]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0021]图1示出了根据本申请的实施例的一种MTJ的结构示意图；
[0022]图2示出了根据本申请的实施例的叠层结构的结构示意图；
[0023]图3示出了根据本申请的实施例的另一种MTJ的结构示意图；
[0024]图4示出了根据本申请的实施例的又一种MTJ的结构示意图。
[0025]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0026]10、势垒层；20、第一磁性层；30、第一耦合层；40、第二磁性层；41、第一结构层；42、第二结构层；50、第二耦合层；60、第三磁性层；70、覆盖层；80、参考层。
具体实施方式
[0027]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根
据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0029]应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
[0030]正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中的存储器数据保存能力较差，为了解决如上问题，本申请提出了一种MTJ和存储器。
[0031]根据本申请的实施例，提供了一种MTJ。图1是根据本申请实施例的MTJ的结构示意图。如图1所示，MTJ包括依次层叠的参考层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MTJ，其特征在于，包括依次层叠的参考层、势垒层和自由层，所述自由层包括依次层叠的第一磁性层、第一耦合层、第二磁性层、第二耦合层和第三磁性层。2.根据权利要求1所述的MTJ，其特征在于，所述第一磁性层、所述第二磁性层和所述第三磁性层中的至少一个为叠层结构，所述叠层结构包括多个叠置的结构层。3.根据权利要求2所述的MTJ，其特征在于，所述叠层结构包括交替部分和非交替部分，所述交替部分包括依次交替的第一结构层和第二结构层，其中，所述第一结构层和所述第二结构层的个数相同，所述非交替部分为所述第一结构层，所述第一结构层的材料包括Co、Fe、CoFe、FeB、CoB、CoFeB与Heusler合金材料中的至少一种，所述第二结构层的材料包括Pt、Pd与Ni中的至少一种。4.根据权利要求2所述的MTJ，其特征在于，所述第一磁性层不是所述叠层结构，所述第二磁性层为所述叠层结构，所述第三磁性层不是所述叠层结构。5.根据权利要求4所述的MTJ，其特征在于，所述第一磁性层的材料和所述第三磁性层的材料均为磁性材料，所述第一磁性层的材料包括Co、Fe、CoFe、Fe...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙一慧，孟凡涛，简红，宫俊录，
申请(专利权)人：浙江驰拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：