[发明专利]基于霍尔效应的超高密度磁随机存储器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子产品及其制造技术领域，涉及一种高热稳定性、结构简单、超高密度、基于霍尔效应(Hall effect)的磁随机存储器存储器件或介质(MRAM-magnetoresi stance random access memory)的结构形式以及低成本制备方法和工艺材料要素。

背景技术

磁随机存储器MRAM具有非常优异的特性：非易失性、高的集成度、高速读取写入能力、重复可读写次数近乎无穷大、低功耗和抗辐照能力。它既可以做计算机的内存储器，也可以做外存储器。作为内存储器，它与市场上通用的DRAM相比的优点是非易失性、抗辐照和存取速度快。作为外存储器，它比目前常规的闪存器(即Flash存储器)存取速度快1000倍、功耗小和寿命长。与硬磁盘竞争优势在于它无运动部件，与Flash存储器使用一样方便。目前的磁随机存储器主要是基于巨磁阻效应(GMR-giantmagnetoresistance)和磁隧道结效应(MTJ-magnetic tunnel junctions)构建的。由于采用磁隧道结效应制作磁随机存储器MRAM比巨磁阻效应有更大的优势，目前已有的发明或公开的研究集中在基于磁隧道结效应的磁随机存储器MRAM上，其存储元件是由两个铁磁性层加上它们中间的绝缘隔离层构成，由两个铁磁性层的不同磁化方向(平行或反平行)所决定的磁隧道结的不同电阻值来存储二进制信息。磁隧道结的铁磁性层由很多层薄膜组合而成，同时中间绝缘层的非常薄，厚度要精确控制，同时，由于电阻值的差异引起的测量电压的极性时相同的，大的输出信号更要求对应磁隧道结不同磁化状态时有较大的电阻差值。

发明内容

本发明以提高磁随机存储器的存储密度，简化存储器结构，降低加工成本为目的，提供一种基于霍尔效应的磁随机存储器存储单元结构及组合制备方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种基于霍尔效应的超高密度磁随机存储器，包括一基底，在基底上方依次设有第一电绝缘层、霍尔器件层、第二电绝缘层、位导线层、第三电绝缘层、字导线层、第四电绝缘层；所述的霍尔器件层上的霍尔器件为有磁滞效应的记忆型器件。

一种基于霍尔效应的超高密度磁随机存储器，包括一基底，在基底上方依次设有第一电绝缘层、霍尔器件层、第二电绝缘层、位导线层、第三电绝缘层、字导线层、第四电绝缘层，图形化磁性介质层位于霍尔器件层与第二电绝缘层之间，所述的图形化磁性介质层是具有垂直易磁化轴的单磁畴圆柱形岛状结构，所述的霍尔器件层上的霍尔器件为无磁滞效应的传感器型器件，由方形霍尔器件中心活性区外加四个电极构成。

上述两种结构的基于霍尔效应的磁随机存储器，其制备方法分别是：

基于霍尔效应的超高密度磁随机存储器的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

(1)采用离心铺胶、喷胶或丝网印刷方法将液态的光刻胶材料涂敷到已覆盖绝缘层的基底表面上，并在绝缘层表面上均匀分布；

(2)采用表面上包含纳米级霍尔器件三维结构的透明模具，当模具同基底第一次对准后，在涂敷光刻胶的基底上压印，并用紫外光照射固化，形成反形的纳米级霍尔器件三维结构；

(3)采用物理汽相淀积PVD设备及工艺，在已包含反形纳米级霍尔器件三维结构的表面上淀积一层霍尔器件材料，然后采用剥离法将光刻胶连同其上的霍尔器件材料一并去除，从而在基底表面形成霍尔器件层；

(4)采用通用的物理汽相淀积PVD设备及工艺，在包含霍尔器件层的基底上淀积电绝缘层；

(5)采用离心铺胶、喷胶或丝网印刷方法，将液态的光刻胶材料涂敷到已淀积的绝缘层表面上，

(6)采用表面上包含纳米级位导线环形结构的透明模具，当模具同基底的第三次对准后，在涂敷光刻胶的绝缘层上压印，并用紫外光固化，形成反形的纳米级位导线环形结构；

(7)采用通用的物理汽相淀积PVD设备及工艺，在已包含反形纳米级位导线环形结构的表面上淀积一层导线材料，然后采用剥离法将光刻胶连同其上的导线材料一并去除，从而在绝缘层上面形成位导线层；

(8)采用通用的物理汽相淀积PVD设备及工艺，在包含位导线层的基底上淀积电绝缘层；

(9)采用离心铺胶、喷胶或丝网印刷方法，将液态的光刻胶材料涂敷到已淀积的绝缘层表面上，

(10)采用表面上包含纳米级字导线环形结构的透明模具，在实现模具同基底的第四次对准后，在涂敷光刻胶的绝缘层上压印，并用紫外光固化，形成反形的纳米级字导线环形结构；