[发明专利]磁畴型信息存储器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及信息存储器件，具体涉及利用磁畴壁移动的信息存储器件和/或制造该信息存储器件的方法。

背景技术

非易失性信息存储器件包括硬盘驱动器(HDD)和随机存取存储器(RAM)。

一般的HDD是一种通过旋转盘状的磁记录介质和/或在磁记录介质上方移动读/写头从而读和/或写信息的器件。HDD是能够存储100GB或更多数据的非易失性数据存储器件并且可在计算机中用作存储器件。

HDD可包括移动机械系统。如果硬盘驱动器被移动或受到震动，这些机械系统可引起各种机械故障，由此将降低硬盘驱动器的可移动性和/或可靠性。这些机械系统增加了制造HDD的复杂程度和/或成本，增加了功耗，和/或产生噪音。如果要减小HDD的尺寸，与制造复杂度和成本相关的问题将变的更加突出。

广泛使用的闪存是一种非易失性RAM。然而，闪存存在读写速度慢以及使用寿命短的缺点。由于闪存的这些缺点，已经发展出有限数量的新的存储器件如铁电随机存取存储器(FRAM)、磁性随机存取存储器(MRAM)和相变随机存取存储器(PRAM)并且少数已经商业化。然而，由于闪存，FRAM，MRAM，和PRAM在它们的每一个存储单元中都包括开关器件，所以很难减小存储单元的面积。此外，与HDD相比这些存储器件的存储容量很小。

因此，作为解决上述传统的非易失性信息存储器件缺点的方法，对新的存储器件的研发已经实施，新的存储器件能够存储大量数据而不包括移动机械系统和大量开关器件。作为该新的存储器件的一个示范例，一种利用磁畴壁移动的信息存储器件被提出。

组成磁体的磁性区域叫做磁畴。单个磁畴具有一致的磁矩方向。磁畴的尺寸和磁化方向会取决于磁性材料的性质，形状和大小，以及外部能量。

磁畴壁是具有不同磁化方向的磁畴之间的边界并且能够被施加在磁性材料上的电流和/或磁场所移动。具有一个磁化方向的多个磁畴可形成在所要求宽度和厚度的磁性层中，并且利用电流和/或磁场使磁畴和磁畴壁移动。

将磁畴壁移动的原理应用到信息存储器件，通过磁畴壁的移动使磁畴经过钉扎的读/写头，这样就能在记录介质不旋转的情况下实现读/写。

利用磁畴壁移动的信息存储器件可以存储大量数据并不需要移动机械系统，因此具有高的可移动性和/或可靠性，制造更容易，并具有低的耗电量。

为了成功地操作利用磁畴壁移动的信息存储器件，需要稳定的磁畴壁的移动。

为确保磁畴壁按位移动的稳定性，可以使用在磁性层一侧上形成切口的方法，例如形成横向切口。由于电流脉冲等于或大于临界值所引起的磁畴壁的移动可在横向切口上停止。通过在所述磁性层上形成一致的多个横向切口使磁畴壁一次移动一位。

很难在磁性层的一侧形成仅有几十纳米的宽度的精细尺寸的切口。例如，如果切口形成在宽度约为50nm的磁性层的两侧，那么切口的宽度可以约为15nm，即磁性层宽度的三分之一。通过曝光和蚀刻技术很难达到如此精确的横向切口。也很难形成具有一致的间隔、尺寸和形状的精细的横向切口。如果横向切口的间隔、尺寸和/或形状不一致，使磁畴壁停止的磁场的强度，例如钉扎(pinning)磁场的强度，就会改变，并且示范信息存储器件的可靠性将会降低。因此，用现有技术制造包括横向切口的信息存储器件是很困难的。

发明内容

示范实施例提供一种磁畴操纵的信息存储器件，其具有更容易形成的横向切口，提高的器件特征一致性，和/或提高的磁畴壁按位移动稳定性。

示范实施例还提供一种制造信息存储器件的方法。

示范实施例提供一种包括形成在衬底上的磁性层的信息存储器件。该磁性层可包括磁畴和/或给所述磁性层施加能量用于移动磁畴壁的单元。磁性层可平行于衬底，沟槽可垂直于衬底，并且对应于沟槽的磁性层的下表面的部分从磁性层下表面向下突出。

示范信息存储器件可具有横穿磁性层并具有等间距的沟槽。该沟槽的宽度可随深度而减小，且为V形。例如，沟槽的深度可约为2nm到约50nm，沟槽之间的间隔可约为5nm到1000nm。磁性层上表面处的沟槽的宽度可约为2nm到250nm。衬底中相应沟槽的位置与磁性层中沟槽的位置相对应。衬底中相应的沟槽的宽度随深度而减小。

示范方法可包括制造利用磁畴壁移动的信息存储器件的方法，所述信息存储器件包括在衬底上的具有磁畴的磁性层和给所述磁性层施加能量用于移动磁畴壁的单元。示范方法可包括在衬底中形成多个沟槽并在形成有沟槽的衬底上形成磁性层。形成磁性层以使得所述磁性层的上表面与所述沟槽具有相同的形状。