[发明专利]在自旋轨道矩电极和自由层之间具有用于改进性能的插入层的自旋轨道矩器件

说明书

讨论了用于SOT电极和自由磁性层之间的垂直自旋轨道矩(SOT)存储器件的插入层，采用这种插入层的存储器件和计算平台，以及形成它们的方法。插入层主要是钨，并改善了自由磁性层中的热稳定性和垂直磁各向异性。

背景技术

垂直自旋轨道矩(pSOT)器件包括与诸如磁隧道结(MTJ)的磁性结耦合的SOT电极。例如，MTJ包括由隧道势垒隔开的自由磁体和固定磁体，使得固定磁体和自由磁体具有垂直磁各向异性(PMA)(即，衬底和/或MTJ层的平面外)并且使得自由磁体位于SOT电极上。MTJ用于切换和检测存储器的状态。当自由磁体和固定磁体的磁化方向平行时，MTJ电阻处于低状态，并且当磁化方向反平行时，MTJ电阻处于高状态。通过改变自由磁体的磁化方向同时保持固定磁体的磁化方向固定(顾名思义)而将相对磁化方向提供给或写入存储器。

具有pSOT存储器件的非易失性嵌入式存储器(例如，片上嵌入式存储器)可以实现能量和计算效率。然而，仍然存在开发合适的pSOT器件的挑战，特别是具有带有允许pSOT器件经受住后端处理(例如，在高于410℃的温度下)的性质的SOT电极的那些pSOT器件。特别地，提供在后端处理之后具有增大的热稳定性、保持性和PMA的pSOT存储器件将是有利的。

关于这些和其他考虑因素，需要目前的改进。随着pSOT器件在各种环境中的实现变得更加普遍，这些改进变得至关重要。

附图说明

通过示例而非限制的方式在附图中示出本文描述的材料。为了图示的简单和清楚，附图中示出的元件不一定按比例绘制。例如，为清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大。此外，在认为合适的情况下，在附图中重复附图标记以指示相应或类似的元件。在图中：

图1A示出了具有钨插入层的垂直自旋轨道矩存储器件的横截面图；

图1B示出了图1A的垂直自旋轨道矩存储器件的俯视图；

图2A示出了具有厚度不同的钨插入层的垂直自旋轨道矩存储器件的横截面图；

图2B示出了图2A的垂直自旋轨道矩存储器件的俯视图；

图3A示出了在自由磁性材料层112内具有钨插入层的垂直自旋轨道矩存储器件300的横截面图；

图3B示出了图3A的垂直自旋轨道矩存储器件的俯视图；

图4A、4B和4C示出了用于切换垂直自旋轨道矩存储器件的机制；

图5示出了用于制造垂直自旋轨道矩存储器件结构的示例性过程的流程图；

图6A、6B、6C、6D、6E、6F和6G示出了当执行特定制造操作时示例性垂直自旋轨道矩存储器件结构的侧视图；

图7示出了集成到存储器架构中的示例性垂直自旋轨道矩存储器件；

图8示出了一种系统，其中移动计算平台和/或数据服务器机器采用具有主要为钨的插入层的垂直自旋轨道矩器件；以及

图9示出了均根据本公开内容的至少一些实施方式布置的计算设备的功能框图。

具体实施方式

现在参考附图描述一个或多个实施例或实施方式。虽然讨论了具体的配置和布置，但应该理解，这仅是出于说明性目的而进行的。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，可以采用其他配置和布置。对于相关领域的技术人员来说显而易见的是，本文描述的技术和/或布置也可以用于除本文所述之外的各种其他系统和应用中。