[发明专利]面内不对称的磁存储单元和制备方法

说明书

本发明公开了一种面内不对称的磁存储单元和制备方法；其中，所述面内不对称的磁存储单元包括：衬底；垂直磁化层，位于所述衬底之上，通过加热使所述垂直磁化层内产生膜面方向的不对称性，从而发生定向磁化翻转。本发明在没有重金属层或其它强自旋轨道耦合层与垂直磁化层接触的多层膜堆叠中，实现面内电流对垂直磁化层的SOT式定向磁化翻转操作，减少了成本和工艺难度。

技术领域

本发明涉及信息技术及微电子领域，尤其涉及一种面内不对称的磁存储单元和制备方法。

背景技术

自旋-轨道力矩(SOT)式电流驱动的磁化翻转可以实现面内电流对垂直磁化层的磁化翻转，具有翻转速度快、功耗低、高稳定性(驱动电流不需要通过磁隧道结的氧化物势垒层)等优势，但是目前此方案需要在磁隧道结堆叠中引入额外的重金属层或其它强自旋轨道耦合层(与磁隧道结的自由垂直磁性层相邻)，而它们往往是价格昂贵的Pt等金属，不但增加了成本，还为现有半导体工艺增加了复杂性(污染真空腔体等)和难度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出了一种面内不对称的磁存储单元和制备方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本发明的一方面，提供一种面内不对称的磁存储单元，包括：

衬底；

垂直磁化层，位于所述衬底之上，通过加热使所述垂直磁化层内产生膜面方向的不对称性，从而发生定向磁化翻转。

在一些实施例中，所述的面内不对称的磁存储单元还包括：导电保护层，位于所述垂直磁化层之上，用于保护所述垂直磁化层。

在一些实施例中，利用光照或电子束照射或离子束照射对所述垂直磁化层照射加热使所述垂直磁化层内产生膜面方向的不对称性。

在一些实施例中，所述垂直磁化层包括遮挡区域和加热区域，所述遮挡区域上覆盖有光刻胶。

在一些实施例中，利用光照或电子束照射或离子束照射对所述垂直磁化层的所述加热区域进行局域加热退火使所述垂直磁化层内产生膜面方向的不对称性。

在一些实施例中，在所述垂直磁化层和导电保护层之间还包括：

中间非磁性层，位于所述垂直磁化层之上；

磁性钉扎层，位于所述中间非磁性层之上；以及

反铁磁层，位于所述磁性钉扎层之上；

导电保护层，位于反铁磁层之上，在所述导电保护层上引出有作为输出端的电极。

根据本发明的一方面，提供了一种面内不对称的磁存储单元的制备方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成垂直磁化层；

局域加热所述垂直磁化层使所述垂直磁化层内产生膜面方向的不对称性，从而发生定向磁化翻转。

在一些实施例中，在所述衬底上形成垂直磁化层之后，还包括：在所述垂直磁化层上涂覆光刻胶，通过光刻工艺中的甩胶、曝光、显影去除所述垂直磁化层上的部分光刻胶，由此在所述垂直磁化层上形成加热区域和遮挡区域；其中，所述光刻工艺包括浸入式光刻工艺和极紫外光刻工艺。

在一些实施例中，所述加热区域形成于所述垂直磁化层上曝光显影之后去除光刻胶的位置，所述遮挡区域形成于所述垂直磁化层上曝光显影之后保留光刻胶的位置。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明提供的面内不对称的磁存储单元和制备方法至少具有以下有益效果其中之一：