[发明专利]基于多位垂直磁隧道结的存储器件

说明书

本发明揭示包括多位垂直磁隧道结的存储器件。设置于存储器件的多位垂直磁隧道结包括层叠于上部电极与下部电极之间的上部合成交换反铁磁层、固定层、下部双重自由层及上部自由层。

技术领域

本发明涉及存储器件的磁隧道结，更详细地，涉及在设置于可高速重写的磁性非易失性存储器的垂直磁隧道结中体现多位动作的技术思想。

背景技术

为了代替以往DRAM和NAND闪存而提出了基于三维交叉点阵列(cross-pointarray)的存储类内存(SCM，storage-class-memory)。

尤其，在新一代存储器中，垂直旋转传递转矩磁性随机存储器(p-STTM RAM，perpendicular-spin-transfer-torque MRAM)为低电力高速器件，以嵌入式存储器(embedded memory)的形态产品化。

由垂直旋转传递转矩磁性随机存储器构成的存储类内存体现出与DRAM类似的读写速度和DRAM两倍左右的延迟(latency)，从而作为代替DRAM的新一代存储器受到瞩目。

但是，仅通过以单位(single bit)动作的垂直旋转传递转矩磁性随机存储器很难代替执行三阶储存单元(TLC，triple level cell)动作的NAND闪存。

因此，垂直旋转传递转矩磁性随机存储器为了代替NAND闪存而需要具有能够以多位(multi-bit)动作的垂直磁隧道结(perpendicular-magnetic tunnel junction，p-MTJ)。

具体地，以往的Full p-MTJ、旋阀(Spin Valve，SV)结构体现为下部电极(bottomelectrode)、种子层(seed layer)、合成交换反铁磁层(synthetic anti-ferromagneticmulti-layers，SyAF)、连接层(bridge layer)、固定层(pinned layer)、隧道结层(tunnelbarrier layer)、自由层(free layer，信息存储层)、覆盖层(capping layer)及上部电极(top electrode)的结构。

即，与固定层的磁化方向相比，若以往的Full p-MTJ旋阀与自由层的磁化方向平行(parallel)，则处于低阻抗状态(parallel state)，若反平行(anti-parallel)，则处于高阻抗状态(anti-parallel state)，从而支援单位的动作，但不会支援多位的动作。

并且，在以往的Full p-MTJ选阀中，在作为上部固定层的选阀中，固定CoFeB固定层的垂直磁性的合成交换反铁磁层由稀土类(rare-earth element)形成，从而扩展现象明显且层数增加，因而工序成本高且需要更长的工序时间。

现有技术文献

专利文献

韩国公开专利第10-2016-0113048号，“具有用于强化垂直磁各向异性的双重MgO界面及CoFeB层的垂直自旋传递扭矩(STT)存储单元”

发明内容

技术问题

本发明实施例的目的在于，提供如下的多位垂直磁隧道结，即，根据下部双重自由层的磁化方向和上部自由层的磁化方向实现四种阻抗状态，从而可以实现多位动作。

并且，本发明实施例的目的在于，提供如下的多位垂直磁隧道结，即，通过利用下部双重自由层和上部自由层的简单结构体现多位动作且轻松实现集成化。

技术方案

本发明一实施例的多位垂直磁隧道结包括层叠于上部电极与下部电极之间的上部合成交换反铁磁层、固定层、下部双重自由层及上部自由层。