[发明专利]SOT-MRAM存储单元及其制备方法

权利要求书

1.一种SOT-MRAM存储单元，其特征在于，包括：

磁性隧道结，包括从下至上依次层叠的自由层、势垒层和参考层，所述自由层具有方向可变的垂直磁化，所述参考层具有方向固定的垂直磁化；

自旋轨道耦合层，位于所述磁性隧道结下方，与所述自由层接触，所述自旋轨道耦合层用于产生自旋轨道矩，以使所述自由层磁化翻转；

位于所述自旋轨道耦合层上方且位于所述磁性隧道结两侧的第一铁磁层和第二铁磁层，所述第一铁磁层和所述第二铁磁层均具有面内水平磁化，磁化方向平行于所述自旋轨道矩耦合层中通过的写电流方向，以对所述磁性隧道结产生一个水平磁场。

2.根据权利要求1所述的SOT-MRAM存储单元，其特征在于，所述第一铁磁层和所述第二铁磁层的材料为Fe、FeCo和FeN中的一种。

3.根据权利要求1所述的SOT-MRAM存储单元，其特征在于，所述自旋轨道矩耦合层的材料为重金属、掺杂重金属、重金属合金或者拓扑绝缘体。

4.根据权利要求1所述的SOT-MRAM存储单元，其特征在于，还包括：

第一反铁磁层，位于所述第一铁磁层上方，用于钉扎所述第一铁磁层的磁化方向；

第二反铁磁层，位于所述第二铁磁层上方，用于钉扎所述第二铁磁层的磁化方向。

5.根据权利要求4所述的SOT-MRAM存储单元，其特征在于，所述第一反铁磁层和所述第二反铁磁层的材料为IrMn或者PtMn。

6.根据权利要求4所述的SOT-MRAM存储单元，其特征在于，还包括：

第一保护层，位于所述第一反铁磁层上方；

第二保护层，位于所述第二反铁磁层上方。

7.根据权利要求6所述的SOT-MRAM存储单元，其特征在于，所述第一保护层和所述第二保护层的材料为Ta或者Ru。

8.根据权利要求1所述的SOT-MRAM存储单元，其特征在于，还包括：绝缘介质层，环绕于所述磁性隧道结四周侧壁和顶部，并覆盖所述自旋轨道耦合层表面。

9.一种SOT-MRAM存储单元的制备方法，其特征在于，包括：

提供基底；

在所述基底上沉积形成自旋轨道耦合层；

在所述自旋轨道矩耦合层上形成磁性隧道结，所述磁性隧道结包括从下至上依次层叠的自由层、势垒层和参考层，所述自由层具有方向可变的垂直磁化，所述参考层具有方向固定的垂直磁化；

在所述自旋轨道矩耦合层表面以及所述磁性隧道结表面依次共形地沉积形成绝缘介质层、铁磁层、反铁磁层和保护层；

分别在所述磁性隧道结的两侧进行光刻和刻蚀，以在所述磁性隧道结两侧分别形成从下至上依次包括铁磁层/反铁磁层/保护层的层叠结构；

在真空条件下进行磁场退火，使得所述磁性隧道结两侧的铁磁层的磁化方向为水平方向且平行于所述自旋轨道矩耦合层中通过的写电流方向。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述铁磁层的材料为Fe、FeCo和FeN中的一种；

所述反铁磁层的材料为IrMn或者PtMn；

所述保护层的材料为Ta或者Ru。