[发明专利]自旋轨道转矩磁性装置及其制造方法

说明书

自旋轨道转矩(Spin‑Orbit‑Torque，SOT)磁性装置，包含底金属层、第一磁性层、间隙壁层及第二磁性层。第一磁性层作为自由磁性层，第一磁性层设置于该底金属层上。间隙壁层设置于第一磁性层上。第二磁性层设置于间隙壁层上。第一磁性层包含下磁性层、中层和上磁性层，且中层是由非磁性层所制成。

技术领域

本揭露是关于一种磁性装置及其制造方法，且特别是一种自旋轨道转矩磁性装置及其制造方法。

背景技术

磁性随机存取记忆体(Magnetic Random Access Memory，MRAM)提供相当于挥发性静态随机存取记忆体(Static Random Access Memory，SRAM)的性能，以及相当于挥发性动态随机存取记忆体(Dynamic Random Access Memory，DRAM)的具较低功率消耗的密度。相较于非挥发性记忆体(Non-Volatile Memory，NVM)快闪记忆体，MRAM提供更快的存取时间，并承受最少的随着时间增加所导致的劣化，而快闪记忆体仅可被覆写有限的次数。一种型式的 MRAM为自旋转移矩随机存取记忆体(Spin Transfer Torque Random AccessMemory，STT-RAM)。STT-RAM至少部分地通过电流驱动通过磁性穿隧接面 (MagneticTunneling Junction，MTJ)来使用MTJ写入。另一种型式的MRAM 为自旋轨道转矩(SpinOrbit Torque，SOT)随机存取记忆体(SOT-RAM)。

发明内容

因此，本揭露的一实施例的一态样是提供一种自旋轨道转矩 (Spin-Orbit-Torque，SOT)磁性装置，包含底金属层、第一磁性层、间隙壁层及第二磁性层。第一磁性层作为自由磁性层，其中第一磁性层是设置于底金属层上。间隙壁层设置于第一磁性层上。以及第二磁性层设置于间隙壁层上，其中第一磁性层包含下磁性层、中层和上磁性层，且中层是由非磁性层所制成。

本揭露的一实施例的另一态样是提供一种自旋轨道转矩磁性装置，包含底金属层、第一磁性层、间隙壁层及第二磁性层。第一磁性层作为自由磁性层，其中第一磁性层是设置于底金属层下。间隙壁层设置于第一磁性层下，以及第二磁性层设置于间隙壁层下，其中第一磁性层包含下磁性层、中层和上磁性层，且中层是由非磁性层所制成。

本揭露的一实施例的又一态样是提供一种自旋轨道转矩磁性装置的制造方法，包含：形成底介层窗接触在第一层间介电层中。形成包含底金属层、第一磁性层、一间隙壁层和第二磁性层的堆叠层。图案化堆叠层，以形成线形图案；以及图案化第一磁性层、间隙壁层及第二磁性层，以形成自旋轨道转矩膜堆叠，其中第一磁性层包含下磁性层、中层和上磁性层，且中层是由非磁性层所制成。在一或多的前述或下述实施例中，下磁性层包含铁、钴和硼的合金。

附图说明

当结合随附附图阅读时，自以下详细描述将最佳地理解本揭露的一实施例的态样。应注意，根据工业中的标准实务，附图中的各特征并非按比例绘制。实际上，可出于论述清晰的目的任意增减所说明的特征的尺寸。

图1是绘示根据本揭露的一实施例的自旋轨道转矩磁性随机存取记忆体 (SOTMRAM)单元的示意图；

图2是绘示根据本揭露的一实施例的SOT MRAM单元的示意图；

图3是绘示根据本揭露的一实施例的SOT MRAM单元的示意图；

图4是绘示根据本揭露的一实施例的SOT MRAM单元的示意图；

图5是绘示根据本揭露的一实施例的SOT MRAM的电路图；

图6A与图6B是绘示根据本揭露一实施例的SOT MRAM的连续制造操作的各阶段的一者；

图7A与图7B是绘示根据本揭露一实施例的SOT MRAM的连续制造操作的各阶段的一者；