JP7330360B2 - 磁気メモリ構造およびデバイス - Google Patents
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Description
1’ サブ電流
2 端子
2’ サブ電流
3 端子
3’ サブ電流
10 メモリデバイス
12 メモリ領域
14 制御回路
16 メモリ構造
100 単一レベルSOT-MRAM構造、SOT-MRAMデバイス
101 基準層
102 バリア層
103 自由層
104 金属層
200 金属層
201 イオン注入領域
202 領域
203 領域
300 マルチレベルSOT-MRAM構造
301 MTJ
302 MTJ
303 基準層
304 バリア層
305 自由層
306 基準層
307 バリア層
308 自由層
309 金属層
310 コンタクト領域
311 コンタクト領域
312 領域
313 領域
320 フローチャート、製造プロセス
400 マルチレベルSOT-MRAM構造
401 MTJ
402 MTJ
403 基準層
404 バリア層
405 自由層
406 基準層
407 バリア層
408 自由層
409 金属層
410 コンタクト領域
411 コンタクト領域
412 領域
413 領域
500 マルチレベルSOT-MRAM構造
501 MTJ
502 MTJ
503 基準層
504 バリア層
505 自由層
506 基準層
507 バリア層
508 自由層
509 金属層
510 領域
511 領域
512 領域
513 領域
514 領域
515 領域
600 マルチレベルSOT-MRAM構造
601 MTJ
602 MTJ
603 基準層
604 バリア層
605 自由層
606 基準層
607 バリア層
608 自由層
609 金属層
610 領域
611 領域
612 領域
613 領域
614 領域
700 マルチレベルSOT-MRAM構造
701 MTJ
702 基準層
703 バリア層
704 自由層
705 金属層
706 領域
707 領域
709 領域
708 領域
800 電子デバイス
801 マイクロプロセッサ
802 メモリコントローラ
803 メモリデバイス
804 出力モジュール
805 入力モジュール
Claims (16)
- メモリデバイスを制御する制御回路、および
メモリ構造の少なくとも1つのアレイ
を備え、各メモリ構造が、
第1の領域および第2の領域を含む金属層であって、前記第1の領域の第1の部分および第2の部分の電気抵抗率が、前記第2の領域の電気抵抗率とは異なる、金属層、ならびに
前記金属層上に配置される第1の磁気トンネル接合(MTJ)
を備え、
前記第1の磁気トンネル接合(MTJ)が、
前記金属層に隣接し、前記金属層の前記第1の領域と接触する第1の自由層であって、前記第1の自由層の磁化の方向が、前記金属層に沿って流れる電流の影響下で、第1の方向と第2の方向の間で切換可能である、第1の自由層と、
前記自由層に隣接し、電気絶縁材料を含む第1のバリア層であって、前記第1の自由層が前記金属層と前記第1のバリア層の間に配置される、第1のバリア層と、
前記第1のバリア層に隣接する第1の基準層であって、前記第1の基準層の磁化の方向が、前記第1の方向または前記第2の方向に沿ったままであり、前記第1のバリア層が前記第1の自由層と前記第1の基準層の間に配置される、第1の基準層と
を備え、
前記金属層において、前記第1の領域の前記第1の部分および前記第2の部分が前記第1の方向または第2の方向に沿って所定の距離だけ離間され、前記第1の領域の前記第1の部分と前記第2の部分の電気抵抗率が同じであり、前記第1の部分および前記第2の部分を除いた前記第1の領域と前記第2の領域の電気抵抗率が同じである、メモリデバイス。 - 各メモリ構造が、
前記金属層上に配置される第2の磁気トンネル接合(MTJ)
をさらに備え、
前記第2の磁気トンネル接合(MTJ)が、
前記金属層に隣接し、前記金属層の前記第2の領域と接触する第2の自由層であって、前記第2の自由層の磁化の方向が、前記金属層に沿って流れる前記電流の前記影響下で、前記第1の方向と前記第2の方向の間で切換可能である、第2の自由層と、
前記第2の自由層に隣接し、電気絶縁材料を含む第2のバリア層であって、前記第2の自由層が前記金属層と前記第2のバリア層の間に配置される、第2のバリア層と、
前記第2のバリア層に隣接する第2の基準層であって、前記第2の基準層の磁化の方向が、前記第1の方向または前記第2の方向に沿ったままであり、前記第2のバリア層が前記第2の自由層と前記第2の基準層の間に配置される、第2の基準層と
を備える、請求項1に記載のデバイス。 - 前記金属層および前記第1のバリア層が非磁性であり、前記第1の自由層が第1の強磁性体層を含み、前記第1の基準層が第2の強磁性体層を含む、請求項1に記載のデバイス。
- 前記金属層が、
前記第1の方向または第2の方向に沿った前記第1の領域の2つの対向する側面に隣接する第3の領域および第4の領域
をさらに備え、
前記第3の領域と第4の領域の電気抵抗率が同じであり、前記第1の部分および前記第2の部分を除いた前記第1の領域と第3の領域の電気抵抗率が異なる、請求項2に記載のデバイス。 - 前記第1の基準層と前記第2の基準層が電気的に結合される、請求項2に記載のデバイス。
- 前記第1の領域の前記第1の部分がイオン注入プロセスによって処理される、請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1の領域の各部分の電気抵抗率が、前記第2の領域の電気抵抗率とは異なる、請求項2に記載のデバイス。
- 前記第1の磁気トンネル接合(MTJ)と前記第2の磁気トンネル接合(MTJ)が同じ構成を有する、請求項2に記載のデバイス。
- メモリ構造のアレイを製造するための方法であって、
基板上に金属層を堆積するステップであって、前記金属層が複数の第1のコンタクト領域および複数の第2のコンタクト領域を備え、各第1のコンタクト領域が前記複数の第2のコンタクト領域のうちの1つに隣接する、ステップと、
前記複数の第1のコンタクト領域中でイオン注入プロセスを実施するステップであって、各第1のコンタクト領域の少なくとも1つの部分が前記イオン注入プロセスによって処理される、ステップと、
自由層を堆積するステップであって、前記自由層が第1の磁気材料を含む、ステップと、
バリア層を堆積するステップであって、前記バリア層が電気絶縁材料を含む、ステップと、
基準層を堆積するステップであって、前記基準層が第2の磁気材料を含む、ステップと、
前記金属層上に複数の第1の磁気トンネル接合(MTJ)および複数の第2の磁気トンネル接合(MTJ)を形成するステップであって、各第1の磁気トンネル接合(MTJ)が前記複数の第1のコンタクト領域のうちの1つに隣接し、各第2の磁気トンネル接合(MTJ)が前記複数の第2のコンタクト領域のうちの1つに隣接する、ステップと、
メモリ構造のアレイを形成するステップであって、各メモリ構造が、前記複数の第1の磁気トンネル接合(MTJ)のうちの1つおよび前記複数の第2の磁気トンネル接合(MTJ)のうちの1つを備える、ステップと
を含み、
各第1のコンタクト領域の前記少なくとも1つの部分の電気抵抗率が、前記複数の第2のコンタクト領域の電気抵抗率とは異なる、方法。 - 各第1のコンタクト領域のすべての部分が前記イオン注入プロセスによって処理される、請求項9に記載の方法。
- 第1の領域および第2の領域を含む金属層であって、前記第1の領域の第1の部分および第2の部分の電気抵抗率が、前記第2の領域の電気抵抗率とは異なる、金属層と、
前記金属層に隣接し、前記金属層の前記第1の領域と接触する第1の自由層であって、前記第1の自由層の磁化の方向が、前記金属層に沿って流れる電流の影響下で、第1の方向と第2の方向の間で切換可能である、第1の自由層と、
前記自由層に隣接し、電気絶縁材料を含む第1のバリア層であって、前記第1の自由層が前記金属層と前記第1のバリア層の間に配置される、第1のバリア層と、
前記第1のバリア層に隣接する第1の基準層であって、前記第1の基準層の磁化の方向が、前記第1の方向または前記第2の方向に沿ったままであり、前記第1のバリア層が前記第1の自由層と前記第1の基準層の間に配置される、第1の基準層と
を備え、
前記金属層において、前記第1の領域の前記第1の部分および前記第2の部分が前記第1の方向または第2の方向に沿って所定の距離だけ離間され、前記第1の領域の前記第1の部分と前記第2の部分の電気抵抗率が同じであり、前記第1の部分および前記第2の部分を除いた前記第1の領域と前記第2の領域の電気抵抗率が同じである、メモリデバイス。 - 前記金属層に隣接し、前記金属層と接触する第2の自由層であって、前記第2の自由層の磁化の方向が、前記金属層に沿って流れる前記電流の前記影響下で、前記第1の方向と前記第2の方向の間で切換可能である、第2の自由層と、
前記第2の自由層に隣接し、電気絶縁材料を含む第2のバリア層であって、前記第2の自由層が前記金属層と前記第2のバリア層の間に配置される、第2のバリア層と、
前記第2のバリア層に隣接する第2の基準層であって、前記第2の基準層の磁化の方向が、前記第1の方向または前記第2の方向に沿ったままであり、前記第2のバリア層が前記第2の自由層と前記第2の基準層の間に配置される、第2の基準層と
をさらに備える、請求項11に記載のデバイス。 - 前記第1の領域の各部分の電気抵抗率が、前記第2の領域の電気抵抗率とは異なる、請求項11に記載のデバイス。
- 前記第1の基準層と前記第2の基準層が電気的に結合される、請求項12に記載のデバイス。
- 前記金属層および前記第1のバリア層が非磁性であり、前記第1の自由層が第1の強磁性体層を含み、前記第1の基準層が第2の強磁性体層を含む、請求項11に記載のデバイス。
- 前記第1の領域の前記第1の部分がイオン注入プロセスによって処理される、請求項11に記載のデバイス。
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