技术特征：
1.一种磁性隧道结器件，包括：圆柱形柱结构；第一铁磁层，其被设置在所述柱结构的至少一部分上，所述第一铁磁层具有磁化，所述磁化在施加的偏置和热中的至少一者存在的情况下可改变；电介质阻挡层，其被设置在所述第一铁磁层的至少一部分上；以及第二铁磁层，其被设置在所述电介质阻挡层的至少一部分上，所述第二铁磁层具有磁化，所述磁化是固定的；其中，所述第一铁磁层和所述第二铁磁层以及所述电介质阻挡层同心地围绕所述柱结构。2.根据权利要求1所述的磁性隧道结器件，其中，所述柱结构包括：中心绝缘体芯，其具有基本上竖直的主轴；以及导电壳，其沿着所述主轴被设置在所述中心绝缘体芯的至少一部分上；其中，所述第一铁磁层与所述导电壳电接触，以及其中，所述第一铁磁层和所述第二铁磁层以及所述电介质阻挡层在与所述主轴垂直的方向上同心地围绕所述导电壳。3.根据权利要求2所述的磁性隧道结器件，其中，所述导电壳包括自旋轨道转矩sot金属。4.根据权利要求3所述的磁性隧道结器件，其中，所述sot金属包括钨、铂和钽中的至少一者，以及其中，所述sot金属的厚度是约2-20纳米。5.根据权利要求2所述的磁性隧道结器件，其中，所述中心绝缘体芯包括二氧化硅(sio2)、氮化硅(sin)和氮氧化硅(sio
x
n
y
)中的至少一者。6.根据权利要求2所述的磁性隧道结器件，其中，所述中心绝缘体芯的直径是约20-100纳米，并且高度是约50-200纳米。7.根据权利要求2所述的磁性隧道结器件，其中，所述第一铁磁层在形状上为环形，并且包括钴、铁和硼中的至少一者，所述导电壳穿过所述第一铁磁层的中心。8.根据权利要求1所述的磁性隧道结器件，其中，所述电介质阻挡层在形状上为环形，并且包括氧化镁(mgo)、氧化铝(alo
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)和铝酸镁(mgalo
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)中的至少一者。9.根据权利要求1所述的磁性隧道结器件，其中，所述器件被配置为使得所述第一铁磁层的所述磁化根据流经所述柱结构的偏置电流而切换。10.根据权利要求1所述的磁性隧道结器件，其中，所述柱结构包括被导电壳围绕的中心纳米线绝缘体，所述纳米线绝缘体沿着所述柱结构的主轴来定向。11.根据权利要求1所述的磁性隧道结器件，其中，所述磁性隧道结器件的界面面积被确定为2πrh，其中，r是所述柱结构的半径，以及h是所述第一铁磁层的高度，所述磁性隧道结器件的切换效率根据所述界面面积来控制。12.一种形成具有全包围结构的磁性隧道结器件的方法，包括：形成圆柱形柱结构；在所述柱结构的至少一部分上形成第一铁磁层，所述第一铁磁层具有磁化，所述磁化在施加的偏置和热中的至少一者存在的情况下可改变；在所述第一铁磁层的至少一部分上形成隧穿阻挡层；以及在所述隧穿阻挡层的至少一部分上形成第二铁磁层，所述第二铁磁层具有磁化，所述
磁化是固定的；其中，所述第一铁磁层和所述第二铁磁层以及所述隧穿阻挡层同心地围绕所述柱结构。13.根据权利要求12所述的方法，其中，形成所述柱结构包括：在形成于电介质材料层中的金属连接的至少一部分的上表面上沉积非晶硅层；在所述非晶硅层的上表面的一部分上沉积硬掩模层，所述硬掩模层和所述非晶硅层形成虚设芯；蚀刻所述虚设芯以形成形状为圆柱形的所述柱结构；以及在所述电介质材料层的上表面的至少一部分以及所述虚设芯的侧壁和上表面上沉积自旋轨道转矩sot金属的层。14.根据权利要求13所述的方法，其中，形成所述第一铁磁层包括：在所述sot金属的上表面的至少一部分上沉积钴、铁和硼中的至少一者的层。15.根据权利要求14所述的方法，其中，形成所述隧穿阻挡层包括：在所述第一铁磁层的上表面的至少一部分上沉积氧化镁(mgo)、氧化铝(alo
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)和铝酸镁(mgalo
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)的层中的至少一者。16.根据权利要求15所述的方法，其中，形成所述第二铁磁层包括：沉积钴、铁、硼、铂、镍、钨和铱的层中的至少一者。17.根据权利要求12所述的方法，还包括：在所述第二铁磁层的上表面的至少一部分上形成金属硬掩模层。18.根据权利要求17所述的方法，还包括：去除在所述第二铁磁层的水平表面上形成的所述金属硬掩模层的部分；在所述磁性隧道结器件的水平表面上形成虚设电介质层；以及在所述磁性隧道结器件的上表面之上形成共形电介质层。19.根据权利要求18所述的方法，还包括：执行反应离子蚀刻以去除在所述磁性隧道结器件的水平表面上形成的所述共形电介质层的部分；使保留在所述柱结构的侧壁上的所述共形电介质层凹陷，从而暴露在所述柱结构的上表面上形成的所述虚设电介质层的一部分，并且暴露在所述柱结构的侧壁上设置的所述金属硬掩模层的顶部部分；去除在所述柱结构的所述上表面上形成的并且未被所述共形电介质层覆盖的所述虚设电介质层的部分；以及执行选择性蚀刻以去除在所述共形电介质层下方设置的所述虚设电介质层的剩余部分。20.根据权利要求19所述的方法，还包括：去除未被所述共形电介质层保护的所述金属硬掩模层的部分；去除未被所述金属硬掩模层的剩余部分保护的所述第一铁磁层和所述第二铁磁层以及所述隧穿阻挡层的部分；形成围绕所述磁性隧道结器件的封装层；以及形成与所述第二铁磁层和所述柱结构的电接触。
技术总结
一种磁性隧道结(MTJ)器件(200)包括圆柱形柱结构和被设置在柱结构的至少一部分上的第一铁磁层(204)。第一铁磁层(204)呈现出在施加的偏置和热中的至少一者存在的情况下可改变的磁化。MTJ器件(200)还包括被设置在第一铁磁层(204)的至少一部分上的电介质阻挡层(206)和被设置在电介质阻挡层(206)的至少一部分上的第二铁磁层(202)。第二铁磁层(202)呈现出固定的磁化。MTJ器件(200)被配置为使得第一和第二铁磁层(202、204)以及电介质阻挡层(206)同心地围绕柱结构。(206)同心地围绕柱结构。(206)同心地围绕柱结构。
技术研发人员：K
受保护的技术使用者：国际商业机器公司
技术研发日：2020.11.24
技术公布日：2022/7/29