磁存储器及其制备方法、电子设备与流程

本技术涉及半导体，尤其涉及一种磁存储器及其制备方法、电子设备。

背景技术：

1、随着半导体技术的不断发展，磁存储器（magnetic random access memory，简称mram）成为下一代存储器技术的主要候选者之一。磁存储器包括磁隧道结（magnetictunnel junction，简称mtj），其通常为两个铁磁层夹着一个势垒层而形成的三明治结构。两个铁磁层中的一个铁磁层磁化方向不变，被称为固定层。另一个铁磁层的磁化方向可以被外界激励改变，被称为自由层。当自由层的磁化方向与固定层平行或反平行时，磁隧道结分别处于低电阻态或高电阻态，这两种阻态分别代表二进制数据“0”和“1”。

2、自旋轨道矩磁存储器（spin-orbit torque mram，简称sot-mram）具有非易失性、高速低功耗数据写入和高器件耐久性等优点，有望突破后摩尔时代集成电路功耗瓶颈。自旋轨道矩磁存储器通过自旋电流能够翻转自由层的磁化方向，从而实现数据写入。然而，自旋轨道矩磁存储器作为三端口器件，每个磁隧道结至少需要耦合两个晶体管，磁存储器的存储密度较低。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术实施例提供一种磁存储器及其制备方法、电子设备，提高其存储密度。

2、根据一些实施例，本技术提供一种，其包括：自旋轨道转矩层、与所述自旋轨道转矩层耦接的磁隧道结、两个选择器，以及设置在所述两个选择器和所述磁隧道结之间的隔离层；

3、所述两个选择器与所述磁隧道结在所述自旋轨道转矩层同侧间隔设置，且分别位于所述磁隧道结的两侧，所述两个选择器均与所述自旋轨道转矩层耦接，且被配置为允许电流在所述自旋轨道转矩层沿第一方向或者第二方向流动，所述第二方向与所述第一方向相反。

4、在一些可能的实现方式中，所述磁存储器还包括源极线、第一字线和第二字线，所述源极线和所述第一字线分别与两个所述选择器耦接，所述第二字线与所述磁隧道结耦接；

5、所述源极线和所述第一字线中的一者被配置为施加写入电压，另一者被配置为接地，所述第二字线被配置为浮空，以使所述两个选择器均导通，向所述磁隧道结写入数据。

6、在一些可能的实现方式中，所述磁存储器还包括源极线、第一字线和第二字线，所述源极线和所述第一字线分别与两个所述选择器耦接，所述第二字线与所述磁隧道结耦接；

7、所述源极线被配置为施加读取电压，所述第二字线被配置为接地，所述第一字线被配置为浮空，以使一个所述选择器导通，另一个所述选择器截止，读取所述磁隧道结中的数据。

8、在一些可能的实现方式中，所述磁存储器还包括衬底、设置在所述衬底上的介质层，以及设置在所述介质层内的第一互连结构、第二互连结构和第三互连结构；

9、所述第一互连结构连接所述第一字线与一个所述选择器，所述第二互连结构连接所述第二字线与所述磁隧道结，所述第三互连结构连接所述源极线与另一个所述选择器。

10、在一些可能的实现方式中，所述介质层的材质与所述隔离层的材质相同；

11、和/或，所述自旋轨道转矩层包括重金属材料、拓扑绝缘体和二维材料的一个或者多个层；

12、和/或，所述选择器的材质包括相变材料、氧化铌、铜锗硒铪的氧化物、砷碲锗硅的氮化物或者其他可在绝缘态和导电态之间转变的材料。

13、在一些可能的实现方式中，所述磁隧道结包括：

14、第一磁层，所述第一磁层与所述自旋轨道转矩层耦接；

15、势垒层，所述势垒层设置在所述第一磁层远离所述自旋轨道转矩层的一侧；

16、第二磁层，所述第二磁层设置在所述势垒层远离所述第一磁层的一侧，且与所述第二字线耦接。

17、在一些可能的实现方式中，所述磁隧道结具有至少两个，每两个所述磁隧道结形成一组，同组的两个所述磁隧道结之间具有一个所述选择器；

18、同组的两个所述磁隧道结之间的所述选择器与所述源极线耦接，同组的两个所述磁隧道结彼此背离一侧的所述选择器分别与两条所述第一字线耦接，同组的两个所述磁隧道结分别与两条所述第二字线耦接，且同组的两个所述磁隧道结择一地写入数据或者读取数据。

19、在一些可能的实现方式中，同组的两个所述磁隧道结，以及同组的两个所述磁隧道结之间的所述选择器均位于一个所述自旋轨道转矩层上；

20、或者，同组的两个所述磁隧道结分别位于两个所述自旋轨道转矩层上，同组的两个所述磁隧道结之间的所述选择器位于两个所述自旋轨道转矩层之间，且与两个所述自旋轨道转矩层均接触。

21、在一些可能的实现方式中，所述两个选择器和所述隔离层均设置在所述自旋轨道转矩层上，所述两个选择器彼此背离的一侧分别与所述自旋轨道转矩层的两端对齐。

22、本技术实施例提供的磁存储器至少具有如下优点：

23、本技术实施例提供的磁存储器包括自旋轨道转矩层、磁隧道结、选择器和隔离层。磁隧道结设置在自旋轨道转矩层上且与自旋轨道转矩层耦接，磁隧道结两侧分别设置有选择器，且磁隧道结与选择器之间设置隔离层，以将磁隧道结与选择器隔开。两个选择器与磁隧道结在自旋轨道转矩层同侧间隔设置，两个选择器均与自旋轨道转矩层耦接，且被配置为允许电流在自旋轨道转矩层沿第一方向或者第二方向流动。通过两个选择器可以改变自旋轨道转矩层内电流的流动方向，无需设置晶体管，可以降低其所占用面积，从而提升磁存储器的存储密度。

24、本技术实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的磁存储器，因而至少具有存储密度较大的优点，具体效果参照上文，在此不再赘述。

25、本技术实施例还提供一种磁存储器的制备方法，其包括：

26、形成叠置的初始自旋轨道转矩层和磁隧道结堆叠层；

27、去除部分所述磁隧道结堆叠层，形成多个间隔设置的磁隧道结；

28、在所述磁隧道结的侧壁上形成隔离层，并在每个所述隔离层背离所述磁隧道结的一侧形成选择器，各所述选择器间隔设置；

29、去除暴露在所述选择器之间的所述初始自旋轨道转矩层，形成多个间隔设置的自旋轨道转矩层。

30、在一些可能的实现方式中，形成多个间隔设置的所述自旋轨道转矩层之后，还包括：

31、形成覆盖所述自旋轨道转矩层、所述隔离层、所述选择器和所述磁隧道结的介质层，以及位于所述介质层内的第一字线、第二字线、第一互连结构、第二互连结构和第三互连结构；其中，所述第一互连结构连接所述第一字线与一个所述选择器，所述第二互连结构连接所述第二字线与所述磁隧道结，所述第三互连结构连接另一个所述选择器，且暴露在所述介质层背离所述自旋轨道转矩层的表面；

32、在所述介质层上形成源极线，所述源极线与所述第三互连结构连接。

33、本技术实施例提供的磁存储器的制备方法至少具有如下优点：

34、本技术实施例中的磁存储器的制备方法中，形成初始自旋轨道转矩层，并在初始自旋轨道转矩层上形成磁隧道结堆叠层；去除部分磁隧道结堆叠层，形成多个间隔设置的磁隧道结；在磁隧道结的侧壁上形成隔离层，并在每个隔离层背离磁隧道结的一侧形成选择器，各选择器相间隔；并去除暴露在相邻选择器之间的初始自旋轨道转矩层，形成多个间隔设置的自旋轨道转矩层，无需设置晶体管，可以降低其所占用面积，从而提升磁存储器的存储密度。

35、本技术实施例还提供一种磁存储器的制备方法，其包括：

36、形成叠置的初始自旋轨道转矩层和磁隧道结堆叠层；

37、去除部分所述磁隧道结堆叠层，形成多个间隔设置的磁隧道结；

38、在磁隧道结的侧壁上分别隔离层，并在每个所述隔离层背离所述磁隧道结的一侧形成选择器，部分所述选择器填满相邻的所述磁隧道结之间，其余所述选择器间隔设置，且填充在所述磁隧道结之间的所述选择器彼此不相邻；

39、去除暴露在所述选择器之间的所述初始自旋轨道转矩层，形成多个间隔设置的自旋轨道转矩层。

40、在一些可能的实现方式中，各排在奇数位的所述磁隧道结和同一侧相邻的所述磁隧道结之间填满所述选择器。

41、本技术实施例提供的磁存储器的制备方法至少具有如下优点：

42、本技术实施例中的磁存储器的制作方法中，形成初始自旋轨道转矩层，并在初始自旋轨道转矩层上形成磁隧道结堆叠层；去除部分磁隧道结堆叠层，形成多个间隔设置的磁隧道结；在磁隧道结的侧壁上形成隔离层，并在每个隔离层背离磁隧道结的一侧形成选择器，部分选择器填满相邻的磁隧道结之间，其余选择器间隔设置，且填充在磁隧道结之间的选择器与未填满磁隧道结之间的选择器相邻；并去除暴露在相邻选择器之间的初始自旋轨道转矩层，形成多个间隔设置的自旋轨道转矩层，无需设置晶体管，且两个相邻的磁隧道结共用中间的一个选择器，并与其他磁隧道结彼此独立，在实现数据写入和数据读取的同时，进一步提高磁存储器的存储密度。