磁性随机存取存储器（MRAM)制造工艺

磁性随机存取存储器（MRAM)制造工艺

磁性隧道结（MTJ）通常是由两层铁磁材料中间夹着薄绝缘屏蔽（MgO 或Al2O3）层组成的，它可以实现双稳态隧道磁电阻 ( Tunneling Magneto - Resistance, TMR)，此特性可用于存储逻辑数据“1”或“0”。

由于 MTJ 中的“自由”（Free）铁磁层和“钉扎”（Pinned)铁磁层的自旋磁状态“平行”或“反平行”，所以TMR 会呈现出电阻小或大的双稳态，如 CoFeB /。MgO / CoFeB 结构的 MTJ 能达到约 500% 的TMR 电阻比。

MRAM 存储单元由一个选通场效应晶体管（Selector）和一个 MTJ 组成，称为 1T-1MTJ 存储单元。“自由” (Free)铁磁层的自旋磁状态可以被存储单元邻近的磁场或由被选通的 MTJ 通过直流电从“钉扎”铁磁层带入的自旋转移矩 （Spin Transfer Torgue, STT）转换或写入。

用STT转换或写入不仅快速（小于 10ns)，而且写入电流密度较低（小于 10^6 / cm^2)，数据保留时间长（大于10年)。STT- MRAM 可以微缩存储单元尺寸(6F^2，其中F是指该工艺节点的最小关键尺寸），而且存储次数高达约 10^14。STT-MRAM 目 前业界积极推动的嵌入式 NVM 存储器，并在未来有望取代DRAM、SRAM 和闪速存储器。图示为 MRAM 的制造工艺流程。

审核编辑：刘清