一种柔性磁存储器及其制备方法与流程

1.本发明实施例涉及电子领域，特别是一种柔性磁存储器及其制备方法。


背景技术：

2.随着新兴存储器研发工艺的不断发展成熟，自旋轨道矩磁存储器(sot-mram，spin orbit torque-magnetic access memory)得到越发广泛的应用，这其中，柔性sot-mram作为新一代磁存储器件，也越来越得到广泛的应用。相比较于常规sot-mram，柔性sot-mram在重金属层之下还设置具有柔性衬底层，用于承载设置重金属层以及设置在重金属层之上的磁隧道结(mtj，magnetic tunnel junction)。
3.通常的，柔性衬底层由聚酰亚胺(pi，polyimide)构成。但是，现有的柔性sot-mram对于柔性衬底层的结构设计过于单薄，这样会导致此结构下的柔性sot-mram在部分高集成度高存储性能应用需求的场景下，极易受到水氧侵蚀，而为柔性sot-mram器件带来可靠性问题。影响器件的使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种柔性磁存储器及其制备方法，可以降低柔性sot-mram在部分高集成度高存储性能应用需求的场景下，极易受到水氧侵蚀，而为柔性sot-mram器件带来可靠性问题。
5.为了解决上述问题，本发明的第一方面提出了一种柔性磁存储器包括：
6.复合式柔性衬底层以及设置在所述复合式柔性衬底层的磁隧道结阵列，所述复合式衬底层自下而上，包括：第一透明聚酰亚胺层、第一氧化硅层、第二透明聚酰亚胺层、氮化硅层以及第二氧化硅层。
7.在一些实施例中，所述第二氧化硅层上方设置有第一放置区、第二放置区以及弯折区，所述弯折区设置在所述第一放置区以及所述第二放置区之间，用于实现所述柔性磁存储器件弯折；
8.所述第一放置区用于放置第一磁隧道结阵列；
9.所述第二放置区用于放置第二磁隧道结阵列。这样，通过将磁隧道结放置区设置在弯折区两侧，当所述复合式柔性衬底层弯折时，可以在所述柔性磁存储器性能不受影响的情况下减小空间占用率。
10.在一些实施方式中，所述柔性磁存储器还包括：在所述弯折区对应的所述复合式衬底层内部设置的填充区，所述填充区的填充深度为所述第一透明聚酰亚胺层的上表面至第二氧化硅层上表面，所述填充区由胶状物质填充，用于提升所述弯折区在所述柔性磁存储器处于弯折状态下的抗弯折能力。这样，可以提升所述弯折区在所述柔性磁存储器处于弯折状态下的抗弯折能力。在一些实施方式中，所述填充区上方还设置有金属线层以及设置在所述金属线层之上的胶质层，所述金属线层以及所述胶质层用于提升所述弯折区在所述柔性磁存储器处于弯折状态下的抗弯折能力。这样，可以提升所述弯折区在所述柔性磁
存储器处于弯折状态下的延展能力，进一步提升所述柔性磁存储器处于弯折状态下的抗弯折能力。
11.在一些实施方式中，所述第一磁隧道结阵列以及所述第二磁隧道结阵列均包括至少一个带有光感磁性自由层的磁隧道结。这样，可以通过外置光场的作用下诱导所述柔性磁存储器发生阻态翻转，进而降低所述柔性磁存储器的翻转电流。
12.在一些实施方式中，所述柔性磁存储器还包括光场发生器，所述光场发生器被设置于所述第一透明聚酰亚胺层下方，所述光场发生器用于诱导所述带有光感磁性自由层的磁隧道结进行阻态翻转。这样，可以实现所述柔性磁存储器翻转电流的降低。
13.在本技术的第二方面，还提供了一种柔性磁存储器的制备方法，
14.适用于柔性磁存储器，所述柔性磁存储器包括：复合式柔性衬底层以及设置在所述复合式柔性衬底层的磁隧道结阵列，所述方法包括：
15.构建第一透明聚酰亚胺层；
16.在所述第一透明聚酰亚胺层之上构建第一氧化硅层；
17.在所述第一氧化硅层之上构建第二透明聚酰亚胺层；
18.在所述第二透明聚酰亚胺层之上构建氮化硅层；
19.在所述氮化硅层之上构建第二氧化硅层；
20.在所述第二氧化硅层上表面预设区域内设置至少一个磁隧道结阵列。
21.在一些实施方式中，所述在所述氮化硅层之上构建第二氧化硅层之后，以及在所述第二氧化硅层上表面在预设区域内设置至少一个磁隧道结阵列之前，所述方法还包括：
22.在所述第二氧化硅层上表面设置第一放置区域，第二放置区与以及折叠区，所述弯折区设置在所述第一放置区以及所述第二放置区之间，用于实现所述柔性磁存储期间弯折；
23.所述第一放置区用于放置第一磁隧道结阵列；
24.所述第二放置区用于放置第二磁隧道结阵列。这样，通过将磁隧道结放置区设置在弯折区两侧，当所述复合式柔性衬底层弯折时，可以在所述柔性磁存储器性能不受影响的情况下减小空间占用率。
25.可选的，所述预设区域包括：第一放置区以及第二放置区。
26.在一些实施方式中，所述方法还包括：
27.对所述弯折区进行过刻蚀处理，以得到填充区，所述填充区深度为所述第一透明聚酰亚胺层的上表面至第二氧化硅上表面；
28.对所述填充区进行胶状物质填充，所述胶状物质填充高度高于或等于所述第二氧化硅层上表面；
29.在所述胶状物质上表面构建金属线层；
30.在所述金属线层上表面构建胶质层。这样，可以提升所述弯折区在所述柔性磁存储器处于弯折状态下的抗弯折能力。
31.可选的，所述对所述填充区进行胶状物质填充，在所述胶状物质上表面构建金属线层之前，还包括：对所述胶状物质进行淬火作业，以使胶状物质形成膜堆结构。
32.在一些实施方式中，所述在所述第二氧化硅层上表面在预设区域内设置至少一个磁隧道结阵列，包括：
33.在所述第一放置区以及所述第二放置区内构建至少一个带有光感磁性自由层的磁隧道结。这样，可以通过外置光场的作用下诱导所述柔性磁存储器发生阻态翻转，进而降低所述柔性磁存储器的翻转电流。
34.在一些实施例中，所述柔性磁隧道结制备过程，还包括以下两种工艺：光刻和刻蚀。
35.本发明的实施例提供了一种柔性磁存储器及其制备方法，所述磁存储器包括：复合式柔性衬底层，所述复合式衬底层自下而上，包括：第一透明聚酰亚胺层、第一氧化硅层、第二透明聚酰亚胺层、氮化硅层以及第二氧化硅层。可见，通过使用厚度更大以及密封性更好的复合式柔性衬底层代替现有技术中柔性衬底层，可以增强柔性衬底层的可靠性，进而提升柔性磁存储器件的可靠性。这样，第一方面，由于引入的复合式柔性衬底层为叠层结构，使其抗应力强度更大，进而提升柔性磁存储器件的抗应力能力。第二方面，由于引入密封性更好的结构层，使复合式柔性衬底层抗水氧侵蚀能力更强，进而提升柔性磁存储器件的可靠性。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例。
37.图1为根据本技术一实施方式的柔性磁存储器结构示意图；
38.图2为根据本技术一实施方式的弯折区以及放置区结构示意图；
39.图3为根据本技术一实施方式的柔性磁存储器弯折状态示意图；
40.图4为根据本技术一实施方式的复合式柔性衬底层填充区结构示意图；
41.图5为根据本技术一实施方式的柔性磁存储器制备方法流程示意图。
具体实施方式
42.为使得本技术的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
43.本领域技术人员可以理解，本技术中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同设备、模块或参数等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
44.本发明的实施例提供了一种柔性磁存储器及其制备方法，所述磁存储器包括：复合式柔性衬底层，所述复合式衬底层自下而上，包括：第一透明聚酰亚胺层、第一氧化硅层、第二透明聚酰亚胺层、氮化硅层以及第二氧化硅层。可见，通过使用厚度更大以及密封性更好的复合式柔性衬底层代替现有技术中柔性衬底层，可以增强柔性衬底层的可靠性，进而提升柔性磁存储器件的可靠性。这样，第一方面，由于引入的复合式柔性衬底层厚度更大，使其抗应力强度更大，进而提升柔性磁存储器件的抗应力能力。第二方面，由于引入密封性更好的结构层，使复合式柔性衬底层抗水氧侵蚀能力更强，进而提升柔性磁存储器件的可靠性。
45.随着新兴存储器研发工艺的不断发展成熟，自旋轨道矩磁存储器(sot-mram，spin orbit torque-magnetic access memory)得到越发广泛的应用，这其中，柔性sot-mram作为新一代磁存储器件，也越来越得到广泛的应用。相比较于常规sot-mram，柔性sot-mram在重金属层之下还设置具有柔性衬底层，用于承载设置重金属层以及设置在重金属层之上的磁隧道结(mtj，magnetic tunnel junction)。
46.通常的，柔性衬底层由聚酰亚胺(pi，polyimide)构成。但是，现有的柔性sot-mram对于柔性衬底层的结构设计过于单薄，这样会导致此结构下的柔性sot-mram在部分高集成度高存储性能应用需求的场景下，极易受到水氧侵蚀，为柔性sot-mram器件带来可靠性问题。影响器件的使用寿命。
47.在本技术的一个实施例中，为降低柔性sot-mram在部分高集成度高存储性能应用需求的场景下，极易受到水氧侵蚀，而为柔性sot-mram器件带来可靠性问题。
48.如图1所示的柔性磁存储器结构示意图，
49.所述磁存储器包括：
50.复合式柔性衬底层以及设置在所述复合式柔性衬底层的磁隧道结阵列，所述复合式衬底层自下而上，包括：第一透明聚酰亚胺层、第一氧化硅层、第二透明聚酰亚胺层、氮化硅层以及第二氧化硅层。
51.可选的，所述磁存储器还包括设置在所述复合式柔性衬底层之上的磁隧道结。
52.在本技术的一个实施例中，如图2所示，所述第二氧化硅层上方设置有第一放置区、第二放置区以及弯折区，所述弯折区设置在所述第一放置区以及所述第二放置区之间，用于实现所述柔性磁存储器件弯折；
53.所述第一放置区用于放置第一磁隧道结阵列；
54.所述第二放置区用于放置第二磁隧道结阵列。
55.可以理解的是，所述第一放置区、第二放置区以及弯折区的设置原则包括：所述柔性磁存储器的复合式柔性衬底层经过弯折后，所述第一放置区以及所述第二放置区分别存在所述弯折区两侧。这样，当需要所述柔性磁存储器性能不受影响的场景下，可以通过弯折所述复合式柔性衬底层的方式减少空间占用率，具体如图3所示。
56.可选的，弯折区两侧的每一侧对应的放置区数数量大于或等于一。
57.一种可能的实施方式中，如图4所示，所述柔性磁存储器结构还可以为：在所述弯折区对应的所述复合式衬底层内部设置的填充区，所述填充区的填充深度为所述第一透明聚酰亚胺层的上表面至第二氧化硅层上表面，所述填充区由胶状物质填充，用于提升所述弯折区在所述柔性磁存储器处于弯折状态下的抗弯折能力。
58.可选的，在所述填充区内填充胶状物质，胶状物质填充高度不低于所述第二氧化硅层上表面。
59.可选的，所述胶状填充物质包括：pln有机胶。
60.可选的，所述填充区上方还设置有金属线层以及设置在所述金属线层之上的胶质层，所述金属线层以及所述胶质层用于提升所述弯折区在所述柔性磁存储器处于弯折状态下的抗弯折能力。
61.可选的，若所述胶状物质填充高度高于所述第二氧化硅层上表面，则在所述胶状填充物质之上设置所述金属线层和所述胶质层。
62.一种可能的实施方式中，所述第一磁隧道结阵列以及所述第二磁隧道结阵列均包括至少一个带有光感磁性自由层的磁隧道结。
63.可选的，所述柔性磁存储器还包括光场发生器，所述光场发生器被设置于所述第一透明聚酰亚胺层下方，所述光场发生器用于诱导所述带有光感磁性自由层的磁隧道结进行阻态翻转。可以理解的是，所述光场发生器为根据既定需求释放出光场的光源即可。
64.可以理解的是，由于所述复合式柔性衬底层选用的材料具有良好的透光性，例如第一透明聚酰亚胺层以及第二透明聚酰亚胺层。那么，在所述柔性磁隧道结下方设置相应的光场发生器，是可以实现对预先设置有光感自由层的磁隧道结降低翻转电流，诱导阻态翻转的。
65.在本技术的另一个实施例中，还介绍了一种柔性磁存储器的制备方法，
66.适用于柔性磁存储器，所述柔性磁存储器包括：复合式柔性衬底层，所述方法包括：，具体如图5所示，
67.所述方法包括：
68.构建第一透明聚酰亚胺层；
69.在所述第一透明聚酰亚胺层之上构建第一氧化硅层；
70.在所述第一氧化硅层之上构建第二透明聚酰亚胺层；
71.在所述第二透明聚酰亚胺层之上构建氮化硅层；
72.在所述氮化硅层之上构建第二氧化硅层；
73.在所述第二氧化硅层上表面预设区域内设置至少一个磁隧道结阵列。
74.一种可能的实施方式中，所述在所述氮化硅层之上构建第二氧化硅层之后，以及在所述第二氧化硅层上表面在预设区域内设置至少一个磁隧道结阵列之前，所述方法还包括：
75.在所述第二氧化硅层上表面设置第一放置区域，第二放置区与以及折叠区，所述弯折区设置在所述第一放置区以及所述第二放置区之间，用于实现所述柔性磁存储期间弯折；
76.所述第一放置区用于放置第一磁隧道结阵列；
77.所述第二放置区用于放置第二磁隧道结阵列。
78.可选的，所述预设区域包括第一放置区以及第二放置区。
79.可选的，所述方法还包括：
80.对所述弯折区进行过刻蚀处理，以得到填充区，所述填充区深度为所述第一透明聚酰亚胺层的上表面至第二氧化硅上表面；
81.对所述填充区进行胶状物质填充，所述胶状物质填充高度高于或等于所述第二氧化硅层上表面；
82.在所述胶状物质上表面构建金属线层；
83.在所述金属线层上表面构建胶质层。
84.可选的，所述对所述填充区进行胶状物质填充，在所述胶状物质上表面构建金属线层之前，还包括：对所述胶状物质进行淬火作业，以使胶状物质形成膜堆结构。
85.一种可能的实施方式中，所述在所述第二氧化硅层上表面在预设区域内设置至少一个磁隧道结阵列，包括：
86.在所述第一放置区以及所述第二放置区内构建至少一个带有光感磁性自由层的磁隧道结。
87.可选的，所述柔性磁隧道结制备过程，还包括以下两种工艺：光刻和刻蚀。
88.本发明的实施例提供了一种柔性磁存储器及其制备方法，所述磁存储器包括：复合式柔性衬底层，所述复合式衬底层自下而上，包括：第一透明聚酰亚胺层、第一氧化硅层、第二透明聚酰亚胺层、氮化硅层以及第二氧化硅层。可见，通过使用厚度更大以及密封性更好的复合式柔性衬底层代替现有技术中柔性衬底层，可以增强柔性衬底层的可靠性，进而提升柔性磁存储器件的可靠性。这样，第一方面，由于引入的复合式柔性衬底为叠层结构，使其抗应力强度更大，进而提升柔性磁存储器件的抗应力能力。第二方面，由于引入密封性更好的结构层，使复合式柔性衬底层抗水氧侵蚀能力更强，进而提升柔性磁存储器件的可靠性。
89.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。