基于聚焦離子束技術(shù)的磁性隧道結(jié)單元制備工藝研究.pdf

1、自旋角動量轉(zhuǎn)移磁隨機(jī)存儲器（Spin Torque Transfer Magnetic Random Access Memory，STT-MRAM）是一種新型非易失性存儲器。STT-MRAM有著集成度高、能耗低、讀寫快等優(yōu)點(diǎn)。磁性隧道結(jié)（Magnetic tunnel junction，MTJ）是 STT-MRAM存儲單元的關(guān)鍵部分。基于現(xiàn)有的技術(shù)，有許多制備特征尺寸為納米級的MTJ單元的工藝方法。但是它們大多存在步驟繁瑣，成本昂貴的問

2、題。本文提出了一種新的MTJ納米單元制備方法。該方法不涉及電子束光刻和濕法刻蝕工藝，主要基于聚焦離子束技術(shù)（Focused Ion beam，F(xiàn)IB）和傳統(tǒng)工藝手段制備特征納米孔。這樣的制備工藝省去了一步光刻步驟，特征尺寸易于控制，大大節(jié)省了工藝制備的周期和實(shí)驗(yàn)成本。
　　首先，本研究通過ANSYS軟件對該結(jié)構(gòu)單元建模，進(jìn)行有效面積的模擬計算，證實(shí)了該結(jié)構(gòu)納米接觸的可行性。然后，通過微磁模擬軟件對單元模擬外加電場進(jìn)行阻值計算，得到

3、該結(jié)構(gòu)電致翻轉(zhuǎn)的TMR理論值。最后，基于FIB技術(shù)，制備出MTJ納米單元陣列，并對樣品進(jìn)行物理性能和電學(xué)性能測試。測得單元形狀結(jié)構(gòu)良好，圖形清晰，MTJ納米單元電致翻轉(zhuǎn)的TMR值為27.56％。測試結(jié)果證實(shí)了該基于FIB的結(jié)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)上是可行的，可以很好地實(shí)現(xiàn)MTJ納米單元的納米點(diǎn)接觸。另外，在MTJ納米陣列的制備過程中，還設(shè)計了一種新的隔離型crossbar結(jié)構(gòu)，這種單元陣列結(jié)構(gòu)杜絕了單元之間串、并聯(lián)的可能性，增加了實(shí)驗(yàn)測試的精度。