基于TMR效应的磁随机存储器存储单元制备工艺研究

摘要

磁随机存储器MRAM(MagneticRandomAccessMemory)是一种非易失性存储器,其原理是利用TMR或GMR的高和低两种电阻稳态进行信息的存储。MRAM作为一种新型的数据存储器,与其他随机存储器相比具有许多明显的优势:高的集成度、高速读取写入能力、重复可读写次数近乎无穷大、低功耗和高抗辐射能力以及最为突出的非易失性。它的应用会开启固态数据信息存储技术的新时代。
　　本文重点研究基于TMR效应的磁随机存储器存储单元结构的微纳米制备工艺。论文首先介绍了磁随机存储器存储单元功能层材料的选择,随后介绍了其存储单元的常用工艺制备方法,并根据实验的需要对其TMR单元结构加以改进,设计了新的单元结构,在此基础上,并结合实验室条件,设计了本研究拟采用的工艺制备方法,在经过反复实验后总结出最佳工艺制备流程。通过微纳米制造平台进行工艺制备,对制作出的样品进行物理特性测试发现每个单元都产生了明显的TMR效应,且磁阻变化率在9％～17%,测试结果表明工艺在实验上是成功的。最后对实验结果进行了理论分析,指出了对结果造成影响的几个主要因素,并对今后存储器存储单元的制备提出了展望。
　　具有TMR效应的MRAM存储单元的成功制备,为进一步深入研究MTJ的材料、MTJ新结构及MRAM存储单元的读写特性优化提供了切实可行的实现经验。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 磁性随机存储器工作原理

1.3 磁隧道结MTJ

1.4 MTJ研究进展及应用

1.5 课题研究意义与目的

1.6 论文的研究内容及安排

2 TMR材料选择与制备工艺方法研究

2.1 TMR材料的选择

2.2 TMR结构制备方法

2.3 光刻胶及其光刻工艺

2.4 实验设备

2.5 本章小结

3 TMR单元结构设计及制备工艺

3.1 TMR单元结构设计

3.2 单元制备工艺流程

3.3 单元制备工艺分析

3.4 本章小结

4 磁随机存储器单元测试结果及分析

4.1 TMR单元封装

4.2 单元电特性测试

4.3 单元测试结果分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献