專(zhuān)利名稱(chēng)：用于場(chǎng)復(fù)位自旋矩mram的結(jié)構(gòu)和操作方法
用于場(chǎng)復(fù)位自旋矩MRAM的結(jié)構(gòu)和操作方法
優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)
本申請(qǐng)要求于2010年9月30日提交的序列號(hào)為12/895,057的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將其并入在此。技術(shù)領(lǐng)域
在此描述的示例性實(shí)施例一般涉及磁電阻存儲(chǔ)器(magnetoresistivememories),尤其涉及讀取和編程具有場(chǎng)復(fù)位能力的自旋矩(spin torque)磁電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的結(jié)構(gòu)和方法。
背景技術(shù)：
磁電子裝置、自旋電子裝置和spintronic裝置，是對(duì)于利用主要由電子自旋導(dǎo)致的效應(yīng)的裝置的類(lèi)同的術(shù)語(yǔ)。在許多信息裝置中使用磁電子學(xué)(magnetoelectronics)提供非易失性的、可靠的、耐輻射的、高密度的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和取回。所述許多的磁電子信息裝置包括(但是不限于):磁電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)、磁性傳感器、和用于盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的讀/寫(xiě)頭。
典型地，MRAM包括磁電阻存儲(chǔ)器元件的陣列。每一個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件典型地具有如下的結(jié)構(gòu)，其包括由不同的非磁性層分開(kāi)的多個(gè)磁性層的結(jié)構(gòu)，諸如磁隧道結(jié)(MTJ)，并呈現(xiàn)出取決于該裝置的磁性狀態(tài)的電阻。信息被存儲(chǔ)為磁性層中的磁化矢量的方向。一個(gè)磁性層中的磁化矢量被磁性地固定或釘扎，而另一磁性層的磁化方向可以是自由在相同的和相反的方向(其分別被稱(chēng)作“平行”和“反平行”狀態(tài))之間切換。與所述平行和反平行磁性狀態(tài)對(duì)應(yīng)地，磁存儲(chǔ)器元件分別具有低電阻狀態(tài)和高電阻狀態(tài)。因此，電阻的檢測(cè)允許磁電阻存儲(chǔ)器元件(諸如，MTJ裝置)提供存儲(chǔ)在所述磁存儲(chǔ)器元件中的信息。存在兩種完全不同的方法來(lái)對(duì)自由層編程:場(chǎng)切換和自旋矩切換。在場(chǎng)切換式MRAM中，使用與MTJ比特相鄰的電流承載線(xiàn)來(lái)產(chǎn)生作用在自由層上的磁場(chǎng)。在自旋矩式MRAM中，利用通過(guò)MTJ自身的電流脈沖實(shí)現(xiàn)切換。自旋極化的隧穿電流承載的角動(dòng)量使得自由層反轉(zhuǎn)，最終狀態(tài)(平行或反平行)由電流脈沖的極性決定。已知在被圖案化或以另外的方式布置使得流動(dòng)基本上垂直于界面流動(dòng)的MTJ裝置和巨磁電阻裝置中，以及在電流基本上垂直于疇壁流動(dòng)時(shí)在簡(jiǎn)單的線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)中，出現(xiàn)自旋矩轉(zhuǎn)變(spin torque transfer)。任何這樣的呈現(xiàn)出磁電阻的結(jié)構(gòu)潛在地可以成為自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器元件。在某些裝置設(shè)計(jì)中，MTJ的自由磁性層可以具有磁化在膜平面中的穩(wěn)定的磁性狀態(tài)，而在其它情況中，穩(wěn)定的狀態(tài)具有與所述平面垂直的磁化。面內(nèi)(in-plane)裝置典型地具有由自由層的面內(nèi)形狀限定的磁易軸,而垂直裝置典型地采用具有垂直磁各向異性(PMA)的材料，其產(chǎn)生垂直易軸。
自旋矩MRAM (ST-MRAM)(也稱(chēng)作自旋矩轉(zhuǎn)變RAM (STT-RAM))是一種正在興起的存儲(chǔ)器技術(shù)，其潛在地可用于非易失性，具有以比場(chǎng)切換式MRAM高得多的密度的不受限制的耐久性和快速寫(xiě)入速度。由于ST-MRAM切換電流要求隨著MTJc尺寸的降低而降低，因此ST-MRAM具有即使在大多數(shù)的先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)也能良好地比例縮放的潛力。然而，MTJ電阻的增加的易變性，以及在兩個(gè)電流方向維持相對(duì)高的通過(guò)比特單元選擇裝置的切換電流，會(huì)限制ST-MRAM的縮放性。通常寫(xiě)入電流在一個(gè)方向上相比另一個(gè)方向上要高，因此選擇裝置必須能夠傳遞兩個(gè)電流中的較大的那個(gè)。另外，ST-MRAM切換電流要求隨著寫(xiě)入電流脈沖持續(xù)時(shí)間的降低而增加。因此，最小ST-MRAM比特單元方法可能需要相對(duì)長(zhǎng)的切換時(shí)間。
管理隨著ST-MRAM比例縮放而增加的MTJ電阻易變性的一個(gè)方法是:使用自參考(self-referenced)的讀取操作來(lái)決定比特的狀態(tài)。一個(gè)這樣的自參考讀取操作將把比特偏置到期望的電壓，并保持反映所需電流的參考，然后將該比特切換到已知狀態(tài)。可以通過(guò)將把該比特偏置在新的狀態(tài)所需的電流與原始狀態(tài)中所需的電流進(jìn)行比較，來(lái)確定該比特的原始狀態(tài)。電流沒(méi)有改變將指示原始狀態(tài)與所切換的狀態(tài)匹配，而電流在期望方向的改變將指示原始狀態(tài)與所切換的狀態(tài)相反。
在自參考讀取操作可以克服MTJ電阻變化的影響的情況下，這也可能增加讀取時(shí)間要求。自參考讀取操作所需的相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間結(jié)合相對(duì)長(zhǎng)的ST-MRAM寫(xiě)入時(shí)間(與例如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)相比)，使得高連續(xù)帶寬的讀取和寫(xiě)入方法(如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)所使用的那些)更加合乎期望。在DRAM所使用的方法中，同時(shí)讀取大的頁(yè)的(數(shù)千個(gè))比特，并且將每一個(gè)值都存儲(chǔ)在鎖存器中，然后以高得多的速度從該部件讀出該頁(yè)比特的子集。對(duì)于DRAM中的寫(xiě)入，數(shù)據(jù)被類(lèi)似地寫(xiě)入到頁(yè)的子集，之后存在完成該寫(xiě)入處理所需的時(shí)間。DRAM接口，諸如同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)和雙數(shù)據(jù)速率(DDR)DRAM，被設(shè)計(jì)來(lái)使連續(xù)帶寬最大化同時(shí)允許DRAM技術(shù)的自然慢的隨機(jī)周期時(shí)間。ST-MRAM可以受益于類(lèi)似的方法；然而，一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)將是管理以高的帶寬讀和寫(xiě)比特的大的頁(yè)所需的功率。
因此，期望提供ST-MRAM結(jié)構(gòu)和方法，其縮短了自參考讀取操作，降低了在對(duì)多個(gè)比特執(zhí)行自參考讀取操作時(shí)的功率要求，或者，使得存儲(chǔ)器能夠與僅需要在一個(gè)具有較低臨界電流(critical current)要求的方向施加電流通過(guò)MTJ的ST-MRAM切換一起工作。此夕卜，從隨后的具體實(shí)施方式
和所附權(quán)利要求，結(jié)合附圖和前述的技術(shù)領(lǐng)域以及背景技術(shù)，示例性實(shí)施例的其它期望的特征和特性將變得明白。
概要
提供了一種用于編程和讀取自旋矩磁電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的方法和裝置。
一種自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器包括:多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件，由限定膜平面的多個(gè)層形成；第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)，其位置與所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)相鄰，并且被配置來(lái)通過(guò)在預(yù)定的幅度、持續(xù)時(shí)間和方向的電流流過(guò)所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生具有與所述膜平面垂直的主要分量的磁場(chǎng)，來(lái)將所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件設(shè)置為具有與所述膜平面垂直的磁化的已知磁性狀態(tài)；第一磁導(dǎo)性(permeabIe )鐵磁材料，位于所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的至少一個(gè)側(cè)面上，并且具有與所述膜平面平行設(shè)置的并且位于所述膜平面外的至少一個(gè)邊緣；位線(xiàn)，耦接到所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件；以及，耦接到所述位線(xiàn)的電路，其被配置來(lái)通過(guò)所述位線(xiàn)施加自旋矩轉(zhuǎn)變電流到所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的選定的磁電阻存儲(chǔ)器元件。
另一示例性實(shí)施例包括操作自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器的方法，所述自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器包括耦接到多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)的位線(xiàn)、耦接到所述位線(xiàn)的電路、以及接近于所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件設(shè)置的導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)，所述磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)限定具有與其垂直的磁易軸的平面，所述方法包括:通過(guò)施加復(fù)位電流通過(guò)所述導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)以施加與所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)的所述平面垂直的匯集的磁場(chǎng)的主要分量；以及通過(guò)從所述電路向所述位線(xiàn)施加自旋矩轉(zhuǎn)變電流通過(guò)所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的選定的磁電阻存儲(chǔ)器元件來(lái)將所選定的磁電阻存儲(chǔ)器元件編程到第二狀態(tài)。


下面將結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
圖1是一種典型的場(chǎng)切換式MRAM存儲(chǔ)器元件陣列；
圖2示出了在典型的場(chǎng)切換式MRAM存儲(chǔ)器元件陣列的存儲(chǔ)器元件處產(chǎn)生的磁場(chǎng)；
圖3是一種典型的自旋矩存儲(chǔ)器單元；
圖4是示例性的MRAM集成陣列的兩個(gè)單元的部分截面圖5是示例性的MRAM集成陣列的兩個(gè)單元的另一示例性部分截面圖6是MRAM集成陣列的兩個(gè)單元的又一示例性部分截面圖7是用于對(duì)圖4、5和6的MRAM集成陣列進(jìn)行編程的操作方法的流程圖8是用于讀取圖4、5和6的MRAM集成陣列的操作方法的流程圖9是用于對(duì)圖4、5和6的MRAM集成陣列進(jìn)行讀取和編程的操作方法的流程圖10是包括感測(cè)放大器和寫(xiě)入電路的示例性實(shí)施例的框圖11是包括在圖4和6的MRAM集成陣列內(nèi)用于提供自旋矩轉(zhuǎn)變電流和單向讀取電流的NMOS晶體管的不例性實(shí)施例的不意圖12是包括在圖4和6的MRAM集成陣列內(nèi)用于提供自旋矩轉(zhuǎn)變電流和單向讀取電流的二極管的示例性實(shí)施例的示意圖13是包括在圖4和6的MRAM集成陣列內(nèi)提供自旋矩轉(zhuǎn)變電流和單向讀取電流的雙極晶體管的示例性實(shí)施例的示意圖14是與圖4類(lèi)似的MRAM集成陣列的兩個(gè)單元的另一示例性截面圖15是與圖4類(lèi)似的MRAM集成陣列的兩個(gè)單元的另一示例性部分截面圖16是與圖6類(lèi)似的MRAM集成陣列的兩個(gè)單元的示例性部分截面圖17是MRAM集成陣列的兩個(gè)單元的又一示例性部分截面圖；以及
圖18是MRAM集成陣列的兩個(gè)單元的另一示例性部分截面圖。
具體實(shí)施方式
下面的具體實(shí)施方式
在性質(zhì)上僅僅是說(shuō)明性的，而不意圖限制主題的實(shí)施例或這些實(shí)施例的應(yīng)用和用途。在此被描述為示例性的任何實(shí)現(xiàn)方式并不必然是比其它實(shí)現(xiàn)方式優(yōu)選或有利的。此外，意圖不受前述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、概要、或下面的詳細(xì)說(shuō)明中所呈現(xiàn)的明示或暗示的原理的限制。
一種磁電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)陣列包括導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)，所述導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)被設(shè)置為接近多個(gè)磁電阻比特中的每一個(gè)。在電流施加到導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)以產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)將所述多個(gè)比特設(shè)置為復(fù)位狀態(tài)時(shí)，寫(xiě)入或編程操作開(kāi)始。在對(duì)于自由層使用PMA材料時(shí)，導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)和磁電阻比特的設(shè)置是使得磁場(chǎng)在相對(duì)于磁電阻比特的表面成60到90度的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選成90度。對(duì)于具有面內(nèi)磁化的自由層的裝置，導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)和磁電阻比特的設(shè)置是使得磁場(chǎng)主要在自由層的膜平面中。磁導(dǎo)性鐵磁材料(也已知為包覆材料)可以設(shè)置在導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的一部分上，以使磁場(chǎng)匯集在期望的方向。然后施加自旋矩轉(zhuǎn)變(STT)電流到所述磁電阻比特中的選定的磁電阻比特，以將所選定的比特切換到相反的編程狀態(tài)。在讀取操作期間，在利用編程線(xiàn)產(chǎn)生復(fù)位磁場(chǎng)之前，感測(cè)所述多個(gè)比特中的每一個(gè)的電阻。在產(chǎn)生所述磁場(chǎng)，改變處于相反的編程狀態(tài)中的比特的狀態(tài)(并因此，允許確定所有比特的初始狀態(tài))之后，再次感測(cè)該電阻。然后施加STT電流到具有與在施加所述磁場(chǎng)之前不同的電阻的磁電阻比特，使其返回到其初始狀態(tài)。某些實(shí)施例需要僅僅在一個(gè)方向施加STT電流，并且允許使用雙極技術(shù)來(lái)提供STT電流。
MRAM技術(shù)利用磁分量實(shí)現(xiàn)非易失性、高速操作以及優(yōu)異的讀/寫(xiě)耐久性。圖1示出了一種常規(guī)存儲(chǔ)器元件陣列10，其具有一個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)器元件12。磁隧道結(jié)(MTJ)元件，作為一種類(lèi)型的磁電阻存儲(chǔ)器元件的示例，包括:固定鐵磁層14，其具有相對(duì)于外部磁場(chǎng)固定的磁化方向；以及，自由鐵磁層16,其具有隨著外部磁場(chǎng)自由旋轉(zhuǎn)的磁化方向。固定層和自由層被絕緣的隧道阻擋層18分開(kāi)。存儲(chǔ)器元件12的電阻依賴(lài)于隧穿通過(guò)處于所述自由鐵磁層和固定鐵磁層之間的隧道阻擋層的自旋極化的電子的現(xiàn)象。隧穿現(xiàn)象依賴(lài)于電子自旋，使得MTJ元件的電響應(yīng)根據(jù)自由鐵磁層和固定鐵磁層之間的傳導(dǎo)電子的相對(duì)磁化取向和自旋極化。
存儲(chǔ)器元件陣列10包括:導(dǎo)體20 (也稱(chēng)作數(shù)字線(xiàn)20)，沿著存儲(chǔ)器元件12的行延伸；導(dǎo)體22 (也稱(chēng)作位線(xiàn)22)，沿著存儲(chǔ)器元件12的列延伸；以及導(dǎo)體19 (也稱(chēng)作底部電極19)，與固定層14電接觸。盡管底部電極19與固定鐵磁層14接觸，但是數(shù)字線(xiàn)20通過(guò)例如電介質(zhì)材料(未示出)與底部電極19間隔開(kāi)。存儲(chǔ)器元件12位于數(shù)字線(xiàn)20和位線(xiàn)22的交叉點(diǎn)處。通過(guò)供應(yīng)電流到底部電極19和位線(xiàn)22來(lái)切換存儲(chǔ)器元件12的自由層16的磁化方向。所述電流生成磁場(chǎng)，其將選定的存儲(chǔ)器元件的磁化取向從平行切換至反平行，或者反過(guò)來(lái)切換。為了在讀取操作期間感測(cè)元件12的電阻，通過(guò)連接到底部電極19的導(dǎo)電通孔(via)(未示出)從基板中的晶體管(未示出)傳遞電流。
圖2示出了通過(guò)常規(guī)的線(xiàn)性數(shù)字線(xiàn)20和位線(xiàn)22產(chǎn)生的場(chǎng)。為了簡(jiǎn)化MRAM裝置10的說(shuō)明，將如圖所示地把所有方向參照到X和y坐標(biāo)系50。位電流Ib30如果在正x方向流動(dòng)則定義為正，并且數(shù)字電流ID34如果在正y方向流動(dòng)則定義為正。傳遞通過(guò)位線(xiàn)22的正的位電流Ib30導(dǎo)致周?chē)谋忍卮艌?chǎng)Hb32，并且正的數(shù)字電流ID34將引起周?chē)臄?shù)字磁場(chǎng)Hd36。磁場(chǎng)Hb32和Hd36組合來(lái)切換存儲(chǔ)器元件12的磁取向。
圖2中所示的傳統(tǒng)的MRAM切換技術(shù)，使用通過(guò)與存儲(chǔ)器元件相鄰的電流承載線(xiàn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其在實(shí)踐上具有某些限制，尤其在設(shè)計(jì)要求將比特單元比例縮放至較小尺寸時(shí)。例如，降低MTJ元件的物理尺寸導(dǎo)致較低的對(duì)于由熱波動(dòng)導(dǎo)致的不希望的磁化反轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，這是因?yàn)閷?duì)于熱反轉(zhuǎn)的能量勢(shì)壘隨著自由層體積的降低而降低。可以通過(guò)增加磁各向異性來(lái)增強(qiáng)比特的穩(wěn)定性，增加磁各向異性也導(dǎo)致增加的切換場(chǎng)。每毫安電流Id34或Ib30下磁場(chǎng)成36或％32的幅度隨著線(xiàn)寬度的降低而增加，這將有助于達(dá)到較高切換場(chǎng)，但是僅在線(xiàn)被移動(dòng)成比例地接近于MTJ的情況下如此，而這通常是不可能的。另外，線(xiàn)電阻隨著線(xiàn)寬度的降低而增加，這要求較短的線(xiàn)，導(dǎo)致較低的陣列效率。此外，切換場(chǎng)中比特到比特的變化隨著比特尺寸降低而增加，這要求甚至更多的電流來(lái)克服分布以及實(shí)現(xiàn)可靠的切換。
盡管詳細(xì)說(shuō)明了 ST-MRAM，但是在此所描述的某些編程和讀取技術(shù)也可以在場(chǎng)切換式MRAM和相變式存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)。在場(chǎng)切換式MRAM中，STT編程電流將被通過(guò)產(chǎn)生用于切換所選擇的比特的磁場(chǎng)的兩個(gè)寫(xiě)入線(xiàn)的電流脈沖取代。在相變存儲(chǔ)器中，復(fù)位線(xiàn)將被優(yōu)化用于產(chǎn)生加熱脈沖，其將多個(gè)比特復(fù)位到第一電阻狀態(tài)，而不是ST-MRAM實(shí)施例所需的磁場(chǎng)脈沖。在ST-MRAM裝置(諸如，圖3中所示的結(jié)構(gòu))中，通過(guò)使用隔離晶體管42來(lái)迫使電流40直接通過(guò)構(gòu)成存儲(chǔ)器元件12的材料的堆疊(磁隧道結(jié))，來(lái)對(duì)比特進(jìn)行寫(xiě)入。通常來(lái)說(shuō)，通過(guò)傳遞通過(guò)一個(gè)鐵磁層(14或16)而被自旋極化的寫(xiě)電流40對(duì)后續(xù)的層施加自旋矩。該自旋矩可以被用來(lái)通過(guò)改變寫(xiě)電流極性來(lái)使自由鐵磁層16的磁化在兩種穩(wěn)定狀態(tài)之間切換。
簡(jiǎn)言之，在磁體/非磁體/磁體三層結(jié)構(gòu)中的第一磁性層被通過(guò)本領(lǐng)域中已知的許多方法中的任意一種方法基本上固定在其磁取向的情況下，在電子通過(guò)第一磁性層之后電流變?yōu)樽孕龢O化的。自旋極化的電子跨非磁性間隔物，并且然后，通過(guò)自旋角動(dòng)量守恒，對(duì)第二磁性層施加自旋矩，這將該第二層的磁取向切換為與第一層的磁取向平行。如果施加相反極性的電流，則代替地，電子首先通過(guò)第二磁性層。在跨該非磁性間隔物之后，自旋矩被施加到第一磁性層。然而，由于其磁化被固定，因此第一磁性層不進(jìn)行切換。同時(shí)，電子的一部分將反射離開(kāi)第一磁性層，并且在與第二磁性層相互作用之前向回行進(jìn)跨過(guò)非磁性間隔物。在這種情況下，自旋矩作用來(lái)便將第二層的磁取向切換為與第一層的磁取向反平行。自旋矩切換僅發(fā)生在電流40超出元件的臨界電流Ic時(shí)。電路所使用的自旋矩切換電流被選擇為在某種程度上超過(guò)存儲(chǔ)器元件的平均Ic，以使得在施加切換電流時(shí)所有元件將可靠地切換。
參考圖4，一種示例性的磁電阻存儲(chǔ)器陣列400包括切換裝置404和406，其以半導(dǎo)體行業(yè)中公知的方式形成在基板402內(nèi)和基板402上。切換裝置404和406被示出為CMOS晶體管，然而，替代地，其可以是二極管或雙極晶體管，如隨后將詳細(xì)說(shuō)明的。切換裝置404包括:電極412、414，溝道區(qū)416，和柵極418。切換裝置406包括:電極412、424，溝道區(qū)426，和柵極428。在操作中，電壓VSS施加到導(dǎo)電區(qū)域442。
在電介質(zhì)材料430中形成通孔432、434、436，以將電極412耦接到導(dǎo)電區(qū)域442，將電極414耦接到導(dǎo)電區(qū)域444，以及將電極424耦接到導(dǎo)電區(qū)域446。導(dǎo)電區(qū)域442、444、446以相同的工藝步驟形成，并且通過(guò)半導(dǎo)體行業(yè)中已知的工藝將其彼此隔離。導(dǎo)電線(xiàn)466被配置來(lái)接收復(fù)位電壓，并且也可以稱(chēng)作復(fù)位線(xiàn)。在電介質(zhì)材料430中形成通孔452和454以將導(dǎo)電區(qū)域444耦接到導(dǎo)電區(qū)域462，并且將導(dǎo)電區(qū)域446耦接到導(dǎo)電區(qū)域464。在其中形成導(dǎo)電區(qū)域462和464的相同的工藝步驟中，形成導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)466。復(fù)位線(xiàn)466優(yōu)選包括沿著該線(xiàn)的長(zhǎng)度的、在該線(xiàn)的三個(gè)側(cè)面上的磁導(dǎo)性包覆材料，以將磁場(chǎng)匯集在MTJ比特所位于的第四側(cè)面之上。
可縮放的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474形成在電介質(zhì)材料430內(nèi)。在使用MTJ裝置時(shí)，每一包括在底部電極484之上并且被隧道阻擋物486分開(kāi)的自由層482和固定區(qū)域485。在該圖示中，僅示出了兩個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474，以簡(jiǎn)化本發(fā)明的實(shí)施例的描述；然而，應(yīng)理解，MRAM陣列可以包括許多的磁電阻存儲(chǔ)器元件。自由層482耦接到第一導(dǎo)電線(xiàn)408，而可縮放的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474的固定區(qū)域485分別通過(guò)底部電極484和通孔492、494耦接到導(dǎo)電區(qū)域462、464。
固定磁性區(qū)域485是本領(lǐng)域中公知的，并且通常包括被釘扎的合成反鐵磁體，其包括鐵磁固定層、耦合間隔物層、被釘扎的鐵磁層、以及可選的反鐵磁釘扎層。固定鐵磁層被設(shè)置得與隧道阻擋物接觸。耦合間隔物層設(shè)置在固定鐵磁層和被釘扎的鐵磁層之間。反鐵磁的釘扎層在被釘扎的鐵磁層之下并與被釘扎的鐵磁層接觸。鐵磁的固定層和釘扎層每一都具有磁矩矢量，通常通過(guò)耦合間隔物層將磁矩矢量保持反平行以及通過(guò)反鐵磁釘扎層將其保持在固定的方向。因此，固定磁性區(qū)域485的磁矩矢量不是自由旋轉(zhuǎn)的，并且被用作參考。耦合間隔物層由任何合適的非磁性材料形成，其在兩個(gè)與其相反的表面相鄰并接觸的兩個(gè)鐵磁層之間生成反平行的耦合。該耦合層典型地是呈現(xiàn)出振蕩耦合現(xiàn)象(oscillatory coupling phenomenon)的材料，例如，兀素 Ru、0s、Re、Cr、Rh、Cu 或其組合中的至少一個(gè)，具有選擇用于強(qiáng)反平行的耦合的厚度。可選的釘扎層可以包括反鐵磁材料，諸如，PtMn、IrMn、FeMn、PdMn、或其組合。然而,本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，固定磁性區(qū)域484可以具有任何適于提供與隧道阻擋物接觸的固定磁性部分以提供固定的磁參考方向的結(jié)構(gòu)。
自由層482具有響應(yīng)于所施加的場(chǎng)或STT電流(將在下文中討論)自由旋轉(zhuǎn)的磁矩矢量。在不存在STT電流的情況下，磁矩矢量沿著自由層的各向異性易軸取向。
自由層482易軸被取向在與復(fù)位線(xiàn)466產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向成約30度到約60度的范圍內(nèi)的角度。在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，自由層482易軸被取向在與復(fù)位線(xiàn)466所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向成約45度的角度。容易看出，對(duì)于典型的具有Stoner-Wohlfarth類(lèi)切換星形線(xiàn)的自由層，如果與該比特的易軸成45度地施加切換場(chǎng)，則該切換場(chǎng)被降低因數(shù)2。因此，使比特復(fù)位所需的電流也被降低因數(shù)2，使得復(fù)位要求較少的功率。在存在施加的場(chǎng)或STT電流的情況下，自由層482的磁矢量自由旋轉(zhuǎn)。在存在施加的場(chǎng)或STT電流的情況下，固定層485的磁矢量不是自由旋轉(zhuǎn)的，并且被用作參考層。
自由層482，固定層，以及被釘扎的層，可以由任何合適的鐵磁材料形成，諸如下列中的至少一個(gè):元素N1、Fe、Co或其合金，及其并入有其它元素的其它有用合金(所述其它元素諸如，B、Ta、V、S1、和C)，以及所謂的半金屬鐵磁體，諸如，NiMnSb、PtMnSb、Fe3O4、或Cr02。隧道阻擋物486可以包括絕緣材料，諸如A10x、Mg0x、Ru0x、Hf0x、Zr0x、Ti0x，或這些元素的氮化物和氧氮化物。
電介質(zhì)材料430可以是氧化硅、氮化硅(SiN)、氧氮化硅(SiON)、聚酰亞胺、或其組合。導(dǎo)電線(xiàn)408和通孔432、434、436、452、454、492、494優(yōu)選為銅，然而將理解，它們也可以是其它材料，諸如鉭、氮化鉭、銀、金、鋁、鉬、或其它合適的導(dǎo)電材料。
在MRAM陣列結(jié)構(gòu)400的制造期間，每一后續(xù)的層順序沉積或以另外的方式形成，每一 MTJ裝置400可以通過(guò)選擇性的沉積、光刻工藝、蝕刻等，利用半導(dǎo)體行業(yè)中已知的任何技術(shù)來(lái)形成。典型地，MTJ的各層通過(guò)薄膜沉積技術(shù)形成，諸如，物理汽相沉積，包括磁控濺射和離子束沉積，或者熱蒸發(fā)。在MTJ的至少一部分的沉積期間，提供磁場(chǎng)以將優(yōu)選的各向異性易軸設(shè)置到材料中(引起本征各向異性)。另外，MTJ疊層典型地在暴露到沿該優(yōu)選的各向異性易軸指向的磁場(chǎng)的同時(shí)在提高的溫度下退火，以進(jìn)一步設(shè)定該本征各向異性方向，以及設(shè)置在使用反鐵磁釘扎層時(shí)的釘扎方向。所提供的磁場(chǎng)在鐵磁材料中生成對(duì)于磁矩矢量的優(yōu)選的各向異性易軸。除本征各向異性以外，被圖案化成具有大于一的縱橫比的形狀的存儲(chǔ)器元件還將具有形狀各向異性，并且該形狀各向異性和本征各向異性的組合限定易軸，其優(yōu)選與存儲(chǔ)器元件的長(zhǎng)軸平行。在某些情況下，采用具有強(qiáng)的垂直磁各向異性(PMA)的自由層材料可能是有利的，以使得自由層的易軸垂直于膜平面，并且通過(guò)通常指向或指離隧道阻擋物的磁化矢量表征兩個(gè)穩(wěn)定的磁性狀態(tài)。本領(lǐng)域中已知的這樣的PMA材料包括:某些有序的(ordered) LlO合金，諸如:FePt、FePd、CoPt、FeNiPt ;以及某些人工的多層結(jié)構(gòu)，諸如Co/Pt、Co/Pd、CoCr/Pt、Co/Ru、Co/Au、Ni/Co。如果自由層的易軸垂直于膜平面，則磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474將不是相對(duì)于復(fù)位線(xiàn)466中心化的，而是向著復(fù)位線(xiàn)466的一個(gè)邊緣偏移的，從而它們經(jīng)受復(fù)位線(xiàn)466所產(chǎn)生的場(chǎng)的顯著的垂直分量。
該顯著的垂直分量可以通過(guò)圖14的結(jié)構(gòu)1400生成。像圖4中的那樣的元件標(biāo)以相同的參考標(biāo)號(hào)；然而，圖4的導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)466在圖14中被編號(hào)為1466和1467。可縮放的磁電阻存儲(chǔ)器兀件472、474偏離導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1466、1467，并且分別設(shè)置在導(dǎo)電區(qū)域462、464上方。另外的導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1402、1404、1406設(shè)置在導(dǎo)電線(xiàn)408上方，并且偏離且在可縮放的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474的與導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1466和1467相反的側(cè)上。導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1466、1467的三個(gè)側(cè)面1414、1416、1418中的每一個(gè)其上可以形成有包覆材料1472，而與導(dǎo)電線(xiàn)408相鄰(并且面向可縮放的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474)的側(cè)面1412不被包覆。同樣地，導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1402、1404、1406的三個(gè)側(cè)面1422、1424、1426中的每一個(gè)其上可以形成有包覆材料1472，而與導(dǎo)電線(xiàn)408相鄰(并且面向可縮放的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474)的側(cè)面1428不被包覆。包覆材料1472匯集在電流流過(guò)導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1402、1404、1406、1466、1467時(shí)生成的磁場(chǎng)。通過(guò)導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1402、1404、1406、1466、1467的電流的方向例如通過(guò)如下表示:以“點(diǎn)”表示，表示該電流在從圖流出；以及以“叉”表示，表示電流在流到圖中。通過(guò)流過(guò)導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1466、1467、1402、1404、1406的電流生成的磁場(chǎng)以箭頭1432、1434、1436、1438表示，其中在導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1466和1402之間生成磁場(chǎng)1432，并且通過(guò)包覆材料1472使磁場(chǎng)1432匯集；在導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1467和1404之間生成磁場(chǎng)1436，并且通過(guò)包覆材料1472使磁場(chǎng)1436匯集；以及在導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1406和1467之間生成磁場(chǎng)1438，并且通過(guò)包覆材料1472使磁場(chǎng)1438匯集。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，圖中表示磁場(chǎng)的箭頭(諸如，圖14中的箭頭1432、1434、1436、1438)定性地表示通過(guò)比特的中心的近似單個(gè)場(chǎng)線(xiàn)，并且不是復(fù)位線(xiàn)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的完整表示。在對(duì)于具體尺寸和材料給出輸入時(shí)，可以通過(guò)本領(lǐng)域中已知的眾多的計(jì)算機(jī)仿真工具中的一個(gè)對(duì)在被激發(fā)時(shí)在復(fù)位線(xiàn)之間生成的場(chǎng)的完整表示進(jìn)行仿真。為了定性地理解磁場(chǎng)線(xiàn)，可以考慮通過(guò)線(xiàn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向，并因此，沿包覆材料的邊緣的北極和南極的形成，通過(guò)公知的對(duì)于電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的右手規(guī)則確定。注意，場(chǎng)1432和1436相對(duì)于可縮放的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474的平面處在角度Θ。角度Θ優(yōu)選大于60度，并且更優(yōu)選為90度。具有相反電流的復(fù)位線(xiàn)對(duì)可以串聯(lián)連接，從而使得電流再循環(huán)，行進(jìn)一條線(xiàn)的長(zhǎng)度，然后通過(guò)線(xiàn)之間的連接，并在相反的方向行進(jìn)另一條線(xiàn)的長(zhǎng)度。然而，在期望使沿著復(fù)位線(xiàn)的比特的數(shù)量最大化時(shí)，將不把線(xiàn)串聯(lián)連接，以使得可以使用最大可用電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)所需的電流通過(guò)一條線(xiàn)的長(zhǎng)度。由于線(xiàn)的電阻與其長(zhǎng)度成比例，因此最大可用驅(qū)動(dòng)電壓設(shè)置了對(duì)通過(guò)其可以獲得期望的復(fù)位電流的最大線(xiàn)長(zhǎng)的限制。
圖15的結(jié)構(gòu)1500也可以生成傳遞通過(guò)可縮放的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474的磁場(chǎng)的垂直分量。與圖14的相同的元件標(biāo)以相同的參考標(biāo)號(hào)。然而，可縮放的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474被偏移以分別與導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1466、1467交疊，并且導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1402、1404被分別設(shè)置在導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1466、1467上方并分別與導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1466、1467成一線(xiàn)。以與如上所述的類(lèi)似的方式，在導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1402和1466之間生成場(chǎng)1432、1434，并且在導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1404和1467之間生成場(chǎng)1436、1438。注意,在對(duì)于所有的復(fù)位線(xiàn)復(fù)位電流方向相同時(shí),場(chǎng)1432和1436分別垂直于可縮放的磁電阻存儲(chǔ)器兀件472、474。
圖5中示出另一示例性MRAM陣列結(jié)構(gòu)500，其中相同的結(jié)構(gòu)由相同的附圖標(biāo)記表示。對(duì)于基板402，切換裝置404、406，通孔432、434、436、452、454，導(dǎo)電區(qū)域442、444、446、466，以及磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474，制造工藝和材料組分與圖4中的類(lèi)似，并且這里不再重復(fù)。圖5的磁電阻存儲(chǔ)器500與圖4的磁電阻存儲(chǔ)器400之間的不同之處包括:導(dǎo)電區(qū)域466 (編程或復(fù)位線(xiàn))在磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474之上的位置，以及導(dǎo)電區(qū)域442作為位線(xiàn)。MRAM陣列結(jié)構(gòu)500提供小的比特單元，對(duì)于給定的通過(guò)復(fù)位線(xiàn)466的電流具有增加的場(chǎng)產(chǎn)生能力，這是因?yàn)閺?fù)位線(xiàn)466可以定位得更加臨近磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474。
圖6中示出又一示例性MRAM陣列結(jié)構(gòu)600，其中相類(lèi)同的結(jié)構(gòu)由相同的附圖標(biāo)記表示。對(duì)于基板402，切換裝置404,406,通孔432、434、436、452、454，導(dǎo)電區(qū)域442、444、446、466，導(dǎo)電位線(xiàn)408，以及磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474，制造工藝和材料組分與圖4的類(lèi)似，并且不再重復(fù)這些內(nèi)容。導(dǎo)電區(qū)域442被配置來(lái)接收電壓VSS，并且導(dǎo)電層408作為位線(xiàn)。圖6的磁電阻存儲(chǔ)器600與圖4的磁電阻存儲(chǔ)器400之間的不同之處包括:復(fù)位線(xiàn)466在磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474之上且與磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474間隔開(kāi)的復(fù)位線(xiàn)466的位置。磁電阻存儲(chǔ)器600結(jié)構(gòu)提供了與500類(lèi)似的小的比特單元，但是，通過(guò)將復(fù)位線(xiàn)466與磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474電隔離(與存儲(chǔ)器400類(lèi)似)消除了沿復(fù)位線(xiàn)466的電壓降對(duì)感測(cè)操作以及STT電流的施加的不利影響。如果自由層的易軸與膜平面垂直的，則磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474將不是相對(duì)于復(fù)位線(xiàn)466中心化的，而是向復(fù)位線(xiàn)466的一個(gè)邊緣偏移從而使得它們經(jīng)受復(fù)位線(xiàn)466所產(chǎn)生的場(chǎng)的顯著的垂直分量。
參考圖16，該場(chǎng)的顯著的垂直分量可以通過(guò)結(jié)構(gòu)1600生成。圖16的與圖6相類(lèi)同的兀件標(biāo)以相同的附圖標(biāo)記。然而，圖6的導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)466在圖16中被編號(hào)為1666、1667和1668。導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1666、1667、1668偏離可縮放的磁電阻存儲(chǔ)器兀件472、474。導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1602、1604位于導(dǎo)電線(xiàn)608下并從導(dǎo)電線(xiàn)608移開(kāi),并且偏離可縮放磁電阻存儲(chǔ)器兀件472、474。導(dǎo)電區(qū)域1606和1608以與導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1602、1604相同的工藝沉積，并且通過(guò)通孔1612和1614分別耦接到導(dǎo)電區(qū)域444、446。導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1666、1667、1668的三個(gè)側(cè)面1612、1614、1616中的每一個(gè)其上可以形成有包覆材料1662，而與導(dǎo)電線(xiàn)602相鄰的側(cè)面1618未被包覆。同樣地，導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1602、1604的三個(gè)側(cè)面1622、1624、1626中的每一個(gè)其上可以形成有包覆材料1672，而與導(dǎo)電線(xiàn)602相鄰(并且面向可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474)的側(cè)面1628未被包覆。包覆材料1672使在電流流過(guò)導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1602、1604時(shí)產(chǎn)生的場(chǎng)匯集。包覆材料1662使在電流流過(guò)導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1666、1667、1668時(shí)產(chǎn)生的場(chǎng)匯集。經(jīng)導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的電流的方向例如以“點(diǎn)”表示，表示電流在從圖流出，以及以“叉”表示，表示電流在流到圖中。經(jīng)導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1666、1667、1668、1602、1604的電流所產(chǎn)生的場(chǎng)由箭頭1632、1634、1636、1638表示，其中場(chǎng)1632在導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1666和1602之間產(chǎn)生，并且被包覆材料1662和1672匯集，場(chǎng)1634在導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1602和1667之間產(chǎn)生，并且被包覆材料1672和1662匯集，場(chǎng)1636在導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1667和1604之間，并且被包覆材料1662和1672匯集；場(chǎng)1638產(chǎn)生在導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1604和1668之間，并且被包覆材料1672和1662匯集。注意，場(chǎng)1632和1636相對(duì)于可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474的平面成角度Θ。角度Θ優(yōu)選大于60度，并且更優(yōu)選為約90度。具有相反電流的復(fù)位線(xiàn)的對(duì)可以串聯(lián)連接，以使得電流再循環(huán)，行進(jìn)一條線(xiàn)的長(zhǎng)度，然后經(jīng)過(guò)線(xiàn)之間的連接，并在相反的方向行進(jìn)另一條線(xiàn)的長(zhǎng)度。然而，在期望使沿著復(fù)位線(xiàn)的比特的數(shù)量最大化時(shí)，線(xiàn)將不串聯(lián)連接，以使得最大可用電壓可以被用于驅(qū)動(dòng)所需的電流通過(guò)一條線(xiàn)的長(zhǎng)度。由于線(xiàn)的電阻與其長(zhǎng)度成比例，因此最大可用驅(qū)動(dòng)電壓設(shè)置對(duì)于通過(guò)其可以獲得期望的復(fù)位電流的最大線(xiàn)長(zhǎng)度的限制。
圖17中示出用于生成與可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474垂直的場(chǎng)的另一實(shí)施例，其中與圖4的相同的元件以相同的附圖標(biāo)記表示。導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1702、1704被形成為與可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474相鄰，通孔1706、1708分別將可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474耦接到導(dǎo)電線(xiàn)408。導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1702、1704的三個(gè)側(cè)面1732、1734、1736中的每一個(gè)其上可以形成有包覆材料1772，而與可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474相鄰的側(cè)面1738不被包覆。在電流(在以點(diǎn)表示的從圖來(lái)的方向流動(dòng))經(jīng)過(guò)導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1702并被包覆材料1772匯集時(shí)，生成磁場(chǎng)1712。同樣地，在電流(在以點(diǎn)表示的從圖來(lái)的方向流動(dòng))經(jīng)過(guò)導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1704并被包覆材料1772匯集時(shí)，生成磁場(chǎng)1714?？梢钥吹剑艌?chǎng)1712、1714垂直地通過(guò)可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474。
圖18中示出用于生成與可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474垂直的場(chǎng)的另一結(jié)構(gòu)，其中與圖17相類(lèi)同的元件以相同的附圖標(biāo)記表示。導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1802被形成為與可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474相鄰。位于可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474的膜平面之上和之下的導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1802的兩個(gè)側(cè)面1832、1836其上可以形成有包覆材料1872，而與可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474相鄰的側(cè)面1838、1834不被包覆。在電流(在以點(diǎn)表示的從圖來(lái)的方向流動(dòng))經(jīng)過(guò)導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1802并被包覆材料1872匯集時(shí)，生成磁場(chǎng)1832、1833，其垂直地通過(guò)可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474。應(yīng)當(dāng)理解，盡管示出了僅僅兩個(gè)可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474和僅僅一個(gè)導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1802，但是可以形成多個(gè)可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474和導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1802，其中至少一對(duì)可縮放磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474設(shè)置在導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)1802的兩側(cè)上。
對(duì)于上面討論的磁電阻存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)400、500、600、1500、1600、1700、1800，電流被施加通過(guò)被設(shè)置為臨近所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474中的每一個(gè)的復(fù)位線(xiàn)，以生成磁場(chǎng)并施加該磁場(chǎng)到所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474，并將每一個(gè)所述磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474設(shè)置到第一狀態(tài)。然后，將STT電流施加到所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的選定的磁電阻存儲(chǔ)器元件，以將所選定的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474的狀態(tài)改變到第二狀態(tài)。更具體地，參考圖7的流程圖，提供了一種對(duì)ST-MRAM編程的方法，包括:通過(guò)施加電流通過(guò)復(fù)位線(xiàn)來(lái)施加磁場(chǎng)到多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474中的每一個(gè)，來(lái)將所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474設(shè)置(702)到第一狀態(tài)；以及，通過(guò)經(jīng)位線(xiàn)408 (圖4、6、14、15、16、17、18)以及442 (圖5)從電路404、406施加STT電流到所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474中的選定的磁電阻存儲(chǔ)器元件，來(lái)將所選定的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474編程到第二狀態(tài)。
在一個(gè)替代實(shí)施例中，在存儲(chǔ)器元件的復(fù)位期間，還使除施加通過(guò)復(fù)位線(xiàn)的電流以外的電流通過(guò)存儲(chǔ)器元件。所述通過(guò)存儲(chǔ)器元件的電流可以是足夠大的，足以導(dǎo)致自由層的磁性加熱，從而降低自由層的磁化以及存儲(chǔ)器元件的相應(yīng)切換場(chǎng)。隨著降低的切換場(chǎng)，復(fù)位場(chǎng)和復(fù)位電流被降低，對(duì)于低功率和電路設(shè)計(jì)的靈活性這是期望的。加熱電流的幅度可以與用于ST切換所需的幅度類(lèi)似，并且極性可以相同。盡管自由層上的ST與磁場(chǎng)產(chǎn)生的切換矩相反，但是場(chǎng)矩占主導(dǎo)從而存儲(chǔ)器元件被復(fù)位到正確的狀態(tài)。在該替代實(shí)施例的一種優(yōu)選方法中，在場(chǎng)復(fù)位電流被降低到零之前加熱電流關(guān)斷。
一種從ST-MRAM讀取數(shù)據(jù)的方法，包括:進(jìn)行第一感測(cè)以感測(cè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474中的每一個(gè)的電阻，繼之以施加電流通過(guò)臨近所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474中的每一個(gè)設(shè)置的復(fù)位線(xiàn)以生成磁場(chǎng)并施加該磁場(chǎng)到所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474，并將所述磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474中的每一個(gè)設(shè)置到第一狀態(tài)。然后進(jìn)行第二感測(cè)以感測(cè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474的電阻。識(shí)別從第一感測(cè)到第二感測(cè)與磁性狀態(tài)的改變對(duì)應(yīng)地改變了電阻的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474。與磁性狀態(tài)的改變對(duì)應(yīng)地改變或未改變電阻的存儲(chǔ)器元件的序列表示被存儲(chǔ)在磁電阻存儲(chǔ)器元件中的數(shù)據(jù)。然后，將STT電流施加到所識(shí)別的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474，以將所識(shí)別的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474的狀態(tài)改變到第二狀態(tài)。更具體地，參考圖8的流程圖，提供了一種讀取ST-MRAM的方法，包括:感測(cè)(802)多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474中的每一個(gè)的電阻；通過(guò)施加電流通過(guò)復(fù)位線(xiàn)來(lái)施加復(fù)位場(chǎng)到所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474中的每一個(gè)，來(lái)將所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474設(shè)置(804)到第一狀態(tài)；感測(cè)(806)所述磁電阻存儲(chǔ)器元件中的響應(yīng)于所述復(fù)位場(chǎng)改變了磁性狀態(tài)的至少一個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的改變；以及，將所述磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474中的具有電阻改變的至少一個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件編程為第二狀態(tài)，該編程是通過(guò)從電路404、406經(jīng)位線(xiàn)408 (圖4、6)和442 (圖5)來(lái)施加STT電流到所選定的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474進(jìn)行的，從而使所述多個(gè)MTJ比特返回到其原始狀態(tài)。
一種操作ST-MRAM電路的方法包括:將已經(jīng)從多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474讀取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到相關(guān)聯(lián)的電路(諸如，多個(gè)鎖存器)中，允許用戶(hù)執(zhí)行從所述相關(guān)聯(lián)的電路的讀取操作和對(duì)所述相關(guān)聯(lián)的電路的寫(xiě)入操作，其可以改變所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中的存儲(chǔ)狀態(tài)中的一個(gè)或多個(gè)，以及那些存儲(chǔ)狀態(tài)到所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474中的寫(xiě)入。更具體地，參考圖9的流程圖，提供了一種編程磁電阻存儲(chǔ)器的方法，包括:感測(cè)(902)多個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)472、474中的每一個(gè)的電阻；通過(guò)施加電流通過(guò)復(fù)位線(xiàn)以施加復(fù)位場(chǎng)到所述磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474中的每一個(gè)，來(lái)將所述磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474設(shè)置(904)到第一狀態(tài)；感測(cè)(906)任何所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474的電阻的改變；識(shí)別(908)表示所述磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474的初始狀態(tài)的數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到相關(guān)聯(lián)的電路中；改變(910)所述相關(guān)聯(lián)的電路中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中的存儲(chǔ)狀態(tài)中的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)；以及，響應(yīng)于所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，根據(jù)需要將特定的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474編程(912)到第二狀態(tài)，以表示所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，所述編程是通過(guò)從電路404、406經(jīng)位線(xiàn)408 (圖4、6)和442 (圖5)施加STT電流到所選定的磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474而進(jìn)行的。
圖10是對(duì)于圖8的方法可以用于磁電阻存儲(chǔ)器400、500、600、1500、1600、1700、1800中來(lái)通過(guò)感測(cè)每一個(gè)磁電阻比特472、474的電阻來(lái)編程磁電阻存儲(chǔ)器元件的典型的感測(cè)電路1000的框圖。感測(cè)放大器1002和寫(xiě)入電路1004耦接到圖4和6的位線(xiàn)408以及圖5的位線(xiàn)442。感測(cè)放大器1002感測(cè)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474的電阻并提供數(shù)據(jù)到寫(xiě)入電路1004，寫(xiě)入電路1004用于對(duì)磁電阻存儲(chǔ)器元件472、474編程。對(duì)于圖9的方法，感測(cè)放大器包括前置放大器1006和鎖存器1008。通過(guò)前置放大器1006感測(cè)的電阻被作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在鎖存器1008中。在磁電阻存儲(chǔ)器元件比特被編程之前用戶(hù)可以改變(步驟910)該數(shù)據(jù)。
圖7、8、9的流程圖是適于與磁電阻存儲(chǔ)器一起使用的示例。應(yīng)當(dāng)理解，所述方法可以包括任何數(shù)量的另外的或替代的任務(wù)，所示出和討論的任務(wù)不需要以所示的順序執(zhí)行，并且可以并入另外的步驟到在此未詳細(xì)描述的具有另外的功能性的處理或更廣泛的過(guò)程中。此外，所示出和描述的任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)可以被從所述方法中的一個(gè)方法中省略，只要期望的總體功能性保持不變即可。
如圖4、5、6、14、15、16、17、18 中所示的磁電阻存儲(chǔ)器 400、500、600、1500、1600、1700、1800包括NMOS作為切換裝置404、406，并且如圖11的示意圖中所代表的。切換裝置404,405被耦接在位線(xiàn)BLl和地之間，而切換裝置406、407被耦接在位線(xiàn)BLO之間。磁電阻存儲(chǔ)器元件472、473被分別耦接在位線(xiàn)BLO和切換裝置404、405的電極之間。磁電阻存儲(chǔ)器元件474、475被分別耦接在位線(xiàn)BLO和切換裝置406、407的電極之間。切換裝置404、406的柵極耦接到字線(xiàn)WL1，切換裝置405、407的柵極耦接到字線(xiàn)WL0。切換裝置404、405、406、407的配置允許單向STT電流對(duì)磁電阻存儲(chǔ)器400、500、600、700編程。還示出了對(duì)于施加STT電流或讀取偏置電流通過(guò)磁電阻存儲(chǔ)器元件472同時(shí)沒(méi)有電流施加到磁電阻存儲(chǔ)器元件473、474、475所必要的施加到BL0、BL1、WL0和WLl的電壓的示例性情形。向NMOS裝置404和406的柵極施加電壓在磁電阻存儲(chǔ)器元件472和474的底部電極處使能接地的電流路徑，而向NMOS裝置405和407的柵極施加地在磁電阻存儲(chǔ)器元件473和475的底部電極處保持開(kāi)路。另外，向BLl施加正電壓(諸如，VDD)使得電流流過(guò)磁電阻存儲(chǔ)器元件472，但不流過(guò)磁電阻存儲(chǔ)器元件473。向BLO施加地防止電流流過(guò)磁電阻存儲(chǔ)器元件474或475。
替代地，這些切換裝置404、405、406、407可以包括二極管1204、1205、1206、1207(圖12)或者雙極晶體管1304、1305、1306、1307 (圖13)。與圖11類(lèi)似，BLO、BLU WLO和WLl上示出的示例性電壓情形說(shuō)明選擇性地施加電流通過(guò)磁電阻存儲(chǔ)器元件472同時(shí)沒(méi)有電流被施加到磁電阻存儲(chǔ)器元件473、474、和475。特別地，在圖12中，向BLl和WLO施加正電壓(諸如，VDD)而向BLO和WLl施加地，使得二極管1204被正向偏置，并傳導(dǎo)電流通過(guò)磁電阻存儲(chǔ)器元件472，而二極管1205、1206和1207被反向偏置并且沒(méi)有電流流過(guò)磁電阻存儲(chǔ)器元件473、474和475。在圖13中，與圖12中所描述的相同的電壓情形將BJT1304的基極-發(fā)射極端子正向偏置，并使電流流過(guò)磁電阻存儲(chǔ)器元件472流向BJT1304的集電極至地，而B(niǎo)JT1305U306和1307的基極發(fā)射極端子保持反向偏置，并且沒(méi)有電流流過(guò)磁電阻存儲(chǔ)器元件473、474和475。通過(guò)這些示例，可以看出可以如何將電流選擇性地施加到含有若干行和若干列的磁電阻存儲(chǔ)器元件的陣列中的一個(gè)或多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件。
應(yīng)理解，代替如圖4、5、6、14、15、16、17、18中所示在基板中形成晶體管404、405、406,407, 二極管 1204、1205、1206、1207，或者雙極晶體管 1304、1305、1306、130，它們可以形成在金屬層之間，使得能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)存儲(chǔ)器元件垂直層。
已經(jīng)說(shuō)明了磁電阻存儲(chǔ)器400、500、600、1400、1500、1600、1700、1800的結(jié)構(gòu)和操作方法，因此使得能夠?qū)崿F(xiàn)自參考的讀取操作，降低在對(duì)多個(gè)比特執(zhí)行自參考的讀取操作時(shí)的功率要求，或者，使得存儲(chǔ)器能夠與要求僅在一個(gè)方向施加電流通過(guò)MTJ的ST-MRAM切換過(guò)程一起作用。
盡管在前述的詳細(xì)說(shuō)明中已經(jīng)呈現(xiàn)了至少一個(gè)示例性實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，存在大量的變型例。還應(yīng)當(dāng)理解，這些示例性實(shí)施例僅僅是示例，并不意圖以任何方式限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用性或配置。而是，前述的詳細(xì)說(shuō)明將提供本領(lǐng)域技術(shù)人員以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的方便的指引，應(yīng)理解，在示例性實(shí)施例中所描述的各元素的功能和布置中可以進(jìn)行各種改變而不偏離如所附權(quán)利要求闡述的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器，包括: 多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件，其由多個(gè)層形成，所述多個(gè)層限定膜平面； 第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)，設(shè)置得與所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)相鄰，并且被配置來(lái)通過(guò)在預(yù)定幅度、持續(xù)時(shí)間和方向的電流流過(guò)所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生具有與所述膜平面垂直的主要分量的磁場(chǎng)，將所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件設(shè)置到具有與所述膜平面垂直的磁化的已知磁性狀態(tài)； 第一磁導(dǎo)性鐵磁材料，設(shè)置在所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的至少一個(gè)側(cè)面上，并且其至少一個(gè)邊緣設(shè)置得與所述膜平面平行并且在所述膜平面外； 位線(xiàn)，耦接到所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件；以及 耦接到所述位線(xiàn)的電路，所述電路被配置來(lái)通過(guò)所述位線(xiàn)施加自旋矩轉(zhuǎn)變電流到所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的選定的磁電阻存儲(chǔ)器元件。
2.如權(quán)利要求1所述的自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器，其中所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)被配置來(lái)產(chǎn)生相對(duì)于所述磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件的所述多個(gè)層的所述膜平面成約90度角的磁場(chǎng)。
3.如權(quán)利要求1 所述的自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器，還包括: 第二導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)，設(shè)置得與所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)相鄰，其中所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)和所述第二導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)在它們之間產(chǎn)生所述磁場(chǎng)，以及； 第二磁導(dǎo)性鐵磁材料，在所述膜平面的與設(shè)置在所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)上的所述第一磁導(dǎo)性鐵磁材料的至少一個(gè)邊緣相反的一側(cè)上，被設(shè)置在所述第二導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的至少一個(gè)側(cè)面上，并且其至少一個(gè)邊緣設(shè)置得與所述膜平面平行并且在所述膜平面外。
4.如權(quán)利要求3所述的自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器，其中所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)被設(shè)置在所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)和所述第二導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)之間，所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)和所述第二導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)設(shè)置在所述多個(gè)層的所述膜平面的相反的側(cè)上。
5.如權(quán)利要求4所述的自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器，其中所述第一磁導(dǎo)性鐵磁材料設(shè)置在所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的三個(gè)側(cè)面上，而所述第二磁導(dǎo)性鐵磁材料設(shè)置在所述第二導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的三個(gè)側(cè)面上，并且所述復(fù)位線(xiàn)被配置來(lái)匯集由流過(guò)每一所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)和所述第二導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，以使得該磁場(chǎng)具有施加到所述多個(gè)磁電阻元件的最大垂直分量。
6.如權(quán)利要求4所述的自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器，還包括: 第二導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)，設(shè)置得與所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)相鄰，并且被配置來(lái)通過(guò)在預(yù)定幅度、持續(xù)時(shí)間和方向的電流流過(guò)該第二導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生具有與所述膜平面垂直的主要分量的磁場(chǎng)，將所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件設(shè)置到具有與所述膜平面垂直的磁化的已知磁性狀態(tài)，所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)和所述第二導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)設(shè)置在所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)的相反的側(cè)上，并被配置為使電流以相同的方向流過(guò)所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)和所述第二導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)。
7.如權(quán)利要求1所述的自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器，其中所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)設(shè)置在所述多個(gè)層的所述膜平面中。
8.如權(quán)利要求7所述的自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器，其中所述第一磁導(dǎo)性鐵磁材料設(shè)置在所述膜平面的第一側(cè)上的所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)上，所述第二磁導(dǎo)性鐵磁材料設(shè)置在所述膜平面的第二側(cè)上的所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)上，并且所述第一磁導(dǎo)性鐵磁材料和第二磁導(dǎo)性鐵磁材料被配置來(lái)匯集由流過(guò)所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，以使得該磁場(chǎng)具有施加到所述多個(gè)磁電阻元件的最大垂直分量。
9.如權(quán)利要求8所述的自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器，其中所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)與所述磁電阻存儲(chǔ)器元件中的兩個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件相鄰間隔開(kāi)，并被配置有位于所述膜平面的相反側(cè)上的所述第一磁導(dǎo)性鐵磁材料和第二磁導(dǎo)性鐵磁材料，以將所述磁場(chǎng)施加到所相鄰的兩個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件兩者。
10.如權(quán)利要求9所述的自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器，其中所述第一導(dǎo)電線(xiàn)被配置來(lái)匯集由通過(guò)所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)流向所述兩個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其具有與所述膜平面垂直的主要磁場(chǎng)分量，并且對(duì)于所述兩個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的一個(gè)在第一方向，對(duì)于所述兩個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的另一個(gè)在第二方向。
11.如權(quán)利要求7所述的自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器，還包括: 設(shè)置在所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的三個(gè)側(cè)面上的所述第一磁導(dǎo)性鐵磁材料，并且 所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的第一側(cè)面設(shè)置在所述膜平面的第一側(cè)上，所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的第二側(cè)面設(shè)置在所述 膜平面的第二側(cè)上，并且所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的第三側(cè)面與所述膜平面垂直，其中所述磁導(dǎo)性鐵磁材料被配置來(lái)匯集由流過(guò)所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)以使得該場(chǎng)具有施加到位置與所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的其上沒(méi)有設(shè)置磁導(dǎo)性鐵磁材料的第四側(cè)面相鄰的所述多個(gè)磁電阻元件的最大垂直分量。
12.—種操作自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器的方法，所述自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器包括耦接到多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)的位線(xiàn)、耦接到所述位線(xiàn)的電路、以及設(shè)置得接近于所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件的第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)，所述磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)限定一平面，所述平面具有與該平面垂直的磁易軸，所述方法包括: 通過(guò)施加復(fù)位電流通過(guò)所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)來(lái)施加與所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件的所述平面垂直的匯集的磁場(chǎng)的主要分量，將所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件設(shè)置到第一狀態(tài)；以及 通過(guò)從所述電路向所述位線(xiàn)施加自旋矩轉(zhuǎn)變電流通過(guò)所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件中的選定的磁電阻存儲(chǔ)器元件，將所選定的磁電阻存儲(chǔ)器元件編程到第二狀態(tài)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括:相對(duì)所述平面成90度地施加所述磁場(chǎng)。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述磁電阻存儲(chǔ)器元件每一個(gè)都包括磁隧道結(jié)裝置，其具有被隧道阻擋物分開(kāi)的固定磁性區(qū)域和自由磁性區(qū)域。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括:在設(shè)置在所述磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)的相反側(cè)上的第二導(dǎo)電線(xiàn)和所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)之間生成所述磁場(chǎng)。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括:通過(guò)設(shè)置得與所述磁電阻存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)相鄰的所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)生成所述磁場(chǎng)。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括:通過(guò)設(shè)置在兩個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件之間的所述導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)在所述兩個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件內(nèi)生成所述磁場(chǎng)。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括:通過(guò)在所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的一部分的周?chē)O(shè)置磁導(dǎo)性鐵磁材料來(lái)使所述磁場(chǎng)匯集。
全文摘要
對(duì)自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器陣列編程，所述自旋矩磁電阻存儲(chǔ)器陣列包括導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)，所述導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)設(shè)置得接近多個(gè)磁電阻比特中的每一個(gè)并被配置來(lái)將所述多個(gè)磁電阻存儲(chǔ)器元件設(shè)置到具有與該磁電阻比特的膜平面垂直的磁化的已知狀態(tài)。所述導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)被設(shè)置為使得在預(yù)定的幅度、持續(xù)時(shí)間和方向的電流流過(guò)所述第一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)時(shí)以與所述膜平面垂直的主要分量施加所述磁場(chǎng)?？梢栽O(shè)置另一導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)，其中所述磁場(chǎng)生成在兩個(gè)導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)之間。可以在所述導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)或多個(gè)所述導(dǎo)電復(fù)位線(xiàn)的一部分周?chē)O(shè)置磁導(dǎo)性鐵磁材料，以通過(guò)將磁導(dǎo)性鐵磁材料的邊緣設(shè)置在所述膜平面的相反側(cè)上使所述磁場(chǎng)匯集在期望的方向上。
文檔編號(hào)H01L29/82GK103180960SQ201180047237
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者S·瓊 申請(qǐng)人:艾沃思賓技術(shù)公司