发明名称 记忆胞
摘要 本发明提供一种记忆胞,包括一开关元件、一第一磁性穿隧接面装置以及一第二磁性穿隧接面装置。该开关元件具有一源极与一汲极。该第一磁性穿隧接面装置具有一第一穿隧接面电阻,且耦接该开关元件之源极与该汲极中之一端。该第二磁性穿隧接面装置具有一第二穿隧接面电阻,且耦接该开关元件之源极与该汲极中之另一端,其中该第二穿隧接面电阻小于该第一穿隧接面电阻。
申请公布号 TWI278860 申请公布日期 2007.04.11
申请号 TW094116459 申请日期 2005.05.20
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 林文钦;邓端理;林俊杰;李文钦
分类号 G11C11/15(2006.01) 主分类号 G11C11/15(2006.01)
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路4段279号3楼;颜锦顺 台北市大安区信义路4段279号3楼
主权项 1.一种记忆胞,包括: 一开关元件,具有一源极与一汲极; 一第一磁性穿隧接面装置,具有一第一穿隧接面电 阻且耦接该开关元件之源极与该汲极中之一端;以 及 一第二磁性穿隧接面装置,具有一第二穿隧接面电 阻且耦接该开关元件之源极与该汲极中之另一端, 其中该第二穿隧接面电阻小于该第一穿隧接面电 阻。 2.如申请专利范围第1项所述之记忆胞,其中该开关 元件包含一电晶体。 3.如申请专利范围第1项所述之记忆胞,其中该开关 元件包含一二极体。 4.如申请专利范围第1项所述之记忆胞,其中该第二 穿隧接面电阻之电阻値至少小于该第一穿隧接面 电阻之电阻値20%。 5.如申请专利范围第1项所述之记忆胞,其中该第一 与该第二磁性穿隧接面装置分别包括一第一与一 第二穿隧阻障与复数个第一电极与复数个第二电 极,其中位于该第一穿隧阻障与该第一电极之间的 一第一表面接点区域大于位于该第二穿隧阻障与 该第二电极之间的一第二表面接点区域。 6.如申请专利范围第5项所述之记忆胞,其中该第一 表面接点区域至少大于该第二表面接点区域20%。 7.如申请专利范围第1项所述之记忆胞,其中该第一 磁性穿隧接面装置包括具有一第一厚度之一第一 穿隧阻障以及具有一第二厚度之一第二穿隧阻障, 其中该第一厚度大于该第二厚度。 8.如申请专利范围第7项所述之记忆胞,其中该第一 厚度至少大于该第二厚度20%。 9.如申请专利范围第1项所述之记忆胞,其中: 该第一磁性穿隧接面装置包括: 一第一穿隧阻障,内插于一第一自由铁磁层与一第 一固定铁磁层之间; 一第二穿隧阻障,内插于一第二自由铁磁层与一第 二固定铁磁层之间,该第一与第二自由铁磁层之一 紧邻该第一与该第二固定铁磁层之一;以及 该第二磁性穿隧接面装置包括一第三穿隧阻障,内 插于一第三自由铁磁层与一第三固定铁磁层之间 。 10.如申请专利范围第9项所述之记忆胞,其中该第 二磁性穿隧接面装置不包括超过一个的穿隧阻障 。 11.如申请专利范围第1项所述之记忆胞,其中该第 一磁性穿隧接面装置包括: 一自由铁磁层; 一固定铁磁层; 一穿隧阻障,内插于该自由铁磁层与该固定铁磁层 之间;以及 一电阻元件,内插于一电压源与该自由铁磁层或该 固定铁磁层之间。 12.如申请专利范围第1项所述之记忆胞,其中该第 一磁性穿隧接面装置包括一第一穿隧阻障,内插于 一第一自由铁磁层与一第一固定铁磁层之间,以及 一第二穿隧阻障,内插于一第二自由铁磁层与一第 二固定铁磁层之间,其中该第一与第二固定铁磁层 电连接该开关元件的源极或汲极,该第一与该第二 自由铁磁层与一电压源电性并联。 13.如申请专利范围第1项所述之记忆胞,其中该第 一磁性穿隧接面装置包括一第一穿隧阻障,内插于 一第一自由铁磁层与一第一固定铁磁层之间,以及 一第二穿隧阻障,内插于一第二自由铁磁层与一第 二固定铁磁层之间,其中该第一与第二自由铁磁层 电连接该开关元件的源极或汲极,该第一与该第二 固定铁磁层与一电压源电性并联。 14.如申请专利范围第1项所述之记忆胞,其中该第 一磁性穿隧接面装置包括一第一穿隧阻障,该第一 穿隧阻障包括一第一组成物,以及该第二磁性穿隧 接面装置包括一第二穿隧阻障,该第二穿隧阻障包 括一第二组成物,其中该第一组成物异于该第二组 成物。 15.如申请专利范围第14项所述之记忆胞,其中该第 一组成物的一第一阻抗値小于该第二组成物的一 第二阻抗値。 16.如申请专利范围第15项所述之记忆胞,其中该第 一阻抗値至少小于该第二阻抗値20%。 17.如申请专利范围第1项所述之记忆胞,其中该第 一磁性穿隧接面装置包括一第一数量的穿隧阻障 层,该第二磁性穿隧接面装置包括一第二数量的穿 隧阻障层,其中该第二数量小于该第一数量。 18.一种记忆胞,包括; 一偏压导体; 一第一磁性穿隧接面装置包括一第一自由铁磁层 、一第一固定铁磁层以及内插于该第一自由铁磁 层与该第一固定铁磁层之一第一穿隧阻障,且从而 定义一第一接点区域,该第一接点区域位于该第一 穿隧阻障与该第一自由铁磁层以及该第一穿隧阻 障与该第一固定铁磁层之间,其中该第一自由铁磁 层电连接该偏压导体; 一第二磁性穿隧接面装置包括一第二自由铁磁层 、一第二固定铁磁层以及内插于该第二自由铁磁 层与该第二固定铁磁层之一第二穿隧阻障,且从而 定义一第二接点区域,该第二接点区域位于该第二 穿隧阻障与该第二自由铁磁层以及该第二穿隧阻 障与该第二固定铁磁层之间,且该第二接点区域的 面积大小异于该第一接点区域的面积,其中该第二 自由铁磁层电连接该偏压导体;以及 一开关装置,具有一源极与一汲极,其中该源极与 该汲极其中之一极电连接该第一固定铁磁层,该源 极与该汲极之另一极电连接该第二固定铁磁层。 19.一种记忆胞,包括; 一偏压导体; 一第一磁性穿隧接面装置包括一第一自由铁磁层 、一第一固定铁磁层以及具有一第一厚度之一第 一穿隧阻障,内插于该第一自由铁磁层与该第一固 定铁磁层之间,其中该第一自由铁磁层电连接该偏 压导体; 一第二磁性穿隧接面装置包括一第二自由铁磁层 、一第二固定铁磁层以及具有一第二厚度之一第 二穿隧阻障,内插于该第二自由铁磁层与该第二固 定铁磁层之间,且该第二厚度异于该第一厚度,其 中该第二自由铁磁层电连接该偏压导体;以及 一开关装置,具有一源极与一汲极,其中该源极与 该汲极其中之一极电连接该第一固定铁磁层,该源 极与该汲极之另一极电连接该第二固定铁磁层。 20.一种记忆胞,包括; 一偏压导体; 一第一磁性穿隧接面装置包括一第一自由铁磁层 、一第一固定铁磁层以及一第一穿隧阻障,内插于 该第一自由铁磁层与该第一固定铁磁层之间,其中 该第一自由铁磁层电连接该偏压导体; 一第二磁性穿隧接面装置包括一第二自由铁磁层 、一第二固定铁磁层以及一第二穿隧阻障,内插于 该第二自由铁磁层与该第二固定铁磁层之间,一第 三自由铁磁层、一第三固定铁磁层以及一第三穿 隧阻障,内插于该第三自由铁磁层与该第三固定铁 磁层之间,该第三自由铁磁层接触该第二固定铁磁 层,该第二自由铁磁层电性连接该偏压导体;以及 一开关装置,具有一源极与一汲极,其中该源极与 该汲极其中之一极电连接该第一固定铁磁层,该源 极与该汲极之另一极电连接该第三固定铁磁层。 21.一种记忆胞,包括; 一偏压导体; 一开关装置,具有一源极与一汲极; 一第一磁性穿隧接面装置包括一第一自由铁磁层 、一第一固定铁磁层以及一第一穿隧阻障,其中该 第一磁性穿隧接面装置电连接该偏压导体与该开 关装置的该源极与该汲极之一极; 一第二磁性穿隧接面装置包括一第二自由铁磁层 、一第二固定铁磁层以及一第二穿隧阻障,其中该 第二磁性穿隧接面装置电连接该偏压导体与该开 关装置的该源极与该汲极之另一极;以及 一电阻元件,电性串联该第二磁性穿隧接面装置与 该偏压导体以及该开关装置之间。 图式简单说明: 第1图为根据本发明之一实施例之一具有一记忆胞 阵列之积体电路的方块示意图。 第2图为第1图中的记忆胞阵列中一记忆胞的实施 例之方块示意图。 第3图为第2图所示之记忆胞之一磁性穿隧接面结 构之第一实施例之剖面图。 第4图为第2图所示之记忆胞之一磁性穿隧接面结 构之第二实施例之剖面图。 第5图为第2图所示之记忆胞之一磁性穿隧接面结 构之第三实施例之剖面图。 第6图为第2图所示之记忆胞之一磁性穿隧接面结 构之第四实施例之剖面图。 第7图为第2图所示之磁阻性随机存取记忆体之磁 滞曲线示意图。 第8图为第2图所示之磁阻性随机存取记忆体之磁 滞曲线示意图。 第9图为第2图所示之磁阻性随机存取记忆体之磁 滞曲线示意图。 第10图为根据本发明之MRAM记忆胞与MRAM记忆胞阵列 之另一实施例之示意图。 第11图为根据本发明之MRAM记忆胞与MRAM记忆胞阵列 之另一实施例之示意图。 第12图为第11图中MRAM记忆胞60之一实施例之示意图 。 第13图为第11图中MRAM记忆胞60之另一实施例之示意 图。 第14图为第11图中MRAM记忆胞60之另一实施例之示意 图。 第15图为第11图中MRAM记忆胞60之另一实施例的示意 图。 第16图为根据本发明之记忆阵列805之一实施例的 示意图。 第17a图为第16图中记忆胞807之一实施例的示意图 。 第17b图为第16图中记忆胞807之另一实施例的示意 图。 第17c图为第16图中记忆胞807之另一实施例的示意 图。 第17d图为第16图中记忆胞807之另一实施例的示意 图。
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