发明名称 写入可缩放磁阻随机存取记忆体装置的方法
摘要 本发明揭示一种用于转换一可缩放磁阻记忆体单元(10)之方法,该方法包括用来提供夹在一字元线(20)与一数位线(30)之间的一磁阻记忆体装置(3)之步骤,使得电流波形可在不同时间应用于该字元线及数位线,导致一磁场通量使该装置的有效磁矩向量旋转大约180°。该磁阻记忆体装置包含N个非强磁性耦合的强磁性层。可调整N以改变该装置的磁转换量。
申请公布号 TW583666 申请公布日期 2004.04.11
申请号 TW091123192 申请日期 2002.10.08
申请人 摩托罗拉公司 发明人 李奥尼德 撒佛琴格;布莱利N 安捷;尼可拉斯D 利佐;马克F 迪赫雷拉;杰森 艾伦 詹斯基
分类号 G11C11/14;G11C11/15 主分类号 G11C11/14
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种用于转换一磁阻记忆体装置之方法,包括以 下步骤: 提供临近一第一导体与一第二导体的一磁阻记忆 体元件,其中该磁阻记忆体元件包括一第一磁区与 一第二磁区,由一穿隧位障分开,该第一及第二磁 区的至少其一包括N个强磁性材料层,其系非强磁 性耦合,其中N为至少等于二的一整数,并且其中每 层具有一调节磁矩以提供一写入模式,而且每个该 第一及第二磁区具有一临近该穿隧位障的磁矩向 量,其在一时间t0定位于一较佳方向; 在一时间t1接通穿过该第一导体的一第一电流; 在一时间t2接通穿过该第二导体的一第二电流; 在一时间t3切断穿过该第一导体的该第一电流;及 在一时间t4切断穿过该第二导体的该第二电流,使 得临近该穿隧位障的磁矩向量之一定位于一方向, 其与在时间t0时的初始较佳方向不同。2.如申请专 利范围第1项转换一磁阻记忆体装置之方法,其中 该第一及第二磁区之一的一子层磁矩摩擦平衡率 的范围为:0≦∣Mbr∣≦0.1。3.如申请专利范围第1 项转换一磁阻记忆体装置之方法,其申时间t0.t1.t2. t3及t4的大小顺序为:t0<t1<t2<t3<t4。4.如申请专利范 围第1项转换一磁阻记忆体装置之方法,进一步包 括步骤将该第一及第二导体定位为相对于对方的 90角。5.如申请专利范围第1项转换一磁阻记忆体 装置之方法,进一步包括步骤将时间t0的较佳方向 设置为相对于该第一及第二导体的非零角度。6. 如申请专利范围第1项转换一磁阻记忆体装置之方 法,其中接通该第一及第二导体中各自的该第一及 第二电流的步骤包括:使用一足够大的组合电流大 小以导致该磁阻记忆体元件的转换。7.如申请专 利范围第1项转换一磁阻记忆体装置之方法,其中 该N层强磁性材料由一非强磁性耦合材料分开,以 提供该非强磁性耦合。8.如申请专利范围第7项转 换一磁阻记忆体装置之方法,其中提供该磁阻记忆 体元件的步骤包括:在该非强磁性耦合材料中使用 Ru、Os、Re、Cr、Rh及Cu的至少其中之一或其组合与 化合物。9.如申请专利范围第7项转换一磁阻记忆 体装置之方法,其中该非强磁性耦合材料具有一厚 度,范围在4至30之间。10.如申请专利范围第1 项转换一磁阻记忆体装置之方法,其中提供该磁阻 记忆体元件的步骤包括:在该强磁性材料中使用Ni 、Fe、Mn、Co之一以及其组合。11.如申请专利范围 第10项转换一磁阻记忆体装置之方法,其中提供该 磁阻记忆体元件的步骤包括:为该N层强磁性材料 的每一层提供一厚度,范围在15至100之间。12. 如申请专利范围第1项转换一磁阻记忆体装置之方 法,另外包括一步骤向该磁阻记忆体元件提供一实 质上圆形的横截面。13.如申请专利范围第1项转换 一磁阻记忆体装置之方法,另外包括一步骤藉由增 加N来缩放该量,使得该量实质上保持不变或增加, 并且该磁阻记忆体元件的横向尺寸缩到更小时,该 第一及第二磁区之一的一磁矩摩擦平衡率保持不 变。14.如申请专利范围第1项转换一磁阻记忆体装 置之方法,另外包括一步骤调整该N层的磁矩,使得 该装置横向尺寸缩到更小时,所需用来转换该磁矩 向量的一磁场实质上保持不变。15.如申请专利范 围第1项转换一磁阻记忆体装置之方法,其中提供 该写入模式的步骤包括调整该N层的每一层的力矩 以在一操作电流下提供一直接写入模式,使得每个 该第一及第二导体中的电流受一正极性脉冲作用 而写入一状态,而该第一及第二导体两者中的电流 受一负极性脉冲作用而反转该状态。16.如申请专 利范围第15项转换一磁阻记忆体装置之方法,其中 该时间t3与t4近似相等,使得该磁阻记忆体装置在 该操作电流下以该直接写入模式操作。17.如申请 专利范围第16项转换一磁阻记忆体装置之方法,其 中该时间t1与t2近似相等,使得该磁阻记忆体装置 在该操作电流下以该直接写入模式操作。18.如申 请专利范围第1项转换一磁阻记忆体装置之方法, 其中提供该写入模式的步骤包括调整该N层的每一 层的力矩,以在一操作电流下提供一触发写入模式 ,使得每个该第一及第二导体中的电流受一相同极 性脉冲作用而写入一状态,而该第一及第二导体两 者中的电流都受该相同极性脉冲作用而反转该状 态。19.如申请专利范围第18项转换一磁阻记忆体 装置之方法,另外包括一步骤读取该磁阻记忆体装 置以获得储存资讯,并在接通及切断该第一及第二 电流步骤之前,将该储存资讯与要写入的程式资讯 进行比较。20.如申请专利范围第18项转换磁阻记 忆体装置之方法,另外包括一步骤使用单极方向电 流提供该第一及第二电流。21.一种用于转换一磁 阻记忆体装置之方法,包括以下步骤: 提供临近一第一导体与一第二导体的一磁阻记忆 体元件,其中该磁阻记忆体元件包括一固定磁区与 一自由磁区,由一穿隧位障分开,该自由磁区包括 一强磁性材料的N个非强磁性耦合层,其中N是大于 或等于二的一整数,并且其中该N层定义一量而该N 层的每一层具有一调节磁矩以提供一写入模式,并 且其中该第一及第二磁区之一的一子层磁矩摩擦 平衡率的范围为0≦∣Mbr∣≦0.1,并且该自由磁区 具有一临近该穿隧位障的一磁矩向量,其在时间t0 定位于一较佳方向;及 在一时间t1对该第一及第二导体之一导体应用一 字元电流脉冲,并在一时间t3切断该字元电流脉冲, 同时又在一时间t2对该第一及第二导体之另一导 体应用一数位线电流脉冲,并在一时间t4切断该数 位线电流脉冲,其中t0<t1<t2<t3<t4,使得临近该穿隧位 障的该自由磁区的磁矩向量在时间t4定位于一方 向,与其在时间t0的初始较佳方向不同。22.一种用 于转换一磁阻装置之方法,包括以下步骤: 提供临近一第一导体与一第二导体的一磁阻装置, 其中该磁阻装置包括一自由磁区与一固定磁区,由 一穿隧位障分开,该自由磁区包括一N层合成非强 磁性结构,其定义一个量,其中N是大于或等于二的 一整数,该N层合成非强磁性结构包括非强磁性耦 合强磁性层,其具有临近该穿隧位障的一磁矩向量 ,在一时间t0定位于一较佳方向,并且该N层合成非 强磁性结构受调整以提供一触发写入模式; 读取该磁阻记忆体装置的一初始状态,并将该初始 状态与要储存在该磁阻记忆体装置中的一新状态 进行比较;及 只有在该初始状态与要储存的该新状态不同时,在 一时间t1对该第一及第二导体之一导体应用一字 元电流脉冲,并在一时间t3切断该字元电流脉冲,同 时又在一时间t2对该第一及第二导体之另一导体 应用一数位线电流脉冲,并在一时间t4切断该数位 线电流脉冲。图式简单说明: 图1是一磁阻随机存取记忆体装置的简单断面图; 图2是一带有字元线及数位线的磁阻随机存取记忆 体装置的简单平面图; 图3是一图示,用来说明在磁阻随机存取记忆体装 置中产生直接或触发写入模式的磁场振幅组合的 一模拟; 图4是一图示,用来说明字元电流及数位电流都接 通时的时序图; 图5是一图示,用来说明在触发写入模式下,将「1」 写到「0」时,一磁阻随机存取记忆体装置的磁矩 向量的旋转; 图6是一图示,用来说明在触发写入模式下,将「0」 写到「1」时,一磁阻随机存取记忆体装置的磁矩 向量的旋转; 图7是一图示,用来说明在直接写入模式下,将「1」 写到「0」时,一磁阻随机存取记忆体装置的磁矩 向量的旋转; 图8是一图示,用来说明在直接写入模式下,将「0」 写到已经为「0」的状态时,一磁阻随机存取记忆 体装置的磁矩向量的旋转; 图9是一图示,用来说明只有数位电流接通时字元 电流及数位电流的时序图;及 图10是一图示,用来说明只有数位电流接通时,一磁 阻随机存取记忆体装置的磁矩向量的旋转。
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