專利名稱：靜磁場輔助的阻性感測元件的制作方法
靜磁場輔助的阻性感測元件
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)存儲器件一般以快速且高效的方式工作以存取數(shù)據(jù)。一些存儲器件利用固態(tài)存儲器單元的半導(dǎo)體陣列來存儲數(shù)據(jù)的獨立位。這類存儲器單元可以是易失性的或者非易失性的。易失性存儲器單元通常只在持續(xù)向該器件提供操作功率時保持存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)。非易失性存儲器單元即使在不施加操作功率的情況下通常也能保持存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)。阻性感測存儲器(RSM)單元可以被配置成具有不同的電阻以存儲不同的邏輯狀態(tài)。隨后可以在讀取操作期間通過施加讀取電流并感測與跨單元的壓降相關(guān)的信號來檢測單元的電阻。RSM單元的示例性類型包括阻性隨機存取存儲器(RRAM)、磁性隨機存取存儲器(MRAM)以及自旋扭矩轉(zhuǎn)移隨機存取存儲器(STTRAM或STRAM)。在這些和其它類型的器件中，通常期望在降低功耗、減少開關(guān)電流以及降低設(shè)計復(fù)雜性的同時提高性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的多個實施例一般涉及用于向諸如自旋扭矩轉(zhuǎn)移隨機存取存儲器(STRAM) 之類的非易失性存儲器單元寫入數(shù)據(jù)的裝置和關(guān)聯(lián)方法。根據(jù)一些實施例，阻性感測元件(RSE)具有熱輔助區(qū)、磁隧穿結(jié)(MTJ)以及釘扎區(qū) (pinned region)。當(dāng)用自旋極化電流向MTJ寫入第一邏輯狀態(tài)時，釘扎和熱輔助區(qū)各自具有基本上為零的凈磁矩。當(dāng)用靜磁場向MTJ寫入第二邏輯狀態(tài)時，釘扎區(qū)具有基本上為零的凈磁矩，并且熱輔助區(qū)具有非零的凈磁矩。根據(jù)其它實施例，提供了具有熱輔助區(qū)、磁隧穿結(jié)(MTJ)以及釘扎區(qū)的阻性感測元件(RSE)。用自旋極化電流向MTJ寫入第一邏輯狀態(tài)，同時釘扎和熱輔助區(qū)各自的凈磁矩為零。用靜磁場向MTJ寫入第二邏輯狀態(tài)，同時釘扎區(qū)的凈磁矩為零并且熱輔助區(qū)被激活以產(chǎn)生非零的凈磁矩。鑒于以下結(jié)合附圖的詳細討論，可以理解表征本發(fā)明多個實施例的這些和多種其它特征和優(yōu)勢。


圖1大體上示出數(shù)據(jù)存儲器件的功能框圖。圖2概括示出單位單元的功能框圖。圖3概括示出根據(jù)本發(fā)明多個實施例構(gòu)建和操作的圖2中存儲器單元的結(jié)構(gòu)。圖4示出根據(jù)本發(fā)明多個實施例構(gòu)建并操作的示例性阻性感測元件。圖5示出根據(jù)本發(fā)明多個實施例構(gòu)建并操作的示例性阻性感測元件。圖6示出根據(jù)本發(fā)明多個實施例構(gòu)建并操作的替換示例性阻性感測元件。圖7示出根據(jù)本發(fā)明多個實施例構(gòu)建并操作的替換示例性阻性感測元件。圖8概括示出根據(jù)本發(fā)明多個實施例的阻性感測元件的示例性操作。
圖9提供根據(jù)本發(fā)明多個實施例的阻性感測元件的示例性操作。圖10示出根據(jù)本發(fā)明多個實施例構(gòu)建并操作的示例性阻性感測元件陣列。圖11是單極寫入操作的流程圖，概括示出根據(jù)本發(fā)明多個實施例所執(zhí)行的步驟。
具體實施例方式圖1提供根據(jù)本發(fā)明多個實施例構(gòu)建和操作的數(shù)據(jù)存儲器件100的功能框圖。器件100包括頂層控制器(CPU)102、接口(I/F)電路104和非易失性數(shù)據(jù)存儲陣列106。I/F 電路104在控制器102的指導(dǎo)下操作以在陣列106和主機器件之間傳遞數(shù)據(jù)。圖2示出可以在圖1的陣列106中使用的單位單元110構(gòu)造的功能框圖。單位單元110具有與開關(guān)器件114串聯(lián)連接的阻性感測元件(RSE) 112。開關(guān)器件114在如圖所示的打開位置時用于增加單位單元110的電阻，以便有效地防止電流通過該單元。閉合位置允許讀取和寫入電流通過單位單元110。圖3在120處示出示例性RSE構(gòu)造。RSE 120被配置成自旋扭矩轉(zhuǎn)移隨機存取存儲器(STRAM)單元，包括從由阻擋層128(諸如氧化鎂，MgO)分隔的兩個鐵磁層1對、1沈形成的磁隧穿結(jié)(MTJ) 122。與鐵磁層124、126的相對磁化方向相關(guān)聯(lián)地確定MTJ 122的電阻當(dāng)磁化沿同一方向(平行)時，MTJ處于低阻態(tài)(RJ ；當(dāng)磁化沿相反方向(逆平行)時， MTJ處于高阻態(tài)(Rh)。通過將參考層耦合到釘扎磁化層(例如永磁體等)，固定參考層126的磁化方向。 可以通過使由參考層126中的磁化極化過的驅(qū)動電流流過，改變自由層124的磁化方向。為了讀取由MTJ 122存儲的邏輯狀態(tài)，使相對小的電流流過源線(SL)和位線(BL) 之間的MTJ。由于MTJ在相應(yīng)邏輯0和1狀態(tài)下的低電阻和高電阻之間存在差異，所以位線上的電壓會不同，這可以使用適當(dāng)?shù)淖x出放大器來感測。開關(guān)器件130在讀取和寫入操作期間允許對MTJ 122進行選擇性訪問。開關(guān)器件130可被表征為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。字線(WL)連接到晶體管130的柵極端子，如圖所示。在可操作時，諸如圖2-3所示的單位單元可能具有缺點，諸如寫入電流不對稱的特性。例如，將圖3中的RSE 120設(shè)為逆平行的高阻態(tài)(難編程方向)可能需要在寫入驅(qū)動器方面比將RSE設(shè)為平行的低阻態(tài)(易編程方向)付出更大的努力。單位單元中RSE和開關(guān)器件相對于寫入電流方向的相對次序也可能促成這種不對稱的寫入特性。因此，本發(fā)明的多個實施例一般涉及寫入特性被改進的新穎的存儲器元件結(jié)構(gòu)。 如下所述，該存儲器單元結(jié)構(gòu)包括具有熱輔助區(qū)、磁隧穿結(jié)(MTJ)和釘扎區(qū)的阻性感測元件(RSE)。當(dāng)用自旋極化電流向MTJ寫入第一邏輯狀態(tài)時，釘扎區(qū)和熱輔助區(qū)各自具有基本上為零的凈磁矩。此外，當(dāng)用靜磁場向MTJ寫入第二邏輯狀態(tài)時，釘扎區(qū)具有基本上為零的凈磁矩， 并且熱輔助區(qū)具有非零的凈磁矩。采用沿相同方向通過存儲器單元的單極寫入電流來寫入兩種邏輯狀態(tài)。圖4提供根據(jù)多個實施例能夠在圖2的單位單元110中使用的RSE 140的示例性構(gòu)造。RSE 140由包括自由層144以及第一和第二阻擋層146和148的磁隧穿結(jié)142來表征。在一些實施例中，自由層144是能夠維持磁極性的鐵磁材料，并且第一和第二阻擋層 146,148是氧化物阻擋層。第一和第二氧化物層146和148可以由多種材料構(gòu)建，并不限于氧化物。換言之，可以在磁隧穿結(jié)142中采用除氧化物之外的阻擋材料以將自由層144與不期望的磁脈沖屏蔽。此外，將RSE 140的磁隧穿結(jié)142設(shè)置在熱輔助層150和釘扎層152之間。熱輔助層150能夠存儲在兩個相反方向中任一個上具有力矩的磁極性。同時，釘扎層152具有力矩在單個方向上的磁極性。在一些實施例中，釘扎層152的磁矩與熱輔助層150的磁矩方向相反，以便在磁隧穿結(jié)142上提供零凈磁矩。此外，按照需要，開關(guān)器件巧4還連接到RSE 140以允許選擇RSE 140。能夠明白， 開關(guān)器件相對于RSE 140的位置并不受限，可以在不背離本發(fā)明精神本質(zhì)的情況下改變。應(yīng)該注意，在一些實施例中，熱輔助層150在第一溫度下具有零凈磁矩，而在升高的第二溫度下具有非零凈磁矩。如圖4所示，熱輔助層150可以是單種鐵磁材料，諸如但不限于稀土過渡金屬及其合金，諸如TbCoi^e。然而，可以組合使用多個熱輔助層150以形成熱輔助區(qū)，如圖5所示。圖5示出根據(jù)本發(fā)明多個實施例的RSE 160的示例性構(gòu)造。具有自由層164以及第一和第二氧化物層166和168的磁隧穿結(jié)162被示為設(shè)置在釘扎區(qū)170與熱輔助區(qū)172 之間。釘扎區(qū)170包括由氧化物層178連接的第一和第二釘扎層174和176。釘扎層176 和178被配置成具有相反的磁矩以便向磁隧穿結(jié)162提供零凈磁矩。然而，使用氧化物材料分隔釘扎層176和178并非必需，因為可以在不背離本發(fā)明精神本質(zhì)的情況下使用任何所需的間隔材料。類似地，第一和第二釘扎層176和178的具體磁取向并不受限，可以是產(chǎn)生零凈磁矩的任何配置。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，開關(guān)器件 184的位置靠近熱輔助區(qū)172，但是可以被定位成靠近釘扎區(qū)170而不會損害本發(fā)明的精神本質(zhì)。如上所述，熱輔助區(qū)172包括被配置成在第一溫度下向磁隧穿結(jié)162提供零凈磁矩的多個熱輔助層180和182。與釘扎區(qū)170非常類似，熱輔助層180和182具有產(chǎn)生相反磁矩的磁取向。阻擋層、氧化物層或類似層184設(shè)置在熱輔助層180和182之間以分隔各磁矩。這樣，由于釘扎層176和174以及熱輔助層180和182的平衡磁矩，RSE160具有零凈磁矩。一旦自由層164保持一磁極性，RSE 160的阻態(tài)就會呈現(xiàn)出來并且允許讀取邏輯狀態(tài)。應(yīng)該注意，可以采用合成亞鐵磁材料構(gòu)建多個熱輔助層，其中一熱輔助層具有高于另一的居里溫度。因此，在預(yù)定溫度下，可以按照需要通過溫度操控?zé)彷o助層180和182以及熱輔助區(qū)172的磁矩。在圖6和7中，大體上將圖5的RSE 160示為符合本發(fā)明多個實施例的替換構(gòu)造。 如圖6所示，熱輔助層180和182的每一個以及熱輔助區(qū)172的磁矩垂直于磁隧穿結(jié)162 和釘扎區(qū)170的磁矩。這種配置在第一溫度下仍然向磁隧穿結(jié)提供零凈磁矩，而在第二溫度下大大降低了向自由層164寫入邏輯狀態(tài)所需的電流量。相比之下，磁隧穿結(jié)162和釘扎區(qū)170可被配置成相對于熱輔助區(qū)172具有垂直各向異性，如圖7所示。盡管存在垂直各向異性，但是磁隧穿結(jié)162的凈磁矩仍保持為零， 直到第二溫度激活熱輔助區(qū)172以產(chǎn)生非零凈磁矩。應(yīng)該注意，圖6和7所示的RSE 160各個區(qū)域的磁取向不是限制性的。例如，磁隧穿結(jié)162可被配置成具有垂直各向異性，同時釘扎區(qū)170的磁矩與具有面內(nèi)磁化的熱輔助區(qū)172垂直。STRAM單元(以及其它類型的RSE單元)的一個問題涉及單元晶體管的最小可實現(xiàn)尺寸。通常，期望確保將單元晶體管配置得足夠大，以便能夠適應(yīng)執(zhí)行寫入操作所需的必備寫入電流密度以及柵極控制電壓而不會對單元晶體管造成損害。同時，由于晶體管通常是對單元可縮放性的限制因素，因此減小晶體管的尺寸能夠有助于存儲器陣列總密度的增加。相關(guān)事宜是寫入電流不對稱。STRAM單元通常被配置成寫入電流沿不同方向通過該單元，以便寫入不同的邏輯狀態(tài)。對其它類型的RSE單元同樣如此。例如，在第一方向上施加寫入電流可以將單元電阻設(shè)為低，從而表示第一邏輯狀態(tài)(例如邏輯0)。在相反的第二方向上施加寫入電流可以將單元電阻設(shè)為高，從而表示相反的邏輯狀態(tài)(例如邏輯1)?；趩卧倪@種配置，在一個方向上寫入單元可能比在另一方向上更難。多個因素會促成這種不對稱。一個因素是磁隧穿結(jié)和開關(guān)器件元件相對于所施加的寫入電流方向的相對次序；即寫入電流是首先通過磁隧穿結(jié)，還是首先通過開關(guān)器件。其它因素可能涉及磁隧穿結(jié)(或其它可變阻性元件)內(nèi)諸層的配置和次序。對于圖5的示例性RSE 160，可以構(gòu)想，當(dāng)電流在一方向上通過使得寫入電流在遇到開關(guān)器件184之前遇到磁隧穿結(jié)162時，寫入磁隧穿結(jié)162的狀態(tài)會相對容易(該方向被稱為“易”方向)。相反，可以構(gòu)想，當(dāng)寫入電流在遇到磁隧穿結(jié)之前通過晶體管(漏極-源極接點)時，在相反方向上寫入磁隧穿結(jié)162的狀態(tài)會較為困難(該方向被稱為“難”方向)°因此，如下所述，本發(fā)明的多個實施例采用新穎的結(jié)構(gòu)和技術(shù)以便于用單向、單極電流和靜磁場向RSE寫入多種邏輯狀態(tài)。對RSE使用單一的電流、極性和方向可以完全避免RSE和單位單元兩者的寫入電流不對稱。同時，使用靜磁場向RSE寫入邏輯狀態(tài)可以提供有利的功耗以及因改善單位單元劣化而得到提升的數(shù)據(jù)存儲穩(wěn)定性?，F(xiàn)在參照圖8和9，圖8和9提供了圖5的RSE 160的示例性操作。在圖8中，RSE 160被示為與開關(guān)元件(晶體管)184串聯(lián)的可變電阻器。位線被定位成靠近釘扎區(qū)170， 而開關(guān)元件184和源線靠近熱輔助區(qū)172。應(yīng)該注意，熱輔助區(qū)172被示出在第一溫度下， 其中產(chǎn)生零凈磁矩。當(dāng)寫入電流190從位線流到釘扎區(qū)170時，由于釘扎區(qū)170和熱輔助區(qū)172兩者的平衡磁矩，RSE 160具有零凈磁矩。在一些實施例中，當(dāng)寫入電流190通過RSE 160時被自旋極化，從而將磁隧穿結(jié)162的自由層164的磁取向設(shè)為第一極性。所設(shè)的極性為RSE 160提供了對應(yīng)于預(yù)定邏輯狀態(tài)的關(guān)聯(lián)電阻。在寫入電流190通過RSE 160、開關(guān)器件184 和源線之后，RSE 160經(jīng)歷來自自由層164的總磁矩，因為熱輔助區(qū)172和釘扎區(qū)170的磁矩保持平衡。為了向RSE 160寫入第二邏輯狀態(tài)，圖9示出靜磁場192的生成和功能。當(dāng)期望向RSE 160寫入第二邏輯狀態(tài)時，熱輔助區(qū)172被加熱到第二溫度，在該溫度下，熱輔助層之一 180或182具有改變的磁矩。熱輔助區(qū)172中平衡磁矩的缺乏產(chǎn)生非零凈磁矩以及強得足以將磁隧穿結(jié)162的自由層164的極性切換到第二邏輯狀態(tài)的靜磁場。應(yīng)該注意，釘扎區(qū)170在靜磁場192的生成和利用期間保持平衡，具有零凈磁矩。 與需要補償釘扎區(qū)170的磁矩的情況相比，釘扎區(qū)170的零凈磁矩允許靜磁場以更小的強度改變自由層164的磁極性。從而，RSE 160的多個區(qū)域的零凈磁矩允許改善穩(wěn)定性、性能和功耗。單個單極、 單向?qū)懭腚娏鞯氖褂么蟠蠼档土送ǔＳ糜谘a償寫入電流不對稱所需的復(fù)雜性。同時，靜磁場的使用提供了采用雙向?qū)懭腚娏鳠o法實現(xiàn)的精度和低功耗。還應(yīng)該注意，熱輔助區(qū)172達到第二溫度所采用的方式并不受限。換言之，可以采用各種組件或過程來升高熱輔助區(qū)172的溫度并生成靜磁場。此外，熱輔助區(qū)172的溫度升高無需電流通過整個RSE 160。例如，可以與磁隧穿結(jié)162和釘扎區(qū)170無關(guān)地對熱輔助區(qū)172加熱。因此，可以采用生成非零凈磁矩和關(guān)聯(lián)靜磁場的多種方式來方便對熱輔助區(qū) 172的控制和操縱。應(yīng)該明白，使用雙向?qū)懭腚娏飨蜃栊愿袦y元件寫入邏輯狀態(tài)具有許多缺點，諸如高功耗、降低的穩(wěn)定性以及復(fù)雜的寫入電流不對稱補償電路。實際上，考慮到寫入電流在相反方向上通過阻性感測元件的不精確性和不一致性，使用雙向?qū)懭腚娏魉鶐淼娜秉c要比優(yōu)點多。因此，本發(fā)明的多個實施例一般工作起來可以提供精確、可靠的阻性感測元件，該元件具有一些特定區(qū)域，這些特定區(qū)域在使用單極、單向?qū)懭腚娏飨蜃栊愿袦y元件寫入邏輯狀態(tài)的期間具有基本為零的凈磁矩，而在使用靜磁場向阻性感測元件寫入邏輯狀態(tài)時具有非零凈磁矩。使用靜磁場代替在相反方向上通過阻性感測元件的寫入電流可以提供更高的性能，同時降低功耗。圖10描述了示例性實施例以解釋以上特征和優(yōu)勢。圖10示出被安排成半導(dǎo)體陣列的圖5-9所示阻性感測元件的陣列200。具體而言，圖10示出由202A-202C標(biāo)示的三個 STRAM單元，每個單元具有關(guān)聯(lián)的開關(guān)器件(晶體管)204A-C。開關(guān)元件各自由字線206連接和控制，字線206能夠按需選擇一個或多個特定的阻性感測元件。應(yīng)該明白，可以將該陣列擴展成具有任意數(shù)量的由這種單元構(gòu)成的列和行，因此圖7中簡化的2x2陣列只是出于說明目的而并非限制性的。字線、位線和源線橫跨陣列的各種方向也只是示例性的，并且可以按需定向。阻性感測元件202A-C的每一個還連接到與多路復(fù)用器210相耦合的熱輔助線208。熱輔助線208允許在不必使電流通過整個阻性感測元件的情況下將阻性感測元件的熱輔助區(qū)從第一溫度加熱到第二溫度。然而，熱輔助線208的配置并非限制性的，因為一根熱輔助線208可以連接到任何數(shù)量的阻性感測元件。類似地，多路復(fù)用器210的數(shù)量和取向也不局限于圖10所示的配置。 例如，可以對每行或每列的阻性感測元件實施多路復(fù)用器210。在操作期間，陣列200可以從驅(qū)動器212向阻性感測元件202A-C的每個或全部提供電壓。在一些實施例中，驅(qū)動器212所提供的電壓經(jīng)由位線214到達預(yù)定數(shù)量的阻性感測元件202A-C，所述預(yù)定數(shù)量的阻性感測元件是通過字線206操作每個期望的開關(guān)器件 204A-C上的柵極而被選擇的。電壓在通過阻性感測元件之后，可以通過源線216到達接地 218。應(yīng)該注意，由于阻性感測元件202A-C的靜磁場寫入能力，不需要能夠在相反方向上(從源線到位線)使電流通過阻性感測元件的第二電壓驅(qū)動器。然而，將驅(qū)動器212定位在位線214上的配置并非限制性的，因為驅(qū)動器212和接地218的位置可以倒置而不會背離本發(fā)明的精神本質(zhì)。
圖11提供單向?qū)懭氩僮?30的流程圖，概括示出根據(jù)本發(fā)明多個實施例所執(zhí)行的步驟。在步驟232，提供至少具有熱輔助區(qū)、釘扎區(qū)和磁隧穿結(jié)的阻性感測元件(RSE)。在步驟234，用自旋極化電流向RSE寫入第一邏輯狀態(tài)。在一些實施例中，熱輔助區(qū)處于產(chǎn)生基本上為零的凈磁矩的第一溫度下。類似地，在步驟234，釘扎區(qū)被表征為具有零凈磁矩。隨后，在步驟236，激活RSE的熱輔助區(qū)以提供非零凈磁矩并生成靜磁場。在步驟 238，靜磁場遷移到RSE的磁隧穿結(jié)以向RSE寫入第二邏輯狀態(tài)。該例程隨后在步驟240結(jié)束ο單向?qū)懭氩僮?30的多個步驟并非限制性的，因為這些步驟可以省略或重復(fù)任意次數(shù)。換言之，可以重復(fù)地向RSE寫入第一邏輯狀態(tài)而未曾寫入第二邏輯狀態(tài)，反之亦然。盡管以上闡述的多個實施例一般基于單元的阻性感測元件和開關(guān)器件的相對連貫次序來標(biāo)識難方向和易方向，但是這并不一定是限制性的。相反，可以構(gòu)想，多種存儲器單元構(gòu)造可以替換地具有基于單元其它特征的“易”和“難”方向。應(yīng)該理解，本文所公開的多個實施例同樣適合這些其它類型的存儲器元件獲得讀取電流對稱而無需損失單元可靠性。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本文所示的多個實施例提供了以快速、可靠的方式向阻性感測元件寫入數(shù)據(jù)的優(yōu)點。用單個單向?qū)懭腚娏鲗懭攵鄠€阻態(tài)的能力允許一致的數(shù)據(jù)寫入而不會提高功耗。使用靜磁場向阻性感測元件寫入邏輯狀態(tài)大大改進了任何電子數(shù)據(jù)存儲器件的效率和復(fù)雜性。此外，靜磁場寫入的動態(tài)特性提升了寫入電流驅(qū)動能力方面的性能。然而，應(yīng)當(dāng)明白，本文所討論的多個實施例具有許多潛在應(yīng)用，并且不限于特定的電子介質(zhì)領(lǐng)域或特定的數(shù)據(jù)存儲器件類型。應(yīng)該理解，即使已在前面的描述中闡述了本發(fā)明多個實施例的許多特征和優(yōu)勢以及本發(fā)明多個實施例的結(jié)構(gòu)和功能的諸多細節(jié)，然而該詳細描述僅為解說性的，并可在細節(jié)上做出改變，尤其在本發(fā)明的原理范圍內(nèi)關(guān)于各部分的結(jié)構(gòu)與安排的改變可以達到由表達所附權(quán)利要求書的術(shù)語的寬泛解釋所指示的最大程度。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括具有熱輔助區(qū)、磁隧穿結(jié)(MTJ)和釘扎區(qū)的阻性感測元件(RSE)，其中當(dāng)用自旋極化電流向所述MTJ寫入第一邏輯狀態(tài)時，所述釘扎區(qū)和所述熱輔助區(qū)各自具有基本上為零的凈磁矩，并且當(dāng)用靜磁場向所述MTJ寫入第二邏輯狀態(tài)時，所述釘扎區(qū)具有基本上為零的凈磁矩，而所述熱輔助區(qū)具有非零凈磁矩。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述釘扎區(qū)包括按逆平行取向配置的多個固定磁性層。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在讀取操作期間，所述釘扎區(qū)和所述熱輔助區(qū)各自具有基本上為零的凈磁矩。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述自旋極化電流在單個方向上通過所述RSE。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述自旋極化電流在通過所述RSE之后通過開關(guān)器件。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱輔助區(qū)至少包括第一合成亞鐵磁層和第二合成亞鐵磁層。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一合成亞鐵磁層具有比所述RSE的所述第二合成亞鐵磁層更低的居里溫度。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱輔助區(qū)在第一溫度下具有基本上為零的凈磁矩，且在第二溫度下具有非零凈磁矩。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱輔助區(qū)由電流導(dǎo)致的熱量激活。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱輔助區(qū)具有相對于所述MTJ和所述釘扎區(qū)的面外各向異性。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱輔助區(qū)包括含有稀土過渡金屬的單個亞鐵磁層。
12.一種裝置，包括具有熱輔助區(qū)、磁隧穿結(jié)(MTJ)和釘扎區(qū)的阻性感測元件(RSE)，其中當(dāng)用自旋極化電流向所述MTJ寫入第一邏輯狀態(tài)時所述釘扎區(qū)和所述熱輔助區(qū)各自具有基本上為零的凈磁矩，當(dāng)用靜磁場向所述MTJ寫入第二邏輯狀態(tài)時所述釘扎區(qū)具有基本上為零的凈磁矩而所述熱輔助區(qū)具有非零凈磁矩，所述釘扎區(qū)包括按逆平行取向配置的多個固定磁性層，并且所述熱輔助區(qū)至少包括第一合成亞鐵磁層。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，還包括在第一與第二合成亞鐵磁層之間的第一阻擋層；在所述熱輔助區(qū)與所述釘扎區(qū)之間的第二阻擋層；在所述MTJ與所述釘扎區(qū)之間的第三阻擋層；以及在第一釘扎層與第二釘扎層之間的第四阻擋層。
14.一種方法，包括提供具有熱輔助區(qū)、磁隧穿結(jié)(MTJ)和釘扎區(qū)的阻性感測元件(RSE)；用自旋極化電流向MTJ寫入第一邏輯狀態(tài)，同時所述釘扎區(qū)和所述熱輔助區(qū)各自具有零凈磁矩；以及用靜磁場向所述MTJ寫入第二邏輯狀態(tài)，同時所述釘扎區(qū)具有零凈磁矩而所述熱輔助區(qū)被激活以產(chǎn)生非零凈磁矩。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述釘扎區(qū)包括按逆平行取向配置的多個固定磁性層。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在讀取操作期間，所述釘扎區(qū)和所述熱輔助區(qū)各自具有基本上為零的凈磁矩。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，自旋極化電流在單個方向上通過所述RSE。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述熱輔助區(qū)包括多個合成亞鐵磁層。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述熱輔助區(qū)在第一溫度下具有基本上為零的凈磁矩，且在第二溫度下具有非零凈磁矩。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述熱輔助區(qū)的凈磁矩與所述MTJ正交。
全文摘要
用于向諸如自旋扭矩轉(zhuǎn)移隨機存取存儲器(STRAM)之類的非易失性存儲單元(140，154)寫入數(shù)據(jù)的裝置和關(guān)聯(lián)方法。根據(jù)一些實施例，阻性感測元件(RSE)(140)具有熱輔助區(qū)(150)、磁隧穿結(jié)(MTJ)(142)以及釘扎區(qū)(152)。當(dāng)用自旋極化電流向MTJ寫入第一邏輯狀態(tài)時，釘扎和熱輔助區(qū)各自具有基本上為零的凈磁矩。當(dāng)用靜磁場向MTJ寫入第二邏輯狀態(tài)時，釘扎區(qū)具有基本上為零的凈磁矩，而熱輔助區(qū)具有非零凈磁矩。
文檔編號G11C11/16GK102473449SQ201080032401
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月13日
發(fā)明者L·曉華, M·唐, X·海文, Z·袁凱 申請人:希捷科技有限公司