增强的磁性存储器元及其实施方法技术

提供了一种磁性存储器元和实施用于固态驱动器(SSD)的磁性存储器元的方法。磁性存储器元包括第一导体M1和第二导体M2，以及使用未图案化可编程磁性介质的可编程区域。导体M1、导体M2中的至少一个由磁性材料形成，并且导体M2比导体M1更导电。提供电流的导向用于编程磁性存储器元。

【技术实现步骤摘要】
相关申请本受让人和专利技术人的相关申请在同日提交，序列号为，并且名称为“实施磁性存储器柱设计”(H20141165US1)。本受让人和专利技术人的相关申请在同日提交，序列号为，并且名称为“实施3D可扩展磁性存储器”(H20141166US1)。本受让人和专利技术人的相关申请在同日提交，序列号为，并且名称为“实施磁性存储器与CMOS驱动电路的集成”(H20141167US1)。本受让人和专利技术人的相关申请在同日提交，序列号为，并且名称为“实施用于磁性存储器的沉积生长方法”(H20141168US1)。本受让人和专利技术人的相关申请在同日提交，序列号为，并且名称为“实施基于隔离介质的磁性存储器”(H20141169US1)。
本专利技术总体上涉及数据存储领域，更特别地，涉及磁性存储器元和用于实施用于固态驱动器(SSD)的磁性存储器元的方法。
技术介绍
典型地NAND闪存为用于固态驱动器(SSD)的固态非易失性存储器。已经提出若干可替代的非易失性存储器技术。相变存储器(PCM)和电阻式RAM可替代的技术中的两个，其受到重点关注并均被认为是新兴技术。当前可用固态非易失性存储器技术的缺点为编程/擦除循环的低持久性限制。并且在一些已知固态非易失性存储器技术中，在存储力(retention)和编程功率之间存在权衡，并且在编程功率和与可靠性相关的持久性之间也存在权衡。需要有效的原理来实施用于固态驱动器(SSD)的增强磁性存储器元。
技术实现思路
优选实施例的方面用于提供磁性存储器元以及用于实施用于固态驱动器(SSD)的磁性存储器元的方法。优选实施例的其他重要方面用于提供实质上没有负面效果的磁性存储器元和方法，以克服现有技术布置的一些缺点。简言之，提供了磁性存储器元和用来实施用于固态驱动器(SSD)的磁性存储器元的方法。该磁性存储器元包括第一导体M1和第二导体M2以及使用未图案化可编程磁性介质的可编程区域。导体M1、导体M2中的至少一个由磁性材料形成，并且导体M2比导体M1更导电。提供电流的导向用于编程磁性存储器元。附图说明从图示于附图的本专利技术优选实施例的如下详细描述，可以最好地理解本专利技术以及上述的和其他的目标和优点，其中：图1A和图1B分别图示了根据优选实施例的电等效磁性存储器元的垂直通道构造和水平通道构造；图2A和图2B分别图示了根据优选的实施例的图1A的垂直通道磁性存储器元的编程上磁化和下磁化；图3A和图3B分别图示了根据优选的实施例的图1A的垂直通道磁性存储器元的编程上磁化低电阻状态读出操作和下磁化高电阻状态读出操作；图4A和图4B分别图示了根据优选的实施例的图1A的垂直通道磁性存储器元的编程上磁化高电阻状态高对比度读出操作和下磁化低电阻状态读出操作；图5A和图5B分别图示了根据优选的实施例的具有多个字线的电等效磁性存储器元的垂直通道构造和水平通道构造；图6A和图6B分别图示了根据优选的实施例的图5A的垂直通道磁性存储器元的编程上磁化和下磁化；图7A和图7B分别图示了根据优选的实施例的图5A的垂直通道磁性存储器元的编程上磁化低电阻状态和下磁化高电阻状态；图8A和图8B分别图示了根据优选的实施例的图5A的垂直通道磁性存储器元的编程上磁化高电阻状态和下磁化低电阻状态；图9A、图9B和图9C分别图示了根据优选实施例使用围绕垂直轴的公转，以利用图5A的垂直通道磁性存储器元构造磁性存储器元的垂直一维(1)阵列的实施例；图10图示了根据优选实施例延伸二维(2D)平面，以使用图5A的垂直通道磁性存储器元构造磁性存储器元的垂直三维(3D)阵列的实施例；图11A和图11B分别图示了根据优选的实施例使用层间电介质(IDL)堆叠体的磁性存储器元的磁性存储器的三维(3D)阵列的实施例；图12A、图12B和图12C图示了根据优选的实施例的磁性存储器元的三维(3D)阵列的实施例，其示出用以在每个字平面生成一个接触点的各自的示例步骤；图13A、图13B和图13C以及图14A、图14B、图14C、图14D和图14E图示了根据优选实施例用于将磁性存储器元的三维(3D)阵列的实施例集成到互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片上的各自的示例途径；图15A、图15B、图15C、图15D和图15E图示了根据优选的实施例用于在互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片生长磁性存储器元的示例步骤；图16A和图16B图示了根据优选实施例的基于隔离介质的示例筒仓磁性介质；图17A和图17B图示了根据优选的实施例的存储器元的垂直柱通道磁性存储器的示例详细侧视图；图18A、图18B、图18C、图18D和图18E图示了根据优选实施例的图17A和图17B的垂直柱通道磁性存储器的偏置元件的示例交替磁化变化；图19图示了根据优选实施例的存储器元的垂直柱通道磁性存储器的示例详细俯视图；图20A和图20B图示了根据优选实施例的图21和图22的垂直柱通道磁性存储器的偏置元件的示例交替磁化变化；以及图21和图22图示了根据优选实施例的存储器元的垂直柱通道磁性存储器的层M1中的隔离介质的示例详细俯视图。具体实施方式在本专利技术的实施例的如下详细描述中，参考了附图，其图示了可实践本专利技术的示例实施例。应当理解，可使用其他实施例，并且可作出结构改变，而不背离本专利技术的范围。本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本专利技术。如本文所使用的，单数形式意图也包括复数形式，除非上下文明确另行表示。还应当理解，当在该说明书使用术语“包括”和/或“包含”时，指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的出现或附加。根据优选实施例的特征，提供了磁性存储器元和实施用于固态驱动器(SSD)的磁性存储器元的方法。磁性存储器元包括第一导体M1，和第二导体M2以及使用未图案化可编程磁性介质的可编程区域。导体M1、导体M2中的至少一个由磁性材料形成，并且导体M2比导体M1更导电。磁性存储器元(例如，用于存储级存储器(SCM)应用)，通过自旋偏置导向的电流或自旋偏置隧穿电流编程为其磁化状态中的至少一个。例如，使用低对比度读出操作中的导向的电流，或例如，使用高对比度读出操作中的隧穿电流，在读出操作中感测磁性存储器元的磁化状态。磁性存储器元在各种应用中实现了高持久性，低功率和足够的存储力。附图以足以理解优选的实施例的简化形式示出。本领域技术人员将会注意到，在附图和文字说明中频繁地省略了对磁性层之间的间隔层的引用。假定了本领域技术人员理解这样的层的必要，并且仅出于简化附图，在下面描述的附图中省略了间隔。现参考附图，图1A和图1B分别图示了根据优选的实施例的电等效磁性存储器元的垂直通道构造和水平通道构造。在图1A和图1B中，示出了各自的示例磁性存储器元设计，其总体上由参考标记100，110指代，具有垂直通道构造，以及具有水平通道构造。在图1A中，磁性存储器元100包括使用可编程磁性介质的可编程区域，所述可编程磁性介质包括第一导体102，M1和第二导体104，M2。可选地，导体102，M1，104，M2由磁性材料形成，而导体104，M2比导体102，M1更导电。导体104，M2被设计为具有永久磁化方向(比如由箭头A表示)，而导体102，M1可编程为平行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性存储器元包括：第一导体M1，第二导体M2；所述第一导体M1由磁性材料形成，并且所述第二导体M2比所述导体M1更导电；以及所述磁性存储器元的可编程区域，所述磁性存储器元的所述可编程区域使用未图案化可编程磁性介质。

【技术特征摘要】
2015.08.25 US 14/834,7431.一种磁性存储器元包括：第一导体M1，第二导体M2；所述第一导体M1由磁性材料形成，并且所述第二导体M2比所述导体M1更导电；以及所述磁性存储器元的可编程区域，所述磁性存储器元的所述可编程区域使用未图案化可编程磁性介质。2.根据权利要求1所述的磁性存储器元，其中所述第二导体M2由磁性材料形成。3.根据权利要求1所述的磁性存储器元，其中所述第二导体M2由非磁性材料形成。4.根据权利要求1所述的磁性存储器元，其中所述第二导体M2由钽形成。5.根据权利要求1所述的磁性存储器元，其中通过电流的导向来编程所述磁性存储器元。6.根据权利要求1所述的磁性存储器元，其中通过自旋偏置导向的电流将所述磁性存储器元编程为其磁化状态中的至少一个。7.根据权利要求1所述的磁性存储器元，其中通过自旋偏置隧穿电流将所述磁性存储器元编程为其磁化状态中的一个。8.根据权利要求1所述的磁性存储器元，其中在使用导向的电流的读出操作中感测所述磁性存储器元的磁化状态。9.根据权利要求1所述的磁性存储器元，其中在使用隧穿电流的读出操作中感测所述磁性存储器元的磁化状态。10.根据权利要求1所述的磁性存储器元，其中所述第一导体M1和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·Z·班迪克，J·R·奇尔德里斯，L·M·弗兰卡内托，J·A·凯廷，N·L·罗伯逊，
申请(专利权)人：HGST荷兰公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL