包括具有高矫顽力部分的感测层的差分磁性隧道结对制造技术

技术编号:15343533 阅读:65 留言:0更新日期:2017-05-17 00:28
一种装置,包括差分磁性隧道结(MTJ)对的第一MTJ器件。该装置进一步包括该差分MTJ对的第二MTJ器件。第一MTJ器件包括具有高矫顽力部分的感测层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括具有高矫顽力部分的感测层的差分磁性隧道结对I.优先权要求本申请要求共同拥有的于2014年8月15日提交的题为“DIFFERENTIALMAGNETICTUNNELJUNCTIONPAIRINCLUDINGASENSELAYERWITHAHIGHCOERCIVITYPORTION(包括具有高矫顽力部分的感测层的差分磁性隧道结对)”的美国专利申请No.14/460,626的优先权,其内容通过援引全部明确纳入于此。II.领域本公开一般涉及存储器器件,尤其涉及磁阻式存储器器件。III.相关技术描述电子设备可包括存储器,该存储器存储诸如指令、用户数据和其他信息等信息。例如,电子设备可包括磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件。MRAM器件可包括多个磁性隧道结(MTJ)元件,每个MTJ元件具有可调节的状态(例如,磁阻)。可经由施加通过MTJ的电流以修改MTJ的磁性质来调节状态。在某些应用中,MTJ可具有参考配置,该参考配置提供该MTJ的参考磁取向。例如,自旋矩转移MRAM(STT-MRAM)器件可包括MTJ,该MTJ具有:存储层、具有固定磁取向的参考层、以及在存储层与参考层之间的隧道势垒。参考层可用于使用自旋矩效应在存储层处读取和写入状态。例如,基于存储层和参考层的相对取向,通过MTJ施加的切换电流可使电子经由自旋矩效应从参考层隧穿到存储层,从而更改MTJ的磁状态。在其他应用中,MTJ可以是自参考的(self-referenced)。例如,自参考的热辅助切换MRAM(TAS-MRAM)器件可包括具有存储某一状态的存储层的MTJ。MTJ可进一步包括感测层,该感测层在MTJ的操作(或“自参考”)期间改变状态。向MTJ写入状态可包括:施加通过MTJ的电流以加热该MTJ。加热MTJ可使得减小的切换电流能够调节MTJ的状态。在MTJ冷却之后,状态较不易受到电磁噪声以及能够改变MTJ的状态的其他信号的影响。由于在自参考的TAS-MRAM器件中感测层不具有固定的磁取向,因此TAS-MRAM器件处的感测操作可包括:执行多个操作以将感测层设置成已知的取向,同时确定存储层的取向。例如,为了确定存储层的状态,可在感测层具有第一状态时测量MTJ的第一磁阻。感测层随后可被设置(或“翻转”)成第二状态,并且可在感测层具有第二状态时测量MTJ的第二磁阻。可基于第一磁阻是大于还是小于第二磁阻来确定由MTJ存储的比特值。TAS-MRAM器件处的读操作可消耗比STT-MRAM器件处的读操作更多的功率。例如,使用自旋矩转移效应来感测STT-MRAM器件的MTJ处的状态可消耗比在TAS-MRAM器件的MTJ的自参考期间重复地设置感测层的磁状态更少的功率。然而,TAS-MRAM器件可比STT-MRAM器件更可靠地存储数据(例如由于在TASMTJ被冷却或“冷冻”在某一状态中时TAS-MRAM器件可较不易受到噪声的影响)。IV.概述一种设备可包括差分磁性隧道结(MTJ)对,该差分MTJ对具有存储某一值的第一MTJ和第二MTJ。为了读取该值,可感测并比较各MTJ的磁阻。将单个比特值映射到MTJ可使得高矫顽力材料(或磁性“硬”材料)能够被包括在MTJ器件的感测层中(因为在读操作期间感测层的状态不需要如在某些常规的自参考MTJ中一样被“翻转”)。在感测层中包括高矫顽力材料可诸如通过增加感测层的稳定性来增强MTJ器件的可靠性,以改善MTJ器件的操作。此外,可通过在读操作期间避免如在某些常规自参考MTJ器件中一样对感测层的“翻转”来减少读操作等待时间。在解说性实现中,差分MTJ对被实现在热辅助切换(TAS)自旋矩转移(STT)磁阻式随机存取存储器(TAS-STT-MRAM)器件内,该TAS-STT-MRAM器件利用STT和TAS效应两者在差分MTJ对处存储信息。在特定实施例中,一种装置包括差分磁性隧道结(MTJ)对的第一MTJ器件。所述装置进一步包括所述差分MTJ对的第二MTJ器件。所述第一MTJ器件包括具有高矫顽力部分的感测层。在另一特定实施例中,一种方法包括:发起感测操作以确定第一磁性隧道结(MTJ)器件的第一状态以及第二MTJ器件的第二状态。发起所述感测操作包括生成通过所述第一MTJ器件的感测层的电流;所述感测层包括高矫顽力部分。所述方法进一步包括:将所述第一状态与所述第二状态进行比较,以确定与所述第一MTJ器件和所述第二MTJ器件相关联的值。在另一特定实施例中,一种装备包括:用于存储差分磁性隧道结(MTJ)对的第一磁状态的装置,以及用于存储所述差分MTJ对的第二磁状态的装置。用于存储所述第一磁状态的装置包括具有高矫顽力部分的感测层。在另一特定实施例中,一种磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件包括多个差分MTJ对。所述多个差分MTJ对包括具有感测层的差分MTJ对,所述感测层包括高矫顽力部分。所述MRAM器件进一步包括参考器件。所述参考器件被配置成:存储采样状态以实现响应于所述MRAM器件暴露于强磁场而进行数据恢复。在另一特定实施例中,一种计算机可读介质存储可由处理器执行的指令。所述计算机可读介质包括差分磁性隧道结(MTJ)对的第一MTJ器件以及所述差分磁性隧道结(MTJ)对的第二MTJ器件。所述第一MTJ器件包括具有高矫顽力部分的感测层。由所公开的实施例中的至少一个实施例提供的一个特定优点在于,在差分MTJ对处存储单个值可以使得感测层能够包括“硬”磁材料,这是因为在差分MTJ对的操作期间磁状态不需要切换或“翻转”。在该情形中,差分MTJ对的操作不同于常规的自参考器件,这是因为感测层可具有“固定的”磁状态而不是可配置的磁状态。固定的磁状态可实现差分MTJ对处的STT操作(因为自旋矩转移可取决于磁状态的相对方向并且可与常规的自参考TAS-MRAM设计不兼容)。在感测层中包括硬磁材料可以实现MTJ器件处的STT操作(例如,通过实现MTJ器件的感测层与存储层之间的隧穿)。MTJ器件可进一步包括反铁磁(AFM)材料,该AFM材料实现MTJ器件的TAS操作。因此,差分MTJ对可实现MRAM器件处的STT和TAS操作两者。差分MTJ对因此可以实现低功率STT操作,同时还达成与TAS设计相关联的稳定性/可靠性。在查阅整个申请之后,本公开的其他方面、优点和特征将变得显而易见,该申请包括以下部分:附图简述、详细描述和权利要求书。V.附图简述图1是差分磁性隧道结(MTJ)对的特定解说性实施例的框图并解说了指示与该差分MTJ对相关联的示例值的表;图2是可包括图1的差分MTJ对的器件的特定解说性实施例的图;图3是可包括图1的差分MTJ对的器件的另一特定解说性实施例的图;图4是可包括图1的差分MTJ对的器件的另一特定解说性实施例的图并解说了该器件的区域的横截面视图;图5是可包括图1的差分MTJ对的器件的另一特定解说性实施例的图;图6是可包括图1的差分MTJ对的器件的另一特定解说性实施例的图;图7是差分MTJ对(诸如图1的差分MTJ对)的操作的方法的特定解说性实施例的流程图;图8是包括差分MTJ对(诸如图1的差分MTJ对)的电子设备的框图;以及图9是用于制造包括差分MTJ对(诸如图1的差分MTJ对)的电子设备的制造过程的特定解说性实施例的数据流图。VI.详细描述图1解说了差本文档来自技高网...
包括具有高矫顽力部分的感测层的差分磁性隧道结对

【技术保护点】
一种装置,包括:差分磁性隧道结(MTJ)对的第一MTJ器件;以及所述差分MTJ对的第二MTJ器件,其中,所述第一MTJ器件包括具有高矫顽力部分的感测层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.15 US 14/460,6261.一种装置,包括:差分磁性隧道结(MTJ)对的第一MTJ器件;以及所述差分MTJ对的第二MTJ器件,其中,所述第一MTJ器件包括具有高矫顽力部分的感测层。2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一MTJ器件的第一状态与所述第二MTJ器件的第二状态之差指示与所述差分MTJ对相关联的值。3.如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述第一状态是所述第一MTJ器件的第一磁阻,其中,所述第二状态是所述第二MTJ器件的第二磁阻,并且其中,所述差指示所述第一磁阻是否大于所述第二磁阻。4.如权利要求1所述的装置,其中,所述第一MTJ器件进一步包括具有低矫顽力部分的存储层,并且其中,所述第一MTJ器件进一步包括反铁磁(AFM)层。5.如权利要求4所述的装置,其特征在于,所述高矫顽力部分具有大于1000奥斯特(Oe)的第一矫顽力,并且其中,所述低矫顽力部分具有小于100Oe的第二矫顽力。6.如权利要求4所述的装置,其特征在于,所述高矫顽力部分包括钴/铁/硼(Co/Fe/B)材料,并且其中,所述低矫顽力部分包括铁/镍(Fe/Ni)材料。7.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一MTJ器件经由第一晶体管耦合到第一源线,并且其中,所述第二MTJ器件经由第二晶体管耦合到第二源线。8.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一MTJ器件和所述第二MTJ器件经由共用晶体管耦合到共用源线。9.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一MTJ器件和所述第二MTJ器件各自包括共用铁磁(FM)耦合层和共用反铁磁(AFM)层。10.如权利要求9所述的装置,其特征在于,所述共用AFM层经由共用晶体管耦合到共用源线。11.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一MTJ器件和所述第二MTJ器件各自对应于面内磁各向异性磁性隧道结(iMTJ)器件。12.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一MTJ器件和所述第二MTJ器件各自对应于垂直磁各向异性磁性隧道结(pMTJ)器件。13.如权利要求1所述的装置,其特征在于,进一步包括磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件,所述MRAM器件包括所述第一MTJ器件和所述第二MTJ器件。14.如权利要求13所述的装置,其特征在于,所述MRAM器件是热辅助切换自旋矩转移(TAS-STT)MRAM器件。15.如权利要求13所述的装置,其特征在于,所述MRAM器件包括控制电路系统,所述控制电路系统被配置成:将指示所述第一MTJ器件的第一状态的第一电流与指示所述第二MTJ器件的第二状态的第二电流进行比较,以确定由所述差分MTJ对存储的值。16.如权利要求15所述的装置,其特征在于,所述MRAM器件包括被配置成存储参考状态的参考器件,其中,所述控制电路系统被配置成:存取所述参考器件以确定所述参考状态,并且其中,所述控制电路系统包括反相器电路系统,所述反相器电路系统被配置成:响应于所述参考状态的变化而将所述值反相。17.如权利要求16所述的装置,其特征在于,将所述值反相响应于所述M...

【专利技术属性】
技术研发人员:Y·陆S·H·康
申请(专利权)人:高通股份有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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