一种磁性随机存取存储(MRAM)单元，包括存储层、感测层和位于所述存储层和所述感测层之间的间隔层。场力线磁耦合到MRAM单元以沿着磁场轴感生磁场，并且存储层和感测层中的至少一个具有相对于磁场轴倾斜的磁各向异性轴。在写入操作期间，存储磁化方向可在m个方向之间切换以便存储对应于m个逻辑状态之一的数据，其中m>2，其中m个方向中的至少一个相对于磁各向异性轴对准，并且m个方向中的至少另一个相对于磁场轴对准。在读取操作期间，相对于存储磁化方向改变感测磁化方向以确定存储层存储的数据。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种磁性随机存取存储(MRAM)单元，包括存储层、感测层和位于所述存储层和所述感测层之间的间隔层。场力线磁耦合到MRAM单元以沿着磁场轴感生磁场，并且存储层和感测层中的至少一个具有相对于磁场轴倾斜的磁各向异性轴。在写入操作期间，存储磁化方向可在m个方向之间切换以便存储对应于m个逻辑状态之一的数据，其中m>2，其中m个方向中的至少一个相对于磁各向异性轴对准，并且m个方向中的至少另一个相对于磁场轴对准。在读取操作期间，相对于存储磁化方向改变感测磁化方向以确定存储层存储的数据。【专利说明】包括多比特单元的磁性随机存取存储装置
本专利技术总体上涉及磁性随机存取存储(“MRAM)装置。具体来讲，本专利技术涉及包括多比特单元的MRAM装置。
技术介绍
考虑到在环境温度下具有强磁阻的磁隧道结的发现，MRAM装置已经变为越来越令人感兴趣的主题。MRAM装置提供了多种好处，诸如快速读写、非易失性以及对电离辐射不敏感。从而，MRAM装置逐渐地代替基于电容器电荷状态的存储装置，诸如动态随机存取存储装置和闪速存储装置。在常规的实现方式中，MRAM装置包括MRAM单元阵列，每个MRAM单元被实现为用于存储二进制数据值的单比特单元。特别地，每个MRAM单元包括一对由薄绝缘层隔离的铁磁层形成的磁隧道结。一个铁磁层，所谓的参考层，特征在于具有固定方向的磁化，而另一铁磁层，所谓的存储层，特征在于具有相对于装置写入时的方向改变了方向的磁化，诸如通过施加磁场。当参考层和存储层的各自磁化反向平行时，磁隧道结的电阻为高，即具有对应于高逻辑状态“I”的电阻值1?_。另一方面，当各自的磁化平行时，磁隧道结的电阻为低，即具有对应于低逻辑状态“O”的电阻值Rmin。通过将MRAM单元的电阻值与参考电阻值RMf相比较来读取该MRAM单元的逻辑状态，所述参考电阻值Rref表示高逻辑状态“ I ”的电阻值和低逻辑状态“ O ”得电阻值之间的中间电阻值。虽然常规的MRAM装置提供了许多好处，不过，希望增大存储密度，超出单比特单元阵列提供的存储密度。特别地，希望在平衡与功率消耗和制造成本相关的其它考虑因素的同时增大存储密度。在此背景下需要开发本文描述的MRAM装置及相关方法。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及存储装置。在一个实施例中，存储装置包括至少一个MRAM单元，该MRAM单元包括(I)具有存储磁化方向的存储层，(2)具有感测磁化方向的感测层，和(3)在所述存储层和所述感测层之间处置的间隔层。存储装置还包括磁性耦合到MRAM单元并且被配置为沿着磁场轴感生磁场的磁力线。存储层和感测层中的至少一个具有磁各向异性轴，并且所述磁各向异性轴相对于磁场轴倾斜。在写操作期间，存储磁化方向可在m个方向之间切换以便存储对应于m个逻辑状态之一的数据，其中m>2，m个方向中的至少一个相对于磁各向异性轴对准，并且m个方向中的至少另一个相对于磁场轴对准。在读取操作期间，相对于存储磁化方向改变感测磁化方向以便确定存储层存储的数据。本专利技术的另一方面涉及一种操作存储装置的方法。`在一个实施例中，所述方法包括:(1)提供具有存储磁化方向、感测磁化方向和磁各向异性轴的MRAM单元；并且(2)在读取操作期间，(a)沿着磁场轴感生读取磁场，以致相对于所述磁场轴对准所述感测磁化方向，其中所述磁各向异性轴相对于所述磁场轴以角度Θ倾斜，其中0° <θ<90° ;(b)确定所述MRAM单元的第一电阻值，所述第一电阻值表示当相对于所述磁场轴对准所述感测磁化方向时所述存储磁化方向和所述感测磁化方向之间的对准度；(c)去活(deactivating)所述读取磁场，以致相对于所述磁各向异性轴对准所述感测磁化方向；并且(d)确定所述MRAM单元的第二电阻值，所述第二电阻值表示当相对于所述磁各向异性轴对准所述感测磁化方向时所述存储磁化方向和所述感测磁化方向之间的对准度。还预期本专利技术的其它方面和实施例。上文概要和下文详细描述并不意在将本专利技术限制为任何特定的实施例，而仅在于描述本专利技术的一些实施例。【专利附图】【附图说明】为了更好地理解本专利技术一些实施例的本质和目的，应当参考结合附图进行以下详细描述。在附图中，同样的附图标记标示同样的特征，除非上下文另外清楚地指示。图1图示了根据本专利技术实施例实现的MRAM装置。图2示出了包括在根据本专利技术实施例在图1的MRAM装置的MRAM单元。图3A和图3B是根据本专利技术实施例的磁隧道结的两个实现方式的剖面图。图4A到图4D图示了根据本专利技术实施例的图3A的实现方式的写入操作序列。图5A到图图示了根据本专利技术实施例图3A的实现方式的读取周期序列。图6图示了根据本专利技术另一实施例实现的MRAM装置。【具体实施方式】定义以下定义适用于相对于本专利技术一些实施例描述的一些方面。这些定义同样可以在本文中扩展。如本文所用，单数术语“一”、“一种”和“该”意在也包括复数术语，除非在上下文中另外清楚地规定。从而例如对一个对象的引用可以包括多个对象，除非在上下文中另外清楚地规定。如本文所用，术语“组”指的是一个或多个对象的集合。从而例如对象组可以包括单个对象或多个对象。一个组的对象也可以被认为是组的成员。组的对象可为相同或不同。在某些情况下，组的对象可以共享一个或多个共有特征。如本文所用，术语“大体上”和“基本上”指的是相当的度或程度。当结合事件或环境使用时，术语可以指代其中正好出现该事件或环境的情况以及近似出现所述事件或环境的情况，诸如解决典型的制造公差或这里描述的实施例的差异。如本文所用，术语“邻近”指的是靠近或邻接。邻近对象可以相互间隔或者彼此实际上或直接接触。在一些情况下，邻近对象可以彼此耦合或者可以彼此整体地形成。如本文所用，术语“耦合”、“被耦合”和“正耦合”指的是操作连接或链接。耦合对象可以彼此直接连接或者可以彼此间接地连接，诸如经由另一对象集。如本文所用，术语“长宽比”指的是对象的最长尺寸或广度与对象的其余尺寸或广度的比值，其中其余尺寸相对于最长尺寸正交。例如，椭圆的长宽比指的是椭圆的长轴和短轴的比值。如本文所用，术语“主族元素”指的是在IA族(或I族)、IIA族(或2族)、IIIA族(或13族)、IVA族(或14族)、VA族(或15族)、VIA族(或16族)、VIIA族(或17族)和VIIIA族(或18族)中任何一族中的化学元素。主族元素有时也被称为s区元素或P区元素。如本文所用，术语“过渡金属”指的是在IVB族(或4族)、VB族(或5族)、VIB族(或6族)、VIIB族(或7族)、VIIIB族(或8、9和10族)、IB族(或11族)和IIB族(或12族)中任何一族中的化学元素。过渡金属有时也被称为d区元素。如本文所用，术语“稀土元素”指的是Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的任何一种。MRAM 装置首先关注图1，图1是根据本专利技术实施例实现的存储装置的透视图。在图示的实施例中，存储装置是包括一组MRAM单元102a、102b、102c和102d的MRAM装置100。MRAM单元102a、102b、102c和102d中的每一个均包括磁隧道结和选择晶体管，诸如在MRAM单元102a中包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种存储装置，包括：至少一个磁性随机存取存储(MRAM)单元，所述MRAM单元包括存储层，具有存储磁化方向；感测层，具有感测磁化方向；以及间隔层，布置在所述存储层和所述感测层之间；和场力线，磁耦合到所述MRAM单元并且被配置为沿磁场轴感生磁场，其中所述存储层和所述感测层中的至少一个具有磁各向异性轴，其中所述磁各向异性轴相对于所述磁场轴倾斜，其中，在写入操作期间，所述存储磁化方向可在m个方向之间切换以便存储对应于m个逻辑状态之一的数据，其中m>2，所述m个方向中的至少一个方向相对于所述磁各向异性轴对准，并且所述m个方向中的至少另一个方向相对于所述磁场轴对准，并且其中，在读取操作期间，相对于所述存储磁化方向改变所述感测磁化方向，以确定所述存储层存储的数据。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·埃尔巴拉吉，N·伯格，
申请(专利权)人：科罗克斯技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：无
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