用于在磁性设备中写入的方法技术

用于使用单个编程电流来对磁性设备（100）进行编程的方法，该磁性设备（100）包括多个磁性逻辑部件（MLU）单元（1），每个MLU单元（1）都包括具有存储磁化（231）的存储磁性层（23），该存储磁化（231）在低阈值温度（TL）处被钉扣并且在高阈值温度（TH）处可自由定向；以及编程线（4），其与所述多个MLU单元（1）中的每一个物理地分离，并且被配置用于传递编程电流脉冲（41）以对所述多个MLU单元（1）中的任一个进行编程；该方法包括：在场线（4）中传递编程电流（41）以用于将所述多个MLU单元（1）中的每一个的磁性隧道结（2）加热到处于高阈值温度（TH）以便不钉扣第二磁化（231）；其中编程电流（41）被进一步适配用于生成编程磁场（42），其被适配用于在编程方向上切换所述多个MLU单元（1）中的每一个的存储磁化（231）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在磁性设备中写入的方法
本专利技术涉及一种用于对包括多个磁性逻辑部件（MLU）单元的磁性设备进行编程的方法。
技术介绍
常规MLU单元包括磁性隧道结，其包括铁磁性参考层和铁磁性存储层。当两个层的磁化被对齐时，堆叠的电阻为低，这可以是“0”（或任意地“1”）。当层是反对齐时电阻为高，这可以是“1”（或反之亦然）。在热辅助开关（TAS）的MLU中，存储层被反铁磁性层阻挡以便在正常操作温度下实现较好的稳定性。在编程周期期间，通过磁性隧道结的电阻加热，单元的温度暂时局部地提升到高于反铁磁性层的阻挡温度（高阈值温度），从而允许TAS-MLU单元的磁阻变化。在正常操作温度处，存储在TAS-MLU单元中的信息（即，磁性定向）因此不受外部场和噪声的影响。自参考（self-referenced）MLU单元可以基于TASMLU单元。自参考MLU单元典型地具有不被反铁磁性层钉扣（pin）但是自由变化的参考层。这样的不被钉扣的参考层常常被称为“感测层”。当在邻近于MLU单元的场线中施加电流时，生成磁场以便在读取操作期间使感测层磁化变化。两阶段读取操作利用未驱动场线对所选存储器单元的作用的自然趋势来创建暂时参考值，其在场被驱动时与单元的值相比较。因此在施加该场时读取所存储的信息。在逻辑操作期间，场线正充当调制磁性隧道结的电阻率的控制门。MLU单元表现为能够执行本机（native）逻辑功能的三端设备。可以在方向和强度上调制在场线中流通的电流。可以通过将包括若干（可能地，成千上万）MLU单元的阵列耦合在一起来提供MLU放大器。结果得到的放大器的增益被大大增加设备，而耦合电容保持非常小。对于每个MLU单元，通过流过场线的场电流的方向来调制磁性隧道结的磁阻，其由待匹配的输入位设置。输出端处的高或低磁阻分别指示输入位是匹配还是不匹配存储的位。操作MLU放大器因此需要施加用于加热MLU单元中的每一个的磁性隧道结的加热电流和用于生成磁场的场电流。加热电流和场电流必须精确同步。此外，在包括多个MLU单元的MLU阵列中，加热电流传递通过以行或列串联连接的MLU单元的磁性隧道结。取决于MLU阵列中包括的MLU单元的数目，加热阵列中的磁性隧道结所需的加热电流的量值可以达到几百mA。对应电压因此可以达到几十伏特，从而在MLU单元的某一区域中（诸如在磁性隧道结中，以及特别地在两个金属层之间的任何电介质层或隧道势垒层中）产生非常高的电压差（等同于几百MV/m）。这样的高电压差可以不可逆地变弱并且甚至损坏MLU单元。
技术实现思路
本公开涉及一种用于对磁性设备进行编程的方法，该磁性设备包括多个MLU单元；每个MLU单元都包括：具有存储磁化的存储磁性层，该存储磁化在低阈值温度处被钉扣并且在高阈值温度处可自由定向；编程线，其与所述多个MLU单元中的每一个物理地分离，并且被配置用于传递编程电流脉冲以用于对所述多个MLU单元中的任一个进行编程；该方法包括：在场线中传递编程电流以用于将所述多个MLU单元中的每一个的磁性隧道结加热到处于高阈值温度以便不钉扣第二磁化；其中编程电流被进一步适配用于生成编程磁场，该编程磁场被适配用于在编程方向上切换所述多个MLU单元中的每一个的存储磁化。更特别地，本公开涉及一种用于使用单个编程电流来对磁性设备进行编程的方法，该磁性设备包括多个MLU单元；每一个都包括磁性隧道结，其包括：具有存储磁化的铁磁性存储层，该存储磁化在低阈值温度处被钉扣并且在高阈值温度处可自由定向；具有感测磁化的铁磁性感测层；以及在存储层和感测层之间的隧道势垒层；编程线，其通过非导电层与所述多个MLU单元中的每一个物理地分离使得没有电流可以直接从编程线传递到磁性隧道结，并且被配置用于传递编程电流脉冲以用于对所述多个MLU单元的子集进行编程，该子集包括多于一个MLU单元；该方法包括：在编程线中传递编程电流以用于将子集中的所述MLU单元的磁性隧道结加热到处于高阈值温度以便不钉扣子集中的MLU单元中的每一个的铁磁性存储磁化；其中编程电流被进一步被适配用于生成编程磁场，该编程磁场被适配用于在编程方向上切换子集中的每个MLU单元的存储磁化。在本文中公开的方法中，单个编程电流被用于加热磁性隧道结和感应编程磁场二者，并且因此对MLU单元的子集进行编程。该方法不需要任何附加的电流也不需要两个电流之间的同步。此外，因为没有加热电流被传递通过磁性隧道结，所以使MLU单元变弱或损坏的风险被大大降低，且MLU单元以及包括多个MLU单元的MLU阵列更稳健。附图说明在作为示例给出的以及通过图图示的实施例的描述的帮助下，将更好理解本专利技术，在图中：图1图示根据实施例的MLU单元1的详细视图；图2a到2c示出根据实施例的编程操作的计时图；图3a到3c示出根据另一实施例的编程操作的计时图；图4图示根据实施例的包括多个MLU单元的磁性设备的俯视图；图5图示根据实施例的图4的磁性设备的侧视图；图6示出根据另一实施例的磁性设备的一部分的俯视图，并且图7示出其侧视图；图8示出根据又另一实施例的磁性设备的一部分的侧视图；图9图示根据又另一实施例的包括多个MLU单元的磁性设备的侧视图，并且图10图示其俯视图。具体实施方式图4和5图示根据实施例的磁性设备100的俯视图（图4）和侧视图（图5）。磁性设备100包括布置在行和列的阵列中的多个MLU单元1，每一行都具有经由位线3和传导带串联连接的MLU单元1。编程线4被配置用于传递编程电流脉冲41以便对所述多个MLU单元1中的任一个进行编程。在编程操作期间，在编程线4中传递的编程电流脉冲41被适配用于将磁性隧道结2加热到处于高阈值温度TH以便不钉扣多个MLU单元1中的每一个的第二磁化231。编程电流脉冲41还被适配用于生成编程磁场42，所述编程磁场42被适配用于在编程方向上切换多个MLU单元1中的每一个的存储磁化231，如以下将描述的，通过非传导层71将编程线4与所述多个MLU单元1中的每一个物理地分离，并且没有电流可以直接从编程线4传递到磁性隧道结2。图1图示根据实施例的MLU单元1中的一个的细节。在这里，表述MLU单元也意指磁性随机存取存储器（MRAM）单元。MLU单元1包括第一磁性层23、第二磁性层21和设置在第一磁性层23和第二磁性层21之间的隧道势垒层22。第一磁性层可以是具有存储磁化231的存储层23，并且第二磁性层可以是具有感测磁化211的感测层21。感测层21和存储层23中的每一个都包括磁性材料（并且特别地，铁磁性类型的磁性材料），或者由其形成。铁磁性材料可以由具有特定矫顽力的基本上平面磁化表征，该特定矫顽力指示在磁场被驱动到在一个方向上饱和之后用来使磁化反向的磁场的量值。一般来说，感测层21和存储层23可以包括相同的铁磁性材料或不同的铁磁性材料。如图1中所图示的，感测层21可以包括软铁磁性材料（也就是具有相对低的矫顽力的铁磁性材料），而存储层23可以包括硬铁磁性材料（也就是具有相对高的矫顽力的铁磁性材料）。以这样的方式，感测层21的磁化可以在低强度磁场下容易地变化。适当的铁磁性材料包括过渡金属、稀土元素以及它们的合金（具有或不具有主族元素）。例如，适当的铁磁性材料包括：铁（“Fe”）、钴（“Co”）、镍（“Ni”）以及它们的合金，诸如坡莫合金（或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使用单个编程电流来对磁性设备（100）进行编程的方法，该磁性设备（100）包括多个磁性逻辑部件（MLU）单元（1）；每个都包括磁性隧道结（2），该磁性隧道结（2）包括：具有存储磁化（231）的铁磁性存储层（23），该存储磁化（231）在低阈值温度（TL）处被钉扣并且在高阈值温度（TH）处可自由定向；具有感测磁化（211）的铁磁性感测层（21）；以及在存储层（23）和感测层（21）之间的隧道势垒层（22）；编程线（4），其通过非导电层（71）与所述多个MLU单元（1）中的每一个物理地分离使得没有电流能直接从编程线（4）传递到磁性隧道结（2），并且被配置用于传递编程电流脉冲（41）以用于对所述多个MLU单元（1）的子集（111）进行编程，该子集包括多于一个MLU单元（1）；该方法包括：在编程线（4）中传递编程电流（41）以用于将子集（111）中的所述MLU单元（1）的磁性隧道结（2）加热到处于高阈值温度（TH）以便不钉扣子集（111）中的MLU单元（1）中的每一个的铁磁性存储磁化（231）；其中编程电流（41）被进一步适配用于生成编程磁场（42），其被适配用于在编程方向上切换子集（111）中的每个MLU单元（1）的存储磁化（231）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.03 EP 14290300.41.一种用于使用单个编程电流来对磁性设备（100）进行编程的方法，该磁性设备（100）包括多个磁性逻辑部件（MLU）单元（1）；每个都包括磁性隧道结（2），该磁性隧道结（2）包括：具有存储磁化（231）的铁磁性存储层（23），该存储磁化（231）在低阈值温度（TL）处被钉扣并且在高阈值温度（TH）处可自由定向；具有感测磁化（211）的铁磁性感测层（21）；以及在存储层（23）和感测层（21）之间的隧道势垒层（22）；编程线（4），其通过非导电层（71）与所述多个MLU单元（1）中的每一个物理地分离使得没有电流能直接从编程线（4）传递到磁性隧道结（2），并且被配置用于传递编程电流脉冲（41）以用于对所述多个MLU单元（1）的子集（111）进行编程，该子集包括多于一个MLU单元（1）；该方法包括：在编程线（4）中传递编程电流（41）以用于将子集（111）中的所述MLU单元（1）的磁性隧道结（2）加热到处于高阈值温度（TH）以便不钉扣子集（111）中的MLU单元（1）中的每一个的铁磁性存储磁化（231）；其中编程电流（41）被进一步适配用于生成编程磁场（42），其被适配用于在编程方向上切换子集（111）中的每个MLU单元（1）的存储磁化（231）。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述传递编程电流（41）包括：在第一时间段（421）期间传递第一脉冲部分（411），第一电流（411）具有第一强度，该第一强度被适配用于感应能够切换存储磁化（231）的写入磁场（42），并且将磁性隧道结（2）加热到处于高阈值温度（TH）；以及在第二时间段（422）期间传递具有第二强度的第二脉冲部分（412），该第二强度比第一强度更低以便感应能够切换存储磁化（231）的写入磁场（42）并且将磁性隧道结（2）冷却到处于低阈值温度（TL）。3.根据权利要求2所述的方法，其中第二脉冲部分（412）的第二强度在第二时间段（422）期间以单调方式下降。4.根据权利要求3所述的方法，其中第二脉冲部分（412）的第二强度以使得由第二脉冲部分（412）感应的编程磁场（42）能够切换存储磁化（231）的下降速率下降，直到磁性隧道结（2）已达到低阈值温度（TL）为止。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中使第二脉冲部分（412）的第二强度逐步下降。6.根据权利要求5所述的方法，其中第二脉冲部分（412）的每个步长具有约1ns和1h之间的、并且优选地约1µs和1ms之间的持续时间。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y康瑙斯，
申请(专利权)人：克罗科斯科技公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR