利用磁畴运动的磁存储装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种磁存储装置。所述磁存储装置包括：记录层、参考层、第一输入部分以及第二输入部分。所述记录层具有垂直磁化方向和多个磁畴，且所述参考层对应于记录层的一部分并具有被钉扎磁化方向。所述记录层具有其中形成多个数据位区的数据存储单元，每个数据位区由磁畴构成。所述磁畴与参考层的有效尺寸相对应。第一输入部分输入写入信号和读取信号中的至少一个。第二输入部分电连接到记录层并输入磁畴运动信号以将记录层的数据位区中存储的数据移动到相邻数据位区。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磁存储器，更特别地，涉及一种用于利用磁畴运动写入或读取多个数据位的磁存储器。
技术介绍
用于存储信息的磁存储器大致区分为存储(memory)装置和存贮(storage)设备。存储装置焦点在于提高固态性能，而存贮设备焦点在于增加容量。磁随机存取存储器(MRAM)是一种非易失性的磁存储器并且是一种新的固态磁存储器，其利用基于纳米磁材料所特有的自旋相关传导(spin-dependent conduction)的磁阻效应。也就是说，MRAM利用由于自旋对电子传送具有大的影响而产生的巨磁阻(GMR)或隧道磁阻(TMR)，所述自旋是电子的自由度。与其间插入金属非磁材料的铁磁材料的相邻布置中一样，GMR是当设置为非磁材料插入其间的铁磁材料具有相同的磁化方向或不同的磁化方向时产生的电阻差。在其间插入绝缘体的铁磁材料的相邻布置中，TMR是与当两个铁磁材料具有不同的磁化方向时相比，当两个铁磁材料具有相同的磁化方向时电流容易从其流过的电阻。因为利用GMR的MRAM具有由于磁化方向导致的相对小的电阻差，所以不能得到大的电压差。另外，由于MRAM存在与GMR层结合以形成单元的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的尺寸增加的缺点，所以现在正在更积极地进行追求使用TMR层的MRAM的商业化的研究。MRAM可由作为开关器件的晶体管和其中存储数据的磁隧道结(MTJ)单元组成。通常，MTJ单元可包括具有被钉扎磁化方向的被钉扎铁磁层、磁化方向可平行或反平行于该被钉扎铁磁层的被钉扎磁化方向的自由铁磁层、及位于该被钉扎铁磁层和该自由铁磁层之间的磁分隔所述铁磁层的非磁层。然而，由于MTJ每单元存储一位数据，因此对能被提高的MRAM的数据存储容量的数量存在限制。因此，需要一种新的存储技术以提高例如MRAM的磁存储器的信息存储容量。
技术实现思路
本专利技术提供一种磁存储装置，在记录层上形成多个磁畴并利用磁畴运动存储或读取多个数据位，每个磁畴具有垂直磁化方向。根据本专利技术的一个方面，提供了一种磁存储装置，包括记录层，其中形成多个磁畴，每个磁畴具有可变换的垂直磁化方向；参考层，其对应于记录层的一部分并具有被钉扎磁化方向，其中在记录层中形成存储由磁畴构成的数据位阵列的数据存储单元，所述磁畴与参考层的有效尺寸相对应；第一输入部分，其电连接到数据存储单元的至少一个数据位区和参考层，并输入写入信号和读取信号中的至少一个；以及第二输入部分，其电连接到记录层并输入磁畴运动信号以将记录层的数据位区中存储的数据移动到相邻数据位区。所述记录层可以是由具有垂直磁化方向的非晶磁材料形成的磁畴条。记录层可包括稀土元素-过渡金属的合金。用于形成记录层的稀土元素选自由Tb、Gd和Eu构成的组中的至少一种。用于形成记录层的过渡金属选自由Co、Fe、Mn和Ni构成的组中的至少一种。所述参考层可具有垂直磁化方向和面内磁化方向中的一种。参考层可由与记录层相同的材料形成。数据位区可由单个磁畴组成。所述存储装置可进一步包括位于参考层和记录层之间的非磁层。所述非磁层可以是导电层和作为隧道势垒的绝缘层中的一种。所述写入信号可以是脉冲型开关电流。所述读取信号可以是比所述开关电流小的脉冲电流。可轮流地执行开关电流和读脉冲电流中的至少一种的输入和磁畴运动信号的输入，以使得轮流地执行数据存储或读取操作和磁畴运动操作。可通过数据位区单位执行磁畴运动。可通过数据位区单位执行磁畴运动，并轮流地执行数据存储或读取操作和磁畴运动操作。所述存储装置可进一步包括位于数据存储单元一侧且邻接数据存储单元以存储由于磁畴运动被移动到数据存储单元的区域外的数据的缓冲单元。可形成多个数据存储单元，且所述缓冲单元可位于两个相邻的数据存储单元之间，且每数据存储单元形成至少一个第一输入部分。多个数据存储单元能以阵列形成，且每数据存储单元形成至少一个第一输入部分。附图说明通过参考附图详细描述其示例的实施例，本专利技术的上述及其他特征及优点将变得更加明显，其中图1是说明根据本专利技术实施例的数据存储单元和具有其的磁存储器的示意图；图2是视图，示出了通过使用磁光克尔效应(MOKE)，当垂直磁场施加到具有不同成分比的TbFeCo材料的五个样品A、B、C、D和E时，所测量的透射光强度；图3示出了使用显微镜对样品进行显微镜检查而获得的照片，该样品中Tb20Fe70Co10层被形成至20nm的厚度且W层在Tb20Fe70Co10层上被形成至5nm的厚度；图4A至4C是视图，示出了开关电流被施加到图1的第四数据位区(预定数据位区)以使得第四数据位区磁化方向被反转，并通过运动电流该第四数据位区的反转的磁化方向移动到相邻的第五数据位区；图5A和5B是视图，示出了用于读取的脉冲电流被施加到图1的第四数据位区(预定数据位区)以使得读取第四数据位区的数据，并通过运动电流该第四数据位区的磁化方向移动到相邻的第五数据位区；图6是示意曲线图，示出了施加到根据本专利技术实施例的磁存储装置的磁畴运动电流；脉冲1(运动)，读脉冲电流；脉冲2(读取)，和写入开关电流脉冲2(写入)；图7是根据本专利技术的另一实施例的磁存储装置的示意图。具体实施例方式现在，将参考附图更充分地描述本专利技术，附图中示出了本专利技术的示例性实施例。图1是说明根据本专利技术实施例的数据存储单元和具有其的磁存储器的示意图。参照图1，数据存储单元20包括记录层11和与记录层11的一部分相对应的参考层(reference layer)15，所述记录层11具有用于存储多个数据位的可变换的磁化方向并形成具有垂直磁化方向的多个磁畴。在参考层15和记录层11之间可形成非磁层13。虽然在图1中非磁层13被形成在记录层11的整个表面上，但是非磁层13可被形成在仅参考层15的上表面上。记录层11具有可变换的垂直磁化方向并包括磁畴壁。通过这些磁畴壁的存在，多个磁畴的阵列存在于记录层11中。形成记录层11以便在阵列中存储多个数据位。为了这个目的，可在磁畴条中形成记录层11。在数据存储单元20中，通过与参考层15的有效尺寸相对应的记录层11的单位区域可执行数据的存储或存储数据的读取。参考层15的有效尺寸决定记录层11的一个数据位区的大小。因此，记录层11可形成为具有相对于参考层15的有效尺寸的数据位区的数量的倍数一样长的长度，即，磁畴运动的宽度。因此，通过具有参考层15的有效尺寸的单位将多个数据位区的阵列提供给记录层11，以便在阵列中能存储多个数据位。另一方面，由于优选地在一个数据位区内仅存在单个磁畴，因此在记录层11中形成的磁畴可被形成至等于或大于参考层15的有效尺寸的大小。记录层11由垂直磁各向异性材料、特别地由非晶磁材料(即非晶亚铁磁材料或非晶铁磁材料)形成，从而记录层11可具有垂直的易轴并因此具有垂直磁化方向。记录层11可形成为磁畴条。例如，记录层11可由包括稀土元素-过渡金属的合金的材料形成。用于形成记录层11的稀土元素可选自由Tb、Gd及Eu组成的组。用于形成记录层11的过渡金属可选自由Co、Fe、Mn及Ni组成的组。记录层11可由例如TbFeCo形成以具有垂直易轴。当利用非晶磁材料形成具有垂直磁化方向的磁畴条构成的记录层11时，不需要人工磁畴形成工艺，且能自然地形成对应于具有小尺寸例如纳米级尺寸的数据位区的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁存储装置，包括：　　　　其中形成多个磁畴的记录层，所述磁畴每个具有可变换的磁化方向和垂直磁化方向；　　　　参考层，其对应于部分所述记录层并具有被钉扎磁化方向，　　　　其中数据存储单元形成在所述记录层中，所述数据存储单元存储由所述磁畴构成的数据位的阵列，所述磁畴与所述参考层的有效范围相对应；　　　　第一输入部分，其电连接到所述数据存储单元的至少一个数据位区和所述参考层，并输入写入信号和读取信号至少之一；以及　　　　第二输入部分，其电连接到所述记录层并输入磁畴运动信号从而将所述记录层的所述数据位区中存储的数据移动到相邻数据位区。

【技术特征摘要】
KR 2006-2-17 15623/061.一种磁存储装置，包括其中形成多个磁畴的记录层，所述磁畴每个具有可变换的磁化方向和垂直磁化方向；参考层，其对应于部分所述记录层并具有被钉扎磁化方向，其中数据存储单元形成在所述记录层中，所述数据存储单元存储由所述磁畴构成的数据位的阵列，所述磁畴与所述参考层的有效范围相对应；第一输入部分，其电连接到所述数据存储单元的至少一个数据位区和所述参考层，并输入写入信号和读取信号至少之一；以及第二输入部分，其电连接到所述记录层并输入磁畴运动信号从而将所述记录层的所述数据位区中存储的数据移动到相邻数据位区。2.如权利要求1所述的存储装置，其中所述记录层是由具有垂直磁化方向的非晶磁材料形成的磁畴条。3.如权利要求2所述的存储装置，其中所述记录层包括稀土元素-过渡金属的合金。4.如权利要求3所述的存储装置，其中用于形成所述记录层的稀土元素选自由Tb、Gd和Eu构成的组中的至少一种。5.如权利要求4所述的存储装置，其中用于形成所述记录层的所述过渡金属选自由Co、Fe、Mn和Ni构成的组中的至少一种。6.如权利要求3所述的存储装置，其中用于形成所述记录层的所述过渡金属选自由Co、Fe、Mn和Ni构成的组中的至少一种。7.如权利要求1所述的存储装置，其中所述参考层具有垂直磁化方向和面内磁化方向之一。8.如权利要求1所述的存储装置，其中所述参考层由与所述记录...

【专利技术属性】
技术研发人员：金泰完，金起园，曹永真，黄仁俊，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]