非直角磁性随机存取存储器装置制造方法及图纸

一种磁性随机存取内存（１００）与其制造方法，其具有与位线（１２２）成非直角的字符线（１１２），其结果为较低的电流与电力消耗。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本案是有关一般的半导体组件的建构，特别是，一种磁性随机存取内存(magnetic random access memory，MRAM)组件。
技术介绍
半导体用于集成电路以应用在电子上，包括，例如收音机、电话、行动电话与个人计算机装置等。半导体装置的一种型式为一半导体储存装置，例如，一种动态随机存取装置(DRAM)与一种闪存，使用一种电子电荷来储存信息。内存装置最近的发展为牵涉到自旋电子学(spin electronics)，其结合半导体技术与磁学。一个电子的旋转，而不是电荷，被用来指示“1”或“0”的存在，一种此类的自旋电子装置为一磁性随机存取内存(MRAM)，包含导线，系垂直于其它导线而设置在不同金属层中，该导线把一磁性堆栈夹在中间，导线相交的地方称为一交叉点。经由其中一个导线的电流产生一个在导线周围的磁场与将磁极定向在沿着接线或是导线的特定的方向上，经由其它导线的电流会引发磁场并且也可以部分旋转该磁极。数字信息，以“1”或“0”表现，是可储存在磁距的校正上，磁性组成的电阻是依据力距的校正。储存的资料经由检测组成分的抵抗状况而由组件中读取，一个内存胞元可经由在具有行与列的矩阵结构中设置导线与交叉点而被建构。与传统的半导体装置，例如动态随机存取内存(DRAM)，相比较，磁性随机存取内存(MRAMs)的优点为非依电性(non-volatile)。例如，利用磁性随机存取内存(MRAM)的一个人计算机(PC)将不会有与利用动态随机存取内存(DRAM)的传统个人计算机一样长的“激活”时间。同样地，磁性随机存取内存(MRAM)不需要被上电(powered up)并且具有“记住”储存资料的能力。现今，磁性随机存取内存(MRAM)设计的优点是需要大量的电流来转换胞元，意即必须通过位线与字符线的电流量是高的，因此，需要使用大量的电力。在此
中所需要的是一种需要较少电流与电力以转换内存胞元之有抵抗状态或是逻辑状态之磁性随机存取内存(MRAM)的设计。专利技术概述本案所达成的技术上的优点为非直角的磁性随机存取内存(MRAM)装置比习用的磁性随机存取内存(MRAMs)需要较少电流与电力来对内存胞元的逻辑状态进行充电。位线与字符线彼此形成非直角，那就是，除了90度以外的角度，较佳的范围是从稍微大于0至小于90度。本案所揭露的一种半导体内存装置包含至少一个第一导线、至少一个内存储存胞元，系设置于该第一导线之上，以及至少一个第二导线，系设置于该第一导线之上。此第二导线与该第一导线成非直角而被设置，以及此内存储存胞元具有基于一星状曲线(asteroid-shapedcurve)的材料特性。本案亦揭露一种磁性随机存取内存(MRAM)装置，包含复数个第一导线、位于该第一导线之上的第二导线且其被设置与该第一导线成除了90度以外之角度，以及复数个的内存储存胞元，其设置系邻近于第一与第二导线并且位于两者之间。本案另外揭露一种设计磁性随机存取内存(MRAM)装置的程序之方法，包含经由第一导线发送一第一电流，其中该第一电流于该第一导线周围产生一第一电磁场，以及经由第二电流发送一第二电流，其中该第二电流于该第二导线周围产生一第二电磁场，其中该第二电场系不同于该第一电场。本案的优点包含降低在一字符线及/或一位线中转换储存在内存胞元的电荷所需要的电流量，而降低电流可节省内存装置的电力。由于电子迁移现象所导致内存装置的损害与减少的寿命，也可经由在字符线与位线较低电流的使用而减轻。图标简单说明本案以上所述的特征将可由以下的实施例说明与参考图标之特征而得到充分了解。第一图显示习用的磁性随机存取内存(MRAM)装置的透视图，其具有垂直于位线的字符线；第二图与第三图显示习用的磁性随机存取内存(MRAM)装置的俯视图，其具有垂直于位线的字符线； 第四图显示表示使用在一习用磁性随机存取内存(MRAM)装置的磁性材料的磁滞现象特性的星状曲线；第五图A与第五图B显示本案较佳实施例的布局(layouts)的俯视图；第六图A与第六图B显示本案较佳实施例中具有不同方向比例(aspect ratio)以及字符线与位线形成非直角的角度的俯视图；第七图显示依照本案的星状曲线；第八图显示现在的磁性随机存取内存(MRAM)装置的一个实施例之透视图；第九图显示现在的磁性随机存取内存(MRAM)装置的一个实施例之横向剖面图；以及第十图显示根据本案之具有设置在非直角导线间的两个或更多磁性堆栈的磁性随机存取内存(MRAM)装置。在不同的图标中，对应的数字与符号系与对应的部分相关联，除非用别的方式来表示，所绘制的图标是用来清楚的说明本案较佳实施例有关的观点且并非必须按比例来绘制。较佳实施例说明以下将经由一些较佳实施例与一些本案的优点来讨论习用的直角随机存取内存(MRAM)设计。第一图系显示一个习用的磁性随机存取内存(MRAM)装置10的透视图，其具有被设置与位线22成直角的字符线12，意即字符线12与位线22的角度为垂直的或者是等于90度。一个磁性堆栈14被设置在邻近字符线12与位线22且在两者之间，磁性堆栈14包含，例如，一软层16、一隧道层或隧道接面18以及一硬层20。如上所述，经由发送穿越字符线12与位线22的电流，一个逻辑状态是可储存在磁性堆栈中的磁距的校正中。第二图系显示习用的磁性随机存取内存(MRAM)装置的俯视图，其中字符线系以一90度的角度24垂直于位线22，并显示具有一方向比例为1∶1的一隧道接面(TJ)18。第三图系显示另一个习用的磁性随机存取内存(MRAM)装置，其中字符线垂直于位线22，以及具有一方向比例为2∶1的一隧道接面(TJ)18。第四图系显示代表磁性堆栈14内存胞元材料的磁滞现象特性之一星状曲线30以及显示寻址一磁性随机存取内存(MRAM)内存装置习用的方法。Hx轴代表由一位线22所产生的一电磁场，其系藉由使一电流流经位线22而产生，此电磁场的产生系符合电磁的“右手定律”。同样的，Hy轴代表由一字符线12所产生的一电磁场，其系藉由使一电流流经字符线12而产生。沿着Hy轴的向量32代表由一正与负电流所产生的电磁场，其分别地流经一位线22以写入一逻辑的“0”或是“1”至一内存胞元(磁性堆栈14)中。由习用的星状30所示，字符线电流由向量32保持是正的来表示，并且常常做为一激活的电流。为了转换内存胞元的有抵抗的状态或是逻辑的状态，经由向量34与向量32相加所得的向量36代表由字符线与位线电流所产生的两个电场的叠置(superposition)，必须达到在第1象限中在星状曲线30上的一点。例如，为了写入一逻辑的“0”至一磁性堆栈14中，一个电流产生由向量34所表示的一电磁场，系经由位线22而运转，并且一个电流产生由向量32所表示的一电磁场，系经由字符线12而运转。组合向量36完全地达到星状曲线30，此向量36表示最小的电磁场(与相关联的电流)必须被提供在字符线12与位线22上以转换胞元14。同样地，为了写入一逻辑的“1”至一内存胞元14中，一个电流产生沿着Hx轴的向量38所表示的一电磁场，系经由位线22而运转，并且一个电流产生由沿着Hy轴的向量32所表示的一电磁场，系经由字符线12而运转，并产生一组合向量40，其达到在第二象限中的星状曲线30。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体内存装置，系包含：　　　　至少一第一导线；　　　　至少一第一内存储存胞元，系设置在该第一导线之上，该第一内存储存胞元具有依据一星状曲线之材料特性；以及　　　　至少一第二导线，系设置在该第一内存储存胞元之上，其中该第二导线系与该第一导线成非直角的方式而设置。

【技术特征摘要】
US 2001-1-24 60/263,966;US 2001-3-27 09/818,0101.一种半导体内存装置，系包含至少一第一导线；至少一第一内存储存胞元，系设置在该第一导线之上，该第一内存储存胞元具有依据一星状曲线之材料特性；以及至少一第二导线，系设置在该第一内存储存胞元之上，其中该第二导线系与该第一导线成非直角的方式而设置。2.如申请专利范围第1项所述之内存装置，其中该第一导线与第该第二导线间的角度是在10至80度之间。3.如申请专利范围第2项所述之内存装置，其中该内存装置是一磁性随机存取内存(MRAM)，其中第一内存储存胞元包含一磁性堆栈，该磁性堆栈包含一信道接面。4.如申请专利范围第3项所述之内存装置，其中该信道接面具有一纵横比系在大约1∶1与大约1∶3之间。5.如申请专利范围第3项所述之内存装置，其中该第一导线包含字符线以及该第二导线包含位线。6.如申请专利范围第5项所述之内存装置，其中储存在该信道接面中的一逻辑状态可经由改变流经该字符线的一电流与改变流经该位线的一电流而被切换。7.如申请专利范围第3项所述之内存装置，其中该信道接面包含一长方形的形状。8.如申请专利范围第3项所述之内存装置，其中该信道接面包含一不等边四边形的形状。9.如申请专利范围第3项所述之内存装置进一步包含至少一第二内存储存胞元，系设置在该第二导线之上；以及至少一第三导线，系设置在该内存储存胞元之上，其中该第三导线系与该第二导线成非直角的方式而设置。10.如申请专利范围第9项所述之内存装置，其中第一内存储存胞元包含一磁性堆栈，该磁性堆栈包含一信道接面。11.一种磁性随机存取内存(MRAM)装置，系包含复数第一导线；复数第二导线，系设置于该第一导线之上，该第二导线与该第一导线系成除了90度以外之角度；以及复数第一内存储存胞元，系设置在该第一导线与该第二导线间并邻接该第一导线与该第二导线。12.如申请专利范围第11项所述之磁性随机存取内存(MRAM)装置，其中该第一内存储存胞元具有依据一星状曲线之材料特性。13.如申请专利范围第12项所述之磁性随机存取内存(MRAM)装置，其中该第一内存储存胞元包含一第一磁性堆栈，该第一磁性堆栈包含一信道接面。14.如申请专利范围第13项所述之磁性随机存取内存(MRAM)装置，其中该信道接面具有一纵横比系在大约1∶1与大约1∶3之间。15.如申请专利范围第13项...

【专利技术属性】
技术研发人员：H霍恩格斯米德，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术北美公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]