磁随机存储器件及电子设备制造技术

本发明专利技术实施例提供一种磁随机存储器件及电子设备，属于自旋电子器件技术领域。该磁随机存储器件包括呈十字形的底电极层和四个磁隧道结MTJ，所述呈十字形的底电极层包括四个向内的拐角，一拐角的预设位置布置一磁隧道结MTJ，以施加在所述底电极层的写电流流经所述拐角时，对该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ实现数据写入。该磁随机存储器件通过多比特的器件结构，提高存储密度，减少端口数目；存储位的磁隧道结MTJ，通过施加在所述底电极层的写电流流经对应的拐角时，对该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ实现无磁场辅助的SOT翻转，以实现数据写入；对面内各向异性的磁隧道结MTJ器件和垂直各向异性的磁隧道结MTJ器件均适用，对工艺友好。对工艺友好。对工艺友好。

【技术实现步骤摘要】
磁随机存储器件及电子设备


[0001]本专利技术涉及自旋电子器件
，具体地涉及一种磁随机存储器件及电子设备。

技术介绍

[0002]随着互联网时代的发展，数据呈现爆炸式增长，为了满足海量数据处理的迫切需求，存储器面临着高静态功耗和功耗墙等问题。磁随机存储器(magnetic random access memory，MRAM)具有非易失性、高写入速度、低功耗等优势，有望用于构建下一代非易失存储系统和计算构架。第三代自旋轨道矩(Spin Orbit Torque，SOT)磁随机存储器(Magnetic random
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access memory，MRAM)已进入测试片阶段，SOT
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MRAM器件具有亚纳秒级的翻转延迟和超低功耗，具有可观的应用潜力。
[0003]现有技术中，可以通过例如专利文件CN201710812254.7技术方案对SOT
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MRAM器件存储密度的提高，如图1所示。但对于垂直各向异性器件，通常需要辅助手段实现确定性翻转，例如，底电极采用反铁磁材料产生偏置场，使用STT辅助SOT翻转等方式。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的是提供一种磁随机存储器件，该磁随机存储器件能够提高存储密度。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种磁随机存储器件，所述磁随机存储器件包括呈十字形的底电极层和四个磁隧道结MTJ，所述呈十字形的底电极层包括四个向内的拐角，一拐角的预设位置布置一磁隧道结MTJ，以施加在所述底电极层的写电流流经所述拐角时，对该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ实现数据写入。
[0006]可选的，所述呈十字形的底电极层还包括四个凸出的端，所述四个凸出的端中每个端处布置写入端，通过两个相邻的写入端对所述底电极层施加写电流。
[0007]可选的，所述两个相邻的写入端之间的写电流为双向电流，其中一方向的写电流流经所述拐角时，将“1”写入该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ，另一方向的写电流流经所述拐角时，将“0”写入该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ，其中，“1”和“0”对应表征不同阻态。
[0008]可选的，所述四个磁隧道结MTJ上方布置顶电极层，以通过施加在所述顶电极层的读电流，读取选定的所述磁隧道结MTJ的数据。
[0009]可选的，所述四个磁隧道结MTJ的形状包括圆柱形、椭圆柱形、菱形柱形、三角柱体及长方体。
[0010]本专利技术实施例还提供一种磁随机存储器件，所述磁随机存储器件包括呈T形的底电极层和两个磁隧道结MTJ，所述呈T形的底电极层包括两个向内的拐角，一拐角的预设位置布置一磁隧道结MTJ，以施加在所述底电极层的写电流流经所述拐角时，对该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ实现数据写入。
[0011]可选的，所述呈T形的底电极层还包括三个凸出的端，所述三个凸出的端中每个端处布置写入端，通过所述写入端对所述底电极层施加写电流。
[0012]可选的，当通过两个相邻的写入端对所述底电极层施加写电流时，所述两个相邻的写入端之间的写电流为双向电流，其中一方向的写电流流经所述拐角时，将“1”写入该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ，另一方向的写电流流经所述拐角时，将“0”写入该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ，其中，“1”和“0”对应表征不同阻态。
[0013]可选的，两个相对的写入端分别为第一写入端和第二写入端，另一个写入端为第三写入端，在所述第一写入端和所述第三写入端的拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ为第一磁隧道结MTJ，在所述第二写入端和所述第三写入端的拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ为第二磁隧道结MTJ，当所述第一写入端和所述第二写入端呈高电位，所述第三写入端呈低电位时，同时将“1”和“0”对应写入所述第一磁隧道结MTJ和所述第二磁隧道结MTJ，当所述第一写入端和所述第二写入端呈低电位，所述第三写入端呈高电位时，同时将“0”和“1”对应写入所述第一磁隧道结MTJ和所述第二磁隧道结MTJ，当所述第一写入端呈高电位、所述第二写入端呈低电位，所述第三写入端呈悬空时，同时将“1”和“1”对应写入所述第一磁隧道结MTJ和所述第二磁隧道结MTJ，当所述第一写入端呈低电位、所述第二写入端呈高电位，所述第三写入端呈悬空时，同时将“0”和“0”对应写入所述第一磁隧道结MTJ和所述第二磁隧道结MTJ，其中，“1”和“0”对应表征不同阻态。
[0014]本专利技术实施例还提供一种磁随机存储器件，所述磁随机存储器件包括底电极层和多个磁隧道结MTJ，所述底电极层由多个呈十字形的底电极组成，每个呈十字形的底电极包括四个向内的拐角，一拐角的预设位置布置一磁隧道结MTJ，以施加在所述底电极层的写电流流经所述拐角时，对该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ实现数据写入。
[0015]可选的，所述底电极层还包括多个凸出的端，所述多个凸出的端中每个端处布置写入端，通过所述写入端对所述底电极层施加写电流。
[0016]可选的，两个写入端之间的写电流为双向电流，其中一方向的写电流流经所述拐角时，将“1”写入该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ，另一方向的写电流流经所述拐角时，将“0”写入该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ，其中，“1”和“0”对应表征不同阻态。
[0017]本专利技术实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器以及与所述处理器耦合的至少一个磁随机存储器件，所述至少一个磁随机存储器件为上述的磁随机存储器。
[0018]通过上述技术方案，本专利技术实施例提供的磁随机存储器件包括呈十字形的底电极层和四个磁隧道结MTJ，通过多比特的器件结构，提高存储密度，减少端口数目；存储位的磁隧道结MTJ，通过施加在所述底电极层的写电流流经对应的拐角时，对该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ实现无磁场辅助的SOT翻转，以实现数据写入；写入操作具有灵活度；本专利技术实施例对面内各向异性的磁隧道结MTJ器件和垂直各向异性的磁隧道结MTJ器件均适用，允许多种磁隧道结MTJ形貌，对工艺友好。
[0019]本专利技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0020]附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下
面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：
[0021]图1是本专利技术第一实施例提供的磁随机存储器件的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术第一实施例提供的示例磁随机存储器件的俯视图；
[0023]图3A是示例施加脉冲情况下磁矩分量随时间的变化曲线的示意图一；
[0024]图3B是示例施加脉冲情况下磁矩分量随时间的变化曲线的示意图二；
[0025]图4是本专利技术第一实施例的示例一磁随机存储器件的俯视图；
[0026]图5是本专利技术第二实施例提供的磁随机存储器件的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁随机存储器件，其特征在于，所述磁随机存储器件包括呈十字形的底电极层和四个磁隧道结MTJ，所述呈十字形的底电极层包括四个向内的拐角，一拐角的预设位置布置一磁隧道结MTJ，以施加在所述底电极层的写电流流经所述拐角时，对该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ实现数据写入。2.根据权利要求1所述的磁随机存储器件，其特征在于，所述呈十字形的底电极层还包括四个凸出的端，所述四个凸出的端中每个端处布置写入端，通过两个相邻的写入端对所述底电极层施加写电流。3.根据权利要求2所述的磁随机存储器件，其特征在于，所述两个相邻的写入端之间的写电流为双向电流，其中一方向的写电流流经所述拐角时，将“1”写入该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ，另一方向的写电流流经所述拐角时，将“0”写入该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ，其中，“1”和“0”对应表征不同阻态。4.根据权利要求1所述的磁随机存储器件，其特征在于，所述四个磁隧道结MTJ上方布置顶电极层，以通过施加在所述顶电极层的读电流，读取选定的所述磁隧道结MTJ的数据。5.根据权利要求1所述的磁随机存储器件，其特征在于，所述四个磁隧道结MTJ的形状包括圆柱形、椭圆柱形、菱形柱形、三角柱体及长方体。6.一种磁随机存储器件，其特征在于，所述磁随机存储器件包括呈T形的底电极层和两个磁隧道结MTJ，所述呈T形的底电极层包括两个向内的拐角，一拐角的预设位置布置一磁隧道结MTJ，以施加在所述底电极层的写电流流经所述拐角时，对该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ实现数据写入。7.根据权利要求6所述的磁随机存储器件，其特征在于，所述呈T形的底电极层还包括三个凸出的端，所述三个凸出的端中每个端处布置写入端，通过所述写入端对所述底电极层施加写电流。8.根据权利要求7所述的磁随机存储器件，其特征在于，当通过两个相邻的写入端对所述底电极层施加写电流时，所述两个相邻的写入端之间的写电流为双向电流，其中一方向的写电流流经所述拐角时，将“1”写入该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ，另一方向的写电流流经所述拐角时，将“0”写入该拐角的预设位置布置的所述磁隧道结MTJ，其中，“1”和“0”对应表征不同阻态。9.根据权利要求7所述的磁随机存储器件，其特征在于，两个相对的写入端分别为第一写入端和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹丹，李淑慧，王旻，王伟杰，亓元昊，刘宏喜，曹凯华，王戈飞，
申请(专利权)人：致真存储北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：