本发明专利技术公开了一种存储装置，所述存储装置含有包括以形成阵列的方式布置的存储器件的单元阵列。各所述存储器件具有：用于基于磁体的磁化状态存储信息的存储层；具有固定的磁化方向的磁化固定层；位于所述存储层与所述磁化固定层之间的隧道绝缘层，在将信息写入到所述存储层的操作中，产生在所述存储层和所述磁化固定层的层叠方向上流动的写入电流，以改变所述存储层的磁化方向，所述单元阵列被分为多个单元块，任意一个特定的所述存储器件的所述存储层的热稳定性的值是含有所述特定的存储器件的所述单元块所特有的。本发明专利技术的存储装置能够增大存储器件中能够进行的写入操作的次数并且能够增加存储在存储器件中的信息的保持时间的长度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及包括多个存储器件并根据自旋矩磁化反转法 (spin-torquemagnetization inverting method)在各存储器件中记录数据的存储装置 (或存储器)。
技术介绍
随着从移动终端到高性能服务器等各种信息设备的高速发展，上述设备中采用的构成存储器和逻辑电路的器件也必须显示出高度集成化、能够高速操作并且低耗电等高性能。特别地，半导体非易失性存储器(semiconductor nonvolatile memory)取得了显著发展。例如，作为大容量文件存储器的闪存迅速普及以至于有取代硬盘驱动器的趋势。与此同时，以代码存储器(code memory)应用和向工作存储器(working memory) 的进一步发展为目标，被认为可替代现在普遍使用的存储器的半导体非易失性存储器的开发正在进展中。上述现在普遍使用的存储器的代表性示例是NOR闪存、DRAM等，而上述被认为可替代现在普遍使用的存储器的半导体非易失性存储器的代表性示例是铁电随机存取(Ferroelectric Random Access Memory, FeRAM)(MagneticRandom Access Memory, MRAM)、相变随机存取存储器(Phase Change Random Access Memory,PCRAM)等。上述被认为可替代现在普遍使用的存储器的半导体非易失性存储器中的部分存储器已经投入到实际应用中。作为典型的半导体非易失性存储器的MRAM基于构成MRAM的磁体的磁化方向来存储数据。因此，能够以高速更新存储的数据。另外，存储于存储位置处的数据能够被无限次的更新。具体来讲，存储于存储位置处的数据能够被更新IO15次以上。MRAM已经被用于工业自动化和航空电子设备等领域。由于MRAM操作的高速度和高可靠性，期望未来MRAM向着代码存储器和/或工作存储器发展。然而，MRAM仍面临着需要努力降低耗电、提高存储容量的问题。这些问题是由MRAM的记录原理所导致的本质问题。根据基于MRAM的记录原理的记录方法，流过配线的电流产生的磁场引起磁化反转。作为解决上述问题的一种方法，正在研究不依赖于这种由电流产生的磁场的记录方法(即，磁化反转法)。该记录方法包括自旋矩磁化反转法，这种方法成为了广泛研究和密集研究的主题。关于自旋矩磁化反转法的更多信息，建议读者参看例如美国专利第5，695，864号和日本专利特开第2003-17782号等文件。如同MRAM，根据自旋矩磁化反转法操作的存储器件配置有磁性隧道结(Magnetic Tunnel Junction, MTJ)。存储器件的MTJ包括磁化固定层和存储层。磁化固定层是以某一固定方向进行磁化的层，存储层是不以固定方向进行磁化的层。通过在磁化固定层与存储层之间设置隧道绝缘层来形成隧道结。通过所谓的隧道磁阻效应(tunnel magnetic resistance effect)从MTJ读出数据0或数据1，在隧道磁阻效应中，MTJ的电阻根据磁化固定层的固定的磁化方向与存储层的磁化方向之间形成的角度而变化。另一方面，在写入操作中，当通过磁化固定层的自旋极化离子(spinpolarized ion)进入存储层时，电子对磁性层施加转矩，并且如果由于该转矩而流过幅度至少等于提前预定的阈值的电流，存储层的磁化方向就会反转。通过改变流入存储器件的电流的极性来对写入操作中被写入存储器件的数据0 或数据1进行选择。在存储器件的尺寸约为0. Ιμπι的情况下，用于使存储器件的存储层的磁化方向反转的电流的绝对值不大于1mA。另外，该电流值与存储器件的体积成比例的减小，这使得能够进行缩放。最重要的是，这种方式不需要MRAM所要求的用于产生电流生成的磁场的字线，该磁场作为用于记录数据的磁场。因此，这种存储器件具有单元结构简单的优点。在下面的说明中，将采用自旋矩磁化反转法的MRAM称为ST_MRAM(自旋矩磁性随机存取存储器)。在保留MRAM所具有的优点的同时，对作为能够降低耗电和增加存储容量的非易失性存储器的ST-MRAM寄予厚望。需要注意的是，MRAM具有高速操作以及能够进行无限次更新操作等优点。按照这样的方法，在将数据写入ST-MRAM的存储器件的操作过程中，需要在存储器件的层叠方向上施加写入电压。一般情况下，该写入电压大约在0. 5V 1. 5V的范围内。然而，相比于隧道绝缘层的静电击穿电压，该写入电压的大小是无法忽略的。这就是说，在反复进行写入操作时，隧道绝缘层长时间经受着电场作用，并且当隧道绝缘层长时间经受电场作用时，隧道绝缘层在某些情况下可能会静电击穿。写入电压的幅度越大，隧道绝缘层易于静电击穿的可能性就越高。如果存储器件静电击穿，则存储器件自身的电阻大幅减小，并且不再发生隧道磁阻效应，从而不能根据电阻变化读出信息。另外，无法将新信息写入到已经静电击穿的存储器件中。最重要的是，存储在ST-MRAM中的保持信息的特性取决于存储层的热稳定性。也就是说，如果存储层具有良好的热稳定性，则存储在ST-MRAM中的信息能够与热稳定性的质量相称地长时间保存。然而，根据自旋矩磁化反转的理论，热稳定性是与写入电压成比例的。因此，为了改善存储在ST-MRAM中的保持信息的特性，必须同时提高写入电压。然而，高写入电压却有助于隧道绝缘层的静电损坏。如上所述，存储器件的静电损坏限制了 ST-MRAM能够进行的写入操作的次数。也就是说，存储器件的静电损坏导致ST-MRAM不再具有作为MRAM的优点之一的能够进行无限次数的写入操作。
技术实现思路
因此，期望提供一种能够通过采用不损坏存储装置的存储器件的写入方法来增加存储装置进行的写入操作的次数的存储装置。本专利技术提供的存储装置使用了设置有存储器件的单元阵列，所述单元阵列以阵列的形式布置。所述存储器件具有用于基于磁体的磁化状态存储信息的存储层，所述磁体包括所述存储层和磁化固定层，隧道绝缘层将具有固定的磁化方向的所述磁化固定层与所述存储层分隔开。在将信息写入到所述存储层的操作中，所述存储器件驱动写入电流在所述存储层和所述磁化固定层的层叠方向上流动，以改变所述存储层的磁化方向。另外，所述单元阵列被分为多个单元块，并且各单元块的所述存储器件的所述存储层的热稳定性的值是不同的。如上所述，在本专利技术提供的存储装置的结构中，所述单元阵列被分为多个单元块， 并且各单元块的所述存储器件的所述存储层的热稳定性的值是不同的。因此，在存储层的热稳定性小的单元块中，能够减小写入电流，通过减小写入电流能够增大存储器件中能够进行的写入操作的次数。另外，在存储层的热稳定性大的单元块中，能够增加存储在存储器件中的信息的保持时间的长度。根据本专利技术，在存储层的热稳定性小的单元块中，能够增大存储器件中能够进行的写入操作的次数。另外，在存储层的热稳定性大的单元块中，能够增加存储在存储器件中的信息的保持时间的长度。因此，根据本专利技术，可以实现能够增大存储器件中能够进行的写入操作的次数并且能够增加存储在存储器件中的信息的保持时间的长度的存储装置。附图说明图1是示出了现有ST-MRAM的典型内部结构的功能框图；图2是示出了 ST-MRAM的存储单元中所采用的存储器件和选择MOS晶体管的模式的截面图；图3本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种存储装置，所述存储装置包括单元阵列，所述单元阵列包括以形成阵列的方式布置的存储器件，其中，各所述存储器件具有：存储层，所述存储层用于基于磁体的磁化状态存储信息；磁化固定层，所述磁化固定层具有固定的磁化方向；以及隧道绝缘层，所述隧道绝缘层位于所述存储层与所述磁化固定层之间；在所述存储层和所述磁化固定层的层叠方向上施加流动的写入电流时，改变所述存储层的磁化方向，将信息写入到所述存储层，所述单元阵列被分为多个单元块，并且任意一个特定的所述存储器件的所述存储层的热稳定性的值是含有所述特定的存储器件的所述单元块所特有的。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：肥后丰，内田裕行，大森广之，别所和宏，细见政功，山根一阳，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP
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