具有单独读取和写入路径的磁性隧道结装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有单独读取和写入路径的磁性隧道结装置。在一实施例中，揭示一种装置，其包含磁性隧道结（MTJ）结构。所述装置还包含耦合到所述MTJ结构的读取路径（102）和耦合到所述MTJ结构的写入路径（104）。所述写入路径（104）与所述读取路径（102）分离。所述装置本质上包括一对串联耦合的MTJ结构（106、108），借此所述读取路径（102）仅包括所述MTJ结构中的一者（108）。这提供了组合的改进的读取裕度和改进的写入裕度。

【技术实现步骤摘要】
具有单独读取和写入路径的磁性隧道结装置分案声明本案是专利技术名称为“具有单独读取和写入路径的磁性隧道结装置”，优先权日为2007年12月19日，申请号为200880125501.5，申请日为2008年12月19日的专利申请的分案申请。
本专利技术大体针对一种包含具有单独读取和写入数据路径的磁性隧道结（MTJ）结构的装置。
技术介绍
常规自旋转移矩磁性随机存取存储器（STT-MRAM）位单元包含晶体管和磁性隧道结（MTJ）结构。基本MTJ结构由夹着氧化物隧道势垒层的两个磁性电极组成。每一磁性电极的磁矩沿横向伸长元件的长轴定向。在隧道势垒的任一侧上两个磁性层之间的平行和反并行磁矩定向引起跨越势垒的两个不同电阻，从而导致两个存储器状态。磁性电极中的一者（称为自由层）具有可切换的磁矩方向。另一磁性电极（称为参考层）具有固定于特定方向的磁化。在常规STT-MRAM结构中，所注射电流由于参考层中的固定磁化而变得自旋极化，从而导致自由层的磁化的自旋转移矩（STT）。当所注射电流的电流密度超过阈值时，自由层的磁化定向可被自旋转移矩切换。所得存储器状态（即，0或1）由电流的方向确定。常规上，通过使用电流注射来操作读取过程和写入过程两者。对于写入过程，被允许流经STT-MRAM位单元中的MTJ装置的电流密度对于MTJ电阻具有强相依性，使得当MTJ电阻较低时，允许较多电流通过MTJ装置。因此，较小的MTJ电阻为MRAM设计者提供较大的数据写入操作裕度。然而，较小的MTJ电阻也导致较小的数据读取感测裕度。同样，改进数据读取感测裕度的较大的MTJ电阻会损害数据写入操作裕度。因此，常规MTJ设计的MTJ电阻代表了改进数据读取感测裕度与改进数据写入操作裕度之间的设计折衷。此外，已提出双MTJSTT-MRAM单元设计以增加MTJ单元的写入能力。然而，双MTJ设计设置了对MTJ电阻的更进一步限制和对数据读取感测裕度的较大敏感性。
技术实现思路
在一特定实施例中，揭示一种装置，其包含磁性隧道结（MTJ）结构。所述装置还包含耦合到所述MTJ结构的读取路径和耦合到所述MTJ结构的写入路径。所述写入路径与所述读取路径分离。在另一实施例中，揭示一种向磁性隧道结装置写入的方法。所述方法包含将电流施加到耦合到磁性隧道结（MTJ）装置的写入路径以将数据值存储在MTJ装置的自由层处。MTJ装置耦合到单独的读取路径。在另一实施例中，揭示一种从MTJ装置读取数据的方法。所述方法包含将电流施加到耦合到MTJ装置的读取路径以读取数据值。MTJ装置耦合到单独的写入路径。在另一实施例中，揭示一种存储器装置。所述存储器装置包含磁性随机存取存储器（MRAM）单元的阵列。所述存储器装置还包含存储器控制逻辑电路，其适于激活字线并选择性地激活读取位线或写入位线以存取存储器阵列的选定单元。在另一实施例中，揭示一种制造磁性隧道结（MTJ）装置的方法。所述方法包含将多个膜层沉积到衬底上以形成第一MTJ结构。所述第一MTJ结构包含自由层。所述方法包含沉积耦合到第一MTJ结构的自由层的传导层。所述方法还包含沉积第二多个膜层以在第一MTJ结构上形成第二MTJ结构。所揭示的实施例提供的一个特定优点是，可在STT-MRAM装置处改进读取和写入裕度两者。所揭示的实施例提供的另一优点是在STT-MRAM装置处存储数据值所需的写入电流减少。在审阅整个申请案之后将了解本专利技术的其它方面、优点和特征，整个申请案包含以下部分：附图说明、具体实施方式和权利要求书。附图说明图1是具有单独数据读取和写入路径的磁性隧道结（MTJ）装置的特定说明性实施例的图；图2是具有单独数据读取和写入路径的磁性隧道结（MTJ）装置的第二说明性实施例的图；图3是具有单独数据读取和写入路径的磁性隧道结（MTJ）装置的第三说明性实施例的图；图4是具有单独数据读取和写入路径的磁性隧道结（MTJ）装置的第四说明性实施例的图；图5是包含共享共同位线的具有单独数据读取和写入路径的两个磁性隧道结（MTJ）装置的系统的特定说明性实施例的图；图6是包含具有单独数据读取和写入路径的磁性隧道结（MTJ）装置的阵列的系统的第一说明性实施例的图；图7是包含具有单独数据读取和写入路径的磁性隧道结（MTJ）装置的阵列的系统的第二说明性实施例的图；图8是包含共享共同位线的具有单独数据读取和写入路径的磁性隧道结（MTJ）装置的阵列的系统的第一说明性实施例的图；图9是包含共享共同位线的具有单独数据读取和写入路径的磁性隧道结（MTJ）装置的阵列的系统的第二说明性实施例的图；图10是包含共享共同位线的具有单独数据读取和写入路径的磁性隧道结（MTJ）装置的阵列的系统的第三说明性实施例的图；图11是操作磁性隧道结（MTJ）装置的方法的特定说明性实施例的流程图；图12是制造磁性隧道结（MTJ）装置的方法的特定说明性实施例的流程图；图13-19说明图12的方法的制造阶段的特定说明性实施例；以及图20是包含包括多个磁性隧道结（MTJ）单元的存储器装置的通信装置的框图。具体实施方式参看图1，描绘具有单独数据读取和写入路径的磁性隧道结（MTJ）装置的特定说明性实施例的图，且所述装置一般表示为100。在特定实施例中，装置100可包含在STT-MRAM位单元中。数据读取路径102和数据写入路径104提供耦合到装置100的MTJ结构的单独电流路径。第一参考层110、隧道势垒层112和自由层114形成第一MTJ组件108。自由层114、第二隧道势垒层116和第二参考层118形成第二MTJ组件106。写入端子130耦合到自由层114。读取端子150耦合到第二参考层118。例如晶体管的开关142耦合在第一参考层110与源极端子140之间。开关142经耦合以接收控制信号144。在特定实施例中，装置100可为磁性随机存取存储器（MRAM）装置的阵列的一部分。在特定实施例中，数据读取路径102包含读取端子150、第二MTJ组件106、第一MTJ组件108、开关142和源极端子140。第一参考层110和第二参考层118的磁矩固定于相同方向上，且自由层114的磁矩可设定于与参考层110和118平行或反平行的方向上。由于跨越第二参考层118与自由层114之间的第二隧道势垒116的电阻且还由于跨越自由层114与第一参考层110之间的第一隧道势垒112的电阻，引起对沿着数据读取路径102的电流的电阻。因为装置100的电阻对应于在装置100处存储的数据值，所以可通过提供读取信号并将输出与参考信号进行比较来确定所存储的数据值。举例来说，读取信号可以是施加在读取端子150与源极端子140之间的电压，且可将沿着数据读取路径102的所得电流与参考电流进行比较。作为另一实例，读取信号可以是沿着数据读取路径102提供的电流，且可将读取端子150与源极端子140之间的所得电压与参考电压进行比较。沿着数据写入路径104的电流遭遇跨越第一隧道势垒112而不是跨越第二隧道势垒116的电阻。因此，数据写入路径104具有比数据读取路径102低的电阻。在特定实施例中，第二参考层118和第二隧道势垒116也可经配置以具有比第一参考层110和第一隧道势垒112高的电阻，以进一步增加沿着数据读取路径102的电阻与数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储器装置，其包括：磁性随机存取存储器（MRAM）单元阵列；以及存储器控制逻辑电路，其适于激活字线并选择性地激活读取位线和写入位线中的一者以存取所述阵列的选定单元。

【技术特征摘要】
2007.12.19 US 11/959,7971.一种存储器装置，其包括：磁性随机存取存储器MRAM单元阵列，所述MRAM单元的每一者均包含磁性隧道结MTJ装置；以及存储器控制逻辑电路，其适于激活字线并选择性地激活读取位线和写入位线中的一者以存取所述阵列的选定单元，其中写入路径与读取路径分离，所述读取路径包括第一参考层、第一隧道势垒、自由层、第二隧道势垒以及第二参考层，且所述写入路径包括自由层、第二隧道势垒以及第二参考层。2.根据权利要求1所述的存储器装置，其进一步包括耦合到所述MR...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓春，顾时群，李霞，升·H·康，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：