[发明专利]修正有缺陷的隧道结的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有薄介质阻挡层的器件。更特别涉及隧道结，包括并不局限于，自旋相关隧道(“SDT”)结。本发明也涉及信息存储器件，包括但并不局限于，磁随机存取存储(“MRAM”)器件。

背景技术

典型的MRAM器件包括一个存储单元阵列，沿着存储单元的列延伸的字线，和沿着存储单元的行延伸的位线。每个存储单元位于字线和位线交叉点。

一种MRAM器件，每一个存储单元包括一个SDT结。假定任何时候SDT结的磁化方向都是两种稳定方向中的一种。这两种稳定的方向，平行和反向平行，代表逻辑值“0”和“1”。磁化方向进而影响SDT结的电阻。如果磁化方向是平行的，SDT结的电阻取第一值(R)，如果磁化方向是反向平行的，SDT结的电阻取第二值(R+ΔR)。

通过检测它的电阻状态可以读它的SDT结的磁化方向，并因此读出它的逻辑状态。然而，阵列中的存储单元通过许多平行的路径连接在一起。一个交叉点的电阻等于这个交叉点的电阻与在其他行和列的存储单元的电阻的并联。在这点上，该存储单元阵列具有交叉点电阻网络的特点。

SDT结有一个只有几个原子厚的绝缘隧道阻挡层。对于整个存储单元阵列来说控制制造工艺以生产这种薄阻挡层是困难的。一些SDT结有明显低于设计值的标称电阻值。有明显低于标称电阻值的SDT结称作“有缺陷的”SDT结。

在MRAM器件中有明显低于标称电阻的SDT结是不能用的。有缺陷的SDT会产生一个比特错误。在没有使用开关或二极管相互隔离存储单元的电阻交错点阵列中，同一行或列上其他SDT结与有缺陷的SDT结一样也表现为不能用。这样，单个有缺陷的SDT结将产生一个列宽错误和行宽错误。

当从MRAM器件读回一个数据后，可以采用误码修正从不能用的SDT结的整行或列恢复数据。然而，从时间和计算的观点来说，在单个的列或行上修正上千或更多的位是昂贵的。而且，一个MRAM器件可能有不止一个有缺陷的SDT结。

因此，需要克服与电阻单元交叉点存储阵列中有缺陷的SDT结相关的问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，通过施加电压到隧道结上可以修正有缺陷的隧道结。根据下面的详细描述，将明白本发明的其他方面和优点，参考附图，借助于例子图解本发明的原理。

附图说明

图1图示了一个SDT结；

图2a，2b，2c和2d图示了对SDT结施加电压的示范性电压波形；

图3图示了根据本发明一个MRAM器件；

图4图示了修正有缺陷的隧道结的第一种方法；

图5图示了修正有缺陷的隧道结的第二种方法。

具体实施方式

附图所示是为了图解的目的，本发明体现在有绝缘隧道阻挡层的SDT结上。如果该结的标称电阻值明显低于想要设计的值，该结可以通过施加电压来修正。通过应用一个或更多的电压周波到该结，可以进行电压施加。可以应用多个周波直到该结的标称电阻值已经稳定。尽管所修正结的标称电阻可能还是比想要设计的值小，但它并不明显低于想要设计的值。而且即使修正的结是不能用的，它也不影响同一行或列上的其他单元。这样，所修正的结将不产生行宽和列宽错。最坏情况，它也仅产生一个比特错误。通过修正误码来修正该比特错误是低成本的。

参考图1，图示了一个包括多层材料叠层的SDT结30。该叠层包括第一和第二籽晶层32和34。第一籽晶层32允许第二籽晶层34在(111)晶向上生长。对后面的反铁磁性(“AF”)钉扎层(pinning layer)36来说，第二籽晶层304建立在(111)晶向上。AF针扎层36提供一个大的交换场，以阻止后面在同一方向上的钉扎(下)铁磁体(“FM”)层38磁化。钉扎FM层38的顶上是绝缘隧道阻挡层40。可以用任意的界面层42和44夹住绝缘隧道阻挡层40。绝缘隧道阻挡层40的顶上是一个具有在所加磁场下不旋转的磁化的探测(上)FM层46。在探测FM层46上是保护覆盖层48。保护绝缘层(没有图示出)围绕该叠层。