[发明专利]旋转扭矩转移磁阻式随机存取存储器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种非挥发性存储器装置，尤其是使用旋转扭矩转移的磁阻式随机存取存储器(MRAM)组件。

背景技术

磁阻式随机存取存储器(MRAM)为使用磁化以呈现储存数据的非挥发性存储器技术。磁阻式随机存取存储器的优点是，在缺乏电力时，仍可保留储存的数据。一般而言，磁阻式随机存取存储器包括多个磁性单元于一阵列中。每一单元基本上均代表一数据位。包含于此单元中为磁性组件。一磁性组件包括两铁磁″板″(或半导体基板上的一层)，每一铁磁板均具有与其相关的一磁化方向(或磁动量方向)。两铁磁板由薄非磁性层隔开。

更具体地是，磁阻式随机存取存储器单元经常以磁穿隧接面组件(也为穿隧磁阻(TMR)组件)为基础。磁穿隧接面组件至少包括三个基本层：一“自由层”、一穿隧阻障层，与一“被固定层”。自由层与被固定层为铁磁层，穿隧阻障层为置于自由层与被固定层的间的薄绝缘层。在自由层中，磁化方向会随意转动；固定层的磁化则不会。使用反铁磁层以固定或定住该固定层的磁化于一特定方向。一位通过改变磁性组件的其中一个铁磁板的磁化方向而写入组件。磁穿隧接面组件的阻抗根据自由层与固定层的磁动量的方向而改变。因此，通过决定磁性组件的阻抗而读取位元。当自由层与固定层的磁化平行时，且磁动量具有相同极性时，磁穿隧接面组件的阻抗会很低，基本上，此标示为“0”。当自由层与固定层的磁化为反向平行时(也就是说，磁动量具有相反极性)，磁穿隧接面的阻抗很高，基本上，此标示为“1”。

旋转扭矩转移(STT)(也为旋转转移切换，或旋转转移效应)为用以写入至存储器组件的技术。旋转扭矩转移(STT)发展作为一种使用外部磁场的替代方案，以切换磁性组件中自由层的方向。旋转扭矩转移(STT)根据当将旋转极化电流施加到“自由”铁磁层时，电子会由于“自由层”磁动量的方向而重新极化的构想。随着电子被重新极化，电子的重新极化会造成自由层受到与电子的角动量变化有关的扭矩。结果，若电流密度够高，此扭矩则具有足够能量切换自由层的磁化方向。通过此技术可知，利用旋转扭矩转移(STT)来写入至磁性组件的优点在于，相较于其他写入技术、大阵列的可测性，与更低的写入电流条件，并包括更小的位元尺寸、更少数目的制程步骤。然而，由于将磁性组件中的自由层的磁化方向切换所需要的电流密度相当大，所以使用旋转扭矩转移(STT)写入至磁性组件也有缺点。切换此层需要的临界电流密度表示为“Jc”。在一般实施例中，Jc会大于1E10⁶安培/平方公分。

因此，改善磁性组件架构，以使用旋转扭矩转移(STT)是指日可待。

发明内容

本发明提供一种磁性存储器组件，在本发明一实施例中，该磁性存储器组件包括：一磁穿隧接面(MTJ)(也称为磁隧道结)组件，包括至少一自由层；以及一电极，包含一固定层、一被固定层、与一非磁性传导层；其中该电极的该非磁性传导层，插入于该电极的该被固定层与该磁穿隧接面组件的该自由层间。

在本发明另一实施例中，提供一种程序化磁性存储器组件的方法，包含：提供一存储器组件，包含耦合至一磁穿隧接面(MTJ)组件的一电极，该磁穿隧接面组件包括一自由层；供应一电流至该电极；使用该电极以旋转极化该电流；以及经由该电极与该磁穿隧接面组件间的一接口区域，将该旋转极化电流从该电极供应至该磁穿隧接面组件，其中所供应的该电流足以切换该自由层的磁化方向。

然而，可结合附图，从下列具体实施方式中理解本发明操作的结构和方法，及其他的目的和优点。

附图说明

本发明一方面公开从附图及以下详细的说明可更好地理解。需强调的是，根据工业中的实施标准，各种特征不一定按比例绘制。事实上，为说明清楚，各特征的尺寸可被任意增加或减少。

图1为显示一磁穿隧接面(MTJ)组件实施例的截面图。

图2为显示包括磁穿隧接面与电极的磁性组件实施例的截面图。

图3为显示磁性组件的另一实施例的截面图。

图4a、4b与4c为显示结合磁穿隧接面组件与电极的三种实施例的磁性组件的截面图。

图5为显示一程序化磁性组件方法的实施例的流程图。

具体实施方式