[发明专利]磁阻随机存取存储器装置与其切换方法与存储器阵列

权利要求书

1.一种磁阻随机存取存储器装置，包括：

第一写入线，依第一平面上的第一方向延伸；

第二写入线，依第二平面上的第二方向延伸，该第二平面平行上述第一平面，其中该第二方向与上述第一方向不正交；以及

磁阻存储单元，具有可切换磁态，设置于上述第一与第二写入线之间的交错区域中，该交错区域位于该第一与该第二平面之间，上述第一与第二写入线于该交错区域的投影彼此相交；

其中，该第一写入线用于传递第一写入电流以提供该磁阻存储单元第一磁场，该第二写入线用于传递第二写入电流以提供该磁阻存储单元第二磁场；上述第一与第二磁场共同依照既定操作方式作用于该磁阻存储单元时，足以切换该磁阻存储单元的磁态；以及上述第一与第二写入线相对于该磁阻存储单元的磁异向性易磁化轴各具有小于45度的夹角；

其中上述既定操作方式包括首先仅施予该第一写入电流，接着同时施予上述第一与第二写入电流，接着仅施予该第二写入电流，接着停止施予该第二写入电流。

2.如权利要求1所述的磁阻随机存取存储器装置，其中该磁阻存储单元为双态模式存储元件，该双态模式存储元件包括：

自由合成反铁磁层；

钉扎合成反铁磁层；以及

隧道障壁，设置于该自由合成反铁磁层与该钉扎合成反铁磁层之间；

其中上述自由合成反铁磁层与钉扎合成反铁磁层各自包括方向相反的磁矩向量；于上述第一与第二磁场尚未作用的状况下，上述磁矩向量的方向沿着上述磁异向性易磁化轴的方向延伸以定义该磁阻存储单元于第一磁态；以及

其中上述第一与第二磁场以上述既定操作方式作用时，该自由合成反铁磁层的上述磁矩向量相对该磁阻存储单元旋转至与该第一磁态相反的方向，使得该磁阻存储单元切换至第二磁态；

其中该钉扎合成反铁磁层包括杂散磁场；该杂散磁场沿着上述磁异向性易磁化轴的方向延伸，并且产生偏磁场作用于该自由合成反铁磁层的上述磁 矩向量上，以降低于切换该磁阻存储单元的磁态时，依上述既定操作方式作用于该磁阻存储单元所需的上述第一与第二磁场的大小。

3.如权利要求2所述的磁阻随机存取存储器装置，其中，该第一与第二磁场的方向非正交，该第一磁场结合该偏磁场以提供第一作用磁场于该自由合成反铁磁层，该第二磁场结合该偏磁场以提供第二作用磁场于该自由合成反铁磁层，上述第一与第二作用磁场的方向互相正交。

4.如权利要求2所述的磁阻随机存取存储器装置，其中上述磁异向性易磁化轴通过上述第一与第二方向之间的锐角夹角。

5.如权利要求4所述的磁阻随机存取存储器装置，其中上述锐角夹角由上述磁异向性易磁化轴平分。

6.如权利要求2所述的磁阻随机存取存储器装置，其中还包括包覆结构，用以维持该自由合成反铁磁层的上述磁矩向量的方向。

7.一种存储器阵列，其中包括：

多个磁阻存储单元，呈阵列排列，各自具有可切换磁态；

多条第一写入线，位于第一平面上，对应该阵列的列方向；以及

多条第二写入线，位于平行该第一平面的第二平面上，对应该阵列的行方向；

其中上述磁阻存储单元各自位于所对应的上述第一与第二写入线之间的交错区域，上述第一与第二写入线的投影于所对应的上述交错区域非正交交错；

上述第一写入线各自传递第一写入电流以提供所对应的上述磁阻存储单元第一磁场，上述第二写入线各自传递第二写入电流以提供所对应的上述磁阻存储单元第二磁场；上述第一与第二磁场以既定操作方式作用上述磁阻存储单元的一个时，足以切换对应的上述磁阻存储单元的磁态；各磁阻存储单元所对应的上述第一与第二写入线相对于该磁阻存储单元的磁异向性易磁化轴各具有小于45度的夹角；

其中上述既定操作方式包括首先仅施予所对应的上述第一写入电流，接着同时施予所对应的上述第一与第二写入电流，接着仅施予所对应的上述第二写入电流，接着停止施予所对应的上述第二写入电流。

8.如权利要求7所述的存储器阵列，其中上述第一写入线或上述第二写 入线的一个为非直线形或上述第一与第二写入线皆为非线形；非直线形的上述第一写入线或上述第二写入线的转折位于每个或每两个以上沿着上述行或列方向的上述磁阻存储单元之间。

9.一种切换磁阻随机存取存储器装置的方法，包括：

提供第一电流输入第一写入线以产生第一磁场作用于磁阻存储单元；该第一写入线位于第一平面上，其方向为第一方向；以及

提供第二电流输入第二写入线以产生第二磁场作用于该磁阻存储单元；该第二写入线位于平行于该第一平面的第二平面，其方向为第二方向，并且该第二方向不正交于该第一方向；上述第一与第二磁场依照既定操作方式作用于该磁阻存储单元，以切换该磁阻存储单元的磁态；上述第一与第二写入线相对于该磁阻存储单元的磁异向性易磁化轴各具有小于45度的夹角；

其中该磁阻存储单元设置于上述第一与第二写入线之间的交错区域中，该交错区域位于该第一与该第二平面之间，上述第一与第二写入线于该交错区域的投影彼此相交；

其中上述既定操作方式包括首先仅施予该第一电流，接着同时施予上述第一与第二电流，接着仅施予该第二电流，接着停止施予该第二电流。