[发明专利]具有对称切换及单方向电流编程的自旋力矩转移磁性存储器单元结构

权利要求书

1.一种自旋力矩转移磁性随机存取存储器STT-MRAM单元结构，其包括：

非磁性区域，其具有至少第一侧、第二侧及第三侧；

第一固定区域，其沿着所述非磁性区域的所述第一侧安置；

第二固定区域，其沿着所述非磁性区域的所述第二侧安置；及

自由区域，其沿着所述非磁性区域的所述第三侧安置。

2.根据权利要求1所述的STT-MRAM单元结构，其中所述自由区域、所述第一固定区域或所述第二固定区域中的任一者均不彼此直接接触。

3.根据权利要求1所述的STT-MRAM单元结构，其包括与所述非磁性区域相对地沿着所述自由区域安置的顶部电极。

4.根据权利要求1所述的STT-MRAM单元结构，其中所述第一固定区域经配置以接地，使得穿过所述自由区域到所述非磁性区域且到所述第一固定区域的编程电流导致电子从所述第一固定区域传播穿过所述非磁性区域且穿过所述自由区域以将所述自由区域的磁化切换为与所述第一固定区域的磁化平行。

5.根据权利要求4所述的STT-MRAM单元结构，其中所述第二固定区域经配置以接地，使得被驱动穿过所述自由区域到所述非磁性区域且到所述第二固定区域的编程电流导致电子从所述第二固定区域传播穿过所述非磁性区域且穿过所述自由区域以将所述自由区域的磁化切换为与所述第一固定区域的磁化反平行。

6.根据权利要求1所述的STT-MRAM单元结构，其包括安置于所述自由区域与所述非磁性区域之间的隧道势垒。

7.根据权利要求1所述的STT-MRAM单元结构，其包括：

第一界面，在所述第一界面处所述第一固定区域接触所述非磁性区域，其中从所述第一固定区域通过所述第一界面的电子积累于所述非磁性区域中，其中所述通过的电子被自旋极化到所述第一固定区域的磁化；及

第二界面，在所述第二界面处所述第二固定区域接触所述非磁性区域，其中从所述第二固定区域反射到所述非磁性区域中的电子积累于所述非磁性区域中，其中所述反射的电子被自旋极化到与所述第二固定区域相反的磁化，且其中所述通过的电子及所述反射的电子被自旋极化到实质上类似方向。

8.一种经配置以通过单向编程电流编程的自旋力矩转移磁性随机存取存储器STT-MRAM单元，其中所述STT-MRAM单元包括：

第一固定区域，其具有沿第一方向的磁化；

第二固定区域，其具有沿第二方向的磁化；

非磁性区域，其在所述第一固定区域与所述第二固定区域之间；及

自由区域，其安置于所述非磁性区域上方，其中所述自由区域经配置以通过单向编程电流而磁化切换为具有与所述第一固定区域的所述磁化平行或反平行的磁化。

9.根据权利要求8所述的STT-MRAM单元，其包括安置于所述自由区域上方在所述自由区域的与所述非磁性区域相对的侧上的顶部电极。

10.根据权利要求9所述的STT-MRAM单元，其包括安置于所述顶部电极上方的晶体管。

11.根据权利要求8所述的STT-MRAM单元，其中所述第一固定区域及所述第二固定区域各自经配置以在所述STT-MRAM单元的操作期间接地或浮动。

12.根据权利要求8所述的STT-MRAM单元，其中所述自由区域经配置以在编程电流从所述自由区域的第一侧流动到所述自由区域的第二侧时被磁化切换，其中所述自由区域的所述第一侧邻近于所述非磁性区域。

13.一种经配置以用于对称编程的自旋力矩转移磁性随机存取存储器STT-MRAM单元，其中所述STT-MRAM单元包括：

第一固定区域，其具有第一磁化；

第二固定区域，其具有第二磁化；

非磁性区域，其安置于所述第一固定区域与所述第二固定区域之间；及

自由区域，其安置于所述非磁性区域上方，其中所述自由区域经配置以通过第一编程电流切换为具有所述第一磁化或通过第二编程电流切换为具有所述第二磁化，其中所述第一编程电流的量值实质上类似于所述第二编程电流的量值。

14.根据权利要求13所述的STT-MRAM单元，其中所述第一固定区域、所述第二固定区域及所述自由区域为不触碰的。