[发明专利]包括具有高矫顽力部分的感测层的差分磁性隧道结对

说明书

一种装置，包括差分磁性隧道结(MTJ)对的第一MTJ器件。该装置进一步包括该差分MTJ对的第二MTJ器件。第一MTJ器件包括具有高矫顽力部分的感测层。

I.优先权要求

本申请要求共同拥有的于2014年8月15日提交的题为“DIFFERENTIAL MAGNETICTUNNEL JUNCTION PAIR INCLUDING A SENSE LAYER WITH A HIGH COERCIVITY PORTION(包括具有高矫顽力部分的感测层的差分磁性隧道结对)”的美国专利申请No.14/460,626的优先权，其内容通过援引全部明确纳入于此。

II.领域

本公开一般涉及存储器器件，尤其涉及磁阻式存储器器件。

III.相关技术描述

电子设备可包括存储器，该存储器存储诸如指令、用户数据和其他信息等信息。例如，电子设备可包括磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件。MRAM器件可包括多个磁性隧道结(MTJ)元件，每个MTJ元件具有可调节的状态(例如，磁阻)。可经由施加通过MTJ的电流以修改MTJ的磁性质来调节状态。

在某些应用中，MTJ可具有参考配置，该参考配置提供该MTJ的参考磁取向。例如，自旋矩转移MRAM(STT-MRAM)器件可包括MTJ，该MTJ具有：存储层、具有固定磁取向的参考层、以及在存储层与参考层之间的隧道势垒。参考层可用于使用自旋矩效应在存储层处读取和写入状态。例如，基于存储层和参考层的相对取向，通过MTJ施加的切换电流可使电子经由自旋矩效应从参考层隧穿到存储层，从而更改MTJ的磁状态。

在其他应用中，MTJ可以是自参考的(self-referenced)。例如，自参考的热辅助切换MRAM(TAS-MRAM)器件可包括具有存储某一状态的存储层的MTJ。MTJ可进一步包括感测层，该感测层在MTJ的操作(或“自参考”)期间改变状态。向MTJ写入状态可包括：施加通过MTJ的电流以加热该MTJ。加热MTJ可使得减小的切换电流能够调节MTJ的状态。在MTJ冷却之后，状态较不易受到电磁噪声以及能够改变MTJ的状态的其他信号的影响。由于在自参考的TAS-MRAM器件中感测层不具有固定的磁取向，因此TAS-MRAM器件处的感测操作可包括：执行多个操作以将感测层设置成已知的取向，同时确定存储层的取向。例如，为了确定存储层的状态，可在感测层具有第一状态时测量MTJ的第一磁阻。感测层随后可被设置(或“翻转”)成第二状态，并且可在感测层具有第二状态时测量MTJ的第二磁阻。可基于第一磁阻是大于还是小于第二磁阻来确定由MTJ存储的比特值。

TAS-MRAM器件处的读操作可消耗比STT-MRAM器件处的读操作更多的功率。例如，使用自旋矩转移效应来感测STT-MRAM器件的MTJ处的状态可消耗比在TAS-MRAM器件的MTJ的自参考期间重复地设置感测层的磁状态更少的功率。然而，TAS-MRAM器件可比STT-MRAM器件更可靠地存储数据(例如由于在TAS MTJ被冷却或“冷冻”在某一状态中时TAS-MRAM器件可较不易受到噪声的影响)。

IV.概述

一种设备可包括差分磁性隧道结(MTJ)对，该差分MTJ对具有存储某一值的第一MTJ和第二MTJ。为了读取该值，可感测并比较各MTJ的磁阻。将单个比特值映射到MTJ可使得高矫顽力材料(或磁性“硬”材料)能够被包括在MTJ器件的感测层中(因为在读操作期间感测层的状态不需要如在某些常规的自参考MTJ中一样被“翻转”)。在感测层中包括高矫顽力材料可诸如通过增加感测层的稳定性来增强MTJ器件的可靠性，以改善MTJ器件的操作。此外，可通过在读操作期间避免如在某些常规自参考MTJ器件中一样对感测层的“翻转”来减少读操作等待时间。在解说性实现中，差分MTJ对被实现在热辅助切换(TAS)自旋矩转移(STT)磁阻式随机存取存储器(TAS-STT-MRAM)器件内，该TAS-STT-MRAM器件利用STT和TAS效应两者在差分MTJ对处存储信息。