[发明专利]磁性存储器及其制造方法与写入方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种存储器及其制造方法与写入方法，且特别涉及一种磁性存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)及其制造方法与写入方法。 

背景技术

随着科技不断的进步，各式电子产品的运算处理速度及数字存储容量要求越来越高。其中，存储器在电子产品中，扮演了极具重要的角色。消费者对于存储器的耗电量、成本、读写速度或是重复抹写次数的要求越来越高。因此，近年来愈来愈多追求不同市场区隔的新式存储器技术陆续推出，希望能突破目前存储器的各项限制，成为新一代存储器的主流技术。 

目前常见的存储器包括动态随机存取存储器(Dynamic Random AccessMemory，DRAM)、快闪存储器(Flash Memory)、静态随机存取存储器(StaticRandom Access Memory，SRAM)及磁性存储器(Magnetic Random AccessMemory，MRAM)。其中，磁性存储器(MRAM)为一种新颖的非易失(non-volatile)存储器，其非易失特性与快闪存储器相同。且磁性存储器(MRAM)不论在写入或读取速度均可媲美静态随机存取存储器(SRAM)。磁性存储器(MRAM)的单位存储面积更可与动态随机存取存储器(DRAM)相抗衡。因此，磁性存储器已被公认为极具发展潜力新一代存储器。 

在磁性存储器(MRAM)中，通过电流(或电子流)来进行自旋传输(spin-transfer)写入数据。当磁性存储器具有大电阻时，则可定义为“0”；反之，当磁性存储器具有小电阻时，则可定义为“1”。也就是说，一个传统的磁性存储器可存储一位(1-bit)数据。若欲写入4位数据，则必须对四个传统的磁性存储器写入“0”或“1”等数据。然而，电子产品部不断追求“轻、薄、短、小”以及“速度”的要求下。传统的磁性存储器仅能写入一位数据，不仅占用较多的体积更减慢写入的速度。因此，如何有效降低磁性存储器所占用的体积，并提高磁性存储器的写入速度实为目前亟待解决的问题之一。 

发明内容

本发明涉及一种磁性存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)及其制造方法与写入方法，透过电性连接两组不同体积的第一磁性隧穿结构及第二磁性隧穿结构，并控制第一电流及第二电流的大小及方向，以使第一磁性隧穿结构及第二磁性隧穿结构组合出“11”、“10”、“01”及“00”等四种不同数据类型。因此每一磁性存储器具有二位的数据存储量，不仅减少了磁性存储器所需要占用的体积，更增加了磁性存储器的写入速度。 

根据本发明的一方面，提出一种磁性存储器(Magnetic Random AccessMemory，MRAM)。磁性存储器包括一第一磁性隧穿结构(Magnetic TunnelJunction，MTJ)及一第二磁性隧穿结构。第二磁性隧穿结构与第一磁性隧穿结构电性连接，且第二磁性隧穿结构的体积小于第一磁性隧穿结构的体积。 

根据本发明的另一方面，提出一种磁性存储器的制造方法。磁性存储器的制造方法至少包括以下步骤：(a)提供一基板；(c)形成一第一下磁性固定层、一第一磁性自由层、一第一上磁性固定层、一第二下磁性固定层、一第二磁性自由层及一第二上磁性固定层于基板上；(d)以一掩模为遮蔽物，蚀刻第二上磁性固定层、第二磁性自由层及第二下磁性固定层，以形成一第二磁性隧穿结构；以及(f)蚀刻第一上磁性固定层、第一磁性自由层及第一下磁性固定层，以形成一第一磁性隧穿结构。 

根据本发明的再一方面，提出一种磁性存储器的写入方法。磁性存储器的写入方法至少包括以下步骤：(I)提供一第一磁性隧穿结构及一第二磁性隧穿结构，第二磁性隧穿结构的体积小于第一磁性隧穿结构的体积；以及(II)提供一第一电流通过一第一磁性隧穿结构及一第二磁性隧穿结构。 

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。 

附图说明

图1绘示依照本发明第一实施例的磁性存储器的示意图； 

图2A绘示本发明第一实施例的磁性存储器由“11”写入“01”、“10”或“00”的示意图； 

图2B绘示本发明第一实施例的磁性存储器由“10”写入“00”、“01” 或“11”的示意图； 

图2C绘示本发明第一实施例的磁性存储器由“01”写入“11”、“10”或“00”的示意图；