[发明专利]具有多铁材料的磁阻传感器存储器

说明书

技术领域

本发明总体涉及数据存储器，并且更为具体地但不局限于非易失性数据存储器。

背景技术

现有的固态非易失性存储器设备比如MRAM、闪存、旋转RAM就长期非易失性而言或就存储器大小而言，都具有有限的大小(与磁盘驱动相比)和实际的性能限制。尤其是关于MRAM的一个技术难题是向交叉点上的一个选中的存储器单元上写内容而没有不适当地将位于同一列或行的其他存储器单元(如已选的存储器单元)暴露给足够的杂散磁区域从而导致杂散写，换句话说，写错误。

当针对已选择的存储器单元的相同行或列上的其他存储器单元维持高噪声空白时，向已选择的存储器单元写数据的能力需要被改进。

本发明的多个方面为这些和其他问题提供了解决方案，并且提供了相对于现有技术的其他优势。

发明内容

下面将描述的是存储器单元阵列的方面。存储器单元阵列至少包括行写导体。每一个存储器单元包括具有自由层的多个层的磁阻传感器。在读间隔中，这个磁阻传感器传导用于表示存储在这个存储器单元中的数据的读电流。在写间隔中，写电流将数据写入磁阻传感器中。至少其中一层包括由多铁(multiferroic)材料构成的多铁层。

根据一个方面，多铁材料接收用于调制多铁材料的磁各向异性的调制电压。根据另一方面，该调制过程在写间隔中提供了相对较低的磁各向异性以及在读间隔中提供了相对较高的磁各向异性。根据另一个方面，磁阻传感器中的自由层包括多铁材料。

从以下的细节描述和相关附图浏览将会得到本发明的其他特点和优势。

附图说明

图1A，1B，1C，1D示出了存储器单元的第一个多铁随机存取存储器(MFRAM)阵列的方面。

图2A，2B，2C，2D示出了该存储器单元的第二个多铁随机存取存储器(MFRAM)阵列的方面。

图3示出了包括多铁材料的第一存储器单元的方面。

图4示出了包括多铁材料的第二存储器单元的方面。

图5示出了包括多铁材料的第三存储器单元的方面。

图6A，6B，6C示出了包括多铁材料的存储器单元中的层堆的方面。

具体实施方式

依据一个方面，存储器单元阵列包括：行写导体和与之交叉的列导体。行导体与列导体在交叉点处交叉。存储器单元被定位在交叉点的行和列导体之间。在交叉点，各个存储器单元都是可设定地址的。每个存储器单元包括具有多铁材料的层的磁阻传感器。多铁材料接收用于调制多铁材料的磁各向异性的调制电压。该调制过程在写间隔中提供了较低的磁各向异性。另一方面，在读间隔中磁各向异性也能被增加。然而，在另一个方面，磁阻传感器中的自由层包括多铁材料。

如本申请中所使用的，术语“多铁材料”指的是一种既具有压电属性又具有铁磁属性的材料。特别感兴趣的是在其中所加电场的振幅能改变铁磁性大小的多铁材料。施加于多铁材料的层的电压能够令它的振幅被调制从而调制多铁材料的电磁各向异性(或在一些实例中，是磁矩)。多铁材料可以包括于磁阻传感器的一个或多个自由层中，或者在磁阻传感器的其他层中。在磁阻传感器的层中使用多铁材料使得该层的磁性属性能够通过改变电压而进行改变。例如，磁性材料属性在写间隔中可以具有一个量级或方向并且在读间隔中可以具有不同的量级或方向。

如本申请中所使用的，术语“磁阻传感器”指的是磁性传感器，例如隧道连接器，旋转电子管，各向异性磁阻(AMR)传感器，特别地是指霍尔效应传感器之类的。

如本申请中所使用的，术语“隧道连接器”指的是包括一个或多个自由层和该设计中所包含的任何相邻层的层堆，例如，但不局限于，磁偏置层和障碍层。

此外，隧道连接器可以包括其他层，包括但不局限于有利于实施其他层和多层综合反铁磁性层(SAF)的子层。SAF通常包括铁磁层(比如参考层)，间隔层，第二铁磁层(比如针形层)和可选择的针形层。SAF包括由非磁性间隔层分开的两个铁磁层以使得这两个铁磁层反铁磁性地彼此耦合。

如本申请中所使用的，“自由层”指的是包括这种磁性材料的层，该磁性材料具有在施加的磁场影响下自由旋转的磁化方向。写操作期间施加的磁场，例如，反转自由层的磁矩。磁矩反转包括磁性传感器的电阻的改变。

如本申请中所使用的，“偏置层”指的是提供了移动或旋转自由层的初始磁性条件的磁场的可选层。偏置排列的变化能被用于比如硬偏置(永磁体)，逃偏置，软邻接层(SAL)偏置，螺旋条纹偏置，二重条纹偏置，销连接和被销接层，或其他已知磁性偏置技术。