CN101211652A

CN101211652A - 利用磁畴壁移动的信息存储装置和制造该装置的方法

Info

Publication number: CN101211652A
Application number: CNA2007103058659A
Authority: CN
Inventors: 林志庆
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: JP2008166787A; JP5090892B2; KR20080062769A; CN101211652B; KR101168285B1

Abstract

本发明涉及一种利用磁畴壁移动的信息存储装置和制造该装置的方法。所述信息存储装置包括：写入磁层，包含磁畴壁；信息存储磁层，连接到写入磁层，并包含至少一个磁畴壁。该信息存储磁层装置还包括用于读取记录在该信息存储磁层中的数据的读取器。连接层包括与写入磁层相邻的具有第一宽度的第一部分和与至少一个信息存储磁层相邻的具有第二宽度的第二部分，其中，第一宽度小于第二宽度。

Description

利用磁畴壁移动的信息存储装置和制造该装置的方法

技术领域

本发明涉及一种利用磁畴壁移动的信息存储装置和制造该装置的方法。

背景技术

非易失性信息存储装置包括硬盘驱动器(HDD)和随机存取存储器(RAM)。

传统的硬盘驱动器(HDD)是通过沿旋转的由磁记录介质形成的盘移动读取/写入头来读取和写入信息的装置。传统的HDD是能够存储大约100千兆字节(GB)的数据或更多数据的非易失性数据存储装置。传统的HDD可以用作计算机中的主存储装置。

传统的HDD可以包括大量的运动的机械系统。当HDD被移动和/或受到震动影响时，这些运动的机械系统可以导致各种机械故障。结果，会降低HDD的移动性和/或可靠性。此外，这些机械系统可增加传统的HDD的制造复杂性和/或成本，增加能耗和/或产生噪音。例如，当减小HDD尺寸时，会增加制造复杂性和/或成本。

广泛应用的闪速存储器是非易失性RAM的示例。然而，闪速存储器具有读取和写入速度慢以及寿命短的缺陷。由于闪速存储器的缺陷，已经开发了有数限量的新的诸如铁电随机存取存储器(FRAM)、磁随机存取存储器(MRAM)和相变随机存取存储器(PRAM)的存储装置，并且其中一些已经商品化。然而，因为闪速存储器、FRAM、MRAM和PRAM在它们的每个存储单元中都包括开关装置，所以难以降低存储单元面积。此外，当与HDD相比时，这些存储器的存储容量较小。

因此，作为解决如上所述的传统的非易失性信息存储装置的缺陷的方法，开展了开发能够在不包含运动的机械系统和许多开关装置的同时存储大量数据的新的存储装置的研究。作为新的存储装置的示例，提出了利用磁畴壁移动的信息存储装置。作为HDD的替代物，可以使用能够存储大量数据而具有的量较少运动的机械系统或没有运动的机械系统的存储装置，如利用磁畴壁移动的存储装置。。

由磁性体构成的微磁区(magnetic fine region)被称为磁畴。在这些磁畴中，磁-电的所有的方向(例如所有磁矩的方向)可以是相同的。可以通过磁性材料的特性、形状、尺寸和/或外部能量来控制磁畴的尺寸和磁化的方向。磁畴壁是在具有不同磁化方向的磁畴之间的边界。可以使用施加到磁性材料的电流和/或磁场来移动磁畴壁。在利用磁畴壁移动的信息存储装置中，可以通过移动磁畴壁来使磁畴经过固定的读取/写入头，从而能够在没有记录介质的旋转的情况下进行读取/写入。因此，这种信息存储装置可以在不具有传统的HDD中使用的运动的机械系统的情况下存储大量的数据。这种具有提高的移动性和/或可靠性的系统可更易于制造和/或可消耗更少的能量。

用于将数据写入传统的利用磁畴壁移动的信息存储装置的传统的写入操作可以被分为使用外部磁场的方法和使用电子的自旋扭矩现象的方法。当磁层具有相对大的磁各向异性能时，不能应用使用外部磁场的方法。当诸如NiFe的软磁层被用作存储介质时，实现相对稳定的磁畴壁移动和相对高的记录密度会相当困难。

当将要记录数据的磁层的厚度为大约3nm或更厚时，使用自旋扭矩现象的方法相对困难。因此，在具有垂直磁性记录类型的需要具有大约100nm或更厚的厚度的磁层的存储装置中使用自旋扭矩现象写入操作也相当困难。

发明内容

示例实施例涉及信息存储装置，例如，一种利用磁畴壁移动的信息存储装置和制造该信息存储装置的方法。

示例实施例提供一种包括写入器的数据或信息存储装置，所述存储装置不受要记录数据的信息存储磁层的特性和尺寸的限制。

至少一个示例实施例提供一种利用磁畴壁移动的信息存储装置。至少在本示例实施例中，写入轨或写入磁层可以包括磁畴壁。存储轨或信息存储磁层可以通过连接层来连接到写入轨，并且可以包括至少一个磁畴壁。读取器可以读取记录在存储轨中的数据。连接层的宽度可以从写入磁层向信息存储磁层逐渐变小。

根据至少一些实施例，在连接层中的至少两个侧壁中的每个与写入磁层之间的角θ满足10°≤θ＜90°。

根据至少一些示例实施例，写入轨可以是铁磁层，连接层可以是形成在写入轨上的软磁层，并且存储轨可以形成在连接层上。存储轨可以是铁磁层。存储轨的接触连接层的部分可以是软磁层或铁磁层，并且除存储轨接触连接层的部分之外的存储轨的部分可以是铁磁层。

根据至少一些示例实施例，当写入轨是铁磁层时，连接层可以是形成在写入轨上的软磁层，并且存储轨可以形成在连接层上。中间层和不同的存储轨可以交替地堆叠在所述写入轨上。中间层可以是软磁层，所述不同的存储轨可以是铁磁层。所述不同的存储轨的接触中间层的部分可以是软磁层或铁磁层，并且除不同的存储轨接触中间层的部分之外的部分可以是铁磁层。

根据至少一些示例实施例，写入轨可以是铁磁层，存储轨可以是形成在写入轨的侧面的铁磁层，并且连接层可以是铁磁层或软磁层。写入轨、连接层和存储轨可以由相同或基本相同的材料形成在相同的层上。所述存储装置可以包括多个存储轨。

至少一个其它的示例实施例提供一种制造信息存储装置的方法。在至少这个示例实施例中，写入轨可以形成在基底上。连接层可以形成在写入轨上。可以形成具有上部和下部的连接层，其中，上部窄于下部。存储轨可以形成在连接层上。

根据至少一些示例实施例，在写入轨上形成连接层的步骤可以包括形成具有暴露写入轨的开口的绝缘层。写入轨可以具有上部和下部，其中，上部窄于下部。连接层可以形成在通过开口暴露的写入轨上。在形成具有暴露写入轨的开口的绝缘层的步骤中，树脂层图案可以形成在写入轨上。绝缘层可以形成在写入轨上以覆盖树脂层图案，并且可以在绝缘层上执行化学机械抛光(CMP)来暴露树脂层图案。可以去除树脂层图案。可以使用电镀来形成连接层。

根据至少一些示例实施例，在写入轨上形成树脂层图案的步骤中，树脂层可以形成在写入轨上，可以通过使用具有形成在其中的槽的主印模的压印来使树脂层图案化。槽的宽度可以向着主印模的中心逐渐变小。在图案化的步骤之后可以移除主印模。

附图说明

通过对在附图中示出的示例实施例的详细描述，示例实施例将变得更清楚。在附图中：

图1是示出了根据示例实施例的信息存储装置的透视图；

图2A至图2D是示出了根据示例实施例的示例写入操作的透视图；

图3A至图3K是示出了根据示例实施例的制造信息存储装置的方法的截面图；

图4是示出了根据另一示例实施例的信息存储装置的透视图。

具体实施方式

现在，将参照附图更充分地描述本发明的各种示例实施例，其中，附图中示出了本发明的一些示例实施例。在附图中，为了清晰起见，夸大了层和区域的厚度。

这里公开了本发明的详细的示意性实施例。然而，这里公开的具体结构和功能的细节仅代表描述本发明的示例实施例的意图。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并不应被理解为仅限于这里阐述的实施例。

因此，尽管本发明的示例实施例能进行各种修改及变形，但是附图中示例性地示出了本发明的实施例并将在这里对其进行详细描述。然而，应该理解的是，意图不是将本发明的示例实施例限制为公开的具体形式，相反，本发明的示例实施例旨在覆盖落入本发明的范围内的所有的修改、等同物和变型。在对附图的整个描述中，相同的标号表示相同的元件。

应该理解的是，虽然术语第一、第二等可以在这里用来描述各种元件，但是这些元件不应该受这些术语限制。这些术语仅是用来将一个元件与另一元件区分开。例如，在不脱离本发明的示例实施例的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如这里使用的，术语“和/或”包括相关所列项的一个或多个的任意和所有组合。

应该理解的是，当元件被称为与另一元件“连接”或“结合”时，它可以直接与另一元件连接或结合，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为与另一元件“直接连接”或“直接结合”时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其它词应该按相似的方式解释(例如，“在......之间”与“直接在......之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。

应该理解的是，当元件或层被称为“形成在”另一元件或层“上”时，它可以直接或间接地形成在另一元件或层上。即，例如，可以存在中间元件或层。相反，当元件或层被称为“直接形成在”另一元件“上”时，不存在中间元件或层。用于描述元件或层之间的关系的其它词应该按相似的方式解释(例如，“在......之间”与“直接在......之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。

这里使用的术语只是出于描述具体实施例的目的，而不是为了限制本发明的示例实施例。如这里所使用的，除非上下文清楚地指出，否则单数形式也意在包括复数形式。还应该理解的是，当术语“包括”、“包含”、“含”和/或“含有”在这里使用时，其表明所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组的存在或添加。

还应注意的是，在一些可选择的实施中，功能/动作可以不按附图中标注的顺序地发生。例如，根据有关的功能/动作，连续示出的两幅图实际上可以基本同时执行或者有时可以以相反的顺序地执行。

图1是示出了根据示例实施例的信息存储装置(下文中，称为“第一信息存储装置”)的透视图。

参照图1，第一信息存储装置可以包括信息存储磁层或存储轨300以及用于在信息存储磁层300中记录数据的磁层写入磁层或写入轨100。写入磁层100和信息存储磁层300都可以具有采用磁畴壁移动的特性。虽然在图1中示出的写入磁层100和信息存储磁层300彼此平行，但是写入磁层100和信息存储磁层300可以相互垂直。如果写入磁层100和信息存储磁层300是彼此垂直的，则可以沿着写入磁层100形成多个信息存储磁层。信息存储磁性层300可以包括至少一个磁畴壁。信息存储磁层300可以包括垂直于写入磁层100堆叠的多个层。在这个示例中的多个层由按从底到顶的顺序表示的第一信息存储磁层300a和第二信息存储磁层300b来表示。第一信息存储磁层300a和第二信息存储磁层300b的长度可以不同。例如，在堆叠中信息存储磁层越高，该信息存储磁层就会越长。

中间层或连接磁层200可以置于写入磁层100和信息存储磁层300之间以及在第一信息存储磁层300a和第二信息存储磁层300b之间。中间层200可以由软磁材料形成。在写入磁层100和第一信息存储磁层300a之间的中间层200被称为第一中间层或第一连接磁层200a。在第一信息存储磁层300a和第二信息存储磁层300b之间的中间层200被称为第二中间层或第二连接磁层200b。第一中间层200a可以是在写入磁层100和第一信息存储磁层300a之间的连接层。第一中间层200a可以是从写入磁层100朝向第一信息存储磁层300a的锥形，从而第一中间层200a的接近第一信息存储磁层300a的宽度小于接近写入磁层100的宽度。根据至少一个示例实施例，中间层200a可以具有梯形或其它类似的多边形的截面。

用于读取记录在信息存储磁层300中的信息的读取器400可以形成在信息存储磁层300的第一区域中。读取器400可以是诸如隧道磁电阻(TMR)传感器、巨磁电阻(GMR)传感器等公知的磁电阻式传感器。读取器400可以形成在信息存储磁层300下方，或可选择地，形成在写入磁层100的上方或下方。

第一线(wire)C1和第二线C2可以形成在写入磁层100的两端E1和E2上。第三线C3和第四线C4可以形成在第一信息存储磁层300a的两端上。第五线C5和第六线C6可以形成在第二信息存储磁层300b的两端上。第一至第六线C1-C6可以用来将电流提供到写入磁层100和信息存储磁层300。线C1-至C6中的每个可以连接到诸如晶体管等的驱动装置(未示出)。

写入磁层100可以是由CoPt、FePt、CoPt和FePt的合金等形成的铁磁层。写入磁层100的磁各向异性能可以在大约2×10³J/m³至大约10⁷J/m³的范围中，包含2×10³J/m³和10⁷J/m³。中间层200可以是由从Ni、Co、NiCo、NiFe、CoFe、CoZrNb、CoZrCr等的组中选择的一种形成的软磁层。中间层200的磁各向异性能可以在大约10J/m³至大约10³J/m³的范围中，包含10J/m³和10³J/m³。信息存储磁层300的接触中间层200的部分(下文中，称为“第一部分”)的磁各向异性能可以小于信息存储磁层300不接触中间层200的部分(下文中，称为“第二部分”)。然而，可以选择地，在信息存储磁层300的整个区域上的信息存储磁层300的磁各向异性能可以相同或基本相同。第一部分的磁各向异性能K1可以满足0≤K1≤10⁷J/m³，第二部分的磁各向异性能K2可以满足2×10³≤K2≤10⁷J/m³。信息存储磁层300可以由CoPt、FePt、CoPt和FePt的合金等组成。信息存储磁层300的第一部分可以掺杂有诸如He⁺，Ga⁺等的杂质离子。因为第一部分可以掺杂有杂质离子，所以第一部分的磁各向异性能可以低于第二部分的磁各向异性能。

写入磁层100可以包括至少两个磁畴以及至少一个磁畴壁。图1示出了写入磁层100可以包括第一磁畴D1和第二磁畴D2，并且磁畴壁DW位于其间的情况。可以使用各种方法在写入磁层100中形成第一磁畴D1和第二磁畴D2。例如，软磁层可以形成在可以用作写入磁层100的铁磁层的一端上，并且可以将外部磁场施加到铁磁层和软磁层。当将外部磁场施加到铁磁层和软磁层时，铁磁层的接触软磁层的部分可以具有与铁磁层的其它部分不同的磁化方向。而且，可以使用任何适当的方法来形成第一磁畴D1和第二磁畴D2。

图1示出了第一磁畴D1、中间层200和信息存储磁层300沿第一方向M1被磁化，并且第二磁畴D2沿第二方向M2被磁化的情况。可以通过在写入磁层100的端E1和E2之间提供电流来在写入磁层100中移动磁畴壁DW。因为电流流动的方向和电子流动的方向相反，并且磁畴壁DW可以沿与电子的方向相同的方向移动，所以磁畴壁DW可以沿与电流流动方向相反的方向移动。例如，当将电流从第一线C1向着第二线C2提供电流时，磁畴壁DW可以向着第一线C1移动。第一中间层200a的磁化可以根据磁畴壁DW的位置而变化。例如，因为中间层200是磁化较容易反转的软磁层，所以第一中间层200a的磁化方向可以与接触第一中间层200a的写入磁层100的磁化方向一致。

当第一中间层200a的磁化方向反转时，第一信息存储磁层300a的接触第一中间磁层200a的部分(例如，第一部分)的磁化方向可以与第一中间层200a的磁化方向相同。在能量方面，第一中间层200a和第一信息存储磁层300a的第一部分相同的磁化方向可以比具有相反的磁化方向的情况更稳定。这种磁化反转可以从中间层200的底层(例如，第一中间层200a)至第二信息存储磁层300b的接触第二中间层200b的第一部分顺序发生。当第一部分的磁各向异性能K1小于第二部分的磁各向异性能K2时，会更容易地在第一部分中发生磁化反转。

第一部分的磁化方向可以被反转成期望的状态，并且可以将形成为期望的状态的磁畴从第一部分向第二部分移动一个磁畴单元。因此，可以在第二部分中存储信息，并且还可以继续存储数据。

下文中，将参照图2A-2D来描述根据示例实施例的第一信息存储装置的写入操作。

图2A至2D是示出了根据示例实施例的第一信息存储装置的示例写入操作的透视图。

图2A是示出了移动图1的信息存储装置的磁畴壁DW的结果的透视图。可以从写入磁层100一端E1向着另一端E2提供电流，以使磁畴壁DW从端E2向端E1移动。结果，第二磁畴D2可以扩展到第一中间层200a的下方。根据磁畴壁DW的移动，从第一中间层200a至第二信息存储磁层300b的第一部分的磁化方向可以被反转成第二方向M2。结果，另一磁畴(下文中，称为“第三磁畴”)D3可以形成在信息存储磁层300中。对应于第三磁畴D3的数据可以是‘0’。参考标号E3和E4表示第二信息存储磁层300b的两端。

参照图2B，可以从第二信息存储磁层300b的端E3向着写入磁层100提供电流，则第三磁畴D3可以向着第二信息存储磁层300b的端E3扩展一个磁畴单元。

参照图2C，可以从写入磁层100的端E2向着端E1提供电源，则磁畴壁DW从端E1向着端E2移动。因此，第一磁畴D1可以扩展到第一中间层200a下方。根据磁畴壁DW的移动，从第一中间层200a至第二信息存储磁层300b的第一部分的磁化方向可以反转成为第一方向M1。这里，在第二信息存储磁层300b中接触第二中间层200b的部分的磁畴被称为第四磁畴D4。对应于第四磁畴D4的数据可以是‘1’。

参照图2D，可以从第二信息存储磁层300b的端E3向着到写入磁层100提供电流，以将第三磁畴D3和第四磁畴D4向着第二信息存储磁层300b的端E3移动一个磁畴单元。

在第一信息存储装置的至少一个示例实施例中，可以通过在写入磁层100和信息存储磁层300中移动磁畴壁，来在信息存储磁层300中记录二进制数据。可以通过控制电流的流动来执行这种利用磁畴壁移动的写入操作。因此，根据至少这个示例实施例的信息存储装置的写入操作可以不受记录数据的磁层的特性和/或尺寸的限制。

例如，在第一信息存储装置中，第一中间层200a与信息存储磁层300越接近，第一中间层200a的宽度越小。例如，第一中间层200a的两个或四个侧壁可以与写入磁层100形成小于90°的角。优选地，该角在大约10°至大约60°之间。所述两个侧壁可以是第一中间层200a的四个侧壁中的不共棱的两个侧壁。

由于第一中间层200a的形状，磁畴壁DW可以在写入磁层100中更平滑地移动。如果第一中间层200a的四个侧壁分别垂直于写入磁层100，则会是更难以相对平滑地将磁畴壁DW移动通在第一中间层200a和写入磁层100之间的结合部分。这是因为如果第一中间层200a的侧壁分别垂直于写入磁层100，则用于移动磁畴壁DW的电流密度会在结合部的两端降低。因此，磁畴壁DW不能平滑地移动通过结合部，并且会需要相对大的电流用于使磁畴壁DW移动通过结合部。另一方面，当第一中间层200a的侧壁倾斜于写入磁层100时，电流密度会在第一中间层200a和写入磁层100a之间的结合部改变(例如，逐渐地改变)。因此，在写入磁层100中磁畴壁DW可以更平滑地移动。

下文中，将参照图3A-3K来描述根据示例实施例的制造信息存储装置的方法(下文中，被称为“本发明的制造方法”)。

图3A至图3K是示出了制造根据示例实施例的制造信息存储装置的方法的剖视图。

参照图3A，在基底10上形成写入磁层100。在基底10上形成第一绝缘层20，以覆盖写入磁层100。可以在第一绝缘层20上执行化学机械抛光(CMP)，以暴露写入磁层100。

参照图3B，在写入磁层100和第一绝缘层20上形成树脂层30。具有第一槽(groove)H1的第一主印模80可以在树脂层30上对准。第一槽H1的宽度可以向着第一主印模80的中心减小。例如，第一槽H1可以具有相对于第一主印模80的平面倾斜的侧壁。可以使用诸如电子(E)束光刻的纳米图案化方法等制造第一主印模80。当制造第一主印模80时，第一槽H1的侧壁的倾斜角可以根据蚀刻条件而不同或改变。第一主印模80可以被重复使用。

参照图3C，可以使用第一主印模80通过压印树脂层30以使树脂层30图案化。因此，树脂层图案30a可以形成在写入磁层100上。可以从树脂层图案30a、写入磁层100和第一绝缘层20移除第一主印模80。图3D示出了移除第一主印模80后的结果。

参照图3D，可以如上所述使用第一主印模180的压印工艺来在写入磁层100上形成树脂层图案30a。树脂层30的一部分可能剩余在除形成有树脂层图案30a的区域之外的区域。可以使用反应离子蚀刻(RIE)、等离子体灰化等来去除这样的剩余的树脂层。当剩余的树脂层被去除时，也可以去除树脂层图案30a的一部分，但是剩余的树脂层图案30a的形状可以与之前的形状相同或基本相同。因为树脂层图案30a的形状对应于第一槽H1的形状，所以树脂层图案30a的宽度可以沿向上的方向减小。例如，树脂层图案30a的底部的宽度可以大于树脂层图案30a的顶部的宽度。在至少一个示例实施例中，树脂层图案30a可以为梯形。

参照图3E，第二绝缘层40可以形成在写入磁层100和第一绝缘层20上，以覆盖树脂层图案30a。可在第二绝缘层40上执行CMP以暴露树脂层图案30a。第二绝缘层40可以是硅氧化物层等。

参照图3F，可以使用湿蚀刻和/或干蚀刻来去除树脂层图案30a。因此，可以形成暴露写入磁层100的第二槽H2。因为在树脂层图案30a和第二绝缘层40之间的蚀刻选择性差异，所以可以选择性地去除树脂层图案30a。如所示出的，第二槽H2的形状可以与树脂层图案30a的形状互补。

参照图3G，可以使用电镀将第一中间层200a形成在第二槽H2中。可以通过调节电镀的反应条件和/或反应时间来控制第一中间层200a的厚度。因此，第一中间层200a的高度和第二槽H2的高度可以彼此对应。第一信息存储磁层300a可以形成在第一中间层200a和第二绝缘层40上。

参照图3H，另一树脂层(下文中，被称为“第二树脂层”)50可以形成在第二绝缘层40上，以覆盖第一信息存储磁层300a。

具有多级结构的第二主印模90可以在第二树脂层50上对准。可以使用诸如E束光刻等的纳米图案化方法来制造第二主印模90，并且第二主印模90可以重复使用。

参照图3I，可以使用第二主印模90通过压印工艺来将第二树脂层50图案化。可以从第二树脂层50移除第二主印模90。图3J示出了将第二树脂层50图案化的结果。

参照图3J，可以使用第二主印模90的压印工艺来形成双槽D，使得可以暴露第一信息存储磁层300a。双槽D可以包括在中心或中心部分的第三槽H3以及第四槽H4。第四槽H4可以宽于第三槽H3并且形成在第三槽H3上方。第二树脂层50的一部分可能剩余在第三槽H3的底部上。可以使用RIE、等离子体灰化等来去除剩余的第二树脂层50的任何不期望的部分。

可以使用包括双槽D的第二树脂层50作为离子注入掩模来将通过双槽D暴露的第一信息存储磁层300a掺杂诸如He⁺、Ga⁺等的杂质离子。当使用诸如He⁺、Ga⁺的杂质离子掺杂磁性材料时，磁性材料的磁各向异性能会降低。这是因为注入离子可以使在组成磁性材料的磁性颗粒之间的磁耦合效应劣化。根据至少一些示例实施例，掺杂步骤是可选的。

参照图3K，可以使用电镀将第二中间层200b形成在第三槽H3中。第二信息存储磁层300b可以形成在第四槽H4中。可以使用将磁层沉积到具有第四槽H4的第二树脂层50上来形成第二信息存储磁层300b，并且可以使用溅射法等来形成第二中间层200b。可以在第二信息存储磁层300b上执行CMP。

虽然未示出，但是在第二信息存储磁层300b上可以重复地堆叠其它的中间层和其它的信息存储磁层或存储轨。在根据示例实施例的制造方法中，读取器(例如，诸如使用TMR或GMR效应的磁电阻传感器)可以形成在信息存储磁层300的第一部分或写入磁层100上。

在根据示例实施例的制造方法中，可以使用多级主印模的一个压印工艺来形成两个槽。因此，可以使用较少的方法工艺来实现具有较大存储能力的信息存储装置。

根据示例实施例的信息存储装置可以以各种方式改变。例如，根据示例实施例的信息存储装置可以具有如图4中所示的结构。

图4是示出了根据示例实施例的信息存储装置(下文中，称为“第二信息存储装置”)的透视图。

参照图4，第二信息存储装置可以包括写入磁层100’和信息存储磁层或存储轨300’。可以将信息存储磁层300’形成为连接到写入磁层100’的侧面。多个信息存储磁层300’可以形成在写入磁层100’的一侧。写入磁层100’和信息存储磁层300’可以是具有磁畴壁移动特性的铁磁层。连接写入磁层100’和信息存储磁层300’的中间层或连接磁层200’可以形成在写入磁层100’和信息存储磁层300’之间。中间层200’的宽度可以从写入磁层100’向着信息存储磁层300’逐渐变小。例如，中间层200’可以具有梯形或类似的剖面形状。由于中间层200’的这样的形状，磁畴壁DW可以在写入磁层100’中平滑地移动。

可以由相同或基本相同的材料在相同的层上形成写入磁层100’、中间层200’和信息存储磁层300’。中间层200’可以是铁磁层或软磁层。

写入磁层100’可以包括沿彼此相反的方向磁化的两个磁畴，例如，第五磁畴D5和第六磁畴D6。⊙标志表示沿第一方向“M1”磁化，表示沿与第一方向“M1”相反的第二方向“M2”磁化。参考标号“D”表示在信息存储磁层300’中的磁畴。

第七线C7和第八线C8可以形成在写入磁层100’的两端E1和E2上，并且第九线C9可以形成在信息存储磁层300’的一端E3上。当将电流通过第七线C7和第八线C8提供到写入磁层100’时，可以移动磁畴壁DW。磁畴壁DW可以是在第五磁畴D5和第六磁畴D6之间的边界。第五磁畴D5和第六磁畴D6的尺寸可以不同或根据磁畴壁DW的移动而改变。如图4所示，当第五磁畴D5扩展到写入磁层100’接触信息存储磁层300’的部分时，可以从信息存储磁层300’的端E3向着写入磁层100’的端E1提供电流，以将第五磁畴D5扩展至信息存储磁层300’的端E4。可以将对应于第一方向M1的的数据记录(例如‘0’)在信息存储磁层300’的端E4中。

当第六磁畴D6扩展至写入磁层100’接触信息存储磁层300’的部分时，可以从信息存储磁层300’的端E3向着写入磁层100’的端E2提供电流，以将第六磁畴D6扩展至信息存储磁层300’的端E4，可以将对应于第二方向M2的例如‘1’的数据记录在信息存储磁层300’的端E4中。

在根据示例实施例的第二信息存储装置中，可以在写入磁层100’和信息存储磁层300’中以一位(bit)来移动磁畴和/或磁畴壁，以在信息存储磁层300’中记录数据。

用于读取记录在信息存储磁层300’中的数据的读取器400可以形成在信息存储磁层300’的区域中。读取器400可以是磁电阻传感器。可以在信息存储磁层300’的端E3和读取器400之间提供读取电流。根据置于读取器400下方的信息存储磁层300’的磁化方向，在信息存储磁层300’的端E3和读取器400之间的电阻可以是不同的。

类似地，可以在写入磁层100和100’与信息存储磁层300和300’不具有垂直的磁各向异性而是具有水平的磁各向异性的情况下应用这些示例性实施例。

如上所述，根据示例实施例，可以在写入磁层100和100’和/或信息存储磁层300和300’中移动磁畴壁，以在信息存储磁层300和300’中记录数据。这种写入操作不受记录数据的磁层的特性和/或尺寸的限制。

例如，在根据示例实施例的信息存储装置中，因为在写入磁层100和100’以及信息存储磁层300和300’之间的连接层的宽度(例如，中间层200a或200’的宽度)从写入磁层100和100’向着信息存储磁层300和300’逐渐便小，所以磁畴壁可以在写入磁层100和100’中更平滑地移动。根据示例实施例，利用磁畴壁移动的数据存储装置在存储操作中可以具有提高的可靠性，和/或写入操作需要的电流可以降低。

虽然已经具体的示出了本发明，但是本领域技术人员应该理解的是，上面的描述是示例实施例。例如，本领域技术人员应该理解的是，在写入轨100和100’、中间层200和200’、存储轨300和300’的结构以及它们之间的位置关系中，可以做出各种改变。虽然已经参照本发明的示例性实施例具体地示出和描述了本发明，本领域技术人员应该理解的是，可以在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下在其中做出各种形式和细节上的改变。

Claims

1.一种信息存储装置，包括：

写入磁层，包括至少一个磁畴壁；

至少一个信息存储磁层，通过连接层来连接到所述写入磁层，所述至少一个信息存储磁层包括至少一个磁畴壁；

读取器，用于读取记录在所述至少一个信息存储磁层中的数据，

其中，连接层的宽度从所述写入磁层向所述信息存储磁层逐渐变小。

2.如权利要求1所述的信息存储装置，其中，在所述连接层的至少两个侧壁中的每个与所述写入磁层之间的角θ满足10°≤θ＜90°。

3.如权利要求1所述的信息存储装置，其中，所述写入磁层是铁磁层。

4.如权利要求1所述的信息存储装置，其中，所述连接层是布置在所述写入磁层上的软磁层。

5.如权利要求4所述的信息存储装置，其中，所述至少一个信息存储磁层布置在连接层上。

6.如权利要求1所述的信息存储装置，其中，所述至少一个信息存储磁层是铁磁层。

7.如权利要求1所述的信息存储装置，其中，所述至少一个信息存储磁层的第一部分接触连接层，所述第一部分是软磁层或铁磁层，并且所述信息存储磁层的除了所述第一部分之外的部分是铁磁层。

8.如权利要求1所述的信息存储装置，其中，所述至少一个信息存储磁层包括第一信息存储磁层和第二信息存储磁层，所述第一信息存储磁层和所述第二信息存储磁层通过中间层连接，并且彼此不同。

9.如权利要求8所述的信息存储装置，其中，所述第一信息存储层和所述第二信息存储层具有不同的长度。

10.如权利要求8所述的信息存储装置，其中，所述中间层是软磁层。

11.如权利要求8所述的信息存储装置，其中，所述第一信息存储层和所述第二信息存储层中的至少一个是铁磁层。

12.如权利要求8所述的信息存储装置，其中，所述第二信息存储磁层的第一部分接触所述中间层，所述第一部分是软磁层或铁磁层，并且所述第二信息存储磁层的除了所述第一部分之外的部分是铁磁层。

13.如权利要求1所述的信息存储装置，其中，所述至少一个信息存储磁层通过所述连接层连接到所述写入磁层的侧面。

14.如权利要求13所述的信息存储装置，其中，所述写入磁层是铁磁层，所述至少一个信息存储磁层是铁磁层，并且所述连接层是铁磁层和软磁层中的一种。

15.如权利要求13所述的信息存储装置，其中，所述至少一个信息存储磁层包括多个信息存储磁层。

16.如权利要求13所述的信息存储装置，其中，所述写入磁层、所述连接层和所述至少一个信息存储磁层由相同的材料形成。

17.一种制造信息存储装置的方法，所述方法包括：

形成写入磁层；

在所述写入磁层上形成连接层，所述连接层沿向上的方向变得更窄；

在所述连接层上形成所述至少一个信息存储磁层。

18.如权利要求17所述的方法，其中，形成所述连接层的步骤包括：

形成具有暴露所述写入磁层的开口的绝缘层，所述开口沿向上的方向逐渐变窄；

在暴露的所述写入磁层上形成所述连接层。

19.如权利要求18所述的方法，其中，形成所述写入绝缘层的步骤包括：

在所述写入磁层上形成沿向上方向逐渐变窄的树脂层图案；

在所述写入磁层上形成绝缘层以覆盖所述树脂层图案；

在所述绝缘层上执行化学机械抛光，以暴露所述树脂层图案；

去除树脂层图案。

20.如权利要求19所述的方法，其中，形成所述树脂层图案的步骤包括：

在所述写入磁层上形成树脂层；

使用包括槽的主印模来使所述树脂层图案化，所述槽的宽度向着主印模的中心逐渐。

21.如权利要求17所述的方法，其中，使用电镀来形成所述连接层。