CN101304038A - 磁性存储器、其存储单元及其存储单元的制造方法 - Google Patents

磁性存储器、其存储单元及其存储单元的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种磁性存储器、其存储单元及其存储单元的制造方法。此磁性存储器的存储单元包括一底接触层、一位线、一磁性堆叠结构以及一介电材料。位线设置于底接触层的上方。磁性堆叠结构设置于底接触层及位线之间。介电材料至少充填于底接触层及位线之间，并且包围磁性堆叠结构，介电材料与磁性堆叠结构间具有一间隙。

Description

磁性存储器、其存储单元及其存储单元的制造方法
技术领域
本发明涉及一种磁性存储器、其存储单元及其存储单元的制造方法，且特别是有关于一种热协助自旋传输的磁性存储器、其存储单元及其存储单元的制造方法。
背景技术
随着消费性电子产品的普及，以及系统产品的广泛应用，市场上对于存储器的要求日趋严苛，不论是对于存储器的耗电量、成本、读写速度或是重复擦写次数，均有愈来愈高的要求。因此，近年来有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。
在许多新式存储器技术中，由许多不同的铁磁材料层、反铁磁材料层及导体材料层所组成的磁性存储器，利用独特的磁阻特性来进行数据的非破坏性写入。其具有接近静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)的高速读写能力，以及闪存不挥发(non-volatile)的特性，并且在单位存储面积上也和动态随机存取存储器(Dynamic Random AccessMemory，DRAM)的比例相近，更由于其具有几乎不受限制的重复读写次数，使得磁性存储器成为非挥发性存储器领域中的明日之星。
于磁性存储器中，藉由通以电子流来进行自旋传输(spin-transfer)写入的磁性存储器，在写入数据时需要通以密度高达106～107A/cm2的电流，方能改变存储单元的磁阻大小，不仅增加了存储器的耗电量，更凸显了关于电迁移(electron migration)的问题，影响了存储器运作的效率及品质。因此，如何有效降低自旋传输写入的磁性存储器写入数据时的电子流密度，实为目前亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明提供一种磁性存储器、其存储单元及其存储单元的制造方法，其利用形成一间隙于包围磁性堆叠结构的介电材料与此磁性堆叠结构的侧壁间的方式，避免当存储单元于写入模式时，磁性堆叠结构所产生的热量快速自介电材料散失的现象，可维持磁性堆叠结构的温度。其具有可降低磁性存储器的耗电量、可增加磁性存储器的稳定性以及兼容于传统工艺的优点。
根据本发明的一方面，提出一种磁性存储器的存储单元，包括一底接触层、一位线、一磁性堆叠结构以及一介电材料。位线设置于底接触层的上方。磁性堆叠结构设置于该底接触层及该位线之间。介电材料至少充填于底接触层及位线之间，介电材料包围磁性堆叠结构，且与磁性堆叠结构间具有一间隙。
根据本发明的另一方面，提出一种磁性存储器的存储单元的制造方法。首先，形成一磁性堆叠结构于一底接触层上。其次，形成一衬垫层于底接触层上，衬垫层包覆磁性堆叠结构的侧壁。再者，沉积一第一介电材料于底接触层上，第一介电材料覆盖磁性堆叠结构的顶面及衬垫层。而后，平坦化第一介电材料、衬垫层及磁性堆叠结构的顶面。再来，移除衬垫层，以于磁性堆叠结构及第一介电材料之间形成一间隙。然后，形成一位线于第一介电材料、间隙及磁性堆叠结构上。
根据本发明的再一方面，提出一种磁性存储器，包括一硅基板、一栅极堆叠、一存储单元、以及一介电材料。硅基板具有一漏极区及一源极区。栅极堆叠设置于硅基板上，且位于漏极区及源极区之间。存储单元包括底接触层、磁性堆叠结构及一位线，底接触层电连接于漏极区，磁性堆叠结构设置于底接触层上，位线设置于磁性堆叠结构上。介电材料设置于硅基板上，并覆盖栅极堆叠及存储单元，且与磁性堆叠结构的侧壁间具有一间隙。当存储单元处于一写入模式时，磁性堆叠结构产生一热量，间隙用以减缓热量散失的速率。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选的实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1绘示依照本发明优选实施例的磁性存储器：
图2A绘示依照本发明优选实施例的磁性堆叠结构形成于底接触层上的示意图；
图2B绘示一第二介电材料沉积于图2A的底接触层上的示意图；
图2C绘示图2B的第二介电材料经过蚀刻后的示意图；
图2D绘示第一介电材料沉积于图2C的底接触层上的示意图；
图2E绘示平坦化图2D的第一介电材料、衬垫层及磁性堆叠结构的顶面后的示意图；
图2F绘示移除图2E的衬垫层后的示意图；
图2G绘示位线形成于图2F的第一介电材料、间隙及磁性堆叠结构上的示意图；
图3A绘示电子流由位线进入存储单元时第三磁化方向的示意图；以及
图3B绘示电子流由底接触层进入存储单元时第三磁化方向的示意图。
附图标记说明
10：存储单元             11：磁性堆叠结构
12：底接触层             13：位线
20：区域连接导线         30：硅基板
31：源极区               32：漏极区
40：连接栓塞             50：栅极堆叠
70：介电材料             80：第一介电材料
90：第二介电材料         90’：衬垫层
100：磁性存储器          111：第一电极层
112：钉扎层              113：磁性隧道结结构
114：导体层              115：上固定层
116：第二电极层          117：下固定层
118：隔离层              119：自由层
C1：第一电子流方向       C2：第二电子流方向
D：间隙                  M1：第一磁化方向
M2：第二磁化方向         M3、M3’：第三磁化方向
W：厚度
具体实施方式
以下提出一实施例作为本发明的详细说明。然本发明的技术并不限制于此，且此实施例用以作为范例说明，并不会限缩本发明欲保护的范围。再者，实施例中的图示亦省略不必要的元件，以清楚显示本发明的技术特点。
请参照图1，其绘示依照本发明优选实施例的磁性存储器(magneticmemory)。磁性存储器100包括一硅基板(bottom Si substrate)30、一栅极堆叠50、一存储单元10以及一介电材料70。硅基板30具有一漏极区32及一源极区31。栅极堆叠50设置于硅基板30上，并且位于漏极区32及源极区31之间。存储单元10包括一底接触层12、一磁性堆叠结构11及一位线13。底接触层12电连接于漏极区32。磁性堆叠结构11设置于底接触层12上。位线13设置于磁性堆叠结构11上。介电材料70设置于硅基板30上，介电材料70覆盖栅极堆叠50及存储单元10，并且与磁性堆叠结构11的侧壁间具有一间隙D，间隙D中优选地具有空气。
更进一步来说，磁性堆叠结构11包括一第一电极层111、一钉扎层(pinning layer)112、一磁性隧道结结构(magnetic tunnel junction)113、一导体层114、一上固定层(pinned layer)115及一第二电极层116。第一电极层111设置于底接触层12上，钉扎层112设置于第一电极层111上。磁性隧道结结构113设置于钉扎层112上，并且包括一下固定层117、一隔离层118及一自由层119。下固定层117设置于钉扎层112上，并且具有固定的一第一磁化方向M1，钉扎层112用以固定下固定层117的第一磁化方向M1。隔离层118(insulator layer)设置于下固定层117上，其厚度大约为0.7～3.0纳米，使得电子可隧穿通过隔离层118。自由层(free layer)119设置于隔离层118上，并且具有可改变的一第三磁化方向M3或M3’。导体层114设置于磁性隧道结结构13上，其厚度大约为3～6纳米，用以分隔上固定层115及自由层119，使得上固定层115及自由层119可分别具有各自的磁化方向。上固定层115设置于导体层114上，并且具有固定的一第二磁化方向M2，此第二磁化方向M2相反于第一磁化方向M1。此外，底接触层12例如是藉由一连接栓塞(connecting plug)40电连接于漏极区32，且磁性存储器100更包括一区域连接导线(local interconnection)20，其电连接于源极区31，用以串接多个磁性存储器100的源极区31，且此区域连接导线20正交于位线13。
于本实施例中，下固定层117、自由层119及上固定层115优选地分别由至少一铁磁材料(ferromagnetic material)层组成，下固定层117及自由层119的材质分别例如是铁钴合金(CoFe)、铁镍合金(NiFe)、铂钴合金(CoPt)、铁钴硼合金(CoFeB)、铁钴合金/铁镍合金或铁镍合金/铁钴硼合金中的任一种，上固定层115的材质例如是钴钐合金(SmCo)。然于本发明所属技术领域中的技术人员可知本发明的技术不限制于此，上固定层115及下固定层117亦可分别例如是一人造反铁磁结构(synthetic anti-ferromagnetic structure)，其材质可分别例如是铁钴硼合金/钌(Ru)/铁钴硼合金，或是铁钴合金/钌/铁钴合金。另外，隔离层118的材质例如是三氧化二铝(Al2O3)或氧化镁(MgO)，钉扎层112的材质优选地是反铁磁材料(anti-ferromagneticmaterial)，例如是锰铁合金(FeMn)或锰铂合金(PtMn)。导体层114的材质可例如是为钌(Ru)、铱(Ir)、银(Ag)或铂(Pt)。另外，介电材料70例如是氮化硅(SiN)。
另一方面，本实施例的存储单元10例如是依照本发明优选实施例的制造方法所制造。请同时参照图2A～2G，图2A绘示依照本发明优选实施例的磁性堆叠结构形成于底接触层上的示意图；图2B绘示一第二介电材料沉积于图2A的底接触层上的示意图；图2C绘示图2B的第二介电材料经过蚀刻后的示意图；图2D绘示第一介电材料沉积于图2C的底接触层上的示意图；图2E绘示平坦化图2D的第一介电材料、衬垫层及磁性堆叠结构的顶面后的示意图；图2F绘示移除图2E的衬垫层后的示意图；图2G绘示位线形成于图2F的第一介电材料、间隙及磁性堆叠结构上的示意图。
本实施例的存储单元10的制造方法，首先如图2A所示，形成磁性堆叠结构11于底接触层12上，磁性堆叠结构11的宽度小于底接触层12的宽度。形成此磁性堆叠结构11的方法，首先依序藉由例如是物理气相沉积(physicalvapor deposition，PVD)的方式形成第一电极层111、钉扎层112、下固定层117、隔离层118、自由层119、导体层114、上固定层115以及第二电极层116，接着图案化上述的多个材料层111～112及114～119。
其次，形成一衬垫层于底接触层12上。形成衬垫层的方法包括以下步骤，首先沉积一第二介电材料90于底接触层12上，第二介电材料90覆盖磁性堆叠结构11，如图2B所示。接着，蚀刻第二介电材料90以暴露磁性堆叠结构11的顶面，并且使第二介电材料90包覆磁性堆叠结构11的侧壁，并且具有一厚度W，如图2C所示。蚀刻后的第二介电材料90即为衬垫层90’。
接着，如图2D所示，沉积一第一介电材料80于底接触层12上，第一介电材料80覆盖磁性堆叠结构11的顶面以及衬垫层90’。
再来，平坦化第一介电材料80、衬垫层90’及磁性堆叠结构11的顶面，如图2E所示。于本实施例中，可藉由例如化学机械抛光(chemical mechanicalpolishing，CMP)的方式进行平坦化的动作。
其次，移除衬垫层90’，以于磁性堆叠结构11及第一介电材料80之间形成间隙D，如图2F所示。于本实施例中，可藉由例如是湿式蚀刻(wetetching)的方式移除衬垫层90’。第一介电材料80的材质优选地不同于衬垫层90’的材质，可避免蚀刻衬垫层90’时，连同第一介电材料80一同移除。移除衬垫层90’后，间隙D中充满空气。
然后，如图2G所示，形成位线13于第一介电材料80、间隙D及磁性堆叠结构11上。间隙D的厚度即为第二介电材料90包覆磁性堆叠结构11侧壁的厚度W，此间隙D大约为1～10纳米，可避免位线13的材料填入间隙D中。经过上述形成位线13的步骤后，完成依照本发明优选实施例的存储单元10，其中第一介电材料80即为依照本发明优选实施例的磁性存储器100的介电材料70(绘示于图1中)。
请同时参照图3A及3B，图3A绘示电子流由位线进入存储单元时自由层磁化方向的示意图；图3B绘示电子流由底接触层进入存储单元时自由层磁化方向的示意图。自由层119具一第一矫顽场(coercivity)，上固定层115具有一第二矫顽场，下固定层117具有一第三矫顽场，此第一矫顽场优选地小于第二及第三矫顽场，因此相较于上固定层115及下固定层117，自由层119较易翻转其磁化方向。当电子流由位线13沿一第一电子流方向C1进入存储单元10时，自由层119具有相同于第二磁化方向M2的第三磁化方向M3’，当电子流由底接触层12沿一第二电子流方向C2进入存储单元10时，自由层119具有相同于第一磁化方向M1的第三磁化方向M3。磁性存储器100藉由不同的第三磁化方向M3及M3’与第一磁化方向M1间具有不同的磁阻大小，来判断储存的位为1或0。
当电子流通过磁性堆叠结构11时，磁性堆叠结构11会产生一热量，藉由介电材料70与磁性堆叠结构11之间大约1～10纳米的间隙D，可避免热量迅速由介电材料70传导离开存储单元10，减缓了热量散失的速率，如此可提高并维持存储单元10于写入模式(programming)时的温度。存储单元10于写入模式时的电子流密度(electron current density)，可由以下方程序运算得知：
jc＝Jc0[1-(kT/E)ln(τp/τ0)]
上述方程式中，jc为临界电子流密度(critical electron current density)、T为温度、τp为写入脉冲时间(programming pulse time)、τ0为临界脉冲时间(critical pulse time)，而Jc0为常数(constant)。由上述方程式可知，当温度T增加时，临界电子流密度jc相对地降低，如此一来可有效降低磁性随机存储器100的耗电量。本实施例中，间隙D中以具有空气为例做说明。然于另一实施例中，间隙D内亦可为真空状态。
上述依照本发明优选实施例的磁性存储器、其存储单元及其存储单元的制造方法，利用介电材料与磁性堆叠结构间距有一间隙的方式，提高并维持电子流通过磁性堆叠结构时所产生的温度，可降低存储单元于写入模式时所需的电子流密度，进而降低磁性存储器的耗电量。此外，藉由降低耗电量，可提升磁性存储器的稳定性，提高产品的品质。再者，本发明的磁性存储器仅需于介电材料及磁性堆叠结构间形成间隙即可达到降低耗电量的效果，不需繁复的制造步骤，不会显著增加生产成本。另外，由于本发明的磁性存储器不需增加任何元件及材料，其可兼容于传统半导体存储器的工艺。
综上所述，虽然本发明已以优选的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定者为准。

Claims (40)

1.一种磁性存储器的存储单元，包括：
一底接触层；
一位线，设置于该底接触层的上方；
一磁性堆叠结构，设置于该底接触层及该位线之间；以及
一介电材料，至少充填于该底接触层及该位线之间，该介电材料包围该磁性堆叠结构，且与该磁性堆叠结构间具有一间隙。
2.如权利要求1所述的存储单元，其中该间隙大约为1～10纳米。
3.如权利要求1所述的存储单元，其中该磁性堆叠结构包括：
一第一电极层，设置于该底接触层上；
一钉扎层，设置于该第一电极层上；
一磁性隧道结结构，设置于该钉扎层上，该磁性隧道结结构的底端具有固定的一第一磁化方向；
一导体层，设置于该磁性隧道结结构上；及
一上固定层，设置于该导体层上，该上固定层具有固定的一第二磁化方向，该第二磁化方向相反于该第一磁化方向。
4.如权利要求3所述的存储单元，其中该磁性隧道结结构包括：
一下固定层，设置于该钉扎层上，该下固定层具有该第一磁化方向，该钉扎层用以固定该第一磁化方向；
一隔离层，设置于该下固定层上；及
一自由层，设置于该隔离层上，并且具有一第三磁化方向；
其中，当一电子流由该底接触层进入该存储单元时，该第三磁化方向相同于该第一磁化方向；
其中，当该电子流由该位线进入该存储单元时，该第三磁化方向相同于该第二磁化方向。
5.如权利要求4所述的存储单元，其中该下固定层、该自由层及该上固定层分别由至少一铁磁材料层组成。
6.如权利要求5所述的存储单元，其中该下固定层及该自由层的材质分别从下列族群选出，铁钴合金、铁镍合金、铂钴合金、铁钴硼合金、铁钴合金/铁镍合金及铁镍合金/铁钴硼合金。
7.如权利要求4所述的存储单元，其中该上固定层的材质为钴钐合金。
8.如权利要求4所述的存储单元，其中该下固定层及该上固定层分别为一人造反铁磁结构。
9.如权利要求8所述的存储单元，其中该下固定层及该上固定层的材质分别从下列族群选出，铁钴硼合金/钌/铁钴硼合金及铁钴合金/钌/铁钴合金。
10.如权利要求4所述的存储单元，其中该隔离层的材质为三氧化二铝或氧化镁。
11.如权利要求4所述的存储单元，其中该隔离层的厚度大约为0.7～3.0纳米。
12.如权利要求4所述的存储单元，其中该自由层具有一第一矫顽场，该上固定层具有一第二矫顽场，该第二矫顽场大于该第一矫顽场。
13.如权利要求3所述的存储单元，其中该钉扎层的材质为一反铁磁材料。
14.如权利要求13所述的存储单元，其中该钉扎层的材质为锰铁合金或锰铂合金。
15.如权利要求3所述的存储单元，其中该导体层的材质从下列族群选出，钌、铱、银及铂。
16.如权利要求3所述的存储单元，其中该导体层的厚度大约为3～6纳米。
17.如权利要求3所述的存储单元，其中该磁性堆叠结构更包括：
一第二电极层，设置于该上固定层及该位线间。
18.如权利要求1所述的存储单元，其中该介电材料为氮化硅。
19.一种磁性存储器的存储单元的制造方法，包括：
形成一磁性堆叠结构于一底接触层上；
形成一衬垫层于该底接触层上，该衬垫层包覆该磁性堆叠结构的侧壁；
沉积一第一介电材料于该底接触层上，该第一介电材料覆盖该磁性堆叠结构的顶面及该衬垫层；
平坦化该第一介电材料、该衬垫层及该磁性堆叠结构的顶面；
移除该衬垫层，以于该磁性堆叠结构及该第一介电材料之间形成一间隙；以及
形成一位线于该第一介电材料、该间隙及该磁性堆叠结构上。
20.如权利要求19所述的制造方法，其中该间隙大约为1～10纳米。
21.如权利要求19所述的制造方法，其中形成该衬垫层的步骤包括；
沉积一第二介电材料于该底接触层上，该第二介电材料覆盖该磁性堆叠结构；及
蚀刻该第二介电材料以暴露该磁性堆叠结构的顶面，该第二介电材料包覆该磁性堆叠结构的侧壁且具有一厚度，蚀刻后的该第二介电材料为该衬垫层。
22.如权利要求21所述的制造方法，其中该衬垫层的厚度大约为1～10纳米。
23.如权利要求21所述的制造方法，其中该第一介电材料及该第二介电材料为不同的材质。
24.如权利要求19所述的制造方法，其中形成该磁性堆叠结构的步骤包括：
形成一第一电极层于该底接触层上；
形成一钉扎层于该第一电极层上；
形成一磁性隧道结结构于该钉扎层上；
形成一导体层于该磁性隧道结结构上；
形成一上固定层于该导体层上；
形成一第二电极层于该上固定层上；及
图案化该第一电极层、该钉扎层、该磁性隧道结结构、该导体层、该上固定层及该第二电极层。
25.如权利要求24所述的制造方法，其中形成该磁性隧道结结构的步骤包括：
形成一下固定层于该钉扎层上；
形成一隔离层于该下固定层上；及
形成一自由层于该隔离层上。
26.如权利要求25所述的制造方法，其中该下固定层及该上固定层具有相反的磁化方向。
27.如权利要求26所述的制造方法，其中所形成的该隔离层的厚度大约为0.7～3.0纳米。
28.如权利要求26所述的制造方法，其中所形成的该导体层的厚度大约为3～6纳米。
29.如权利要求19所述的制造方法，其中，该磁性堆叠结构的宽度小于该底接触层的宽度。
30.一种磁性存储器，包括：
一硅基板，具有一漏极区及一源极区；
一栅极堆叠，设置于该硅基板上，该栅极堆叠位于该漏极区及该源极区之间；
一存储单元，包括：
一底接触层，电连接于该漏极区；
一磁性堆叠结构，设置于该底接触层上；及
一位线，设置于该磁性堆叠结构上；以及
一介电材料，设置于该硅基板上，该介电材料覆盖该栅极堆叠及该存储单元，且与该磁性堆叠结构的侧壁间具有一间隙。
31.如权利要求30所述的磁性存储器，其中该间隙大约为1～10纳米。
32.如权利要求30所述的磁性存储器，其中该磁性堆叠结构包括：
一第一电极层，设置于该底接触层上；
一钉扎层，设置于该第一电极层上；
一磁性隧道结结构，设置于该钉扎层上，该磁性隧道结结构的底端具有固定的一第一磁化方向；
一导体层，设置于该磁性隧道结结构上；及
一上固定层，设置于该导体层上，该上固定层具有固定的一第二磁化方向，该第二磁化方向相反于该第一磁化方向。
33.如权利要求32所述的磁性存储器，其中该磁性隧道结结构包括：
一下固定层，设置于该钉扎层上，该下固定层具有该第一磁化方向，该钉扎层用以固定该第一磁化方向；
一隔离层，设置于该下固定层上；及
一自由层，设置于该隔离层上，并且具有一第三磁化方向；
其中，当一电子流由该底接触层进入该存储单元时，该第三磁化方向相同于该第一磁化方向；
其中，当该电子流由该位线进入该存储单元时，该第三磁化方向相同于该第二磁化方向。
34.如权利要求33所述的磁性存储器，其中该隔离层的厚度大约为0.7～3.0纳米。
35.如权利要求33所述的磁性存储器，其中该自由层具有一第一矫顽场，该上固定层具有一第二矫顽场，该第二矫顽场大于该第一矫顽场。
36.如权利要求32所述的磁性存储器，其中该导体层的厚度大约为3～6纳米。
37.如权利要求30所述的磁性存储器，其中该底接触层藉由一连接栓塞电连接于该漏极区。
38.如权利要求37所述的磁性存储器，更包括：
一区域连接导线电连接于该源极区，该区域连接导线正交于该位线。
39.如权利要求30所述的磁性存储器，其中该磁性堆叠结构更包括：
一第二电极层，设置于该上固定层及该位线间。
40.如权利要求29所述的磁性存储器，其中该介电材料为氮化硅。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102315383A (zh) * 2010-06-29 2012-01-11 索尼公司 存储元件、存储元件的制造方法以及存储器
CN104380492A (zh) * 2012-04-27 2015-02-25 瓦里安半导体设备公司 磁性存储器以及制造方法
CN113540147A (zh) * 2020-06-29 2021-10-22 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体器件及其制造方法、存储器阵列
WO2022252918A1 (en) * 2021-06-02 2022-12-08 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction device with air gap

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI443656B (zh) * 2009-04-16 2014-07-01 Univ Nat Yunlin Sci & Tech 磁性疊層結構及其製造方法
KR102374642B1 (ko) * 2015-01-22 2022-03-17 삼성전자주식회사 자기 메모리 소자 및 그 제조 방법
KR102426415B1 (ko) * 2015-06-26 2022-07-29 인텔 코포레이션 대칭 고정 층을 갖는 수직 자기 메모리
TWI606818B (zh) * 2016-12-23 2017-12-01 國立陽明大學 步態活動促進之電動步行輔具及其應用方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2769122B1 (fr) * 1997-09-29 2001-04-13 Commissariat Energie Atomique Procede pour augmenter la frequence de fonctionnement d'un circuit magnetique et circuit magnetique correspondant
US6172904B1 (en) * 2000-01-27 2001-01-09 Hewlett-Packard Company Magnetic memory cell with symmetric switching characteristics
JP4693292B2 (ja) * 2000-09-11 2011-06-01 株式会社東芝 強磁性トンネル接合素子およびその製造方法
US6873542B2 (en) * 2002-10-03 2005-03-29 International Business Machines Corporation Antiferromagnetically coupled bi-layer sensor for magnetic random access memory
CN100524531C (zh) * 2002-12-09 2009-08-05 磁旋科技公司 利用磁性写线的mram的存储器
JP4253225B2 (ja) * 2003-07-09 2009-04-08 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ
JP4438375B2 (ja) * 2003-10-21 2010-03-24 Ｔｄｋ株式会社 磁気抵抗効果素子、磁気記憶セルおよび磁気メモリデバイス
JP4074281B2 (ja) * 2004-09-14 2008-04-09 株式会社東芝 磁気ランダムアクセスメモリ

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102315383A (zh) * 2010-06-29 2012-01-11 索尼公司 存储元件、存储元件的制造方法以及存储器
CN102315383B (zh) * 2010-06-29 2016-04-27 索尼公司 存储元件、存储元件的制造方法以及存储器
US9472751B2 (en) 2010-06-29 2016-10-18 Sony Corporation Storage element, method for manufacturing storage element, and memory
CN104380492A (zh) * 2012-04-27 2015-02-25 瓦里安半导体设备公司 磁性存储器以及制造方法
CN104380492B (zh) * 2012-04-27 2017-03-01 瓦里安半导体设备公司 磁性存储器以及制造方法
CN113540147A (zh) * 2020-06-29 2021-10-22 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体器件及其制造方法、存储器阵列
WO2022252918A1 (en) * 2021-06-02 2022-12-08 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction device with air gap
US11937512B2 (en) 2021-06-02 2024-03-19 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction device with air gap

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