CN110838489A - 一种具有多个磁化方向的磁存储元件和存储装置 - Google Patents
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Abstract
一种存储元件，具有磁化方向的存储器层，其配置为响应于施加在层叠结构的层叠方向上的电流，以在存储层中记录信息，并且至少包括：第一铁磁层，层叠在第一铁磁层上的结合层，以及层叠在粘结层上的第二铁磁层；具有固定磁化方向的固定磁化层，以及设置在存储层和固定磁化层之间的中间层，其中，在预定的电流下，存储器层被配置为保持第一铁磁层的磁化方向。以及第二铁磁层以预定角度，其中预定角度相对于固定磁化方向大于0度且小于180度；所述第一铁磁层具有比平行于层叠方向的方向更靠近平行于层叠方向的磁化方向，第二铁磁层具有更接近于垂直T方向的磁化方向，0的层叠方向比平行于层叠方向的方向；中间层是隧道绝缘层。
Description
技术领域
本发明涉及存储元件和存储设备，具体是一种具有多个磁化方向的磁存储元件和存储装置。
背景技术
在信息处理设备中，高速高密度动态随机存取存储器(DRAM)被广泛地用作随机存取存储器。在信息处理设备中，高速高密度动态随机存取存储器(DRAM)被广泛地用作随机存取存储器。在信息处理设备中，高速高密度动态随机存取存储器(DRAM)被广泛地用作随机存取存储器。在MRAM中通过使用当前磁场切换磁化，或者直接将自旋极化电子注入到记录层以引起磁化切换，在MRAM中进行记录。为了进一步使元件小型化，已经回顾了使用垂直磁化膜的方法，其中垂直于磁性材料的磁化方向。使用垂直磁化膜的自旋注入磁化切换元件的磁化的切换时间可能比T长。他使用无垂直磁化膜自旋注入磁化开关元件。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足而提供一种具有多个磁化方向的磁存储元件和存储装置，能够以较少电流高速运行。
本发明的技术方案是：具有磁化方向的存储器层，其配置为响应于施加在层叠结构的层叠方向上的电流，以在存储层中记录信息，并且至少包括：第一铁磁层，层叠在第一铁磁层上的结合层，以及层叠在粘结层上的第二铁磁层；具有固定磁化方向的固定磁化层，以及设置在存储层和固定磁化层之间的中间层，其中，在预定的电流下，存储器层被配置为保持第一铁磁层的磁化方向。以及第二铁磁层以预定角度，其中预定角度相对于固定磁化方向大于0度且小于180度；所述第一铁磁层具有比平行于层叠方向的方向更靠近平行于层叠方向的磁化方向，第二铁磁层具有更接近于垂直T方向的磁化方向，0的层叠方向比平行于层叠方向的方向；中间层是隧道绝缘层。
一种存储器装置，包括具有分层结构的存储元件，所述存储元件包括具有磁化方向的存储器层，其配置为响应于施加在层叠结构的层叠方向上的电流，以在存储层中记录信息，并且至少包括第一铁磁层，层叠在第一铁磁层上的结合层，以及层叠在粘结层上的第二铁磁层；具有固定磁化方向的固定磁化层；设置在存储层和固定磁化层之间的中间层，其中，在预定的电流下，存储器层被配置为以预定角度保持第一铁磁层和第二铁磁层的磁化方向，其中预定角度相对于FI大于0度小于180度的磁化方向；第一铁磁层具有比平行于层叠方向的方向更靠近平行于层叠方向的磁化方向，并且第二铁磁层具有更接近于垂直T方向的磁化方向。0的层叠方向比平行于层叠方向的方向。
由第一铁磁层的磁化方向和垂直于叠层方向的方向所形成的角度大于由第二铁磁层的磁化方向和垂直于叠层方向的方向所形成的角度。
第一铁磁层具有比垂直于叠层方向的方向更靠近垂直于层叠方向的磁化方向，而第二铁磁层具有更接近于平行于该方向的磁化方向。层压方向比垂直于层压方向的方向。
本发明的有益效果在于：使用垂直磁化膜的自旋注入磁化切换元件的磁化的切换时间可能比T长。他使用无垂直磁化膜自旋注入磁化开关元件，能够以较少电流高速运行的存储元件和存储设备。
附图说明
图1是存储器装置的结构示意图。
具体实施方式
图1中，本发明包括能够根据磁化状态保存信息的自旋转移转矩磁随机存取存储器(STT-MRAM)的存储元件3被布置在两种地址接口的交叉点附近。相互垂直的R连接(例如，字线和位线)。在由元件隔离层2隔离的部分中，在半导体衬底10(例如硅衬底)中形成用于选择每个存储元件3的选择晶体管的漏极区域8、源区7和栅电极1。其中，栅电极1还充当图1中沿前向后方向延伸的地址互连(字线)。漏极区域8通常与左右选择晶体管共同形成，互连9连接到漏极区域8。具有通过自旋转矩磁化切换来切换磁化方向的存储元件3设置在源极区域7和布置在上侧并在图1中的左右方向上延伸的位线6之间。存储器元件3被配置为，例如，磁性隧道结元件(MTJ元件)。存储器元件3具有两个磁性层12和14。在两个磁性层12和14中，将一个磁性层设置为磁化固定层12，其中磁化M12的方向是固定的，而另一侧磁性层被设置为磁化M14的方向不同的磁化自由层。存储器元件3分别通过上部和下部接触层4连接到每个位线6和源区7。当在垂直方向(层叠方向)上的电流被施加到存储元件3时，存储器层14的磁化M14的方向可以通过自旋转矩磁化切换来切换。存储器装置配置为在多个第一互连(字线)1和第二互连(位线)6的交叉处配置存储元件3，这些互连(矩阵线)6垂直布置在矩阵中。存储器元件3具有磁化固定层12和存储层14。多个存储器元件3配置存储器装置的存储单元。在这样的存储装置中，需要以等于或小于选择晶体管的饱和电流的电流进行写入，并且已知晶体管的饱和电流随着小型化而减小。为了使存储设备小型化，期望提高自旋转移效率，并且减小流向存储元件3的电流。中间层设置在两个磁性层12和14之间作为隧道绝缘层(隧道势垒层)，来确保高磁阻变化率来放大读出信号。在隧道绝缘层用作中间层的情况下，限制流向存储元件3的电流的量，以防止隧道绝缘层的绝缘击穿发生。
Claims (4)
1.一种存储元件，其特征在于：具有磁化方向的存储器层，其配置为响应于施加在层叠结构的层叠方向上的电流，以在存储层中记录信息，并且至少包括：第一铁磁层，层叠在第一铁磁层上的结合层，以及层叠在粘结层上的第二铁磁层；具有固定磁化方向的固定磁化层，以及设置在存储层和固定磁化层之间的中间层，其中，在预定的电流下，存储器层被配置为保持第一铁磁层的磁化方向。以及第二铁磁层以预定角度，其中预定角度相对于固定磁化方向大于0度且小于180度；所述第一铁磁层具有比平行于层叠方向的方向更靠近平行于层叠方向的磁化方向，第二铁磁层具有更接近于垂直T方向的磁化方向，O的层叠方向比平行于层叠方向的方向；中间层是隧道绝缘层。
2.一种存储器装置，其特征在于：包括具有分层结构的存储元件，所述存储元件包括具有磁化方向的存储器层，其配置为响应于施加在层叠结构的层叠方向上的电流，以在存储层中记录信息，并且至少包括第一铁磁层，层叠在第一铁磁层上的结合层，以及层叠在粘结层上的第二铁磁层；具有固定磁化方向的固定磁化层；设置在存储层和固定磁化层之间的中间层，其中，在预定的电流下，存储器层被配置为以预定角度保持第一铁磁层和第二铁磁层的磁化方向，其中预定角度相对于FI大于0度小于180度的磁化方向；第一铁磁层具有比平行于层叠方向的方向更靠近平行于层叠方向的磁化方向，并且第二铁磁层具有更接近于垂直T方向的磁化方向。O的层叠方向比平行于层叠方向的方向。
3.根据权利要求所述的一种存储器装置，其特征在于：由第一铁磁层的磁化方向和垂直于叠层方向的方向所形成的角度大于由第二铁磁层的磁化方向和垂直于叠层方向的方向所形成的角度。
4.根据权利要求所述的一种存储器装置，其特征在于：第一铁磁层具有比垂直于叠层方向的方向更靠近垂直于层叠方向的磁化方向，而第二铁磁层具有更接近于平行于该方向的磁化方向。层压方向比垂直于层压方向的方向。
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