TW201320067A - 包含共用加熱帶之磁性隨機存取記憶體 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種記憶體裝置，其包含：(1)多個磁性隨機存取記憶體(「MRAM」)單元，其等各包含一第一端及一第二端；(2)一位元線，其電耦合至該等MRAM單元之至少一者之該第一端；及(3)一帶，其電耦合至該等MRAM單元之每一者之該第二端。在一寫入操作期間，該位元線經組態以施加一第一加熱電流，且該帶經組態以施加一第二加熱電流，使得該等MRAM單元之至少一者根據該第一加熱電流及該第二加熱電流加熱至至少一臨限溫度。

Description

包含共用加熱帶之磁性隨機存取記憶體
本發明大體上係關於磁性隨機存取記憶體(「MRAM」)裝置。更特定言之，本發明係關於包含共用加熱帶之MRAM裝置。
本申請案主張根據35 U.S.C.§119(e)於2011年9月21日申請之美國專利申請案第13/239,162號之權利。該前述申請案之全文以引用方式併入本文。
鑑於發現磁性穿隧接面在環境溫度下具有一強磁阻，MRAM裝置已成為愈來愈受人們關注的主題。MRAM裝置提供若干益處，諸如更快速寫入及讀取、非揮發性及對游離輻射不靈敏。因此，MRAM裝置逐漸取代基於一電容器之一充電狀態之記憶體裝置，諸如動態隨機存取記憶體及快閃記憶體裝置。
在一習知實施方案中，一MRAM裝置包含一MRAM單元陣列，其等之各者包含由藉由一薄絕緣層分離之一對鐵磁性層形成之一磁性穿隧接面。一鐵磁性層(所謂的參考層)之特徵在於具有一固定方向之一磁化，且另一鐵磁性層(所謂的儲存層)之特徵在於具有在(諸如藉由施加一磁場)寫入裝置之後改變之一方向之一磁化。當該參考層及該儲存層之各自磁化反平行時，該磁性穿隧接面之一電阻為高，即，具有對應於一高邏輯狀態「1」之一電阻值Rmax。另一方面，當該等各自磁化平行時，該磁性穿隧接 面之電阻為低，即，具有對應於一低邏輯狀態「0」之一電阻值Rmin。一MRAM單元之一邏輯狀態藉由比較其電阻值與一參考電阻值Rref而讀取，參考電阻值Rref表示介於該高邏輯狀態「1」之電阻值與該低邏輯狀態「0」之電阻值之間之一中間電阻值。
在經實施用於熱輔助切換(「TAS」)之一習知MRAM單元中，一儲存層通常藉由與一磁性穿隧接面內之儲存層相鄰且其特徵為一臨限溫度之一反鐵磁性層交換偏置。低於該臨限溫度，該儲存層之一磁化藉由該交換偏置釘紮，藉此禁止該儲存層之寫入。藉由使一電流通過該磁性穿隧接面實行寫入，藉此將該磁性穿隧接面加熱至該臨限溫度以上且解除釘紮該儲存層之磁化。接著用所施加之一磁場將該磁性穿隧接面冷卻至該臨限溫度以下，使得在寫入方向上「凍結」該儲存層之磁化。
雖然一習知TAS型MRAM裝置提供若干益處，但是其亦具有某些缺陷。具體言之，通過一磁性穿隧接面之一電流應具有足以將磁性穿隧接面加熱至一臨限溫度(其可為約120℃或更高)以上之量值。然而，使此量值之一電流通過該磁性穿隧接面可在該磁性穿隧接面內之一絕緣層上產生應力，且重複寫入操作可使該絕緣層劣化且減小該MRAM裝置之一操作壽命。
在此背景下需要開發本文描述之MRAM裝置及相關方法。
本發明之一態樣係關於一種記憶體裝置。在一實施例中，該記憶體裝置包含：(1)多個MRAM單元，其等各包含一第一端及一第二端；(2)一位元線，其電耦合至該等MRAM單元之至少一者之該第一端；及(3)一帶，其電耦合至該等MRAM單元之每一者之該第二端。在一寫入操作期間，該位元線經組態以施加一第一加熱電流，且該帶經組態以施加一第二加熱電流，使得該等MRAM之至少一者根據該第一加熱電流及該第二加熱電流加熱至至少一臨限溫度。
本發明之另一態樣係關於一種操作一記憶體裝置之方法。在一實施例中，該方法包含提供多個MRAM單元及熱耦合至該等MRAM單元之每一者之一帶。該方法在一寫入操作期間亦包含：(1)將該等MRAM單元之每一者加熱至至少一臨限溫度使得暫時解除釘紮該等MRAM單元之儲存磁化方向，其中加熱該等MRAM單元包含施加一加熱電流通過該帶；及(2)切換該等MRAM單元之儲存磁化方向以儲存一多位元資料值。
亦預期本發明之其他態樣及方法。前述發明內容及下列詳細描述不旨在將本發明限於任何特定實施例，而僅僅旨在描述本發明之一些實施例。
為更好地理解本發明之一些實施例之本質及目的，應結合隨附圖式參考下列詳細描述。在該等圖式中，除非上下文明確地指示，否則相同的參考數字標示相同的特徵。
定義
下列定義適用於關於本發明之一些實施例描述之一些態樣。同樣可對本文擴展此等定義。
如本文使用，除非上下文另有明確地指示，否則單數術語「一」、「一個」及「該」包含複數參照物。因此，例如，除非上下文另有明確地指示，否則對一物體之引用可包含多個物體。
如本文使用，術語「組」指一或多個物體之一集合。因此，例如，一組物體可包含一單個物體或多個物體。一組之物體亦可被稱為該組之成員。一組之物體可相同或不同。在一些例項中，一組之物體可共用一或多個共同特性。
如本文使用，術語「實質上」及「實質的」指代相當大程度或範圍。當結合一事件或狀況使用時，該等術語可指代其中確切地發生該事件或狀況之例項以及其中近似發生該事件或狀況(諸如考量本文描述之實施例之典型製造容限或可變性)之例項。
如本文使用，術語「相鄰」指代在附近或毗鄰。相鄰物體可彼此隔開且可實際上彼此接觸或彼此直接接觸。在一些例項中，相鄰物體可彼此耦合或可彼此成一體地形成。
如本文使用，術語「耦合」指代一操作連接或連結。耦合的物體可彼此直接連接或可彼此間接連接，諸如經由另一組物體。
如本文使用，術語「主族元素」指代IA族(或1族)、IIA 族(或2族)、IIIA族(或13族)、IVA族(或14族)、VA族(或15族)、VIA族(或16族)、VIIA族(或17族)及VIIIA族(或18族)之任一族中之一化學元素。一主族元素有時候亦稱為一s區元素或一p區元素。
如本文使用，術語「過渡金屬」指代IVB族(或4族)、VB族(或5族)、VIB族(或6族)、VIIB族(或7族)、VIIIB族(或8族、9族及10族)、IB族(或11族)及IIB族(或12族)之任一族中之一化學元素。一過渡金屬有時候亦稱為一d區元素。
如本文使用，術語「稀土元素」指代Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu之任一者。
MRAM裝置
首先關注圖1A及圖1B，其等圖解說明根據本發明之一實施例實施之一記憶體裝置。在圖解說明之實施例中，該記憶體裝置係包含一組MRAM單元102a、102b、102c及102d之一MRAM裝置100。該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之各者包含一磁性穿隧接面，諸如包含於該MRAM單元102c中之一磁性穿隧接面104。參考圖1A及圖1B，該等MRAM單元102a、102b、102c及102d配置成一水平陣列且以一並排方式配置成與一帶106相鄰，該帶106用作由該等MRAM單元102a、102b、102c及102d共用之一共同帶。此共用帶之實施方案節約寶貴的晶粒面積、降低製造成本且促進並行操作。雖然圖1A及圖1B中圖解說明四 個MRAM單元102a、102b、102c及102d，但是亦預期該MRAM裝置100中可包含更多或更少MRAM單元。
在圖解說明之實施例中，該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之各者經實施用於TAS，且在寫入操作期間，施加電流導致加熱，從而容許改變該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之一組磁化，即，該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之各自MRAM單元之儲存磁化。如下文進一步解釋，此加熱至少部分透過該帶106之操作且尤其透過施加一電流通過該帶106而達成以加熱與該帶106相鄰且熱耦合至該帶106之磁性穿隧接面。此加熱或暖化帶之實施方案容許減小在寫入操作期間通過該等磁性穿隧接面之電流之一量值，藉此減輕該等磁性穿隧接面上之應力並增加該MRAM裝置100之一耐久性及操作壽命。
該帶106包含一組帶部分，即帶部分108及110。該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之底端電耦合至該帶106，其中該帶部分108沿一方向橫向延伸遠離該帶106之一中心或中點且透過一接觸柱114將該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之底端電耦合至一選擇電晶體112。該帶部分110在一實質上相反方向上橫向延伸遠離該帶部分108，且透過一接觸柱118將該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之底端電耦合至另一選擇電晶體116。包含該對選擇電晶體112及116對通過該帶106之電流提供改良之控制，但是亦預期可省略該等選擇電晶體112及116之至少一者。預期該帶106之其他實施方案，且特定言 之，該等帶部分108及110之定向及數目可不同於圖1A及圖1B中圖解說明之定向及數目。又，雖然圖1A及圖1B中未圖解說明，但是該等帶部分108及110之至少一者可電耦合至一電流源或電壓源，且可包含與該帶106外部相鄰之一包層以衰減由通過該帶106之電流引發的非所要磁場。其他實施方案(諸如包含如下文進一步解釋之一主動加熱帶之實施方案)可省略或重組態此一包層。
參考圖1A及圖1B，該MRAM裝置100亦包含一組跡線或帶導體以提供寫入及讀取功能性。具體言之，一組場線120a、120b、120c及120d以相對於彼此之一實質上平行方式且以相對於該帶106之一實質上正交方式跨該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之陣列延伸，其中該等場線120a、120b、120c及120d佈置在該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之各自MRAM單元下方且磁性耦合至該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之各自MRAM單元。在寫入操作期間，施加電流通過該等場線120a、120b、120c及120d引發可改變該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之儲存磁化之磁場。在讀取操作期間，施加電流通過該等場線120a、120b、120c及120d引發可改變該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之另一組磁化(即，該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之各自MRAM單元之感測磁化)之磁場。雖然圖1A及圖1B中未圖解說明，但是該等場線120a、120b、120c及120d之各者可包含一包層以朝該等MRAM單元102a、102b、102c及102d 之各自MRAM單元集中一磁場。
該MRAM裝置100亦包含一組位元線122a、122b、122c及122d，其等以相對於彼此一實質上平行方式且以相對於場線120a、120b、120c及120d之一實質上平行方式跨該陣列延伸，其中該等位元線122a、122b、122c及122d佈置在該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之各自MRAM單元上方且電耦合至該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之各自MRAM單元。在寫入操作期間，施加電流通過該等位元線122a、122b、122c及122d及該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之磁性穿隧接面導致部分加熱，該部分加熱結合藉由該帶106之額外部分加熱而容許改變該等儲存磁化。在讀取操作期間，施加電流通過該等位元線122a、122b、122c及122d及該等磁性穿隧接面容許判定電阻值，該等電阻值指示該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之儲存磁化與感測磁化之間之對準度。如圖1A及圖1B中圖解說明，該等位元線122a、122b、122c及122d分別電耦合至選擇電晶體124a、124b、124c及124d，從而容許在寫入及讀取操作期間選擇該等位元線122a、122b、122c及122d。
該等場線120a、120b、120c及120d、該等位元線122a、122b、122c及122d以及該等選擇電晶體112、116、124a、124b、124c及124d之協調操作容許在寫入及讀取操作期間選擇性地定址MRAM單元102a、102b、102c及102d之一特定子組。例如，當寫入該MRAM單元102c時，可藉由將該 選擇電晶體124c自一阻擋模式(斷開)切換至一飽和模式(接通)而選擇性地啟動該位元線122c，且可選擇性地啟動該場線120c，且亦可藉由將該等選擇電晶體112及116切換至其等飽和模式而啟動該帶106，藉此在該MRAM單元102c附近引發一磁場且容許電流通過該磁性穿隧接面104以及通過該帶106。以此方式，可個別定址佈置在該場線120c、該位元線122c及該帶106之交叉處之MRAM單元102c。預期場線120a、120b、120c及120d及位元線122a、122b、122c及122d之其他實施方案。具體言之，此等跡線之定向、定位及數目可不同於圖1A及圖1B中圖解說明之定向、定位及數目。例如，該等場線120a、120b、120c及120d可佈置在該等位元線122a、122b、122c及122d上方，而非如圖1A及圖1B中圖解說明般佈置在該等位元線122a、122b、122c及122d下方。
下文提供關於該MRAM裝置100之實施方案及優點之額外的解釋。為便於呈現，下列解釋主要係針對該MRAM單元102c，但是該解釋亦可適用於包含於該MRAM裝置100中之其他MRAM單元。具體言之，可類似地實施該等MRAM單元102a、102b、102c及102d，且因此關於該MRAM單元102c解釋之態樣同樣可適用於其餘的MRAM單元102a、102b及102d。然而，亦預期該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之實施方案以某種方式而不同，諸如藉由用不同的截面積或截面形狀實施該等MRAM單元102a、102b、102c及102d。
參考圖1A，該MRAM單元102c包含該磁性穿隧接面104，該磁性穿隧接面104包含對應於一感測層126及一儲存層128之一對磁性層。該磁性穿隧接面104亦包含佈置在該感測層126與該儲存層128之間之一間隔層130。如圖1A中圖解說明，該位元線122c電耦合至該磁性穿隧接面104在該感測層126之側上之一頂端，且實質上平行於該場線120c，該場線120c佈置在該磁性穿隧接面104在該儲存層128之側上之底端下方且磁性耦合至該底端。該MRAM裝置100亦包含該等選擇電晶體112及116，其等透過該帶106而在該儲存層128之側上電耦合至磁性穿隧接面104。預期該MRAM單元102c之其他實施方案。例如，可在該磁性穿隧接面104中反轉該感測層126及該儲存層128之相對定位，使得該儲存層128佈置在該感測層126上方。
該感測層126及該儲存層128之各者包含一磁性材料且尤其鐵磁類型之一磁性材料或由該磁性材料且尤其鐵磁類型之磁性材料形成。一鐵磁性材料之特徵可為具有一特定矯頑磁力之一實質上平面磁化，矯頑磁力指示在一方向上驅動磁化至飽和之後反轉該磁化之一磁場之一量值。一般而言，該感測層126及該儲存層128可包含相同的鐵磁性材料或不同的鐵磁性材料。如圖1A中圖解說明，該感測層126包含一軟鐵磁性材料，即具有一相對較低的矯頑磁力(諸如不大於約0.01奧斯特)之一鐵磁性材料，而該儲存層128包含一硬鐵磁性材料，即具有一相對較高的矯頑磁力(諸如大於約0.01奧斯特)之一鐵磁性材料。以此方式，在讀取 操作期間可在低強度磁場下容易地改變該感測層126之一磁化，而該儲存層128之一磁化保持穩定。適當的鐵磁性材料包含過渡金屬、稀土元素及其等具有或不具有主族元素之合金。例如，適當的鐵磁性材料包含鐵(「Fe」)、鈷(「Co」)、鎳(「Ni」)及其等之合金，諸如坡莫合金(或Ni80Fe20)；基於Ni、Fe及硼(「B」)之合金；Co90Fe10；及基於Co、Fe及B之合金。在一些例項中，基於Ni及Fe(及視需要B)之合金可具有小於基於Co及Fe(及視需要B)之合金之一矯頑磁力。該感測層126及該儲存層128之各者之一厚度可在奈米(「nm」)範圍中，諸如自約1 nm至約20 nm或自約1 nm至約10 nm。預期該感測層126及該儲存層128之其他實施方案。例如，該感測層126及該儲存層128之任一者或二者可以類似於所謂的合成反鐵磁性層之一方式而包含多個子層。
該間隔層130用作一穿隧障壁且包含一絕緣材料或由一絕緣材料形成。適當的絕緣材料包含氧化物，諸如氧化鋁(例如，Al2O3)及氧化鎂(例如，MgO)。該間隔層130之一厚度可在nm範圍中，諸如自約1 nm至約10 nm。
參考圖1A，該MRAM單元102c實施為儲存二進位資料值之一單位元單元。根據該MRAM單元102c之單位元實施方案，該儲存層128具有可根據一寫入編碼方案而在一對相異方向(諸如其中一方向指派給一高邏輯狀態「1」且一實質上相反方向指派給一低邏輯狀態「0」)之間切換之一儲存磁化方向。如圖1A中圖解說明，該磁性穿隧接面104包 含一釘紮層132，該釘紮層132經佈置而與該儲存層128相鄰且其特徵為可對應於一阻擋溫度、一奈爾(Neel)溫度之一臨限溫度TBS或另一臨限溫度。當該釘紮層132內或附近之一溫度低於該臨限溫度TBS時，該釘紮層132透過交換偏置而沿一初始方向穩定化該儲存磁化。當該溫度在或高於該臨限溫度TBS時，該釘紮層132解除釘紮或解耦合該儲存磁化，藉此容許將該儲存磁化切換為另一方向。相比而言，省略與該感測層126相鄰之此一釘紮層，且因此，該感測層126具有在實質存在交換偏置之情況下解除釘紮且容易地改變之一感測磁化方向。
該釘紮層132包含一磁性材料且尤其反鐵磁類型之一磁性材料或由該磁性材料且尤其反鐵磁類型之磁性材料形成。適當的反鐵磁性材料包含過渡金屬及其等之合金，包含基於猛(「Mn」)之合金，諸如基於銥(Ir)及Mn之合金(例如，IrMn)；基於Fe及Mn之合金(例如，FeMn)；基於鉑(「Pt」)及Mn之合金(例如，PtMn)；及基於Ni及Mn之合金(例如，NiMn)。在一些例項中，基於Ir及Mn(或基於Fe及Mn)之合金之臨限溫度TBS可在約120℃至約220℃或約150℃至約200℃之範圍中，且可小於基於Pt及Mn(或基於Ni及Mn)之合金之臨限溫度TBS(其可在約300℃至約350℃之範圍中)。因為該感測磁化方向經解除釘紮，所以該臨限溫度TBS可經選擇以適應缺乏或不考慮原本將設定一操作溫度窗之一上界之另一臨限溫度之一所要應用，諸如一高溫應用。
在如圖1A中圖解說明之MRAM裝置100之一TAS型寫入操作期間，藉由一對貢獻(contribution)之組合效果加熱該磁性穿隧接面104。具體言之，一貢獻涉及焦耳加熱及來自穿隧電子之加熱，且藉由在該等選擇電晶體116及124c處於其等飽和模式中之情況下經由該位元線122c施加一加熱電流134通過該磁性穿隧接面104而實行。另一貢獻涉及焦耳加熱，且藉由在該等選擇電晶體112及116處於其等飽和模式中之情況下透過該帶106且在該等帶部分108與110之間施加另一加熱電流136而實行。如圖1A中圖解說明，該等加熱電流134、136合併以形成通過該帶部分110及該選擇電晶體116之一組合加熱電流138。由於此對加熱貢獻，該磁性穿隧接面104經加熱至處於或高於該臨限溫度TBS之一溫度，使得該儲存磁化方向解除釘紮。同時或在一短時間延遲之後，啟動該場線120c以引發一寫入磁場以將該儲存磁化方向自一初始方向切換為另一方向。具體言之，施加一寫入電流140通過該場線120c以引發該寫入磁場以因此切換該儲存磁化方向。
藉由透過該帶106提供至少部分加熱，圖解說明之實施例相對於該臨限溫度TBS達成所要加熱，同時減小通過該磁性穿隧接面104之加熱電流134之一量值以減輕該磁性穿隧接面104上之應力。可藉由適當地選擇及控制該等帶部分108及110之一電阻率來增加或調整來自該帶106之加熱貢獻。例如，可藉由減小該等帶部分108及110之一截面積(諸如藉由減小其等之厚度、減小其等之寬度或該二者)而 增加該等帶108及110之電阻率。對於某些實施方案，該等帶部分108及110之截面積可不大於約3×10-11 cm2，諸如不大於約2×10-11 cm2或不大於約1×10-11 cm2，且低至約1×10-12 cm2或更小，從而導致至少約150 Ω/平方之一薄層電阻，諸如至少約200 Ω/平方或至少約250 Ω/平方，且高至約500 Ω/平方或更大。作為另一實例，可藉由調整該等帶部分108及110之一截面形狀(諸如自一正方形調整為一相對較薄矩形)而增加該等帶108及110之電阻率。作為一進一步實例，可透過使用具有至少約150 Ω/平方(諸如至少約200 Ω/平方或至少約250 Ω/平方，且高至約500 Ω/平方或更大)之一薄層電阻之電阻性材料來增加該等帶部分108及110之電阻率。對於某些實施方案，該等帶部分108及110之任一者或二者可包含具有約223 Ω/平方之一薄層電阻之氮化鉭或可由具有約223 Ω/平方之一薄層電阻之氮化鉭形成，但是其他高電阻性材料亦係適當的。
最佳化來自該帶106及來自使該加熱電流134通過該磁性穿隧接面104之相對加熱貢獻可涉及平衡與減輕間隔層130上之應力、功率消耗及加熱效率有關的抵消因數。例如，雖然某些實施方案可僅僅透過操作該帶106達成加熱，但是達成一所要加熱位準之加熱電流136之一功率消耗及一量值可大於其中該帶106提供部分加熱之其他實施方案。就提供部分加熱而言，該加熱電流136可具有足以將該磁性穿隧接面104加熱至至少約0.5×TBS(諸如至少約0.6×TBS或至少約0.7×TBS，但小於TBS，諸如高至約0.9×TBS或高至 約0.95×TBS)之一溫度之一量值，其中該加熱電流134提供額外部分加熱以將該磁性穿隧接面104加熱至至少TBS。又，就提供部分加熱而言，該加熱電流136之量值可為該組合加熱電流138之一量值之至少約50%，諸如該組合加熱電流138之量值之至少約60%或至少約70%，但小於100%諸如高至約90%或高至約95%。
一旦該儲存磁化方向切換為一寫入方向，該等選擇電晶體112、116及124c便切換為其等阻擋模式以禁止電流通過該磁性穿隧接面104及該帶106，藉此冷卻該磁性穿隧接面104。可在冷卻該磁性穿隧接面104期間維持該寫入磁場，且一旦該磁性穿隧接面104已冷卻至該臨限溫度TBS以下，便可停用該寫入磁場。因為該儲存磁化方向藉由該釘紮層132之交換偏置而釘紮，所以其定向保持穩定以保留寫入資料。藉由以一類似方式操作，可在額外寫入循環中個別地定址其餘MRAM單元102a、102b及102d以將一多位元資料值之各自部分循序寫入該等MRAM單元102a、102b、102c及102d中，藉此容許在逐陣列或逐帶基礎上將該多位元資料值寫入該MRAM裝置100中。
在如圖1B中圖解說明之MRAM單元102c之一讀取操作期間，啟動該場線120c以引發一讀取磁場以改變該感測層126之感測磁化方向。具體言之，施加一讀取電流142通過該場線120c以引發該讀取磁場以因此改變該感測磁化方向。因為該感測層126經歷較少的交換偏置或未經歷交換偏置，所以該感測磁化方向可在低強度磁場下且在低於該 臨限溫度TBS之一溫度下容易地改變，而該儲存磁化方向在寫入方向上保持穩定。對於某些實施方案，該MRAM單元102c之讀取操作在其中以可與一寫入編碼方案相容之一方式啟動該場線120c之多個讀取循環中實行。因為該感測磁化方向可根據該讀取磁場而對準，所以該感測磁化方向可根據該寫入編碼方案而在一對相異方向之間連續地切換。
作為每一讀取循環之部分，藉由在該等選擇電晶體116及124c處於其等飽和模式中之情況下經由該位元線122c施加一感測電流144通過該磁性穿隧接面104而判定該儲存磁化方向與該感測磁化方向之間之一對準度。在施加該感測電流144時量測跨該磁性穿隧接面104之一所得電壓產生針對一特定讀取循環及寫入編碼方案之一特定方向之該磁性穿隧接面104之一電阻值。或者，可藉由跨該磁性穿隧接面104施加一電壓及量測一所得電流而判定一電阻值。當該感測層126及該儲存層128之各自磁化反平行時，該磁性穿隧接面104之一電阻值通常對應於一最大值，且當該等各自磁化平行時，該磁性穿隧接面104之一電阻值通常對應於一最小值。當該等各自磁化介於反平行與平行之間時，該磁性穿隧接面104之一電阻值通常介於該最大值與該最小值之間。用於多個讀取循環之電阻值經處理以判定產生一最小電阻值之方向，藉此基於一對邏輯狀態中指派給該方向之一邏輯狀態來產生一儲存資料值。可結合(例如)一取樣/保持電路使用一適當控制器而實行該等電阻值 之處理。藉由以一類似方式操作，可在額外讀取循環中個別地定址其餘MRAM單元102a、102b及102d以判定藉由該等MRAM單元102a、102b、102c及102d儲存之一多位元資料值之各自部分，藉此容許在逐陣列或逐帶基礎上自該MRAM裝置100讀取該多位元資料值。
上文解釋之MRAM單元102c之讀取操作係自我參考的，此係因為其可基於該MRAM單元102c內之磁化之相對對準而實行，不需要與一參考單元或一群組參考單元之一參考電阻值比較。該MRAM單元102c之自我參考實施方案容許省略具有一固定磁化之一參考層，且因此容許在缺乏或不考慮一上臨限溫度之情況下操作該MRAM單元102c。以此方式，該MRAM單元102c之一操作溫度窗可大幅擴大，諸如擴大至高達約400℃或更高之溫度。
預期寫入及讀取操作之其他實施方案。例如且參考圖1A，可啟動該等場線120a、120b、120c及120d之多個場線及該等位元線122a、122b、122c及122d之多個位元線以並行寫入該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之多個MRAM單元，藉此增加一寫入速度。以此方式，可在一單個寫入循環中將一多位元資料值(諸如「1100」)寫入該等MRAM單元102a、102b、102c及102d中，其中該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之每一者儲存該多位元資料值之一各自部分。作為另一實例，該MRAM裝置100可包含經配置與以類似於圖1A中圖解說明之一方式實施之額外帶相鄰之額外MRAM單元陣列。在一寫入操作期間，可將 一多位元資料值並行寫入多個MRAM單元陣列中，其中該等陣列之每一者儲存該多位元資料值之一個別部分。在一讀取操作期間，可自該等陣列並行讀取該多位元資料值，從而導致一較快讀取速度。
圖2圖解說明根據本發明之另一實施例實施之一MRAM裝置200。該MRAM裝置200之特定態樣可以類似於先前針對圖1A及圖1B之MRAM裝置100解釋之一方式實施，且下文並不重複該等態樣。
參考圖2，多個場線經組合為磁性耦合至水平陣列中之MRAM單元102a、102b、102c及102d且由該等MRAM單元102a、102b、102c及102d共用之一共同場線202。換言之，該MRAM裝置200包含每陣列或每帶一共用場線，而非每MRAM單元一場線。此共用場線之實施方案進一步節約寶貴的晶粒面積且進一步降低製造成本。
在如圖2中圖解說明之MRAM裝置200之一TAS型寫入操作期間，藉由在選擇電晶體116及124c處於其等飽和模式中之情況下經由該位元線122c施加一加熱電流204通過該磁性穿隧接面104而部分加熱該磁性穿隧接面104。組合地，在選擇電晶體112及116處於其等飽和模式中之情況下，透過該帶106且在該等帶部分108與110之間施加另一加熱電流206。因此，將該磁性穿隧接面104加熱至處於或高於該臨限溫度TBS之一溫度，使得該儲存磁化方向解除釘紮。同時或在一短時間延遲之後，啟動該場線202以引發一寫入磁場以因此切換該儲存磁化方向。藉由以一類似 方式操作，可在額外寫入循環中個別地定址其餘MRAM單元102a、102b及102d以將一多位元資料值之各自部分循序寫入該等MRAM單元102a、102b、102c及102d中。該MRAM裝置200之一讀取操作可以類似於先前針對圖1A及圖1B之MRAM裝置100解釋之一方式實行。
圖3A及圖3B圖解說明根據本發明之另一實施例實施之一MRAM裝置300。該MRAM裝置300之特定態樣可以類似於先前針對圖1A至圖2之MRAM裝置100及200解釋之一方式實施，且下文並不重複該等態樣。
該MRAM裝置300包含一帶302，該帶302實施為在寫入操作期間提供電流以加熱該等MRAM單元102a、102b、102c及102d且在寫入及寫入操作期間提供電流以引發磁場之一主動加熱帶。換言之，該帶302亦用作一組場線使得可省略分離的場線。此主動加熱帶之實施方案進一步節約寶貴的晶粒面積且進一步降低製造成本。又，因為此主動加熱帶相對於該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之磁性穿隧接面104之緊密間隔，可改良所引發磁場之切換效率，藉此容許低強度磁場及減小之功率消耗。
在如圖3A中圖解說明之MRAM裝置300之一TAS型寫入操作期間，藉由在該等選擇電晶體116及124c處於其等飽和模式中之情況下經由該位元線122c施加一加熱電流304通過磁性穿隧接面104而部分加熱該磁性穿隧接面104。組合地，在該等選擇電晶體112及116處於其等飽和模式中之情況下，透過該帶302且在帶部分308與310之間施加另一 加熱電流306。因此，將該磁性穿隧接面104加熱至處於或高於該臨限溫度TBS之一溫度，使得儲存磁化方向解除釘紮且根據由通過該帶302之電流所引發之一寫入磁場而切換。接著，通過該帶302之電流減小且減低至足以容許冷卻該磁性穿隧接面104同時在此冷卻期間維持該寫入磁場之一位準。一旦達成所要的加熱位準，便可停用通過該磁性穿隧接面104之電流，或可在達成所要的加熱位準之後的某一段時間內維持通過該磁性穿隧接面104之電流。藉由以一類似方式操作，可在額外寫入循環中個別地定址其餘MRAM單元102a、102b及102d以將一多位元資料值之各自部分循序寫入該等MRAM單元102a、102b、102c及102d中。
在圖解說明之實施例中，通過該帶302之電流係雙向的以容許反轉一引發磁場之一方向。可藉由(例如)反轉該等帶部分308與310之間之一電壓極性而達成此雙向性。例如且參考如圖3B中圖解說明之MRAM裝置300之一讀取循環，施加一讀取電流312以自該帶部分310朝該帶部分308傳遞，藉此引發具有一特定方向之一讀取磁場以因此改變該感測磁化方向。組合地，經由該位元線122c施加一感測電流314通過該磁性穿隧接面104，藉此產生針對讀取循環之磁性穿隧接面104之一電阻值。在另一讀取循環期間，反轉該讀取電流312之一方向以使其自該帶部分308朝該帶部分310傳遞，藉此反轉該讀取磁場之方向。以此方式，可在一對相異方向之間連續地切換感測磁化方向。
圖4A及圖4B圖解說明根據本發明之另一實施例實施之一MRAM裝置400。該MRAM裝置400之特定態樣可以類似於先前針對圖1A至圖3B之MRAM裝置100、200及300解釋之一方式實施，且下文並不重複該等態樣。
參考圖4A，該MRAM裝置400包含該等MRAM單元102a、102b、102c及102d，其等配置在一水平陣列中且以一並排方式配置在一位元線402與該帶106之間。該位元線402以相對於該帶106之一實質上平行方式且以相對於該等場線120a、120b、120c及120d之一實質上正交方式跨該陣列延伸，其中該位元線402佈置在該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之頂端上方且將該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之頂端電耦合至一選擇電晶體404。該位元線402用作由該等MRAM單元102a、102b、102c及102d共用之一共同位元線，且該選擇電晶體404用作由該等MRAM單元102a、102b、102c及102d共用之一共同電晶體。此共用位元線及此共用電晶體之實施方案進一步節約寶貴的晶粒面積且進一步降低製造成本。在圖解說明之實施例中，該等MRAM單元102a、102b、102c及102d並聯電耦合在該位元線402與該帶106之間，藉此容許並行寫入該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之多個MRAM單元以增加一寫入速度。此外，該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之自我參考實施方案及可變感測磁化之提供容許選擇且個別地探測該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之個別MRAM單元，藉此促進並聯互連MRAM單元 102a、102b、102c及102d之讀取操作，同時保留增加寫入速度之益處。
在如圖4A中圖解說明之MRAM裝置400之一TAS型寫入操作期間，藉由在該等選擇電晶體116及404處於其等飽和模式中之情況下經由該位元線402施加一加熱電流406通過該並聯互連MRAM單元102a、102b、102c及102d之陣列而部分加熱該陣列。組合地，在該等選擇電晶體112及116處於其等飽和模式中之情況下，透過該帶106且在該等帶部分108與110之間施加另一加熱電流408。如圖4A中圖解說明，該加熱電流406在與該帶106內之加熱電流408合併之前分割為通過該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之各自MRAM單元之多個部分。由於該等加熱電流406與408之組合作用，將該等MRAM單元102a、102b、102c及102d加熱至處於或高於該臨限溫度TBS之一溫度，使得其等之儲存磁化方向解除釘紮。同時或在一短時間延遲之後，啟動該等場線120a、120b、120c及120d以引發寫入磁場以因此切換該儲存磁化方向。例如，該MRAM單元102a之儲存磁化方向可自邏輯狀態「0」切換為邏輯狀態「1」，該MRAM單元102b之儲存磁化方向可自邏輯狀態「0」切換為邏輯狀態「1」，該MRAM單元102c之儲存磁化方向可自邏輯狀態「1」切換為邏輯狀態「0」，且該MRAM單元102d之儲存磁化方向可自邏輯狀態「1」切換為邏輯狀態「0」。一旦該等儲存磁化切換為其等寫入方向，該等電晶體112、116及404便切換為其等阻擋模式以禁止電流通過 該等MRAM單元102a、102b、102c及102d及該帶106，藉此冷卻該等MRAM單元102a、102b、102c及102d。以此方式，可在一單個寫入循環中將一多位元資料值(諸如「1100」)寫入該等MRAM單元102a、102b、102c及102d中，其中該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之每一MRAM單元儲存該多位元資料值之一各自部分。
在如圖4B中圖解說明之MRAM裝置400之一讀取操作期間，選擇性地定址該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之個別MRAM單元以判定藉由該MRAM單元儲存之一多位元資料值之一各自部分。在讀取該MRAM單元102c之情況中，例如，啟動該場線120c以引發一讀取磁場以改變該MRAM單元102c之感測磁化方向。在該MRAM單元102c之讀取操作期間，該等場線120a、120b及120d可保持停用以減小功率消耗，且該等MRAM單元102a、102b及102d之感測磁化方向除由熱擾動及與由該場線120c引發之讀取磁場之可能相互作用所致的可能變動以外可保持實質上不變。
在圖解說明之實施例中，該MRAM單元102c之讀取操作在其中以可與一寫入編碼方案相容之一方式啟動該場線120c之多個讀取循環中實行。作為每一讀取循環之部分，藉由在該等選擇電晶體116及404處於其等飽和模式中之情況下經由該位元線402施加一感測電流410通過該等並聯互連的MRAM單元102a、102b、102c及102d之陣列而判定該儲存磁化方向與該感測磁化方向之間之一對準度。如圖4B 中圖解說明，該感測電流410在該帶106內重組合之前分割為通過該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之各自MRAM單元之多個部分。量測跨該陣列之一所得電壓(或一所得電流)產生針對一特定讀取循環及寫入編碼方案之一特定方向之該陣列之一電阻值。該陣列之電阻值包含該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之一並聯電阻貢獻，其中該MRAM單元102c之感測磁化方向經切換，而該等MRAM單元102a、102b及102d之感測磁化方向保持實質上不變。當該MRAM單元102c之儲存磁化方向與感測磁化方向反平行時，該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之並聯電阻貢獻通常具有一最大值(諸如一局部最大值)，且當MRAM單元102c之磁化平行時，該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之並聯電阻貢獻通常具有一最小值(諸如一局部最小值)。用於多個讀取循環之電阻值經處理以判定產生一最小電阻值之方向，藉此產生該MRAM單元102c之一寫入方向及其之一多位元資料值之儲存部分。藉由以一類似方式操作，可在額外讀取循環中個別地定址其餘MRAM單元102a、102b及102d以判定藉由該等MRAM單元102a、102b、102c及102d儲存之多位元資料值之各自部分。
預期讀取操作之其他實施方案。例如，在該MRAM單元102c之讀取操作期間，該MRAM單元102c之感測磁化方向可改變，其中該等場線120a、120b及120d經啟動以沿一預定讀取方向(諸如沿一寫入編碼方案之一對方向之一者)對 準其餘MRAM單元102a、102b及102d之感測磁化方向。以此方式，可讀取該MRAM單元102c，同時減小其餘MRAM單元102a、102b及102d之感測磁化方向之變動影響。作為另一實例，可將一多位元資料值並行寫入多個MRAM單元陣列中，其中該等陣列之每一陣列儲存該多位元資料值之一各自部分。在一讀取操作期間，可自該等陣列並行讀取該多位元資料值，從而導致一較快的讀取速度。
應瞭解，上文解釋之實施例藉由實例方式提供，且預期其他實施例。例如且參考圖1A，該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之至少一者之特徵可為具有一實質上固定方向之一參考磁化。在該MRAM單元102c之情況中，例如，一參考層可替代該感測層126，且可藉由另一釘紮層沿一實質上固定方向而穩定化一參考磁化，該另一釘紮層可佈置成與該參考層相鄰且其特徵可為一上臨限溫度TBR>TBS。
作為另一實例，可藉由包含每單元寫入及讀取多個位元之功能性(諸如藉由使用可在二維中旋轉之磁化)而進一步擴展該等MRAM單元102a、102b、102c及102d之至少一者之一TAS型實施方案。圖5圖解說明根據本發明之一進一步實施例之此一MRAM單元500。具體言之，該MRAM單元500經實施以儲存對應於m個邏輯狀態之資料，其中m>2。換言之，該MRAM單元500係儲存一多位元資料值之一多位元單元。參考圖5，該MRAM單元500具有可根據待儲存之一組位元而在對應於該m個邏輯狀態之m個方向之 間(且在m個角度之間)切換之一儲存磁化502。此外，該MRAM單元500具有可在對應於該m個邏輯狀態之m個方向之間(且在m個角度之間)切換之一感測磁化504。可基於該儲存磁化502與該感測磁化504之間之一相對對準而判定該組儲存的位元。
對於某些實施方案，m可表示為m=2n，其中n2。此處，該MRAM單元500係儲存一n位元資料值之一n位元單元。在下表1中陳述將m個邏輯狀態指派給m個相異角度θ之一可能寫入編碼方案。可基於容許待區分磁化之對準及錯位之一角解析度而選擇一特定編碼方案。例如，若電阻值之一解析度係90°，則在下表2中陳述將四個邏輯狀態指派給四個相異角度θ之一可能寫入編碼方案。作為額外的實例，可用m=8且n=3之一編碼方案實施一45°解析度，可用m=16且n=4之一編碼方案實施一22.5°解析度等等。應瞭解，預期其他編碼方案。例如且參考表2，可置換m個邏輯狀態與m個角度θ之間之指派，使得邏輯狀態「00」指派給90°(而非0°)，邏輯狀態「01」指派給0°(而非90°)等等。作為另一實例，可對一些或全部角度θ添加一偏移，使得邏輯狀態「00」指派給0°+偏移，邏輯狀態「01」指派給90°+偏移等等。作為另一實例，連續角度θ之間之一增量可變，而非為一常數，且可省略該m個邏輯狀態之某些邏輯狀態及該m個角度θ之某些角度θ。
該多位元MRAM單元500可以類似於針對圖1A之MRAM單元102c圖解說明之一方式實施，且包含佈置在該位元線122c上方或下方且實質上正交於該場線120c之另一場線。在一寫入操作期間，啟動該場線120c及該另一場線之至少一者以引發一組磁場以將該儲存磁化502切換為該m個方向之一特定方向。同樣地，在一讀取操作期間，啟動該場線120c及該另一場線之至少一者以引發一組磁場以在該m個方向之間連續地切換該感測磁化504。預期一多位元MRAM單元之其他實施方案。例如且參考圖1A，該帶106可實施為一主動加熱帶且可用作該另一場線。
雖然已參考本發明之特定實施例描述本發明，但是熟習此項技術者應瞭解可在不脫離如藉由隨附申請專利範圍定義之本發明之真正精神及範疇之情況下作出各種改變且可用等效物替代。此外，可作出許多修改以使一特定情境、 材料、組合物、方法或程序適應本發明之目的、精神及範疇。全部此等修改旨在處於隨附申請專利範圍之範疇內。特定言之，雖然已參考以一特定順序執行之特定操作描述本文揭示之方法，但是應瞭解可在不脫離本發明之教示之情況下組合、細分或重新排序此等操作以形成一等效方法。因此，除非本文具體指示，否則該等操作之順序及分組並非本發明之限制。
100‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)裝置
102a‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)單元
102b‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)單元
102c‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)單元
102d‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)單元
104‧‧‧磁性穿隧接面
106‧‧‧帶
108‧‧‧帶部分
110‧‧‧帶部分
112‧‧‧選擇電晶體
114‧‧‧接觸柱
116‧‧‧選擇電晶體
118‧‧‧接觸柱
120a‧‧‧場線
120b‧‧‧場線
120c‧‧‧場線
120d‧‧‧場線
122a‧‧‧位元線
122b‧‧‧位元線
122c‧‧‧位元線
122d‧‧‧位元線
124a‧‧‧選擇電晶體
124b‧‧‧選擇電晶體
124c‧‧‧選擇電晶體
124d‧‧‧選擇電晶體
126‧‧‧感測層
128‧‧‧儲存層
130‧‧‧間隔層
132‧‧‧釘紮層
134‧‧‧加熱電流
136‧‧‧加熱電流
138‧‧‧組合加熱電流
140‧‧‧寫入電流
142‧‧‧讀取電流
144‧‧‧感測電流
200‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)裝置
202‧‧‧共同場線
204‧‧‧加熱電流
206‧‧‧加熱電流
300‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)裝置
302‧‧‧帶
304‧‧‧加熱電流
306‧‧‧加熱電流
308‧‧‧帶部分
310‧‧‧帶部分
312‧‧‧讀取電流
314‧‧‧感測電流
400‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)裝置
402‧‧‧位元線
404‧‧‧選擇電晶體
406‧‧‧加熱電流
408‧‧‧加熱電流
410‧‧‧感測電流
500‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)單元
502‧‧‧儲存磁化
504‧‧‧感測磁化
圖1A及圖1B圖解說明根據本發明之一實施例實施之一MRAM裝置。
圖2圖解說明根據本發明之另一實施例實施之一MRAM裝置。
圖3A及圖3B圖解說明根據本發明之另一實施例實施之一MRAM裝置。
圖4A及圖4B圖解說明根據本發明之另一實施例實施之一MRAM裝置。
圖5圖解說明根據本發明之一進一步實施例實施之一多位元MRAM單元。
100‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)裝置
102a‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)單元
102b‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)單元
102c‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)單元
102d‧‧‧磁性隨機存取記憶體(MRAM)單元
104‧‧‧磁性穿隧接面
106‧‧‧帶
108‧‧‧帶部分
110‧‧‧帶部分
112‧‧‧選擇電晶體
114‧‧‧接觸柱
116‧‧‧選擇電晶體
118‧‧‧接觸柱
120a‧‧‧場線
120b‧‧‧場線
120c‧‧‧場線
120d‧‧‧場線
122a‧‧‧位元線
122b‧‧‧位元線
122c‧‧‧位元線
122d‧‧‧位元線
124a‧‧‧選擇電晶體
124b‧‧‧選擇電晶體
124c‧‧‧選擇電晶體
124d‧‧‧選擇電晶體
126‧‧‧感測層
128‧‧‧儲存層
130‧‧‧間隔層
132‧‧‧釘紮層
134‧‧‧加熱電流
136‧‧‧加熱電流
138‧‧‧組合加熱電流
140‧‧‧寫入電流

Claims (20)

  1. 一種記憶體裝置，其包括：複數個磁性隨機存取記憶體(MRAM)單元，其等各包含一第一端及一第二端；一位元線，其電耦合至該等MRAM單元之至少一者之該第一端；及一帶，其電耦合至該等MRAM單元之每一者之該第二端，其中，在一寫入操作期間，該位元線經組態以施加一第一加熱電流，且該帶經組態以施加一第二加熱電流，使得該等MRAM單元之至少一者根據該第一加熱電流及該第二加熱電流加熱至至少一臨限溫度。
  2. 如請求項1之記憶體裝置，其中該等MRAM單元配置在一水平陣列中而與該帶相鄰。
  3. 如請求項1之記憶體裝置，其中該帶之一薄層電阻係至少200 Ω/平方。
  4. 如請求項1之記憶體裝置，其中該帶之一截面積不大於3×10-11 cm2。
  5. 如請求項1之記憶體裝置，其中該第一加熱電流與該第二加熱電流合併以形成通過該帶之至少一部分之一組合加熱電流。
  6. 如請求項5之記憶體裝置，其中該第二加熱電流之一量值係該組合加熱電流之一量值之至少50%但小於100%。
  7. 如請求項1之記憶體裝置，其中該帶包含一第一帶部分 及自該第一帶部分延伸之一第二帶部分，且該帶經組態以在該第一帶部分與該第二帶部分之間施加該第二加熱電流。
  8. 如請求項7之記憶體裝置，其進一步包括一第一選擇電晶體，且該第一帶部分將該等MRAM單元之每一者之該第二端電耦合至該第一選擇電晶體。
  9. 如請求項8之記憶體裝置，其進一步包括一第二選擇電晶體，且該第二帶部分將該等MRAM單元之每一者之該第二端電耦合至該第二選擇電晶體。
  10. 如請求項1之記憶體裝置，其進一步包括磁性耦合至該等MRAM單元之各自MRAM單元之複數個場線，其中該等MRAM單元之每一者具有一儲存磁化方向，且在該寫入操作期間，該等場線之至少一者經組態以施加一寫入電流以引發一寫入磁場，使得該等MRAM單元之至少一者之該儲存磁化方向根據該寫入磁場而切換。
  11. 如請求項10之記憶體裝置，其中在該寫入操作期間，該等場線之每一者經組態以施加一寫入電流以引發一寫入磁場，使得並行寫入該等MRAM單元。
  12. 如請求項11之記憶體裝置，其中該位元線電耦合至該等MRAM單元之每一者之該第一端，且在該寫入操作期間，該位元線經組態以施加該第一加熱電流之各自部分通過該等MRAM單元。
  13. 如請求項1之記憶體裝置，其進一步包括磁性耦合至該等MRAM單元之每一者之一場線，其中該等MRAM單元 之每一者具有一儲存磁化方向，且在該寫入操作期間，該位元線經組態以施加該第一加熱電流通過該等MRAM單元之一特定MRAM單元，且該場線經組態以施加一寫入電流以引發一寫入磁場，使得該等MRAM單元之該特定MRAM單元之該儲存磁化方向根據該寫入磁場而切換。
  14. 如請求項1之記憶體裝置，其中該等MRAM單元之每一者具有一儲存磁化方向，且在該寫入操作期間，該位元線經組態以施加該第一加熱電流通過該等MRAM單元之一特定MRAM單元，且該帶經組態以施加該第二加熱電流透過該帶以引發一寫入磁場，使得該等MRAM單元之該特定MRAM單元之該儲存磁化方向根據該寫入磁場而切換。
  15. 如請求項1之記憶體裝置，其中該等MRAM單元之每一者具有一儲存磁化方向及一感測磁化方向，且在一讀取操作期間，該等MRAM單元之一特定MRAM單元經組態以藉由相對於該等MRAM單元之該特定MRAM單元之該儲存磁化方向改變該等MRAM單元之該特定MRAM單元之該感測磁化方向而讀取。
  16. 如請求項15之記憶體裝置，其進一步包括磁性耦合至該等MRAM單元之各自MRAM單元之複數個場線，其中在該讀取操作期間，選擇性地啟動該等場線之一特定場線以施加一讀取電流以引發一讀取磁場，使得經讀取之該等MRAM單元之該特定MRAM單元之該感測磁化方向根 據該讀取磁場而改變。
  17. 如請求項15之記憶體裝置，其中在該讀取操作期間，該帶經組態以施加一讀取電流通過該帶以引發一讀取磁場，使得經讀取之該等MRAM單元之該特定MRAM單元之該感測磁化方向根據該讀取磁場而改變。
  18. 一種操作一記憶體裝置之方法，其包括：提供複數個磁性隨機存取記憶體(MRAM)單元及熱耦合至該等MRAM單元之每一者之一帶；及在一寫入操作期間，將該等MRAM單元之每一者加熱至至少一臨限溫度使得該等MRAM單元之儲存磁化方向暫時解除釘紮，其中加熱該等MRAM單元包含施加一加熱電流通過該帶；及切換該等MRAM單元之該等儲存磁化方向以儲存一多位元資料值。
  19. 如請求項18之方法，其中加熱該等MRAM單元進一步包含施加另一加熱電流通過該等MRAM單元之至少一者。
  20. 如請求項19之方法，其中該臨限溫度對應於TBS，且施加該加熱電流通過該帶產生足夠的熱量以使該等MRAM單元之至少一者之一溫度上升至至少0.6×TBS但小於TBS。
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