TW287272B - - Google Patents

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經濟部中央揉準局員工消費合作社印策 A7 B7 五、發明説明（/ ) 發明背景 本發明主要係有闞採用抗磁原理之非揮發性、磁性、 固態記憶體。固態記憶體科技之回顧——包括電子學的、 磁學的、光分子學的、化學的、Μ及生物學的一一係提供 在1994年五月23-25日在加州之Pasadena所舉行”固態記 憶體科技會議（Conference on Solid-State Memory Technolofies) ”由Ashton所著之會刊中，M及在1994 年二月國家媒體實驗室（National Media Lab)之科技報 導由 Ashton等人所著〃固態記憶體研究（Solid-State Memory Study) 〃中，二者技術文件皆納入於此供參考。 本發明係進而有關記憶體格子陣列•每一格子含有儲存、 讀取、Μ及寫入元件。尤其是，本發明的磁性儲存元件採 用一閉式通畺结構*並且Ute上毋需磁化被轉離開磁通 閉合的方向。此得出數項此處所論述的優點。 具移動磁碟或磁帶之磁性大量儲存器裝置係常見於電 腦工業中。此種磁性儲存裝置之描述，以及一些搡作上的 問題和限制係掲示在美國專利第5,237,529號案中，此專 利的整個說明書和申請專利範圍係採納於此供參考。雖然 此種磁性大量'儲存器裝置大致上提供資訊之永久儲存*但 是其基本上具有相當長的出入存取時間、對衡擊和振動為 靈敏、K及有摩擦學上的限制，亦即磨耗和摩擦。 薄羝磁性膜随楗存取記憶體係非揮發性並具有快速皤 -4 - 本紙張Λ度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------------,*τ------( (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 287272 A7 B7 經濟部中央揉準局貝工消费合作杜印裝 五、發明説明 ( ) 1 | 機 存 取 特 性 0 在 1 9 6 0 年 代 的 鐵 磁 性 膜 記 憶 體使 用 了 感 1 1 I 應 式 讀 出 〇 感 應 式 讀 出 已 被 放 棄 使 用 f 因 為 當 元件 被 小 型 1 1 1 化 時 信 號 變 得 太 小 0 現 代 磁 性 膜 記 憶 體 使 用 各 向異 性 磁 阻 請 λ 1 1 Η | 讀 出 〇 各 向 異 性 磁 阻 ( A Μ R ) 係 與 電 流 和 磁 化向 量 之 間 讀 I 所 η 面 1 | 角 度 之 正 弦 函 數 的 平 方 成 比 例 〇 述 讀 出 係 要 求磁 化 向 量 之 1 注 1 被 旋 轉 9 以 使 得 — 分 量 係 垂 直 於 其 餘 的 位 置 〇 閉式 通 量 操 意 事 1 項 1 作 將 要 求 在 環 繞 隔 離 字 組 和 數 字 的 兩 個 正 交 方 向上 閉 合 通 再 A 丄 量 > 此 為 — 項 向 未 曾 被 解 決 的 問 題 〇 因 此 此 種記 憶 體 係 寫 本 頁 本 1 以 僅 在 一 個 方 向 上 之 通 量 閉 合 來 操 作 並 且 係 將磁 化 旋 轉 1 I 成 一 非 閉 式 組 態 〇 此 乃 導 致 許 多 的 困 難 點 例 如因 磁 滯 所 1 I 造 成 的 資 訊 流 失 、 高 電 流 驅 動 要 求 •s 及 低 信 號。 此 係 論 1 1 訂 1 述 在 頒 給 Daught 0 Ώ 和 Ρο hm的 美 國 専 利 第 5, 25 1, 170號案中 9 此 專 利 的 整 個 說 明 書 係 採 納 於 此 供 參 考 0 膜 元件 愈 小 » 1 I 去 磁 埸 就 愈 大 並 且 困 難 度 也 就 愈 高 0 1 I 巨 磁 胆 ( G Μ R gi an t m agne t 0 re si St anc e ) 係 極 1 1 不 同 於 A Μ R 0 G Μ R 可 為 大 於 A Μ R 的 大 小 等级 9 並 且 1 其 僅 出 現 在 不 均 勻 材 料 中 9 特 別 是 叠 層 结 構 中 。對 於 G Μ 1 | R t 阻 抗 之 改 變 係 與 — 個 區 域 中 磁 化 和 另 — 個 區域 中 磁 化 1 I 之 間 角 度 的 餘 弦 函 數 成 比 例 〇 此 係 不 同 於 電 流 和磁 化 之 間 1 1 角 度 兩 倍 的 A Μ R 正 弦 函 數 0 因 此 * 在 G Μ R 中， 最 大 信 1 1 號 差 係 出 現 在 當 一 層 的 磁 化 係 被 改 變 1 8 0 度 時° >λ A Μ 1 | R 1 此 不 造 成 任 何 改 變 〇 因 此 » K — G Μ R 記 憧體 元 件 ， 1 | Μ 受 侷 限 在 個 軸 線 上 的 磁 化 5- 來 操 作 是 可 能 的 ，並 且 僅 需 1 1 1 1 1 本紙張尺度遑用中國國家搮準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 經濟部中央#準局負工消費合作社印衷 A7 B7 _ 五、發明説明（s ) 要沿著該軸線的通量閉合。 GMR (有時候稱為旋閥效應（spin valve'effect ))係於許多專利中有所論述，大多是用於磁碟之讀取頭 的應用或是用於磁場感應器。Dieny等人（美國專利第 5, 159, 513和第5, 206,590號案）論述了一種由兩個磁性層 被一銅、金、或銀的薄膜所分隔開所組成的GMR感應器 。在該兩磁性層中的磁化係彼此垂直Μ得出最大靈敏度。 331^1^1«3等人（美國專利第5 , 2 4 3 , 3 1 6號案）論述了用於 磁性感應和用於薄膜頭之改良式GMR元件的材料。在此 專利中，高矯頑磁性材料係為富含鈷的FeCo，Μ及低矯頑 磁性材料係為富含鎳的NiFeCo。Cain等人（美國專利第 5,301,079號案）描述了一種讀取頭，其中具簡單袖線對 齊之兩低各向異性磁性膜係由一載有電流的非磁性傳導膜 所分隔開。在該非磁性膜中的電流係以相反方向旋轉該兩 層中的磁化，Μ便對於來自一磁碟中磁域的磁場獲致最大 的靈敏度。Saito等人（美國專利第5,3D 4 , 9 7 5號案）論述 了由許多循環之交替堆疊的磁性和非磁性層所組成的磁阻 性感测器。此專利中包含有一曆來施加一磁性偏壓Μ協助 反轉。 A.V. PohB和C.S. Comstock公開一名為〃軟式多層中 旋閥效應的記憶體蘊含（Memory Implications of the· Spin-Valve Effect in Soft Multilayers) 〃 的文件（ J. AppI. Phys 69， 5760, 1991)。其論述為一GMR 記 本紙张尺度逍用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210x297公釐） (讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 287272 經濟部中央梯準局員工消费合作杜印製 五、發明説明 ( Ψ ) 1 憶 體 元 件 9 具 有 — 感 應 數 字 線 垂 直 於 一 字組 線 ο 該 記 憶 體 1 1 | 元 件 於 一 個 軸 線 上 僅 有 — 閉 式 结 構 > 並 且磁 化 係 藉 由 該 字 1 1 1 組 線 中 的 電 流 而 被 轉 出 通 量 閉 合 的 軸 線 。此 造 成 較 高 的 電 請 先 1 1 流 需 求 和 經 由 磁 滯 資 訊 流 失 的 風 險 0 閲 讀 背 1 1 Ku ng等 人 ( 美 國 専 利 第 5, 34 3, 422號案） 揭示- -種記 面 之 1 注 1 憶 體 元 件 〇 此 記 憶 體 元 件 包 含 基 片 和 一矩 形 多 層 的 结 構 意 事 1 項 | 被 澱 積 在 此 基 片 上 9 其 含 有 兩 層 撖 磁 材 料為 一 層 非 磁 性 金 再 % 人 靥 的 導 電 材 料 所 分 隔 開 〇 兩 磁 性 膜 的 易 於磁 化 袖 線 係 平 行 % 本 頁 1 的 〇 該 等 鐵 磁 層 之 一 者 的 磁 化 係 固 定 而另 — 層 的 磁 化 係 1 I 可 在 •奢 1 狀 態 和 // 0 // 狀 態 之 間 白 由 改變 方 向 〇 此 係 K 1 1 1 兩 條 磁 條 線 來 達 到 — 條 字 組 線 和 條 感應 數 字 線 0 此 兩 1 1 訂 1 磁 條 線 係 彼 此 垂 直 〇 此 發 明 未 提 及 閉 式 通量 結 構 相 反 的 1 其 仰 賴 如 此 小 的 記 憶 體 元 件 的 寬 度 致使 其 無 法 支 撐 1 I 界 域 壁 所 Μ 每 — 個 別 的 膜 無 法 去 磁 0 此外 每 一 個 別 的 1 I 記 憶 體 元 件 有 兩 個 半 導 體 閘 ， 所 以 此 記 憶體 元 件 未 曾 需 要 1 1 受 到 半 選 擇 脈 波 〇 每 — 記 憶 體 元 件 具 有 兩個 半 等 fig 閘 的 一 1 項 缺 點 是 每 —* 記 憶 體 元 件 的 資 金 費 用 0 每一 晶 片 的 m 容 量 1 1 乃 減 小 〇 1 1 I 半 導 體 機 存 取 記 憶 體 ( R A Μ ) 亦 係廣 為 此 項 技 藝 中 1 1 人 士 所 知 〇 R A Μ 通 常 包 含 — 組 記 憶 體 格被 與 一 些 週 邊 電 1 1 路 積 體 在 — 晶 片 上 0 R A Μ S 係 被 描 述 在例 如 Ρο r a t等人 1 I 的. 數 位 技 術 介 紹 ( In tr 〇 d U C t i on t 0 D i g i t a 1 1 1 Te c hn i qu e s) /〆 著 作 中 ( Jo hn 7- Wi 1 ey 9 1 9 7 9 ) t 其 整 篇 說 1 1 1 1 1 本紙張尺度逍用中國國家樣準（CNS > A4«l格（210X297公釐） 經濟部中央標率局貝工消费合作社印装 287272 五、發明说明（亡） 明係採納於此供參考。一般而言，ram電路執行數項功 能，包括定址（選擇特定位置作存取）、提供電源、扇出 (fanout)(―信號之傳輸到多數載荷）、以及產生一可 利用輸出信號所需要的制約（conditioning)。在RAM 記憶體中，定址計劃容許可隨機存取所想要的格，存取時 間則獨立於格位置。所選取的部分然後被取出供使用。 RAMs通常係快到可相容於一 CPU *但是其通常太過 昂貴而不適用於大量儲存。而且，靜態RAMs ( SRAMs)和動態RAMs (DRAMs)二者就其在 當到埵記憶體的電源斷掉時内容便失去此點來看是揮發性 的。DRAMs亦需要週期性的復新。因此，不論是使用 DRAMs或是SRAMs ，對於長期儲存而言都是不實 際的。 可電規劃唯讀記憶體（EPROM)和唯講記憶體（ ROM)為對於RAM的非揮發性替代物。然而，儘管這 些記憶體不需要一復新循環，但是其具有僅可被規劃一次 的明顯缺點。其他可被重覆寫的非揮發性半導體記憶器， 例如為可電改唯讀記憶體（EAROM)或是可電抹唯讀 記憶體（EEROM)、或閃抹記憶體FLASH (―種 應用最佳化的EPROM)，對於長期儲存並無法提供幾 近於磁性記憶體的可靠度。 由上述可知，對於永久儲存之應用，顯然需要一種可 提供R AM s的随機存取、速率、Μ及強固性之記憶體* 本紙張尺度逍用中國國家檩準（CMS ) Α4规格（210Χ297公釐） ---------{私------.玎------{ (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 287272

經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 五、發明説明（έ ) 但是為非揮發性並且毋需有一停備或週期性復新的電源。 本發明之概要 依據本發明，係描述一種記憶體格，其採用一圼現出 巨大磁阻的多層儲存元件。此儲存元件的结構係致使得一 閉式通量路徑*在記憶體格的整個操作中，包括寫操作和 非破壞性讀出皆被有效地維持。 客向爨(AMR)係相應於當罨流平行於一財 料的磁 胆.偽數上 的差異。各向異性磁阻已被採用於各式鐵磁性薄膜記憶體 ° -種最近才發現的磁阻效應為熟知的巨大磁姐（GMR ’giant magnetoresistance) °GMR 係一種不同於 AMR矽效應，不同之處在於AMR可發生在均質的鬆散 樣本中，而GMR僅發生在叠層或非均質结後中。G M R 發生在當磁化方向在層與層間改變的情況下。GMR效應 可能為AMR效應的二十倍大或是更高倍數。而且，一對 於AMR讚出是為最佳化的記憶髓格設計，對於GMR則 非為最佳化的設計，並且對於G M R為最佳化的設計甚至 可能不會產生出任何AMR信號。 巨大磁阻係被利用在本發明各式實施例的结構和方法 中。巨大磁阻效應係被採用於記憧體方面的應用，尤其是 作為一謓出感應器、一儲存元件、以及一全金屬旋式電晶 體。藉由本發明採用巨大磁胆的實施例係可具現數項優點 ，部分原因是因為在多層薄膜中的巨大磁阻效應，已被發 -9- 本紙張尺度逍用中國困家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公嫠） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 、" 訂 287272 A7 B7 五、發明説明（ 規到較之 性磁姐效 依據 由鬆散 應，高 本發明 出巨大磁阻的多 有一閉式通量結 個層中的磁化向 記憶體格包含一 訊到該儲存元件 號到該儲存元件 更為特定的實施 耦合到第一结構 導體和第一结構 係單一個導體被 依據本發明 /致動器）陣列 元件）係形成為 一併合稹體電路 材料和單磨薄膜所呈現出來的傳铳各向異 過二十倍大。 之一實施例，一種記憶體格包括有一里現 層儲存元件。該儲存元件於至少一度空間 構，於該儲存元件的所有操作階段，在各 量係概略被侷限在所述至少一度空間。該 機構用來從該儲存元件讀出資訊並寫入資 ，以及包含一選擇導趙用Μ施加一選擇信 ，Μ便促效對該儲存元件的讚、寫。在一 例中，該讀寫用機構包含一諝出導體被霄 ，Μ及包含一寫入導體被電隔絕開該謓出 。在一第二特定實施例中，該謓寫用機構 電耦合到第一结構。 的另一實施例，一次釐米轉化器（感應器 (各包含一亦用作為儲存的多層巨大磁阻 帶有支援電子設計在一晶片上，或是成為 。此永久式随襪存取記憶體（PRAM) 次麓米資訊格陣列，各次釐米資訊格含有 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標隼局貝工消费合作社印装 包含一可定址的 —磁性觞存元件、一寫入元件、以及一讀出元件位在單一 個基片上，各磁性儲存元件有一閉式通量结構。一種定址 用架構為提供随機存取任何個別的格，其中存取時間為大 致上無闞於該陣列中的格位置。所述P RAM因而结合了 磁性記憶體的永久儲存能力Μ及半導體記憶體的強固性和 10 本紙張尺度速用中國國家揉準（CNS ) Α4规格（210X297公系：） 287272 αβί__ 五、發明说明（8 )

速度。個別的轉化器係在特殊有關的位置和時間，藉由採 用例如傳统列/行定址法的切換線路而被啟動，以便對儲 存元件作謓、寫C 本發明之一實施例的裝置包括有一巨大磁阻讀出元件 ，此後稱之為〃 GMR轉化器〃。依搛本發明的一項特定 實施例，資料讀出係由下列之組合而實施：（i)適當地 互連可感測巨大磁阻儲存元件之狀態的次釐米GMR轉化 器，和（i i)電子切換來啟動所選定的各個GMR轉化 器。轉化器被啟動的空間點即為相應於將被讀取記愠體的 位置點。所選定GM R轉化器被啟動的次數可予選取成槪 略相同，以使得一整個的資料區塊可一次就被存取。 經濟部中央梂準局員工消貧合作社印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 如上所述，呈現出巨大磁胆性材料之使用（亦即多層 薄膜）係增加了用於每一個別記憶體元件之讀出信號的大 小，因而獲致數項優點。第一，較大的謓出信號乃容許建 構較大的陣列。較大的讀出信號亦容許較大數目的位元使 用單一條感應線來諝出。而且，因為所增加的信號/雜訊 比，所K可獲致較快速的讀出。除了這些優點之外*巨大 磁阻係可通用於寬廣的操作溫度範圍。 或許巨大磁阻的最簠要儍點是在於其總是容許而且於 記憶格操作的所有階段中亦容許完全的通量封閉。換言之 ，不論是在寫操作或是在謓操作中都不會有去磁化場。而 採用AMR的記憶體就不是這樣。以一 GMR元件，最大 阻抗改變或信號係出現在當該等層之一者的磁化係改變1 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210XW7公釐） 經濟部中央揉準局負工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（？） 80度時。因此，僅需要在一條軸線，而非兩條軸線的周 圍封閉磁通。结果是（ί)無去磁化場’ （i i)無因磁 蟠動所造成的擐動問題’ （i i丨）低驅動需求及 (i v )大信號。 本發明係儍於磁碟和磁帶糸統，因為本發明在質方面 具有較短的存取時間、對於震動和振動有明顯較大的阻抗 、較高的可靠度、毋需維修作業、不會有磁頭撞毀、以及 可自行排整。本發明較優於DRAMs和SRAMs ，因 為本發明提供了永久式儲存。本發明較優於閃抹記憶體 FLASH，因為本發明是全位元可更改的、是較快速的 、並且有一實質上無限制的抹除循環數；最後的一項優點 亦優於MRAM。 參考說明書的其餘部分和圖式，將可進一步了解本發 明0 附圖之簡略說明 圖1 a顯示出一簡單的GMR三層膜，其中頂層和底 層為磁性導體，中間層為非磁性導體。各個電子的路徑係 對頂層和底層之磁化為平行的例子顯示出； 圖1 b顯示出圖1 a中的三層膜，其中頂層和底層的 磁化為反平行； 圖2顯示出一GMR三層膜的主磁滯環路，其中該兩 磁性曆有一不同的矯頑磁性； 圖3&顯示出對於一0河11三層膜相應於〃〇'/狀態 -12- 本紙张尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部中央揉準局負工消费合作社印製 A7 B7 五、發明说明（n) 的次磁滞環路； 圖3 b顯示出對於一 G M R三層膜相應於"1 〃狀態 的次磁滞環路； 圖4a顯示出來自一 GMR記憶體格之"1〃狀態的 非破壞性讀出信號； 圖4b顯示出來自一 GMR記憶格之# 0〃狀態的 非破壞性讚出信號； 圖5顯示出帶有一閉式通量儲存元件之CM R PRAM記憶格實施例的斷面視圖； 圖6顯示出圖5之GMR PRAM儲存元件中的六 個儲存元件以及其有關的字組和數字線（感應線因位在數 字線之下而未予顯示出）； 圖7顯示出GMR PRAM記憶格的概示圖’其中 GMR元件係用作為讚出和儲存二者； 圖8槪示出GMR PRAM元件如何可被連到字組 線、數字媒、以及感應線，以便充任讀出和儲存雙重作用

I 圖9顯示出帶有雙重作用GMR元件之十六個GMR P RAM記憶格陣列的實際幾何形狀； 圈10顯示出依據本發明之一實施例所製作GMR PRAM格的剖面； 圖11顯示出依據本發明一特定實施例之六格GMR 陣列的頂視_ ; -1 3- 本紙張尺度適用中困國家標率（CNS ) A4規格（2】0X297公嫠） ------、訂------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局員工消費合作杜印製 A7 一____B7 五、發明説明（Π ) 圖12顯示出用於一超密濶數元組記憶體之閉式通量 G M R PRAM格正交視圖（b)和部分分解視圖（a ); 圖13顯示出圖12之十六個GMR PRAM元件 陣列；K及 圖14顯示出依據本發明一買施例所設計的GMR P R A Μ模組。 較佳實施例之詳细說明 内容 I ·定義 I I ·具各向異性磁阻（AMR)的記憶體 III •呈現出巨大磁阻（GMR)之材料

I V ·含有软性方形環路陶餓磁體的GMR PRAM V·具垂直於基片之軸媒的環形PRAM元件 VI ·具平行於基片之封閉軸線的PRAM元件 VII·具垂直GMR之超小PRAM元件 V I I I ·製作 I X ·代表性應用 X ·结論 I ·定義 在此處所使用，Μ下名稱將具有下列一般性意義： 〃啟動〃 （activation).指定址一轉化器和一轉化器 之操作來實施其所遘取功能的步驟。在巨大磁阻性格的特 -1 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ----------广：於-- (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 B7 ^87272 五、發明説明（A ) 定例子中，啟動指的是定址和慼應該格的胆抗，此姐抗將 依磁化而改變。 ''各向異性磁阻"（AMR，anisotropic magnetoresistance)指某等體磁性材料圼現為材料中電 流和磁化向量間角度的函數，在阻抗方面的各向異性。胆 抗的各向異性磁阻分量係正比於該角度之正弦函數值的平 方。 ''矯頑磁性〃 （coercivity)指減低一材料之平均磁 化為零•所需要在相反於磁化的方向上所施加的外部磁埸 。此通常稱為〃矯頑磁力〃 （coercive force)或是"矯 頑磁場"（coercive field)。 "巨大磁姐 〃 （GMR，giant magnetoresistance )，依接缅磁性層中相對磁化方向而定，指傅導電子在通 過磁性多層膜所遭遇到阻抗方面的差。此差出現的原因是 傳導電子的散射係依其相對於局部磁化的旋向而定。一般 而言，當接缅層之間的磁化係平行時，散射是較弱的並且 最後得到的阻抗較小。尤其是，一帶有兩種不同磁性層為 一非磁性導通層所分隔的多層膜，當兩材料係不平行而非 平行被磁化時，有一較大的阻抗。 "資訊格〃 （information cell)意指一含有一儲存 元件、一寫入元件、一謓出元件、K及支援性電子設計的 P R A Μ 格。 〃磁性轉化器〃 （magnetic transducer)意指一種 -15- 本紙張尺度適用中囷國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公嫠） (請先閲讀背面之注意^項再填寫本頁)

•II λ 經濟部中夫梂準局員工消費合作社印製

經濟部中夬揉準局貝工消费合作社印製 i、發明説明（o) 產生磁化來儲存或是感應磁化場來讀取的轉化器。 * s己憶格〃 （memory cell)所指與"資訊格"同。 〃固態記憶體〃 （solid-state memory)指一種無移 動部的記憶體。 "旋式電晶體〃 （spin transistor)意指GMR基 開閾裝置，其閘極係由一磁場所致動。 〃次釐米〃 （s u b π i 11 i m e t e r)意指微米级低到毫微 米鈒。 〃薄膜技術"（thin-film technology)意指形成電 子元件（例如Μ真空澱積或是塗覆）在一支撐基片上。 'ζ轉化器"（transducer)意指一種被用來感應或量 演I —物理量（例如一糸統的壓力、磁場、溼度等）及/或 致動或引發一物理量在一系統上的裝置。在微米鈒和次微 米级中，依據本發明特定實施例所被加Μ利用的轉化器糸 统為用來感應一耦合磁性材料之特徵Μ便檢知一資料位元 之存在或不存在，以及用來致動該磁性材料以便引發一資 料位元之存在或不存在的轉化器陣列。 I I ♦具各向異性磁阻（AMR)的記憶體 —永久式随機存取記憶體（PRAM)係一種不需要 備用或週期性復新電源來保有其資料的随機存取記憶體。 一 PRAM可使用各向異性磁阻（AMR)來建構*其為 已知並已被利用在膜記憶體達一段時期。AMR僅需要一 層膜*而非多層，並且在阻抗方面的差係出現在對於平行 -1 6- 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（2丨0 X 297公釐） I —^ϋ .....I I— n^i m —^ϋ i 1.^1 -¾ 、T (請先聞讀背面之注意事項再填寫本I) 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印東 A7 B7 五、發明説明（α) 於電流方向的磁化相對垂直於電流方向的磁化。 在僅僅一度空間上具一閉式通量结構的記憶體元件之 產生係遠較在二度空間上具—閉式通量结構的記億體元件 之產生為容易。若是記憶體元件的磁化向量係侷限在一度 空間（例如平行或是不平行）的話，則一度空間閉式结構 就夠了。不幸的是，各向異性磁阻信號需要轉動磁化9 0 度，因而需要在二度空間上封閉，若是想要一閉式通量结 構的話。 一開式结構在一膜記憶體中導致不完全的開關和惡劣 擾動問題。參見例如Gerald Granley，Proc. ρ. 97有關 固態記憶體技術1994年春季會議，五月23-25日在 Pasadena, CA,以便了解此擾動問題造成一AMR記憶體 在100，00 0次循環之後故陣的原因。此漸近式的擾 動故障係熟知為磁化蟠動。此為一超慢的開關模式，其有 一較之不論是相干磁化旋轉或是壁動切換為低的臨界點。 一薄膜由磁化蠕動來開翮將花費許多重複脈波。尤其是， 得到一難磁化軸磁埸分量在與一當此難磁化軸磁場分量正 改變中時為開之易磁化軸磁埸结合方面，會花費數個脈波 。該難磁化軸脈波令磁化來回旋轉* K及該易磁化袖磁場 提供壁動在一個方向上有利於在另一個方向上的能董差。 在高密度下*來自任何非閉式通量幾何的去磁化場是很大 的並且主宰了其他的麥數。若是通量结構並非為閉式的話 ，相鄰的位元亦將助長磁化蟠動。 本紙張尺度適用中國國家搮準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) % 訂 287272 A7 _______B7 五、發明説明) 對於一需要磁化從通量封閉的方向被切換槪略9 0度 的記憶體設計，有著一些嚴重的缺點。克服非閉式緣的形 狀各向異性需要很大的驅動磁場。磁化捲曲會產生出來， 如頒給〇&1^肘〇11和？〇}1111的美國専利第5,251,170號案中所 論述，造成信號損失。磁化之旋轉造成磁化蠕動，此磁化 蠊動轉而造成格中的資訊流失。相反的，若是磁化不需要 偏離通量封閉之軸線的話*記憶體元件理論上應該有如同 具有磁碟驅動器之陶鐵磁體磁蕊記憶體或是傳統磁性記憶 體一般多的無誤差誚/寫循環。具有磁碟驅動器之傳統磁 性記憶體已知無誤差地操作至高達1 0 $次循環。 —基於AMR的記憶體設計若是GMR多層膜取代單 層AMR膜的話或許可行，但是此項設計並非最佳。為了 要完全利用到GMR的優點，GMR記憶體設計應g免磁 化向量之旋轉偏離開通董封閉軸線•以便減低驅動罨流並 免除掉由磁化蟠動所造成的擾動問題。 III•圼現出巨大磁阻（GMR)之材料 經濟部中央橾率局貝工消费合作社印製 最近發現到的巨大磁阻（GMR)在電子學上是一項 革命性的改變。GMR效應出現在某種由磁性金薦和非磁 性金羼之交替層所構成的多層、超薄膜结構中。所述膜係 為數百奄微米厚的等级。此多區分、多層GMR膜（其中 各區分同等包含順序的數層（L1/L2/· · · / L m ))已經被加K報導和研究。GMR傾向於随區分的數目 單調地增加。Y a m a m 〇 t 〇 等人〔Η · Y a m a β 〇 t ο，T · 0 k u y a m a， -1 8 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 經濟部中央標率局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（it) H. Dohnomae 和 T. Shinjo， J. Magn. & Magn. Mat. 99 (1991) 243〕發規到一種對於4_層、15 -區分结構（ N i Fe/Cu/Co/Cu) xl5 為 10% 的 GMR ，等人〔F. Petr.off, A . Bar the 1 emy , A . Hamz i c , A. Fert, P. Etienne, S. Lequien 和 G. Creuzet, J. Mat. 93 (1991) 95〕發現到一種對於 4-層、15-區分结構（Fe/Cr) xl8為16%的 GMR，二者皆為在室溫下。 GMR是一種不同於主要出現在鬆散材料中的各向異 性磁阻（AMR)之效應。AMR被知道已有許多年了， 並且是一種逭較GMR為小的效應。AMR之源始為锇磁 材料之原子中的旋轉軌道耦合。其在平行和不平行對正之 間並不作區分。對R，在阻抗方面_的_齊.^里_相鄰 磁性層中諸磁化向量之間^ 弦成比例。^頂餍和底 層被:磁化、為__不果行時结構抗，係較當頂層和底®被磁 化為平行時结構的p且抗為/大。不論是否電流流向為平行或 垂直於基片，此情況皆為真。 對於任何給定的多曆结構，GMR值係依是否電流正 平行或垂直於基片通過而定。磁阻係被表示為阻抗之一部 分改變。GMR在當電子為垂直於膜平面行進時係逭較在 當電子為平行於膜平面行進時為大。無論如何.大部分已 經作的研究為藉由利用電流為平行於膜平面。理由為若是 一記憶體元件的寬度對厚度比（形狀係數）係非常大的話 -19- 本紙張尺度遙用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

A

、1T 經濟部中央橾準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明说明（q) ，則垂直於膜平面的阻抗係非常低。然而，若是足夠细的 石版術容許製作寬度相當於其厚度之記憶體元件的話*則 K合理的〃垂直於平面〃 （PerPendicular-t0-Plane)姐 抗和一遠較”平面中” （in-plane)阻抗為大的GMR百 分比變化來具現記憶髓元件是可能的。AMR約略為百分 之一效應，依材料而定。平面中GMR提供出一大小等級 較AMR為大的讀出信號。此乃使得讀出信號更大、容許 使用較便宜的電子元件、以及（因為較高的信號對雜訊比 )較之MAMR為基礎的設計有更快速的謓出。垂直於平 面的GMR又較平面中GMR更大。 作為記憶體應用G M R $ 具吸引力的特性。藉由 令彝層膜獨立地切換，叠層膜可予製成為用作一儲存元件 、 1 . 、 一 1 _ 丨 __ ~ — 。在本發明之一特定實施例，藉由：使接鱭的磁性層具有 不同的組成、矯頑磁性和各向異性磁場；使接續的層被交 換耦合Κ一足夠弱的交換耩合，Μ容許這些層獨立地切換 ------------- ;Κ及使得非磁性導通層為非常接近於該確保磁性層之間 有一足夠強的交換耦合之正好厚度，Μ便當字组線中的電 流斷掉時來重設較低矯頑磁性膜，所述叠層膜係被製成為 可獨立地切換。因此，低矯頑磁性層的矯頑磁性為選取成 夠低於高矯頑磁性層的矯頑磁性，Μ容許低矯頑磁性層可 在一低磁埸下切換。 最簡簞的GMR多層膜有三層。圖1 a和1 b顯示出 驗證GMR之一簡單三層膜9 8中的電子路徑9 6。中央 -20- 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) Α4规格（210X297公嫠） ί^--- {讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 B7 經濟部中央標準局工消费合作社印裝 五、發明説明 ( I 1 5 層 為 一 非 磁 性 導 體 1 0 2 〇 頂 層 膜 1 0 0 和 底 層 膜 1 0 4 1 1 | 為 鐡 磁 性 0 在 圖 1 a 中 9 頂 層 膜 和 底 層 膜 中 的 磁 化 係 平 行 I 1 9 而 在 圖 1 b 中 則 為 不 平 行 〇 通 常 » G Μ R 膜 有 N 層 磁 性 /<—V 請 先 1 1 層 和 至 少 N — 1 層 非 磁 性 傳 導 層 » 圖 1 a 和 1 b 為 正 是 一 閱 讀 1 | 簡 單 的 示 例 〇 面 之 1 1 圃 2 顯 示 一 G Μ R 交 換 耦 合 三 層 膜 的 主 磁 滯 環 路 0 兩 意 事 1 項 I 磁 性 曆 1 3 0 和 1 3 4 係 由 一 非 磁 性 曆 1 3 2 分 隔 開 0 該 再 兩 磁 性 層 有 相 差 大 過 於 其 間 交 換 耦 合 的 矯 頑 磁 性 致 使 得 寫 本 頁 1 磁 性 層 1 3 0 有 — 高 矯 頑 磁 性 而 磁 性 曆 1 3 4 有 一 低 矯 頑 1 I 磁 性 0 膜 的 截 面 1 3 6 顯 示 出 在 環 路 之 各 部 處 的 磁 化 0 從 1 1 | 右 上 象 限 處 開 始 頂 屠 和 底 曆 1 3 0 和 1 3 4 二 者 係 在 相 1 1 訂 1 同 的 方 向 飽 和 0 若 是 所 施 加 的 場 Η 係 被 減 小 到 概 略 零 並 然 後 逆 反 方 向 的 話 則具 有 較 低 矯 頑 磁 性 的 層 將 首 先 切 換 9 1 I 如 左 上 方 象 限 中 截 面 所 示 者 0 所 述 切 換 發 生 在 當 該 場 係 等 1 1 I 於 較 低 矯 頑 磁 性 膜 之 矯 頑 磁 性 加 上 耦 合 場 之 總 和 時 0 1 1 再 看 到 圖 2 » 當 所 施 加 的 場 Η 朝 負 的 方 向 增 加 時 t 該 ί 1 具 有 一 較 高 矯 頑 磁 性 之 膜 層 係 切 換 方 向 如 左 下 方 象 限 中 1 I 所 得 見 者 0 此 切 換 係 發 生 在 當 該 場 的 大 小 係 等 於 較 高 矯 頑 1 1 1 磁 性 膜 的 矯 頑 磁 性 減 去 交 換 耦 合 的 值 時 〇 因 此 所 述 切 換 1 1 係 在 此 等 膜 中 以 — 兩 步 驟 程 序 而 完 成 0 1 1 採 用 交 換 耦 合 G Μ R 膜 之 實 施 例 中 的 ' 項 重 要 特 色 係 1 I 與 次 磁 滯 環 路 和 對 於 非 破 壊 性 讚 出 的 效 懕 有 關 Ο Π8Η 画 3 a 顯 1 1 示 出 當 高 矯 頑 磁 性 膜 1 3 6 被 磁 化 到 右 邊 時 的 次 磁 滯 環 路 1 1 - 2 1 - 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家椟準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） B7 五、發明说明（π ) ，其熟知為〃 1"狀態。相反的，圖3b示出當該髙矯頑 磁性膜1 3 6被磁化到左邊時的次磁滯環路，其熟知為" 0 〃狀態。 依據採用交換耦合GM R膜之實施例所設計記憶格的 讀出係與前技被磁化薄膜中所採用的讚出明顯不同。在本 實施例中，沿感應線一個所選取位元的值係藉由量取回應 於從諸字組線之一條施加一場所獲得磁化改變之阻抗改變 ，而Μ —非破埭性方式決定。所述場之施加暫時地切換該 低矯頑磁性層；對於此例子，其中交換偏壓係超過該低矯 頑磁性層的矯頑磁性，當字組線中的電流係斷掉時此低矯 頑磁性層係重設或切換回去。電容性和電感性雜訊係出現 在讀出循環中。透過使用仿真線和差動感應放大器，這些 雜訊係可予減小。進一步的雜訊排除可藉由開發感應線之 波形的差而獲致。感懕雜訊具有與字組電流為相同的波形 。圖4 a和4 b可得見當三角形電流1 8 2被施加時的阻 抗性信號1 80。圔4a顯示出相應於一 〃 狀態的信 號，而騸4b顯示出相應於一〃 1 〃狀態的信號。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 雖然信號波形將依據交換偏壓對矯頑磁性的比而稍改 變，但是信號波形將不同於II容性和電感性雜訊，並因而 將在電子學上為可區分的。 雖然GMR通常係於多層结構中察得，但其亦可在由 一非磁性基體或弱磁性基體中單域粒子所構成適當的多相 合金糸統中發現到。一種這樣的合金Cu — Co，係在 -22- 本紙張尺度適用中困囷家標準（CNS ) A4规格（2丨0 X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（/)

Berkowitz等人的#多相C u — C 〇合金中的巨大磁阻〃 (Giant Magnetores i stance in Heterogeneous Cu-Co Alloy) ，Physical Review Letters, Vo 1 . 68, no. 25，

June 22，1 9 9 2和Xiao等人的”非多層磁性糸統中的巨大 磁姐” （Giant Magnetoresistance in Nonmultilayer Magnetic Systems) ，Physical Review Letters, Vo 1 . 68, no. 25, June 22，1 9 9 2被加以論述，二者文章皆納 入於此供參考。

1 V ·含有軟性方形環路陶鐵磁體的GMR PRAM 如上所述，本發明的特定實施例採用了巨大磁阻。画 5中可得見一種利用一巨大磁阻感應多元件膜之格的實施 例。由圖5可看出記憶格198係幾何形態上係概呈矩形 ，兩腳部包含软陶锇磁體2 0 0、一腳部包含透磁合金2 0 2供作通量封閉、K及一第四腳部包含一巨大磁姐多層 2 1 4。软方形環路陶锇磁體之使用於儲存乃容許低驅動 電流（低於1毫安）*以及較由一斜形陶餓磁髏為快速的 讀出。依據本發明，記憶格的所述四個腳部係形成一類同 於一舊式磁蕊記憶體元件的閉式通量設計。該膜可在磁蕊 周園以一順時針方向或是以一反時針方向被磁化。行經此 磁蕊的是兩條被澱積在該膜上的帶狀線，包括一條字組線 206和一條數字線21 0。層204、208和212 係隔絕層。一感應線（未示出）係電氣耦合到該磁阻性多 層214並與字組線206和數字線210二者隔離開。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央梯率局貝工消费合作社印製 287272 αβίί 五、發明説明（ >丨） 圖6中可看到六個GM R記憶格成一陣列。這些記憶 格係可得見帶有軟陶鐵磁體元件2 3 0和透磁合金層2 3 2。字組係2 3 6和數字線2 3 4係被顯示出*但是感應 線未被顯示出，因為感應線被數字線234遮蓋住。在此 實施例中，數字線和感應線係各自不同的。 在本發明此實施例中，所述结構的巨大磁阻在當兩層 中的磁化從平行改麥到不平行時係跟著改變是極具意義的 。在獲得此實施例記憶格之讀出中，係施加一半選取電流 在與欲被讀取之記憶格相交的字組線上。此一電流不可強 到足以切換記憶格，但是將有效於逆反多層巨大磁阻膜的 低矯頑磁性層，若且唯若來自脈波的場係相反於存在該記 憧格中的磁化的話。 依據本發明此實施例，一位元係藉由決定出是否阻抗 之改變以一正字组脈波或是Μ—負字組脈波出現而被謓取 為一〃 1"或是一 〃 0〃 。圖4a和4b圖示出此一操作 。必須注意的是，每一字組線僅跨越過一特定的感應線乙 次。因此，於字組脈波中，僅感應線上的一個位元在姐抗 方面有一相關的改變。因此，在一給定的感應線上可有許 多位元並且可在任何時刻讚取一選定的位元。而且，因為 所述讀出在本質上是非破埭性的，所Μ若是有訊號對雜訊 的問題的話，則可採用多個脈波來利用已知的信號處理方 法取出資訊。而且，在一感應線上信號的波形係不同於字 組脈波的波形。最好是利用仿真感應線，其中所關注的信 -24- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -- (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 B7 經濟部中央輮牟局貞工消費合作杜印製 五、發明説明 ( ) 1 1 % 號 將 為 來 白 所 欲 求 感 應 線 者 和 來 白 仿 真 線 者 之 差 Ο 1 1 I V ♦ 具 垂 直 於 基 片 之 軸 線 的 環 形 P R A Μ 元 件 1 1 I 本 發 明 另 —— 實 施 例 係 概 示 於 圈 7 〇 此 實 施 例 為 一 平 坦 請 1 I 面 垂 閱 I 化 超 環 9 具 軸 線 直 於 基 體 0 基 本 的 磁 性 組 態 為 — 有 通 讀 背 1 1 量 封 閉 而 無 磁 間 隙 在 環 面 之 周 邊 的 磁 蕊 者 〇 圖 7 顯 示 出 四 面 之 1 1 個 P R A Μ 格 帶 有 其 有 關 的 G Μ R 磁 蕊 2 4 8 Λ 字 組 線 i 事 1 項 1 2 5 0 、 數 字 線 2 5 2 以 及 感 應 線 2 5 4 0 去 磁 化 埸 防 再 婊 止 磁 化 過 度 偏 離 開 周 邊 的 方 向 0 驅 動 線 如 同 舊 式 二 度 空 4 本 頁 紅 1 間 磁 蕊 記 憶 體 者 係 行 經 磁 蕊 的 中 央 〇 不 同 於 舊 有 的 磁 蕊 1 I 記 憶 體 感 應 線 2 5 4 係 電 連 到 磁 蕊 2 4 8 其 係 由 — 種 1 1 呈 現 出 巨 大 磁 咀 的 材 料 所 構 成 0 此 組 態 將 無 法 適 用 於 呈 現 1 1 訂 1 出 一 般 性 各 向 異 性 磁 阻 效 應 的 材 料 〇 在 此 實 施 例 中 G Μ R 膜 係 用 作 為 儲 存 元 件 K 及 讀 出 元 件 0 正 因 為 G Μ R 1 I 膜 中 存 在 的 兩 磁 性 材 料 才 容 許 此 項 雙 重 使 用 0 1 1 I 圖 7 中 所 見 者 為 磁 性 膜 最 好 是 被 m 積 在 —* 平 坦 的 未 斷 1 1 開 表 面 上 而 非 在 被 蝕 刻 驅 動 線 的 階 梯 狀 表 面 上 0 因 此 » Ί 在 磁 蕊 之 底 部 上 驅 動 線 的 部 分 最 好 是 大 於 磁 蕊 本 身 0 而 且 1 I ♦ 在 此 實 施 例 中 » 驅 動 線 的 上 部 係 經 由 磁 蕊 的 中 央 而 連 到 1 1 I 所 述 底 部 0 此 係 見 於 圖 8 中 〇 1 1 如 困 8 中 所 示 記 憶 格 之 陣 列 係 由 將 字 組 線 2 7 0 的 底 1 1 部 部 分 首 先 放 下 而 製 出 0 接 著 t 隔 離 層 2 7 2 ( 在 字 组 镍 1 I 2 8 2 之 下 ) 之 — 者 係 被 放 下 並 然 後 被 蝕 刻 〇 數 字 線 2 7 1 I 4 的 底 部 部 分 然 後 被 m 積 並 蝕 刻 Ο 然 後 • 隔 離 層 2 7 2 之 1 1 - 25 - 1 1 1 本紙張尺度適用中國®家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 五、發明説明 ( y) ) 1 1 5 一 者 係 被 澱 積 〇 磁 蕊 2 7 6 係 被 放 下 並 且 每 — 磁 蕊 係 位 在 1 1 I —1 由 兩 底 導 體 層 2 7 0 和 2 7 4 之 相 交 所 界 定 的 寬 台 上 0 1 1 I 然 後 9 通 到 底 層 的 孔 ( 孔 2 7 8 通 到 字 組 線 2 7 0 的 底 部 請 1 1 閲 1 部 分 iik 及 孔 2 8 0 通 到 數 字 線 2 7 4 的 底 部 部 分 ) 係 被 蝕 讀 背 1 1 刻 出 0 字 組 線 2 8 2 的 上 部 和 數 字 m 2 8 4 的 上 部 係 被 製 面 之 1 注 1 出 分 別 經 由 孔 2 7 8 和 2 8 0 連 接 到 底 部 部 分 0 最 後 9 意 事 1 1 慼 懕 線 2 8 6 係 被 m 積 0 想 共 有 七 道 澱 積 步 驟 其 中 四 層 再 填 1, 為 金 羼 曆 以 及 三 層 為 隔 維 餍 〇 圖 8 之 A — A 方 向 視 圖 顯 示 寫 本 頁 1 出 — 沿 著 虛 線 A 一 A 的 剖 面 〇 所 述 製 造 係 詳 细 論 述 於 下 述 1 I 中 Ο 1 1 1 依 據 本 發 明 一 實 施 例 之 記 憶 格 陣 列 的 實 際 幾 何 形 態 傜 1 1 顯 示 在 9 中 Ο 十 個 G Μ R 記 憶 格 係 顯 示 為 帶 有 磁 蕊 3 訂 1 0 6 N 字 姐 線 3 0 0 數 字 線 3 0 2 N K 及 感 應 線 3 0 4 1 0 若 是 磁 蕊 係 製 成 為 矩 形 的 話 9 其 可 被 相 當 緊 密 地 包 裝 在 1 1 I —* 起 0 若 是 在 光 學 石 版 術 處 理 中 可 獲 致 的 最 小 特 激 尺 寸 是 1 1 為 1 U m 線 條 在 2 U m 中 心 上 的 話 則 記 憶 格 係 位 在 6 U ί Ί m 乘 8 U m 中 心 上 0 若 是 光 學 石 販 術 解 析 度 為 十 倍 细 的 話 1 I 9 則 記 憶 格 的 中 心 對 中 心 間 距 Μ 及 電 流 需 求 亦 減 小 十 倍 1 1 1 並 且 記 憶 體 密 度 增 加 1 0 0 倍 0 巨 前 在 光 學 石 版 術 的 進 1 1 展 9 等 级 為 2 5 0 η m ( 或 甚 至 1 2 0 Π m ) 的 最 小 特 徵 1 | 尺 寸 在 短 時 間 内 是 可 能 的 0 因 此 > 此 記 憶 體 的 密 度 係 僅 受 1 I 限 於 光 學 石 版 術 的 極 限 〇 此 外 9 由 於 完 整 的 通 1 封 閉 » 此 1 1 記 憶 體 陣 列 將 不 會 受 制 於 與 磁 性 膜 記 憧 體 有 闞 的 _ 般 問 題 1 1 - 26 1 1 1 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） A7 B7 經濟部中央梂準局貝工消费合作杜印製 五、發明説明（〆 此種記憶格的目前需求係尤其具吸引力。若是：幾何形 態為如上所述（記億格在6wm8xwm中心上）、所述 兩層分別具有2 〇e·和5 0e·的摄頑磁性、K及 耦合埸係1 Oe ’的話’則在任何線中的最大電流係4 m A 0

Vi ·具平行於基片之封閉軸線的PRAM元件 —需要較少製造步驟並且較圖7者更加緻密的G MR PRAM格400係顯示在圖1 〇中。磁通耦合係從底部 磁性膜4 1 2通過一薄隔離間隙4 04到底部膜4 0 2並 再度回返。所述幾何形態像是一超環面展平在其側邊上。 軸媒係位在膜平面上。因為此薄隔雛間隙，該通噩封閉係 並非如圖7的實施例般完美。磁性膜之間此類型的耦合可 為鐵磁耦合、反為鐵磁耦合、或是雜散場耦合的任何组合 PRAM格400含有一透磁合金保持層402、一 隔離膜404、一數字線406、一字組線408、隔饑 層4 1 Ο、M及一呈現出GMR的多層儲存膜4 1 2。將 GMR膜412分離自透磁合金保持層402的隔離膜4 0 4需要是為在不畲令兩金屬層短路的情況下儘可能的薄 。最好是為厚度5 0埃。透磁合金保持層4 0 2必須厚到 足K從多層儲存膜4 1 2的一端，繞過帶狀線，到多曆儲 存膜4 1 2的另一端完成磁通路徑。其姐成係稍富含羝， -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） H - I - - I I - II I ! 1 I- - —II I^i ^1« vs. (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 287272 at B7 經濟部中央標準局負工消費合作杜印製 五、發明説明 ( ^ ) 1 1 俾 便 具 有 f U/ 梢 微 正 的 磁 致 伸 縮 來 遊 免 條 紋 域 kk 及 俾 便 具 有 i 1 1 低 矯 頑 磁 性 0 G Μ R 多 層 膜 4 1 2 係 ( Ν 1 F e / C U / 1 1 C 〇 / C U ) X 1 5 0 m 積 的 順 序 係 如 下 0 基 片 上 的 第 — V 請 先 1 1 m 積 係 多 層 G Μ R 膜 4 1 2 〇 之 後 一 層 隔 離 層 4 1 〇 和 閱 讀 1 背 1 兩 條 驅 動 線 4 〇 6 和 4 〇 8 ( 由 另 — 層 隔 離 層 4 1 〇 所 分 面 之 1 1 隔 開 ) 係 被 m 積 並 展 平 C 驅 動 線 4 0 6 和 4 〇 8 的 組 態 係 事 1 項 1 顯 示 在 圖 1 1 中 其 顯 示 出 個 Ρ R A Μ 格 4 0 〇 的 陣 列 再 填 u. 4 2 0 0 下 一 步 驟 為 ___· 非 常 薄 的 隔 離 膜 4 0 4 ( 大 约 5 0 寫 本 頁 1 埃 ) 被 源 積 在 組 件 上 來 將 G Μ R 膜 4 1 2 與 透 磁 合 金 保 持 1 I 層 4 0 2 分 離 開 0 透 磁 合 金 保 持 層 4 0 2 係 最 後 澱 積 的 層 1 1 0 顯 示 在 圖 1 0 和 1 1 中 的 設 計 將 是 造 價 低 廉 需 求 較 低 1 1 的 電 流 對 於 — 給 定 的 光 罩 特 徴 尺 寸 具 有 較 高 的 密 度 、 Μ 訂 I 及 具 有 十 倍 大 於 — 利 用 A Μ R 之 記 憶 格 的 讀 出 電 壓 1 〇 0 1 I 此 設 計 之 變 形 係 將 透 磁 合 金 保 持 層 4 0 2 代 之 一 概 略 同 1 1 於 儲 存 元 件 4 1 2 的 G Μ R 多 層 膜 0 此 隔 離 間 隙 4 0 4 然 1 L 後 可 免 除 0 :· | 由 圖 1 1 可 注 意 到 兩 驅 動 線 在 本 發 明 中 為 平 行 而 非 正 1 I 交 〇 此 點 是 非 常 重 要 的 > 因 為 正 交 的 驅 動 線 係 將 磁 化 驅 離 1 1 開 通 量 封 閉 的 方 向 0 在 本 發 明 中 » 磁 通 係 缌 是 封 閉 的 〇 1 1 V I I • 具 垂 直 G Μ R 之 超 小 Ρ R A Μ 元 件 1 | 透 過 利 用 巨 刖 已 有 的 最 高 解 析 度 工 具 和 全 金 屬 旋 轉 電 ! I 晶 體 t 係 可 獲 致 超 高 Ρ R A Μ 密 度 0 此 — 高 解 析 度 工 具 的 1 1 特 定 例 觸 點 式 顯 微 鏡 9 接 下 來 將 描 述 0 此 例 子 之 使 用 並 1 1 - 28 - 1 1 1 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） A7 B7 經濟部中央梂準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( ) 1 1 1 無 限 制 之 意 〇 1 1 I A • 掃 描 用 電 子 探 針 顯 微 鏡 1 1 | 掃 描 用 電 子 探 針 顯 微 鏡 * 以 其 可 在 毫 微 米 等 級 下 改變 請 先 1 1 在 W I 表 面 的 能 力 » 提 供 了 極 高 密 度 下 供 作 資 料 儲 存 的 潛 能。 讀 背 1 1 已 被 提 出 的 兩 種 數 位 記 憶 體 新 作 法 C Jc h r W a d 1 i η Pr 0 C . 面 之 1 注 1 1994 的固態記憶體技術春季會議 五月2 3- 25 曰 意 事 1 項 1 Pa s a d e n a C A， PP 1 2 1 - 33] 涉 及 到 掃 描 用 隧 道 式 顯 微 鏡（ A JL S T Μ 9 S c anni ng T unne li ng Μ i c Γ 0 S C op e) 和原子力囍 寫 本 頁 取 1 顯 微 鏡 ( A F Μ At 0 n i c Fo Γ C e M i C Γ 0 S C 0 pe) 〇 在 這些 1 I 裝 置 中 — 接 近 於 或 是 接 觸 於 一 表 面 之 移 動 的 尖 端係 1 1 | 被 利 用 來 在 —* 讀 / 寫 操 作 中 投 影 / 改 麥 該 表 面 0 顯 示 在圖 1 1 1 2 一 1 4 的 Ρ R A Μ 設 計 结 合 了 這 顯 微 鏡 的 特 殊 能力 訂 1 來 以 一 固 想 記 憶 體 的 操 作 和 價 格 優 點 架 構 數 個 原 子 寬的 1 特 徵 〇 由 這 些 高 解 析 度 工 具 所 促 成 的 極 细 石 版 術 可 被 利用 1 1 1 來 製 作 非 常 大 的 P R A Μ 晶 h 0 S 丁 Μ 探 針 亦 可 予 製 作成 1 L — 陣 列 並 在 例 如 美 國 專 利 第 5, 2 3 7， 52 9號案中所掲示的 丨 記 憶 體 應 用 中 被 採 用 作 為 轉 化 器 0 對 於 — 平 面 中 G Μ R 1 I P R A Μ 陣 列 的 特 徴 之 限 制 是 雙 方 面 的 〇 第 — » 由 於 石版 1 1 術 限 制 以 及 相 當 大 的 面 積 為 傅 統 的 控 制 電 子 電 路 所 佔 據而 1 1 在 密 度 方 面 有 所 限 制 〇 第 二 t 由 於 控 制 電 子 電 路 而 有 速度 1 | 限 制 0 例 如 掃 描 用 電 子 探 針 顯 微 鏡 ( S P Μ ) 的 高 解 析度 1 I 科 技 使 用 於 製 作 P R A Μ S 9 在 — P R A Μ 格 的 最 小 特徴 1 1 尺 寸 方 面 的 限 制 » 相 較 於 巨 前 傳 统 石 版 術 所 能 獲 致 者， 1 1 — 29 - 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 經濟部中央揉準局負工消費合作社印製 A7 B7__ 五、發明说明（α) 係減低了至少一階的大小等级。S PM之使用亦容許Μ — 將可大為增加輸出並減低驅動電流的形狀因素來製作記憶 髏元件。 所述第二項限制，亦即控制電子電路的速度，係藉由 應用全金靥旋轉電晶體於一GMR陣列來解決。依據本發 明，帶有全金羼旋轉電晶體的垂直GMR PRAM元件 ，較之不論是AMR設計或是平面中GMR設計，係提供 出更高的密度和更快速的謓出。 一 GMR記憶體需求各式輔助的週邊電子設計。這些 週邊的電子設計包括一字組選擇矩陣來在寫和讀操作中送 出一宇組霉流脈波下到所欲求的字組線、一數字選擇矩陣 來在一寫循環中送出一數字電流脈波下到一所欲求的數字 線、以及一感應選擇矩陣來從一所欲求的感懕線送出一信 號到一感應放大器。瑄些電子設計陣列可包含傳統的矽晶 装置。在該例中，PRAM元件係被製作在一具有遘擇電 晶體已經位在定位的矽晶片上。然而，有另一種連[擇，即 選擇電子電路設計本身係由GMR材料所製成。因此，選 擇電子電路可在與GMR記憶體元件為相同的時間被澱積 ，因而節省了大量的光罩和製作步驟。一棰這樣的GMR 裝置係為旋轉電晶艟。 B·全金屬（GMR)旋轉電晶體 所述全金饜旋轉電晶體係一嶄新類型的切換裝置〔M. J 〇 h n s ο η，I E E E S p e c t r u m 3 1 N 〇 . 5 ( 1 9 9 4 ) 4 7〕。其為 -30- 本紙張尺度適用中國國家#準（CNS ) Α4洗格（210Χ297公釐） (请先Μ讀背面之注意事項再埃寫本萸) 訂 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印*. A7 B7 五、發明説明（) 一種雙極性霣晶體的變形，因其有賴於兩種不同的載體。 然而，在用於矽雙極性電晶體的載體是為電子和空洞，亦 即具有不同電荷之載體的情況下，金羼電晶體的兩載體群 係皆為電子-一由其旋轉對正來加κ區分。廣言之，其正 是一巨大磁胆元件，其射極和集極屠為撖磁膜，而其基極 層為非磁性金屬。其輸出係藉由改變兩磁化之間的角度來 加Μ調整，亦即藉由切換兩膜之一者Μ便其相對方向在平 行和不平行對正之間改變。由於其特激將随著其尺寸缩減 而改菩，Μ及由於次微米石版術技術可随即應用於其製作 ，故預計在質的方面其可被製成較半導體雙極性電晶體為 更小；更密1 0 0倍。其切換時間估計是在1 — 1 0 n S 範圍，概略與一 GMR PRAM儲存元件者相同。因此 ，以全金靥電晶體來替換傳統的控制電子電路設計，提供 了減小一 P R A Μ格之尺寸和切換時間的潛力•到達速度 和密度等特徵雯得受限於脯存元件本身的特徴之境地。此 外，其大為簡化P RAM製造程序，如下所述。 使用全金屬旋轉電晶體於本發明的P RAM s有一極 大的優點，因為全金颶旋轉罨晶體可在與其他功能性P R AM元件為相同的時間被製作在相同的晶片上，毋需額外 的金靨化、摻雜、或是在高溫下額外的處理步髁。整個記 憶體、選擇電子電路設計等所有者皆係在同時被澱積在相 同的基片上，無增加的澱積步驟或處理。例如，顯示在圈 5—11中的PRAM設計可利用摞準的薄膜平面化處理 -31- 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ---------ί^-------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 kl B7 __ 五、發明説明（彳） 、微细加工、石版術、積體電路和磁阻材料來製作。半導 體霉晶體之換成旋轉電晶體在至少兩方面簡化了 P RAM 製作。一方面其排除了在製作處理中將半導體和磁性材料 结合在相同基片上所可能產生潛在的複雜性。其藉由 半導體之製作所無法作到的所謂〃連接〃 （webbing)程 序，亦開啟了大量製造PRAMs之門。 在一 P RAM中的GMR旋轉電晶體最好是由與儲存 出元件為相同的材料所製成，但不一定要有相同的结 構。磁性層的矯頑磁性最好是相似於儲存/謓出元件的矯 頑磁性。將可理解的是，GMR旋轉電晶體Μ所述方式加 Κ利用，僅代表具現PRAM之支援電子電路設計的一個 例子，並且本發明並不侷限於此項具現方式。

C ·超密澗位元PRAM 總體而言，K現有可利用的非常高解析度技術將線條 和儲存/讀出元件直接地锻積並製樣在基片上來取代傅統 的石版術和微製作技術，和以全金屬旋轉電晶體來取代矽 基電晶體，將得出更加緊密的（每平方公分l〇G位元到 1T位元）和更加快速的（小於l〇ns) PRAMs。 用於一超密澗位元記憶體之P RAM格5 Ο 0的設計 係顯示在鼴12 (a)和12 (b)中。圖12 (a)顯 示出一 P RAM格5 0 0的半分解圖，其更加清楚地顯示 出字組線5 0 2如何透過GMR儲存膜5 04經由隔離的 柱式區部506加Μ耦合。圔12 (b)顯示出帶有隔離 -32- 本紙張又度適用中國國家橾準（CNS) A4规格（2!〇X2W公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 B7 經濟部中央#準局貝工消费合作社印製 五、發明説明 ( ) 1 1 部 5 0 8 的 非 分 解 視 圖 〇 閉 式 通 量 G Μ R 予 Μ 结 合 的 儲 存 1 1 I / 謓 出 膜 5 0 4 係 由 字 組 線 5 0 2 中 電 流 和 愁 應 / 數 字 線 1 1 I 5 1 0 中 電 流 之 叠 合 而 被 切 換 〇 感 應 / 數 字 線 5 1 0 中 電 請 先 1 1 流 實 際 上 通 過 G Μ R 膜 0 字 組 線 5 0 2 中 電 流 則 被 與 聞 讀 背 1 | G Μ R 膜 隔 離 開 0 所 示 的 記 憶 體 是 - 度 空 間 的 叠 合 電 流 面 之 1 注 1 的 Κ 及 位 元 組 鏃 化 的 〇 在 此 實 例 中 不 同 於 圖 5 和 6 意 事 1 中 簧 施 項 | 的 例 數 字 線 和 感 應 線 係 被 结 合 成 單 — 條 感 應 / 數 再 填 JU 字 線 0 寫 本 頁 1 十 JL·. 個 記 憧 格 5 0 0 之 陣 列 5 2 0 係 被 顯 示 在 圖 1 3 1 | 中 〇 當 然 — 澗 位 元 記 憶 H 在 每 一 模 組 中 將 有 更 多 條 線 〇 1 1 1 在 字 組 線 5 0 2 的 端 部 處 為 — 字 組 電 流 驅 動 器 和 一 字 組 選 1 1 擇 矩 陣 ( 未 示 出 ) 及 在 感 應 / 數 字 線 的 端 部 處 為 在 — 訂 I 端 處 的 感 應 放 大 器 和 感 應 選 擇 矩 陣 ( 低 位 準 閘 ； 未 示 出 ) 1 和 在 另 — 端 處 的 數 字 選 擇 矩 陣 ( 亦 未 示 出 ) 0 一 顯 示 出 字 I 1 組 線 5 0 2 •Ν 感 應 / 數 字 線 5 1 0 和 選 擇 矩 陣 5 5 2 5 1 5 4 和 5 5 6 的 G Μ R Ρ R A Μ 棋 組 5 5 0 係 示 於 圖 1 ’丨 4 中 0 傳 铳 的 G Μ R 元 件 在 每 — 感 應 線 上 有 3 2 個 記 憧 體 1 | 元 件 〇 因 為 G Μ R 元 件 有 如 此 多 大 的 輸 出 所 Μ 每 條 感 應 1 1 / 數 字 镍 的 記 憶 體 元 件 數 百 將 大 過 至 少 1 0 倍 〇 仿 真 镍 係 1 1 被 利 用 來 消 除 雜 訊 0 | 謓 出 係' 如 同 對 於 平 面 中 G Μ R Ρ R A Μ 般 為 之 〇 字 1 1 組 電 流 係 沿 著 所 選 取 的 字 組 線 被 送 出 造 成 沿 著 此 字 組 線 1 1 每 一 位 元 之 透 磁 合 金 層 的 磁 化 向 量 改 變 〇 較 高 矯 頑 磁 性 的 1 1 — 33 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公藶） 經濟部中央梯準局f工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（3丨） 鈷層未受到干擾。單一條感應/數字線係被選取，並且在 該線上的信號係經由低位準閘被送到用於該模組的感應放 大器。因此，感應放大器僅看到來自正好位在所選取字組 線和所選取感應/數字線之交叉處的一個位元之信號。 顯示在圖12 — 14的GMR PRAM元件係極為 緊密、積體、快速、並且預計可如同過去是為每一部罨腦 的一部分的磁蕊記憶體般可靠地執行。如同舊式的磁蕊， 這些P RAM元件具有完美的通量封閉並且更好而且更加 快逑，並且由於其便得較小而需求較少的電流。然而，重 要而需加理解的是，不同於舊式磁蕊記憶體（i)除了由 石版術技術而來的限制之外，對於一P RAM陣列無密度 限制，（i i)輸出在大小方面不需加Μ縮限，因為其與 通量無關，Μ及（i i i)謓出是無破壊性的。PRAM 的輸出係因於當霄流通過記憧體元件時的巨大磁阻° 係總阻抗之一微量改變，並且係無關於記憧體元件的大小 ，只要形狀因素是維持相同的話。圖12—14中設計的 導體和記憶體是金屬的，並且無傳統半導體的載流子®Μ 。這些P RAM元件因而保持了舊式磁蕊的所有良好特& 並且排除了其中所不希望有的限制性特色。其在實質· 為"超磁蕊"（supercores)。簡言之，此PRAM設計 格外適合於一快速的、價廉的、皤機存取的、緻密的 '可 快速更改的、堅實的、非揮發性、澗位元記憶體。 V I I I .製作 -34- 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS ) Μ规格（2丨0X 297公釐） I 11 I— I - !- - - I - -I -1-u^jl^ ------ I —II = I I I- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作杜印裝 A7 B7 五、發明説明（θ) 一般而言，一巨大磁阻膜需要仔细的設計和製作技術 來工作成為一 P RAM資訊格的一部分。大矯頑磁性層必 須有低到足Μ為來自字組和數字線中電流之組合的磁場所 切換，並且高到不為單獨字組線或單獨數字線所切換的矯 頑磁性。對於最大信號，高矯頑磁性層不可在低於所有的 低矯頑磁性層作切換所需要的位準下開始切換。為達此目 的，一高矯頑磁性、非導通磁性氧化層通常係先於第一鈷 層被澱積在一基片上，Κ提升鈷的最小矯頑磁性。同樣的 ，另一這樣的層通常係被澱積在结構的最後鈷層上。非磁 性金屬層必須足夠厚，Κ使得交換耦合係弱到可促效兩磁 性層來獨立地切換；但是並非厚到因降低了整體结構的阻 抗而致短路了膜信號。 A ·製作程序 現將描述一種用來製作包含巨大磁阻膜之記憶格的程 序。巨大磁阻膜可利用塗佈或蒸塗來製作，塗佈或蒸塗二 者皆為習知技術。最好是把巨大磁阻膜澱横到一平坦且未 斷的基片表面，而非澱積到被蝕刻驅動線的階梯狀表面上 。因此之故，並且如先前參照鼴8所述，驅動線之位在磁 蕊元件底部的部分最好是較磁蕊元件本身為大。而且，在 此實施例中，驅動線的上部係經由磁蕊元件的中央而連到 底郤。 在製作程序中，字組線的底部係首先排好。之後*施 加一隔雛層。然後對此兩層實施蝕刻。接著*數字線的底 -35- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（2丨Ο X 297公釐） -I m -- III HI I- I^nn -i In----1--1 ml (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 _B7_ 五、發明説明（η ) 部係被澱積並在其後加κ蝕刻。另一隔離磨緊接著數字線 的底部被澱積。 在此時，最好是將磁蕊置入。磁蕊元件之各者係被位 在一由先前所放下兩底導體層之交接所界定的寬台上。其 次，通到底層的孔係被蝕刻在磁蕊元件的中央。之後，驅 動線的上部係被製作，經由磁蕊元件中的被蝕刻孔建立對 底部的連接。在此較佳製作程序中，在此時有t個澉積步 驟，將四層金羼層和三層隔離層澱積在一基片表面上。 B ·遊免去磁化場 經濟部中央橾準局貞工消費合作杜印製 - I ί I ....... — - 1— I^ -- - - - τ» V3. τβ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如上所述*在本發明記憶格之設計中很重要的一點是 磁通结構為封閉的並且於記憶體之所有操作階段中的所時 間皆維持為封閉的。一開结構將造成不完全切換*並將潛 在地經由本質上為一鑀慢切換遇程的磁化蟠動而令資訊損 失。若是磁通结構並非實質上為封閉的話，附近的位元將 助長磁化蝤動。雖然前技的膜記憶體係在一度空間上（由 於驅動線的寬度）被設計成一閉式通量，但是其在其他方 方向上基本上是開通的。正就是當磁化場被轉動成為第二 空間時，去磁化場便開始了記憶體的破埭。依據本發明的 設計，記憶格的磁化並未被轉入該第二空間，因而依據本 發明所設計的記憶格不會出現磁化蟠動和相關的問題。 將可理解的是，K本發明的記憶格|電流可垂直於膜 或是在膜的平面上流動。一般而言，阻抗之改變，亦即 GMR效應，在電流垂直於膜滾動的情況係較之在轚流於 -36- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 經濟部中央楳準局貝工消费合作社印装 287272 五、發明説明（#) 膜平面上流動的情況為大，故原則上垂直流動的例子是為 用於一謓出元件的較佳組態。然而，若是一記憧體元件的 寬度為數倍大於其厚度的話，則垂直於平面的阻抗將變得 較小，並且將難於獲得一良好的讀出信號。此項困難點可 以足夠细微的石版術加以克服，所述细微的石版術容許製 作一帶有更加有利的形狀因素之元件，亦即其寬度相當愉 其厚度的元件。然後乃得Μ具現儲存/讀出元件成為帶有 足夠大的阻抗來獲得一良好的讀出信號和一在阻抗方面更 大的改變，因而容許來自一"1 〃和一〃 0 〃的信號被清 楚地區分出。 本發明中呈現出巨大磁咀材料之使用，使得記憧格之 設計中的數項重要選擇變得有需要。第一，非磁性導體必 須有一低於電子平均自由路徑的厚度。若是選擇平面中操 作的話，則中間層的分路效應是重要的。然而，有其他的 複雜性和可能性。在兩磁性層有一超交換將此兩層中的旋 轉耦合。耦合的其強度依分隔用曆的厚度而定，當厚度增 加時其變得較小。然而，耦合的符號為分隔距離的振盪函 數，因此對於某些分隔所述耦合為雜磁性，而對於其他的 分隔所述耦合為反鐵磁性。此係由Parkin等人實證出，其 製作了帶有變化性分隔的膜並發現到，作為分隔距離的函 數，耦合變換符號四次。 而且，可選擇鐵磁耦合或是反餓磁耦合的任何組合。 非破壊性讀出可藉由重覆地改變在諸層之一者中的磁化| -37- 本紙张尺度適用中國®家榡準（CNS ) A4規格（21 〇 X 297公釐） 1^— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 B7 經濟部中央橾準局員工消背合作社印製 五、發明説明 ( 1 1 以 使 得 其 相 對 其 他 磁 性 磨 被 磁 化 為 平 行 和 不 平 行 之 間 振 盪 1 1 I 而 實 施 > 此 重 覆 的 非 破 埭 性 讀 出 改 春 了 信 號 -雜訊比 D 1 1 | 磁 性 層 之 组 成 亦 是 重 要 的 0 磁 性 層 的 組 成 必 需 有 一 大 請 1 1 閱 1 比 例 的 上 對 下 旋 電 子 0 例 如 純 鎳 將 為 —* 較 差 的 選 擇 0 所 讀 背 I 縮 .. 顆 * I 述 組 成 亦 必 需 有 零 磁 致 伸 、 大 粒 尺 寸 、 以 及 中 等 到 低 之 1 注 1 的 各 向 異 性 0 對 於 重 覆 的 非 破 壊 性 讀 出 頂 磁 性 層 的 矯 頑 意 事 1 項 1 磁 性 必 須 不 同 於 底 層 的 矯 頑 磁 性 並 且 兩 磁 性 層 之 間 .的 交 再 4 U 換 耦 合 必 需 足 夠 大 便 當 讀 出 電 流 被 移 除 時 令 被 切 換 的 寫 本 頁 1 層 回 返 到 其 原 始 狀 態 >λ 使 得 於 讀 出 中 — 曆 的 方 向 仍 然 不 1 | 變 而 另 一 層 的 方 向 重 覆 地 振 盪 0 1 I 該 等 磁 性 層 必 需 是 不 同 的 以 便 對 於 讀 出 是 最 有 利 的 1 1 訂 1 0 一 層 為 一 儲 存 元 件 而 另 一 層 為 一 謓 出 元 件 0 — 所 施 加 的 讓 出 電 流 將 切 換 謓 出 層 t 但 是 不 切 換 儲 存 層 〇 而 且 另 1 I 有 一 額 外 選 擇 來 將 該 提 供 磁 組 感 應 用 電 流 的 線 用 作 為 —— 1 1 於 切 換 中 供 應 半 選 擇 埸 的 數 字 線 9 和 —— 於 讀 出 中 用 來 檢 知 1 1 信 號 之 感 應 媒 二 者 0 ί 1 I X 代 表 性 應 用 1 I 此 處 所 描 述 非 揮 發 性 記 憶 體 陣 列 的 獨 創 特 徵 可 供 作 並 1 I 具 直 接 價 值 在 於 各 種 的 高 速 資 料 儲 存 和 取 出 系 統 〇 一 般 而 1 1 I P R A Μ 可 應 用 在 主 記 憶 體 和 大 量 儲 存 器 裝 置 涵 蓋 1 1 例 如 為 電 腦 記 錄 器 控 制 器 和 所 有 這 些 裝 置 所 使 用 之 1 | 產 業 中 之 數 位 系 铳 用 板 〇 特 定 應 用 之 部 分 列 示 包 括 下 述 0 1 I 主 要 使 用 為 需 要 大 量 資 料 儲 存 和 最 大 存 取 速 率 的 電 腦 1 1 1 - 38 - 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公漦} A7 B7 經濟部中央揉準局貞工消费合作社印裝 五、發明説明 ( lb ) f 1 | 應 用 〇 — 項 例 子 為 具 作 決 定要 求 之 人 工 智 慧 處 理 9 例 如 圍 1 1 I 導 引 系 統 0 另 重 要 例 子 為機 械 人 糸 統 1 其 需 要 感 應 式 輸 1 1 | 入 和 快 速 的 回 應 動 作 0 任 何得 利 於 快 速 和 白 非 揮 發 性 記 憶 請 1 1 閱 I 體 之 平 行 存 取 的 計 算 應 用 將自 此 元 件 得 利 0 此 應 之 — 例 為 讀 背 1 I 機 電 源 面 I 將 遭 遇 到 突 發 Ν 随 喪失 之 場 通 訊 % 統 和 控 制 器 0 典 之 1 注 1 型 地 負 數 位 通 訊 控 制 器 需 求最 大 的 頻 寬 0 1 1 項 1 對 於 存 取 大 量 儲 存 資 料的 實 時 糸 統 亦 有 所 應 用 > 其 典 再 填 型 地 係 伴 随 有 — 需 求 立 即 反饋 者 ( 例 如 在 手 術 台 的 外 科 醫 η 本 頁 1 生 ) 並 且 對 於 這 些 糸 統 最大 的 實 時 存 取 逑 率 因 而 是 很 重 1 | 要 的 〇 對 於 這 樣 的 懕 用 9 非揮 發 性 和 似 R A Μ 速 率 的 組 合 1 I 是 重 要 的 0 1 1 訂 1 在 任 何 磁 磲 密 集 的 應 用中 ( 例 如 資 料 庫 檢 索 圖 形 鈒 大 部 分 的 商 用 霣 腦 應 用） 定 位 時 間 係 代 表 I / 0 之 1 | — 重 大 部 分 〇 對 於 所 有 這 樣的 應 用 基 於 此 處 所 掲 示 1 I G Μ R Ρ R A Μ 陣 列 的 儲存 器 係 滅 低 了 I / 0 所 需 要 的 1 1 時 間 達 數 個 鈒 距 的 大 小 9 随之 而 來 的 改 菩 為 整 體 的 計 算 速 ( Ί 率 0 概 言 之 » G Μ R P R A Μ 係 大 為 優 於 磁 碟 和 磁 帶 糸 1 I 統 有 下 列 五 點 ： 數 個 級 距大 小 較 為 快 速 的 資 料 存 取 時 間 1 I 對 於 篇 動 和 振 動 顯 著 為 大的 抗 性 較 高 的 可 靠 度 、 毋 需 1 1 維 修 操 作 Μ 及 無 磁 頭 撞 毀情 事 〇 1 1 記 憶 體 % 統 之 相 當 小 的體 積 和 重 量 9 加 上 其 高 速 随 機 1 I 存 取 和 永 久 儲 存 t 使 得 本 發明 極 適 於 可 攜 式 電 腦 » 在 此 1 I P R A Μ 的 非 揮 發 性 將 免 除備 用 電 池 之 需 〇 1 1 -39 - 1 1 1 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 287272 五、發明説明〇7 ) 本發明P R AM之獨特在於其將非揮發性和磁性儲存 裝置的概略無限次數抹除循琿與半導體記憶體的堅實性和 存取速率相结合之潛在能力。P RAM的所述特激係在表 1中相較於四種商用半導體記憶體：靜態RAM ( SRAM)、動態RAM (DRAM)、以及閃抹記憶體 FLASH * (一種加諸於應用最佳化EPROM (可電 規劃唯諝記憶體）的產品名稱）。可看出PRAM具有趨 近於S RAM之突出的寫和讀速率Μ及低功率消耗。不同 於高速動態技術，PRAM係非揮發性並因而不需要備用 電源。不同於閃抹記憶體FLASH (他種記憶體中唯一 可視為是非揮發性者），PRAM具有無限次數的寫循環 。閃抹記憶體F LA S Η在低功率下確實提供高密度，但 是其有一非常長的寫入時間，且並非全位元可更改，亦即 其並不支援随機存取。 表1 -- (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央揉準局員工消费合作社印製 半導體記憶體和P RAM s之部分特性比較 類別 速率 (ns) 密度 功率 備用 電源 寫循 環數 非揮 發性 錯誤 位元 寫 m (Mb/c丨2) (W/Mb) UW/Mb) 可改 SRAM 12 12 1.00 0.70 250 無限 否 是 DRAM 60 60 3.34 0.35 10 無限 否 是 / FLASH 12 0 6.67 0.15 0 / 是 否 -40- 本紙張尺度適用中國®家揉隼（CNS ) A4洗格（210X297公釐） 五、發明説明（β 2 j A7 B7 52.0 10.10 :0 無限是 1是 FLASH的參數係相應於數種结構之一者。在寫入資料 時的1 6 « s係一可延伸到數十毫秒之範圍的最底 端。 GMR為基礎之設計的PRAM速率包含10ns的預估儲存膜 切換速率，加上傳統控制電子電路的10ns。PRAM密 度係基於使用光學石版術和基於圖9中所顯示的設 計，具最小特徵尺寸0 ‘ 2wm和一 1 . 2wmx 1 · 6wm的格尺寸。 表2將此處所揭示的PRAM (永久式随機存取記憶 體）比較於其他的記憶體糸統。 表2 可寫儲存裝置與長期賁料保有之比較特性 裝置 PRAM 2 0 j 2 0 1 2 (請先聞讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁)

A 經濟部中央揉率局貝工消费合作社印製 特性 m m Z E AR0M 3 EEROM 冬 CCD MB Μ*3" PR0M 機械動作 是 無 4nr m 無 無 長期資料保有之可 高 低 低 高 高 靠度 存取 串列 随機 串列 串 列 随機 對震動和振動的靈 高 低 低 中 等 低到 4 1 - 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（7) 敏度 中等 無維修 操 作 否 是 是 是 是 每位元 ) (Kbits 長 短 長 長 短 存取時 ) 對 (Mbits 中等 短 中等 中等短 間 ) (Gbits 短 短 短 短 短 經濟部中央梂準局負工消費合作社印製 1 .機械式磁碟驅動系統 2. 可電改唯謓記憶體（EAROM) 3. 可電抹唯讀記憶體（EEROM) 4. 電荷耦合裝置（CCD) 5 .磁泡記億體（Μ B Μ ) 6.永久随機存取記憶體（PRAM) X ·结論 上述說明僅為例示性而非限制性。本發明之許多變化 設計，在謓過此揭示之後，對於熟習此項技藝人士將變得 明白。舉例而言，在不偏離開本發明此處所揭示的範圍下 ，可利用不同的轉化器類型。因此，本發明的範圍將不是 參照上述說明決定，而是參照随附的申請專利範圍Μ及其 整個的等同範圃來決定。 I - - nn In n ml m i - - i In 1^1 In n Τ» (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) -42- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）

Claims (1)

1. A8 Βδ C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印袈 六、申請專利範 圍 1 1 I 1 * —— 種 記 憶 格 9 包 括 — 具 有 — 第 一 結 構 的 館 存 元 件 1 1 1 参 該 第 — 结 構 有 複 數 層 i 所 選 取 的 層 具 有 與 之 有 關 的 磁 化 請 先 閲 1 1 向 量 該 第 — 结 構 圼 現 出 巨 大 磁 阻 其 中 該 儲 存 元 件 在 至 1 I 少 —. 度 空 間 上 有 一 閉 式 通 量 结 構 » Κ 及 其 中 該 等 磁 化 向 量 讀 背 1 1 面 I 於 該 儲 存 元 件 的 所 有 操 作 階 段 係 概 略 被 偏 限 到 所 述 至 少 一 冬 1 I t 1 度 空 間 〇 事 項 1 I 再 1 I 2 如 申 請 專 利 範 園 第 1 項 所 述 記 憶 格 其 中 該 等 複 填 L· 通 層 所 本 - 數 層 包 括 第 —- 複 數 個 鐵 磁 層 交 錯 VX 第 二 複 數 個 導 > 頁 1 1 述 第 二 複 數 個 導 通 層 的 個 數 為 至 少 少 於 所 述 第 複 數 個 A*·!» 銀 1 1 磁 層 的 個 數 該 等 磁 化 向 量 係 與 該 等 鐵 磁 層 有 關 0 1 1 3 如 ΐ 請 專 利 範 圍 第 2 項 所 述 記 憶 格 其 中 該 等 第 1 訂 — 複 數 個 撖 磁 層 包 括 有 至 少 — 個 具 有 第 —* 矯 頑 磁 性 的 第 1 1 — 層 Μ 及 至 少 一 個 具 有 — 第 二 矯 頑 磁 性 的 第 二 曆 ， 該 第 二 1 1 矯 頑 磁 性 係 大 於 該 第 — 矯 頑 磁 性 0 1 1 4 • 如 申 請 專 利 範 圔 第 3 項 所 述 記 憶 格 ， 其 中 至 少 — 1 滅 個 第 二 層 係 與 一 氧 化 層 相 接 觸 因 而 提 升 了 所 述 至 少 — 個 1 I 第 二 層 的 切 換 臨 界 值 0 1 1 5 争 如 申 請 専 利 範 圍 第 1 項 所 述 記 憶 格 1 其 中 一 第 一 1 1 層 儲 存 元 件 係 供 儲 存 資 訊 Μ 及 一 第 二 層 儲 存 元 件 係 供 非 破 1 | 壊 性 地 謓 出 該 資 訊 0 1 I 6 * 如 Φ 請 專 利 範 圍 第 1 項 所 述 記 憶 格 t 其 中 該 第 —* 1 1 结 構 包 括 有 複 數 個 腳 部 t 諸 腳 部 之 一 者 係 一 呈 現 出 巨 大 磁 1 1 阻 的 多 層 结 構 9 所 述 多 靥 结 構 1- 的 每 磁 性 層 有 方 形 環 路 1 1 1 1 本紙悵又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ABCD 經濟部中央標隼局負工消費合作社印製 六、申請專利I色圍 结構。 7 ·如申請專利範圍第1項所述記憶格*其中該第一 结構包括有一圼現出巨大磁阻的多層超環面结構。 8 .如申請專利範圍第1項所述記憶格，進而包括有 用Μ自該第一结構讀出資訊並寫人資訊到該第一结構 的機構；和 一選擇導體供施加一選擇信號到該儲存元件’以促效 讀出自和寫入到該第一结構。 9 ·如申請専利範圍第8項所述記憶格’其中該讀出 和寫入用機構包括有一讀出導體被電耦合到該第一结構， 以及一寫入等體被與該讀出等體和該第一结構成電隔離。 1 〇 ·如申請專利範圍第8項所述記憶格*其中該讀 出和寫入用機構包括有單一個導體被電耦合到該第一结構 〇 1 1 * 一種用來儲存資訊的裝置，包括有： 一儲存元件陣列，被安排成行和列，每一儲存元件包 含： 一具有複數層的第一结構，所選取的層具有與之 有胡的磁化向量，該第一结構呈現出巨大磁阻’其中該儲 存元件在至少一度空間上有一閉式通董结構，Μ及其中該 等磁化向量於該儲存元件的所有操作階段係概略被侷限到 所述至少一度空間； 本紙张尺度速用中國國家標準（CNS)Α4規格（210x297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 沐！ 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 Λ8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 複數讚出和寫入専體供讚出資訊自和寫入資訊到該儲 存元件陣列，每一諝出和寫入導髁係供讀出自和寫入到一 特定列的儲存元件；以及 複數個選擇導體供施加選擇信號到該等儲存元件之陣 列，每一選擇導體係供選擇一特定行的儲存元件； 其中對於任一儲存元件的随機存取可受到該等讀出和 寫入導體κ及該等選擇導體之相應者上信號之出現的影響 〇 1 2 ·如申謫專利範圍第1 1項所述用來儲存資訊的 装置，其中該等複數層包括第一複數個鐵磁層交錯K第二 複數涸等通層，所述第二複數個等通層的個數為至少少於 所述第一複數個鐵磁曆的個數，該等磁化向量係與該等鐵 磁層有關。 13·ρ申謫專利範圔第12項所述用來儲存資訊的 裝置，其中該等第一複數個鐵磁層包括有至少一個具有一 第一矯頑磁性的第一層以及至少一個具有一第二矯頑磁性 的第二層，該第二矯頑磁性係大於該第一矯頑磁性。 14·如申請專利範園第13項所述用來儲存資訊的 裝置，其中至少一個第二層係與一氧化餍相接觸，因而提 升了所述至少一個第二層的切換臨界值。 15·如申請専利範圍第11項所述用來儲存資訊的 裝置，其中對於每一儲存元件，一第一層係供儲存資訊K 及一第二層係供非破壊性地讀出該資訊。 287272 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 城! 本紙张尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範 圍 1 1 1 1 6 • 如 申 請 専 利 範 園 第 1 1 項 所 述 用 來 儲 存 資 訊 的 1 [ 装 置 » 其 中 每 一 儲 存 元 件 的 第 一 结 構 包 括 —* 具 有 複 數 個 腳 1 I 請 1 | 部 的 方 形 環 路 结 構 » 諸 腳 部 之 —* 者 係 —· 呈 現 出 巨 大 磁 阻 的 先 閱 1 | 讀 1 多 層 结 構 〇 背 τέ 1 I 1 7 • 如 串 請 專 利 範 圍 第 1 1 項 所 述 用 來 儲 存 資 訊 的 1 I 意 I 裝 置 f 其 中 每 — 儲 存 元 件 的 第 結 構 包 括 有 一 圼 現 出 巨 大 事 項 1 I 再 1 1 磁 阻 的 多 層 超 環 面 结 構 0 填 % 資 訊 本 1 8 如 請 專 利 範 園 第 1 1 項 所 述 用 來 儲 存 的 頁 1 I 装 置 » 其 中 該 等 複 數 個 讀 出 和 寫 入 導 體 包 括 有 複 數 個 讀 出 1 1 1 導 體 和 複 數 個 寫 入 導 體 其 中 每 一 列 的 儲 存 元 件 有 — 謓 出 1 1 専 雅 和 一 與 之 有 關 的 寫 入 等 體 一 特 定 列 的 讀 出 等 體 係 電 1 訂 耦 合 到 在 此 特 定 列 中 儲 存 元 件 的 第 一 结 構 Μ 及 與 該 特 定 1 I 列 有 關 的 寫 入 導 雅 係 與 在 該 特 定 列 中 儲 存 元 件 的 第 一 结 構 1 1 1 以 及 與 該 特 列 有 關 之 讀 出 導 體 成 電 隔 離 0 1 1 1 9 如 串 請 専 利 範 圍 第 1 1 項 所 述 用 來 儲 存 資 訊 的 1 冰 裝 置 其 中 該 等 複 數 個 讀 出 和 寫 入 導 體 包 括 有 複 數 個 雙 用 1 I 途 讀 出 / 寫 入 導 體 9 其 中 每 — 列 儲 存 元 件 有 — 與 之 有 Μ 的 1 1 讀 出 / 寫 入 導 體 9 一 特 定 列 的 謓 出 / 寫 入 導 體 係 電 耦 合 到 1 1 在 此 特 定 列 中 儲 存 元 件 的 第 — 结 構 0 1 1 2 0 * 如 申 請 專 利 範 圍 第 1 1 項 所 述 用 來 儲 存 資 訊 的 1 I 裝 置 » 進 而 包 括 有 支 援 電 子 菜 路 設 計 * 其 中 此 支 摟 電 子 霄 1 1 路 設 計 係 為 全 金 羼 裝 置 〇 1 1 2 1 如 申 請 專 利 範 圍 第 4- 2 0 項 所 述 用 來 儲 存 資 訊 的 1 1 1 1 本紙张又度適用中國國家標準（CMS〉A4規格（210X297公釐） 力、申請專利範圍 裝置，其中該支援電子電路設計包括有複數個巨大磁阻全 金羼旋轉電晶體。 2 2，一棰用於非破壊性地譲出—儲存元件的方法， 此儲存元件包括有一具有複數層的第—结構，所選取的層 具有與之有關的磁化向量，該第一结構呈現出巨大磁阻， 該儲存元件進而包括有一謓出導體供讀自該第—结構，以 及有一壤擇導體供施加一選擇信號到該儲存元件以促效謓 自該第一结梅，其中該儲存元件在至少一度空間上有一閉 式通最结構，κ及其中該等磁化向量於該儲存元件的所有 操作階段係概略.被侷限到所述至少—度空間，所述方法包 括有以下步驟： 施加一選擇信號經由該選擇導體到該儲存元件，因而 改變至一第一磁化向量的方向，至少一第二磁化向置的方 向為仍然保持不變；Μ及 檢知在謓出導體上阻抗之變化。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 23 _如申請專利範園第22項所述用於非破壞性地 讀出一儲存元件的方法，其中該胞加一選擇信號的步驟包 括改變所述至少一第一磁化向量的方向數次，所述至少一 第一磁化向最的方向係在平行和不平行於所述至少一第二 磁化向量之間振盪。 24 ·—種用於寫到一儲存元件的方法，此儲存元件 包括有一具有複數層的第一结構，所選取的層具有與之有 關的磁化向量，該第一结構圼現出巨大磁阻，該儲存元件 本紙张尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4規格（210X2517公釐） Α8 Λ _ Β8 287272 S 六、申請專利範圍 進而包括有一寫入専體供寫到該第一结構，κ及有一選擇 導體供施加一遘擇信號到該儲存元件K促效寫到該第一结 構，其中該儲存元件在至少一度空間上有一閉式通量结構 ，以及其中該等磁化向量於該儲存元件的所有操作階段係 概略被侷限到所述至少一度空間，所述方法包括有以下步 驟： 施加一選擇信號經由該選擇導體到該儲存元件；K及 施加一寫信號並同時施加該選擇信號，因而建立至少 一第一磁化向量之所欲求的方向*所述欲求的方向在該寫 信號被移除之後係持鑛著。 25·—種薄膜記憶格，包括有： —圼現出巨大磁阻的多層薄膜儲存元件*此儲存元件 有一頂部、一底部、一通過其上的穿孔、Μ及一繞此穿孔 的磁化； 一薄膜字組線穿過該穿孔*此薄膜字组線係與該薄膜 儲存元件成霣隔離開；Μ及 一分段薄膜感應/數字線•具有兩個區段被软合到該 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 流多 \ 時孔 電該 應順穿 的依 感一該 線一 段之繞 字出；分孔從 數現抗該穿及 \ 呈阻於該 Κ 應線的應鑣 > 感字定回從向 膜數而，係方 薄 \ 向化，針 該應方磁合時 過感之的叠逆 經該量中之 一 流，向件流之 得件化元電孔 使元磁存中穿 致存中儲線該 , 儲件膜組编 件膜元薄字到 元薄存該該換 存該儲中和切 餘過膜其線向 膜穿薄 字方 薄係曆 數針 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 之-逆時針方向切換到繞該穿孔之一順時針方向，該薄膜 儲存元件之磁化於該薄膜儲存元件的概略所有操作階段中 有~閉式通量方向。 26 ·如申請專利範園第25項所述薄膜記憶格，其 中該薄膜儲存元件係一多層膜，其包含低矯頑磁性的磁性 層由非磁性導通層與高矯頑磁性的磁性層分離開。 27*—種薄膜記憶格，包括有： 一呈現出巨大磁阻的多層薄膜儲存元件，此儲存元件 有一通過其上的穿孔和一繞此穿孔的磁化； 一薄膜字組線穿過該穿孔，此薄膜宇組線係與該薄膜 儲存元件成電隔離開； 一薄膜數字線穿過該穿孔，此薄膜數字線係與該薄膜 儲存元件成電隔離；以及 一分段薄膜感應線，具有兩個區段被耦合到該薄膜儲 存元件，致使得流經過該薄膜感應線的轚流係穿過該薄膜 儲存元件，該感應線呈現出一依該多層薄膜儲存元件中磁 化向量之方向而定的阻抗； 其中該薄膜脯存元件中的磁化，回應於該數字線和該 字組線中電流之叠合，係從繞該穿孔之一順時針方向切挨 到繞該穿孔之一逆時針方向* Μ及從鐃該穿孔之一逆時針 方向切換到繞該穿孔之一順時針方向，該薄膜儲存元件之 磁化於該薄膜儲存元件的概略所有操作階段中有一閉式通 量方向。 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   ABiCD 經濟♦部中央標準局員工消費合作社印裝 六、申請專利範圍 28·—種薄膜記憶格，包括有： 一里現出巨大磁阻的多層薄膜儲存元件； —薄膜宇組線被澱積在該薄膜儲存元件的頂部上並與 之成電隔離； 一蛇形薄膜數字線被澱積在該薄膜字組線的頂部上並 在該薄膜儲存元件上之一區域平行於該薄膜字組線，此薄 膜數字線係與該薄膜儲存元件和該薄膜字組線二者成電隔 離； 一磁性材料保持元件被澱積在該薄膜儲存元件、該薄 膜自组線、Μ及該薄膜數字線的頂部上，此保持元件係與 該薄膜字組镍和該薄膜數字線成電隔離；以及 一分段薄膜感應線，具有兩個區段被耦合到該薄膜儲 存元件，致使得流經過該薄膜感應線的電流係穿過該薄膜 儲存元件，該感懕線呈現出一依該多層薄膜儲存元件中磁 化向量之方向而定的阻抗； 其中該薄膜儲存元件中的磁化，回應於該數字線和該 字組線中電流之叠合，係從缤該字組和數字線之一順時針 方向切換到繞該字組和數字線之一逆時針方向，Μ及從繞 該字組和數字線之一逆時針方向切換到缜該字组和數字線 之一順時針方向，該薄膜儲存元件之磁化於該薄膜儲存元 件的槪路所有操作階段中有一閉式通量方向。 29 ·如申請專利範圃第28項所述薄膜記憧格•其 中該薄膜儲存元件和該保持元件各包含一呈現出巨大磁阻 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   ABCD 六、申請專利範圍 的多層结構，該保持元件係轚耦合到該薄膜儲存元件。 其雙 结呈閉有 ,I 1 構一所 格成 第结有的 憧形 的 I 上件 記而 層第間元 膜因 數該空存。 薄， 複，度儲間 述線 有 fil 該空 所應 具向少於度 項感 一化至量一 8 膜 有磁在向少 2 薄 括的件化至 第該 包SI元磁述 園到 ，有存等所 範合 件之儲該到 利耦 元與該中限 專霄。存有中其侷 請係線儲具其及被 申線應棰層 ，K 略 如字感 一的阻，概 . 數 \ . 取磁構係 ο 膜字 1 選大结段 3 薄數 3 所巨量階 該能 ，出通作 中功 構現式操 111 -I- - - - I -I { I ----1 _ —ί ^ * -· ·νβ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐）