TW480489B - Magnetoresistive write/read-memory as well as method to write and read such a memory - Google Patents

Description

480489 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（ί ) 本發明係關於一種依據申請專利範圍第1項之磁阻式寫 入/讀出記憶體。此外，本發明亦涉及申請專利範圍第7項 之此種記憶體之寫入以及申請專利範圍第1 1項前言之此 種記憶體之讀出。 在磁阻式寫入/讀出-記憶體（其稱爲MR AM記憶體）中，資 料可儲存在一個位址中且又可讀出。此種記憶體通常具有 一個或多個記憶胞，此種儲存效應是存在記憶胞之可隨磁 性而改變之電阻中。 目前之發展是使用具有二進位內容之所謂單値記憶胞以 用於磁阻式記憶體中。這些記憶胞由二條相交之導電體（ 其較佳是互相垂直）所構成。在這些導電體之間的相交位 置存在一種由二個磁層所構成之層系統，其中一個磁層由 軟磁性材料所構成而另一個磁層由硬磁性材料所構成。在 這些磁層之間存在一種穿隧（Tunne 1 )氧化物。此種記憶胞 在圖式中是與第1圖一起描述。依據磁化狀態，則各磁層 中之磁化方向可互相平行或反向平行而對準。依據各磁層 中之磁化方向。各記憶胞可具有不同之電阻。平行之磁化 方向可使記憶胞有較小之電阻，而反向平行之磁化方向會 造成較大之電阻。 就此種記憶胞之寫入或資訊儲存在此種記憶胞而言，目 前之方式是：只有記憶胞之軟磁性材料會改變磁化方向， 而硬磁性材料之磁化不會改變。磁化之改變是以下述方式 達成··在該二條導電體中同時施加高的電流。由此種電流 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------訂---------線^^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 480489 A7 B7 五、發明說明（2 ) 在此二條導電體之相交處所產生之磁場具有足夠大之強 度使軟磁層之磁化改變。 但這些單値之記憶胞具有很多缺點。其儲存容量由於二 進位之內容而會受到限制。爲了儲存較大之資訊量，則需 要數目較多之記憶胞，這對整體記憶體而言會使面積需求 增大。 記憶胞之讀出例如可藉由相對應之電阻測量而達成。若 記憶胞之資訊內容改變，則其電阻亦改變。此種電阻變化 可被測出。 在另一種由磁阻式記憶體讀出資訊所用之習知方法中， 其是一種藉由偵測電壓脈波或電流脈波來達成之所謂”破 壞性讀出”。此種方法在原理上是一種寫入過程，其中在記 憶胞中寫入定値之資料。依據：記憶胞是否改變其資訊內 容，則可在相對應之讀出線上偵測到一種電流脈波或電壓 脈波，或可偵測到此種脈衝未出現。每一讀出過程都會造 成記憶胞資訊之損耗。爲了補償此種損耗，則所讀出之資 訊在讀出過程結束之後須重新寫入記憶胞中。 就單値記憶胞面積需求之提高以達成有效率之記憶系統 而言，此其間已發展出一些多値之記憶體槪念，但其目前 爲止只用於一些與MRAMS型式不同之記憶體中。此種型式 之記憶體中例如可爲一種EEPR0M ,其可寫入且拭除。一種 在原理上是連續之値區域之指定之部份區域可以一些離 散式（d i s c r e t e )狀態來同時設定。此種配置方式不能用在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------^裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ϋ— βϋ V an eMW n_i ϋ i^i 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 480489 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3 ) MRAM記憶胞中，這是因爲資訊不能以連續可變化之方式來 儲存。MRAM記憶胞就原理而言基本上是一種離散狀態之數 目有限之系統。所謂EEPROM s中有關多値性之敘述因此不 能轉換至磁阻式記憶體。 另外，US-A- 5 585986已知涉及一些多値結構，其揭示一 種數位磁阻式感測器以便讀出磁性資料記憶體系統。此種 感測器具有多層結構，其電阻可被測得。此多層結構由多 個鐵磁層所構成，其中各層之磁矩（m 〇 m e n t )及磁化方向會 受到外部磁場（其由相對應之資料載體所產生）所影響。此 種多層結構之鐵磁層之磁化方向可以不同強度之磁場爲 基準而互相獨立地調整。以此種方式在外部磁場改變時， 此感測器之電阻能以步級之方式來改變，這樣就可獲得一 種數位式輸出信號_。 由上述之先前技術開始，本發明可提供一種磁阻式寫入/ 讀出-記憶體以及此種記憶體之寫入和讀出方法，其中可 避免先前技術中之缺點及問題。特別是就可能之面積節省 而言可提供一種改良之MRAM記憶體以及一種適當之方法 來對此種MRAM記憶體進行寫入及讀出。 依據本發明之第一外觀，上述目的可由一種磁阻式寫入/ 讀出記憶體來達成，此種記憶體具有一個或多個記憶胞， 每一個記憶胞具有二條相交之導電體以及一種由磁層所 構成之位於導電體之相交處之層系統。本發明此種記憶體 之特徵是：此種層系統是一種多層系統，其具有二個或多 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------#裝------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--- 4 480489 A7 B7 五、發明說明（4) 於二個之磁層，至少二個（但最多是全部）磁層都具有一種 可互相獨立調整之磁化方向且此種磁化方向在各別之層 中會由於流經導電體之電流而改變。 以此種方式可形成一種多値之記憶體，其具有一個或多 個多値之記憶胞且因此具有較大之記憶體電容。此外，此 種記憶體或至少一個記憶胞可以簡易之方式被寫入及/或 讀出。 本發明之記憶體或形成此記憶體之記憶胞之基本特徵是： 在此二個導電體之相交處使用一個n層之多層系統，其具 有η(等於2或大於2)個磁層，其中在ιώ個（其中m-2且η -m)層中此磁化方向可獨立於其它層中之磁化方向而被 調整。在單値之記憶體中若磁化方向只在一個磁層中調整 ，則在本發明之多値記憶體中此種調整現在可在數目任意 多之磁層中進行。磁層之數目因此可依據需求及應用情況 來改變，使本發明不限於固定數目之層。類似之多層系統 已描述在US-A- 5585986中。 本發明記憶體之其它特徵是：各別層中之磁化方向可由 於流經導電體中之電流而改變。 爲了可獨立地調整各別磁層中之磁化方向，則各層中之 磁化方向之調整（磁化方向轉變）是由不同之場強度或導 電體中之電流所造成。 在US-A- 5 5 8 5 986中此種需求是以下述方式達成：此種多 層系統具有一種晶體結構且各別之層具有不同之晶體對 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]0 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線t/- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 480489 A7 ____B7____ 五、發明說明（全） 稱性以及因此具有非等向（a η 1 s 〇 t r Q p i c )之磁性。此外，這 .些層具有不同之厚度和形態。若此種層系統受到特定強度 之磁場，則各別層或多層中之磁化方向會由於所施加之磁 場強度以及各層之特定之形式而改變或保持不變。此種系 統由於此種多層系統複雜之製程而特別貴。 利用本發明之磁阻式記憶體而採用其它方式。此種方式 允許各磁層以相同之結構及形態來製成。各層中各磁化方 向之各別調整是由不同之電流強度所造成之不同之場強 度來達成。一種電流因此流經相交之此二條導電體，由於 此種電流而在此二個導電體周圍形成一種磁場。此種磁場 作用在此多層系統之各別之磁層上，在足夠大之場強度時 可使這些磁層之磁化方向改變。各層之磁化方向改變因此 與流經此二個導電體之電流之大小以及各別磁層對各導 電體之空間配置有關。 這些相交之導電體（產生磁場用之電流加入各導電體中） 是用作此種記憶體之適當之讀出-及/或寫入工具。在單値 之記憶體中當一種定値之電流加入導電體中時（此電流可 改變或未改變此種磁化方向可改變之磁層中之磁化方向）， 則與本發明有關而可利用的是：磁場強度之改變適合用來 在許多磁層中互相獨立且各別地調整此磁化方向。提供不 同強度之磁場可以不同之方式來達成，如以下即將詳述者 〇 本發明之記憶體之有利之實施形式敘述在申請專利範圍 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 480489 A7 B7 五、發明說明（< ) 各附屬項中。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 各層中可互相獨立地調整之各磁化方向較佳是可藉由不 同之電流強度來調整，這可依據記憶胞之構造以不同之方 式來進行。因此，不同強度之電流可饋入導電體中以便調 整各別磁層中之不同之磁化方向。由於電流強度不同而產 生不同之場強度，其會在一層或多層中造成磁化方向之改 變或保持不變。 在其它形式中，這些導電體可設計成用於高電流密度者 〇 各別之磁層較佳是由鐵磁材料所構成，但本發明不限於 特定之材料型式，因此亦可使用其它適當之材料。 相交之導電體可有利地互相垂直而對準。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在其它形式中，在二個相鄰之磁層之間分別設置一種穿 隧（tunnel)介電質。由各磁層及介於其間之穿隧介電質層 所構成之此種多層系統之導電性是由此種經由穿隧介電 質之穿隧（tunnel)效應所決定。適當地選取此種穿隧介電 質之厚度是特別重要的，因爲層厚度之改變會使其導電性 有巨大之改變，此種層之厚度中此穿隧電流是近似於指數 形式而衰減。酵、、佳（但不是唯一）是使用2至3奈米（nm)厚 之薄的穿隧介電質層。 ... ........ 依據本發明之第二外觀，提供一種方法以便對先前所述 之本發明之磁阻式寫入/讀出-記憶體進行寫入，此方法之 特徵是以下各步驟：a)施加一種可改變之電流至此二個導 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 480489 A7 B7 五、發明說明（// ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 電體中且因此而產生一種磁場；b)藉由所產生之磁場之強 度來對此多層系統之各別磁層中之磁化方向作調整。其中 各層中之磁化方向可互相獨立地藉由所需之不同大小之 磁場來調聱，使磁化方向首先在需要此種最大磁場強度之 這些層中被調整，然後在需要此種較小磁場之這些層中對 磁化方向進行調整。 藉由本發明之方法，則能以簡易之方式對多値之磁阻式 記憶體或記憶胞進行寫入。在本發明中須選取各別磁層中 資訊之儲存順序，使記憶胞之各層依據磁場強度逐漸減小 之順序而被寫入使各層之磁化方向被轉換（這表示：各別 利用程式化電流強度，其是依據所期望之磁場強度之相對 應之層來調整）。這樣可確保：已寫入記憶胞中之資訊（其 寫入程式化磁場強度較大之層中）在資訊寫入至其它各層 時（其是在較低之程式化磁場強度時寫入）不會被蓋掉 (over write)。 本發明之方法之優點，功能效果及作用方式可有利地參 考本發明之記憶體之前述之實施形式。本發明之方法之有 利之形式敘述在申請專利範圍各附屬項中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 較隹是可產生這些作用在各層上之不同之場強度，其方 式是施加不同大小之電流至導電體中。作用在各層上之不 同之場強度另外亦可由各層至導電體之不同之空間距離 所決定。 此外，各層中由於磁場強度不同所受到之磁化方向之調 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 480489 經濟部t慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（y) 整而言會受到層材料之特性及/或層厚度及/或層形態所 影響。 由於所提及之例子已詳述如上，此處請參考上述之實施 形式。 依據本發明之第三外觀，提供一種方法以讀出先前所述 之本發明之磁阻式寫入/讀出-記憶體，此方法之特徵是以 下各步驟：a )施加一種確定之資料至此多層系統之各層中， 使此資料首先施加至此種需要該最小磁場（以調整此磁化 方向）之層中，此資料然後施加至這些需要第二高之磁場 之層中；b )在上述之層中測得此種確定之資料施加之後可 能發生之資訊改變。 藉由本發明之方法可以簡單之方式讀出多値之磁阻式記 憶體。本發明之方法之優點，功能，效用以及作用方式除了 以下之描述外亦可參考本發明之記憶體之前述實施形式 以及本發明之記憶體之寫入方法。 本發明之記憶體之讀出方法之基本槪念是：在記憶胞之 各別之磁層中依序寫入一種指定之資料（即，指定之資訊） 。若此層之資訊內容在施加該指定之資料之後已改變，這 表示：此層先前已寫入不同之資訊。若此層之資訊內容在 施加該指定之資料之後未改變，這表示：此層先前已寫入 相同之資訊。因此特別重要的是：目標資料是已知的。如 前所述，適當地寫入記憶胞中之此種資料可作爲目標資料 〇 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 480489 A7 ___B7____ 五、發明說明（1 ) 可能之資訊改變或資訊未改變可以適當之方式測得且隨 後可對此進行計算。此種例子將詳述於下。 爲了可最佳化地進行記憶胞之讀出，則首先須讀出這些 以指定之資料適當地寫入之層，這些層需要最小之程式化 磁場強度以便調整磁化方向。此種指定之資料因此依據程 式化磁場強度逐漸變大之順序寫入記憶胞中或寫入此記 憶胞之多層系統之各層中。 本發明之方法之有利之實施形式敘述在申請專利範圍各 附屬項中。 較佳是可藉由電阻之測量來得知各層中可能之資料變化 。由於記憶胞之電阻是與各層之磁化方向（平行或反向平 行）有關且磁化方向可由於可能之資訊改變而改變，則電 阻之改變即表示：記憶胞或記憶胞之各層之資訊內容已改 變 〇 各層中可能之資料變化可藉由電流及/或電壓脈波之偵 測而得知。若該指定之資料寫入記憶胞之各層中造成資訊 之變化，則會產生一種電流脈波及/或電壓脈波，此種脈波 可被測得。若未偵測到電流脈波及/或電壓脈波，這表示各 層中未發生資訊之變化。 各層中可能之資訊變化之測得較佳是在該指定之資料施 加之前及/或施加期間在各層中進行。 在有利之構造中，在所有之層中可依序施加一種具有相 同之値之指定之資料。若資訊以二進位形式（即，邏輯値” 1 ” -1 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） *. / 裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 480489 A7 B7 五、發明說明（γ ) 或”〇”）儲存在記憶胞中，則此種指定之資料（其依序寫入記 憶胞之所有層中）可具有邏輯値”1”或”〇”。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在其它形式中，一種依據其它演算法之資料亦可依序寫 入各層中。 在測定每一層中可能之資訊變化時其結果至少可暫存在 適當之記憶元件中。 本發明以下將依據各實施例參考附圖來詳述。圖式簡單 說明： 第1 a圖先前技藝之磁阻式記憶胞之透視圖。 第1 b圖是第1 a圖之記憶胞之橫切面。 第1 c圖是第1 a圖之記憶胞之等效電路。 第2圖本發明之多値（此處是二値）記憶胞之第一實施形 式之橫切面，其中a )至d )圖分別顯不不同之磁化狀態。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第3圖本發明之多値記憶胞之另一實施形式之橫切面。 在第1 a至1 c圖中顯示先前技藝之磁阻式記憶體1 0。記 憶胞1 1以單値記憶胞構成且具有上導電體1 2和下導電體 1 3，其互相垂直而對準且在記憶胞Π之相交處相交。在相 交處存在一種層系統1 4，其具有二個磁層，即，一個硬磁層 1 5和一個軟磁層1 6。在此二個層1 5 , 1 6之間存在一個穿 隧介電質2 0。第1 c圖之等效電路可用於記憶胞1 1中。此 二個導電體1 2 , 1 3之間所包含之電阻1 9之値是與磁層 1 5，1 6中之，，磁化方向1 7，1 8是否平行或反向平行”有關。 第1 6圖之例子顯示各磁化方向是反向平行地對準。互相 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) 480489 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 B7 五、發明說明（ο ) 平行之磁化方向會造成較低之電阻値，而反向平行之磁化 方向會造成較高之電阻値。 爲了對記憶胞1 1進行寫入，則在導電體1 2，1 3中須同時 施加高的電流。由這些電流在導電體1 2，1 3之相交處所產 生之磁場具有一種足夠大之磁場強度以便使軟磁層1 6之 磁化方向改變。 記憶胞11以及由一個或多個此種記億胞11所形成之記 憶體1 0需要較大之面積需求。 爲了克服上述之缺點，則建議一種具有多値記憶胞之多 値記憶體。本發明此種記憶胞之二個實施例顯示在第2,3 圖中。 第2圖顯示一種所謂二層式二位元記憶胞1 1。在此二個 導電體12,13之間在其相交處存在一種多層系統30,其具 有多個磁層3 1 , 3 2和一種介於其間之穿隧介電質3 5。 此多層系統原則上具有η個磁層，其中n22在這些η層中 m個層之磁化方向可獨立於其它相鄰之各層而調整，其中η ^ m ^ 2 2 〇 在第2圖之實施例中顯示二個磁層31，32,其磁化方向 3 3 , 3 4可分別互相獨立地調整。第2圖之2 a至2d顯示各 磁層31 , 32中不同之可能之磁化狀態或磁化方向3 3 , 34。 就記憶胞1 1之資訊內容之下述說明而言，磁化方向以相 對應之參考符號（所謂邏輯和邏輯” 1”）來命名而成爲一 般之術語，其中各磁化方向就這些由上向下計算之磁層而 -1 3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7

五、發明說明（IX ) 曰是以參考符號逐漸增大之方式來描述。邏輯，，0，，就第2，3 ®中所示之磁化方向而言表示，，由左向右，，，邏輯，，丨，，在第 2，3圖中表示，，由右向左”。 依據第2圖中各別之圖，在磁層3 1，3 2中總共可調整4 個不同之磁化狀態。依據第2 a圖，邏輯，，0，，就上述之術語而 言適合已週整之磁化方向33,邏輯，，0，，同樣亦適合磁化方 向34。依據第2b圖，33,0”且34=1” 1”。第2c圖顯示磁化 狀態 33二，，1，，且 3 4 =，，0，，，第 2d 圖顯示 33 = 1，，1”且 34 =，，1”。 第3圖是記憶胞1丨之另一實施例，記憶胞丨丨具有二個相 交之導電體12, 13以及一個存在於導電體12, 13相交處之 多層系統40 ,其在本情況中由5個磁層4 1 - 45所構成，其中 各別之磁化方向4 6 - 5 0可獨立於相鄰之各層來分別地調整 。在各磁層之間分別存在一種穿隧介電質5 1。 依據上述之術語，第3圖之記憶胞1 1具有下述之磁化狀 態：層4 1之磁化方向4 6是邏輯” 0 ”，層4 2之磁化方向4 7 是邏輯”1 ”，層43之磁化方向48是邏輯”1”，層44之磁化方 向49是邏輯”0”，層45之磁化方向50是邏輯”1”。 爲了可適當地寫入前述之記憶胞1 1中，則各磁層3 1，3 2 或41-45須符合以下之需求：在磁場產生用之導電體12,13 中需不同之電流強度以使磁化方向改變。這可藉由下述方 式達成：在各層中分別需要不同之磁場強度。在此種情況 下可在導電體12, 13中施加不同大φ之電流，這些電流產 生不同之磁場強度以便改變各層之磁化方向。此外，爲了 _ 14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） ~" 裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 480489 A7 ____B7__ 五、發明說明（卩） 提供不同大小之磁場強度以便調整各層中之磁化方向，則 須利用各別待磁化之層和導電體1 2，1 3之間不同之空間距 離。 須選取記憶體11之各層31，32或41-45中儲存資料之順 ； ^ 序，使記憶胞中之各層依程式化磁場度逐漸變小之順序而 被寫入。這表示：首先寫入這些需要最大磁場強度（以便調 整磁化方向）之層中，然後寫入這些需要較小磁場之層中 。這樣可確保：已寫入記憶胞1 1中之資訊（其首先寫入一 種程式化磁場強度較大之層中）在資訊寫入其它層持不會 又被蓋掉。 本發明提供一種讀出方法，其是在即將讀出之記憶胞11 •之適當位元中施加一種確定之資訊時以直接測量電阻爲 主或以偵測電流-及/或電壓脈波爲主。記憶胞11之資訊 內容在整個讀出過程中會改變。當然不需其它參考·記憶 胞。 此種讀出方法現在依據m個位元-記憶胞來描述，其是一 種2位元-記憶胞。此種記憶胞恰巧具有m(m = 2)個磁化方 向可改變之層，其分別具有一種磁化方向MRK，其中MRK描 述這些由上向下算之第K個磁層，1 S k S m。此記憶胞含有 二進位形式之資料DK，1 € k S m。爲了讀出此記憶胞，現在 以程式化磁場強度逐漸變大之順序（因此首先在需要較小 之磁場強度（以便調整磁化方向）之此種層中進行）使一種 確定之資料EK = E f i X，1 $ k $ m寫入此記憶胞中。此種資 -1 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝··-------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 480489 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（/4) 料對所有k而言都具有邏輯値，，〇，，或”1，，。 在開始此種讀出過程之前，MRK = DK，在結束之後 MRK^Efix，對所有之層k，ISkSm都是如此。 在第k次寫入過程中若偵測到一種電流-及/或電壓脈波 時，這對相對應之第k個資料之已達成之改變而言是一種 必要之標記，即，DK = E f 1 X之互補資料。在此種確定之資料 Efix讀入此層之前，此層已儲存ΕΠχ之互補資料。若未偵 測到電流-及/或電壓脈波，則DK = Dfix。因此在讀出過程結 束之後此記憶胞之已存在之完整之二進位資料是可供使 用的。 偵測電流-及/或電壓脈波所用之另一方式是，在施加此 種定値資料ΕΠχ至相對應之位元之前或之後亦可對每一 寫入過程進行電阻之測量。在m位元線-記憶胞之情況（目 前情況是2位元-記憶胞）中，這表示：須進行總共m+ 1次（ 目前情況是3次）之測量。每一層所測得之各別値至少暫 存在適當之記憶元件中。若在測量第k個位元時在施加此 資料Efix之前或之後此電阻値不同，則在施加此資料Efix 之前DK原來就是ΕΠχ之互補資料。若在施加此資料Efix 之前和之後上述之電阻値相同，則ϋΚ = ΕΠχ。 上述之讀出方法用來讀出2位元-記憶胞。但類似之方法 亦可用於m位元-記憶胞（m > 2 )。 元件符號對照表 1〇 記憶體 -1 6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]0 X 297公釐） --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 480489 A7 _B7 五、發明說明（K ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 11 記憶胞 12, 13 導電體 14 層系統 15,16 層 17,18 磁化方向 19 電阻 20 穿隧介電質 30，4〇 多層系統 31,32 磁層 33，34 磁化方向 40-45 多層系統 46-50 磁化方向 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) f裝--------訂----- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 480489 69 A8 1 η η ^ Β8 】9 9 3 3 C8 D8 fitj 補充I 该請委舄明示，本 :是否變更原實質内S 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第891199^5 ,號「磁阻式寫入/讀出-記億體及此種記憶體 之寫入和讀出方法」專利案 (90年3月修正） 六申請專利範圍： 1 . 一種磁阻式寫入/讀出-記憶體，具有一個或多個記憶 胞（1 1 )，每一記憶胞（1 1 )具有二個相父之導電體 (1 2，1 3 )以及一種位於導電體（1 2，1 3 )相交處之由磁 層所構成之層系統，其特徵爲： 此層系統是一種多層系統（30 ; 40 )，其具有二個或 多個磁層（31，32; 4 1-45)， 至少二個（但最多是全部）磁層（31，32; 41-45)具有 一種可互相獨立調整之磁化方向（3 3，34 ; 46 - 50 )'， 各層（31,32;41-45)中之磁化方向（33,34;46-50) 可由於此種流經導電體（1 2，1 3 )中之電流而改變。 2 .如申請專利範圍第1項之磁阻式寫入/讀出-記憶體.， 其中各層（31，32; 41-45)中可獨立調整之磁化方向 (33,34;46-50)可藉由不同之電流強度來調整。 3 ·如申請專利範圍第1項之磁阻式寫入/讀出-記憶體， 其中設有電流密度高之導電體（1 2 , 1 3 )。 4 .如申請專利範圍第1至3項中任一項之磁阻式寫入/ 讀出-記憶體，其中各磁層（3 1，3 2 ; 4 1 - 4 5 )是由鐵磁材 料所構成。 5 .如申請專利範圍第1至3項中任一項之磁阻式寫入/ (請先閱讀背面之注意事項再 -裝—— 本頁) . -I線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 480489 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 讀出-記憶體，其中相交之導電體（1 2 , 1 3 )互相垂直地 對準。 6 .如申請專利範圍第1或第2項之磁阻式寫入/讀出-記 憶體，其中在二個相鄰之磁層（3 1，32 ; 4 1 - 46 )之間分 別設置一種穿隧介電質，其厚度是2至3ηπι。 7 .如申請專利範圍第4項之磁阻式寫入/讀出-記憶體， 其中在二個相鄰之磁層（31，32 ;41 -46)之間分別設置 一種穿隧介電質，其厚度是2至3nm。 8 . —種磁阻式寫入/讀出-記憶體之寫入方法，此種記憶 體是申請專利範圍第1至7項中任一項所述者，其特 徵爲以下各步驟： a )施加一種可改變之電流至該二個導電體中且因 此而產生磁場； b )藉由所產生之磁場強度來調整此種多層系統之 各別磁層中之磁化方向，各層中之磁化方向可互相獨 立地藉由所需之不同大小之磁場強度來調整，以便首 先對這些需要最大磁場強度之層中之磁化方向進行 調整且然後對這些需要較小磁場強度之層中之磁化 方向進行調整。 9 .如申請專利範圍第8項之方法，其中產生各作用在這 些層上之不同之磁場強度，其方式是在導電體中施加 不同大小之電流。 1 〇 .如申請專利範圍第8或9項之方法，其中作用在各層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 訂· --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 480489 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印^^ 六、申請專利範圍 上之不同之磁場強度藉由各層至導電體之不同之空 間距離而產生。 1 1 .如申請專利範圍第8或9項中任一項之方法，其中各 層中磁化方向之調整由於經由層材料及/或層厚度及 /或層形態之不同之磁場強度而受到影響。 1 2 .如申請專利範圍第1 0項之方法，其中各層中磁化方向 之調整由於經由層材料及/或層厚度及/或層形態之 不同之磁場強度而受到影響。 1 3 . —種磁阻式寫入/讀出-記憶體之讀出方法，此種記憶 體是申請專利範圍第1至7項中任一項所述者，其特 徵爲以下之步驟： a )施加一種定値之資料至此多層系統之各層中，使 此資料首先施加至此種需要最小磁場強度（以便調整 磁化方向）之層中且此資料然後施加至這些需要下一 個較大磁場強度之層中； b )由於所施加之定値之資料而在各層中測得一種 可能之資訊改變。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之方法，其中藉由電阻之測定 來測得各層中可能之資訊改變。 1 5 .如申請專利範圍第1 3或1 4項之方法，其中藉由電流- 及/或電壓脈波之偵測而測得各層中可能之資訊改變 〇 1 6 .如申請專利範圍第1 3或第1 4項之方法，其中在施加 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 齡 士 訂-· -丨線· 480489 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 該定値之資料至各層中之前和之後及/或期間測定各 層中可能之資訊改變。 1 7 ·如申請專利範圍第1 5項之方法，其中在施加該定値之 資料至各層中之前和之後及/或期間測定各層中可能 之資訊改變。 1 8 .如申請專利範圍第1 3或第1 4項之方法，其中在全部 之層中依序施加一種具有相同値之資料。 1 9 .如申請專利範圍第1 6項之方法，其中在全部之層中依 序施加一種具有相同値之資料。 20.如申請專利範圍第13或第14項之方法，其中在全部 之層中依序施加一種資料，其遵循另一種演算法。 2 1 .如申請專利範圍第1 6項之方法，其中在全部之層中依 序施加一種資料，其遵循另一種演算法。 2 2 ·如申請專利範圍第1 3或第1 4項之方法，其中在測定 每一層中可能之資訊改變時所得之結果至少暫存在 一種記憶元件中。 2 3 ·如申請專利範圍第1 8項之方法，其中在測定每一層中 (請先閱讀背面之注意事項再 I --- 頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 憶 記 〇彐一一 種 1 在 存 暫 少 至 果 結 之 得 所 時 變 改 訊 資 。 之中 能件 可元 中憶 層記 1 一 一8二 I 種 每 一 定在 測存 在暫 中少 其)至 法果 方結 之之 項得 20所 第5 圍變 範改 利訊 專資。 請之中 申能件 如可元 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐）