[go: up one dir, main page]

TWI529708B - 具有半金屬的自旋轉移扭矩記憶體裝置以及用於寫入和讀取該裝置的方法 - Google Patents

具有半金屬的自旋轉移扭矩記憶體裝置以及用於寫入和讀取該裝置的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI529708B
TWI529708B TW101142604A TW101142604A TWI529708B TW I529708 B TWI529708 B TW I529708B TW 101142604 A TW101142604 A TW 101142604A TW 101142604 A TW101142604 A TW 101142604A TW I529708 B TWI529708 B TW I529708B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
magnetic layer
layer
unfixed
fixed magnetic
electrode
Prior art date
Application number
TW101142604A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201329973A (zh
Inventor
查理斯Ｃ 郭
洛沙那Ｇ 莫賈拉德
布萊恩Ｓ 多伊爾
大衛Ｌ 肯奇
克安 歐古茲
羅伯特Ｓ 喬
Original Assignee
英特爾公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 英特爾公司 filed Critical 英特爾公司
Publication of TW201329973A publication Critical patent/TW201329973A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI529708B publication Critical patent/TWI529708B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/161—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect details concerning the memory cell structure, e.g. the layers of the ferromagnetic memory cell
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1659—Cell access
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1673—Reading or sensing circuits or methods
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1675—Writing or programming circuits or methods
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
    • H10D48/40—Devices controlled by magnetic fields
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details
    • H10N50/85—Materials of the active region
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
    • H10B61/20—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having three or more electrodes, e.g. transistors
    • H10B61/22—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having three or more electrodes, e.g. transistors of the field-effect transistor [FET] type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Description

具有半金屬的自旋轉移扭矩記憶體裝置以及用於寫入和讀取該裝置的方法 發明領域
本發明實施例是有關記憶體裝置領域，並且尤其是，具有半金屬的自旋轉移扭矩記憶體(STTM)裝置以及用於寫入和讀取該裝置的方法。
發明背景
於過去幾十年來，積體電路之特點尺度已是至今所發展之半導體工業背後的驅動力。達到更小又更小特點的尺度使半導體晶片的受限定區域上之機能單元能夠增加密度。例如，縮小電晶體尺度允許合併增加數目之記憶體裝置於晶片上，提供增加容量之產品製造。但是，對於持續更多容量之推動，不是無爭議性的。對於使各個裝置性能最佳化之需求性漸漸地成為重要。
自旋扭矩裝置之操作是依據於自旋轉移扭矩之現象。如果一電流通過一磁化層，被稱為固定磁層(fixed magnetic layer)，其將出現自旋極化。由於各電子之通過，其之自旋(其是電子的角度動量)將被添加至被稱為未固定磁層(free magnetic layer)的下一個磁層中之磁化強度，並且將導致其之小改變。這事實上，是一扭矩一引起的磁化轉動。由於電子反射，一扭矩同時也被施加至相關固定磁層之磁化上。最後，如果電流超出某一關鍵性數值(藉由磁性材料以及其之環境所引發之阻尼所產生)，則未固定磁層之 磁化將藉由電流波被切換，一般大約是在1奈秒。因為由於幾何學或由於一相鄰抗鐵磁層，一相關電流是在其之臨界點之下，故固定磁層之磁化可保持不改變。
自旋轉移扭矩可被使用以變動磁隨機存取記憶體中之作用元件。自旋轉移扭矩記憶體，或STTM，比習見使用磁場以變動作用元件之磁隨機存取記憶體(MRAM)，具有較低功率消耗以及較佳擴展性的優點。但是，STTM裝置製造以及使用區域中仍然是需要顯著之改進。
發明概要
本發明實施例包含具有半金屬的自旋轉移扭矩記憶體(STTM)裝置以及用於寫入和讀取該裝置的方法。
於一實施例中，一磁性穿隧接面包含一未固定磁層、一固定磁層以及被配置在該未固定磁層與該固定磁層間之一介電層。該未固定磁層以及該固定磁層之一者或兩者包含在該介電層之一界面的一半金屬材料。
於另一實施例中，一非依電性記憶體裝置包含一第一電極以及在第一電極上之一固定磁層配置。一未固定磁層被配置在固定磁層之上，以及一第二電極被配置在該未固定磁層之上。一介電層被配置在該未固定磁層以及該固定磁層之間。該未固定磁層以及該固定磁層之一者或兩者包含在該介電層之一界面的一半金屬材料。該非依電性記憶體裝置同時也包含電氣式地連接到第一或第二電極、一源線以及一字組線之一電晶體。
於另一實施例中，讀取一非依電性記憶體裝置之方法包含將在其上配置一固定磁層的一第一電極接地，一未固定磁層配置在該固定磁層之上，並且一介電層配置在該未固定磁層以及該固定磁層之間。該固定磁層包含在該介電層之界面的一半金屬材料。該方法進一步包含對配置在該未固定磁層上之一第二電極作負偏壓。當對該第二電極作負偏壓後，接著通過該未固定磁層、該介電層以及該固定磁層之電流的阻抗被量測。
100‧‧‧材料層堆疊
102‧‧‧底部電極
102A‧‧‧鉭(Ta)層
102B‧‧‧釕(Ru)層
102C‧‧‧鉭(Ta)層
104‧‧‧抗鐵磁層
106‧‧‧固定磁層
106A‧‧‧硼鐵鈷化合物層
106B‧‧‧釕(Ru)層
106C‧‧‧硼鐵鈷化合物層
108‧‧‧穿隧障壁層
110‧‧‧未固定磁層
112‧‧‧頂部電極
112A‧‧‧釕(Ru)層
112B‧‧‧接觸金屬層
120‧‧‧磁性穿隧接面(MTJ)
200A‧‧‧磁層
200B‧‧‧固定磁層
200C‧‧‧未固定磁層
202‧‧‧MTJ之讀取
300A‧‧‧固定磁層
300B‧‧‧未固定磁層
302‧‧‧寫入
400A‧‧‧固定磁層
400B‧‧‧未固定磁層
402‧‧‧平行至反平行阻抗之切換
500A‧‧‧固定磁層
500B‧‧‧未固定磁層
502‧‧‧切換
600A‧‧‧固定磁層
600B‧‧‧未固定磁層
602‧‧‧寫入
700A‧‧‧固定磁層
700B‧‧‧未固定磁層
702‧‧‧讀取
800‧‧‧記憶體位元胞
810‧‧‧自旋轉移扭矩元件
812‧‧‧未固定磁層電極
814‧‧‧未固定磁層
816‧‧‧固定磁層電極
818‧‧‧固定磁層
822‧‧‧介電層
823‧‧‧第一介電質元件
824‧‧‧第二介電質元件
832‧‧‧位元線
834‧‧‧電晶體
836‧‧‧字組線
838‧‧‧源線
900‧‧‧電子式系統
902‧‧‧微處理機
904‧‧‧處理器
906‧‧‧控制單元
908‧‧‧記憶體裝置
910‧‧‧輸入/輸出裝置
1000‧‧‧電腦裝置
1002‧‧‧主機板
1004‧‧‧處理器
1006‧‧‧通訊晶片
第1圖展示依據本發明一實施例之供用於一自旋轉移扭矩記憶體(STTM)裝置的一材料層堆疊之橫截面圖，其具有STTM裝置之三層的磁性穿隧接面(MTJ)層之展開圖。
第2A圖展示作為對於不包含一半金屬材料之一磁層的狀態密度函數(DOS)之能量(E)標繪圖。
第2B圖展示依據本發明一實施例之作為狀態密度函數(DOS)之能量(E)標繪圖，其分別地對於包含一半金屬材料的一固定磁層以及對於包含一半金屬材料之一未固定磁層，以及包含該等層之磁性穿隧接面(MTJ)的讀取操作。
第3圖展示依據本發明一實施例之作為狀態密度函數(DOS)的能量(E)之標繪圖，其分別地對於包含一半金屬材料之一固定磁層以及對於包含一半金屬材料之一未固定磁層，以及包含該等層之MTJ的寫入操作。
第4圖展示依據本發明一實施例之作為狀態密度函數(DOS)的能量(E)標繪圖，其分別地對於包含一半金屬材料之一固定磁層以及對於包含一半金屬材料之一未固定磁層，以及包含該等層之MTJ的切換操作。
第5圖展示依據本發明一實施例之作為狀態密度函數(DOS)的能量(E)標繪圖，其分別地對於包含一半金屬材料之一固定磁層以及對於僅包含習見的鐵磁材料之一未固定磁層，以及包含該等層之MTJ的切換操作。
第6圖展示依據本發明一實施例之作為狀態密度函數(DOS)的能量(E)標繪圖，其分別地對於包含一半金屬材料之一固定磁層以及對於僅包含習見的鐵磁材料之一未固定磁層，以及包含該等層之一MTJ的寫入操作。
第7圖展示依據本發明一實施例之作為一狀態密度函數(DOS)的能量(E)標繪圖，其分別地對於包含一半金屬材料之一固定磁層以及對於僅包含習見的鐵磁材料之一未固定磁層，以及包含該等層之一MTJ的讀取操作。
第8圖展示依據本發明一實施例之包含一自旋轉移扭矩元件的自旋轉移扭矩記憶體位元胞之分解圖。
第9圖展示依據本發明一實施例之電子系統的方塊圖。
第10圖展示依據本發明一實作例之電腦裝置。
詳細說明
具有半金屬之自旋轉移扭矩記憶體(STTM)裝置 以及寫入與讀取該裝置之方法被說明。於下面的說明中，許多特定細節先前地被設定，例如，特定磁層整合以及材料體制，以便提供本發明實施例之全面了解。熟習本技術者應明白，本發明實施例可被實施而不必這些特定細節。於其他實例中，習知的特點，例如，積體電路設計佈局，不詳細地被說明以免不必要地混淆本發明實施例。更進一步地，應了解，被展示於圖形中之各種實施例只是作展示的表示並且不必定得依其比例而繪製。
此處說明之一個或多個實施例是針對自旋轉移扭矩嵌入式記憶體。包含一半金屬哈斯勒(Heusler)鐵磁鐵之一個或多個材料層可被包含於此一記憶體裝置中。使用自旋轉移扭矩以寫入以及讀取裝置中之半金屬的方法也被說明。例如，半金屬(例如，哈斯勒合金)可被包含以增加磁性穿隧接面(MTJ)裝置中反平行阻抗(RAP)以及平行阻抗(RP)之間的差量(亦即，△R)。但是，使用此等半金屬在奈米尺度MTJ裝置中藉由電流之寫入可能是不容易的。此處說明之一個或多個實施例包含提供寫入此等裝置而保持得益於半金屬系統中之大△R的方法。
於一特定實施例中，MTJ裝置包含在一固定磁層以及介電質界面之半金屬。一習見的鐵磁物質可被包含在一未固定磁層以及該介電質界面。因此，一裝置可包含一習見的鐵磁層於未固定磁層中以及半金屬於固定磁層中。該裝置可在-V之下被讀取，以至於電子自習見的鐵磁材料移動至半金屬為基礎之材料。此一方法可解決對於使用半 金屬之MTJ堆疊的電流感應切換之議題。讀取可在-V之下被進行，以至於電子自未固定磁層移動進入固定磁層。但是，於另一特定實施例中，MTJ裝置包含在未固定磁層以及介電質界面、或在兩介電質界面之半金屬。
於一論點中，一半金屬層可被包含於MTJ中，例如，供使用於記憶體裝置中。例如，第1圖展示依據本發明一實施例之用於STTM裝置的材料層堆疊之橫截面圖，其具有三層的STTM裝置之MTJ展開圖。
參看至第1圖，供用於STTM裝置之材料層堆疊100包含底部電極102、抗鐵磁層104、固定磁層106、介電層108、未固定磁層110以及頂部電極112。如第1圖右手側上之展示，材料層堆疊100之一MTJ部份120包含固定磁層106、介電層108以及未固定磁層110。
於一實施例中，底部電極102由適用於電氣式地接觸STTM裝置之固定磁層側的一材料或材料堆疊所構成。於一實施例中，底部電極102是由鉭(Ta)層102A、釕(Ru)層102B、鉭(Ta)層102C堆疊所構成，如第1圖中之展示。
於一實施例中，抗鐵磁層104是由適合便利於一相鄰固定磁層中(例如，固定磁層106)之自旋鎖定的材料所構成。於一實施例中，抗鐵磁層104是由一材料所構成，例如，但是不限定於，錳化銥(IrMn)或錳化鉑(PtMn)。
於一實施例中，固定磁層106是由適用於保持固定多數自旋之一材料或材料堆疊所構成。因此，固定磁層106(或參考層)可被稱為鐵磁層。於一實施例中，固定磁層 106是由硼鐵鈷化合物(CoFeB)之單一層所構成。但是，於另一實施例中，固定磁層106是由一硼鐵鈷化合物(CoFeB)層106A、釕(Ru)層106B、硼鐵鈷化合物(CoFeB)層106C堆疊所構成，如第1圖中之展示。
於一實施例中，介電層108是由適用於允許多數自旋電流通過該層之一材料所構成，而阻止至少一些限度之少數自旋電流通過該層。因此，介電層108(或自旋過濾層)可被稱為穿隧層。於一實施例中，介電層106是由一材料所構成，例如，但是不限定於，氧化鎂(MgO)或三氧化二鋁(Al2O3)。
於一實施例中，取決於應用，未固定磁層110是由適用於在多數自旋以及少數自旋之間轉變的材料所構成。因此，未固定磁層110(或記憶體層)可被稱為鐵磁記憶體層。於一實施例中，未固定磁層110是由硼鐵鈷化合物(CoFeB)層所構成。
於一實施例中，頂部電極112是由適用於電氣式地接觸STTM裝置之未固定磁層側的一材料或材料堆疊所構成。於一實施例中，頂部電極112是由釕(Ru)層112A、接觸金屬層112B之堆疊所構成，如第1圖中之展示。釕層112A可被包含以防止氧遷移進入未固定磁層110。金屬接觸層可提供用於電流傳導之低阻抗路線，並且可由，例如，但是不限定於，銅、鋁，鎳以及鈷之材料所構成。
依據本發明一實施例，固定磁層106、未固定磁層110之一，或其二者，包含半金屬材料層。於第一範例中， 於一實施例中，半金屬材料層被包含在固定磁層106以及介電層108界面中。於此一特定實施例中，固定磁層106是由半金屬材料所構成之單一層。但是，於另一特定實施例中，僅固定磁層106之一部份是由半金屬材料所構成，例如，取代上述之硼鐵鈷化合物(CoFeB)層106C。於第二範例中，於另一實施例中，半金屬材料層被包含在未固定磁層110以及介電層108界面中。於此一特定實施例中，未固定磁層110是由半金屬材料所構成之單一層。但是，於另一特定實施例中，僅未固定磁層110之一部份是由半金屬材料所構成，例如，在介電層108界面之一附屬層。於第三範例中，於另一實施例中，一第一半金屬材料層被包含在固定磁層106以及介電層108界面中，並且第二半金屬材料層被包含在未固定磁層110以及介電層108界面中。
對於磁性穿隧接面中之半金屬材料，有多種策略位置可被選擇。例如，於一實施例中，固定磁層是薄的半金屬(例如，在氧化鎂介電質與固定磁層之界面)以及相鄰至該半金屬之習見鐵磁材料(例如，具有較小於1之極性)的組合。於另一實施例中，未固定磁層是由在，例如，氧化鎂介電質與未固定磁層的界面之習見鐵磁材料(例如，具有較小於1之極性)以及一相鄰之半金屬材料的組合所構成。於一實施例中，如下面更詳細之說明，一半金屬以及介電質(例如，氧化鎂)界面是在固定磁層末端上，而氧化鎂以及習見鐵磁材料之界面是在未固定磁層末端上。習見鐵磁材料可以是如上所述之材料，例如，硼鐵鈷化合物。於一實施 例中，相對於習見鐵磁材料之半金屬材料的目標位置可依據下面第2B-7圖之說明而被選擇。
於一實施例中，如上所述之半金屬材料層被稱為哈斯勒(Heusler)合金，其是依據哈斯勒相位(Heusler phase)之鐵磁金屬合金。哈斯勒相位可以是具有特定成份以及面向中心立方形晶體結構之金屬互化合物。該等材料是鐵磁性，即使由於在鄰近磁離子之間的雙重-交換結構，而構成元素不是鐵磁性。該等材料通常包含錳離子，其是在立方形結構體中心並且含有最多數合金磁動量。於一特定實施例中，被包含在固定磁層106、未固定磁層110之任一層，或其二層中的半金屬材料層，是下列之材料層，例如，但是不限定於，鋁錳二銅合金(Cu2MnAl)、銦錳二銅合金(Cu2MnIn)、錫錳二銅合金(Cu2MnSn)、鋁錳二鎳合金(Ni2MnAl)、銦錳二鎳合金(Ni2MnIn)、錫錳二鎳合金(Ni2MnSn)、銻錳二鎳合金(Ni2MnSb)、鎵錳二鎳合金(Ni2MnGa)、鋁錳二鈷合金(Co2MnAl)、矽錳二鈷合金(Co2MnSi)、鎵錳二鈷合金(Co2MnGa)、鍺錳二鈷合金(Co2MnGe)、鋁錳二鈀合金(Pd2MnAl)、銦錳二鈀合金(Pd2MnIn)、錫錳二鈀合金(Pd2MnSn)、銻錳二鈀二合金(Pd2MnSb)、矽鐵二鈷合金(Co2FeSi)、矽三鐵合金(Fe3Si)、鋁釩二鐵合金(Fe2VAl)、鎵釩二錳合金(Mn2VGa)、以及鍺鐵二鈷合金(Co2FeGe)。
因此，一磁性穿隧接面可包含未固定磁層、固定磁層以及被配置在該未固定磁層以及該固定磁層之間的介 電層。未固定磁層以及該固定磁層之一者或兩者包含在介電層之界面的半金屬材料。於一實施例中，僅固定磁層包含在介電層之界面的一半金屬材料。於此一特定實施例中，固定磁層進一步包含疏遠於具有介電層之固定磁層的界面、而相鄰半金屬材料之鐵電材料。於此另一特定實施例中，未固定磁層包含鐵電材料。於此一特定實施例中，未固定磁層進一步包含疏遠於具有介電層之未固定磁層的界面、相鄰該鐵電材料之半金屬材料。於一實施例中，磁性穿隧接面進一步包含，疏遠於具有介電層之固定磁層的界面、而相鄰該固定磁層之抗鐵磁層。
於一實施例中，如在下面關聯於第8圖之另外的詳細說明中，非依電性記憶體裝置包含第一電極以及配置在第一電極之上的固定磁層。未固定磁層配置在固定磁層上面，並且第二電極配置在未固定磁層上面。介電層被配置在該未固定磁層以及該固定磁層之間。未固定磁層以及固定磁層之一者或兩者包含在具有介電層之一界面的半金屬材料。非依電性記憶體裝置同時也包含電氣式地連接到未固定磁層電極、源線、以及字組線之電晶體。於一實施例中，非依電性記憶體裝置進一步包含配置在固定磁層以及第一電極之間的抗鐵磁層。
於本發明之某些論點以及至少一些實施例中，某些名詞保持某些可界定之意義。例如，一“不固定”磁層是儲存一計算變量之磁層。一“固定”磁層是具有永久磁性之磁層。一穿隧障壁，例如，穿隧介電質或穿隧氧化物，是 被安置於不固定以及固定磁層間之一者。一固定磁層可被成型以產生至相關電路的輸入以及輸出。磁化可當經由該等輸入電極傳送電流時利用自旋轉移扭矩作用被寫入。磁化可當施加電壓至該等輸出電極時經由穿隧磁阻作用被讀取。於一實施例中，介電層108之作用是導致大的磁阻。該磁阻是當二個鐵磁層具有反平行、平行磁化時之磁阻以及具有平行磁化之狀態的磁阻之間差量的比率。
再次參看至第1圖右手側，包含未固定磁層110、介電層108以及固定磁層106之材料層堆疊100之部份120是習知如磁性穿隧接面。未固定磁層110以及固定磁層106可以是鐵磁層，其是可保持一磁場或極化。但是，固定磁層106被組態以保持多數自旋狀態(例如，被展示如對於平面的自旋狀態自旋至右方或對於垂直自旋狀態之往上自旋)。介電層108，其分離該未固定磁層110以及該固定磁層106，可具有一厚度，例如，在該未固定磁層110以及該固定磁層106之間大約是1奈米或較少的距離，以至於如果一偏壓被施加在頂部電極112以及底部電極102之間，則電子可隧穿過穿隧障壁層108。
於一實施例中，MTJ 120實質上作用如一電阻器，其中經由MTJ 120之電氣路線阻抗可存在二阻抗狀態中，“高”或“低”之任一者，取決於未固定磁層110中以及固定磁層106中之磁化方向或方位。參看至第1圖，於未固定磁層110中之自旋方向是往左(少數)的情況中，高阻抗狀態存在，其中未固定磁層110以及固定磁層106中之磁化方向 實質上是相反或彼此反平行。這以箭號被展示而於未固定磁層110中指向左方並且於固定磁層106中指向右方。再次參看至第1圖，於未固定磁層110中之自旋方向是往右(多數)的情況中，低阻抗狀態存在，其中未固定磁層110以及固定磁層106中的磁化方向實質上是排成直線或彼此平行。這以箭號被展示而於未固定磁層110中指向右方並且於固定磁層106中指向右方。應了解，關於MTJ 120之阻抗狀態“低”以及“高”是彼此相對的。換言之，高阻抗狀態僅是較高於低阻抗狀態的一可檢測阻抗，並且反之亦然。因此，藉由阻抗中之可檢測差量，低以及高阻抗狀態可代表不同的資訊位元(亦即，一個“0”或一個“1”)。
未固定磁層110中之磁化方向可使用自旋極化電流經由稱為自旋轉移扭矩(“STT”)之處理程序而被切換。一電氣電流通常是非極化(例如，由大約50%上自旋以及大約50%下自旋電子所構成)。自旋極化電流是上自旋或下自旋任一者而具有較大電子數目之一者，其可藉由電流通過固定磁層106而被產生。自旋極化電流之電子自固定磁層106隧穿過穿隧障壁或介電層108並且轉移其之自旋角動量至未固定磁層110，其中未固定磁層110將其之磁方向自反平行於固定磁層106之磁方向而定向或平行。未固定磁層110可藉由倒轉電流被返回至其之原始方向。
因此，MTJ 120可藉由其之磁化狀態而儲存資訊之單一位元(“0”或“1”)。儲存於MTJ 120中之資訊藉由驅動電流通過MTJ 120而被感應。未固定磁層110不需要電力以 維持其之磁方向。就此而言，當裝置之電力被移除時，MTJ 120之狀態被保存。因此，於一實施例中，由第1圖之堆疊100所構成的自旋轉移扭矩記憶體位元胞是非依電性。
雖然，例如，對於自旋轉移扭矩記憶體位元胞之堆疊層100的製造方法沒於此處被說明，應了解，用於製造之步驟可包含標準微電子式製造處理程序，例如，光學照相製版、蝕刻、薄膜沈澱、平面化(例如，化學機械鉋光(CMP))、擴散、計量、犧牲層之使用、蝕刻停止層之使用、平面化阻止層之使用及/或任何藉由微電子式構件製造之其他相關活動。
於另一論點中，讀取或寫入操作可於包含具有半金屬層之MTJ的記憶體元件上被進行。第2A圖展示作為對於不包含一半金屬材料之一磁層的狀態密度函數(DOS)之能量(E)標繪圖200A。第2B圖展示依據本發明一實施例之作為狀態密度函數(DOS)之能量(E)標繪圖，其分別地對於包含一半金屬材料的一固定磁層以及對於包含一半金屬材料之一未固定磁層，以及包含該等層之磁性穿隧接面(MTJ)的讀取操作。
參看至第2A圖，在費米(Fermi)能階(EF)，不包含半金屬材料之磁層包含多數自旋(上自旋)以及少數自旋(下自旋)兩狀態。相對地，參看至第2B圖，於包含半金屬材料之固定磁材料以及包含半金屬材料之未固定磁材料兩者中，僅有(或至少實質上所有)自旋狀態是在費米能階之多數(上自旋)自旋狀態。
於MTJ中，當不固定以及固定磁層中之自旋是分別地反平行以及平行時，高阻以及低阻狀態發生。高阻可被稱為RAP，而低阻可被稱為RP。再次參看至第2B圖，關於讀取其中包含半金屬材料之固定磁材料以及包含半金屬材料之未固定磁材料的一MTJ，半金屬在上自旋與向下自旋之間的傳導頻帶中具有一分割。因此，在費米能階中，有些電子僅具有一自旋方向。理想上，由於沒有穿隧通過進入之可用狀態，RAP被增加。增加的RAP導致在反平行以及平行狀態之間有較大的阻抗差量(△R)(例如，因為△R=RAP-RP)。這增加的△R可提高MTJ之讀取202。
第3圖展示依據本發明一實施例之作為一狀態密度函數(DOS)之能量(E)標繪圖300A以及300B，其分別地對於包含一半金屬材料之一固定磁層以及對於包含一半金屬材料之未固定磁層，以及包含該等層之一MTJ之寫入操作。參看至第3圖，在寫入302至包含半金屬材料之固定磁材料以及包含半金屬材料之未固定磁材料兩者的MTJ中，具有半金屬之難度可能發生。當自反平行切換至平行阻抗時，MTJ被加偏壓，如於第3圖之展示。一關心事項可能是，在寫入期間理想半金屬(例如，哈斯勒合金)中之高阻抗導致大電壓，其可能超出其層間的介電層(例如，層間的氧化鎂層)之崩潰標準。
更進一步地，第4圖展示依據本發明一實施例之作為狀態密度函數(DOS)之能量(E)標繪圖400A、400B，其分別地對於包含一半金屬材料之一固定磁層以及對於包含 一半金屬材料之未固定磁層，以及包含該等層之一MTJ的切換操作。參看至第4圖，其可能有自平行至反平行阻抗之切換402的議題。例如，自平行至反平行阻抗的切換需要自層間的介電層返回至未固定磁層之少數自旋的反映。相關的自旋轉移扭矩作用被壓制，因為理想上，於標準半金屬材料中沒有少數自旋。此等議題也可是關聯於“較不理想”之半金屬，其中傳導頻帶中之分割是較小的。套取或熱能致動可能導致用於切換之穿隧道進入以及少數自旋存在的一些狀態。但是，當半金屬材料被包含於固定磁層以及未固定磁層兩者中時，較高的寫入電壓以及電流走向仍然可存留。
為滿足上面所提之電位議題，第5圖展示依據本發明一實施例之作為狀態密度函數(DOS)之能量(E)的標繪圖500A以及500B，其分別地對於包含一半金屬材料之一固定磁層以及對於僅包含習見鐵磁材料之一未固定磁層，以及包含該等層之一MTJ的切換操作。參看至第5圖，未固定磁層中之半金屬以極化是較小於1之習見鐵磁鐵取代。對於自反平行至平行阻抗之切換502所產生的能量頻帶圖被展示。於第5圖之MTJ的配置中，鐵磁中之空狀態能夠在寫入期間使RAP減少並且提供較低的寫入電壓。
因此，第6圖展示依據本發明一實施例之作為狀態密度函數(DOS)之能量(E)的標繪圖600A、600B，其分別地對於包含一半金屬材料之一固定磁層以及對於僅包含習見的鐵磁材料之一未固定磁層，以及包含該等層之一MTJ 的寫入操作。參看至第6圖，對於自平行至反平行阻抗的寫入602，少數自旋存在於鐵磁未固定磁層中(因為極化是較小於1)。此等自旋之存在供應少數自旋，其反映回未固定磁層內以供切換，如第6圖中之展示。
第7圖展示依據本發明一實施例之作為狀態密度函數(DOS)的能量(E)之標繪圖700A以及700B，其分別地對於包含半金屬材料之固定磁層以及對於僅包含習見鐵磁材料之未固定磁層，以及包含該等層之一MTJ的讀取操作。參看至第7圖，當比較至包含理想半金屬之不固定以及固定磁層兩者的情況中，上面之方法可引動在穩定電流以及電壓之寫入。更進一步，較大的△R之優點仍然可藉由在-V之下讀取702而被實現。
因此，於一實施例中，讀取MTJ(例如，如被包含於非依電性記憶體裝置中)之方法，包含將第一電極接地，其中該第一電極被配置在一固定磁層之上、一未固定磁層配置在該固定磁層之上、並且一介電層被配置在該未固定磁層以及該固定磁層之間。該固定磁層包含在介電層之界面的半金屬材料。該方法進一步包含對被配置在該未固定磁層上之一第二電極作負偏壓。當對該第二電極作負偏壓後，通過該未固定磁層、該介電層以及該固定磁層之電流阻抗被量測。於此一實施例中，對第二電極作負偏壓包含以耦接至第二電極的電晶體來作偏壓。於另一實施例中，量測電流阻抗包含量測通過依據哈斯勒相位之一鐵磁金屬合金的電流之阻抗。
如上所述，包含磁材料層以及半金屬材料層之一層堆疊，例如，其形成一磁性穿隧接面，可被使用以製造為記憶體位元胞。例如，第8圖展示依據本發明一實施例包含自旋轉移扭矩元件810之自旋轉移扭矩記憶體位元胞800的分解圖。
參看至第8圖，自旋轉移扭矩元件810可包含未固定磁層電極812(其具有相鄰該未固定磁層電極812之未固定磁層814)、相鄰固定磁層818之固定磁層電極816、以及被配置在未固定磁層814以及固定磁層818之間的一穿隧障壁或介電層822。於一實施例中，未固定磁層814以及固定磁層818之一者或兩者包含半金屬材料。
一第一介電質元件823以及一第二介電質元件824可被形成而相鄰固定磁層電極816、固定磁層818、以及穿隧障壁或介電層822。固定磁層電極816可電氣式地連接到位元線832。未固定磁層電極812可連接到電晶體834。電晶體834可以熟習本技術者所了解的一方式連接到字組線836以及源線838。自旋轉移扭矩記憶體位元胞800可進一步包含另外的讀取以及寫入電路(未被展示)、感應放大器(未被展示)、位元線參考(未被展示)以及其類似者，如那些熟習本技術者所明白地，以供用於自旋轉移扭矩記憶體位元胞800之操作。應了解，複數個自旋轉移扭矩記憶體位元胞800可以是可操作地連接到另一者以形成記憶體陣列(未被展示)，其中該記憶體陣列可被包含於一非依電性記憶體裝置中。應了解，電晶體834可連接到固定磁層電極816或未 固定磁層電極812，雖然僅後者被展示。
第9圖展示依據本發明一實施例之電子式系統900的方塊圖。該電子式系統900可對應至，例如，輕便型系統、電腦系統、處理控制系統或採用一處理器以及一相關記憶體之任何其他系統。電子式系統900可包含微處理機902(其具有處理器904以及控制單元906)、記憶體裝置908以及輸入/輸出裝置910(應了解，於各種實施例中，電子式系統900可具有複數個處理器、控制單元、記憶體裝置單元及/或輸入/輸出裝置)。於一實施例中，電子式系統900具有一組指令，該組指令界定利用處理器904在資料上被進行之操作，以及，在處理器904、記憶體裝置908、以及輸入/輸出裝置910之間的其他處理程序。控制單元906藉由在導致指令自記憶體裝置908被取得並且被執行的一組操作之循環，而協調處理器904、記憶體裝置908以及輸入/輸出裝置910之操作。記憶體裝置908可包含如於本說明中被說明的自旋轉移扭矩元件。於一實施例中，記憶體裝置908被嵌入微處理機902中，如第9圖中之展示。
第10圖展示依據本發明一實作例之電腦裝置1000。電腦裝置1000外含著主機板1002。該主機板1002可包含一些構件，包含，但是不限定於，處理器1004以及至少一個通訊晶片1006。處理器1004是實際地以及電氣式地耦接至該主機板1002。於一些實作例中，至少一通訊晶片1006也實際地以及電氣式地耦接至該主機板1002。於進一步實作例中，通訊晶片1006是處理器1004之部件。
取決於其之應用，電腦裝置1000可包含可以或不可能實際地以及電氣式地耦接至主機板1002的其他構件。這些其他構件包含，但是不限定於，依電性記憶體(例如，DRAM)、非依電性記憶體(例如，ROM)、快閃記憶體、圖形處理器、數位信號處理器、密碼處理器、晶片組、天線、顯示器、觸控屏幕顯示器、觸控屏幕控制器、電池、音訊編解碼器、視訊編解碼器、功率放大器、全球定位系統(GPS)裝置、羅盤、加速器、迴轉儀、擴音機、攝影機、以及大量儲存裝置(例如，硬碟驅動器、小型碟片(CD)、數位多功能碟片(DVD)、以及其它者)。
通訊晶片1006引動用於轉移資料至以及轉移資料自電腦裝置1000之無線通訊。“無線”名稱以及其之衍生詞可被使用以說明電路、裝置、系統、方法、技術、通訊頻道、等等，其可經由非固態媒體以經由調變電磁發射之使用而通訊資料。該名稱不必然是不包含任何有線的相關裝置，雖然於一些實施例中它們可能不然。通訊晶片1006可實作任何一些無線標準或協定，包含，但是不限定於Wi-Fi(IEEE 802.11家族)、WiMAX(IEEE 802.16家族)、IEEE 802.20、長期進化(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、藍芽、其衍生性商品、以及被指定作為3G、4G、5G以及更多之任何其他無線協定。電腦裝置1000可包含複數個通訊晶片1006。例如，第一通訊晶片1006可專用於較短範圍的無線通訊，例如，Wi-Fi以及藍芽，並且第二通訊晶片1006 可專用於較長範圍的無線通訊，例如，GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO以及其他者。
電腦裝置1000之處理器1004包含封裝在處理器1004內之一積體電路晶圓。於本發明一些實作例中，處理器之積體電路晶圓包含一個或多個裝置，例如，依據本發明實作例建構之自旋轉移扭矩記憶體。“處理器”名稱可關聯於處理來自暫存器及/或記憶體之電子式資料的任何裝置或裝置之部份，以轉換電子資料成為可儲存於暫存器及/或記憶體中之其他電子資料。
通訊晶片1006也包含封裝在通訊晶片1006之內的積體電路晶圓。依據本發明另一實作例，通訊晶片之積體電路晶圓包含一個或多個裝置，例如，依據本發明實作例建構之自旋轉移扭矩記憶體。
於進一步實作例中，被外罩在電腦裝置1000內之另一構件可包含一積體電路晶圓，其包含一個或多個裝置，例如，依據本發明實作例建構之自旋轉移扭矩記憶體。
於各種實作例中，電腦裝置1000可以是膝上型電腦、小筆電、筆記型電腦、超級電子書、智慧型手機、平板電腦、個人數位助理(PDA)、超端移動式電腦、移動電話、桌上型電腦、伺服器、印表機、掃描器、監視器、機上盒、遊藝控制單元、數位攝影機、輕便型音樂播放機、或數位視訊記錄器。於進一步實作例中，電腦裝置1000可以是處理資料之任何其他電子式裝置。
因此，本發明之一個或多個實施例一般係關於微 電子式記憶體之製造。該微電子式記憶體可以是非依電性，其中即使當沒有電力時，記憶體也可保留儲存的資訊。一個或多個本發明實施例係有關用於非依電性微電子式記憶體裝置之自旋轉移扭矩記憶體元件的製造。此一元件可被使用於嵌入式非依電性記憶體中，不論是對於其之非依電性，或作為用於嵌入式動態隨機存取記憶體(eDRAM)之取代。例如，此一元件可被使用於在所給予的技術節點內之競爭性胞式尺度的1T-1X記憶體(X=電容器或電阻器)中。
因此，具有半金屬之STTM裝置以及用於寫入及讀取該等裝置之方法已被揭示。於一實施例中，一磁性穿隧接面包含未固定磁層、固定磁層以及被配置在未固定磁層以及固定磁層之間的介電層。未固定磁層以及固定磁層之一者或兩者包含在介電層之一界面的半金屬材料。但是，於一實施例中，僅固定磁層包括在介電層界面之半金屬材料。
100‧‧‧材料層堆疊
102‧‧‧底部電極
102A‧‧‧鉭(Ta)層
102B‧‧‧釕(Ru)層
102C‧‧‧鉭(Ta)層
104‧‧‧抗鐵磁層
106‧‧‧固定磁層
106A‧‧‧硼鐵鈷化合物(CoFeB)層
106B‧‧‧釕(Ru)層
106C‧‧‧硼鐵鈷化合物(CoFeB)層
108‧‧‧介電層(穿隧障壁層)
110‧‧‧未固定磁層
112‧‧‧頂部電極
112A‧‧‧釕(Ru)層
112B‧‧‧接觸金屬層
120‧‧‧磁性穿隧接面

Claims (20)

  1. 一種磁性穿隧接面，其包含：一未固定磁層；一固定磁層；以及配置在該未固定磁層與該固定磁層之間的一介電層，其中該未固定磁層和該固定磁層中之一或二者在與該介電層之界面處包含一半金屬材料，其中，該固定磁層在與該介電層之該界面處包含一半金屬材料，並且其中，該固定磁層在相鄰該半金屬材料且疏遠於該固定磁層與該介電層之該界面處包含一鐵電材料。
  2. 如申請專利範圍第1項之磁性穿隧接面，其中該未固定磁層包含一鐵電材料。
  3. 如申請專利範圍第2項之磁性穿隧接面，其中該未固定磁層進一步在相鄰該鐵電材料且疏遠於該未固定磁層與該介電層之該界面處包含一半金屬材料。
  4. 如申請專利範圍第1項之磁性穿隧接面，其中該半金屬材料是依據哈斯勒相位的一鐵磁金屬合金。
  5. 如申請專利範圍第4項之磁性穿隧接面，其中該半金屬材料是選自於由下列項目所組成之族群：Cu2MnAl、Cu2MnIn、Cu2MnSn、Ni2MnAl、Ni2MnIn、Ni2MnSn、Ni2MnSb、Ni2MnGa、Co2MnAl、Co2MnSi、Co2MnGa、Co2MnGe、Pd2MnAl、Pd2MnIn、Pd2MnSn、Pd2MnSb、Co2FeSi、Fe3Si、Fe2VAl、Mn2VGa、以及Co2FeGe。
  6. 如申請專利範圍第1項之磁性穿隧接面，其進一步包含：一抗鐵磁層，其相鄰該固定磁層且疏遠於該固定磁層與該介電層之該界面。
  7. 一種非依電性記憶體裝置，其包含：一第一電極；配置在該第一電極上的一固定磁層；配置在該固定磁層上的一未固定磁層；配置在該未固定磁層上的一第二電極；配置在該未固定磁層與該固定磁層之間的一介電層，其中該未固定磁層和該固定磁層中之一或二者在與該介電層之界面處包含一半金屬材料；以及一電晶體，其電氣式地連接到該第一電極或該第二電極、一源線、以及一字組線，其中，該固定磁層在與該介電層之該界面處包含一半金屬材料，並且其中，該固定磁層包含配置在該半金屬材料與該第一電極之間且疏遠於該固定磁層與該介電層之該界面處的一鐵電材料。
  8. 如申請專利範圍第7項之非依電性記憶體裝置，其中該電晶體電氣式地連接到該第一電極、該源線、以及該字組線。
  9. 如申請專利範圍第7項之非依電性記憶體裝置，其中該電晶體電氣式地連接到該第二電極、該源線、以及該字組線。
  10. 如申請專利範圍第7項之非依電性記憶體裝置，其進一步包含：配置在該固定磁層與該第一電極之間的一抗鐵磁層。
  11. 如申請專利範圍第7項之非依電性記憶體裝置，其中該未固定磁層包含一鐵電材料。
  12. 如申請專利範圍第11項之非依電性記憶體裝置，其中該未固定磁層進一步包含配置在該鐵電材料與該第二電極之間且疏遠於該未固定磁層與該介電層之該界面處的一半金屬材料。
  13. 如申請專利範圍第7項之非依電性記憶體裝置，其中該半金屬材料是依據哈斯勒相位的一鐵磁金屬合金。
  14. 如申請專利範圍第13項之非依電性記憶體裝置，其中該半金屬材料是選自於由下列項目所組成之族群：Cu2MnAl、Cu2MnIn、Cu2MnSn、Ni2MnAl、Ni2MnIn、Ni2MnSn、Ni2MnSb、Ni2MnGa、Co2MnAl、Co2MnSi、Co2MnGa、Co2MnGe、Pd2MnAl、Pd2MnIn、Pd2MnSn、Pd2MnSb、Co2FeSi、Fe3Si、Fe2VAl、Mn2VGa、以及Co2FeGe。
  15. 一種用於讀取非依電性記憶體裝置之方法，該方法包含下列步驟：將一第一電極、一未固定磁層、和一介電層接地，其中在該第一電極上配置有該固定磁層，該未固定磁層係配置在該固定磁層之上，且該介電層係配置在該未固 定磁層與該固定磁層之間，其中該固定磁層在與該介電層之界面處包含一半金屬材料，並且其中該固定磁層在相鄰該半金屬材料且疏遠於該固定磁層與該介電層之該界面處包含一鐵電材料；對配置在該未固定磁層之上的一第二電極作負偏壓；以及在對該第二電極作負偏壓後，量測通過該未固定磁層、該介電層、及該固定磁層的一電流之阻抗。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中對該第二電極作負偏壓之步驟包含：以耦接至該第二電極的一電晶體來作偏壓。
  17. 如申請專利範圍第15項之方法，其中量測該電流之阻抗之步驟包含：量測通過依據哈斯勒相位的一鐵磁金屬合金的一電流之阻抗。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該鐵磁金屬合金是選自於由下列項目所組成之族群：Cu2MnAl、Cu2MnIn、Cu2MnSn、Ni2MnAl、Ni2MnIn、Ni2MnSn、Ni2MnSb、Ni2MnGa、Co2MnAl、Co2MnSi、Co2MnGa、Co2MnGe、Pd2MnAl、Pd2MnIn、Pd2MnSn、Pd2MnSb、Co2FeSi、Fe3Si、Fe2VAl、Mn2VGa、以及Co2FeGe。
  19. 一種磁性穿隧接面，其包含：一未固定磁層；一固定磁層；以及配置在該未固定磁層與該固定磁層之間的一介電 層，其中該未固定磁層和該固定磁層中之一或二者在與該介電層之界面處包含一半金屬材料，其中，該未固定磁層包含一鐵電材料，並且其中，該未固定磁層在相鄰該鐵電材料且疏遠於該未固定磁層與該介電層之該界面處包含一半金屬材料。
  20. 一種非依電性記憶體裝置，其包含：一第一電極；配置在該第一電極上的一固定磁層；配置在該固定磁層上的一未固定磁層；配置在該未固定磁層上的一第二電極；配置在該未固定磁層與該固定磁層之間的一介電層，其中該未固定磁層和該固定磁層中之一或二者在與該介電層之界面處包含一半金屬材料；以及一電晶體，其電氣式地連接到該第一電極或該第二電極、一源線、以及一字組線，其中，該未固定磁層包含一鐵電材料，並且其中，該未固定磁層包含配置在該鐵電材料與該第二電極之間且疏遠於該未固定磁層與該介電層之該界面處的一半金屬材料。
TW101142604A 2011-12-19 2012-11-15 具有半金屬的自旋轉移扭矩記憶體裝置以及用於寫入和讀取該裝置的方法 TWI529708B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2011/065882 WO2013095336A1 (en) 2011-12-19 2011-12-19 Spin transfer torque memory (sttm) device with half-metal and method to write and read the device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201329973A TW201329973A (zh) 2013-07-16
TWI529708B true TWI529708B (zh) 2016-04-11

Family

ID=48669003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101142604A TWI529708B (zh) 2011-12-19 2012-11-15 具有半金屬的自旋轉移扭矩記憶體裝置以及用於寫入和讀取該裝置的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9728238B2 (zh)
KR (1) KR101624815B1 (zh)
CN (1) CN103999219A (zh)
TW (1) TWI529708B (zh)
WO (1) WO2013095336A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3123536B1 (en) * 2014-03-26 2019-03-13 Intel Corporation Techniques for forming spin-transfer torque memory (sttm) elements having annular contacts
EP3198598A4 (en) * 2014-09-25 2018-07-18 Intel Corporation Strain assisted spin torque switching spin transfer torque memory
WO2016209257A1 (en) 2015-06-26 2016-12-29 Intel Corporation Perpendicular magnetic memory with reduced switching current
US10891974B1 (en) 2017-06-07 2021-01-12 Sandisk Technologies Llc Magnetic head with current assisted magnetic recording and method of making thereof
US10896690B1 (en) * 2017-06-07 2021-01-19 Sandisk Technologies Llc Magnetic head with current assisted magnetic recording and method of making thereof
US10374148B1 (en) 2018-02-08 2019-08-06 Sandisk Technologies Llc Multi-resistance MRAM
US10381548B1 (en) 2018-02-08 2019-08-13 Sandisk Technologies Llc Multi-resistance MRAM
US11502188B2 (en) 2018-06-14 2022-11-15 Intel Corporation Apparatus and method for boosting signal in magnetoelectric spin orbit logic
US11411173B2 (en) * 2018-06-15 2022-08-09 Intel Corporation Perpendicular spin transfer torque devices with improved retention and thermal stability
US11476412B2 (en) 2018-06-19 2022-10-18 Intel Corporation Perpendicular exchange bias with antiferromagnet for spin orbit coupling based memory
US11616192B2 (en) 2018-06-29 2023-03-28 Intel Corporation Magnetic memory devices with a transition metal dopant at an interface of free magnetic layers and methods of fabrication
US11017801B1 (en) 2018-10-09 2021-05-25 Western Digital Technologies, Inc. Magnetic head with assisted magnetic recording and method of making thereof
US10891975B1 (en) 2018-10-09 2021-01-12 SanDiskTechnologies LLC. Magnetic head with assisted magnetic recording and method of making thereof

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5793279A (en) * 1996-08-26 1998-08-11 Read-Rite Corporation Methods and compositions for optimizing interfacial properties of magnetoresistive sensors
US6958927B1 (en) * 2002-10-09 2005-10-25 Grandis Inc. Magnetic element utilizing spin-transfer and half-metals and an MRAM device using the magnetic element
US7190611B2 (en) * 2003-01-07 2007-03-13 Grandis, Inc. Spin-transfer multilayer stack containing magnetic layers with resettable magnetization
US6977801B2 (en) * 2003-02-24 2005-12-20 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Magnetoresistive device with exchange-coupled structure having half-metallic ferromagnetic Heusler alloy in the pinned layer
KR100624417B1 (ko) * 2004-01-31 2006-09-18 삼성전자주식회사 터널링 자기 저항 소자
JP2005228998A (ja) * 2004-02-13 2005-08-25 Japan Science & Technology Agency 磁性薄膜及びそれを用いた磁気抵抗効果素子並びに磁気デバイス
US7489541B2 (en) 2005-08-23 2009-02-10 Grandis, Inc. Spin-transfer switching magnetic elements using ferrimagnets and magnetic memories using the magnetic elements
JP4582488B2 (ja) * 2006-04-27 2010-11-17 独立行政法人科学技術振興機構 磁性薄膜及びそれを用いた磁気抵抗効果素子並びに磁気デバイス
US7672088B2 (en) * 2006-06-21 2010-03-02 Headway Technologies, Inc. Heusler alloy with insertion layer to reduce the ordering temperature for CPP, TMR, MRAM, and other spintronics applications
US20090168269A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-02 Matthew Joseph Carey Current perpendicular to plane spin valve with high-polarization material in ap1 layer for reduced spin torque
US8057925B2 (en) * 2008-03-27 2011-11-15 Magic Technologies, Inc. Low switching current dual spin filter (DSF) element for STT-RAM and a method for making the same
US20100103565A1 (en) * 2008-10-27 2010-04-29 Seagate Technology Llc St-ram employing heusler alloys
JP5661995B2 (ja) * 2008-12-15 2015-01-28 エイチジーエスティーネザーランドビーブイ 磁気抵抗効果型磁気ヘッド
JP5527669B2 (ja) * 2009-05-22 2014-06-18 独立行政法人物質・材料研究機構 強磁性トンネル接合体およびそれを用いた磁気抵抗効果素子
FR2946183B1 (fr) * 2009-05-27 2011-12-23 Commissariat Energie Atomique Dispositif magnetique a polarisation de spin.
JP5123365B2 (ja) * 2010-09-16 2013-01-23 株式会社東芝 磁気抵抗素子及び磁気メモリ
US8796794B2 (en) 2010-12-17 2014-08-05 Intel Corporation Write current reduction in spin transfer torque memory devices

Also Published As

Publication number Publication date
KR101624815B1 (ko) 2016-05-26
WO2013095336A1 (en) 2013-06-27
CN103999219A (zh) 2014-08-20
TW201329973A (zh) 2013-07-16
US9728238B2 (en) 2017-08-08
KR20140101811A (ko) 2014-08-20
US20130336045A1 (en) 2013-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI529708B (zh) 具有半金屬的自旋轉移扭矩記憶體裝置以及用於寫入和讀取該裝置的方法
US9882123B2 (en) Perpendicular spin transfer torque memory (STTM) device with enhanced stability and method to form same
TWI590242B (zh) 具有耦合的自由磁性層之垂直自旋轉移力矩記憶體（ｓｔｔｍ）裝置
US9496486B2 (en) Perpendicular spin transfer torque memory (STTM) device having offset cells and method to form same
JP6176882B2 (ja) スピンホールｍｔｊデバイスを有するクロスポイントアレイのｍｒａｍ
TWI552398B (zh) 具有地形平滑電極的自旋轉移扭矩記憶體（ｓｔｔｍ）裝置及其形成方法
KR20170048327A (ko) 내부의 자기층에 변형을 유도하기 위한 계면을 갖는 스핀 전달 토크 메모리 및 로직 디바이스

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees