專利名稱：提高可伸縮性的磁電阻隨機存取存儲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體存儲器件。
具體而言，本發(fā)明涉及利用磁場的半導體隨機存取存儲器件。
背景技術：
存儲器件是電子系統(tǒng)中極為重要的部件。三種最重要的商業(yè)高密度存儲器技術為SRAM、DRAM和快擦寫存儲器。這些存儲器件都使用電荷存儲信息，且均具有其自身的優(yōu)點。SRAM讀和寫速度快，不過其具有易失性，且需要大單元(cell)面積。DRAM高密度，不過也具有易失性，且需要每隔數(shù)毫秒就刷新一次存儲電容器。這些需求增加了控制電子器件的復雜性。
如今，快擦寫存儲器(FLASH)在應用中成為主要的非易失性存儲器件。典型的非易失性存儲器件使用在浮動氧化物層(floating oxidelayer)中俘獲的電荷來存儲信息。快擦寫存儲器的缺點包括電壓要求高以及編程和擦除時間長。另外，在存儲器失效之前，快擦寫存儲器具有104～106個周期的較差寫入持續(xù)時間。此外，為保持合理的數(shù)據(jù)記憶力，柵極氧化物的厚度必須保持高于允許電子隧道效應的閾值，因此限制了快擦寫存儲器定標趨勢。
為克服這些缺陷，人們正對新型磁存儲器件進行研究。一種這樣的器件是磁電阻RAM(以后稱之為“MRAM”)。MRAM有潛力具有類似于DRAM的速度性能。然而，為實現(xiàn)商用，MRAM必須具有同當前存儲器技術可比的存儲器密度，可伸縮適應未來升級，操作在低電壓，功率消耗低，且讀/寫速度具有競爭力。
對于MRAM器件，存儲器狀態(tài)的穩(wěn)定性，讀/寫周期的可重復性，和存儲器元件至元件切換場的一致性成為其設計特性的三個最重要的方面。MRAM中存儲器狀態(tài)并不是由電能來保持，而是由磁矩矢量的方向來保持。通過施加磁場并且使單元中的磁性材料磁化成兩種可能的存儲器狀態(tài)中的一種，來實現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)。通過檢測電阻差來恢復數(shù)據(jù)，其中兩種狀態(tài)的電阻不同。通過流經(jīng)在磁結構之外的導線或流經(jīng)磁結構本身的電流來產(chǎn)生編程磁場。
傳統(tǒng)MRAM器件取決于具有縱橫比的位形狀來產(chǎn)生提供切換場的形狀各向異性。隨著位尺寸的減小，出現(xiàn)了三個問題。首先，對于給定形狀和膜厚度，切換場增大，需要更大的電流來切換。其次，減小了總切換體積(total switching volume)，從而，與切換體積和切換場成正比的、用于反轉(zhuǎn)的能量勢壘也減小。能量勢壘指磁矩矢量從一個狀態(tài)切換到另一個狀態(tài)所需的能量。能量勢壘決定MRAM器件的數(shù)據(jù)保持力和差錯率，并且如果勢壘過小，會因熱漲落而出現(xiàn)不期望的反轉(zhuǎn)。最后，由于切換場是由形狀產(chǎn)生的，當位尺寸減小時，切換場變得對形狀變化更為敏感。由于在更小尺度上光刻定標變得更為困難，MRAM器件將難于保持緊湊的切換分布。
因此，克服現(xiàn)有技術中固有的上述及其他缺陷，將很有意義。
因此，本發(fā)明的一個目的在于，提供一種新型、改進的磁電阻隨機存取存儲器件。
本發(fā)明的一個目的在于，提供一種新型、改進的磁電阻隨機存取存儲器件，其可在保持切換場近似恒定的同時進行定標。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種新型、改進的磁電阻隨機存取存儲器件，其具有可控的磁切換體積(magnetic switching volume)。
本發(fā)明的又一目的在于，提供一種新型、改進的磁電阻隨機存取存儲器件，其具有可控的能量勢壘，以使器件的位差錯率最小。
本發(fā)明的一個目的在于，提供一種新型、改進的磁電阻隨機存取存儲器件，其可使用傳統(tǒng)光刻工藝制造。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種新型、改進的磁電阻隨機存取存儲器件，其切換場對形狀的依賴性更小。

發(fā)明內(nèi)容
為實現(xiàn)上述及其他目的和優(yōu)點，本發(fā)明批露了一種可伸縮磁電阻隧道結存儲器(下面稱作“MRAM”)器件。MRAM器件包括在其上設置有固定磁區(qū)的襯底。然后在固定磁區(qū)上設置足夠厚以作為電子隧道勢壘的電絕緣材料，自由磁區(qū)處于電絕緣材料之上?？拷淼绖輭镜墓潭ù艆^(qū)具有固定在最佳方向的合成磁矩矢量。
在優(yōu)選實施例中，自由磁區(qū)包括合成反鐵磁(以后稱之為“SAF”)層材料。合成反鐵磁層材料包括N個反鐵磁耦合的鐵磁材料層，其中，N為大于或等于2的整數(shù)。N個層決定了磁切換體積，通過改變N可對其進行調(diào)整。在優(yōu)選實施例中，通過在各鄰近鐵磁層之間夾有反鐵磁耦合間隔層，將N個鐵磁層反鐵磁耦合。
在優(yōu)選實施例中，總的凈磁矩矢量包括所有N個子層磁矩矢量的矢量和。因為將各子層與其鄰近層反鐵磁耦合，在零磁場中子層磁矩可以指向兩個反平行的方向。從而由M1和M2之差決定總磁矩，其中M1和M2分別為每個方向的總子層磁矩。通過反鐵磁耦合間隔層的耦合，磁矩矢量通常反平行取向。反鐵磁耦合還通過MRAM結構中各層的靜磁場來產(chǎn)生。從而，除了消除兩個磁層之間的鐵磁耦合外，間隔層不必提供任何附加的反鐵磁耦合。
鐵磁層中磁距矢量可以具有不同幅值，以提供由ΔM＝(M2-M1)指定的合成磁距矢量和子層磁矩分數(shù)平衡比(sub-layer momentfractional balance ratio)Mbr=(M2-M1)(M2+M1)=ΔMMtotal,]]>其中Mtotal＝M1+M2為N個層的總磁矩。N層結構的合成磁距矢量隨施加的磁場而自由旋轉(zhuǎn)。在零場中，合成磁距矢量的方向?qū)⑹欠€(wěn)定的，該方向是由磁性各向異性決定的，即與固定磁區(qū)的合成磁矩矢量平行或反平行。
流過MRAM器件的電流取決于隧道磁電阻，隧道磁電阻由直接與隧道勢壘鄰近的自由和固定磁區(qū)的磁矩矢量的相對取向而決定。如果磁距矢量平行，則MRAM器件電阻較低，偏壓將導致更大的電流流過器件。將此狀態(tài)定義為“1”。如果磁距矢量反平行，則MRAM器件電阻較高，所施加的偏壓將導致更小的電流流過器件。將此狀態(tài)定義為“0”。應該理解，這些定義是隨意的，反之也可，不過在此示例中所用定義出于說明目的。因此，在磁電阻存儲器中，通過施加使得MRAM器件中的磁距矢量相對于固定參考層中的磁距矢量具有平行和反平行方向之中任一種方向的取向的磁場，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。
可以調(diào)整鐵磁層的數(shù)量N，以增大自由磁區(qū)的磁切換體積。通過增大磁切換體積，增大了無意中使磁矩矢量反轉(zhuǎn)所需的能量勢壘。能量勢壘增大帶來的效果是減小了因熱漲落的無意反轉(zhuǎn)所造成的數(shù)據(jù)保持差錯率。從而，增加了存儲器狀態(tài)的穩(wěn)定性。增加鐵磁層可以使子層磁矩平衡比Mbr不發(fā)生變化，并且對于圓形位形狀，切換場保持恒定。因此，由于反鐵磁耦合的各鐵磁層必須克服其固有的各向異性而反轉(zhuǎn)，總能量勢壘增大，從而使磁切換體積增大，而不增大所需的切換電流。因而，可將MRAM器件定標至更小的橫向尺寸，并且通過增加更多反鐵磁耦合的鐵磁層，同時保持恒定的子層力矩平衡比，可使磁切換體積保持恒定或者將其調(diào)整到所需數(shù)值。
在優(yōu)選實施例中，MRAM器件的形狀為圓形，使得不會因形狀各向異性而對切換場產(chǎn)生影響。在這種結構中，主導設定切換場的參數(shù)為材料的感應磁各向異性Hk。對于如NiFeCo的典型材料而言，Hk大約僅為20Oe，這對于MRAM器件的操作而言是不能滿足需要的。如果SAF N層結構包含在自由區(qū)中，則根據(jù)子層磁矩分數(shù)平衡比Mbr，使各向異性和切換場Hsw得以放大，從而使得Hsw=(M2+M1)(M2-M1)·Hk=HkMbr,]]>其中M1，M2分別為N層結構在每個方向的總子層磁矩。切換場增大是由于，更小的合成磁矩矢量對于外部磁場旋轉(zhuǎn)N個鐵磁層中的所有自旋(spin)而言，變得更難以控制。因此，相反磁矩的幅值彼此越接近，則有效切換場就越強。從而，通過控制感應Hk和子層磁矩平衡比Mbr，可以將切換場調(diào)節(jié)到合理數(shù)值。由于圓形形狀并非切換場的主要來源，形狀敏感性降低。此外，由于形狀邊緣處的有效磁荷遠小于具有可比厚度的單層膜的有效磁荷，合成磁矩矢量的削弱進一步減小了形狀變化的影響。


對本領域技術人員而言，結合以下附圖，通過后面對本文優(yōu)選實施例的詳細描述，將易于理解上述及其他更為具體的本發(fā)明目的和優(yōu)點圖1表示可伸縮性提高的磁電阻隨機存取存儲器件的截面圖；而圖2表示當其他層保持恒定厚度40時，N層結構中體(bulk)自由層膜的矯頑力與一個鐵磁層厚度之間的關系的圖表。
具體實施例方式
現(xiàn)參看圖1，圖1說明根據(jù)本發(fā)明的可伸縮磁電阻隧道結存儲單元5的簡化截面圖?？缮炜s磁電阻隧道結存儲單元5包括支持襯底10，在其上沉積有種子層。支持襯底10可以為例如半導體襯底或晶片，并且可以在其上形成半導體控制器件。種子層20形成在支持襯底10上，以幫助其余材料層的形成和操作。然后在種子層20上沉積反鐵磁層30，反鐵磁層包括例如Ni，F(xiàn)e，Mn，Co或其組合物。應當理解，種子層20是可選的，并且在本優(yōu)選實施例中包含有種子層僅出于說明目的。此外，設置反鐵磁層30是出于制造方便，可以有許多其他可能結構。
具有合成磁矩矢量57的第一磁區(qū)55處于反鐵磁層30上。電絕緣層70設置在第一磁區(qū)55上，具有合成磁矩矢量87的第二磁區(qū)135設置在電絕緣層70上。電絕緣層70作為隧道勢壘結。應當理解，電絕緣層70可以包括多個絕緣層，不過所示出一層是用于說明目的。
反鐵磁層30沿最佳磁軸單向栓固合成磁矩矢量57，除非施加足夠大的磁場以克服層30的栓固作用。通常，反鐵磁層30足夠厚，以保證寄生信號和正常單元寫入信號不會切換合成磁矩矢量57。
在優(yōu)選實施例中，固定磁區(qū)55包括合成反鐵磁層材料，合成反鐵磁層材料包括將反鐵磁耦合間隔層50夾在鐵磁層60與鐵磁層40之間的三層結構。不過應當理解，磁區(qū)55可以包含除三層結構以外的合成反鐵磁層材料，在本實施例中使用三層結構僅出于說明目的。另外，磁區(qū)55為固定磁區(qū)，意味著當施加適當?shù)拇艌鰰r合成磁矩矢量57不自由旋轉(zhuǎn)，并用作參考層。
自由磁區(qū)135包含合成反鐵磁層材料，合成反鐵磁材料包括N個反鐵磁耦合的鐵磁層，其中N為大于或等于2的整數(shù)。在此處所示實施例中，為了簡化起見，選擇N等于2，從而磁區(qū)包括三層結構，其中，反鐵磁耦合間隔層90夾在鐵磁層80與鐵磁層100之間。鐵磁層80和100分別具有厚度81和101。另外，反鐵磁耦合間隔層90具有厚度86。應當理解，磁區(qū)135中的合成反鐵磁層材料可以包含具有不同數(shù)量鐵磁層的其他結構，在本實施例中使用三層結構僅為了說明目的。例如，可以使用鐵磁層/反鐵磁耦合間隔層/鐵磁層/反鐵磁耦合間隔層/鐵磁層構成的五層堆疊，其中N等于3。
通常，反鐵磁耦合間隔層50和90包括元素Ru，Os，Re，Cr，Rh和Cu，或其組合。另外，鐵磁層40，60，80和100通常包括Ni，F(xiàn)e，Mn，Co或其組合的合金。鐵磁層80和100分別具有磁矩矢量85和105，并且通常通過反鐵磁耦合間隔層90的耦合保持反平行。此外，磁區(qū)135具有合成磁矩矢量87。合成磁距矢量57和87沿最佳方向的各向異性易磁化軸方向取向。另外，磁區(qū)135為自由磁區(qū)，意味著當存在施加磁場時合成磁矩矢量87自由旋轉(zhuǎn)。
雖然圖中在磁區(qū)55與135中反鐵磁耦合層處于鐵磁層之間，不過應當理解，可通過其他方式，例如靜磁場或其他特性，將鐵磁層反鐵磁耦合。例如，當將單元的縱橫比減小至5或更小時，由靜磁通量閉包(magnetostatic flux closure)使鐵磁層反平行耦合。在此情形中，任何阻擋層之間鐵磁交換的非磁性間隔層都足以滿足需要。不過，在優(yōu)選實施例中，通過在各鄰近鐵磁層之間夾入反鐵磁耦合材料使鄰近鐵磁層反鐵磁耦合。使用合成反鐵磁層材料的優(yōu)點是，磁距矢量的反平行耦合防止在給定厚度處形成旋渦(vortex)，其中如果使用單層則會在該厚度處形成旋渦。
此外，在可伸縮磁電阻隧道結存儲單元5的制造過程中，順序沉積或按其他方式形成各個相繼層(即20，30，40等)，可通過半導體制造業(yè)已知的任何技術有選擇地進行沉積，光刻處理，刻蝕等來限定每個單元。在至少鐵磁層80和100的沉積過程中，提供磁場來設置這些層的易磁化軸(感應各向異性)。還可以通過在存在磁場的情況下進行退火來在沉積之后設置各向異性軸。
可以調(diào)整自由區(qū)135中鐵磁層的數(shù)量N，使得當將器件橫向定標至更小尺寸時，自由區(qū)135的磁切換體積保持基本恒定或增大。因此，可以控制MRAM器件5的磁切換體積，從而能夠使位差錯率最小?？梢赃x擇層的厚度81和101和/或材料，使得在器件被橫向定標時，切換磁矩85和105所需的磁場保持基本恒定(術語“基本恒定”意在包括適度的增大)。由于可以選擇N個鐵磁層以使磁矩平衡比Mbr不變，對于圓形平面，切換場Hsw保持恒定。由于各單個鐵磁層必須克服其感應各向異性才能反轉(zhuǎn)，用于磁距矢量反轉(zhuǎn)的總能量勢壘增大，從而在Hsw沒有增大的條件下增大了有效體積。對于縱橫比大于1的位形狀而言，通過適當選擇鄰近鐵磁層中的磁矩平衡，可以增大體積，同時使切換場的增加最小化。
在一可選實施例中，磁電阻隧道結存儲單元5具有磁區(qū)55和135，對于非圓形平面，它們的長/寬比均在1至5的范圍內(nèi)。當自由和固定區(qū)135和55的縱橫比小于5時，磁區(qū)135中的磁距矢量85和105極容易因靜磁邊緣場(magnetostatic fringing fields)而完全反平行對準。因此，該靜磁耦合允許用不允許層間交換的間隔層替換反鐵磁耦合層。在優(yōu)選實施例中，MRAM器件5形狀為圓形(通常平行于襯底10的橫截面)，使得不會因形狀各向異性對切換場造成影響，另外還由于易于使用光刻處理使器件橫向定標至更小尺寸。不過應該理解，MRAM器件5可具有其他形狀，如正方形，矩形，橢圓形，或菱形，但所示為圓形是出于簡單起見。
在圓形平面內(nèi)，主要設定切換場的參數(shù)為材料的感應磁各向異性Hk。對于諸如NiFeCo的典型材料，Hk大約僅為20Oe，這不適于MRAM器件的操作。如果N層結構包含在自由磁區(qū)中，則根據(jù)各個子層磁矩的子層磁矩平衡比來放大有效各向異性和切換場Hsw，使得HSW=(M85+M105)(M85-M105)·HK,]]>其中，M85，M105分別為鐵磁層80和100中磁矩矢量的量值。
現(xiàn)參看圖2，圖2的圖表說明了三層結構的有效切換場Hsw與鐵磁層100的厚度101之間的關系。圖2中數(shù)據(jù)圖表由未形成圖案的體材料膜產(chǎn)生，并且代表了圓形位圖案的HSW變化趨勢。因此，圖2直接證實了不平衡合成反鐵磁結構的放大效果。
在此具體示例中，選擇反鐵磁耦合間隔層90的厚度86為7，鐵磁層80的厚度81為40。此外，在該示例中，反鐵磁間隔層90包括Ru，鐵磁層80和100包括NiFeCo。隨著鐵磁層100的厚度101從近似30改變至75，在近似為35至45的范圍內(nèi)HSW變化較大。對于最優(yōu)化的MRAM器件操作，HSW應近似在50Oe和150Oe之間的范圍內(nèi)。可通過改變所示厚度101將HSW設置在該范圍內(nèi)。如果將厚度101設置在40，則HSW將近似為225奧斯特(Oersted)，這有可能過高了。如果將厚度101設置約43，則HSW將近似為75奧斯特，這是更為理想的值。關鍵在于，通過調(diào)整厚度81，86和101，可使HSW調(diào)整到所需的值。
這樣，可伸縮磁電阻存儲器件具有通過改變N就能夠?qū)ζ溥M行控制的磁切換體積。通過調(diào)整N，當將MRAM器件橫向定標至更小尺寸時，可增大磁切換體積。從而，減少因熱漲落所造成的位差錯率。此外，通過改變鐵磁層的厚度和/或材料，能夠控制HSW。通過控制HSW，可將切換場調(diào)整至當將器件橫向定標至更小尺寸時對于MRAM器件操作足夠的所需值。
對本領域技術人員而言，會易于想到此處所述實施例的多種改變和變型。在這些改變和變型不偏離本發(fā)明精神的前提下，有意將它們包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，并僅通過后面權利要求的合理解釋進行描述。
以上通過如此清晰和簡明的術語充分描述了本發(fā)明，從而本領域技術人員能夠理解以及實現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明權利要求為
權利要求
1.一種可伸縮磁電阻隧道結存儲器單元，包括電絕緣材料，用于形成磁電阻隧道勢壘；第一磁區(qū)，安置在電絕緣材料的一側，第一磁區(qū)在電絕緣材料附近具有磁距矢量；第二磁區(qū)，安置在電絕緣材料的相對側，第二磁區(qū)在絕緣材料附近具有磁距矢量，且在平行于或反平行于第一磁區(qū)磁距矢量的方位取向，電絕緣材料和第一及第二磁區(qū)形成磁電阻隧道結器件，并且第一和第二磁區(qū)其中至少一個包括具有磁切換體積的合成反鐵磁層材料，合成反鐵磁層材料包括N個反鐵磁耦合的鐵磁層，其中，N為大于或等于2的整數(shù)，且能夠通過改變N來調(diào)整磁切換體積，從而當將磁電阻存儲器元件橫向定標至更小尺寸時，為切換非易失性存儲器操作保持足夠的能量勢壘。
2.如權利要求1所述的可伸縮磁電阻隧道結存儲器單元，其中，通過增大N來調(diào)整磁切換體積，使得當將磁電阻存儲器元件橫向定標至更小尺寸時切換體積保持基本恒定或增加。
3.如權利要求1所述的可伸縮磁電阻隧道結存儲器單元，其中，當將磁電阻存儲器元件橫向定標至更小尺寸時，第一和第二磁區(qū)其中之一的子層磁矩分數(shù)平衡比保持恒定。
4.一種可伸縮磁電阻隧道結存儲器單元，包括電絕緣材料，用于形成磁電阻隧道勢壘；第一磁區(qū)，安置在電絕緣材料的一側，第一磁區(qū)在電絕緣材料附近具有磁距矢量；第二磁區(qū)，安置在電絕緣材料的相對側，第二磁區(qū)在絕緣材料附近具有磁距矢量，且在平行于或反平行于第一磁區(qū)的磁距矢量的方位取向，電絕緣材料和第一及第二磁區(qū)形成磁電阻隧道結器件，并且第一和第二磁區(qū)其中至少一個包括N個反鐵磁耦合的鐵磁層，其中，N為大于或等于2的整數(shù)，并且具有子層磁矩分數(shù)平衡比，通過改變子層磁矩分數(shù)平衡比來調(diào)整第一和第二磁區(qū)其中至少之一的切換場，使得磁電阻存儲器元件能夠橫向定標至更小尺寸。
5.一種可伸縮磁電阻隧道結存儲器單元，包括第一磁區(qū)，其合成磁矩矢量在不施加磁場時固定在最佳方向；電絕緣材料，安置第一磁區(qū)上，以形成磁電阻隧道勢壘；和第二磁區(qū)，安置在電絕緣材料上，并具有可在相對第一磁區(qū)合成磁矩矢量平行和反平行的方位之間進行切換的合成磁矩矢量，電絕緣材料和第一及第二磁區(qū)形成磁電阻隧道結器件，并且第一和第二磁區(qū)其中至少一個包括N個反鐵磁耦合的鐵磁層，其中，N為大于或等于2的整數(shù)，并且第一和第二磁區(qū)其中至少一個包括用于設置切換場的子層磁矩分數(shù)平衡比。
6.如權利要求5所述的可伸縮磁電阻隧道結存儲器單元，其中，通過在各鄰近對的鐵磁層之間夾有反鐵磁耦合材料層使N個鐵磁層反鐵磁耦合。
7.如權利要求5所述的可伸縮磁電阻隧道結存儲器單元，其中，第一和第二磁區(qū)其中至少一個具有當將器件橫向定標至更小尺寸時保持基本恒定或增大的磁切換體積。
8.一種可伸縮磁電阻隧道結存儲器單元，包括襯底；支持在襯底上的反鐵磁材料；固定磁區(qū)，安置在反鐵磁材料之上，包括合成反鐵磁層材料，其合成磁矩矢量在不施加磁場時固定在最佳方向；電絕緣層，安置在固定磁區(qū)之上；和自由磁區(qū)，安置在電絕緣層上，連同電絕緣層和固定磁區(qū)形成磁電阻隧道結器件，自由磁區(qū)包括N層鐵磁材料的合成反鐵磁層材料，其中，N為大于或等于2的整數(shù)，且其中N層鐵磁材料中各層具有磁矩矢量和磁切換體積，該磁矩矢量與N層鐵磁材料中各鄰近層的磁距矢量取向反平行，以將它們反鐵磁耦合，且通過增大N可伸縮自由磁區(qū)的磁切換體積，以使切換體積保持基本恒定或增大，以對于非易失性存儲操作保持足夠的能量勢壘進行切換，當將可伸縮磁電阻存儲器元件橫向定標至更小尺寸時，自由磁區(qū)的磁矩分數(shù)平衡比保持基本恒定。
9.一種制造可伸縮磁電阻隧道結存儲器單元的方法，包括步驟提供限定表面的襯底；在襯底上支持具有磁切換體積以及合成磁矩矢量的固定磁區(qū)，其中，合成磁矩矢量沿最佳方向取向；在固定磁區(qū)上安置電絕緣隧道結層；在電絕緣隧道結層上安置具有合成磁矩矢量和磁切換體積的自由磁區(qū)，其中，合成磁矩矢量能夠沿相對于固定磁區(qū)的合成磁矩矢量成平行和反平行之中其一的方向取向，自由磁區(qū)包括合成反鐵磁層材料，合成反鐵磁層材料包括N個反鐵磁耦合的鐵磁層，其中，N為大于或等于2的整數(shù)，且其中N個鐵磁層各具有的磁矩矢量與N層鐵磁材料中各鄰近層的磁距矢量取向反平行；以及調(diào)整N個鐵磁層的數(shù)量及其磁矩，以優(yōu)化當改變器件橫向尺寸時的磁切換體積，并選擇自由磁區(qū)的子層磁矩分數(shù)平衡比以提供磁切換場，使得當將器件橫向定標至不同尺寸時，對于非易失性存儲操作保持足夠的能量勢壘進行切換。
全文摘要
一種可伸縮磁電阻隧道結存儲器單元(5)，包括固定磁區(qū)(55)，其磁距矢量在不施加磁場時固定在最佳方向；電絕緣材料(70)，安置在固定鐵磁區(qū)，以形成磁電阻隧道結；和自由鐵磁區(qū)(135)，其磁距矢量取向在平行于或反平行于固定鐵磁區(qū)磁距矢量的方位取向。自由鐵磁區(qū)包括N個反鐵磁耦合的鐵磁層(80，100)，其中，N為大于或等于2的整數(shù)?？蓪個鐵磁層的數(shù)量進行調(diào)整，以增大MRAM器件的有效磁切換體積。
文檔編號G11C11/16GK1589478SQ02822806
公開日2005年3月2日 申請日期2002年9月24日 優(yōu)先權日2001年10月16日
發(fā)明者布拉德利·N·恩格爾, 萊歐尼德·塞維特勤科, 賈森·艾倫·簡斯科, 尼古拉斯·D·里佐 申請人:自由度半導體公司