[發(fā)明專利]自旋累積磁化反轉(zhuǎn)型存儲元件及自旋RAM

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810098862.7
• 申請日: 2008-05-19
• 公開（公告）號: CN101325087A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發(fā)明（設計）人: 三浦勝哉
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: G11C11/16
• 分類號: G11C11/16;H01L43/08
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 熊志誠

1.一種存儲元件，其特征是，

具有：鐵磁性字線，

與上述鐵磁性字線交叉的非磁性位線，

與上述鐵磁性字線相對的布線，

在上述鐵磁性字線及上述非磁性位線的交叉部分和上述布線之間設 置的磁阻效應元件；

上述磁阻效應元件具有在上述布線側(cè)設置的第一鐵磁性層，在上述鐵磁性 字線側(cè)設置的第二鐵磁性層，在上述第一鐵磁性層和上述第二鐵磁性層之間設 置的非磁性層；

在寫入動作時，通過使電流在上述鐵磁性字線和上述非磁性位線之間流 動，使自旋從上述鐵磁性字線累積到非磁性位線，從而使上述第二鐵磁性層的 磁化方向反轉(zhuǎn)；

在讀出動作時，使電流沿上述磁阻效應元件的膜厚方向流動，

其中，在上述寫入動作時，通過使電流從上述非磁性位線向上述鐵磁性字 線流動，從而使逆自旋從上述鐵磁性字線累積到上述非磁性位線上，通過使電 流從上述鐵磁性字線向上述非磁性位線流動，從而使順自旋從上述鐵磁性字線 累積到上述非磁性位線上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的存儲元件，其特征是，

由于累積上述逆自旋，上述第二鐵磁性層的磁化方向成為與上述鐵磁性字 線的磁化方向平行，

由于累積上述順自旋，上述第二鐵磁性層的磁化方向成為與上述鐵磁性字 線的磁化方向逆平行。

3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的存儲元件，其特征是，

在上述讀出動作時，電流在上述非磁性位線和上述布線之間流動。

4.根據(jù)權(quán)利要求3記載的存儲元件，其特征是，

上述磁阻效應元件通過開關(guān)元件與源線電連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4記載的存儲元件，其特征是，

上述開關(guān)元件是晶體管，

具有：與上述晶體管的柵極電連接的讀出字線；

與上述晶體管的漏極電連接的上述源線；

與上述晶體管的源極電連接的上述布線。

6.根據(jù)權(quán)利要求1記載的存儲元件，其特征是，

還具有在上述非磁性位線和上述鐵磁性字線之間設置的絕緣層。

7.根據(jù)權(quán)利要求1記載的存儲元件，其特征是，

還具有在上述第二鐵磁性層和非磁性位線之間設置的絕緣層。

8.根據(jù)權(quán)利要求1記載的存儲元件，其特征是，

上述磁阻效應元件是CPP-GMR或TMR。

9.一種自旋RAM，其特征是，

具有：第一鐵磁性字線，

與上述第一鐵磁性字線交叉的第一非磁性位線，

與上述第一鐵磁性字線相對的第一布線，

在上述第一鐵磁性字線及上述第一非磁性位線的交叉部分和上述第 一布線之間設置的第一磁阻效應元件，

在與同上述第一鐵磁性字線的上述第一非磁性位線交叉的面相反一 側(cè)設置的第二布線，

與第一鐵磁性字線平行設置的第二鐵磁性字線，

與上述第二鐵磁性字線交叉的第二非磁性位線，

在上述第二鐵磁性字線及上述第二非磁性位線的交叉部分和上述第 二布線之間設置的第二磁阻效應元件；

上述第一磁阻效應元件具有在上述第一布線側(cè)設置的第一鐵磁性層，在上 述第一鐵磁性字線側(cè)設置的第二鐵磁性層，在上述第一鐵磁性層和上述第二鐵 磁性層之間設置的第一非磁性層；

上述第二磁阻效應元件具有在上述第二布線側(cè)設置的第三鐵磁性層，在上 述第二鐵磁性字線側(cè)設置的第四鐵磁性層，在上述第三鐵磁性層和上述第四鐵 磁性層之間設置的第二非磁性層；

在寫入動作時，通過使電流在上述第一鐵磁性字線和第一非磁性位線之間 流動，使自旋從上述第一鐵磁性字線累積到上述第一非磁性位線上，從而使上 述第二鐵磁性層的磁化方向反轉(zhuǎn)，

通過使電流在上述第二鐵磁性字線和第二非磁性位線之間流動，使自旋從 上述第二鐵磁性字線累積到上述第二非磁性位線上，從而使第四鐵磁性層的磁 化方向反轉(zhuǎn)；

在讀出動作時，使電流沿上述第一磁阻效應元件及第二磁阻效應元件的膜 厚方向流動。