[發明專利]包括多比特單元的磁性隨機存取存儲裝置

在審

• 申請號: 201280039204.5
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN103843063A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: M·埃爾巴拉吉;N·伯格
• 申請（專利權）人: 科羅克斯技術股份有限公司
• 主分類號: G11B5/39
• 分類號: G11B5/39
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 焦玉恒

1.一種存儲裝置，包括：

至少一個磁性隨機存取存儲(MRAM)單元，所述MRAM單元包括

存儲層，具有存儲磁化方向；

感測層，具有感測磁化方向；以及

間隔層，布置在所述存儲層和所述感測層之間；和

場力線，磁耦合到所述MRAM單元并且被配置為沿磁場軸感生磁場，

其中所述存儲層和所述感測層中的至少一個具有磁各向異性軸，

其中所述磁各向異性軸相對于所述磁場軸傾斜，

其中，在寫入操作期間，所述存儲磁化方向可在m個方向之間切換以便存儲對應于m個邏輯狀態之一的數據，其中m>2，所述m個方向中的至少一個方向相對于所述磁各向異性軸對準，并且所述m個方向中的至少另一個方向相對于所述磁場軸對準，并且

其中，在讀取操作期間，相對于所述存儲磁化方向改變所述感測磁化方向，以確定所述存儲層存儲的數據。

2.如權利要求1所述的存儲裝置，其中，m=4。

3.如權利要求2所述的存儲裝置，其中，所述MRAM單元是2比特單元。

4.如權利要求1所述的存儲裝置，其中，所述磁各向異性軸相對于所述磁場軸以角度θ傾斜，其中0°<θ<90°。

5.如權利要求4所述的存儲裝置，其中，35°≤θ≤55°。

6.如權利要求4所述的存儲裝置，其中，所述場力線沿著場力線軸延伸，并且所述磁各向異性軸相對于所述場力線軸以角度(90°-θ)傾斜。

7.如權利要求1所述的存儲裝置，其中，所述存儲層和所述感測層中的至少一個的橫截面形狀具有大于1的長寬比。

8.如權利要求7所述的存儲裝置，其中，所述橫截面形狀具有最長尺寸軸，并且所述磁各向異性軸對應于該最長尺寸軸。

9.如權利要求1所述的存儲裝置，其中，所述感測層包括軟鐵磁材料，并且所述存儲層包括硬鐵磁材料。

10.如權利要求9所述的存儲裝置，其中，所述軟鐵磁材料的矯頑性小于所述硬鐵磁材料的矯頑性。

11.如權利要求1所述的存儲裝置，其中，所述MRAM單元進一步包括鄰近于所述存儲層的釘扎層，并且所述釘扎層被配置為相對于閾值溫度穩定所述存儲磁化方向。

12.如權利要求11所述的存儲裝置，進一步包括電耦合到所述MRAM單元的位線，并且其中在所述寫入操作期間，所述位線配置為施加加熱電流以把所述MRAM單元加熱到高于所述閾值溫度，使得在所述MRAM單元冷卻到低于所述閾值溫度之前臨時釋放所述存儲磁化方向。

13.如權利要求12所述的存儲裝置，其中，在所述MRAM單元冷卻到低于所述閾值溫度之前，所述場力線配置為保持所述磁場，使得相對于所述磁場軸對準所述存儲磁化方向。

14.如權利要求12所述的存儲裝置，其中，在所述MRAM單元冷卻到低于所述閾值溫度之前，所述場力線被去活，使得相對于所述磁各向異性軸對準所述存儲磁化方向。

15.如權利要求12所述的存儲裝置，其中，在所述讀取操作期間，所述位線配置為施加感測電流以確定所述MRAM單元的電阻，并且所述電阻表示在所述存儲磁化方向和所述感測磁化方向之間的對準度。

16.如權利要求15所述的存儲裝置，其中，在所述讀取操作期間，改變所述感測磁化方向以確定所述電阻的最小值。

17.如權利要求1所述的存儲裝置，其中，在所述讀取操作期間，在m個方向的至少一子集之間切換所述感測磁化方向。