專利名稱：存儲(chǔ)單元系統(tǒng)的制作方法
發(fā)明涉及一種具有存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元系統(tǒng)，其中，存儲(chǔ)單元具有很大磁阻效應(yīng)的層結(jié)構(gòu)Stefan Mengel所著的“對(duì)XMR技術(shù)的技術(shù)分析-對(duì)技術(shù)的早期識(shí)別”一書(shū)(VDI技術(shù)中心物理技術(shù)出版)公開(kāi)了具有磁阻效應(yīng)的層結(jié)構(gòu)。根據(jù)層結(jié)構(gòu)的組成，區(qū)分為GMR單元、TMR單元、AMR單元和CMR單元。
概念GMR單元在專業(yè)界被用于層結(jié)構(gòu)，這些層結(jié)構(gòu)具有至少兩層鐵磁性層和一層位于上述兩層之間的、非磁性的導(dǎo)電層，并且表現(xiàn)所謂的GMR(巨大的磁阻)效應(yīng)，就是說(shuō)，表現(xiàn)一種比AMR(反各向同性的磁阻)效應(yīng)大的磁阻效應(yīng)。GMR效應(yīng)被理解成如下事實(shí)，即GMR單元的電阻與如下情況有關(guān)，即在兩層鐵磁性層中的磁化是平行取向的還是反平行取向的。
概念TMR單元在專業(yè)界被用于“隧道磁阻”層結(jié)構(gòu)，這些層結(jié)構(gòu)具有至少兩層鐵磁性層和一層位于上述兩層之間的、絕緣的、非磁性層。其中的該絕緣層是如此之薄，以致于在兩層鐵磁性層之間出現(xiàn)一個(gè)隧道電流。這些層結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)磁阻效應(yīng)，該磁阻效應(yīng)通過(guò)一種自旋極化了的、通過(guò)設(shè)在兩層鐵磁性層之間的、絕緣的、非磁性層的隧道電流所造成。在該情況下，TMR單元的電阻也與如下情況有關(guān)，即在兩層鐵磁性層中的磁化是平行取向的，還是反平行取向的。
AMR效應(yīng)的表現(xiàn)在于，平行于和垂直于磁化方向的、磁化的導(dǎo)體中的電阻是不同的。該AMR效應(yīng)是一種體效應(yīng)，并據(jù)此在鐵磁性的單層中出現(xiàn)。
另一種因其大小(ΔR/R＝在室溫下100％…400％)被稱為巨大的磁阻效應(yīng)的磁阻效應(yīng)，因其高的矯頑力，要求一個(gè)高的、用于在磁化狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的磁性。
已經(jīng)建議(比如見(jiàn)D.D.Tang等人，IEDM 95，第997頁(yè)至999頁(yè)；D.D.Tang等人；IEEE磁的轉(zhuǎn)換，第31卷第6期，1995年，第3206頁(yè)至3208頁(yè)；F.W.Patten等人，國(guó)際非易失存儲(chǔ)技術(shù)會(huì)議，1996年，第1頁(yè)至第2頁(yè))把GMR單元用作存儲(chǔ)單元系統(tǒng)中的存儲(chǔ)單元。為此，GMR單元被用作存儲(chǔ)單元，在這些GMR單元中，其中的一層鐵磁性層的磁化方向比如通過(guò)一層相鄰的反鐵磁性層被固定。存儲(chǔ)單元經(jīng)由讀出線被串聯(lián)。字線垂直于讀出線伸展，這些字線既對(duì)讀出線絕緣，又對(duì)存儲(chǔ)單元絕緣。加到字線上的信號(hào)通過(guò)在字線中流動(dòng)的電流造成一個(gè)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)在其強(qiáng)度足夠大時(shí)影響位于其下方的存儲(chǔ)單元。為了寫(xiě)入信息，被稱作X/Y導(dǎo)線的并在待描述的存儲(chǔ)單元上方交叉的一條位線和一條字線可被加以信號(hào)，這些信號(hào)在交叉點(diǎn)處造成一個(gè)足以進(jìn)行反復(fù)磁化的磁場(chǎng)。為了讀出信息，字線可加以一個(gè)信號(hào)，所涉及的存儲(chǔ)單元通過(guò)該信號(hào)在兩個(gè)磁化狀態(tài)之間被往復(fù)轉(zhuǎn)換。電流通過(guò)讀出線被測(cè)量，相應(yīng)的存儲(chǔ)單元的電阻值從該電流中被求出。
S.Tehrani等人，IEDM96，第193頁(yè)及其以后頁(yè)曾建議把GMR單元用作存儲(chǔ)單元，該GMR單元具有不同厚的鐵磁性層。用于寫(xiě)入信息的磁場(chǎng)的大小在于，該磁場(chǎng)只影響兩層鐵磁性層中的較薄的層中的磁化。兩層鐵磁性層中的較厚的一層中的磁化不受其影響。
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種有磁阻效應(yīng)的存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元系統(tǒng)，該存儲(chǔ)單元系統(tǒng)是以提高了的封裝密度制作的。
解決以上任務(wù)的技術(shù)方案在于權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元系統(tǒng)。其它的權(quán)利要求描述了發(fā)明的其它實(shí)施形式。
該存儲(chǔ)單元系統(tǒng)具有相互間基本上平行伸展的字線和相互間基本上平行伸展的位線，其中，字線垂直于位線伸展。存儲(chǔ)單元設(shè)置有磁阻效應(yīng)的層結(jié)構(gòu)，這些存儲(chǔ)單元分別設(shè)在字線之一和位線之一之間。
針對(duì)磁性存儲(chǔ)器而言，在文獻(xiàn)中字線和位線也往往用概念X-或Y-導(dǎo)線表示。
存儲(chǔ)單元是在至少兩個(gè)層中設(shè)置的。這些層是相互疊置的。據(jù)此，每個(gè)存儲(chǔ)單元所占的面積有所減少并且封裝密度有所增大。相互疊置的層數(shù)越大，則可達(dá)到的封裝密度越大。其中，每層存儲(chǔ)單元設(shè)在兩個(gè)導(dǎo)線平面之間。其中的一個(gè)導(dǎo)線平面包括位線，并且其中的另一導(dǎo)線平面包括字線。位線和字線相互交叉。在相鄰的層之間分別規(guī)定有一個(gè)導(dǎo)線平面，該導(dǎo)線平面包括字線或位線。
相互交叉的字線和位線是可以具有最小結(jié)構(gòu)尺寸F的最小尺寸和間距建立的，據(jù)此，每層每個(gè)存儲(chǔ)單元所占的面積為4F2?？偲饋?lái)說(shuō)，在具有n個(gè)層的情況下，每個(gè)存儲(chǔ)單元所占的面積則為4F2/n。
存儲(chǔ)單元系統(tǒng)最好是以薄層技術(shù)在一個(gè)半導(dǎo)體襯底上實(shí)現(xiàn)。在該半導(dǎo)體襯底中，包括用于驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)單元系統(tǒng)的元件。
所有的、已知的、CPP配置(電流垂直于平面)的TMR單元及GMR單元適用作存儲(chǔ)單元。當(dāng)電流垂直地流過(guò)重疊層(CPP)時(shí)，GMR-效應(yīng)大于當(dāng)電流在層中平行(CIP電流在平面中)流動(dòng)時(shí)的GMR-效應(yīng)。此外，所有的XMR單元也是適宜的，這些XMR單元具有兩個(gè)有不同的電阻的磁化狀態(tài)，通過(guò)加一個(gè)其強(qiáng)度對(duì)存儲(chǔ)器應(yīng)用是相容的磁場(chǎng)，在上述兩個(gè)磁化狀態(tài)之間可被往復(fù)轉(zhuǎn)換。
存儲(chǔ)單元最好是分別具有兩層鐵磁性層和一層位于這兩層鐵磁性層之間的、非磁性的、絕緣的(TMR)或者導(dǎo)電的(GMR)層。這些存儲(chǔ)單元分別具有兩個(gè)磁化狀態(tài)。采用一層絕緣的、非磁性的層(TMR單元)是有利的，因?yàn)閾?jù)此可達(dá)到較高的單元電阻(≥100kΩ)，就功率消耗和信/噪比而言，較高的單元電阻是更合理的。
鐵磁性層中的一層最好是與一反鐵磁性層相鄰，該反鐵磁性層決定相鄰的鐵磁性層中的磁化方向。含有元素Fe、Mn、Ni、Ir、Tb和O中的至少一種元素的材料適用于反鐵磁性層。
作為替代，存儲(chǔ)單元可分別具有兩層鐵磁性層和一層位于這兩層鐵磁性層之間的非磁性層，其中，鐵磁性層中的一層厚于另一鐵磁性層或者鐵磁性層由不同的、具有不同磁性能的材料構(gòu)成，或者具有一層非磁性的、不絕緣的層。據(jù)此，被達(dá)到的是，僅一層鐵磁性層被反復(fù)磁化，而另一層鐵磁性層不受影響。
含有元素Fe、Ni、Co、Cr、Mn、Gd、Dy中的至少一種元素的材料適用于鐵磁性層。鐵磁性層的厚度為最大20nm并且最好是處在2至10nm的范圍內(nèi)。絕緣材料Al2O3、NiO、HfO2、TiO2、NbO或SiO2適用于非磁性的、起隧道絕緣作用的層。Cu或Ag適用作用于非磁性層的非絕緣的材料。非磁性層的厚度在1和4nm之間的范圍內(nèi)，最好是在2和3nm之間的范圍內(nèi)。
存儲(chǔ)單元最好是具有范圍在0.05μm和20μm之間的尺寸。這些存儲(chǔ)單元可為正方形或矩形的結(jié)構(gòu)。
為了把信息寫(xiě)入存儲(chǔ)單元之一，所屬的字線和所屬的位線分別被加以一個(gè)信號(hào)。據(jù)此，電流流經(jīng)該字線和該位線，該電流分別感應(yīng)出一個(gè)磁場(chǎng)。在該字線和該位線的交叉點(diǎn)處，通過(guò)這兩個(gè)磁場(chǎng)疊加產(chǎn)生一個(gè)總磁場(chǎng)，該總磁場(chǎng)是如此之大，以至使處在該處的存儲(chǔ)單元反向磁化。在該交叉點(diǎn)之外，單個(gè)磁場(chǎng)的強(qiáng)度太小，不足以使位于該處的存儲(chǔ)單元反向磁化。
讀出信息可以不同的方式進(jìn)行。為了讀出信息，字線可施加一個(gè)信號(hào)。相關(guān)的存儲(chǔ)單元通過(guò)該信號(hào)可從第一磁化狀態(tài)轉(zhuǎn)換到第二磁化狀態(tài)。電流通過(guò)與該存儲(chǔ)單元相連的位線被測(cè)量。如果磁化狀態(tài)在該過(guò)程中被轉(zhuǎn)換，則電流發(fā)生變化。從出現(xiàn)或者不出現(xiàn)電流變化來(lái)被判斷被存儲(chǔ)的信息。如果磁化狀態(tài)在該讀出過(guò)程中發(fā)生變化，則原來(lái)的信息必須隨后被寫(xiě)回。
位線最好是分別與一個(gè)讀出放大器連接的，相應(yīng)位線上的電位可通過(guò)該讀出放大器調(diào)到基準(zhǔn)電位并且是可在該讀出放大器上提取一個(gè)輸出信號(hào)。儲(chǔ)單元是分別接在所屬的字線和位線之間的。為了對(duì)該存儲(chǔ)單元系統(tǒng)進(jìn)行讀出，所有的沒(méi)被選擇的字線被置到基準(zhǔn)電位上。一個(gè)具有另外的電位的信號(hào)被置到被選擇的字線上。據(jù)此，一個(gè)從被選擇的字線至所有的位線的電流路徑被關(guān)閉。位于字線與相應(yīng)的位線的交叉點(diǎn)上的存儲(chǔ)單元的電阻，可從相應(yīng)的讀出放大器上的輸出信號(hào)、讀出放大器的電學(xué)參數(shù)、比如反饋電阻、和基準(zhǔn)電位及字線的電阻中被確定。因此，在對(duì)該存儲(chǔ)單元系統(tǒng)進(jìn)行讀出時(shí)，被存儲(chǔ)的信息不出現(xiàn)變化。
讀出放大器最好是具有一個(gè)被反饋的運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器的不反相的輸入端與基準(zhǔn)電位，比如與地連接。位線與反相的輸入端相連。如果基準(zhǔn)電位為0伏，則該運(yùn)算放大器斷定，在該位線上加有0伏。運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)用于衡量被選擇的存儲(chǔ)單元的電阻。
下面借助一個(gè)在附圖中所示的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
附圖所示為

圖1一個(gè)具有所屬的位線及字線的存儲(chǔ)單元，圖2一個(gè)具有多層上有存儲(chǔ)單元的層次的存儲(chǔ)單元系統(tǒng)的斷面圖，圖3存儲(chǔ)單元系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
一個(gè)存儲(chǔ)單元5具有一層第一鐵磁性層1、一層非磁性層2、一層第二鐵磁性層3和一層反鐵磁性層4(見(jiàn)圖1)。第一鐵磁性層1、非磁性層2和第二鐵磁性層3表示一個(gè)層結(jié)構(gòu)。第一鐵磁性層1和第二鐵磁性層含有NiFe并具有10nm的厚度。非磁性層2含有Al2O3并具有2至3nm的厚度。反鐵磁性層4含有FeMn并具有10至20nm的厚度。第一鐵磁性層1與一條字線WL相鄰。反鐵磁性層4與位線BL相鄰。位線BL在字線WL的下方伸展。作為替代，位線BL也可在字線WL的上方伸展。在通過(guò)位線BL和字線WL被張緊的平面上，存儲(chǔ)單元S具有為比如0.25μm×0.25μm的橫截面。
位線BL和字線WL分別由具有占重量0.5％的Cu的Al構(gòu)成，其厚度的選擇準(zhǔn)則在于，位線BL中或者字線WL中的電流密度不超過(guò)106A/cm2。
為了把信息寫(xiě)入存儲(chǔ)單元中，字線WL被外加一個(gè)電流IWL并且位線BL被外加一個(gè)電流IBL。這些電流在字線WL的周?chē)袘?yīng)出一個(gè)磁場(chǎng)HWL并在位線BL周?chē)袘?yīng)出一個(gè)磁場(chǎng)HBL。在位線和字線的交叉點(diǎn)處，產(chǎn)生的磁場(chǎng)是如此之大，以致于該磁場(chǎng)影響第一層鐵磁性層1的磁化。第二層鐵磁性層3的磁化通過(guò)與該鐵磁性層3相鄰的反鐵磁性層4被固定。
一個(gè)半導(dǎo)體襯底21，比如一個(gè)單晶的硅片或一個(gè)單晶的、設(shè)在SOI襯底的一個(gè)位于一個(gè)載體上的絕緣層的表面上的硅層，在表面的范圍內(nèi)具有一個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)22(見(jiàn)圖2)。該絕緣結(jié)構(gòu)22含有SiO2，并比如通過(guò)一個(gè)LOCOS工藝中的局部氧化，或通過(guò)一個(gè)淺溝絕緣(STI)工藝被用絕緣材料填充的淺溝來(lái)形成。
絕緣結(jié)構(gòu)22在一個(gè)單元陣列的范圍內(nèi)覆蓋襯底21，并在外圍的范圍內(nèi)限定有源的區(qū)域。
在單元陣列的范圍內(nèi)，條帶形的、相互平行伸展的第一位線BL1設(shè)在絕緣結(jié)構(gòu)22的表面上。這些位線BL1具有0.6μm的厚度、50μm的長(zhǎng)度、0.25μm的寬度和在相鄰的第一位線BL1之間有0.25μm的間距。位線BL1比如由AlCu或硅化物構(gòu)成。相鄰的第一位線BL1通過(guò)一層由SiO2或Si3N4構(gòu)成的、平面化的絕緣層23被相互絕緣。
存儲(chǔ)單元S1在第一層中呈矩陣形地設(shè)在第一位線BL1的表面上。存儲(chǔ)單元S1的結(jié)構(gòu)與借助圖1所說(shuō)明的存儲(chǔ)單元S的結(jié)構(gòu)相同。這些存儲(chǔ)單元分別具有一層第一鐵磁性層1、一層非磁性層2、一層第二鐵磁性層3和一層反鐵磁性層4。第一鐵磁性層1和第二鐵磁性層3含有NiFe并具有10nm的厚度。非磁性層2含有Al2O3并具有2至3nm的厚度。反鐵磁性層4含有FeMn并具有10至20nm的厚度。平行于襯底21的表面，存儲(chǔ)單元S1分別具有0.25μm×0.25μm的橫截面。存儲(chǔ)單元S1通過(guò)由SiO2或Si3N4構(gòu)成的、平面化的絕緣層24被相互絕緣。
在第一層存儲(chǔ)單元的上方設(shè)有條帶形的、相互平行伸展的字線，這些字線垂直于第一位線BL1伸展。第一層的存儲(chǔ)單元S1分別設(shè)在字線WL之一的和位線BL之一的交叉點(diǎn)上。字線WL具有比如0.6μm的厚度。字線WL含有Al Cu和Ti/TiN。字線WL的寬度為0.25μm，相鄰的字線WL之間的間距為0.25μm。字線WL的長(zhǎng)度為5000μm。一層由SiO2構(gòu)成的、平面化的絕緣層25設(shè)在相鄰的字線WL之間。
第二層存儲(chǔ)單元S2設(shè)在字線WL的上方。存儲(chǔ)單元S2與第一層存儲(chǔ)單元S1一樣是呈矩陣形設(shè)置的。這些存儲(chǔ)單元S2分別與字線WL之一接觸。存儲(chǔ)單元S2的結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)單元S1的結(jié)構(gòu)相同并具有一層第一鐵磁性層1、一層非磁性層2、一層第二鐵磁性層3和一層反鐵磁性層4。在厚度和材料方面，關(guān)聯(lián)到存儲(chǔ)單元S1所述的情況也適用于存儲(chǔ)單元S2。
第二層的相鄰的存儲(chǔ)單元S2通過(guò)一層平面化的絕緣層26被相互絕緣。絕緣層26比如通過(guò)淀積和化學(xué)機(jī)械拋光由SiO2或Si3N4構(gòu)成。
第二位線BL2設(shè)在第二層存儲(chǔ)單元S2的上方。這些位線BL2是條帶形的并且相互平行伸展。此外，這些位線BL2平行于第一位線BL1伸展。第二位線BL2含有ALCu和Ti/TiN并且具有0.6μm的厚度和50μm的長(zhǎng)度。第二位線BL2具有0.25μm的寬度和相鄰的位線BL2之間0.25μm的間距。相鄰的第二位線BL2是通過(guò)一層比如由SiO2構(gòu)成的、平面化的絕緣層27相互絕緣的。
第一晶體管T1和第二晶體管T2設(shè)在襯底21的周邊中，第一位線BL1之一或者第二位線BL2之一可分別經(jīng)由這些晶體管(T1和T2)受到驅(qū)動(dòng)。第一晶體管T1具有源/漏區(qū)S/D1、一個(gè)柵極氧化物GOX1、一個(gè)柵電極G1和一個(gè)柵絕緣GI1。第二晶體管T2具有源/漏區(qū)S/D2、一個(gè)柵極氧化物GOX2。一個(gè)柵電極G2和一個(gè)柵絕緣GI2。
第一位線BL1分別與相應(yīng)的第一晶體管T1的源/漏區(qū)S/D1之一相連。該連接比如是如此進(jìn)行的，即第一位線BL1伸至相關(guān)的源/漏區(qū)S/D1的表面上。第二位線BL2經(jīng)由觸點(diǎn)28與所屬的第二晶體管T2相連。觸點(diǎn)28比如通過(guò)打開(kāi)深的接觸孔被實(shí)現(xiàn)，該接觸孔穿透平面化的絕緣層23、24、25、26并被填充以金屬填料。作為替代措施，該接觸孔可在一個(gè)多級(jí)的過(guò)程中，特別是與構(gòu)筑第一層存儲(chǔ)單元S1的第一位線BL1、第二層存儲(chǔ)單元S2的字線WL和第二位線BL2的同時(shí)被打開(kāi)和被填充。觸點(diǎn)28伸至第二晶體管T2的源/漏區(qū)S/D2之一的表面上。
在該實(shí)施例中，每個(gè)存儲(chǔ)單元所占的面積為4(0.25μm)2/2。
存儲(chǔ)單元系統(tǒng)具有相互基本上平行伸展的位線BLi，i＝1，2…n。字線WLj，j＝1，2…m垂直于這些位線伸展。字線WLj同樣是相互基本上平行伸展的。在每層中，在位線BLi與字線WLj的交叉點(diǎn)上分別設(shè)有一個(gè)存儲(chǔ)單元Si，j(見(jiàn)圖3)。
位線BLi分別與一個(gè)運(yùn)算放大器OPi，i＝1，2…n的反相的輸入端相連。該運(yùn)算放大器OPi的不反相的輸入端與地電位相連。運(yùn)算放大器OPi是反饋連接的，并分別具有一個(gè)反饋電阻RKi。運(yùn)算放大器OPi分別具有一個(gè)輸出端Ai。
在該存儲(chǔ)單元系統(tǒng)中，邏輯值0和1分別從屬于存儲(chǔ)單元Si·j的電阻值之一。
為了讀出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元系統(tǒng)中的信息，將為了讀出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元Si，j中的信息，則驅(qū)動(dòng)字線WLj。為此，字線WLj被置到一個(gè)比如為+1伏的電位上。所有的，其它的字線WL1，1≠j被置到0伏上。所有的位線BLi，i＝1…n同樣處在0伏上，因?yàn)檫@些位線BLi與被反饋的運(yùn)算放大器OPi的反相的、一直被調(diào)到0伏上的輸入端相連。在運(yùn)算放大器OPi的輸出端Ai上，一個(gè)電壓Uout=1V*R(Rx+R1)]]>被抽取。式中，R是反饋電阻RKi的電阻，RX是存儲(chǔ)單元Si，j的電阻，并且R1是字線WLj和位線BLi的導(dǎo)線部分的電阻，電流流經(jīng)這些導(dǎo)線部分。從該電壓中可計(jì)算出存儲(chǔ)單元Si，j的電阻Rx，因?yàn)槠渌闹稻且阎摹?br> 位線BLi和字線WLj由金屬構(gòu)成，據(jù)此，其電阻是小的。反饋電阻RKi比如為100kΩ。如果第一層鐵磁性層1的和第二層鐵磁性層3的磁化是平行取向的，則存儲(chǔ)單元Si，j的電阻Rx為約100kΩ，如果第一層鐵磁性層1和第二層鐵磁性層3的磁化是反平行取向的，則存儲(chǔ)單元Si，j的電阻Rx為110kΩ。各層規(guī)定有100條位線BLi和10000條字線WLj。據(jù)此，根據(jù)存儲(chǔ)單元Si，j的假設(shè)的電阻值，輸入信號(hào)的變化為100mV。該變化可以電阻比R/(Rx+R1)為10，而在運(yùn)算放大器OPi的輸出端Ai被放大到1伏。
由于所有的位線BLi位于0伏上，所以在位線BLi之間沒(méi)有寄生電流流動(dòng)。電流路徑只在被選擇的字線WLj和所有的位線之間是封閉的。因此，所用的字線WLj的數(shù)目大于所用的位線BLi的數(shù)目是有利的。一個(gè)具有每層一兆位存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元系統(tǒng)最好是具有n＝100條位線BLi和M＝10000條字線WLj地被建立。據(jù)此，每層只需100個(gè)讀出放大器。從100個(gè)各具有約100kΩ的電阻的存儲(chǔ)單元的并聯(lián)電路中產(chǎn)生分別流入被選擇的字線BLj的電流。該并聯(lián)電路具有約1kΩ的電阻。其中，位線BLi的長(zhǎng)度不起作用，因?yàn)檫@些位線BLi不被再充電。
為了把信息寫(xiě)入存儲(chǔ)單元Si，j中，分別有一個(gè)mA數(shù)量級(jí)的電流IWL、IBL被外加給位線BLi和字線WLj。該電流在位線BLi的和字線WLj的周?chē)謩e感應(yīng)一個(gè)磁場(chǎng)HWL、HBL，該磁場(chǎng)在位線BLi和字線WLj的交叉點(diǎn)處影響第一層鐵磁性層1的磁化(見(jiàn)圖1)。第二層鐵磁性層3的磁化是通過(guò)與第二層鐵磁性層3相鄰的反鐵磁性層4確定的。
權(quán)利要求
1.存儲(chǔ)單元系統(tǒng)，一其中，規(guī)定有多條相互基本上平行伸展的字線和多條相互基本上平行伸展的位線，其中，字線垂直于位線伸展，-其中，規(guī)定有磁阻效應(yīng)的層結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元，這些存儲(chǔ)單元是分別設(shè)在字線之一和位線之一之間的，-其中，存儲(chǔ)單元是在至少兩個(gè)相互疊置的層中設(shè)置的。
2.按照權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元系統(tǒng)，-其中，存儲(chǔ)單元分別具有兩層鐵磁性層和一層設(shè)在這兩層鐵磁性層之間的非磁性層，-其中，存儲(chǔ)單元分別具有兩個(gè)磁化狀態(tài)。
3.按照權(quán)利要求2所述的存儲(chǔ)單元系統(tǒng)，-其中，鐵磁性層分別含有元素Fe、Ni、Co、Mn、Gd、Dy中的至少一個(gè)元素，-其中，鐵磁性層的厚度分別小于或等于20nm，-其中，非磁性層含有材料Al2O3、NiO、HfO2、TiO2、NbO、SiO2中的至少一種材料，并且具有1至4nm的厚度。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的存儲(chǔ)單元系統(tǒng)，-其中，規(guī)定有一層反鐵磁性層，該反鐵磁性層與鐵磁性層之一相鄰，并且此反鐵磁性層決定該相鄰的鐵磁性層中的磁化方向。
5.按照權(quán)利要求4所述的存儲(chǔ)單元系統(tǒng)，其中，反鐵磁性層含有元素Fe、Mn、Ni、Ir、Tb和O中的至少一種元素。
6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的存儲(chǔ)單元系統(tǒng)，其中，存儲(chǔ)單元在一個(gè)被字線和位線張緊的平面上具有范圍在0.5μm至20μm的尺寸。
7.按照權(quán)利要求1至6之一所述的存儲(chǔ)單元系統(tǒng)，-其中，存儲(chǔ)單元的電阻大于位線的和字線的電阻，并且分別連接在字線之一和位線之一之間，-其中，位線分別與一個(gè)讀放大器相連，相應(yīng)的位線上的電位是可經(jīng)由該讀放大器調(diào)到一個(gè)基準(zhǔn)電位的，并且在該讀放大器上可抽取一個(gè)輸出信號(hào)。
8.按照權(quán)利要求7所述的存儲(chǔ)單元系統(tǒng)，其中，該讀放大器具有一個(gè)反饋運(yùn)算放大器。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的存儲(chǔ)單元系統(tǒng)，其中，在各層存儲(chǔ)單元中，字線的數(shù)目大于位線的數(shù)目。
全文摘要
一個(gè)存儲(chǔ)單元系統(tǒng)具有字線(WL)和垂直于字線伸展的位線(BL1、BL2)。具有磁阻效應(yīng)的存儲(chǔ)單元(S1、S2)是分別連接在字線和位線之一之間的。存儲(chǔ)單元(S1、S2)是疊置在設(shè)在至少兩個(gè)層中的。
文檔編號(hào)G11C11/02GK1273673SQ98809905
公開(kāi)日2000年11月15日 申請(qǐng)日期1998年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月6日
發(fā)明者S·施瓦茲爾, L·里施 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司