專利名稱：磁性存儲(chǔ)器及其驅(qū)動(dòng)方法與制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)器、及其驅(qū)動(dòng)方法與制造方法，且特別涉及一種磁性存儲(chǔ)器、
及其驅(qū)動(dòng)方法與制造方法。
背景技術(shù)：
圖1繪示已知一種磁性存儲(chǔ)器的局部示意圖，其披露于美國(guó)專利公告號(hào) US6834005號(hào)專利案中。請(qǐng)參照?qǐng)Dl，磁性存儲(chǔ)器100包括基板110、磁性金屬軌道120、讀 取元件130以及寫入元件140。磁性金屬軌道120包括多個(gè)彼此相連的磁性存儲(chǔ)單元122， 而每個(gè)磁性存儲(chǔ)單元122包括記憶部122M以及凹刻部122W(Notch)。 一般而言，磁性存儲(chǔ) 器100具有周期性排列的凹刻部122W，用以定義各記憶部122M的位置及大小。
基于上述結(jié)構(gòu)以及磁性金屬軌道120本身的物理特性，磁性金屬軌道120可用來(lái) 記錄位元數(shù)據(jù)，其中記憶部122M是用來(lái)記錄0或1的位元數(shù)據(jù)，而凹刻部122W是用來(lái)區(qū)隔 其相鄰兩記憶部122M的位元數(shù)據(jù)。如圖1所示，記憶部122M利用其所在區(qū)域內(nèi)的磁矩方 向D來(lái)定義0或l，其中記憶部122M的所在區(qū)域一般稱為磁區(qū)(magnetic domain)。另一 方面，由于凹刻部122W所在區(qū)域中的磁矩方向(未繪示)會(huì)不同于其相鄰兩記憶部122M 所在區(qū)域中的磁矩方向D，因此，凹刻部122W可用以區(qū)隔相鄰兩磁區(qū)所記錄的位元數(shù)據(jù)，其 中凹刻部122W的所在區(qū)域一般稱為磁壁(domain wall)。由圖1可知，每個(gè)磁性存儲(chǔ)單元 122中的記憶部122M(磁區(qū))與凹刻部122W(磁壁)彼此緊鄰。 然而，對(duì)工藝而言，形成凹刻部122W的技術(shù)極為困難，且其工藝余裕度(process window)又低，使得制作周期性排列的凹刻部122W的良率始終無(wú)法提升。
傳統(tǒng)上，利用讀取元件130可讀取磁性存儲(chǔ)單元122中的位元數(shù)據(jù)，而利用寫入元 件140可寫入新的位元數(shù)據(jù)至磁性存儲(chǔ)單元122。在此需要說(shuō)明的是，上述提及的「寫入」， 并非表示磁性存儲(chǔ)單元122在其被寫入新的位元數(shù)據(jù)之后會(huì)紀(jì)錄兩個(gè)位元數(shù)據(jù)，而是指磁 性存儲(chǔ)單元122中原有的位元數(shù)據(jù)會(huì)被「更新」。 寫入元件140是利用其漏磁場(chǎng)141來(lái)改變其上方的記憶部122M的磁矩方向D。因 此，記憶部122M中的位元數(shù)據(jù)必須位在寫入元件140上方，寫入元件140才能進(jìn)行寫入的 動(dòng)作，其中位元數(shù)據(jù)可以依據(jù)磁性金屬軌道120所接收的高電流脈沖HP而移出或移入記憶 部122M。具體而言，在位移期間，磁性金屬軌道120會(huì)被施以高電流脈沖HP，此時(shí)，高電流 脈沖HP將所有位元數(shù)據(jù)移出其所在的記憶部122M并移入鄰近的記憶部122M中。也就是 說(shuō)，每個(gè)記憶部122M中的位元數(shù)據(jù)在位移期間內(nèi)會(huì)被高電流脈沖HP推至下一個(gè)或前一個(gè) 記憶部122M中，而位元數(shù)據(jù)的移動(dòng)方向則是由高電流脈沖HP來(lái)決定。待位移期間結(jié)束后， 則進(jìn)入讀寫期間，此時(shí)每個(gè)位元數(shù)據(jù)會(huì)停留在記憶部122M中，則寫入元件140便可對(duì)其上 方的記憶部122M寫入新的位元數(shù)據(jù)。同樣地，在讀寫期間，讀取元件130也可讀取其上方 的記憶部122M中的位元數(shù)據(jù)，而其操作細(xì)節(jié)便不多加描述。 —般需利用約為107 108安培/平方厘米(Amp/cm2)甚至更高的高電流脈沖HP 的電流峰值才能使位元數(shù)據(jù)移出或移入記憶部122M，而這樣的電性參數(shù)使磁性存儲(chǔ)器100在使用上發(fā)生相當(dāng)耗電的情形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種磁性存儲(chǔ)器，其在使用上具有省電的優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明又提供一種磁性存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，其可利用較低的電流脈沖以驅(qū)動(dòng)上述 的磁性存儲(chǔ)器。 本發(fā)明另提供一種磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其可降低磁性存儲(chǔ)器的工藝的復(fù)雜度 及困難度。 本發(fā)明再提供一種磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其具有較高的工藝良率。
為具體描述本發(fā)明的內(nèi)容，在此提出一種磁性存儲(chǔ)器，此磁性存儲(chǔ)器包括多條導(dǎo) 線結(jié)構(gòu)、多個(gè)第一磁性金屬結(jié)構(gòu)、第二磁性金屬結(jié)構(gòu)以及絕緣層。導(dǎo)線結(jié)構(gòu)配置于基板上， 其中導(dǎo)線結(jié)構(gòu)彼此不相交。第一磁性金屬結(jié)構(gòu)配置于基板上，且每一第一磁性金屬結(jié)構(gòu)分 別配置于兩相鄰的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)之間。第二磁性金屬結(jié)構(gòu)配置于基板上，其中第二磁性金屬結(jié) 構(gòu)覆蓋導(dǎo)線結(jié)構(gòu)以及第一磁性金屬結(jié)構(gòu)，且跨越導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。此外，第一磁性金屬結(jié)構(gòu)以及第 二磁性金屬結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)包括多個(gè)彼此相連的磁性存儲(chǔ)單元。每一磁性存儲(chǔ)單元具有 磁區(qū)(Magnetic Domain)以及緊鄰磁區(qū)的磁壁(Domain Wall)，其中磁區(qū)適于儲(chǔ)存位元數(shù) 據(jù)。絕緣層配置于導(dǎo)線結(jié)構(gòu)與第一磁性金屬結(jié)構(gòu)之間，且配置于導(dǎo)線結(jié)構(gòu)與第二磁性金屬 結(jié)構(gòu)之間。 為具體描述本發(fā)明的內(nèi)容，在此又提出一種前述的磁性存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法。此磁 性存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法包括在位移期間，提供交流信號(hào)至導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。在此位移期間，提供 低電流脈沖至第二磁性金屬結(jié)構(gòu)，以使每一磁性存儲(chǔ)單元中的位元數(shù)據(jù)得以移出或移入磁 區(qū)。 為具體描述本發(fā)明的內(nèi)容，在此另提出一種磁性存儲(chǔ)器的制造方法，此磁性存儲(chǔ) 器的制造方法包括首先，在基板上形成多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)線結(jié)構(gòu)彼此不相交。再者，在 基板上形成絕緣層，其中絕緣層覆蓋導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。然后，在絕緣層上形成多個(gè)第一磁性金屬結(jié) 構(gòu)，其中第一磁性金屬結(jié)構(gòu)分別配置于兩相鄰的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)之間。之后，對(duì)第一磁性金屬結(jié)構(gòu) 施行退火磁化步驟，以使第一磁性金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生磁耦合力方向。而后，在絕緣層上形成第二 磁性金屬結(jié)構(gòu)，其中第二磁性金屬結(jié)構(gòu)覆蓋第一磁性金屬結(jié)構(gòu)，且跨越導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。此外，第 二磁性金屬結(jié)構(gòu)的延伸方向不同于磁耦合力方向。此外，第一磁性金屬結(jié)構(gòu)以及第二磁性 金屬結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)通過(guò)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的配置而被劃分為多個(gè)彼此相連的磁性存儲(chǔ)單元，其 中每一磁性存儲(chǔ)單元具有磁區(qū)以及緊鄰磁區(qū)的磁壁。 為具體描述本發(fā)明的內(nèi)容，在此再提出一種磁性存儲(chǔ)器的制造方法。此磁性存儲(chǔ) 器的制造方法包括首先，在基板上形成多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)線結(jié)構(gòu)彼此不相交。然后，在 基板上形成絕緣層，其中絕緣層覆蓋導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。之后，在絕緣層上形成磁性金屬結(jié)構(gòu)，其中 磁性金屬結(jié)構(gòu)跨越導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。此外，磁性金屬結(jié)構(gòu)通過(guò)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的配置而被劃分為多個(gè)彼 此相連的磁性存儲(chǔ)單元，其中每一磁性存儲(chǔ)單元具有磁區(qū)以及緊鄰磁區(qū)的磁壁。
本發(fā)明的磁性存儲(chǔ)器設(shè)置導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，此舉不僅能減少磁性存儲(chǔ)器在使用上所需的 耗能，還能降低制造磁性存儲(chǔ)器的工藝復(fù)雜度與困難度。換言之，本發(fā)明的磁性存儲(chǔ)器的驅(qū) 動(dòng)方法在驅(qū)動(dòng)本發(fā)明的磁性存儲(chǔ)器時(shí)較為省電，且本發(fā)明的磁性存儲(chǔ)器的制造方法能有效
為讓本發(fā)明的之上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合附 圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1繪示已知一種磁性存儲(chǔ)器的局部示意圖。 圖2繪示本發(fā)明的實(shí)施例的一種磁性存儲(chǔ)器的局部示意圖。 圖3為根據(jù)圖2中沿L1-L1'剖面線的剖面示意圖。 圖4A及圖4B分別繪示本發(fā)明的實(shí)施例的磁性存儲(chǔ)單元的兩種驅(qū)動(dòng)波形圖。 圖5繪示本發(fā)明的實(shí)施例的磁性存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法流程圖。 圖6A 圖6E繪示本發(fā)明的第一實(shí)施例的磁性存儲(chǔ)器的制造流程立體剖面圖。 圖6B'繪示本發(fā)明的第一實(shí)施例的基板、導(dǎo)線結(jié)構(gòu)與絕緣層三者的局部立體剖面圖。 圖7繪示本發(fā)明的第二實(shí)施例的磁性存儲(chǔ)器的局部剖面示意圖。 圖8A 圖8C繪示本發(fā)明的第二實(shí)施例的磁性存儲(chǔ)器的制造流程立體剖面圖。 圖8B'繪示本發(fā)明的第二實(shí)施例的基板、導(dǎo)線結(jié)構(gòu)與絕緣層三者的局部立體剖面圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明 100、200、700 :磁性存儲(chǔ)器 110、210、710 :基板 120:磁性金屬軌道 122、260、760 :磁性存儲(chǔ)單元 122M :記憶部 122W:凹刻部 130、370、770 :讀取元件 140 :寫入元件 141 :漏磁場(chǎng) 220、720 :導(dǎo)線結(jié)構(gòu) 230 :第一磁性金屬結(jié)構(gòu) 240 :第二磁性金屬結(jié)構(gòu) 250、750:絕緣層 260M、760M:磁區(qū) 260W、760W:磁壁 735 :磁性金屬結(jié)構(gòu) AC :交流信號(hào) D、D2:磁矩方向 Dl :磁耦合力方向 D3:磁場(chǎng)方向 H :厚度
8
HP :高電流脈沖 J22。、J溯波形 L1-L1，剖面線 LP:低電流脈沖 S501、S503:步驟 Tl :位移期間 T2 :讀寫期間 W1、W2:寬度
具體實(shí)施方式

第一實(shí)施例 圖2繪示本發(fā)明的實(shí)施例的一種磁性存儲(chǔ)器的局部示意圖。圖3為根據(jù)圖2中沿 L1-L1'剖面線的剖面示意圖。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2與圖3，本實(shí)施例的磁性存儲(chǔ)器200包括配 置于基板210上的多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220、多個(gè)第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230、第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240 以及絕緣層250。前述基板210的材料可以是玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體等材料。
前述多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220彼此不相交，而每一第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230分別配置于兩 相鄰的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220之間，且第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230例如呈直線排列。第二磁性金屬結(jié)構(gòu) 240會(huì)覆蓋導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220、絕緣層250與第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230，并跨越導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220。絕緣 層250配置于導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220與第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230之間，以使導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220與第一磁性 金屬結(jié)構(gòu)230電性絕緣；且絕緣層250配置于導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220與第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240之間， 以使導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220與第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240電性絕緣。 在本實(shí)施例中，第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230以及第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240屬于不同膜層， 其中第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230的材料例如是反鐵磁性材料(antiferromagnetic material), 而第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240的材料例如是鐵磁性材料(ferromagnetic material)。于本實(shí)施 例中，每一個(gè)第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230均事先進(jìn)行退火磁化(magnetization)步驟而具有「入 射紙面」(以「圓圈內(nèi)加X(jué)」符號(hào)表示)的磁耦合力方向D1。在此第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230 相當(dāng)于磁性固定層(magnetic pinned layer)。由于第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230具有磁耦合力 方向?yàn)镈l的特定磁耦合力，因此第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230上方的部份第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240 會(huì)受到此特定磁耦合力的作用。如此一來(lái)，這些具有特定耦合力的第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230 以及其上方的部份第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240會(huì)形成多個(gè)固定場(chǎng)(Pinning Field)。在本實(shí)施 例中，這些具有固定場(chǎng)的第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230與部分第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240形成不同磁 性存儲(chǔ)單元260之間的磁壁(Domain Wall)260W。 另一方面，導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220上方的部分第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240也可通過(guò)流經(jīng)導(dǎo)線結(jié) 構(gòu)220的數(shù)據(jù)脈沖的電流方向而產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的磁矩方向D2。由于導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220的電流方 向可能是入射紙面或出射紙面，因而使第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240中的相應(yīng)部可具有向右或向 左的磁矩方向D2。實(shí)務(wù)上，向左或向右的磁矩方向D2可用以表示0或1的位元數(shù)據(jù)，因 此，本實(shí)施例稱這些具有向右或向左的磁矩方向D2的部分第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240為磁區(qū) (MagneticDomain)260M。每一個(gè)磁區(qū)260M適于儲(chǔ)存一個(gè)位元數(shù)據(jù)。 在本實(shí)施例中，每一導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220的厚度H實(shí)質(zhì)上介于10納米(nm)至50納米之間。此外，每一導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220的寬度Wl例如是介于50納米與500納米之間，其中導(dǎo)線結(jié)構(gòu) 220的寬度Wl應(yīng)視工藝技術(shù)的發(fā)展而定，本發(fā)明并不限制。導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220例如是以周期性 排列的方式配置于基板210上，而使每一第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230的寬度W2大致相同。如此 一來(lái)，磁性存儲(chǔ)器200便具有周期性排列的磁壁260W，其中磁壁260W的寬度大約為數(shù)十納 米至數(shù)百納米。在優(yōu)選實(shí)施例中，磁壁260W的寬度約略等于65納米。同樣地，磁性存儲(chǔ)器 200也具有周期性排列的磁區(qū)260M，其中磁區(qū)260M的寬度大約為數(shù)十納米至數(shù)微米(iim)。 舉例來(lái)說(shuō)，目前工藝技術(shù)可使磁區(qū)260M的寬度達(dá)1 2iim，而在優(yōu)選實(shí)施例中，磁壁260W 的寬度約略等于65納米。 傳統(tǒng)上，會(huì)利用凹刻(Notch)來(lái)形成磁壁以區(qū)隔兩相鄰磁區(qū)。然而，本實(shí)施例設(shè)置 導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220以自然形成磁區(qū)260M與磁壁260W兩種結(jié)構(gòu)。此舉有助于降低工藝過(guò)程中的 復(fù)雜度與困難度，進(jìn)而提升工藝良率。 如圖3所示，具有固定的磁耦合力方向D1的磁壁260W位于兩相鄰的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220 之間。因此，便可通過(guò)磁耦合力方向Dl形成磁壁260W而區(qū)隔不同的磁區(qū)260M，其中磁區(qū) 260M適于儲(chǔ)存0或l的位元數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，磁區(qū)260M及其緊鄰的磁壁260W構(gòu)成磁 性存儲(chǔ)單元260，如此一來(lái)，第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230以及第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240所構(gòu)成的結(jié) 構(gòu)便包括多個(gè)彼此相連的磁性存儲(chǔ)單元260。 在本實(shí)施例中，對(duì)第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240施以正向電流脈沖時(shí)，每個(gè)磁區(qū)260M中 的位元數(shù)據(jù)會(huì)被推至下一個(gè)磁區(qū)260M。反之，對(duì)第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240施以反向電流脈沖 時(shí)，每個(gè)磁區(qū)260M中的位元數(shù)據(jù)會(huì)被推至前一個(gè)磁區(qū)260M。簡(jiǎn)言之，位元數(shù)據(jù)可通過(guò)第二 磁性金屬結(jié)構(gòu)240所接收到的電流脈沖而移出其所在的磁區(qū)260M并移入鄰近的磁區(qū)260M 中，其中位元數(shù)據(jù)移出或移入磁區(qū)260M的期間稱為位移期間。然而，在此位移期間，本實(shí)施 例的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220也會(huì)接收交流信號(hào)，以使第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240得以接收某特定頻率的 磁力脈沖。由于導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220的交流信號(hào)會(huì)對(duì)第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240提供某特定頻率的 磁力脈沖，因此可以降低對(duì)第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240施加的電流脈沖的電流量，進(jìn)而降低耗 能。其相關(guān)原理請(qǐng)參考E. Martinez、 L. Lopez-Diaz、 0. Alejos與L. Torres于2008年所 發(fā)表論文「Resonantdomain wall d印i皿ing included by oscillating spin-polarized currents in thinferromagnetic strips」(PHYSICAL REVIEW B 77,144417)以及L. Thomas、M. Hayashi、X. Jiang、R. Moriya、C. Rettner與S. S. P. Parkin于2006年所發(fā)表論文 「Oscillatory dependence of current-driven magnetic domain wall motion oncurrent pulse length」(Nature,443， pp. 197-200)。接下來(lái)，以信號(hào)波形圖說(shuō)明本實(shí)施例的磁性 存儲(chǔ)單元260的驅(qū)動(dòng)方法。 圖4A及圖4B分別繪示本發(fā)明實(shí)施例的磁性存儲(chǔ)單元的兩種驅(qū)動(dòng)波形圖，其中J24。 表示第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240所接收的低電流脈沖波形，而J22。表示導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220所接收的信 號(hào)波形。請(qǐng)先同時(shí)參照?qǐng)D3與圖4A，在本實(shí)施例中，在位移期間Tl，每一個(gè)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220接 收交流信號(hào)AC且第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240接收低電流脈沖LP。由于導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220的交流信 號(hào)AC對(duì)第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240提供某特定頻率的磁力脈沖，因此對(duì)第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240 施加的低電流脈沖LP的電流量可以降低，此時(shí)，位元數(shù)據(jù)得以依據(jù)低電流脈沖LP而移出或 移入磁區(qū)260M。 在本實(shí)施例中，前述交流信號(hào)AC的頻率實(shí)質(zhì)上介于l(f赫茲(Hz)與109赫茲之間，
10而低電流脈沖LP的電流密度實(shí)質(zhì)上介于106安培/平方厘米(Amp/cm2)與107安培/平方 厘米之間。相較于傳統(tǒng)磁性存儲(chǔ)器，本發(fā)明無(wú)需使用高電流脈沖來(lái)移動(dòng)位元數(shù)據(jù)，而是以低 電流脈沖LP來(lái)使位元數(shù)據(jù)移出或移入磁區(qū)260M。如此，驅(qū)動(dòng)磁性存儲(chǔ)單元260時(shí)所需的耗 能便大幅降低。 而后，位移期間Tl結(jié)束，位元數(shù)據(jù)便停留在磁區(qū)260M中直到下一次位移期間Tl 開(kāi)始，其中位元數(shù)據(jù)停留在磁區(qū)260M中的期間稱為讀寫期間T2。值得一提的是，在讀寫期 間T2，磁區(qū)260M中的位元數(shù)據(jù)得以被其所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220所更新。更進(jìn)一步地說(shuō)，本 實(shí)施例的磁區(qū)260M中位元數(shù)據(jù)是被其正下方的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220所更新。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)圖3中 的磁區(qū)260M中位元數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的磁矩方向D2為向左時(shí)，可于讀寫期間T2利用此磁區(qū)260M 下方的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220的數(shù)據(jù)脈沖(電流)產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，以使磁區(qū)260M中位元數(shù)據(jù)變?yōu)橄蛴?的磁矩方向D2。 特別一提的是，在本實(shí)施例中，導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220所接收的信號(hào)波形J22。為圖4A所繪 示的雙極(bipoloar)信號(hào)波形。然而，在其他實(shí)施例中，導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220所接收的信號(hào)波形 J，也可以是圖4B所繪示的單極(imipoloar)信號(hào)波形。簡(jiǎn)言之，本發(fā)明并不限定信號(hào)波 形J22。的狀態(tài)。 傳統(tǒng)上，會(huì)在磁性存儲(chǔ)器中設(shè)置額外的寫入元件以更新磁區(qū)中的位元數(shù)據(jù)。然而， 本實(shí)施例利用對(duì)應(yīng)至磁區(qū)260M的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220來(lái)進(jìn)行位元數(shù)據(jù)的更新。如此一來(lái)，本實(shí)施 例便無(wú)需增設(shè)額外的寫入元件，此舉可簡(jiǎn)化磁性存儲(chǔ)器200的架構(gòu)，也降低工藝的復(fù)雜度。 在此需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，可以從諸多導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220中選擇性地采用其中一個(gè)導(dǎo) 線結(jié)構(gòu)220來(lái)進(jìn)行上述更新位元數(shù)據(jù)的動(dòng)作。在其他實(shí)施例中，也可以從諸多導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220 中選擇其中一個(gè)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220 (以下稱主要寫入導(dǎo)線)，并選擇所述主要寫入導(dǎo)線相鄰的2 條或更多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220作為輔助寫入導(dǎo)線。然后在讀寫期間T2，在所述主要寫入導(dǎo)線提 供數(shù)據(jù)脈沖(數(shù)據(jù)電流)產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，同時(shí)在所述輔助寫入導(dǎo)線提供輔助脈沖(輔助電流) 產(chǎn)生輔助磁場(chǎng)，以使所述主要寫入導(dǎo)線所對(duì)應(yīng)的磁區(qū)260M中的位元數(shù)據(jù)被更新。其中，前 述輔助磁場(chǎng)的磁力不足以改變其他磁區(qū)的磁矩方向。如此，可以提升位元數(shù)據(jù)寫入的成功 率。 所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員當(dāng)可視其需求，任意地從多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220中選擇 其中一條導(dǎo)線作為更新位元數(shù)據(jù)的導(dǎo)線。在其他實(shí)施例中，也可能從多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220中 選擇一部或全部導(dǎo)線，同時(shí)地對(duì)多個(gè)磁性存儲(chǔ)單元260更新位元數(shù)據(jù)。
另一方面，磁區(qū)260M中的位元數(shù)據(jù)也可于讀寫期間T2內(nèi)被讀取。具體而言，在本 實(shí)施例中，磁性存儲(chǔ)器200可進(jìn)一步包括讀取元件370，其中讀取元件370可配置于第二磁 性金屬結(jié)構(gòu)240的上方以便于讀取其所對(duì)應(yīng)的磁區(qū)260M中的位元數(shù)據(jù)。
將以上的敘述作整理，本實(shí)施例另外提供一種磁性存儲(chǔ)器200的驅(qū)動(dòng)方法，例如 圖5所繪示的磁性存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法流程圖。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D3、圖4與圖5，在步驟S501中， 在位移期間Tl，提供交流信號(hào)AC至導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220。于步驟S503中，在位移期間Tl，提供低 電流脈沖LP至第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240，以使每一磁性存儲(chǔ)單元260中的位元數(shù)據(jù)得以移出 或移入磁區(qū)260M。值得注意的是，本實(shí)施例的步驟S501與步驟S503為同時(shí)發(fā)生。至于磁 性存儲(chǔ)器200于位移期間Tl或讀寫 期間T2內(nèi)的其他操作細(xì)節(jié) 可參考前述說(shuō)明，在此不重 復(fù)敘述。
根據(jù)上述的磁性存儲(chǔ)器200，本實(shí)施例還提供一種磁性存儲(chǔ)器200的制造方法，如 圖6A 圖6E所繪示的立體剖面流程圖，其中圖6A 圖6E僅繪示圖2中沿L1-L1'剖面線 的局部磁性存儲(chǔ)器200。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D6A，在基板210上形成多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220，其中導(dǎo)線 結(jié)構(gòu)220彼此不相交。在本實(shí)施例中，導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220例如是互相平行地配置于基板210上。
再者，請(qǐng)參照?qǐng)D6B，在基板210上形成絕緣層250，其中絕緣層250覆蓋導(dǎo)線結(jié)構(gòu) 220。在本實(shí)施例中，絕緣層250例如是全面性地覆蓋基板210以及導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220。然而，在 其他實(shí)施例中，可視實(shí)際產(chǎn)品的需求而圖案化絕緣層250，以使絕緣層250僅覆蓋基板210 的局部或者甚至覆蓋導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220的局部。舉例來(lái)說(shuō)，如圖6B'所示，絕緣層250的圖案可 以依據(jù)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220的圖案而形成于基板210，其中絕緣層250例如是全然地覆蓋導(dǎo)線結(jié) 構(gòu)220，但不覆蓋相鄰兩導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220之間的部分基板210。簡(jiǎn)言之，絕緣層250的圖案主 要是以電性絕緣導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220與第一 /第二磁性金屬結(jié)構(gòu)230/240為原則，所以本發(fā)明不 限定絕緣層250的圖案。 本實(shí)施例將采用圖6B所示的絕緣層250。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D6C，在絕緣層250上形 成多個(gè)第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230，其中第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230例如呈直線排列而分別配置于 兩相鄰的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220之間。在本實(shí)施例中，第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230的頂面例如是與絕緣 層250的頂面切齊，以使第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230的頂面與絕緣層250的頂面構(gòu)成平坦頂面 S。此外，第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230的材料包括鐵磁性材料或反鐵磁性材料，其中鐵磁性材料 例如是鈷鐵(CoFe)、鎳鐵(NiFe)、鈷鐵硼(CoFeB)...等水平式的鐵磁性材料或鐵鉑合金 (FePt)、鈷鉑合金(CoPt)...等垂直式的鐵磁性合金材料，而反鐵磁性材料例如是鉑錳合 金(PtMn)、銥錳合金(IrMn).等。 之后，請(qǐng)參照?qǐng)D6D，對(duì)第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230施以退火磁化步驟。前述所施行的退 火磁化步驟足以使第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230永久具有特定磁耦合力而產(chǎn)生磁耦合力方向Dl。 在本實(shí)施例中，磁耦合力方向Dl例如是入射紙面的方向。 而后，請(qǐng)參照?qǐng)D6E，在絕緣層250上形成第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240，其中第二磁性金 屬結(jié)構(gòu)240例如是形成于基板210的平坦頂面S上。第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240會(huì)覆蓋第一磁 性金屬結(jié)構(gòu)230，并跨越導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220。此外，第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240的延伸方向不同于磁 耦合力方向Dl，其中第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240的延伸方向例如是垂直于磁耦合力方向Dl。在 本實(shí)施例中，第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240的材料例如是水平式的鐵磁性材料(如鈷鐵、鎳鐵、鈷 鐵硼...等)或垂直式的鐵磁性合金材料(如鐵鉑合金、鈷鉑合金...等)等鐵磁性材料。 上述至此，本實(shí)施例的磁性存儲(chǔ)器200已大致制作完成。 承上述，第一磁性金屬結(jié)構(gòu)230以及第二磁性金屬結(jié)構(gòu)240所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)通過(guò)導(dǎo) 線結(jié)構(gòu)220的配置而被劃分為多個(gè)彼此相連的磁性存儲(chǔ)單元260，其中每一磁性存儲(chǔ)單元 260具有磁區(qū)260M以及緊鄰此磁區(qū)260M的磁壁260W，而260W磁壁位于兩相鄰的導(dǎo)線結(jié)構(gòu) 220之間。 由上述的工藝步驟可知，本實(shí)施例可以利用一般的光刻蝕刻來(lái)完成磁性存儲(chǔ)器 200的制作。相較于傳統(tǒng)上必需制作凹刻以形成磁壁，本實(shí)施例不僅具有簡(jiǎn)化工藝的優(yōu)勢(shì)， 還能有效提高工藝良率。
第二實(shí)施例 本實(shí)施例欲闡述的精神與第一實(shí)施例相類似，相較于第一實(shí)施例，本實(shí)施例進(jìn)一步將前述實(shí)施例的第一磁性金屬結(jié)構(gòu)以及第二磁性金屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為同一膜層(即磁性金 屬結(jié)構(gòu)735)。 圖7繪示本發(fā)明的第二實(shí)施例的磁性存儲(chǔ)器的局部剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D7，本實(shí) 施例的磁性存儲(chǔ)器700包括配置于基板710上的多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720、磁性金屬結(jié)構(gòu)735以及 絕緣層750。前述基板710的材料可以是玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體等材料。 前述多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720彼此不相交，而磁性金屬結(jié)構(gòu)735覆蓋導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720與絕 緣層750，并跨越導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720。其中，磁性金屬結(jié)構(gòu)735例如呈直線排列。絕緣層750配 置于導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720與磁性金屬結(jié)構(gòu)735之間，以使導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720與磁性金屬結(jié)構(gòu)735電性 絕緣。 承上述，將磁性金屬材料沉積于導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720上而形成磁性金屬結(jié)構(gòu)735，因此可 以視為導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720內(nèi)嵌于磁性金屬結(jié)構(gòu)735。通過(guò)內(nèi)嵌于磁性金屬結(jié)構(gòu)735中的多條導(dǎo) 線結(jié)構(gòu)720，可以在磁性金屬結(jié)構(gòu)735中定義出多個(gè)磁性存儲(chǔ)單元760。被內(nèi)嵌多條導(dǎo)線的 磁性金屬結(jié)構(gòu)735，其效果相當(dāng)于圖1中具有凹刻部122W的磁性金屬軌道120，卻省略了傳 統(tǒng)上制作凹刻的工藝。此舉有助于降低工藝過(guò)程中的復(fù)雜度與困難度，進(jìn)而提升工藝良率。
也就是說(shuō)，通過(guò)內(nèi)嵌導(dǎo)線的特殊結(jié)構(gòu)，位于導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720上方的部份磁性金屬結(jié) 構(gòu)735可形成不同磁性存儲(chǔ)單元760之間的磁壁760W。因此在兩兩相鄰磁壁760W之間(也 就是在相鄰兩導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720之間)形成磁區(qū)760M，其中每一個(gè)磁區(qū)760M適于儲(chǔ)存一個(gè)位元 數(shù)據(jù)。 流經(jīng)相鄰兩導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720的數(shù)據(jù)脈沖的電流方向可以共同提供向右或向左的磁 場(chǎng)方向D3給此二者之間的磁區(qū)760M，以設(shè)定/改變此磁區(qū)760M的磁矩方向。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng) 圖7中的磁區(qū)760M中位元數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)方向D3為向右時(shí)，可于讀寫期間T2利用此磁 區(qū)760M相鄰的二條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720的數(shù)據(jù)脈沖(流出紙面的電流)共同產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，以使此 磁區(qū)760M中位元數(shù)據(jù)變?yōu)橄蜃蟮拇艌?chǎng)方向D3。 前述向右或向左的磁場(chǎng)方向D3可以被定義為0或1的位元數(shù)據(jù)。由圖7可知，本 實(shí)施例的磁區(qū)760M位于兩相鄰的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720之間，且兩相鄰的磁區(qū)760M中的磁場(chǎng)方向 D3 (即位元數(shù)據(jù))可通過(guò)磁壁760W而被區(qū)隔開(kāi)來(lái)。 在本實(shí)施例中，每一導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720的厚度H實(shí)質(zhì)上介于10納米至50納米之間。 此外，每一導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720的寬度Wl例如是介于50納米與500納米之間，其中導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220 的寬度W1應(yīng)視工藝技術(shù)的發(fā)展而定，本發(fā)明并不限制。導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720例如是以周期性排列 的方式配置于基板710上。如此一來(lái)，磁性存儲(chǔ)器700便具有周期性排列的磁壁760W與磁 區(qū)760M，其中磁壁760W與磁區(qū)760M的設(shè)置為彼此交錯(cuò)。此外，磁壁760W的寬度可小于導(dǎo) 線結(jié)構(gòu)220的寬度Wl，其大約為數(shù)十納米至數(shù)百納米。在優(yōu)選實(shí)施例中，磁壁260W的寬度 約略等于65納米。磁區(qū)760M的寬度可大于磁壁260W的寬度，其大約為數(shù)百納米至數(shù)個(gè)微 米等級(jí)。在優(yōu)選實(shí)施例中，磁壁260W的寬度約略等于65納米。另外，在本實(shí)施例中，磁區(qū) 760M及其緊鄰的磁壁760W構(gòu)成磁性存儲(chǔ)單元760。換句話說(shuō)，磁性金屬結(jié)構(gòu)735包括多個(gè) 彼此相連的磁性存儲(chǔ)單元760。 由上述可知，磁性金屬結(jié)構(gòu)735通過(guò)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720的配置而被劃分為多個(gè)彼此相 連的磁性存儲(chǔ)單元760，其中每一磁性存儲(chǔ)單元760具有磁區(qū)760M以及緊鄰磁區(qū)760M的磁 壁760W。換句話說(shuō)，本實(shí)施例是利用導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220以自然形成磁區(qū)260M與磁壁260W兩種
13結(jié)構(gòu)，以克服傳統(tǒng)上利用制作凹刻來(lái)形成磁壁所造成的工藝?yán)щy度。 在本實(shí)施例中，磁性存儲(chǔ)器700的操作方式也可分為讀寫期間及位移期間兩段期 間。然而，本實(shí)施例的磁性存儲(chǔ)單元的驅(qū)動(dòng)方法與第一實(shí)施例相類似，其詳細(xì)說(shuō)明可參考第 一實(shí)施例的圖4、圖5及其圖示說(shuō)明。 特別說(shuō)明的是，在位移期間Tl，每一個(gè)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720接收交流信號(hào)AC且磁性金屬 結(jié)構(gòu)735接收低電流脈沖LP。由于導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720的交流信號(hào)AC對(duì)磁性金屬結(jié)構(gòu)735提供 某特定頻率的磁力脈沖，因此對(duì)磁性金屬結(jié)構(gòu)735施加的低電流脈沖LP的電流量可以降 低。此時(shí)，位元數(shù)據(jù)可通過(guò)磁性金屬結(jié)構(gòu)735所接收到的低電流脈沖LP而移出其所在的磁 區(qū)760M并移入鄰近的磁區(qū)760M中。另一方面，在讀寫期間T2，磁區(qū)760M中的位元數(shù)據(jù)可 以被讀取或更新。在本實(shí)施例中，磁區(qū)760M中的位元數(shù)據(jù)是通過(guò)其所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720 而被更新。更具體地說(shuō)，磁區(qū)760M中的位元數(shù)據(jù)是被其兩相鄰的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720所更新。本 實(shí)施例可從諸多導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720中選擇性地采用其中二個(gè)相鄰導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720來(lái)進(jìn)行上述更新 位元數(shù)據(jù)的動(dòng)作。此外，磁性存儲(chǔ)器700可進(jìn)一步包括讀取元件770，以進(jìn)行位元數(shù)據(jù)的讀 取動(dòng)作，其中讀取元件770可配置于磁性金屬結(jié)構(gòu)735的下方，以便于讀取其所對(duì)應(yīng)的磁區(qū) 760M中的位元數(shù)據(jù)。 傳統(tǒng)上，會(huì)在磁性存儲(chǔ)器中設(shè)置額外的寫入元件以更新磁區(qū)中的位元數(shù)據(jù)。然而， 本實(shí)施例利用對(duì)應(yīng)至磁區(qū)260M的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)220來(lái)進(jìn)行位元數(shù)據(jù)的更新。如此一來(lái)，本實(shí)施 例便無(wú)需增設(shè)額外的寫入元件，此舉可簡(jiǎn)化磁性存儲(chǔ)器200的架構(gòu)，也降低工藝的復(fù)雜度。
然，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員當(dāng)可視其需求，任意地從多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720中 選擇相鄰兩條導(dǎo)線作為更新位元數(shù)據(jù)的導(dǎo)線?；蛘撸玫谝粚?shí)施例所述的方法，以主要寫 入導(dǎo)線與輔助寫入導(dǎo)線的概念來(lái)對(duì)位元數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，進(jìn)而提升位元數(shù)據(jù)寫入的成功率。 在其他實(shí)施例中，也可能從多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720中選擇多組相鄰兩條導(dǎo)線，以同時(shí)地對(duì)多個(gè) 磁性存儲(chǔ)單元760更新位元數(shù)據(jù)。 由上述可知，本實(shí)施例利用低電流脈沖LP并搭配導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720所接收的交流信號(hào) AC可使位元數(shù)據(jù)進(jìn)行移出或移入磁區(qū)260M的動(dòng)作，因此，在磁性存儲(chǔ)器700在使用上具有 省電的優(yōu)勢(shì)。此外，本實(shí)施例的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720也可進(jìn)行位元數(shù)據(jù)的更新，所以磁性存儲(chǔ)器 700也無(wú)需增設(shè)寫入元件。 根據(jù)上述的磁性存儲(chǔ)器700，本實(shí)施例還提供一種磁性存儲(chǔ)器700的制造方法，如 圖8A 圖8E所繪示的立體剖面流程圖，其中圖8A 圖8E僅繪示部份的磁性存儲(chǔ)器700。 首先，請(qǐng)參照?qǐng)D8A，在基板710上形成多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720，其中導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720彼此不相交。在 本實(shí)施例中，導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720例如是互相平行地配置于基板710上。 然后，請(qǐng)參照?qǐng)D8B，在基板710上形成絕緣層750，其中絕緣層750覆蓋導(dǎo)線結(jié)構(gòu) 720。在本實(shí)施例中，絕緣層750例如是全面性地覆蓋基板710以及導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720。然而，在 其他實(shí)施例中，可視實(shí)際產(chǎn)品的需求而圖案化絕緣層750，以使絕緣層750僅覆蓋基板710 的局部或者甚至覆蓋導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720的局部。舉例來(lái)說(shuō)，如圖8B'所示，絕緣層750的圖案可 以依據(jù)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720的圖案而形成于基板710，其中絕緣層750例如是全然地覆蓋導(dǎo)線結(jié)構(gòu) 720，但不覆蓋相鄰兩導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720之間的部分基板710。簡(jiǎn)言之，絕緣層750的圖案主要是 以電性絕緣導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720與磁性金屬結(jié)構(gòu)735為原則，所以本發(fā)明不限定絕緣層750的圖 案。
14
本實(shí)施例將采用圖8B所示的絕緣層250。之后，請(qǐng)參照?qǐng)D8C，在絕緣層750上形成 磁性金屬結(jié)構(gòu)735，其中磁性金屬結(jié)構(gòu)735例如呈直線排列地跨越導(dǎo)線結(jié)構(gòu)720。在本實(shí)施 例中，磁性金屬結(jié)構(gòu)735的材料例如是水平式的鐵磁性材料(如鈷鐵、鎳鐵、鈷鐵硼...等) 或垂直式的鐵磁性合金材料(如鐵鉑合金、鈷鉑合金...等)等鐵磁性材料。上述至此，本 實(shí)施例的磁性存儲(chǔ)器700已大致制作完成。 在本實(shí)施例中，是利用一般的光刻蝕刻來(lái)完成磁性存儲(chǔ)器700的制作。相較于傳
統(tǒng)上必需制作凹刻以形成磁壁，本實(shí)施例具有簡(jiǎn)化工藝以及良率提升等優(yōu)點(diǎn)。 綜上所述，本發(fā)明的磁性存儲(chǔ)器設(shè)置導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，此舉不僅能減少磁性存儲(chǔ)器在使
用上所需的耗能，還能降低制造磁性存儲(chǔ)器的工藝復(fù)雜度與困難度。簡(jiǎn)言的，利用本發(fā)明的
磁性存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法來(lái)驅(qū)動(dòng)本發(fā)明的磁性存儲(chǔ)器可具有省電的優(yōu)點(diǎn)。此外，本發(fā)明的磁
性存儲(chǔ)器的制造方法能降低工藝的困難度與復(fù)雜度，進(jìn)而有效提升工藝良率。 雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)
領(lǐng)域中具有普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因
此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
1權(quán)利要求
一種磁性存儲(chǔ)器，包括多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，配置于基板上，所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)彼此不相交；多個(gè)第一磁性金屬結(jié)構(gòu)，配置于所述基板上，其中所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)分別配置于兩相鄰的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)之間；第二磁性金屬結(jié)構(gòu)，配置于所述基板上，覆蓋所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)以及所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)，并跨越所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，其中所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)以及所述第二磁性金屬結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)包括多個(gè)彼此相連的磁性存儲(chǔ)單元，每一磁性存儲(chǔ)單元具有磁區(qū)以及緊鄰所述磁區(qū)的磁壁，所述磁區(qū)適于儲(chǔ)存位元數(shù)據(jù)；以及絕緣層，配置于所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)與所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)之間，且配置于所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)與所述第二磁性金屬結(jié)構(gòu)之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)在位移期間接收交流信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求2所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述位元數(shù)據(jù)在所述位移期間得以依據(jù)所述 第二磁性金屬結(jié)構(gòu)所接收的低電流脈沖而移出或移入所述磁區(qū)。
4. 如權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器，其中每一磁性存儲(chǔ)單元中的所述磁區(qū)與相鄰的磁 性存儲(chǔ)單元中的所述磁壁彼此相連。
5. 如權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)呈直線排列。
6. 如權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)以及所述第二磁性金 屬結(jié)構(gòu)屬于同一膜層。
7. 如權(quán)利要求6所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述磁區(qū)位于兩相鄰的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)之間。
8. 如權(quán)利要求6所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)以及所述第二磁性金 屬結(jié)構(gòu)的材料包括水平式的鐵磁性材料以及垂直式的鐵磁性合金材料至少其中之一。
9. 如權(quán)利要求8所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述水平式的鐵磁性材料包括鈷鐵、鎳鐵或 鈷鐵硼。
10. 如權(quán)利要求8所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述垂直式的鐵磁性合金材料包括鐵鉑合 金或鈷鉑合金。
11. 如權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)以及所述第二磁性 金屬結(jié)構(gòu)屬于不同膜層。
12. 如權(quán)利要求11所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)具有特定磁耦合力。
13. 如權(quán)利要求12所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述磁壁位于兩相鄰的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)之間，并 具有所述特定磁耦合力而產(chǎn)生的磁耦合力方向。
14. 如權(quán)利要求11所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)的材料包括反鐵磁 性材料以及鐵磁性材料的至少其中之一。
15. 如權(quán)利要求14所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述反鐵磁性材料包括鉑錳合金或銥錳合金。
16. 如權(quán)利要求14所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述鐵磁性材料包括水平式的鐵磁性材料 以及垂直式的鐵磁性合金材料的至少其中之一。
17. 如權(quán)利要求16所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述水平式的鐵磁性材料包括鈷鐵、鎳鐵 或鈷鐵硼。
18. 如權(quán)利要求16所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述垂直式的鐵磁性合金材料包括鐵鉑合 金或鈷鉑合金。
19. 如權(quán)利要求11所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述第二磁性金屬結(jié)構(gòu)的材料包括鐵磁性 材料。
20. 如權(quán)利要求19所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述鐵磁性材料包括水平式的鐵磁性材料 以及垂直式的鐵磁性合金材料的至少其中之一。
21. 如權(quán)利要求20所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述水平式的鐵磁性材料包括鈷鐵、鎳鐵 或鈷鐵硼。
22. 如權(quán)利要求21所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述垂直式的鐵磁性合金材料包括鐵鉑合 金或鈷鉑合金。
23. 如權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器，其中每一導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的厚度實(shí)質(zhì)上介于10納米至 50納米之間。
24. 如權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器，其中每一導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的寬度實(shí)質(zhì)上介于50納米至 500納米之間。
25. 如權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述磁區(qū)的寬度約略等于65納米。
26. 如權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述磁壁的寬度約略等于65納米。
27. 如權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器，其中在讀寫期間，其中一個(gè)所述磁區(qū)中的所述位 元數(shù)據(jù)得以被其所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)所更新。
28. 如權(quán)利要求27所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述磁區(qū)中的所述位元數(shù)據(jù)是被其兩相鄰 的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)所更新。
29. 如權(quán)利要求27所述的磁性存儲(chǔ)器，其中所述磁區(qū)中的所述位元數(shù)據(jù)是被其正下方 的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)所更新。
30. 如權(quán)利要求l所述的磁性存儲(chǔ)器，還包括讀取元件，配置于所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)其中之一的下方，在讀寫期間得以讀取其所 對(duì)應(yīng)的所述磁區(qū)中的所述位元數(shù)據(jù)。
31. 如權(quán)利要求l所述的磁性存儲(chǔ)器，還包括讀取元件，配置于所述第二磁性金屬結(jié)構(gòu)的上方，在讀寫期間得以讀取其所對(duì)應(yīng)的所 述磁區(qū)中的所述位元數(shù)據(jù)。
32. —種如權(quán)利要求1的磁性存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，包括 在位移期間，提供交流信號(hào)至所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)；以及在所述位移期間，提供低電流脈沖至所述第二磁性金屬結(jié)構(gòu)，以使每一磁性存儲(chǔ)單元 中的所述位元數(shù)據(jù)得以移出或移入所述磁區(qū)。
33. 如權(quán)利要求32所述的磁性存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，還包括在讀寫期間，提供數(shù)據(jù)脈沖至所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)其中之一，使其所對(duì)應(yīng)的所述磁區(qū)中的所述位元數(shù)據(jù)得以被更新。
34. 如權(quán)利要求32所述的磁性存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，還包括在讀寫期間，提供數(shù)據(jù)脈沖至所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)其中相鄰的二條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，使其所對(duì)應(yīng)的所述磁區(qū)中的所述位元數(shù)據(jù)得以被更新。
35. 如權(quán)利要求32所述的磁性存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，還包括在讀寫期間，利用讀取元件讀取其中一個(gè)所述磁區(qū)中的所述位元數(shù)據(jù)。
36. 如權(quán)利要求32所述的磁性存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，其中所述交流信號(hào)的頻率實(shí)質(zhì)上介 于106赫茲與109赫茲之間。
37. 如權(quán)利要求32所述的磁性存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，其中所述低電流脈沖的電流密度實(shí) 質(zhì)上介于106 107安培/平方厘米之間。
38. —種磁性存儲(chǔ)器的制造方法，包括 于基板上形成多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，且所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)彼此不相交； 于所述基板上形成絕緣層，并覆蓋所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)；于所述絕緣層上形成多個(gè)第一磁性金屬結(jié)構(gòu)，其中所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)分別配置于 兩相鄰的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)之間；對(duì)所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)施行退火磁化步驟，以使所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生磁耦合 力方向；以及于所述絕緣層上形成第二磁性金屬結(jié)構(gòu)，覆蓋所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)，并跨越所述導(dǎo) 線結(jié)構(gòu)，且所述第二磁性金屬結(jié)構(gòu)的延伸方向不同于所述磁耦合力方向；其中，所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)以及所述第二磁性金屬結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)通過(guò)所述導(dǎo)線 結(jié)構(gòu)的配置而被劃分為多個(gè)彼此相連的磁性存儲(chǔ)單元，且每一磁性存儲(chǔ)單元具有磁區(qū)以及 緊鄰所述磁區(qū)的磁壁。
39. 如權(quán)利要求38所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中于所述基板上形成所述第一磁 性金屬結(jié)構(gòu)的方法包括所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)的頂面與所述絕緣層的頂面切齊，以使所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu) 的頂面與所述絕緣層的頂面構(gòu)成平坦頂面。
40. 如權(quán)利要求39所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中于所述基板上形成所述第二磁 性金屬結(jié)構(gòu)的方法包括于所述平坦頂面上形成所述第二磁性金屬結(jié)構(gòu)。
41. 如權(quán)利要求38所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述磁壁位于兩相鄰的導(dǎo)線結(jié) 構(gòu)之間。
42. 如權(quán)利要求38所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中每一磁性存儲(chǔ)單元中的所述磁 區(qū)與相鄰的磁性存儲(chǔ)單元中的所述磁壁彼此相連。
43. 如權(quán)利要求38所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述第二磁性金屬結(jié)構(gòu)的延伸 方向垂直于所述磁耦合力方向。
44. 如權(quán)利要求38所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)呈直線 排列。
45. 如權(quán)利要求38所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述第一磁性金屬結(jié)構(gòu)的材料 包括反鐵磁性材料以及鐵磁性材料的至少其中之一。
46. 如權(quán)利要求45所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述反鐵磁性材料包括鉑錳合 金或銥錳合金。
47. 如權(quán)利要求45所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述鐵磁性材料包括水平式的 鐵磁性材料以及垂直式的鐵磁性合金材料的至少其中之一。
48. 如權(quán)利要求47所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述水平式的鐵磁性材料包括鈷鐵、鎳鐵或鈷鐵硼。
49. 如權(quán)利要求47所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述垂直式的鐵磁性合金材料 包括鐵鉑合金或鈷鉑合金。
50. 如權(quán)利要求38所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述第二磁性金屬結(jié)構(gòu)的材料 包括鐵磁性材料。
51. 如權(quán)利要求50所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述鐵磁性材料包括水平式的 鐵磁性材料以及垂直式的鐵磁性合金材料的至少其中之一。
52. 如權(quán)利要求51所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述水平式的鐵磁性材料包括 鈷鐵、鎳鐵或鈷鐵硼。
53. 如權(quán)利要求51所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述垂直式的鐵磁性合金材料 包括鐵鉑合金或鈷鉑合金。
54. —種磁性存儲(chǔ)器的制造方法，包括 于基板上形成多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，且所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)彼此不相交； 于所述基板上形成絕緣層，并覆蓋所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)；以及 于所述絕緣層上形成磁性金屬結(jié)構(gòu)，并跨越所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，其中，所述磁性金屬結(jié)構(gòu)通過(guò)所述導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的配置而被劃分為多個(gè)彼此相連的磁性存 儲(chǔ)單元，且每一磁性存儲(chǔ)單元具有磁區(qū)以及緊鄰所述磁區(qū)的磁壁。
55. 如權(quán)利要求54所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述磁區(qū)位于兩相鄰的導(dǎo)線結(jié) 構(gòu)之間。
56. 如權(quán)利要求54所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中每一磁性存儲(chǔ)單元中的所述磁 區(qū)與相鄰的磁性存儲(chǔ)單元中的所述磁壁彼此相連。
57. 如權(quán)利要求54所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述磁性金屬結(jié)構(gòu)呈直線排列。
58. 如權(quán)利要求54所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述磁性金屬結(jié)構(gòu)的材料包括 鐵磁性材料。
59. 如權(quán)利要求54所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述鐵磁性材料包括水平式的 鐵磁性材料以及垂直式的鐵磁性合金材料的至少其中之一。
60. 如權(quán)利要求59所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述水平式的鐵磁性材料包括 鈷鐵、鎳鐵或鈷鐵硼。
61. 如權(quán)利要求59所述的磁性存儲(chǔ)器的制造方法，其中所述垂直式的鐵磁性合金材料 包括鐵鉑合金或鈷鉑合金。
全文摘要
一種磁性存儲(chǔ)器、磁性存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法及磁性存儲(chǔ)器的制造方法。磁性存儲(chǔ)器包括多條導(dǎo)線結(jié)構(gòu)、多個(gè)第一磁性金屬結(jié)構(gòu)、第二磁性金屬結(jié)構(gòu)及絕緣層。各個(gè)第一磁性金屬結(jié)構(gòu)配置于兩相鄰的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)之間，而第二磁性金屬結(jié)構(gòu)跨越導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。第一磁性金屬結(jié)構(gòu)與第二磁性金屬結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)包括多個(gè)彼此相連的磁性存儲(chǔ)單元。每一磁性存儲(chǔ)單元具有磁區(qū)及緊鄰磁區(qū)的磁壁，其中磁區(qū)適于儲(chǔ)存位元數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G11C11/02GK101771067SQ20081018470
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者蔡慶祥 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院