專利名稱：磁結(jié)構(gòu)、信息存儲(chǔ)裝置及其制造方法和操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—個(gè)或多個(gè)示例實(shí)施例涉及一種磁結(jié)構(gòu)、包括磁結(jié)構(gòu)的信息存儲(chǔ)裝置及其制造方法和操作方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的非易失性信息存儲(chǔ)裝置包括硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)、非易失性隨機(jī)存取存
儲(chǔ)器(RAM)等。這些類型的存儲(chǔ)裝置即使在斷電時(shí)也保持記錄的信息。 現(xiàn)有技術(shù)的HDD具有旋轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置。這種旋轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置可能磨損和/或發(fā)生
故障，導(dǎo)致相對(duì)低的可靠性。 現(xiàn)有技術(shù)的非易失性RAM的代表示例是閃速存儲(chǔ)器。盡管閃速存儲(chǔ)器裝置不使用旋轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置，但是與HDD相比，閃速存儲(chǔ)器裝置具有較低的讀取和寫入速度、較短的壽命以及較小的存儲(chǔ)容量。此外，閃速存儲(chǔ)器裝置的制造成本相對(duì)高。 另 一種類型的信息存儲(chǔ)裝置利用磁材料的磁疇壁的移動(dòng)。磁疇是在鐵磁材料內(nèi)磁矩沿特定方向排列的微小的磁區(qū)域。磁疇壁是具有不同磁化方向的磁疇之間的邊界區(qū)域?？赏ㄟ^(guò)向包括磁疇的磁材料供應(yīng)電流來(lái)使形成在磁疇之間的磁疇壁移動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
示例實(shí)施例涉及一種磁結(jié)構(gòu)、包括磁結(jié)構(gòu)的信息存儲(chǔ)裝置及其制造方法和操作方法。 至少一個(gè)示例實(shí)施例提供一種用于記錄(寫入)信息(數(shù)據(jù))的磁結(jié)構(gòu)。至少根
據(jù)本示例實(shí)施例，所述磁結(jié)構(gòu)包括第一部分和多個(gè)第二部分。第一部分沿第一方向延伸。第一方向可平行于基底。所述多個(gè)第二部分中的每一個(gè)從第一部分的端部開(kāi)始沿垂直于第一方向的第二方向延伸。在所述磁結(jié)構(gòu)中形成有沿彼此相反的方向磁化的兩個(gè)磁疇以及位于磁疇之間的磁疇壁。 所述磁結(jié)構(gòu)可具有U形狀或倒置U形狀。所述磁疇壁可設(shè)置在第一部分中。所述磁結(jié)構(gòu)可具有垂直磁各向異性。 至少一個(gè)其它示例實(shí)施例提供一種形成磁結(jié)構(gòu)的方法。至少根據(jù)本示例實(shí)施例，
制備沿第一方向延伸的第一部分。第一方向可平行于基底。形成從第一部分的端部開(kāi)始沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多個(gè)第二部分。通過(guò)將平行于第一方向的磁場(chǎng)施加到磁
結(jié)構(gòu)上來(lái)在磁結(jié)構(gòu)中形成磁疇壁。所述磁結(jié)構(gòu)可具有u形狀或倒置u形狀。所述磁結(jié)構(gòu)可
具有垂直磁各向異性。 至少一個(gè)其它示例實(shí)施例提供一種利用磁疇壁移動(dòng)的信息存儲(chǔ)裝置。根據(jù)至少本示例實(shí)施例，所述信息存儲(chǔ)裝置包括用于記錄信息的磁結(jié)構(gòu)和用于存儲(chǔ)信息的連接到所述磁結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)磁軌道。所述磁結(jié)構(gòu)包括第一部分和多個(gè)第二部分。第一部分沿第一 方向延伸。第一方向可平行于基底。所述多個(gè)第二部分中的每一個(gè)從第一部分的端部開(kāi)始 沿垂直于第一方向的第二方向延伸。在所述磁結(jié)構(gòu)中形成有沿彼此相反的方向磁化的兩個(gè) 磁疇以及位于磁疇之間的磁疇壁。 根據(jù)至少一些示例實(shí)施例，所述磁結(jié)構(gòu)可具有U形狀或倒置U形狀。所述磁疇壁 可設(shè)置在第一部分中。所述磁結(jié)構(gòu)可具有垂直磁各向異性。 所述磁結(jié)構(gòu)可設(shè)置在磁軌道的第一端部處。在本示例中，磁軌道的第一端部接觸 磁結(jié)構(gòu)的第一部分的側(cè)表面。此外，磁軌道可沿垂直于磁結(jié)構(gòu)(例如，第一方向和第二方 向)的第三方向延伸。所述磁疇壁可設(shè)置在磁結(jié)構(gòu)的第一部分中。所述磁結(jié)構(gòu)和磁軌道可 具有垂直磁各向異性。所述信息存儲(chǔ)裝置還可包括讀取單元，用于再現(xiàn)(讀取)記錄在磁 軌道中的信息。 至少一個(gè)其它示例實(shí)施例提供一種制造利用磁疇壁移動(dòng)的信息存儲(chǔ)裝置的方法。 至少根據(jù)本示例實(shí)施例，形成用于記錄信息的磁結(jié)構(gòu)和用于存儲(chǔ)信息的至少一個(gè)磁軌道。 所述至少一個(gè)磁軌道連接到磁結(jié)構(gòu)。磁結(jié)構(gòu)可如下形成。形成沿第一方向延伸的第一部分 和從第一部分的端部開(kāi)始沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多個(gè)第二部分。第一方向可 平行于基底。通過(guò)將平行于第一方向的磁場(chǎng)施加到磁結(jié)構(gòu)上來(lái)在磁結(jié)構(gòu)中形成磁疇壁。
根據(jù)至少一些示例實(shí)施例，所述磁結(jié)構(gòu)可具有U形狀或倒置U形狀。所述磁軌道 可直接或者間接接觸磁結(jié)構(gòu)的第一部分。所述磁結(jié)構(gòu)和磁軌道中的每一個(gè)可由具有垂直磁 各向異性的材料形成。所述方法還可包括形成讀取單元，所述讀取單元被用于再現(xiàn)記錄在 磁軌道中的信息。 至少一個(gè)其它示例實(shí)施例提供一種操作信息存儲(chǔ)裝置的方法，所述信息存儲(chǔ)裝置 包括磁結(jié)構(gòu)和接觸磁結(jié)構(gòu)的磁軌道。至少根據(jù)本示例實(shí)施例，所述磁結(jié)構(gòu)包括第一部分和 多個(gè)第二部分。第一部分沿第一方向延伸。第一方向可平行于基底。所述多個(gè)第二部分從 第一部分的端部開(kāi)始沿垂直于第一方向的第二方向延伸。在所述磁結(jié)構(gòu)中形成有沿彼此相 反的方向磁化的兩個(gè)磁疇以及位于磁疇之間的磁疇壁。至少根據(jù)本示例實(shí)施例，使磁疇壁 沿第一方向移動(dòng)，使得磁疇壁超越過(guò)第一部分的與磁軌道接觸的區(qū)域。然后，使第一部分的 所述與磁軌道接觸的區(qū)域的磁疇在磁軌道上延伸至少一位。 根據(jù)至少一些示例實(shí)施例，可使磁疇壁沿與第一方向相反的方向移動(dòng)，使得磁疇 壁超越過(guò)第一部分的所述與磁軌道接觸的區(qū)域。在本示例中，使第一部分的所述與磁軌道 接觸的區(qū)域的磁疇在磁軌道上延伸至少一位。 示例實(shí)施例涉及一種磁結(jié)構(gòu)、包括磁結(jié)構(gòu)的信息存儲(chǔ)裝置及其制造方法和操作方 法。至少一個(gè)示例實(shí)施例提供一種可用來(lái)在磁軌道中記錄信息的磁結(jié)構(gòu)。所述磁結(jié)構(gòu)可包 括通過(guò)磁疇壁分離的兩個(gè)磁疇。這兩個(gè)磁疇具有相反的磁化方向，并且每一磁疇可包括第 一部分和第二部分。在每一磁疇內(nèi)，第一部分和第二部分可具有不同的厚度和相同的磁化 方向。磁疇壁可在較厚的第二部分之間移動(dòng)，從而使兩個(gè)磁疇中的一個(gè)延伸，以將數(shù)據(jù)或信 息寫到磁軌道。


通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)示例實(shí)施例的描述，本發(fā)明總體構(gòu)思將變得明顯，并更易于
5理解，其中 圖1和圖2是根據(jù)示例實(shí)施例的磁結(jié)構(gòu)的透視圖； 圖3A至圖3D是描述根據(jù)示例實(shí)施例的制造磁結(jié)構(gòu)的方法的剖視圖；
圖4是根據(jù)示例實(shí)施例的信息存儲(chǔ)裝置的透視圖； 圖5A至圖5D是描述根據(jù)示例實(shí)施例的操作信息存儲(chǔ)裝置的方法的透視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照示出了 一些示例實(shí)施例的附圖來(lái)更充分地描述各個(gè)示例實(shí)施例。 這里公開(kāi)了詳細(xì)的示意性示例實(shí)施例。然而，這里公開(kāi)的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)僅
是出于描述示例實(shí)施例目的的代表。然而，本發(fā)明總體構(gòu)思可以以許多替換的形式實(shí)施，而 不應(yīng)被解釋為僅限于這里所闡述的示例實(shí)施例。 因此，盡管示例實(shí)施例能夠有不同的修改和替換形式，但是其實(shí)施例以示例的方 式在附圖中被示出，并且將在這里被詳細(xì)描述。然而，應(yīng)該理解的是，非意在將示例實(shí)施例 限于所公開(kāi)的特定形式，相反，示例實(shí)施例意在覆蓋本發(fā)明總體構(gòu)思的范圍內(nèi)的所有修改、 等同物和替換。在對(duì)附圖的描述中，相同的標(biāo)號(hào)始終表示相同的部件。 應(yīng)該理解的是，雖然術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"等可在這里用來(lái)描述不同的元件，但是這 些元件不應(yīng)該受這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)只是用來(lái)將一個(gè)元件與另一元件區(qū)分開(kāi)。例如， 在不脫離示例實(shí)施例的范圍的情況下，第一元件可以被稱作第二元件，類似地，第二元件可 被稱作第一元件。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任意和全 部組合。 應(yīng)該理解的是，當(dāng)元件或?qū)颖环Q作形成在另一元件或?qū)由蠒r(shí)，它可以直接或間接 形成在另一元件或?qū)由?。即，可以存在中間元件或?qū)印?duì)比地，當(dāng)元件或?qū)颖环Q作直接形成 在另一元件上時(shí)，不存在中間元件或?qū)印Ｏ嗤臉?biāo)號(hào)始終表示相同的元件。用于描述元件或 層之間的關(guān)系的其它詞語(yǔ)也應(yīng)按照相同的方式理解(例如，"在...之間"對(duì)"直接在...之 間"、"與...相鄰"對(duì)"與...直接相鄰"等)。 這里使用的術(shù)語(yǔ)只是出于描述特定實(shí)施例的目的，而非意在成為示例實(shí)施例的限 制。如這里所使用的，除非上下文清楚地指出，否則單數(shù)形式也意在包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)該 理解的是，術(shù)語(yǔ)"包括"和/或"包含"當(dāng)在這里使用時(shí)，其表明所述的特征、整體、步驟、操 作、元件和/或組件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和 /或它們的組的存在或添加。 在附圖中，為了清晰起見(jiàn)，層和區(qū)域的厚度被夸大。附圖中的相同標(biāo)號(hào)表示相同的 部件。
圖1是根據(jù)示例實(shí)施例的磁結(jié)構(gòu)的透視圖。 參照?qǐng)Dl，磁結(jié)構(gòu)100包括第一部分10和多個(gè)第二部分20。第一部分10沿給定、 期望或預(yù)定的第一方向延伸。第一方向可以平行于基底(未示出)。在圖l所示的示例實(shí) 施例中，第一部分IO沿X軸方向延伸。多個(gè)第二部分20從第一部分10的端部開(kāi)始沿第二 方向延伸，第二方向垂直于或者基本垂直于第一方向。在圖1中，多個(gè)第二部分沿Z軸負(fù)方 向延伸。 根據(jù)圖1所示的示例實(shí)施例，多個(gè)第二部分20可以被描述為從第一部分10的兩
6個(gè)側(cè)面開(kāi)始沿第一部分10的長(zhǎng)度方向(例如，X軸方向)延伸。可選地，多個(gè)第二部分20 可被描述為從第一部分10的底面或頂面開(kāi)始延伸。 如圖1所示，例如，多個(gè)第二部分20的厚度大于第一部分10的厚度。在下面的描 述中，多個(gè)第二部分20被認(rèn)為是從第一部分10的兩個(gè)側(cè)面開(kāi)始沿第一部分10的長(zhǎng)度方向 延伸。在磁結(jié)構(gòu)100中，相對(duì)薄的部分被認(rèn)為是第一部分IO，在第一部分10的兩側(cè)相對(duì)厚 的部分被認(rèn)為是多個(gè)第二部分20。這樣，在本示例實(shí)施例中，磁結(jié)構(gòu)IOO具有倒置的U形 狀。 第一部分10和多個(gè)第二部分20可由相同或基本相同的鐵磁材料形成。例如，第 一部分10和多個(gè)第二部分20可包含來(lái)自包括鈷(Co)、鐵(Fe)和鎳(Ni)的組中的至少一 種元素以及其它材料。磁結(jié)構(gòu)IOO可以是單個(gè)的一體。磁結(jié)構(gòu)IOO可具有垂直磁各向異性， 從而第一部分10和第二部分20具有平行于例如Z軸的易磁化軸(magnetic easy axis)。
仍然參照?qǐng)Dl，磁結(jié)構(gòu)IOO可包括第一磁疇DI和第二磁疇D2。第一磁疇Dl和第 二磁疇D2在彼此相反的方向上磁化。在第一磁疇D1和第二磁疇D2的前表面上示出的箭 頭指示第一磁疇D1和第二磁疇D2的磁化方向。在第一磁疇D1和第二磁疇D2的頂表面上 示出的標(biāo)記也指示與所述箭頭對(duì)應(yīng)的磁化方向。在其它附圖中也使用到具有相同含義的這 些標(biāo)記。盡管第一磁疇Dl在Z軸方向上磁化，第二磁疇D2在Z軸負(fù)方向上磁化，但是，磁 化方向可以相對(duì)于彼此改變。 仍參照?qǐng)Dl，在第一磁疇Dl和第二磁疇D2之間可以形成磁疇壁DW1。磁疇壁DW1 可以位于第一部分10的給定、期望或預(yù)定的區(qū)域中。例如，磁疇壁DW1可設(shè)置在第一部分 10的中心或者中點(diǎn)處。通過(guò)將電流沿給定、期望或預(yù)定的方向供應(yīng)給磁結(jié)構(gòu)IOO，可以使磁 疇壁DW1在第一部分10內(nèi)移動(dòng)。由于電流和電子沿相反的方向移動(dòng)，所以磁疇壁DW1沿與 施加的電流的方向相反的方向移動(dòng)。磁疇壁DW1的移動(dòng)允許第一磁疇D1和第二磁疇D2的 大小發(fā)生變化。隨著磁疇壁DW1移動(dòng)，第一磁疇D1和第二磁疇D2中的一個(gè)變大，而另一個(gè) 變小。根據(jù)至少一些示例實(shí)施例，磁疇壁DW1在多個(gè)第二部分20之間在第一部分10內(nèi)移 動(dòng)。 磁結(jié)構(gòu)100的形式可以不同地改變。圖2中示出了這種變形的示例。 參照?qǐng)D2，在本示例實(shí)施例中，第二部分20'從第一部分10'的兩個(gè)端部開(kāi)始沿Z
軸方向延伸。至少根據(jù)本示例實(shí)施例的磁結(jié)構(gòu)ioo'具有u形狀，但是其它形狀也是適合的。 在圖2中，標(biāo)號(hào)D1'、 D2'和DW1'分別表示第一磁疇、第二磁疇和磁疇壁。第一磁疇D1'和 第二磁疇D2'的磁化方向出于示例目的而示出，磁疇壁DW1'的位置可以變化。
在圖1和圖2中，磁結(jié)構(gòu)100和100'被示出為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，但是根據(jù)示例實(shí)施例的 磁結(jié)構(gòu)可以是非對(duì)稱結(jié)構(gòu)。此外，磁結(jié)構(gòu)100和100'的彎曲部分或者拐角被示出為具有直 角形狀。然而，可選地，磁結(jié)構(gòu)的彎曲部分可以具有倒圓或者基本倒圓的形狀。另外，圖l 和圖2中示出的磁結(jié)構(gòu)100和100'的結(jié)構(gòu)可以不同地改變。 圖1和圖2中示出的磁結(jié)構(gòu)100和100'中的每一個(gè)可被用作利用磁疇壁移動(dòng)的 信息存儲(chǔ)裝置的部件。在一個(gè)示例中，磁結(jié)構(gòu)IOO和100'中的每一個(gè)可被用作記錄信息的 單元(例如，寫入單元)，這將在稍后進(jìn)行更詳細(xì)地描述。 圖3A至圖3D是描述根據(jù)示例實(shí)施例的制造磁結(jié)構(gòu)的方法的剖視圖。 如圖3A所示，制備包括第一部分10a和從第一部分10a的兩個(gè)端部突出(或延伸)的多個(gè)第二部分20a的磁結(jié)構(gòu)100a。在本示例中，第一部分10a沿X軸方向延伸，其 中，X軸方向可平行于基底(未示出)。多個(gè)第二部分20a沿垂直于X軸方向的Z軸負(fù)方向 突出?？赏ㄟ^(guò)在基底中形成彼此分隔開(kāi)的兩個(gè)溝槽，在基底上沉積磁層以填充溝槽，并對(duì)磁 層進(jìn)行圖案化，來(lái)形成磁結(jié)構(gòu)100a。在這種情況下，磁層圖案的填充溝槽的部分用作多個(gè)第 二部分20a。磁層圖案位于多個(gè)第二部分20a之間的剩余部分用作第一部分10。
可選地，可通過(guò)形成倒置U形溝槽并用磁材料填充倒置U形溝槽，來(lái)形成磁結(jié)構(gòu) 100a。另外，形成磁結(jié)構(gòu)100a的方法可以不同地改變。 第一部分10a和多個(gè)第二部分20a可以由包含從下述組中選擇的至少一種元素的
鐵磁材料形成所述組包括Co、 Fe或Ni等。除了 Co、 Fe和Ni之外，所述鐵磁材料還可包
括其它材料。第一部分10a和多個(gè)第二部分20a可具有垂直磁各向異性。 參照?qǐng)D3B，將磁場(chǎng)Fl施加到磁結(jié)構(gòu)100a，其中，磁場(chǎng)Fl的方向平行于第一部分
10a延伸的方向(例如，X軸方向)。在這種情況下，磁場(chǎng)F1可具有足以沿水平方向磁化第
一部分10a和多個(gè)第二部分20a的強(qiáng)度。結(jié)果，可以使第一部分10a和多個(gè)第二部分20a
沿例如X軸方向磁化。 如果磁場(chǎng)F1被去除，則如圖3C所示，第一部分10a和多個(gè)第二部分20a的磁化方 向會(huì)隨時(shí)間改變(例如，逐漸改變)。最終，如圖3D所示，第一部分10a和第二部分20a的 磁化方向完全改變。 參照?qǐng)D3C，由于第一部分10a和多個(gè)第二部分20a具有垂直磁各向異性(例如，平 行于Z軸的易磁化軸)，所以第一部分10a和多個(gè)第二部分20a的磁化方向與Z軸或負(fù)Z軸 對(duì)齊。在厚度大于第一部分10a的多個(gè)第二部分20a中，磁化方向的改變會(huì)更快速地發(fā)生。 在本示例實(shí)施例中，在左側(cè)的第二部分20a以及第一部分10a的與左側(cè)的第二部分20a相 鄰的部分中，磁化方向沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，而在右側(cè)的第二部分20a以及第一部分10a的與 右側(cè)的第二部分20a相鄰的部分中，磁化方向沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。結(jié)果，靜磁能會(huì)減小，磁 結(jié)構(gòu)100a在能量上會(huì)變得更加穩(wěn)定。由于磁結(jié)構(gòu)100a的中心沿X軸方向磁化，所以當(dāng)磁 結(jié)構(gòu)100a的左側(cè)部分沿逆時(shí)針?lè)较虼呕?，而右?cè)部分沿順時(shí)針?lè)较虼呕瘯r(shí)，磁結(jié)構(gòu)100a在 能量上可變得更加穩(wěn)定。 因此，如圖3D所示，左側(cè)的第二部分20a以及第一部分10a與左側(cè)的第二部分20a
相鄰的部分可以沿Z軸方向磁化，而右側(cè)的第二部分20a以及第一部分10a與右側(cè)的第二
部分20a相鄰的部分可沿Z軸負(fù)方向磁化。作為磁化方向差異的結(jié)果，可在第一部分10a
中形成磁疇壁DW1。磁疇壁DW1可被設(shè)置在例如第一部分10a的中心或中點(diǎn)附近。 圖3D中所示的磁結(jié)構(gòu)100a對(duì)應(yīng)于圖1所示的磁結(jié)構(gòu)100。但是，可利用與圖3A
至圖3D中所示的方法相似的方法來(lái)形成圖2所示的磁結(jié)構(gòu)100'。例如，可通過(guò)形成具有
均勻或基本均勻厚度的磁層圖案，蝕刻磁層圖案的頂面的中心處的部分以獲得U形磁層圖
案，并將磁場(chǎng)施加到U形磁層圖案以產(chǎn)生磁疇壁，來(lái)形成圖2所示的磁結(jié)構(gòu)100'。 至少根據(jù)本示例實(shí)施例，通過(guò)施加平面內(nèi)(in-plane)磁場(chǎng)，而非使用產(chǎn)生磁疇壁
的附加裝置，可以更簡(jiǎn)單地在磁結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生磁疇壁。 圖4是包括根據(jù)示例實(shí)施例的磁結(jié)構(gòu)的信息存儲(chǔ)裝置的透視圖。 參照?qǐng)D4，根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，信息存儲(chǔ)裝置包括連接到磁結(jié)構(gòu)100的至少
一個(gè)磁軌道200。磁軌道200可直接或者間接接觸磁結(jié)構(gòu)100的第一部分10 (見(jiàn)例如圖1)。例如，磁軌道200可被布置在磁結(jié)構(gòu)100的第一部分10的側(cè)表面上。在本示例中，磁軌道 200沿垂直于磁結(jié)構(gòu)100的方向延伸。磁結(jié)構(gòu)100可具有與圖1所示的磁結(jié)構(gòu)100相同或 者基本相同的結(jié)構(gòu)，并且可以被圖2中所示的磁結(jié)構(gòu)100'替換。磁結(jié)構(gòu)100可用作信息寫 入單元。 磁軌道200可以是包括連續(xù)的多個(gè)磁疇D以及相鄰磁疇D之間的磁疇壁DW的信 息存儲(chǔ)軌道。盡管在圖4中，在磁結(jié)構(gòu)100的側(cè)表面上布置了單個(gè)磁軌道200，但是磁結(jié)構(gòu) IOO可形成得更長(zhǎng)，從而可在磁結(jié)構(gòu)100的側(cè)表面上布置多個(gè)磁軌道200。可通過(guò)在相同或 者基本相同的時(shí)間(例如，同時(shí))執(zhí)行相同或者基本相同的處理，來(lái)由相同或者基本相同的 材料形成磁軌道200以及磁結(jié)構(gòu)100的至少一部分。信息存儲(chǔ)裝置可包括第一導(dǎo)線Cl和 第二導(dǎo)線C2。在一個(gè)示例中，第一導(dǎo)線Cl連接到磁結(jié)構(gòu)100的第一端El，而第二導(dǎo)線C2 連接到磁結(jié)構(gòu)100的第二端E2。第三導(dǎo)線C3連接到磁軌道200的第一端E3，其中，在磁軌 道200的第一端E3和第二端E4中，第一端E3不與磁結(jié)構(gòu)100相鄰。 信息存儲(chǔ)裝置還可包括用于再現(xiàn)記錄在磁軌道200中的信息的讀取單元300。讀 取單元300可被布置在例如與磁軌道200的第一端E3相鄰(例如，直接相鄰)的磁疇D上。 然而，讀取單元300的位置可變化。讀取單元300可被布置在磁疇D的頂面或底面上?？?選地，讀取單元300可被分割并分別被布置在磁疇D的頂面和底面上。讀取單元300可以 是利用隧道磁電阻(TMR)效應(yīng)的裝置(以下，稱為TMR裝置)、利用巨磁電阻(GMR)效應(yīng)的 裝置(以下，稱為GMR裝置)或其它裝置。 盡管圖4中沒(méi)有示出，但是信息存儲(chǔ)裝置還可包括連接到讀取單元300的電流檢 測(cè)器以及連接在電流檢測(cè)器和磁結(jié)構(gòu)100之間的信息記錄元件。第一導(dǎo)線Cl和第二導(dǎo)線 C2可連接到信息記錄元件，第三導(dǎo)線C3也可連接到信息記錄元件。 圖4所示的信息存儲(chǔ)裝置的結(jié)構(gòu)僅是示例并可以變化。例如，盡管在圖4中，磁軌 道200接觸磁結(jié)構(gòu)100的側(cè)表面，但是根據(jù)另一示例實(shí)施例，磁軌道200可以形成在磁結(jié)構(gòu) 100的頂面上。在本示例中，磁軌道200和磁結(jié)構(gòu)100可以利用位于它們之間的給定、期望 或預(yù)定的連接層來(lái)彼此間接接觸。所述連接層可布置在磁結(jié)構(gòu)100的頂面的中心。所述連 接層可以由磁各向異性能低于磁結(jié)構(gòu)100的磁各向異性能的磁材料形成，或者可以由與磁 結(jié)構(gòu)IOO相同或基本相同的材料形成。另外，可以對(duì)該結(jié)構(gòu)作出各種改變。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D5A至圖5D詳細(xì)描述圖4所示的信息存儲(chǔ)裝置的記錄方法的示例 實(shí)施例。 參照?qǐng)D5A，通過(guò)從磁結(jié)構(gòu)100的第二端E2到磁結(jié)構(gòu)100的第一端El供應(yīng)電流，可 使磁疇壁DW1在從磁結(jié)構(gòu)100的第一端El至磁結(jié)構(gòu)100的第二端E2的方向上移動(dòng)。所供 應(yīng)的從第二端E2至第一端El的電流使電子從磁結(jié)構(gòu)100的第一端El向磁結(jié)構(gòu)100的第 二端E2移動(dòng)。在這種情況下，磁疇壁DW1超越過(guò)磁軌道200，從而第一磁疇Dl延伸，與磁 軌道200接觸。在本示例中，磁疇壁DW1在第一部分(例如，圖1中的第一部分10)內(nèi)，沿 X軸方向，從磁結(jié)構(gòu)的中心或中點(diǎn)附近移動(dòng)至與磁結(jié)構(gòu)100的第二部分(例如，圖1中的第 二部分20)相鄰的位置附近。 對(duì)于磁疇壁DW1而言，從磁結(jié)構(gòu)100的較薄部分(例如，圖1所示的第一部分10) 移動(dòng)到磁結(jié)構(gòu)100的較厚部分(例如，圖1所示的第二部分20中的任一個(gè))會(huì)更困難。這 是因?yàn)槭勾女牨贒W1從較薄部分移動(dòng)到較厚部分代表著磁疇壁DW1的大小的突然增大，這非常不容易發(fā)生。因此，磁疇壁DW1可在磁結(jié)構(gòu)100的較薄部分(例如，圖1所示的第一部 分IO)內(nèi)移動(dòng)。在這種情況下，磁疇壁DW1可以不(或者幾乎不)離開(kāi)磁結(jié)構(gòu)100。利用至 少根據(jù)本示例實(shí)施例的磁結(jié)構(gòu)100，可更穩(wěn)定地記錄信息。 參照?qǐng)D5B，通過(guò)從磁軌道200的第一端E3至磁結(jié)構(gòu)100的第一端El供應(yīng)脈沖電 流，可以使磁結(jié)構(gòu)100的與磁軌道200接觸的磁疇(例如，第一磁疇D1)移動(dòng)(延伸)到磁 軌道200的第二端E4。在本示例中，對(duì)應(yīng)于第一磁疇D1的信息(例如，值"l")被記錄在 磁軌道200的第二端E4中。在這種情況下，記錄在磁軌道200的第二端E4中的信息被稱 為第一信息。 參照?qǐng)D5C，通過(guò)從磁結(jié)構(gòu)100的第一端El至磁結(jié)構(gòu)100的第二端E2供應(yīng)電流， 可以使磁疇壁DW1在從磁結(jié)構(gòu)100的第二端E2至磁結(jié)構(gòu)100的第一端El的方向上移動(dòng)。 所供應(yīng)的電流使電子從磁結(jié)構(gòu)100的第二端E2向磁結(jié)構(gòu)100的第一端E1移動(dòng)。在本示例 中，磁疇壁DW1超越過(guò)磁軌道200。結(jié)果，第二磁疇D2延伸，接觸磁軌道200。
如上面針對(duì)圖5A所討論的，在本示例中，磁疇壁DW1再次在磁結(jié)構(gòu)100的第一部 分(例如，圖1中的第一部分IO)內(nèi)，沿X軸負(fù)方向，從與磁結(jié)構(gòu)100的第二部分(例如，圖 1中的第二部分20)相鄰的位置附近移動(dòng)到與另一第二部分(例如，圖1中的第二部分20) 相鄰的位置附近。 參照?qǐng)D5D，通過(guò)從磁軌道200的第一端E3至磁結(jié)構(gòu)100的第二端E2供應(yīng)脈沖電 流，可以使磁結(jié)構(gòu)100的與磁軌道200接觸的磁疇(例如，第二磁疇D2)移動(dòng)(延伸)到磁 軌道200的第二端E4。在本示例中，對(duì)應(yīng)于第二磁疇D2的信息(例如，值"0")被記錄在 磁軌道200第二端E4中。在這種情況下，在圖5B中被記錄的第一信息可向著磁軌道200 的第一端E3移動(dòng)一位(bit)。 這樣，在根據(jù)至少一些示例實(shí)施例的信息存儲(chǔ)裝置中，通過(guò)使磁疇和磁疇壁在磁 結(jié)構(gòu)100內(nèi)以及在與磁結(jié)構(gòu)100連接的磁軌道200中適當(dāng)?shù)匾苿?dòng)，可以更容易地記錄信息。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D4簡(jiǎn)要描述根據(jù)示例實(shí)施例的操作圖4所示的信息存儲(chǔ)裝置的方 法。 通過(guò)將給定、期望或預(yù)定的再現(xiàn)或讀取電流供應(yīng)給讀取單元300，可以讀取(辨 別)其上設(shè)置有讀取單元300的磁疇D上所記錄的信息。響應(yīng)于再現(xiàn)電流而感測(cè)的電阻可 根據(jù)讀取單元300所在的磁疇D中所記錄的信息的類型而改變。因此，可通過(guò)檢測(cè)再現(xiàn)電 流的電阻來(lái)讀取其上設(shè)置有讀取單元300的磁疇D中所記錄的信息?？稍谑勾女牨贒W從 磁軌道200的第二端E4向磁軌道200的第一端E3移動(dòng)一位的同時(shí)，再現(xiàn)其上設(shè)置有讀取 單元300的磁疇D的信息。另外，由讀取單元300再現(xiàn)的信息可被再次記錄在(例如，轉(zhuǎn)移 到)磁軌道200的第二端E4中。 如果信息再現(xiàn)、磁疇壁移動(dòng)和再現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)移被重復(fù)地執(zhí)行，則最終，當(dāng)磁軌道 200的信息的再現(xiàn)完成時(shí)，記錄在磁軌道200中的信息會(huì)與再現(xiàn)之前的原始信息相同或者 基本相同。可通過(guò)連接在讀取單元300和磁結(jié)構(gòu)IOO之間的信息記錄元件(未示出)來(lái)執(zhí) 行信息的轉(zhuǎn)移。在這種情況下，信息記錄元件可連接到磁軌道200的第一端E3。然而，上述 再現(xiàn)方法僅是示例，當(dāng)信息存儲(chǔ)裝置的結(jié)構(gòu)改變時(shí)，上述再現(xiàn)方法可以不同地改變。
根據(jù)示例實(shí)施例的信息存儲(chǔ)裝置的制造方法可包括形成用于記錄信息的磁結(jié)構(gòu) 的方法。例如，圖1所示的磁結(jié)構(gòu)100可根據(jù)圖3A至圖3D所示的方法而形成?？蛇x地，圖2所示的磁結(jié)構(gòu)100'可通過(guò)對(duì)圖3A至圖3D所示的方法進(jìn)行修改來(lái)形成。 根據(jù)示例實(shí)施例的信息存儲(chǔ)裝置的制造方法還可包括形成用于存儲(chǔ)信息的至少
一個(gè)磁軌道以及在磁軌道上形成讀取單元。在本示例實(shí)施例中，至少一個(gè)磁軌道連接到磁結(jié)構(gòu)。 應(yīng)該理解的是，這里所描述的示例實(shí)施例應(yīng)該被認(rèn)為是僅出于描述性目的，而非 限制性目的。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，圖1和圖2中分別示出的磁結(jié)構(gòu)100和 100'均可被用作不同于寫入單元的單元，圖1、圖2和圖4中所示的結(jié)構(gòu)可以不同地改變， 圖3A至圖3D以及圖5A至圖5D所示的方法也可不同地改變。因此，每一示例實(shí)施例中的 特征或方面的描述通常應(yīng)該被認(rèn)為是對(duì)于其它示例實(shí)施例中的其它相似特征或者方面是 可用的。
權(quán)利要求
一種用于記錄信息的磁結(jié)構(gòu)，所述磁結(jié)構(gòu)包括第一部分，沿第一方向延伸；多個(gè)第二部分，所述多個(gè)第二部分中的每一個(gè)從第一部分的端部開(kāi)始沿垂直于第一方向的第二方向延伸；其中，在所述磁結(jié)構(gòu)中形成有沿彼此相反的方向磁化的兩個(gè)磁疇，所述兩個(gè)磁疇通過(guò)磁疇壁分離。
2. 如權(quán)利要求1所述的磁結(jié)構(gòu)，其中，所述磁結(jié)構(gòu)具有U形狀和倒置U形狀中的一種形狀。
3. 如權(quán)利要求1所述的磁結(jié)構(gòu)，其中，所述磁疇壁設(shè)置在第一部分中。
4. 如權(quán)利要求1所述的磁結(jié)構(gòu)，其中，所述磁結(jié)構(gòu)具有垂直磁各向異性。
5. —種形成磁結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括制備磁結(jié)構(gòu)，所述磁結(jié)構(gòu)包括第一部分，沿第一方向延伸，多個(gè)第二部分，從第一部分的端部開(kāi)始沿垂直于第一方向的第二方向延伸；通過(guò)將磁場(chǎng)施加到磁結(jié)構(gòu)來(lái)在磁結(jié)構(gòu)中形成磁疇壁，施加的磁場(chǎng)平行于第一方向。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述磁結(jié)構(gòu)具有U形狀和倒置U形狀中的一種形狀。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述磁結(jié)構(gòu)具有垂直磁各向異性。
8. —種信息存儲(chǔ)裝置，所述信息存儲(chǔ)裝置包括如權(quán)利要求1所述的磁結(jié)構(gòu)；至少一個(gè)磁軌道，用于存儲(chǔ)信息，所述至少一個(gè)磁軌道連接到所述磁結(jié)構(gòu)。
9. 如權(quán)利要求8所述的信息存儲(chǔ)裝置，其中，所述磁結(jié)構(gòu)具有U形狀和倒置U形狀中的一種形狀。
10. 如權(quán)利要求8所述的信息存儲(chǔ)裝置，其中，所述磁軌道直接或者間接接觸磁結(jié)構(gòu)的第一部分。
11. 如權(quán)利要求8所述的信息存儲(chǔ)裝置，其中，所述磁結(jié)構(gòu)設(shè)置在磁軌道的端部處。
12. 如權(quán)利要求11所述的信息存儲(chǔ)裝置，其中，磁軌道的所述端部接觸磁結(jié)構(gòu)的第一部分的側(cè)表面。
13. 如權(quán)利要求12所述的信息存儲(chǔ)裝置，其中，磁軌道沿垂直于第一方向和第二方向的方向延伸。
14. 如權(quán)利要求8所述的信息存儲(chǔ)裝置，其中，所述磁疇壁設(shè)置在磁結(jié)構(gòu)的第一部分中。
15. 如權(quán)利要求8所述的信息存儲(chǔ)裝置，其中，所述磁結(jié)構(gòu)和磁軌道具有垂直磁各向異性。
16. 如權(quán)利要求8所述的信息存儲(chǔ)裝置，所述信息存儲(chǔ)裝置還包括讀取單元，被構(gòu)造為讀取記錄在磁軌道中的信息。
17. —種制造信息存儲(chǔ)裝置的方法，所述方法包括根據(jù)如權(quán)利要求5所述的方法形成磁結(jié)構(gòu)；形成用于存儲(chǔ)信息的至少一個(gè)磁軌道，所述至少一個(gè)磁軌道連接到所述磁結(jié)構(gòu)。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述磁結(jié)構(gòu)具有U形狀和倒置U形狀中的一種形狀。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述磁軌道直接或者間接接觸磁結(jié)構(gòu)的第一部分。
20. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述磁結(jié)構(gòu)和磁軌道中的每一個(gè)由具有垂直磁各向異性的材料形成。
21. 如權(quán)利要求17所述的方法，所述方法還包括形成讀取單元，所述讀取單元被構(gòu)造為讀取記錄在磁軌道中的信息。
22. —種操作如權(quán)利要求8所述的信息存儲(chǔ)裝置的方法，所述方法包括使磁疇壁沿第一方向移動(dòng)，使得磁疇壁超越過(guò)第一部分的與磁軌道接觸的區(qū)域；使第一部分的所述與磁軌道接觸的區(qū)域的磁疇在磁軌道上延伸至少一位。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，所述方法還包括使磁疇壁沿與第一方向相反的方向移動(dòng)，使得磁疇壁超越過(guò)第一部分的所述與磁軌道接觸的區(qū)域；使第一部分的所述與磁軌道接觸的區(qū)域的磁疇在磁軌道上延伸至少一位。
24. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述磁結(jié)構(gòu)具有U形狀和倒置U形狀中的一種形狀。
25. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述磁結(jié)構(gòu)和磁軌道具有垂直磁各向異性。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種磁結(jié)構(gòu)、信息存儲(chǔ)裝置及其制造方法和操作方法。磁結(jié)構(gòu)包括第一部分和多個(gè)第二部分。第一部分沿第一方向延伸。多個(gè)第二部從第一部分的端部開(kāi)始沿第二方向延伸。第一方向和第二方向彼此垂直。在所述磁結(jié)構(gòu)中形成有沿彼此相反的方向磁化的兩個(gè)磁疇以及于位于磁疇之間的磁疇壁。
文檔編號(hào)G11C11/02GK101770803SQ200910263619
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月6日
發(fā)明者徐順愛(ài), 曹永真, 李成喆, 皮雄煥, 裴智瑩 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社