專利名稱：包含壓電應(yīng)力材料的自旋力矩轉(zhuǎn)移磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，且更明確地說，涉及自旋力矩轉(zhuǎn)移磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(STT-MRAM)。
背景技術(shù)：
此部分意在向讀者介紹在下文描述和/或主張的可與本發(fā)明的各種方面相關(guān)的技術(shù)的各種方面。相信此論述在向讀者提供背景信息以促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的各種方面的較佳理解方面有所幫助。因此，應(yīng)理解，將以此角度閱讀這些陳述，且不承認(rèn)其為現(xiàn)有技術(shù)。磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)是基于磁阻的非易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器技術(shù)。MRAM在若干方面不同于易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。因?yàn)镸RAM是非易失性的，所以MRAM可在存儲(chǔ)器裝置不被供電時(shí)維持存儲(chǔ)器內(nèi)容。雖然非易失性RAM通常比易失性RAM慢，但MRAM具有可與易失性RAM的讀取和寫入響應(yīng)時(shí)間相當(dāng)?shù)淖x取和寫入響應(yīng)時(shí)間。與將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為電荷的典型RAM技術(shù)不同，MRAM數(shù)據(jù)是由磁阻元件存儲(chǔ)。通常，磁阻元件是由兩個(gè)磁性層組成，所述磁性層中的每一者保持一磁化。一個(gè)層(“針扎層”)的磁化在其磁定向上是固定的，且另一層(“自由層”)的磁化可通過由編程電流產(chǎn)生的外部磁場來改變。因此，所述編程電流的磁場可致使兩個(gè)磁性層的磁定向平行(提供跨越所述層的較低電阻(“0”狀態(tài))) 或反平行(提供跨越所述層的較高電阻(“1”狀態(tài)))。自由層的磁定向的切換和跨越所述磁性層的所得高電阻狀態(tài)或低電阻狀態(tài)提供了典型MRAM單元的寫入操作和讀取操作。雖然MRAM技術(shù)提供非易失性和較快的響應(yīng)時(shí)間，但MRAM單元在可縮放性方面受限且易受寫入干擾影響。用以在跨越MRAM磁性層的高電阻狀態(tài)與低電阻狀態(tài)之間切換的編程電流通常較高。因此，當(dāng)在MRAM陣列中排列多個(gè)單元時(shí)，導(dǎo)引到一個(gè)存儲(chǔ)器單元的編程電流可在鄰近單元的自由層中引發(fā)場變化。可使用自旋力矩轉(zhuǎn)移技術(shù)來解決寫入干擾的此潛在可能(也稱為“半選問題”)。常規(guī)自旋力矩轉(zhuǎn)移MRAM (STT-MRAM)單元包括磁性隧道結(jié)(MTJ)，所述磁性隧穿結(jié) (MTJ)為磁阻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件，其包括兩個(gè)磁性層(一個(gè)針扎層和一個(gè)自由層)和位于所述兩個(gè)磁性層之間的絕緣層、一位線、一字線、一源極線和一存取晶體管。編程電流通常流經(jīng)所述存取晶體管和所述MTJ。所述針扎層使編程電流的電子自旋極化，且當(dāng)經(jīng)自旋極化的電流穿過MTJ時(shí)產(chǎn)生力矩。經(jīng)自旋極化的電子流通過對(duì)自由層施加力矩而與自由層相互作用。 當(dāng)穿過MTJ的經(jīng)自旋極化的電子流的力矩大于臨界切換電流密度(J。)時(shí)，由經(jīng)自旋極化的電子流施加的力矩足以切換自由層的磁化。因此，可使自由層的磁化對(duì)準(zhǔn)而平行于針扎層或反平行于針扎層，且改變跨越MTJ的電阻狀態(tài)。STT-MRAM具有優(yōu)于MRAM的有利特性，因?yàn)榻?jīng)自旋極化的電子流消除了對(duì)用以切換磁阻元件中的自由層的外部磁場的需要。另外，因?yàn)榫幊屉娏麟S單元大小減小而減小，所以可縮放性得以改進(jìn)，且寫入干擾和半選問題得以解決。另外，STT-MRAM技術(shù)允許較高的隧穿磁阻比，意味著在高電阻狀態(tài)與低電阻狀態(tài)之間存在較大比率，從而改進(jìn)磁疇中的讀取操作。然而，穿過STT-MRAM單元的高編程電流密度仍造成問題，因?yàn)榇┻^磁性層的高電流密度增加了單元中的能量消耗和層中的熱分布，從而影響單元的完整性和可靠性。穿過磁性層的高電流密度還可導(dǎo)致每一單元的較大占用面積(real estate)消耗。


在以下詳細(xì)描述中且參看圖式來描述特定實(shí)施例，其中圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的實(shí)施例的基于處理器的系統(tǒng)的框圖；圖2描繪具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例而制造的存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器陣列的一部分的示意圖；圖3A和圖3B，以及圖4A和圖4B描繪根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有內(nèi)置式壓電層的 STT-MRAM單元堆疊；以及圖5描繪根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包含壓電間隔物的STT-MRAM單元堆疊；圖6描繪根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包含絕緣壓電材料的兩個(gè)STT-MRAM單元堆疊；以及圖7描繪根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在STT-MRAM單元中的壓電材料的可能實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式如先前所論述，自旋力矩轉(zhuǎn)移磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(STT-MRAM)單元是通過切換所述單元的磁性隧道結(jié)(MTJ)中的自由層的磁化來編程。切換在穿過存儲(chǔ)器單元的電流密度大于臨界切換電流密度時(shí)發(fā)生。因此，為了編程所述單元，編程電流密度僅需要略微高于臨界切換電流密度。由于傳遞較大切換電流會(huì)增加MTJ中的能量消耗和熱分布(其影響單元的完整性和可靠性)，所以需要在不影響單元的熱穩(wěn)定性的情況下降低臨界切換電流。降低臨界切換電流將允許在編程所述單元時(shí)用較小電流來切換自由層。以下論述描述根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的實(shí)施例的系統(tǒng)和裝置，以及所述系統(tǒng)和裝置的操作。圖1描繪基于處理器的系統(tǒng)，其由參考標(biāo)號(hào)10概括表示。如以下所闡釋，系統(tǒng)10 可包括根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的實(shí)施例而制造的各種電子裝置。系統(tǒng)10可為例如計(jì)算機(jī)、尋呼機(jī)、蜂窩式電話、個(gè)人備忘記事本、控制電路等多種類型中的任一者。在典型的基于處理器的系統(tǒng)中，例如微處理器等一個(gè)或一個(gè)以上處理器12控制系統(tǒng)10中的系統(tǒng)功能和請求的處理。如以下所闡釋，處理器12和系統(tǒng)10的其它子組件可包括根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的實(shí)施例而制造的電阻性存儲(chǔ)器裝置。系統(tǒng)10通常包括電源14。舉例來說，如果系統(tǒng)10為便攜式系統(tǒng)，那么電源14可有利地包括燃料電池、電力收集(power scavenging)裝置、永久電池、可替換電池和/或可再充電電池。舉例來說，電源14還可包括AC適配器，因此系統(tǒng)10可插入到壁式插座中。 舉例來說，電源14還可包括DC適配器，使得系統(tǒng)10可插入到交通工具點(diǎn)煙器(vehicle cigarette lighter)中。視系統(tǒng)10執(zhí)行的功能而定，各種其它裝置可耦合到處理器12。舉例來說，用戶接口 16可耦合到處理器12。舉例來說，用戶接口 16可包括按鈕、開關(guān)、鍵盤、光筆、鼠標(biāo)、數(shù)字轉(zhuǎn)換器和觸筆和/或語音辨識(shí)系統(tǒng)。顯示器18還可耦合到處理器12。舉例來說，顯示器 18可包括IXD、SED顯示器、CRT顯示器、DLP顯示器、等離子體顯示器、OLED顯示器、LED和/或音頻顯示器。此外，RF子系統(tǒng)/基帶處理器20也可耦合到處理器12。RF子系統(tǒng)/基帶處理器20可包括耦合到RF接收器且耦合到RF發(fā)射器(未圖示)的天線。一個(gè)或一個(gè)以上通信端口 22也可耦合到處理器12。舉例來說，通信端口 22可適于耦合到一個(gè)或一個(gè)以上外圍裝置24(例如，調(diào)制解調(diào)器、打印機(jī)、計(jì)算機(jī))或耦合到網(wǎng)絡(luò)(例如，局域網(wǎng)、遠(yuǎn)程域網(wǎng)絡(luò)(remote area network)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng))。處理器12通常通過實(shí)施存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的軟件程序來控制系統(tǒng)10。舉例來說， 所述軟件程序可包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件、繪圖軟件、文字處理軟件，和/或視頻、相片或聲音編輯軟件。存儲(chǔ)器以可操作方式耦合到處理器12以存儲(chǔ)各種程序和促進(jìn)各種程序的執(zhí)行。舉例來說，處理器12可耦合到系統(tǒng)存儲(chǔ)器沈，所述系統(tǒng)存儲(chǔ)器沈可包括自旋力矩轉(zhuǎn)移磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(STT-MRAM)、磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (DRAM)和/或靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)。系統(tǒng)存儲(chǔ)器沈可包括易失性存儲(chǔ)器、非易失性存儲(chǔ)器或其組合。系統(tǒng)存儲(chǔ)器26通常較大，使得其可存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)加載的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)。 在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)存儲(chǔ)器沈可包括STT-MRAM裝置，例如下文進(jìn)一步論述的裝置。處理器12還可耦合到非易失性存儲(chǔ)器觀，這并不暗示系統(tǒng)存儲(chǔ)器沈必定為易失性的。非易失性存儲(chǔ)器28可包括STT-MRAM、MRAM、只讀存儲(chǔ)器(ROM)(例如EPR0M、電阻性只讀存儲(chǔ)器(RROM))，和/或結(jié)合系統(tǒng)存儲(chǔ)器沈使用的快閃存儲(chǔ)器。ROM的大小通常被選擇為恰好足夠大以便存儲(chǔ)任何必要的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和固定數(shù)據(jù)。另外，例如，非易失性存儲(chǔ)器觀可包括高容量存儲(chǔ)器，例如磁帶或磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)器，例如包括電阻性存儲(chǔ)器的混合驅(qū)動(dòng)器，或其它類型的非易失性固態(tài)存儲(chǔ)器。如下文更詳細(xì)地闡釋，非易失性存儲(chǔ)器 28可包括根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的實(shí)施例而制造的STT-MRAM裝置。圖2說明STT-MRAM單元50，視系統(tǒng)要求和制造技術(shù)而定，其可被制造為形成呈包括若干行和列的柵格圖案或呈各種其它布置的存儲(chǔ)器單元陣列?？稍趫D1中所描繪的系統(tǒng)存儲(chǔ)器26或易失性存儲(chǔ)器觀中實(shí)施存儲(chǔ)器單元的布置。STT-MRAM單元50包括堆疊52、存取晶體管M、位線56、字線58、源極線60、讀取 /寫入電路62、位線參考64和讀出放大器66。堆疊52可包括磁性隧道結(jié)(MTJ)，所述磁性隧道結(jié)(MTJ)包括自由層和針扎層。如下文將特定參看圖3A、圖;3B、圖4A、圖4B和圖5到圖7而進(jìn)一步描述，堆疊52可進(jìn)一步包括壓電材料和根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的實(shí)施例的非磁性層。在下文所描述的各種實(shí)施例中，堆疊52中的壓電材料可為安置于堆疊52的MTJ上或下方的壓電層(圖3A、圖;3B、圖4A和圖4B)，或所述壓電材料可鄰近于堆疊52的MTJ而形成，作為間隔物(圖5)或鄰近單元之間的隔離材料(圖6)。如本文中所使用，STT-MRAM單元50通常包括“磁性單元結(jié)構(gòu)”。如上文所論述，如果堆疊52的自由層與針扎層之間的非磁性層為絕緣的，那么所述磁性單元結(jié)構(gòu)可為MTJ。 或者，如果自由層與針扎層之間的非磁性層為導(dǎo)電的，那么所述磁性單元結(jié)構(gòu)可為自旋閥 (spin valve) 0如本說明書中所使用，術(shù)語“堆疊”可指代存儲(chǔ)器單元堆疊、磁性單元堆疊、 STT-MRAM單元堆疊，或根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的實(shí)施例的可包括層和材料的存儲(chǔ)器單元的任何組件。另外，當(dāng)壓電材料形成于MTJ上方或下方、平行于MTJ的層時(shí)，所述材料被稱作“層”。 當(dāng)壓電材料與MTJ的一部分形成于同一平面中時(shí)，所述壓電材料被稱作“鄰近于”MTJ。當(dāng)壓電材料在MTJ的任一側(cè)上形成間隔物時(shí)(在橫截面方向觀看時(shí))，或當(dāng)將壓電材料用作鄰近單元之間的隔離材料時(shí)，壓電材料可鄰近于MTJ。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解壓電材料形成為層或形成為鄰近于MTJ之間的區(qū)別，且應(yīng)記住此區(qū)別而閱讀本申請案的所附權(quán)利要求書。也如本文中所使用，應(yīng)理解，當(dāng)將一層稱作“形成于”另一層“上”或“安置于”另一層“上”時(shí)，可能存在形成于或安置于所述層之間的介入層。類似地，如果將材料稱作“鄰近于”其它材料，那么可能存在位于所述材料之間的介入材料。相反，如果將一層或材料稱作 “直接形成于…上”、“直接安置于…上”或形成/安置為“直接鄰近于…”或“直接接觸…”， 那么所述材料或?qū)又g不包括介入材料或?qū)?。?dāng)選擇STT-MRAM單元50待編程時(shí)，將編程電流施加到所述單元，且所述電流由針扎層自旋極化且將力矩施加于自由層上，所述力矩切換自由層的磁化以“寫入到”所述單元或“編程”所述單元。在STT-MRAM單元50的讀取操作中，使用電流來檢測存儲(chǔ)器單元堆疊 52的電阻狀態(tài)。如將進(jìn)一步論述，將壓電層并入堆疊52中可降低切換自由層的磁化所需的臨界切換電流，因此允許使用較小的編程電流來寫入STT-MRAM單元50。如先前所論述，針對(duì)STT-MRAM單元50的寫入操作而施加編程電流。為了起始編程電流，讀取/寫入電路62可產(chǎn)生到位線56和源極線60的寫入電流。位線56與源極線 60之間的電壓的極性決定堆疊52中的自由層的磁化的切換。一旦自由層根據(jù)編程電流的自旋極性而磁化，就將編程狀態(tài)寫入到STT-MRAM單元50。為了讀取STT-MRAM單元50，讀取/寫入電路62產(chǎn)生經(jīng)由堆疊52和晶體管M到位線56和源極線60的讀取電流。STT-MRAM單元50的編程狀態(tài)視跨越堆疊52的電阻而定，所述電阻可由位線56與源極線60之間的電壓差決定。在一些實(shí)施例中，可將所述電壓差與參考64進(jìn)行比較，且通過讀出放大器66來放大。在圖3A中說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其將壓電材料并入到STT-MRAM單元中，其中壓電層102包括于STT-MRAM單元的存儲(chǔ)器單元堆疊100中以降低臨界切換電流。下文在各圖中說明和描述的堆疊中的每一者可并入到圖2中所描述的STT-MRAM單元50中。在圖 3A的所說明實(shí)施例中，壓電層102安置于自由層104之上。自由層104和針扎層106借助非磁性層108而分離，借此視非磁性層108導(dǎo)電還是不導(dǎo)電而定形成MTJ或自旋閥?？赏ㄟ^切換存儲(chǔ)器單元堆疊100中的自由層104的磁化來編程存儲(chǔ)器單元，且可通過確定跨越自由層104和針扎層106的電阻來讀取所述單元。舉例來說，層104和106可包含鐵磁性材料(例如Co、Fe、Ni或其合金，NiFe、Co!^e、CoNiFe，或經(jīng)摻雜合金CoX、Co!^eX、 CoNiFeX (X = B、Cu、Re、Ru、Rh、Hf、Pd、Pt、C))或其它半金屬鐵磁性材料(例如!^e3O4、CrO2、 NiMnSb和PtMnSb，以及Bii^eO)。如此命名針扎層106是因?yàn)槠渚哂杏泄潭ɑ蜥樤膬?yōu)選定向的固定磁化，且這是通過針扎層106中所說明的單向箭頭表示。可將額外的反鐵磁性材料層沉積在針扎層106下方，以經(jīng)由交換耦合(exchange coupling)而實(shí)現(xiàn)針扎。自由層 104中所說明的雙向箭頭表示自由層104可在平行于針扎層106的方向上磁化(其提供低電阻)或在反平行于針扎層106的方向上磁化(其提供高電阻)。堆疊100還可包括位于自由層104與針扎層106之間以充當(dāng)所述兩個(gè)層104和106之間的絕緣體的非磁性層108。 非磁性層 108 可包含 Alx0y、Mg0、AlN、SiN、Ca0x、Ni0x、Hfx0y、Tax0y、&x0y、NiMn0x、MgxFy、SiC、 SiO2, SiOxNy，或以上材料的任何組合。當(dāng)穿過存儲(chǔ)器單元的電流密度大于臨界切換電流密度時(shí)，發(fā)生自由層104的切換。在一個(gè)實(shí)施例中，在堆疊100中，壓電層102直接并入于自由層104之上。壓電層102
7通過產(chǎn)生影響自由層104中的有效磁場的瞬時(shí)應(yīng)力來影響自由層的磁性反轉(zhuǎn)，因此減小臨界切換電流密度且允許使用較小的電流來切換自由層和編程所述單元。更具體地說，如果選擇存儲(chǔ)器單元待編程，那么可將電壓施加于存儲(chǔ)器單元堆疊100上。當(dāng)將電壓施加于堆疊100上時(shí)，壓電層102可在自由層104中產(chǎn)生瞬時(shí)應(yīng)力以促進(jìn)切換。所述瞬時(shí)應(yīng)力經(jīng)由磁致彈性效應(yīng)而影響磁性各向異性場Hk以降低磁性反轉(zhuǎn)的能量勢壘。以下等式表示臨界切換電流密度J。，其中α表示阻尼常數(shù)，Ms表示磁化，tF表示自由層的厚度，且Hk表示自由層的磁性各向異性場
權(quán)利要求
1.一種存儲(chǔ)器單元，其包含磁性單元結(jié)構(gòu)；以及壓電材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述磁性單元結(jié)構(gòu)包含自由層；針扎層；以及安置于所述自由層與所述針扎層之間的非磁性層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述壓電材料包含形成于所述磁性單元結(jié)構(gòu)上的壓電層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述壓電材料包含鄰近于所述磁性單元結(jié)構(gòu)而形成的壓電間隔物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述壓電材料包含壓電隔離材料，所述壓電隔離材料鄰近于所述磁性單元結(jié)構(gòu)而形成且經(jīng)配置以使所述存儲(chǔ)器單元與鄰近存儲(chǔ)器單元隔離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述存儲(chǔ)器單元包含存取晶體管，所述存取晶體管電耦合到所述磁性單元結(jié)構(gòu)且經(jīng)配置以提供對(duì)所述磁性單元結(jié)構(gòu)的電存取。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述存取晶體管的柵極耦合到存儲(chǔ)器陣列的字線；且所述存儲(chǔ)器單元電耦合于位線與源極線之間以促進(jìn)從磁性隧道結(jié)讀取和寫入到所述磁性隧道結(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述壓電材料包含非磁性材料。
9.一種存儲(chǔ)器單元，其包含針扎鐵磁性層；形成于所述針扎鐵磁性層上的非磁性層；形成于所述非磁性層上的自由鐵磁性層；以及形成于所述自由鐵磁性層上的壓電層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器單元，其包含形成于所述自由鐵磁性層與所述壓電層之間的第二非磁性層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述非磁性層和所述第二非磁性層中的一者或兩者包含導(dǎo)電材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述非磁性層和所述第二非磁性層中的一者或兩者包含不導(dǎo)電的層。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述針扎鐵磁性層、所述非磁性層和所述自由鐵磁性層形成第一磁性單元堆疊組件，且其中所述存儲(chǔ)器單元進(jìn)一步包含形成于所述第一磁性單元堆疊組件上的第二磁性隧道結(jié)堆疊組件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述壓電層形成于所述第一磁性單元堆疊組件與所述第二磁性隧道結(jié)堆疊組件之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述第一磁性單元堆疊組件的所述自由鐵磁性層包含編程自由層，且其中所述第二磁性隧道結(jié)堆疊組件包含感測自由層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述編程自由層靜磁地耦合到所述感測自由層，使得改變所述編程自由層的磁化將改變所述感測自由層的磁化。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述第二磁性隧道結(jié)堆疊組件包含感測自由層，所述感測自由層靜磁地耦合到所述編程自由層以在磁化上相對(duì)于所述編程自由層為反平行的。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)器單元，其包含安置于所述壓電層與所述第二磁性隧道結(jié)堆疊組件之間的第二非磁性層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述感測自由層直接耦合到所述第二非磁性層，且其中所述第二非磁性層直接耦合到所述壓電層。
20.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器單元，其包含耦合到所述針扎鐵磁性層的反鐵磁性層。
21.一種存儲(chǔ)器單元，其包含針扎鐵磁性層；形成于所述針扎鐵磁性層上的非磁性層；形成于所述非磁性層上的自由鐵磁性層；以及鄰近于所述自由鐵磁性層而形成的壓電材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述非磁性層包含CU、AU、Ta、Ag、CUPt、 CuMn或其它非磁性過渡金屬，或其任何組合。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述非磁性層包含Alx0y、Mg0、AlN、SiN、 CaOx、NiOx, HfxOy、TaxOy, ZrxOy、NiMnOx、MgxFy、SiC、Si02、SiOxNy 或任何組合。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述壓電材料包含鄰近于所述自由鐵磁性層而形成的間隔物。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述壓電材料包含壓電隔離材料，所述壓電隔離材料鄰近于所述自由鐵磁性層而形成且經(jīng)配置以使所述存儲(chǔ)器單元與鄰近存儲(chǔ)器單元隔離。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲(chǔ)器單元，其包含形成于所述壓電材料與所述自由鐵磁性層之間的絕緣間隔物。
27.一種操作存儲(chǔ)器單元的方法，其包含降低所述存儲(chǔ)器單元的臨界切換電流；以及對(duì)所述存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中降低所述臨界切換電流包含在所述存儲(chǔ)器單元中引發(fā)瞬時(shí)應(yīng)力效應(yīng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中引發(fā)所述瞬時(shí)應(yīng)力效應(yīng)包含在所述存儲(chǔ)器單元的自由鐵磁性層中引發(fā)所述瞬時(shí)應(yīng)力效應(yīng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中引發(fā)所述瞬時(shí)應(yīng)力效應(yīng)包含使用壓電材料在所述自由鐵磁性層中產(chǎn)生瞬時(shí)應(yīng)力。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包括壓電材料(102)的磁性存儲(chǔ)器單元(104、106、108)和操作所述存儲(chǔ)器單元的方法。所述存儲(chǔ)器單元包括堆疊，且所述壓電材料可形成為所述堆疊中的層或鄰近于單元堆疊的若干層的層。所述壓電材料可用以在所述存儲(chǔ)器單元的編程期間引發(fā)瞬時(shí)應(yīng)力以減小所述存儲(chǔ)器單元的臨界切換電流。
文檔編號(hào)G11C11/16GK102171766SQ200980138787
公開日2011年8月31日 申請日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者劉峻, 古爾特杰·桑胡, 史蒂夫·克雷默 申請人:美光科技公司