專利名稱：采用磁疇壁移動的存儲器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種存儲器裝置，更具體地講，涉及一種采用使磁材料的磁疇 壁移動來寫入、記錄和刪除數(shù)據(jù)的原理的存儲器裝置。
背景技術(shù)：
由于導(dǎo)致需要高容量的數(shù)據(jù)存儲的信息技術(shù)的發(fā)展，使得對能夠存儲大 量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的需求持續(xù)增長。因此，數(shù)據(jù)存儲速度提高，已經(jīng)研 究出了使存儲裝置小型化的方法，結(jié)果，開發(fā)出種類廣泛的數(shù)據(jù)存儲裝置。廣泛使用的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)是硬盤驅(qū)動器(HDD), HDD包括讀/寫頭和數(shù)據(jù)記 錄在其上的旋轉(zhuǎn)介質(zhì)，并具有記錄100吉字節(jié)(GB)的數(shù)據(jù)或更多數(shù)據(jù)的容 量。然而，存儲裝置比如HDD中的旋轉(zhuǎn)部分容易磨損，使得這種裝置在長時 間使用之后的操作過程中失去可靠性。目前，正在進(jìn)行對利用磁疇壁移動原理的新型數(shù)據(jù)存儲裝置的研究和開發(fā)。圖1A至圖1C是示出了使磁疇壁移動的原理的透視圖。參照圖1A,示 出了磁線，磁線包括第 一磁疇11 、第二磁疇12和在第 一磁疇11和第二磁疇 12之間的磁疇壁13。下文中，在磁材料內(nèi)的微磁區(qū)域被稱作磁疇。在這種磁疇中，電子的旋 轉(zhuǎn)(即，電子的^f茲矩方向)相同。可以通過改變^f茲材3阡的類型、石茲材料的形 狀和尺寸以及被施加的外部能量，來調(diào)節(jié)這種》茲疇的尺寸和磁化方向。磁疇 壁是分隔具有不同磁化方向的磁疇的被磁化的材料上的區(qū)域?？梢酝ㄟ^向磁 材料施加磁場或電流，來使這種磁疇壁沿著被磁化的材料移動或傳播 (propagation )。如圖1A所示，在具有預(yù)定寬度和厚度的磁層中創(chuàng)建按預(yù)定方向設(shè)置的多 個磁疇之后，可以利用磁場或電流使磁疇移動。參照圖IB,當(dāng)在從第二;茲疇12向第一》茲疇11的方向上沿著^茲線施加磁 場時，磁疇壁13會沿著與施加外部磁場的方向相同的方向移動，即，沿著從
第二磁疇12向第一;茲疇11的方向移動。利用相同的原理，當(dāng)沿著從第一磁疇11向第二;茲疇12的方向施加》茲場時，磁疇壁13向第二磁疇12移動。參照圖1C,當(dāng)沿著從第一磁疇11向第二磁疇12的方向提供外部電流時， i茲疇壁13向第一;茲疇11移動。當(dāng)供應(yīng)電流時，電子沿著與電流的方向相反 的方向流動，石茲疇壁13與電子沿著相同的方向移動。即，磁疇壁沿著與外部 提供的電流的方向相反的方向移動。當(dāng)沿著從第二磁疇12向第一磁疇11的 方向提供電流時，》茲疇壁13向第二;茲疇12移動?？偠灾糜兄?茲疇移動的施加的外部》茲場或電流，》茲疇壁可以 移動。移動磁疇的原理可以應(yīng)用到存儲器裝置比如HDD或只讀存儲器 (RAM)。具體地講，通過利用移動磁材料的磁疇壁來改變磁材料中的磁布 置的原理，可以執(zhí)行讀取/寫入二進(jìn)制數(shù)據(jù)'0，和'1，的操作，所述磁材料 具有按預(yù)定方向磁化的磁疇，其中，磁疇壁表示磁疇之間的邊界。當(dāng)電流被 施加到線性磁材料時，磁疇壁的位置發(fā)生改變，以讀取和寫入數(shù)據(jù)，致使用 簡單結(jié)構(gòu)來制造高度集成的裝置。因此，移動磁疇壁的原理可以應(yīng)用于制造 和使用與傳統(tǒng)的存儲器(如鐵電隨機(jī)存取存儲器(FRAM)、磁阻隨機(jī)存取存 儲器(MRAM)和相變隨機(jī)存取存儲器(PRAM)裝置)相比具有更大存儲 容量的存儲器裝置。然而，將磁疇壁的移動應(yīng)用于半導(dǎo)體裝置仍然處于研發(fā) 的初級階段，并且該裝置具有相對低的數(shù)據(jù)存儲密度。因此，需要一種具有 為高密度裝置而優(yōu)化的結(jié)構(gòu)的采用磁疇壁移動的存儲器裝置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種采用磁疇壁移動的存儲器裝置，該存儲器裝置具有高 密度數(shù)據(jù)記錄容量，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并不需物理地移動部件如使記錄介質(zhì)旋轉(zhuǎn)， A/v而防止磨損和發(fā)生失效。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種存儲器裝置，該存儲器裝置包括寫 軌道層，設(shè)置有^ 茲疇，每個^f茲疇通過疇壁與相鄰疇分隔開；互連層和存儲軌 道層的堆疊，存儲軌道層設(shè)置有磁疇，磁疇的每個通過疇壁與相鄰疇分隔開， 其中，互連層和存儲軌道層的堆疊形成在寫軌道層上；其中，互連層由具有 低于寫軌道層的磁各向異性能量常數(shù)和存儲軌道層的磁各向異性能量常數(shù)的 磁各向異性能量常數(shù)的磁材料形成；其中，疇壁沿寫軌道層、互連層和/或存
儲軌道層移動?；ミB層和存儲軌道層可交替地層疊?？裳仄叫杏?、正交于或交叉于設(shè)置寫軌道層的方向設(shè)置存儲軌道層<存儲軌道層的長度可短于寫軌道層的長度。寫軌道層和存儲軌道層均可由磁各向異性能量常數(shù)值在105J/m3和 107 J/m3之間的磁材料形成。寫軌道層和存儲軌道層均可由包含CoPt和FePt中的至少一種的材料形成。寫軌道層和存儲軌道層均可為線或帶的形式。例如，寫軌道層和存儲軌 道層均可具有在lnm和100nm之間的厚度。寫軌道層和存儲軌道層均可具有在10nm和500nm之間的寬度。 互連層可形成為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)?；ミB層可由磁各向異性能量常數(shù)在104/1113和1031/1113之間的磁材料形成。 互連層的厚度可在10nm和100nm之間。 互連層可由NiFe和CoFe中的至少一種形成。所述堆疊可具有交替層疊的多個互連層和多個存儲軌道層，遠(yuǎn)離寫軌道 層形成的存儲軌道層的長度大于靠近寫軌道層形成的存儲軌道層的長度。


通過參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，本發(fā)明的以上 和其它特征和優(yōu)點將變得更清楚，在附圖中圖1A至圖1C是示出了使磁疇壁移動的原理的透視圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明實施例的釆用磁疇壁移動的存儲器裝置的透視圖；圖2B是圖2A中的存儲器裝置的側(cè)視圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的采用磁疇壁移動的存儲器裝置的透視圖；圖3B是圖3A中的存儲器裝置的側(cè)視圖；圖4A至圖4H是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的采用磁疇壁移動的存儲器裝 置中的數(shù)據(jù)寫入方法的透視圖；圖5A至圖5G是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的采用磁疇壁移動的存儲器裝置中的數(shù)據(jù)讀取方法的側(cè)視圖；圖6A至圖6E是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的采用^t疇壁移動的存儲器裝 置中數(shù)據(jù)讀取的原理的側(cè)視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的采用磁疇壁移動的存儲器裝置的設(shè)計的示例。
具體實施方式
現(xiàn)在，將參照附圖更充分地描述根據(jù)本發(fā)明的采用磁疇壁移動的存儲器 裝置，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例。在附圖中，為了清晰起見， 夸大了層的厚度和寬度。本發(fā)明提供了一種存儲器裝置，該存儲器裝置包括寫軌道，沿第一方 向形成；存儲軌道，沿第二方向形成；軟磁互連層，形成在寫軌道和存儲軌 道之間以及形成在存儲軌道之間。圖2A是根據(jù)本發(fā)明實施例的采用磁疇壁移動的存儲器裝置的透視圖。參照圖2A,存儲裝置包括形成有寫軌道的層(以下，稱作"寫軌道"21) ,沿第一方向設(shè)置；多個各形成有存儲軌道的層(以下，稱作"存儲軌道，，22) ，沿垂直于寫軌道21的第二方向設(shè)置；軟磁互連層23，形成在寫軌道21磁阻傳感器24形成在寫軌道21的底部上?？蛇x4奪地， 一磁阻傳感器24可形成 在寫軌道21的頂部上。存儲軌道22和軟磁互連層23交替地堆疊在寫軌道 21上。形成在寫軌道21的相同區(qū)域上的互連層23和存儲軌道22的堆疊限 定了列結(jié)構(gòu)。圖2A示出了沿寫軌道21的長度方向形成在寫軌道21上的IO個列，其 中，在堆疊的結(jié)構(gòu)中， 一個列包含5個存儲軌道22。然而，寫軌道21上的 列的數(shù)量不限于此，包括在每列中的存儲軌道22的數(shù)量不限于此。圖2B是圖2A中的存儲器裝置的側(cè)視圖。參照圖2B，在寫軌道21上交 替地形成互連層23和存儲軌道22。在圖2B示出的實施例中，在堆疊中有5 個存儲軌道22,并且存儲軌道22形成為沿著向上的方向逐漸變長，即，形 成在堆疊中的較高部分(即，遠(yuǎn)離寫軌道21 )的存儲軌道22比形成在堆疊 中的較低部分(即，靠近寫軌道21 )的存儲軌道22長。為了易于形成用于 將電流施加到每個存儲軌道22的端部上的電極(未示出)，可將存儲軌道22 形成為不同的長度。如果電極形成在存儲軌道22的側(cè)面，則對存儲軌道22 的長度沒有限制。在本發(fā)明中，存儲軌道22的長度可短于寫軌道21的長度。 原因在于根據(jù)磁疇的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒋鎯壍?2上的數(shù)據(jù)記錄為"0"或"1"。 為了讀取數(shù)據(jù)，使存儲軌道22的磁疇向?qū)戃壍?1移動，以通過磁阻傳感器 24被讀取。圖3A是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的釆用磁疇壁移動的存儲器裝置的透視圖。參照圖3A，寫軌道21沿第一方向形成，多個存儲軌道22沿垂直于寫軌 道21的第二方向形成，互連層23形成在寫軌道21和最靠近寫軌道21的存 儲軌道22之間以及各存儲軌道22之間。磁阻傳感器24形成在寫軌道21的 底部上?？蛇x#^也，》茲阻傳感器24可形成在寫4九道21的頂部上。與圖2A 示出的結(jié)構(gòu)相似，存儲軌道22和互連層23交替地堆疊在寫軌道21上，并且 該堆疊沿著寫軌道21的長度方向(即，圖2A中的"x"方向)形成。在寫 軌道21的同一區(qū)域上的互連層23和存儲軌道22的堆疊限定了列結(jié)構(gòu)。在圖 3A示出的實施例中，存儲軌道22和寫軌道21形成交叉結(jié)構(gòu)，而圖2A示出 了存儲軌道22和寫軌道21形成正交結(jié)構(gòu)的實施例。大量的交替的存儲軌道 22和互連層23的堆疊沿寫軌道21的長度方向形成。圖3B是圖3A的存儲器裝置的側(cè)視圖。參照圖3B,互連層23形成在寫 軌道21和一個最靠近寫軌道21的存儲軌道22之間以及各存儲軌道22之間。 與圖2B中示出的結(jié)構(gòu)相同，存儲軌道22形成為沿著向上的方向逐漸變長。 為了易于形成用于將電流施加到每個存儲軌道22的末端(tip)的電極(未示 出)，存儲軌道22的長度不同。如果電極形成在存儲軌道22的側(cè)面，則對存 儲軌道22的長度沒有限制。在本發(fā)明中，存儲軌道22的長度可短于寫軌道 21的長度。以下，將對形成根據(jù)本發(fā)明實施例的存儲器裝置的各層的材料進(jìn)行詳細(xì) 的描述。寫軌道21和存儲軌道22由具有高的磁各向異性能量特性的材料形成。 例如，它們可由磁各向異性常數(shù)為1()Sj/m3或更高的高Ku材料形成。在一個 實施例中，所述材料的磁各向異性常數(shù)在1()Sj/m3和lC^J/m3之間的范圍內(nèi)。 具體地講，所述材料可為具有垂直磁特性的CoPt或FePt，或者可為包括CoPt 或FePt的合金。寫軌道21和存儲軌道22可形成為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。當(dāng) 形成為多層結(jié)構(gòu)時，第一層可由MgO、 B203、 Ag或C形成，第一層上的第 二層可由CoPt或FePt形成，之后將第一層和第二層交替地堆疊。寫軌道21 和存儲軌道22的寬度和厚度可以根據(jù)它們被使用的環(huán)境來調(diào)節(jié)，并且不過度 地限制。例如，寬度可以在10nm和500nm之間，厚度可為從lnm到100nm?；ミB層23可由低Ku材料形成，該低Ku材料的磁各向異性特性低于寫 軌道21和存儲軌道22的磁各向異性特性，并且互連層23可形成為單層結(jié)構(gòu) 或多層結(jié)構(gòu)。當(dāng)互連層23由磁各向異性常數(shù)低于1(^J/m3的材料形成時，它 可由磁各向異性常數(shù)在10S/m3和1()Sj/m3之間的材料形成。這種材料的具體 示例包括NiFe和CoFe,但不限于此。對互連層23的厚度沒有具體的限制， 在一個實施例中，互連層23的厚度可在10nm和100nm之間。磁阻傳感器24可為在存儲器裝置(如HDD)中使用的傳統(tǒng)的巨磁阻 (GMR)傳感器或者穿隧磁阻(TMR)傳感器。以下，將描述根據(jù)本發(fā)明實施例的采用磁疇壁移動的存儲器裝置的操作 原理，即，數(shù)據(jù)寫入和讀取過程。圖4A至圖4H是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的采用磁疇壁移動的存儲器裝 置中的數(shù)據(jù)寫入方法的透視圖。參照圖4A,沿寫軌道21的長度方向在寫軌道21上形成了與寫軌道21 交叉的存儲軌道22的兩個堆疊?；ミB層23形成在寫軌道21和一個最靠近寫 軌道21的存儲軌道22之間以及各存儲軌道22之間。在圖4A中，示出了兩 列，每列包括兩個存儲軌道22和兩個互連層23,且存儲軌道22和互連層23 各交替地形成在寫軌道21上。寫軌道21的兩端和存儲軌道22的端部具有形 成在其上用于對其施加電流的電極E。寫軌道21具有第一磁疇21a和第二磁 疇21b以及在第一》茲疇21a和第二磁疇21b之間的邊界處的磁疇壁W,其中， 第一磁疇21a和第二磁疇21b各具有相反的磁化。第一磁疇21a的磁化位于 向上的方向，第二磁疇21b的磁化位于向下的方向，或者反之亦然，從而分 別將數(shù)據(jù)表示為"0"和T。參照圖4B，從存儲軌道22中選擇將要在其上寫入數(shù)據(jù)的軌道。例如， 選擇存儲軌道22a，以下，該存儲軌道22a稱作第一數(shù)據(jù)存儲軌道22a。為了 使第一數(shù)據(jù)存儲軌道22a磁化以具有與第一磁疇21a的磁化方向相同的磁化 方向，寫軌道21的任意一端上的電極E1和E2被切換為ON。第一數(shù)據(jù)存儲 軌道22a的電極E3被設(shè)置為OFF。
參照圖4C,從電極El向電極E2供應(yīng)電流，這樣電子沿從電極E2向電 極E1的方向流動，如箭頭所示。因此，第一磁疇21a和第二磁疇21b之間的 磁疇壁W根據(jù)電子從電極E2到電極E1的流動而移動。參照圖4D,對電極El和電極E2之間連續(xù)施加電壓直到第一磁疇21a 和第二-茲疇21b之間的》茲疇壁W穿過第一數(shù)據(jù)存儲軌道22a和寫軌道21之 間的互連層23a。 /磁疇壁W向第二-茲疇21b的移動導(dǎo)致第一^茲疇21a擴(kuò)大， 以覆蓋寫軌道21的其上形成有互連層23a的區(qū)域。然后，互連層23a采用與 第 一磁疇21 a的；茲化方向相同的磁化方向。參照圖4E,電極El被設(shè)置為OFF,電極E2和E3被設(shè)置為ON。參照 圖4F,從電極E3向電極E2供應(yīng)電流。電子從電極E2流向電極E3，因此， 第 一磁疇21 a穿過互連層23a，并向第 一數(shù)據(jù)存儲軌道22a擴(kuò)大。接下來，將描述在第一數(shù)據(jù)存儲軌道22a上形成具有與寫軌道21的第二 磁疇21b的；茲化方向相同的磁化方向的磁疇的過程。參照圖4G，電極El和E2被設(shè)置為ON,從電極E2向電極El供應(yīng)電 流。因此，電子從電極E1流向電極E2，如箭頭所示，寫軌道21的第一磁疇 21a和第二;茲疇21b之間的》茲疇壁W向電極E2移動。施加電壓直到第二不茲 疇21b擴(kuò)大為覆蓋寫軌道21的其上形成有互連層23a的區(qū)域。這樣使得互連 層23a采用與第二f茲疇21b的》茲化方向相同的》茲化方向。參照圖4H,電極El和E3被設(shè)置為ON，電極E2被設(shè)置為OFF。從電 極E3向電極E1供應(yīng)電流，從而電子從電極E1流向電極E3，寫軌道21的第 二磁疇21b穿過互連層23a并朝向第一數(shù)據(jù)存儲軌道22a延伸。結(jié)果，具有 與第二磁疇21b的磁化方向相同的磁化方向的磁疇形成在第一數(shù)據(jù)存儲軌道 22a上。可以使用上述方法在存儲軌道22的目標(biāo)區(qū)域上形成具有預(yù)定磁化方向 的磁疇，這表示數(shù)據(jù)可以被存儲。圖5A至圖5G是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的采用磁疇壁移動的存儲器裝 置中的數(shù)據(jù)讀取方法的側(cè)視圖。參照圖5A，存儲軌道22的堆疊形成在寫軌道21上的列中并沿著寫軌道 21的長度方向形成，以與寫軌道21交叉?；ミB層23形成在寫軌道21和一 個最靠近寫軌道21放置的存儲軌道22之間以及各存儲軌道22之間。磁阻傳 感器24形成在寫軌道21的底部上。圖5A示出了10個列，每個列包含5個
存儲軌道22。用于讀取;茲阻傳感器24的阻值的電極Sl形成在》茲阻傳感器24 上，用于對寫軌道21施加電流的電極S2和S3在磁阻傳感器24的兩側(cè)形成 在寫軌道21上。首先，選擇用于讀取數(shù)據(jù)的存儲軌道22。參照圖5A，當(dāng)選擇在寫軌道 21右側(cè)上的第二存儲軌道22b時，從電極El向電極E2供應(yīng)電流。磁化方向 相反的兩個》茲疇形成在寫軌道21上，從電極E1向電才及E2供應(yīng)電流直到向 電極El移動的磁疇壁W穿過電極S2。使石茲疇壁W向電極El移動穿過電極 S2的原因在于保持在寫入過程中形成的在寫軌道21中具有相反-茲化方向的 磁疇。參照圖5B至5D,形成在第二存儲軌道22b的端部上的電極E4和電極 S2被設(shè)置為ON。然后在電極S2和電極E4之間施加電壓。當(dāng)電流從電極S2 流向電極E4時，電子沿從電極E4到電極S2的方向流動。因此，第二存儲 軌道22b的磁疇穿過互連層23并向?qū)戃壍?1移動。由于沒有電流從寫軌道 21的電極El流向電極S2,所以位于電極El和S2之間的磁疇沒有發(fā)生變化。 因此，圖5A至圖5D中的寫軌道21的磁疇壁W的位置沒有發(fā)生變化。參照圖5E和圖5F，當(dāng)?shù)诙鎯壍?2b的磁疇接近磁阻傳感器24時， 電極S2被切換為OFF,電極El被切換為ON。然后，從電極El向電極E4 供應(yīng)電流。因此，電子從電極E4流向電極El ，電極El和E4之間的磁疇向 電極El移動。當(dāng)；茲疇穿過磁阻傳感器24時，通過電極Sl讀取f茲阻傳感器 24基于磁疇的磁化方向的電阻變化，因此，可以從第二存儲軌道22b讀取數(shù) 據(jù)。最后，參照圖5G,通過施加電壓，使得電流從電極E4流向電極E1，磁 疇從寫軌道21向第二存儲軌道22b移動。另外，當(dāng)圖5A至圖5F示出的過 程反過來時，恢復(fù)原始狀態(tài)，并完成讀取過程。圖6A至圖6E是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的采用磁疇壁移動的存儲器裝 置中數(shù)據(jù)讀取的原理的視圖。在圖5A至圖5G中，示出了從位于寫軌道21 上的磁阻傳感器24的右邊的存儲軌道22讀取數(shù)據(jù)的過程。這里，將描述從 位于磁阻傳感器24的左邊的存儲軌道22讀取數(shù)據(jù)的過程。參照圖6A,為了讀取寫入在第三存儲軌道22c上的數(shù)據(jù)，所述第三存儲 軌道22c形成在寫軌道21上的磁阻傳感器24的左邊，電極El和電極E2被 設(shè)置為ON,并且從電極E2向電極E1供應(yīng)電流。位于形成在寫軌道21上的
兩個磁化方向相反的》茲疇的邊界處的/F茲疇壁W向電極E2移動，并且供應(yīng)電流直到磁疇壁W移動到電極S3的右邊。參照圖6B和圖6C，電極S3和形成在第三存儲軌道22c的端部上的電 極E5被設(shè)置為0N。然后，從電極S3向電極E5供應(yīng)電流。當(dāng)電流/人電極 S3流向電極E5時，電子從電極E5流向電極S3。因此，第三存儲軌道22c 的磁疇穿過互連層23,并向?qū)戃壍?1移動。由于沒有電流^v寫軌道21的電 極S3向電極E2流動，所以在電極S3和E2之間的》茲疇沒有發(fā)生變化，從而 寫軌道21的磁疇壁W的位置沒有發(fā)生變化。參照圖6D,當(dāng)?shù)谌鎯壍?2c的磁疇到iiJ茲阻傳感器24的位置時， 電極S3被設(shè)置為OFF,電極E2被設(shè)置為ON。另外，沿從電極E2向電極 E5的方向供應(yīng)電流。因此，電子沿從電極E5向電極E2的方向移動，并且電 極E5和電極E2之間的磁疇向電極E2移動。當(dāng)?shù)谌鎯壍?2c的磁疇沿 磁阻傳感器24上方的寫軌道21移動時，通過電極Sl來檢測》茲阻傳感器24 基于磁疇的磁化方向的電阻的變化。最后，參照圖6E,通過施加電壓，使電流從電極E5流向電極E2,磁疇 從寫軌道21向第三存儲軌道22c移動。另外，當(dāng)圖6A至圖6D中示出的過 程反過來時，磁疇可被恢復(fù)到它們的原始狀態(tài)。如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的采用磁疇壁移動的存儲器裝置不具有在 數(shù)據(jù)的寫入、讀取和刪除的過程中物理移動的組件，僅僅是電流流動。具體 地講，與傳統(tǒng)的包含易于磨損或失效的磁頭的磁記錄系統(tǒng)不同，根據(jù)本發(fā)明 實施例的采用^t疇壁移動的存儲器裝置不使用易于磨損或失效的物理移動的 組件。圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的采用磁疇壁移動的存儲器裝置的設(shè)計的示 例。參照圖7,磁阻傳感器24形成在寫軌道21的中心部分，從而存儲軌道 沿寫軌道21的長度方向關(guān)于中心部分處的磁阻傳感器24對稱地布置。這種 結(jié)構(gòu)僅僅是一個示例性設(shè)計，并且實施方式不限于此。如上所述，寫軌道21 上的列的位置、列的數(shù)量和形成在一列中的存儲軌道22的數(shù)量不受限制，并 且可以改變。本發(fā)明包括下面的優(yōu)點。首先，當(dāng)操作存儲器裝置時，與HDD中不同，組件不會機(jī)械地或物理地 移動或被接觸地放置，同時能夠執(zhí)行數(shù)據(jù)的記錄和讀取。因此，不發(fā)生機(jī)械
磨損，使得裝置適于應(yīng)用在移動裝置中。存儲器裝置可以被制造成能夠以兆兆比特/平方英寸(terabits/in2)的密度來存儲數(shù)據(jù)的小型高密度裝置。其次，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡單，使得批量生產(chǎn)和再現(xiàn)可行。 雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實施例具體示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離如權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍 的情況下，可以對本發(fā)明做出各種形式和細(xì)節(jié)上的改變。例如，根據(jù)本發(fā)明 的存儲器裝置可以是這樣的存儲裝置，比如添加有讀/寫頭的半導(dǎo)體裝置(如 HDD)、還包括讀/寫電極的存儲器裝置(如RAM)或邏輯裝置(如果需要的 話)。因此，本發(fā)明的范圍不是由對本發(fā)明的詳細(xì)描述來限定的，而是由權(quán)利 要求限定的，在范圍內(nèi)的所有差別將被理解為包括在本發(fā)明內(nèi)。
權(quán)利要求
1、 一種存儲器裝置，包括寫軌道層，設(shè)置有;茲疇，每個》茲疇通過疇壁與相鄰疇分隔開； 互連層和存儲軌道層的堆疊，存儲軌道層設(shè)置有石茲疇，磁疇的每個通過 疇壁與相鄰疇分隔開，其中，寫軌道層和存儲軌道層均具有從互連層延伸的部分，所述部分不與互連層接觸，互連層和存儲軌道層的堆疊形成在寫軌道層上；其中，互連層由具有低于寫軌道層的磁各向異性能量常數(shù)和存儲軌道層 的磁各向異性能量常數(shù)的磁各向異性能量常數(shù)的磁材料形成；其中，通過施加磁場或電流，疇壁沿寫軌道層、互連層和/或存儲軌道層移動。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其中，互連層和存儲軌道層交替 地層疊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其中，沿平行于、正交于或交叉 于設(shè)置寫軌道層的方向設(shè)置存儲軌道層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其中，寫軌道層和存儲軌道層均 形成為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其中，存儲軌道層的長度短于寫 軌道層的長度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其中，寫軌道層和存儲軌道層均 由磁各向異性能量常數(shù)值在10"/1113和1(^J/m3之間的磁材料形成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其中，寫軌道層和存儲軌道層由 包含CoPt和FePt中的至少一種的材料形成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其中，寫軌道層和存儲軌道層均 具有在lnm和100nm之間的厚度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其中，寫軌道層和存儲軌道層均 具有在10nm和500nm之間的寬度。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其中，互連層形成為單層結(jié)構(gòu) 或多層結(jié)構(gòu)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其中，互連層由磁各向異性能量常數(shù)在10勺/m3和1(^J/m3之間的磁材料形成。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其中，互連層的厚度在10nm 和100nm之間。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其中，互連層由MFe和CoFe 中的至少一種形成。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，還包括形成在寫軌道層上的磁阻傳感器。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其中，所述堆疊具有交替層疊 的多個互連層和多個存儲軌道層，遠(yuǎn)離寫軌道層形成的存儲軌道層的長度大 于靠近寫軌道層形成的存儲軌道層的長度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種采用磁疇壁移動的存儲器裝置。該存儲器裝置包括寫軌道和列結(jié)構(gòu)。寫軌道形成了具有預(yù)定的磁化方向的磁疇。列結(jié)構(gòu)形成在寫軌道上并包括至少一個互連層和至少一個存儲軌道。
文檔編號H01L27/22GK101145571SQ20071015409
公開日2008年3月19日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月15日
發(fā)明者林志慶, 金恩植, 黃仁俊 申請人:三星電子株式會社