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    • 专利摘要:
    DieseErfindung liefert eine thermisch unterstützte schaltmagnetische Speicherspeicherungsvorrichtung.Bei einem bestimmten Ausführungsbeispielist ein Kreuzpunktarray von leitfähigen Zeilen und Spalten mitversetzten magnetischen Tunnelübergangsspeicherzellenversehen, die nahe zu den Schnittstellen zwischen den Zeilen undSpalten vorgesehen sind. Ein Schleifenschreibleiter ist nahe zu,aber nicht in elektrischem Kontakt mit jeder Speicherzelle vorgesehen.Der Schleifenschreibleiter verläuftschleifenförmig über die Oberseiteund die Unterseite der Speicherzelle. Jede magnetische Speicherzelleliefert eine magnetische Datenschicht, die durch ein Material gekennzeichnetist, bei dem die Koerzitivitätbei einer Erhöhungder Temperatur abnimmt, eine Zwischenschicht und eine Referenzschicht. DieMagnetfelder, die durch den Schleifenschreibleiter während einerSchreiboperation geliefert werden, sind nicht ausreichend, um diemagnetische Ausrichtung einer nicht erwärmten Datenschicht zu ändern, können aberdie Datenschicht einer Speicherzelle ändern, die durch einen Vorspannungsstromerwärmtwird, der durch die Speicherzelle tunnelt.
    公开号:DE102004024377A1
    申请号:DE200410024377
    申请日:2004-05-17
    公开日:2005-05-25
    发明作者:Lung T. Saratoga Tran
    申请人:Hewlett Packard Development Co LP；
    IPC主号:G11C11-15
    专利说明:
    [0001] DieseErfindung bezieht sich allgemein auf magnetische Speichervorrichtungenund insbesondere auf thermisch unterstützte magnetische Direktzugriffsspeicherarraysmit ultrahoher Dichte (die üblicherweiseals „MRAM" bezeichnet werden).
    [0002] Dieheutigen Computersysteme werden zunehmend komplex und ermöglichenes Benutzern, eine immer größere Vielzahlvon Rechenaufgaben mit immer schnelleren Raten durchzuführen. Die Größe des Speichersund die Geschwindigkeit, mit der auf denselben zugegriffen werdenkann, belasten die Gesamtgeschwindigkeit des Computersystems sehrstark.
    [0003] EinSpeicher fürein Computersystem ist technisch jede Form von elektronischer, magnetischeroder optischer Speicherung; derselbe ist jedoch im allgemeinen inunterschiedliche Kategorien aufgeteilt, teilweise basierend aufder Geschwindigkeit und der Funktionalität. Die beiden allgemeinen Kategorienvon Computerspeicher sind Hauptspeicher und Massenspeicher. DerHauptspeicher besteht im allgemeinen aus schnellem, aufwendigem flüchtigemDirektzugriffsspeicher, der durch einen Speicherbus direkt mit demProzessor verbunden ist. Eine Komponente der Geschwindigkeit beidem Hauptspeicher ist im allgemeinen, dass der Zugriff zu einerspeziellen Speicherzelle ohne physikalische Bewegung der Komponentengehandhabt wird.
    [0004] Imallgemeinen ist das Prinzip, dass der Speicherung von Daten in einemMagnetmedium zugrunde liegt (Haupt- oder Massenspeicher) die Fähigkeit,die relative Magnetisierungsausrichtung eines Speicherungsdatenbits(d. h. den lo gischen Zustand einer „0" oder einer „1") zu ändern und/oder umzukehren.Die Koerzitivitäteines Materials ist der Pegel der Entmagnetisierungskraft, die anein Magnetteilchen angelegt werden muss, um die Magnetisierung desTeilchens zu reduzieren und/oder umzukehren. Allgemein gesagt, jekleiner das Magnetteilchen, um so höher ist die Koerzitivität desselben.
    [0005] Eineherkömmlichemagnetische Speicherzelle kann eine Tunnel-Magnetwiderstandsspeicherzelle(TMR), eine riesige Magnetowiderstandsspeicherzelle (GMR) oder einekolossale Magnetwiderstandsspeicherzelle (CMR) sein, von jede imallgemeinen eine Datenschicht (die auch als Speicherschicht oderBitschicht bezeichnet wird), eine Referenzschicht und eine Zwischenschichtzwischen der Datenschicht und der Referenzschicht umfasst. Die Datenschicht,die Referenzschicht und die Zwischenschicht können aus ein oder mehrerenMaterialschichten gebildet sein.
    [0006] DieDatenschicht ist normalerweise eine Schicht aus Magnetmaterial,die ein Datenbit als eine Magnetisierungsausrichtung speichert,die ansprechend auf das Anlegen eines externen Magnetfelds oderexterner Magnetfelder geändertwerden kann. Genauer gesagt, die Magnetisierungsausrichtung derDatenschicht, die den logischen Zustand darstellt, kann, von einerersten Ausrichtung, die einen logischen Zustand von „0" darstellt, zu einerzweiten Ausrichtung, die einen logischen Zustand von „1" darstellt, gedreht(geschaltet) werden, und/oder umgekehrt.
    [0007] DieReferenzschicht ist normalerweise eine Magnetmaterialschicht, beider eine Magnetisierungsausrichtung in einer vorbestimmten Richtung „festgelegt" bzw. nicht veränderlich(pinned) ist. Häufigsind mehrere Magnetmaterialschichten erforderlich und wirken alseine, um eine stabile festgelegte Referenzschicht zu bewirken. Dievorbestimmte Richtung wird durch mikroelektronische Verarbeitungsschritte, diebei der Herstellung der magnetischen Speicherzelle verwendet werden,bestimmt und festgelegt werden.
    [0008] Typischerweisehängt derlogische Zustand (eine „0" oder eine „1") einer magnetischenSpeicherzelle von den relativen Magnetisierungsausrichtungen inder Datenschicht und der Referenzschicht ab. Wenn beispielsweiseeine elektrische Potentialvorspannung über die Datenschicht und dieReferenzschicht in einer TMR angelegt wird, wandern Elektronen zwischender Datenschicht und der Referenzschicht durch die Zwischenschicht.Die Zwischenschicht ist typischerweise eine dünne dielektrische Schicht,die im allgemeinen als Tunnelbarriereschicht bezeichnet wird. DiePhänomene,die die Migration von Elektronen durch die Barriereschicht bewirken, können alsQuantenmechaniktunneln oder Spintunneln bezeichnet werden.
    [0009] Derlogische Zustand kann durch Messen des Widerstandswerts der Speicherzellebestimmt werden. Falls beispielsweise die Gesamtmagnetisierungsausrichtungin der Datenspeicherschicht parallel zu der festgelegten Magnetisierungsausrichtung inder Referenzschicht ist, ist die magnetische Speicherzelle in einemZustand mit niedrigem Widerstandswert. Falls die Gesamtmagnetisierungsausrichtungin der Datenspeicherschicht antiparallel (entgegengesetzt) zu derfestgelegten Magnetisierungsausrichtung in der Referenzschicht ist,ist die magnetische Speicherzelle in einem Zustand mit hohem Widerstandswert.
    [0010] Beieiner idealen Einstellung wäredie Ausrichtung des änderbarenMagnetfelds in der Datenschicht entweder parallel oder antiparallelbezüglich desFelds der Referenzschicht. Da die Datenschicht und die Referenzschichtim allgemeinen beide aus ferromagnetischen Materialien hergestelltsind, und in einer engen permanenten Nähe zueinander positioniertsind, kann die allgemein stärkereReferenzschicht die Ausrichtung der Datenschicht beeinträchtigen.Genauer gesagt, die Magnetisierung der Referenzschicht kann einEntmagneti sierungsfeld erzeugen, das sich von der Referenzschichtin die Datenschicht erstreckt.
    [0011] DasErgebnis dieses Entmagnetisierungsfelds von der Referenzschichtist ein Versatz in dem koerzitiven Schaltfeld. Dieser Versatz kannzu einer Asymmetrie in den Schaltcharakteristika des Bits führen: dieGröße des Schaltfelds,das benötigtwird, um das Bit von parallel zu dem antiparallelen Zustand zu schalten,unterscheidet sich von dem Schaltfeld, das benötigt wird, um das Bit von demantiparallelen Zustand zu dem parallelen Zustand zu schalten. UmzuverlässigeSchaltcharakteristika zu haben und um die Lese/Schreibschaltungsanordnungzu vereinfachen, ist es wünschenswert,dass dieser Versatz auf so nahe zu Null wie möglich reduziert ist.
    [0012] DerMagnetowiderstand ΔR/Rkann als ähnlichzu einem Signal/RauschverhältnisS/N beschrieben werden. Ein höheresS/N führtzu einem stärkerenSignal, das erfasst werden kann, um den Zustand des Bits in derDatenschicht zu bestimmen. Somit ist zumindest ein Nachteil einerTunnelübergangsspeicherzellemit einer festgelegten Referenzschicht in naher und fester Nähe zu derDatenschicht eine potentielle Reduzierung bei dem Magnetowiderstand ΔR/R, dersich aus der Winkelverschiebung ergibt.
    [0013] Umdie Referenzschicht währendder Herstellung zu befestigen, muss die Referenzschicht in einemAushärtungsschrittauf eine erhöhteTemperatur erwärmtwerden. Der Aushärtungsschrittbenötigt normalerweiseZeit, vielleicht eine Stunde oder mehr. Da die Referenzschicht nurein Teil des Speichers ist, der erzeugt ist, muss der gesamte SpeicherTemperaturen unterworfen werden, die von etwa 200 bis 300 Grad Celsiusreichen, währendderselbe unter dem Einfluss eines konstanten und fokussierten Magnetfeldsist. Solche Herstellungsbelastungen können es ermöglichen, dass die Referenzschichtnicht mehr festgelegt ist und ihre festgelegte Ausrichtung verliert,falls der Speicher späterhohen Temperaturen unterworfen wird. Außerdem können die Charakteristika derDatenschicht währendeinigen Herstellungsprozessen unwissentlich durch die Wärme beeinträchtigt werden.
    [0014] Umdas Herstellen einer festgelegten Referenzschicht zu ermöglichen,ist es nicht unüblich, dassdie Referenzschicht mehrere Materialschichten umfasst. Während dieVerwendung mehrerer Schichten dazu beitragen kann, sicherzustellen,dass die Referenzschicht festgelegt bleibt, erhöht dies auch die Komplexität der Herstellungjeder einzelnen Speicherzelle, die in dem magnetischen Speichervorliegt.
    [0015] Hauptspeichervorrichtungen,wie z. B. MRAM verwenden häufigmagnetische Tunnelübergangsspeicherzellen,die an den transversalen Schnittstellen elektrisch leitfähiger Zeilenund Spalten positioniert sind. Eine solche Anordnung ist als einKreuzpunktspeicherarray bekannt.
    [0016] Beieinem typischen Kreuzpunktspeicherarray geben die herkömmlichenPrinzipien von Spalten- und Zeilenarrays vor, dass jede bestimmteZeile jede bestimmte Spalte nur einmal kreuzt, obwohl jede bestimmteZeile (Zeile A, B, C ...) jede Spalte (Spalte 1, 2, 3 ...) kreuzenkann, und umgekehrt. Daher kann durch Zugreifen auf eine spezielleZeile (B) und eine spezielle Spalte (3) jede einzelne Speicherzelle,die an ihrer Schnittstelle (B, 3) positioniert ist, von jeder anderenSpeicherzelle in dem Array isoliert werden. Eine solche individuelleIndexierung weist eine gewisse Kompliziertheit auf.
    [0017] Wiezwischen den beiden grundlegenden Operationen, die an einem Speicherbit(einem „Schreib-" oder einem „Lese") durchgeführt werden können, istdie Schreiboperation im allgemeinen komplexer. Bei vielen Operationentreten Schreiboperationen weniger häufig auf als Leseoperationen undkönnenin bestimmten Situationen um bestimmte Größenordnungen seltener auftreten.
    [0018] Bezüglich derherkömmlichenKreuzpunktspeicherarrays ist es wünschenswert, die Datenschichtenbenachbarter Zellen nicht nachteilig zu beeinträchtigen oder zu ändern, obwohldas Magnetfeld der Datenschicht einer gewünschten Zelle geändert werdenkann. Daher konzentrieren sich Entwurfs- und Herstellungsthemenim allgemeinen auf die Anforderungen, die durch die Schreiboperationauferlegt werden. Da Schreiboperationen im allgemeinen einen größeren elektrischenStrom und größere magnetischeFelder erfordern, sind robustere Charakteristika bei der Leistungsversorgung,den Zeilen- und Spaltenleitern und geeigneter Pufferraum erforderlich.
    [0019] Bezüglich dermagnetischen Speicherkomponenten ist es gut bekannt, dass sich dieKoerzitivitäterhöht,währendsich die Größe verringert.Eine großeKoerzitivitätist im allgemeinen unerwünscht, dasie ein größeres Magnetfeldzum Schalten erfordert, was wiederum eine größere Leistungsquelle und potentiellgrößere Schalttransistorenerfordert. Das Bereitstellen großer Leistungsquellen und großer Schalttransistorennicht vereinbar mit dem Fokus der Nanotechnologie, die notwendigeGröße der Komponentenzu reduzieren. Um außerdemdie Möglichkeitdes unbeabsichtigten Schaltens einer benachbarten Speicherzellezu verringern, sind Nanometer skalierte Speicherzellen im allgemeinen weitervoneinander beabstandet bezüglichzu ihrer Gesamtgröße als Nicht-NanometergroßeSpeicherzellen., Währendsich die Größe des magnetischen Speichersverringert, neigt der ungenutzte Raum zwischen einzelnen Speicherzellendarüberhinaus dazu, sich zu erhöhen.
    [0020] Somitkann bei einem typischen MRAM-Array eine wesentliche Menge des Gesamtraumsverwendet werden, um einfach einen physikalischen Puffer zwischenden Zellen bereitzustellen. Außer diesemPufferraum oder anderweitig durch reduzieren diesen Verhältnisseskönnteein größeres Speichervolumenin dem gleichen physikalischen Raum erhalten werden.
    [0021] Somitgibt es einen Bedarf an einem thermisch unterstützten Speicherarray mit ultrahoher Dichte,das einen oder mehrere der oben identifizierten Nachteile überwindet.Die vorliegende Erfindung erfüllteines oder mehrere dieser Bedürfnisse.
    [0022] Esist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine thermisch unterstützte magnetischeSpeichervorrichtung und ein Computersystem mit verbesserten Charakteristikazu schaffen.
    [0023] DieseAufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und 15 sowie einSystem gemäß Anspruch23 gelöst.
    [0024] DieseErfindung liefert ein thermisch unterstütztes magnetisches Schaltspeicherarray.
    [0025] Insbesondereund beispielhaft liefert diese Erfindung gemäß einem Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung eine thermisch unterstützte magnetischeSpeicherspeicherungsvorrichtung, die folgende Merkmale umfasst:ein Kreuzpunktarray aus magnetischen Tunnelübergangsspeicherzellen, wobeidie Speicherzellen durch ein Material charakterisiert sind, beidem die Koerzitivitätbei einer Erhöhungder Temperatur abnimmt; eine Mehrzahl von getrennten Schleifenschreibleitern,die in enger Nähe umeine magnetische Tunnelübergangsspeicherzelle positioniertsind.
    [0026] Darüber hinauskann die Erfindung gemäß einemAusführungsbeispielderselben eine thermisch unterstütztemagnetische Speicherspeicherungsvorrichtung liefern, die folgendeMerkmale umfasst: eine Mehrzahl von parallelen elektrisch leitfähigen Zeilen; eineMehrzahl von parallelen elektrisch leitfähigen Spalten, die transversalzu den Zeilen sind, wobei die Spalten und Zeilen dadurch ein Kreuzpunktarraymit einer Mehrzahl von Schnittstellen bilden; eine Mehrzahl vonversetzten magnetischen Tunnelübergangsspeicherzellen,wobei jede Speicherzelle nahe zu und in elektrischem Kon takt miteiner Schnittstelle zwischen einer Zeile und einer Spalte positioniertist, wobei die Speicherzellen durch ein Material mit einer veränderlichenMagnetisierungsausrichtung gekennzeichnet sind, wobei die Koerzitivität des veränderlichenMaterials bei einer Erhöhungder Temperatur abnimmt; und eine Mehrzahl von getrennten Schleifenschreibleitern,die in nächsterNähe umjede magnetische Übergangsverbindungsspeicherzellepositioniert sind.
    [0027] Beinoch einem weiteren Ausführungsbeispielkann die Erfindung eine thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtungliefern, die folgende Merkmale umfasst: eine Mehrzahl von parallelenelektrisch leitfähigenZeilen; eine Mehrzahl von parallelen elektrisch leitfähigen Spalten,die transversal zu den Zeilen sind, wobei die Spalten und Zeilendadurch ein Kreuzpunktarray mit einer Mehrzahl von Schnittstellenbilden; eine Mehrzahl von versetzten magnetischen Tunnelübergangsspeicherzellen,wobei jede Speicherzellen nahe zu und in elektrischem Kontakt miteiner Schnittstelle zwischen einer Zeile und einer Spalte positioniertist, wobei jede Speicherzelle folgende Merkmale umfasst: einen oberenversetzten elektrischen Leiter, der mit der Zeile verbunden istund sich im wesentlichen transversal von der Zeile um eine Länge erstreckt,die zumindest die Breite der Speicherzelle ist; zumindest eine ferromagnetischeDatenschicht, die durch eine veränderlicheMagnetisierungsausrichtung gekennzeichnet ist, wobei die ferromagnetische Datenschichtdurch ein Material gekennzeichnet ist, bei dem die Koerzitivität bei einerErhöhungder Temperatur abnimmt; eine Zwischenschicht, die in Kontakt mitder Datenschicht ist; eine ferromagnetische Referenzschicht, diein Kontakt mit der Zwischenschicht ist, entgegengesetzt zu der Datenschicht;einen unteren versetzten elektrischen Leiter parallel zu und imwesentlichen von der gleichen Längewie der obere versetzte Leiter, wobei der untere versetzte Leitermit der Spalte verbunden ist; wobei der obere und der untere versetzteLeiter die Oberseite und die Unterseite der Speicherzelle lateralvon dem Kreuzpunkt der Zeile und der Zeile und der Spalte versetzen,wobei der untere versetzte Leiter die Speicherzelle zusätzlich vertikalvon der Spalte versetzt; und eine Mehrzahl von getrennten Schleifenschreibleitern,die in nächsterNähe zudem oberen und unteren versetzten Leiter jeder Speicherzelle positioniert sind,wobei die Schleifenschreibleiter im wesentlichen mit den lateralversetzten magnetischen Tunnelübergangsspeicherzellenausgerichtet sind.
    [0028] Beinoch einem weiteren Ausführungsbeispielkann die Erfindung ein Computersystem liefern, das folgende Merkmaleumfasst: eine Hauptplatine; zumindest eine zentrale Verarbeitungseinheit(CPU), die mit der Hauptplatine verbunden ist; zumindest eine thermischunterstütztemagnetische Speicherspeicherung, die durch die Hauptplatine mitder CPU verbunden ist, einen thermisch unterstützten magnetischen Speicher,der folgende Merkmale umfasst: eine Mehrzahl von parallelen elektrischleitfähigen Zeilen;eine Mehrzahl von parallelen elektrisch leitfähigen Spalten transversal zuden Zeilen, wobei die Spalten und Zeilen dadurch ein Kreuzpunktarraymit einer Mehrzahl von Schnittstellen bilden; eine Mehrzahl vonversetzten magnetischen Tunnelübergangsspeicherzellen,wobei jede Speicherzelle nahe zu und in elektrischem Kontakt miteiner Schnittstelle zwischen einer Zeile und einer Spalte positioniertist, wobei die Speicherzellen gekennzeichnet sind durch ein Materialmit einer veränderlichenMagnetisierungsausrichtung, wobei die Koerzitivität des veränderbarenMaterials bei einer Erhöhungder Temperatur abnimmt; und eine Mehrzahl von getrennten Schleifenschreibleitern,die in nächsterNähe umjede magnetische Tunnelübergangsspeicherzellepositioniert sind.
    [0029] Dieseund andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile des vorliegenden Verfahrensund der Vorrichtung werden von der folgenden detaillierten Beschreibungoffensichtlich.
    [0030] BevorzugteAusführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung werden nachfolgend in Verbindung mitden beiliegenden Zeichnungen nähererläutert. Eszeigen:
    [0031] 1A einenTeil eines beispielhaften thermisch unterstützten magnetischen Speichers,der die vorliegende Erfindung umfasst;
    [0032] 1B eineperspektivische Ansicht des Speichers, wie er in 1 gezeigtist;
    [0033] 2 eineperspektivische Ansicht eines Speicherarrays, wie es in 1 gezeigt ist; und
    [0034] 3 eineperspektivische Ansicht, die die Schreiboperation des Speichersdarstellt, der in 1 gezeigt ist.
    [0035] Bevordie detaillierte Beschreibung fortgesetzt wird, ist klar, dass dievorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung oder Anwendung miteinem spezifischen magnetischen Speichertyp begrenzt ist. Obwohldie vorliegende Erfindung fürdie Zweckmäßigkeitder Erklärungbezüglichtypischer beispielhafter Ausführungsbeispieledargestellt und beschrieben ist, ist somit klar, dass diese Erfindungauch bei anderen magnetischen Speichertypen angewendet werden kann.
    [0036] MitBezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1A unddie Perspektive von 1B ist ein Teil eines thermischunterstütztenmagnetischen Schaltspeichers 50 gezeigt, der zumindesteine magnetische Speicherzelle 100 und zumindest einengetrennten Schleifenschreibleiter 140 umfasst, der nahezu der Speicherzelle 100 positioniert ist, gemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung. Bei zumindest einem Ausführungsbeispielkann die magnetische Speicherzelle 100 eine magnetischeSpeichertunnelübergangsspeicherzellesein. Genauer gesagt, der Speicher 50 liefert eine Mehrzahlvon parallelen elektrisch leitfähigenZeilen und parallelen elektrisch leitfähigen Spalten transversal zuden Zeilen. Die Speicherzelle 100 ist an einer versetztenPosition nahe zu und in elektrischem Kontakt mit einer Schnittstelleeiner Zeile 102 und einer Spalte 104 positioniert.
    [0037] Diemagnetische Speicherzelle 100 selbst kann eine ferromagnetischeDatenschicht 106, eine Zwischenschicht 108 undeine ferromagnetische Referenzschicht 110 mit einer MagnetisierungsausrichtungM1 aufweisen. Die ferromagnetische Datenschicht 106 ermöglicht dasSpeichern eines Datenbits als eine veränderliche MagnetisierungsausrichtungM2 und besteht aus einem Material, bei dem die Koerzitivität bei einerErhöhungder Temperatur abnimmt. Die Zwischenschicht 108 weist gegenüberliegendeSeiten auf, so dass die Datenschicht 106, die mit einerSeite in Kontakt ist, in direkter Ausrichtung ist mit und im wesentlicheneinheitlich beabstandet von der Referenzschicht 110, diein Kontakt mit der zweiten Seite der Zwischenschicht 108 ist.
    [0038] Beizumindest einem Ausführungsbeispiel wirddie versetzte Plazierung der magnetischen Speicherzelle 100 relativzu der Kreuzpunktschnittstelle der Zeile 102 und der Spalte 104 durchdie Verwendung von versetzten Leitern erreicht. Genauer gesagt,die magnetische Speicherzelle 100 kann durch einen dünnen oberenversetzten Leiter 112 mit der leitfähigen Zeile 102, unddurch einen dünnenunteren versetzten Leiter 114 mit der leitfähigen Spalte 104 verbundenwerden. Der obere versetzte Leiter 112 kann mit der Zeile 102 verbundensein, so dass sich derselbe im wesentlichen transversal von der Zeileerstreckt, um eine Länge,die zumindest die Breite der magnetischen Speicherzelle 100 sein kann.Der untere versetzte Leiter 114 ist ebenfalls parallelzu dem oberen versetzten Leiter 112 und im wesentlichenvon der gleichen Längewie derselbe. Um einen Raum zwischen dem Spaltenleiter 104 undder Unterseite der versetzten magnetischen Speicherzelle 100 zuliefern, kann der untere versetzte Leiter 114 auch einenvertikalen Versatz liefern. Dieser vertikale Versatz kann erreichtwerden durch Verdicken eines Endes des unteren versetzten Leiters 114,Herstellen des unteren versetzten Leiters 114 aus einerlateralen Komponente 118 und einer Basiskomponente 120,oder einem anderen solchen Prozess, je nach Eignung.
    [0039] Wiees gezeigt ist, verschieben der obere und untere versetzte Leiter 112 und 114 diemagnetische Speicherzelle 100 lateral von der Kreuzpunktachse 116.Die laterale Verschiebung der magnetischen Speicherzelle 100 platziertdie magnetische Speicherzelle 100 im wesentlichen zwischenden Schleifenschreibleiter 140. In 1A istferner klar, dass der Schleifenschreibleiter 140 nichtin elektrischem Kontakt mit der magnetischen Speicherzelle 100 oderder elektrisch leitfähigenZeile 102 oder der elektrisch leitfähigen Spalte 104 ist.Darüberhinaus kann es sein, dass der Schleifenschreibleiter 140 nichtin physikalischem Kontakt mit der magnetischen Speicherzelle 100 ist.
    [0040] 2 stelltkonzeptionell einen größeren Teil einesKreuzpunktarrays 200 mit einer Mehrzahl von magnetischenSpeicherzellen 100, 100', 210, 212, 214 und 216 dar.Genauer gesagt, parallele Zeilen 102 und 202 sind über undtransversal zu den parallelen Spalten 104, 206 und 208 positioniert.Jede magnetische Speicherzelle 100, 100', 210, 212, 214 und 216 istvon dem Kreuzpunkt einer bestimmten Zeile 102 oder 202 undeiner bestimmten Spalte 104, 206 oder 208 versetzt.Die Schleifenart des Schleifenschreibleiters 140 und 140' ist mit Bezugnahmeauf 2 besser ersichtlich, die den oberen 142 undunteren 144 Abschnitt der Schleife darstellt, die mit einemvertikalen Übergang 246 erreichtwird. Da der obere 142 und der untere 144 Abschnittentgegengesetzt und parallel sind, ist klar, dass ein Strom, derin einer ersten Richtung in dem oberen 142 Abschnitt fliesst,so erscheint, als würdeer in dem unteren 144 Abschnitt in die entgegensetzte Richtungfließen.Gemäß der Recht-Hand-Regelkombinieren sich die jeweiligen Magnetfelder, die durch den oberen 142 und denunteren 144 Abschnitt erzeugt werden, in ihrem Überlappungsbereich,genauer gesagt einem Bereich, der im wesentlichen nahe zu der Datenschicht 106 ist.
    [0041] Darüber hinausverbessert das Führendes Schleifenschreibleiters 140 um die magnetische Speicherzelle 100 dieFeldstärkeum einen Faktor von zwei mit der gleichen zugeführten Stromamplitude. Diesreduziert vorteilhafterweise den Strombedarf, der zum Schreibenvon Ereignissen erforderlich ist und kann es daher ermöglichen,dass eine kleinere Leistungsquelle und/oder Transistor verwendet wird.Außerdemkann der Schleifenschreibleiter 104 bei zumindest einemAusführungsbeispielferner eine ferromagnetische Umhüllung 148 umfassen.Angelegt an die Seiten und den äußeren Abschnittdes Magnetfelderzeugungsleiters 150 kann die Umhüllung imallgemeinen dazu beitragen, dass Aufnehmen des erzeugten Magnetfeldeszu unterstützen unddadurch eine unbeabsichtigte Aussetzung gegenüber anderen nicht ausgewählten Speicherzellen zureduzieren. Wie es in 3 gezeigt ist, sind die Schleifenschreibleiter 140 und 140' im wesentlichen parallelzu den Zeilen 102 und 202. Bei einem alternativenAusführungsbeispielkann die Konfiguration von oberen und unteren versetzten Leitern 112 und 114 ausgewählt werden,so dass die Schleifenschreibleiter 140 im wesentlichenparallel zu den Spalten sind.
    [0042] DieReferenzschicht 110 kann eine festgelegte oder weiche Referenzschichtsein. Bei zumindest einem Ausführungsbeispielist die Referenzschicht 110 eine weiche Referenzschicht,die so bezeichnet wird, weil die Richtung der MagnetisierungsausrichtungM1 dynamisch auf eine bekannte Richtung eingestellt werden kann.Eine solche dynamische Einstellung kann durch Magnetfelder erreicht werden,die durch einen extern zugeführtenStrom geliefert werden, der durch den Schleifenschreibleiter 140 nahezu der Speicherzelle 100 fließt. In diesem Fall ist derStrombetrag, der an dem Schleifenschreibleiter 140 angelegtist, um die Mag netisierung M1 der weichen Referenzschicht in einebekannte Richtung einzustellen, relativ klein. Dieser Strom wird denMagnetisierungszustand M2 der Datenschicht 106 und deranderen nicht ausgewähltenSpeicherzellen entlang dem Schleifenschreibleiter 140 nicht ändern. Imallgemeinen tritt dieses Ereignis während einem Lesezyklus auf,wenn die Magnetisierung M2 der Referenzschicht 110 in einebekannte Richtung eingestellt ist, um dann mit der Richtung M2 mitder Datenschicht 106 verglichen zu werden, um den „0" oder „1" Zustand der Speicherbitzellezu bestimmen. Dieselbe wird als „weich" bezeichnet, weil dieselbe im allgemeinenMaterialien umfasst, die magnetisch weich sind und nicht aus dennormalerweise hard-festgelegten Materialien bestehen, die für herkömmlicherefestgelegte Referenzschichten verwendet werden. Wenn eine weicheReferenzschicht verwendet wird, wird normalerweise eine Regelung übernommen,auf welche Weise M1 ausgerichtet ist.
    [0043] DieVerwendung einer weichen Referenzschicht kann in der Speicherzelle 100 mehrerepositive Vorteile haben. Da eine weiche Referenzschicht bei derAusrichtung im wesentlichen nicht fest ist, ist es eventuell nichtnotwendig, die Speicherzelle 100 während der Herstellung hohenTemperaturen zu unterwerfen, wie es häufig erforderlich ist, um einefeste Referenzschicht herzustellen. Außerdem reduziert die Abwesenheiteines wesentlichen und konstanten Magnetfelds in der Referenzschichtdie Wahrscheinlichkeit, dass ein Entmagnetisierungsfeld von derReferenzschicht auf die Datenschicht wirkt und somit den Versatzin dem koerzitiven Schaltfeld reduziert.
    [0044] Dieferromagnetische Datenschicht 106 und auch die Umhüllung 148 desSchleifenschreibleiters 140 können aus einem Material hergestelltsein, das folgendes umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist: Nickeleisen(NiFe), Nickeleisenkobalt (NiFeCo), Kobalteisen (CoFe) und Legierungensolcher Metalle. Unter geeigneten Umständen, z. B. Herstellungsvorlieben,kann die Speicherzelle 100 ferner zusätzli che elektrische Leiterumfassen, die zwischen der Datenschicht 106 und dem oberenversetzten Leiter 112 positioniert sind, und gleichermaßen zwischender Referenzschicht 110 und dem unteren versetzten Leiter 114.Außerdemkönnensowohl die Referenzschicht 110 als auch die Datenschicht 106 ausmehreren Materialschichten gebildet sein. Aufgrund der Einfachheitder Konzeption und der leichteren Erörterung ist jede Schichtkomponentejedoch hierin als eine einzelne Schicht erörtert.
    [0045] DasPhänomen,das den Widerstandswert der magnetischen Tunnelübergangsspeicherzelle 100 bewirkt,ist auf dem Gebiet der magnetischen Speicher gut bekannt und istfür TMR-Speicherzellen gutbekannt. GMR und CMR-Speicherzellen haben ein ähnliches magnetisches Verhalten,aber der Magnetowiderstandswert derselben ergibt sich aus unterschiedlichenphysikalischen Effekten, da die elektrischen Leitmechanismen unterschiedlichsind. Beispielsweise wird bei einer TMR-basierten Speicherzelledas Phänomenals ein quantenmechanisches Tunneln oder ein spinabhängiges Tunnelnbezeichnet. Bei einer TMR-Speicherzelle ist die Zwischenschicht 108 einedünne Barriereaus dielektrischem Material, durch die Elektronen quantenmechanisch zwischender Datenschicht 106 und der Referenzschicht 110 tunneln.
    [0046] Beieiner GMR-Speicherzelle ist die Zwischenschicht 108 einedünne Abstandsschichtaus nichtmagnetischem aber leitendem Material. Hier ist die Leitungein spinabhängigesStreuen von Elektronen, die zwischen der Datenschicht 106 undder Referenzschicht 110 durch die Zwischenschicht 108 verlaufen.In jedem Fall erhöhtoder verringert sich der Widerstandswert zwischen der Datenschicht 106 undder Referenzschicht 110 abhängig von den relativen Ausrichtungender Magnetfelder M1 und M2. Dieser Unterschied bei dem Widerstandswertwird erfasst, um zu bestimmen, ob die Datenschicht 106 einenlogischen Zustand von „0" oder einen logischen Zustandvon „1" speichert.
    [0047] Beizumindest einem Ausführungsbeispielist die Zwischenschicht 108 eine Tunnelschicht, die aus einemelektrisch isolierenden Material (einem Dielektrikum) hergestelltist, das die Datenschicht 106 von der Referenzschicht 110 trenntund elektrisch isoliert. Geeignete dielektrische Materialien für die dielektrischeZwischenschicht 108 könnenfolgendes umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt: Siliziumoxid (SiO2), Magnesiumoxid (MgO), Siliziumnitrid (SiNx), Aluminiumoxid(Al2O3), Aluminiumnitrid(AlNx) und Tantaloxid (TaOx).
    [0048] Beizumindest einem anderen Ausführungsbeispielist die Zwischenschicht 108 eine Tunnelschicht, die auseinem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, wie z. B. einem3d, einem 4d oder einem 5d Übergangsmetall,das in der Tabelle des Periodensystems der Elemente aufgelistetist. Geeignete nichtmagnetische Materialien für eine nichtmagnetische Zwischenschicht 108 können folgendeumfassen, sind aber nicht darauf beschränkt: Kupfer (Co), Gold (Au)und Silber (Ag). Obwohl die tatsächliche Dickeder Zwischenschicht 108 von den Materialien abhängt, dieausgewähltwurden, um die Zwischenschicht 108 und den gewünschtenTunnelspeicherzellentyp zu erzeugen, kann die Zwischenschicht 108 imallgemeinen eine Dicke von etwa 0,5 nm bis etwa 5,0 nm aufweisen.
    [0049] Beivielen Anwendungen übertreffendie Leseoperationen die Schreiboperationen um einen beträchtlichenFaktor. Das Datenbit, das in der Datenschicht 106 gespeichertist, kann währendeiner Leseoperation, die an der magnetischen Speicherzelle 100 durchgeführt wird,gelesen werden, durch Weiterleiten eines Lesestroms IR durcheinen gegebenen Zeilenleiter und einen gegebenen Spaltenleiter und demMessen des Widerstandswerts zwischen der Datenschicht 106 undder Referenzschicht 110. Der logische Zustand des Bitsals eine „1" oder eine „0" kann durch Erfassender Größe des Widerstandswertsbestimmt werden.
    [0050] Aufdem Gebiet der magnetischen Speicher ist es im allgemeinen klar,dass, währendsich die Größe einesMagnetbits verringert, die Koerzitivität des Bits erhöht. Beispielsweisekann ein 0,25 × 0,75 MikrometerBit eine Koerzitivitätvon etwa 40 Oe [1 Oe = 1000/(4·pi)A/m] aufweisen, währendein 0,15 × 0,45Mikrometer Bit eine Koerzitivitätvon etwa 75 Oe [1 Oe = 1000/(4·pi)A/m] aufweisen kann. Im allgemeinen nimmt die Koerzitivität einesMaterials ab, wenn sich die Temperatur erhöht. Beispielsweise kann eineErhöhungder Temperatur um 100 Grad Celsius einen Abfall bei der Koerzitivität um etwa50 % bewirken. Auf eine Verringerung bei der Temperatur zu dem ursprünglichenZustand hin kehrt die ursprünglicheKoerzitivitätim allgemeinen zurück.
    [0051] Wiees oben angemerkt wurde, ermöglicht dieSchleifenart des Schleifenschreibleiters 140 im wesentlicheneine zweifache Konzentration der Magnetfeldstärke zwischen dem oberen 142 unddem unteren 144 Abschnitt. Um das unbeabsichtigte Schaltender Datenschicht 106' einernicht ausgewählten Speicherzelle 100' weiter zu reduzieren,ist die kombinierte Feldstärkegeringer als die Koerzitivitätder nicht erwärmtenSpeicherzelle 100'.Genauer gesagt, die kombinierte Feldstärke reicht aus, um die Koerzitivität einererwärmtenSpeicherzelle 100 zu überwinden,aber nicht die einer unerwärmtenZelle. Dieser relative Unterschied beim selektiven Richten der Suszeptibilität zu demSchreibefeld reduziert vorteilhafterweise den Halbauswahlrandfehler,ein Zustand, bei dem Speicherzellen, die einem Teil oder dem gesamtenSchreibmagnet ausgesetzt sind, unbeabsichtigt geschaltet werden.
    [0052] Beizumindest einem Ausführungsbeispiel kanndie erforderliche Wärme,die benötigtwird, um es zu ermöglichen,dass eine ausgewählteZeile geschrieben wird, erreicht werden durch Weiterleiten einesVorspannungsstroms durch eine gegebene magnetische Speicherzelle 100.Genauer gesagt, ein Wärmepulsvon etwa 1 bis 3 Volt kann durch eine ausgewählte magnetische Speicherzelle 100 angelegtwerden. Der Widerstandswert, der bei der Tunnelaktion des Stromesauftritt, bewirkt eine wesentliche und lokalisierte Erhöhung derTemperatur innerhalb der gegebenen magnetischen Speicherzelle 100.Im allgemeinen beeinträchtigtdiese Temperaturerhöhungdie benachbarten, aber nicht ausgewählten magnetischen Speicherzellen 100' nicht wesentlich.Außerdemgrenzt die versetzte Art der Speicherzelle 100 die resultierendeErwärmungim allgemeinen entfernt von der Zeile 102 und der Spalte 104 ein.Sollte sich eine übermäßige Erwärmung ergeben,ist es unwahrscheinlich, dass eine solche überschüssige Wärme entweder die Zeile 102 oderdie Spalte 104 beschädigt.
    [0053] DieseFähigkeitdes Speichers 50, Daten zu speichern, ist in 3 beispielhaftdargestellt. Ein extern zugeführterVorspannungsstrom IB, der durch eine Leistungsquelle(nicht gezeigt) geliefert wird, wird durch die bestimmte magnetischeSpeicherzelle 100 geleitet, durch selektives Paaren derZeile 300 und der Spalte 302. Das Tunneln vonIB durch die magnetische Speicherzelle 100 erzeugtWärme 304,die auf die gegebene magnetische Speicherzelle 100 begrenztist. Ein Magnetfeld induzierender Strom IMF, derdurch eine Leistungsquelle (nicht gezeigt) geliefert wird, wirddurch den Schleifenschreibleiter 140 gerichtet. Die resultierendenMagnetfelder sind durch gebogene Pfeile 306 und 308 dargestellt.Da der kombinierte Vektor der Magnetfelder 306 und 308 nachlinks ist, ist M2 ausgerichtet, um nach links zu zeigen. Obwohldie Ausrichtung der Referenzschicht unter geeigneten Umständen während demBetrieb festgelegt werden kann, ist außerdem das ferromagnetischeMaterial, das die Referenzschicht 110 (weich oder fest)umfasst, größer alsdie kombinierten Magnetfelder 306 und 308, selbstwenn die Referenzschicht 110 erwärmt ist.
    [0054] Beizumindest einem Ausführungsbeispiel wirdIMF durch den Schleifenschreibleiter 140 gerichtet,im wesentlichen gleichzeitig zu der Erwärmung, die in der gegebenenmagne tischen Speicherzeile 100 erreicht wird. Unter geeignetenUmständenkann die Erfassung des Widerstandswerts innerhalb der gegebenenSpeicherzelle 100 nach dem Vorspannungsstrompuls durchgeführt werden.Eine solche Erfassung des Widerstandswerts kann verwendet werden,um die Schreiboperation auf der Datenschicht 106 zu bestätigen.
    [0055] Fallsbei einem weiteren Beispiel die Richtung des Stroms IMF indem Schleifenschreibleiter 140 umgekehrt ist, weist dasresultierende Magnetfeld einen Vektor in der Gegenuhrzeigersinnrichtungauf. Wenn Wärme 304 vorliegt,um die Temperatur der Datenschicht 106 ausreichend zu erhöhen unddadurch die Koerzitivitätzu reduzieren, richtet der Gegenuhrzeigersinnvektor des MagnetfeldsM2 aus, um nach rechts zu zeigen. Falls das Magnetfeld M2 der Datenschicht 106 bereitsmit den Magnetfeldern 306 und 308 ausgerichtetist, sollte angemerkt werden, dass das Feld M2 seine Ausrichtungnicht umkehrt, auch wenn die Koerzitivität der Datenschicht ausreichendreduziert wurde. Anders ausgedrückt,falls das Feld M2 bereits mit den Felder 306 und 308 ausgerichtetist, bleibt es ausgerichtet.
    [0056] Darüber hinaussind die kombinierten Magnetfelder 306 und 308 desSchleifenschreibleiters 140 ausreichend, um die Koerzitivität der erwärmten Datenschicht 106 zu überwinden.Da die kombinierten Magnetschreibfelder 306 und 308 dieKoerzitivität derDatenschicht 106 überwindenkönnen,kann die Magnetisierungsausrichtung M2 von einer Ausrichtung zueiner anderen geändertwerden. Bei zumindest einem Ausführungsbeispielbeeinträchtigtdie Änderungder Ausrichtung, die auf der erwärmten Datenschicht 106 durchgeführt wurde,die Ausrichtung der benachbarten, nicht erwärmten Datenschichten in derder nicht erwärmtenSpeicherzelle 210 nicht.
    [0057] AlsFolge kann bei zumindest einem Ausführungsbeispiel der Bit-Zu-Bit-Abstandder Speicherzellen 100 (Abstand zwischen den Mittelpunktenjeder Zeile) verringert werden. Ein sol ches Verkürzen des Bit-Um-Bit-Abstandsist vorteilhaft, da er eine größere Dichtevon Speicherzellen in einem gegebenen Raum und daher eine größere Speicherkapazität ermöglicht.Außerdemkann die relative Größe der Zeilenund Spalten reduziert werden, da es nicht notwendig ist, dass dieselbendie Magnetfelder liefern, die füreine Schreiboperation erforderlich sind, eine vorteilhafte Bedingung,die eine größere Reduzierungder Größe ermöglicht.
    [0058] Einweiteres Ausführungsbeispielkann als ein Computersystem erkannt werden, das einen thermischunterstütztenmagnetischen Schaltspeicher 50 umfasst. Wie es oben beschriebenwurde, ist die physikalische Größe des wärmeunterstützten magnetischenSchaltspeichers 50 relativ klein und ermöglicht daherein größeres Speichervolumenin dem gleichen physikalischen Raum im Vergleich zu heutigen Speichervorrichtungen.Ein Computer mit einer Hauptplatine, einer CPU und zumindest einerSpeicherspeicherung, die aus einem Ausführungsbeispiel des wärmeunterstützten magnetischenSchaltspeichers 50 bestehen, der oben beschrieben ist,ist vorteilhafterweise schnell.
    权利要求:
    Claims (25)
    [1] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtung,die folgende Merkmale umfasst: ein Kreuzpunktarray aus magnetischenTunnelübergangsspeicherzellen(100), wobei die Speicherzellen (100) ein Materialumfassen, bei dem die Koerzitivität bei einer Erhöhung derTemperatur abnimmt; eine Mehrzahl von getrennten Schleifenschreibleitern(140), die in nächsterNähe umjede magnetische Tunnelübergangsspeicherzelle(100) positioniert sind.
    [2] Thermisch unterstütztemagnetische Speicherspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Schleifenschreibleiter(140) nicht in elektrischem Kontakt mit den Speicherzellen(100) sind.
    [3] Thermisch unterstütztemagnetische Speicherspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei derdie magnetischen Tunnelübergangsspeicherzellen(100) versetzt sind.
    [4] Thermisch unterstütztemagnetische Speicherspeicherungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis3, bei der ein Vorspannungsstrom, der durch eine bestimmte Speicherzelle(100) läuft,eine lokalisierte Erwärmungin der gegebenen Speicherzelle (100) bewirkt.
    [5] Thermisch unterstütztemagnetische Speicherspeicherungsvorrichtung, die folgende Merkmaleumfasst: eine Mehrzahl von parallelen elektrisch leitfähigen Zeilen(102); eine Mehrzahl von parallelen elektrisch leitfähigen Spalten(104) transversal zu den Zeilen (102), wobei dieSpalten (104) und Zeilen (102) dadurch ein Kreuzpunktarraymit einer Mehrzahl von Schnittstellen bilden; eine Mehrzahlvon versetzten magnetischen Tunnelübergangsspeicherzellen (100),wobei jede Speicherzelle (100) nahe zu und in elektrischemKontakt mit einer Schnittstelle zwischen einer Zeile und einer Spaltepositioniert ist, wobei die Speicherzellen (100) ein Materialmit einer veränderlichenMagnetisierungsausrichtung umfassen, wobei die Koerzitivität des veränderlichenMaterials bei einer Erhöhungder Temperatur abnimmt; und eine Mehrzahl von getrennten Schleifenschreibleitern(140), die in nächsterNähe umjede magnetische Tunnelübergangsspeicherzelle(100) positioniert sind.
    [6] Thermisch unterstütztemagnetische Speicherspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der die Schleifenschreibleiter(140) nicht in elektrischen Kontakt mit den Speicherzellen(100) sind.
    [7] Thermisch unterstütztemagnetische Speicherspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, bei derdie Schleifenschreibleiter (140) ferner eine ferromagnetischeUmhüllung(148) umfassen.
    [8] Thermisch unterstütztemagnetische Speicherspeicherungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis7, bei der währendeiner Schreiboperation: ein Vorspannungsstrom an eine gegebenemagnetische Tunnelübergangsspeicherzelle(100) durch eine gegebene leitfähige Zeile (102) undeine gegebene leitfähigeSpalte (104) angelegt wird, wobei der Vorspannungsstromdie gegebene magnetische Tunnelübergangsspeicherzelle(100) erwärmt; einSchreibmagnetfeld durch einen Strom erzeugt wird, der in einem Schreibleiter(140) fließt,wobei die Schleifenart des Leiters um die gegebene magnetische Tunnelübergangsspeicherzelle(100) das Schreibmagnetfeld (306, 308)verdoppelt, das die gegebene magnetische Tunnelübergangsspeicherzelle (100)sättigt; wobeidie Magnetisierungsausrichtung des Materials geändert werden kann, wobei dasMagnetfeld, das durch den Schreibleiter (140) geliefertwird, größer ist alsdie Koerzitivitätdes erwärmtenMaterials.
    [9] Thermisch unterstütztemagnetische Speicherspeicherungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis8, bei der die versetzte magnetische Tunnelübergangsspeicherzelle (100)mit der leitfähigenZeile durch einen dünnenoberen Leiter (112) und mit der leitfähigen Spalte durch einen dünnen unterenLeiter (114) verbunden ist, wobei der obere und der untereLeiter (112, 114) die magnetische Tunnelübergangsspeicherzelle(100) lateral von der Kreuzpunktachse verschieben.
    [10] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtunggemäß Anspruch9, bei der die laterale Verschiebung der Speicherzelle (100) dieOberseite und die Unterseite der Speicherzellen (100) imwesentlichen zwischen die Schleifen des Schreibleiters (140)positioniert.
    [11] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtunggemäß einemder Ansprüche5 bis 10, bei der die Mehrzahl von Schleifenschreibleitern (140)parallel zu den leitfähigenZeilen (102) verläuft.
    [12] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtunggemäß einemder Ansprüche5 bis 10, bei der die Mehrzahl von Schleifenschreibleitern (140)parallel zu den leitfähigenSpalten (140) verläuft.
    [13] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtunggemäß einemder Ansprüche5 bis 12, bei der jede Speicherzelle (100) ferner eineReferenzschicht (110) umfasst, die durch eine festgelegteMagnetisierungsausrichtung gekennzeichnet ist.
    [14] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtunggemäß einemder Ansprüche5 bis 12, bei der jede Speicherzelle (100) ferner eineweiche ferromagnetische Referenzschicht (110) umfasst,wobei die weiche Referenzschicht (110) eine nicht-festgelegteMagnetisierungsausrichtung aufweist.
    [15] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtung,die folgende Merkmale umfasst: eine Mehrzahl von parallelenelektrisch leitfähigen Zeilen(102); eine Mehrzahl von parallelen elektrisch leitfähigen Spalten(104) transversal zu den Zeilen (102), wobei dieSpalten (104) und Zeilen (102) dadurch ein Kreuzpunktarraymit einer Mehrzahl von Schnittstellen bilden; eine Mehrzahlvon versetzten magnetischen Tunnelübergangsspeicherzellen (100),wobei jede Speicherzelle (100) nahe zu und in elektrischemKontakt mit einer Schnittstelle zwischen einer Zeile und einer Spaltepositioniert ist, wobei jede Speicherzeile folgende Merkmale umfasst: einenoberen versetzten elektrischen Leiter (112), der mit derZeile verbunden ist, und sich im wesentlichen transversal von derZeile um eine Länge,die zumindest die Breite der Speicherzelle (100) aufweist, erstreckt; zumindesteine ferromagnetische Datenschicht (106), die durch eineveränderlicheMagnetisierungsausrichtung gekennzeichnet ist, wobei die ferromagnetischeDatenschicht (106) ein Material umfasst, bei dem die Koerzitivität bei einerErhöhungder Temperatur abnimmt; eine Zwischenschicht (108)in Kontakt mit der Datenschicht; eine ferromagnetische Referenzschicht(110) in Kontakt mit der Zwischenschicht (108),gegenüberliegendzu der Datenschicht; einen unteren versetzten elektrischenLeiter (114), parallel zu und von im wesentlichen der gleichenLänge wieder obere versetzte Leiter (112), wobei der untere versetzteLeiter (114) mit der Spalte (104) verbunden ist; wobeider obere (112) und der untere (114) versetzte Leiterdie Oberseite und Unterseite der Speicherzelle (100) vondem Kreuzpunkt der Zeile und Spalte lateral verschieben, wobei deruntere versetzte Leiter die Speicherzelle zusätzlich vertikal von der Spalteversetzt; und eine Mehrzahl von getrennten Schleifenschreibleitern(140), die in nächsterNähe zudem oberen und unteren versetzten Leiter jeder Speicherzelle (100) positioniertsind, wobei die Schleifenschreibleiter (140) im wesentlichenmit den lateral versetzten magnetischen Tunnelübergangsspeicherzellen (100) ausgerichtetsind.
    [16] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtunggemäß Anspruch15, bei der die Schleifenschreibleiter (140) nicht in elektrischemKontakt mit den Speicherzellen (100) sind.
    [17] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtunggemäß Anspruch15 oder 16, bei der die Schleifenschreibleiter (140) fernereine ferromagnetische Umhüllung(148) umfassen.
    [18] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtunggemäß einemder Ansprüche15 bis 17, bei der währendeiner Schreiboperation: ein Vorspannungsstrom an eine gegebenemagnetische Tunnelübergangsspeicherzelle(100) angelegt wird, durch eine gegebene leitfähige Zeile(102) und eine gegebene leitfähige Spalte (104),wobei der Vorspannungsstrom die gegebene magnetische Tunnelübergangsspeicherzelle(100) erwärmt; einSchreibmagnetfeld durch einen Strom erzeugt wird, der in dem Schreibleiterfließt,wobei die Schleifenart des Leiters um die gegebene magnetische Tunnelübergangsspeicherzelle(100) das Schreibmagnetfeld verdoppelt, das die gegebeneMagnettunnelübergangsspeicherzelle(100) sättigt; wobeidie Magnetisierungsausrichtung des Materials geändert werden kann, wobei dasMagnetfeld, das durch den Schreibleiter (140) geliefertwird, größer ist alsdie Koerzitivitätdes erwärmtenMaterials.
    [19] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtunggemäß einemder Ansprüche15 bis 18, bei der die laterale Verschiebung der Speicherzelle (100)die Oberseite und Unterseite der Speicherzelle (100) imwesentlichen zwischen die Schleifen des Schreibleiters (140)positioniert.
    [20] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtunggemäß einemder Ansprüche15 bis 19, bei der die Mehrzahl von Schleifenschreibleitern (140)parallel zu den leitfähigenZeilen (102) verläuft.
    [21] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtunggemäß einemder Ansprüche15 bis 20, bei der jede Speicherzelle (100) ferner eineReferenzschicht umfasst, die durch eine festgelegte Magnetisierungsausrichtunggekennzeichnet ist.
    [22] Thermisch unterstützte magnetische Speicherspeicherungsvorrichtunggemäß einemder Ansprüche15 bis 20, bei der jede Speicherzelle (100) ferner eineweiche ferromagnetische Referenzschicht (110) umfasst,wobei die weiche Referenzschicht eine nicht festgelegte Magnetisierungsausrichtungaufweist.
    [23] Ein Computersystem, das folgende Merkmale umfasst: eineHauptplatine; zumindest eine zentrale Verarbeitungseinheit(CPU), die mit der Hauptplatine verbunden ist; zumindest einethermisch unterstütztemagnetische Speicherspeicherung (50), die durch die Hauptplatinemit der CPU verbunden ist, wobei der thermisch unterstützte magnetischeSpeicher (50) folgende Merkmale umfasst: eine Mehrzahlvon parallelen elektrisch leitfähigen Zeilen(102); eine Mehrzahl von parallelen elektrisch leitfähigen Spalten(104) transversal zu den Zeilen, wobei die Spalten undZeilen dadurch ein Kreuzpunktarray mit einer Mehrzahl von Schnittstellenbilden; eine Mehrzahl von versetzten magnetischen Tunnelübergangsspeicherzellen(100), wobei jede Speicherzelle (100) nahe zuund in elektrischem Kontakt mit einer Schnittstelle zwischen einerZeile und einer Spalte positioniert ist, wobei die Speicherzellen(100) ein Material mit einer veränderlichen Magnetisierungsausrichtungumfassen, wobei die Koerzitivität desveränderlichenMaterials bei einer Erhöhungder Temperatur abnimmt; und eine Mehrzahl von getrennten Schleifenschreibleitern(140), die in nächsterNähe umjede magnetische Tunnelübergangsspeicherzelle(100) positioniert sind.
    [24] Computersystem gemäß Anspruch 23, bei der dieSchleifenschreibleiter (140) nicht in elektrischem Kontaktmit den Speicherzellen (100) sind.
    [25] Computersystem gemäß Anspruch 23 oder 24, beider währendeiner Schreiboperation: ein Vorspannungsstrom an eine gegebenemagnetische Tunnelübergangsspeicherzelle(100) angelegt wird, durch eine gegebene leitfähige Zeile(102) und eine gegebene leitfähige Spalte (104),wobei der Vorspannungsstrom die gegebene magnetische Tunnelübergangsspeicherzelle(100) erwärmt; einSchreibmagnetfeld durch einen Strom erzeugt wird, der in dem Schreibleiter(140) fließt,wobei die Schleifenart des Leiters um die gegebene magnetische Tunnelübergangsspeicherzelle(100) das Schreibmagnetfeld verdoppelt, das die gegebene magnetischeTunnelübergangsspeicherzelle(100) sättigt; wobeidie Magnetisierungsausrichtung des Materials geändert werden kann, wobei dasMagnetfeld, das durch den Schreibleiter (140) geliefertwird, größer ist alsdie Koerzitivitätdes erwärmtenMaterials.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-05-25| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
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