元的每个自旋霍尔金属电极的 第二不同端处耦合到所述多个位单元中的所述一个或多个位单元。
[0097] 在一个实施例中，所述方法还涉及将多条字线保持在高阻抗，每条字线在所述多 个位单元中一个或多个位单元中的每个位单元的所述第二电极处親合到所述多个位单元 中的所述一个或多个位单元。
[0098] 在一个实施例中，相对于下层衬底，每个位单元的所述自旋霍尔金属电极被设置 在所述MTJ叠置体上方。
[0099] 在一个实施例中，相对于下层衬底，每个位单元的所述自旋霍尔金属电极被设置 在所述MTJ叠置体上方。
【主权项】
1. 一种用于非易失存储器的位单元，所述位单元包括： 设置于衬底上方的磁性隧道结（MTJ)叠置体，所述磁性隧道结叠置体包括设置于电介 质层上方的自由磁性层，所述电介质层被设置在固定磁性层上方；以及 设置于所述MTJ叠置体的所述自由磁性层上方的自旋霍尔金属电极。2. 根据权利要求1所述的位单元，其中，所述自旋霍尔金属电极包括选自由0 _钽 (0-Ta)、f3-钨（0-W)和铂（Pt)构成的组的金属，所述金属被设置在所述自由磁性层上。3. 根据权利要求2所述的位单元，其中，所述自旋霍尔电极包括在所述自由磁性层的 任一侧上的第二不同金属。4. 根据权利要求1所述的位单元，其中，所述自旋霍尔金属电极被设置在所述自由磁 性层上，所述自由磁性层被设置在所述电介质层上，所述电介质层被设置在所述固定磁性 层上，并且所述位单元还包括： 底部电极； 设置在所述底部电极上的反铁磁性（AFM)层；以及 设置在所述AFM层上的合成反铁磁体（SAF)叠置体，其中，所述MTJ叠置体被设置在所 述SAF叠置体上。5. 根据权利要求4所述的位单元，其中，所述自由磁性层包括CoFeB，所述电介质层包 括氧化镁（MgO)，所述固定磁性层包括CoFeB，所述SAF叠置体包括设置在CoFe层上的钌 (Ru)层，所述AFM层包括IrMn，并且所述底部电极包括Ru/Ta/Ru叠置体。6. 根据权利要求1所述的位单元，其中，所述自旋霍尔金属电极包括第一端和第二端， 所述MTJ叠置体被设置在所述第一端与所述第二端之间，并且其中，所述位单元还包括： 底部电极，所述MTJ叠置体被设置在所述底部电极上方并与所述底部电极耦合； 与所述底部电极耦合的字线； 与所述自旋霍尔金属电极的所述第一端耦合的选择线；以及 与所述自旋霍尔金属电极的所述第二端耦合的位线。7. -种交叉点阵列巨自旋霍尔效应磁阻随机存取存储器（GSHE-MRAM)，包括： 多个位单元，所述多个位单元中的每个位单元包括与磁性隧道结（MTJ)叠置体耦合的 自旋霍尔金属电极，以及与所述MTJ叠置体耦合的第二电极； 多条选择线，所述多条选择线中的每条选择线在所述多个位单元中的一个或多个位单 元的每个自旋霍尔金属电极的第一端处耦合到所述多个位单元中的所述一个或多个位单 元； 多条位线，所述多条位线中的每条位线在所述多个位单元中的一个或多个位单元的每 个自旋霍尔金属电极的第二不同端处耦合到所述多个位单元中的所述一个或多个位单元； 以及 多条字线，所述多条字线中的每条字线在所述多个位单元中的一个或多个位单元的每 个位单元的所述第二电极处耦合到所述多个位单元中的所述一个或多个位单元。8. 根据权利要求7所述的交叉点阵列GSHE-MRAM，其中，每个位单元的所述自旋霍尔金 属电极包括选自由0 -钽（0 -Ta)、0 -钨（0 -W)和铂（Pt)的构成的组的金属，所述金属 被设置在所述位单元的所述MTJ叠置体的自由磁性层上。9. 根据权利要求8所述的交叉点阵列GSHE-MRAM，其中，所述自旋霍尔电极包括位于所 述自由磁性层的任一侧上的第二不同金属。10. 根据权利要求7所述的交叉点阵列GSHE-MRAM，其中，每个位单元的所述自旋霍尔 金属电极被设置在所述位单元的所述MTJ叠置体的自由磁性层上方，所述自由磁性层被设 置在所述位单元的所述MTJ叠置体的电介质层上，所述电介质层被设置在所述位单元的所 述MTJ叠置体的固定磁性层上，并且每个位单元还包括： 底部电极； 设置在所述底部电极上的反铁磁性（AFM)层；以及 设置在所述AFM层上的合成反铁磁体（SAF)叠置体，其中，所述MTJ叠置体被设置在所 述SAF叠置体上。11. 根据权利要求10所述的交叉点阵列GSHE-MRAM，其中，所述自由磁性层包括CoFeB， 所述电介质层包括氧化镁（MgO)，所述固定磁性层包括CoFeB，所述SAF叠置体包括设置在 CoFe层上的钌（Ru)层，所述AFM层包括IrMn，并且所述底部电极包括Ru/Ta/Ru叠置体。12. 根据权利要求7所述的交叉点阵列GSHE-MRAM，其中，每个位单元的所述自旋霍尔 金属电极被设置在所述位单元的所述MTJ叠置体的自由磁性层下方，所述自由磁性层被设 置在所述位单元的所述MTJ叠置体的电介质层下方，所述电介质层被设置在所述位单元的 所述MTJ叠置体的固定磁性层下方，并且每个位单元还包括： 顶部电极； 设置于所述底部电极下方的反铁磁性（AFM)层；以及 设置于所述AFM层下方的合成反铁磁体（SAF)叠置体，其中所述MTJ叠置体被设置在 所述SAF叠置体下方。13. 根据权利要求12所述的交叉点阵列GSHE-MRAM，其中，所述自由磁性层包括CoFeB， 所述电介质层包括氧化镁（MgO)，所述固定磁性层包括CoFeB，所述SAF叠置体包括设置于 CoFe层上的钌（Ru)层，所述AFM层包括IrMn，并且所述顶部电极包括Ru/Ta/Ru叠置体。14. 一种将逻辑1写入交叉点阵列巨自旋霍尔效应磁阻随机存取存储器（GSHE-MRAM) 中的位单元的方法，包括： 在多个位单元中识别目标位单元，所述多个位单元中的每个位单元包括与磁性隧道结 (MTJ)叠置体耦合的自旋霍尔金属电极，以及与所述MTJ叠置体耦合的第二电极； 将耦合到所述目标位单元的位线的位线电压增大到写电压，所述位线从多条位线中进 行选择，所述多条位线中的每条位线在所述多个位单元中的一个或多个位单元的每个自旋 霍尔金属电极的第一端处耦合到所述多个位单元中的所述一个或多个位单元；以及 将耦合到所述位单元的选择线的选择线电压减小到地，来自多条选择线的所述选择线 具有高阻抗情形，所述多条选择线中的每条选择线在所述多个位单元中的一个或多个位单 元的每个自旋霍尔金属电极的第二不同端处耦合到所述多个位单元中的所述一个或多个 位单元。15. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 将多条字线保持在高阻抗，所述多条字线中的每条字线在所述多个位单元中的一个或 多个位单元的每个位单元的所述第二电极处耦合到所述多个位单元中的所述一个或多个 位单元。16. 根据权利要求14所述的方法，其中，相对于下层衬底，每个位单元的所述自旋霍尔 金属电极被设置在所述MTJ叠置体上方。17. 根据权利要求14所述的方法，其中，相对于下层衬底，每个位单元的所述自旋霍尔 金属电极被设置在所述MTJ叠置体上方。18. -种将逻辑O写入交叉点阵列巨自旋霍尔效应磁阻随机存取存储器（GSHE-MRAM) 中的位单元的方法，包括： 在多个位单元中识别目标位单元，所述多个位单元中的每个位单元包括与磁性隧道结 (MTJ)叠置体耦合的自旋霍尔金属电极，以及与所述MTJ叠置体耦合的第二电极； 将耦合到所述目标位单元的位线的位线电压降低到负的写电压，所述位线从多条位线 中进行选择，所述多条位线中的每条位线在所述多个位单元中的一个或多个位单元的每个 自旋霍尔金属电极的第一端处耦合到所述多个位单元中的所述一个或多个位单元；以及 将耦合到所述位单元的选择线的选择线电压减小到地，来自多条选择线的所述选择线 具有高阻抗情形，每条选择线在所述多个位单元中的一个或多个位单元的每个自旋霍尔金 属电极的第二不同端处耦合到所述多个位单元中的所述一个或多个位单元。19. 根据权利要求18所述的方法，还包括： 将多条字线保持在高阻抗，所述多条字线中的每条字线在所述多个位单元中的一个或 多个位单元中的每个位单元的所述第二电极处耦合到所述多个位单元中的所述一个或多 个位单元。20. 根据权利要求18所述的方法，其中，相对于下层衬底，每个位单元的所述自旋霍尔 金属电极被设置在所述MTJ叠置体上方。21. 根据权利要求18所述的方法，其中，相对于下层衬底，每个位单元的所述自旋霍尔 金属电极被设置在所述MTJ叠置体上方。
【专利摘要】描述了实施基于自旋霍尔磁性隧道结(MTJ)的器件的交叉点阵列磁阻随机存取存储器(MRAM)以及这样的阵列的操作方法。例如，用于非易失性存储器的位单元包括设置在衬底上方的磁性隧道结(MTJ)叠置体，磁性隧道结叠置体具有设置在电介质层上方的自由磁性层，电介质层被设置在固定磁性层上方。位单元还包括设置在MTJ叠置体的自由磁性层上方的自旋霍尔金属电极。
【IPC分类】H01L21/8247, G11C11/15, H01L27/115
【公开号】CN104995682
【申请号】CN201380073013
【发明人】S·马尼帕特鲁尼, D·E·尼科诺夫, I·A·扬
【申请人】英特尔公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2013年3月14日
【公告号】DE112013006526T5, US20140269035, WO2014142922A1