专利名称：多位磁性存储装置及其制造和操作方法
技术领域：
本发明涉及一种存储装置及其制造和操作方法，更具体地说，涉及一种利用自旋极化电流的多位磁性存储装置及其制造和操作方法。
背景技术：
涉及磁性存储装置的问题之一是降低磁性存储装置的工作电流，从而减小当访问所选择的装置时对其它相邻装置的磁影响，并保证该装置的结构磁稳定性。因此，不同于早期的利用磁场来记录位数据的磁性存储装置，已经提出了利用电流的自旋极化特性来记录位数据的磁性存储装置。
图1至图4示出了利用电子的自旋极化来记录数据的传统的磁性存储装置。由于传统的磁性存储装置利用电子自旋，所以与早期的利用磁场的磁性存储装置相比，传统的磁性存储装置的优点在于它们能准确地选择单元，而缺点在于自由磁性层和下磁性层之间的磁耦合弱。此外，传统的磁性存储装置的材料层的自旋极化电子的密度降低了，因而正常工作需要更大的电流。因此，难以使用上述传统的磁性存储装置。
发明内容
本发明提供了一种磁性存储装置，该磁性存储装置能够使自由磁性层和下磁性层之间的磁耦合最小化，减小工作所需的自旋极化电流密度，获得磁稳定性。
本发明也提供了一种操作所述磁储存装置的方法。
本发明还提供了一种制造所述磁性存储装置的方法。
根据本发明的一方面，提供了一种磁性存储装置，所述磁性存储装置包括开关器件和连接到所述开关器件的磁性存储节点，其中，所述磁性存储节点包括彼此垂直并分开设置的第一磁性层、第二磁性层和自由磁性层，所述第一磁性层和第二磁性层具有彼此相反的自旋极化电子传输特性，并且具有彼此相反的磁极化。
所述自由磁性层可包括彼此单独形成的第一自由磁性层和第二自由磁性层。
所述磁性存储节点还可包括在所述第一自由磁性层和第二自由磁性层之间单独形成的第三磁性层和第四磁性层，所述第三磁性层和第四磁性层具有彼此相反的自旋极化电子传输特性，并且具有彼此相反的磁极化。
所述第二磁性层和第三磁性层可以是具有相同的自旋极化电子传输特性并且具有彼此相反的磁极化的铁磁层。
所述第二磁性层和第三磁性层可以是具有彼此相反的自旋极化电子传输特性并且具有相同的磁极化的铁磁层。
所述第一、第二、第三和第四磁性层可以分别是具有负、正、正和负的自旋极化电子极化特性的铁磁层，并且它们的磁极化分别为向上、向下、向上和向下。
所述第一和第二自由磁性层可具有彼此不同的厚度。
所述磁性存储节点还可包括设置在所述自由磁性层和所述第二磁性层之间的第三磁性层，所述第三磁性层传输自旋极性与所述第二磁性层传输的电子的自旋极性相反的电子，并且具有与所述第二磁性层的磁极化相反的磁极化。其中，所述第一、第二和第三磁性层可分别为具有正、负和正极化特性的铁磁层，它们的磁极化可分别为向上、向下和向上。
所述第一、第二和第三磁性层可分别为具有负、正和负极化特性的铁磁层，它们的磁极化可分别为向上、向下和向上。
所述第一和第二磁性层可以是具有负和正极化特性的铁磁层，它们的磁极化可分别为向上和向下或者向下和向上。
所述第一和第二磁性层可以是具有正和负极化特性的铁磁层，它们的磁极化可分别为向上和向下或者向下和向上。
所述第一和第二磁性层之一可以是从包括NiFe层、Co层、CoFe层、Ni层、Fe层、NiFeCu层的组中选择的层，另一层可以是从包括FeCr层、CrO2/Co层、Fe3O4层、La0.7Sr0.3MnO3层、FeCr/Cr层的组中选择的层。
根据本发明的另一方面，提供了一种操作磁性存储装置的方法，该磁性存储装置包括开关器件和连接到所述开关器件的磁性存储节点，其中所述磁性存储节点包括彼此垂直并分开设置的第一磁性层、第二磁性层和自由磁性层，所述第一磁性层和第二磁性层传输自旋相反的电子，并且具有彼此相反的磁极化。所述方法包括将具有上自旋和下自旋的电子的第一电流供给到磁性存储节点。
在该方法中，可从所述自由磁性层向所述第一磁性层供给所述第一电流，或者以相反的方向供给所述第一电流。
还可在所述自由磁性层和所述第二磁性层之间设置第三磁性层，所述第三磁性层对电子的传输特性和磁极化与所述第二磁性层对电子的传输特性和磁极化相反。
所述自由磁性层还可包括彼此分开的第一和第二自由磁性层。
在所述第一磁性层和第二磁性层之间可单独形成第三磁性层和第四磁性层，所述第三磁性层和第四磁性层对电子具有彼此相反的传输特性，并且具有彼此相反的磁极化。
所述第二磁性层和第三磁性层可以是分别具有相同的电子传输特性并且具有彼此相反的磁极化的铁磁层。
所述第二磁性层和第三磁性层可以是分别具有彼此相反的电子传输特性并且具有相同的磁极化的铁磁层。
所述第一、第二、第三和第四磁性层可分别是具有负、正、正和负的电子极化特性的铁磁层，并且它们的磁极化分别为向上、向下、向上和向下。
所述第一和第二自由磁性层可具有彼此不同的厚度。
所述第一、第二和第三磁性层可以是具有负、正和负的电子极化特性的铁磁层，并且它们的磁极化分别为向上、向下和向上。
所述第一、第二和第三磁性层可以是具有正、负和正的电子极化特性的铁磁层，并且它们的磁极化分别为向上、向下和向上。
可在供给第一电流之后以与第一电流相反的方向供给第二电流，所述第二电流的电流密度低于第一电流的电流密度。
根据本发明的又一方面，提供了一种制造磁性存储装置的方法，该方法包括在基底上形成开关器件；在基底上形成覆盖开关器件的中间绝缘层；在中间绝缘层上形成晶种层，以连接到开关器件；在晶种层上顺序地堆叠第一磁性层、第一非磁性层、第二磁性层、第二非磁性层、自由磁性层和罩盖层；以预定的图案将罩盖层、自由磁性层、第二非磁性层、第二磁性层、第一非磁性层和第一磁性层图案化；形成连接到罩盖层的位线，其中所述第一和第二磁性层以具有彼此相反的自旋极化电子传输特性并具有彼此相反的磁极化的铁磁层形成。
在该方法中，所述堆叠还可包括在所述第二非磁性层和所述自由磁性层之间顺序地形成第三磁性层和第三非磁性层，所述第三磁性层是铁磁层，该铁磁层对自旋极化电子的传输特性与所述第二磁性层对自旋极化电子的传输特性相反，并且其磁极化与所述第二磁性层的磁极化相反。
所述堆叠还可包括在所述第二非磁性层上顺序地堆叠第一自由磁性层、第三非磁性层、第三磁性层、第四非磁性层、第四磁性层、第五非磁性层、第二自由磁性层和所述罩盖层。
所述第一和第二磁性层之一可以是具有正和负极化特性之一且具有向上和向下磁极化之一的铁磁层。
所述第二磁性层可以是具有正和负极化特性之一且具有向上和向下磁极化之一的铁磁层。
所述第二和第三磁性层可以是分别具有相同的自旋极化电子传输特性且具有彼此相反的磁极化的铁磁层。
所述第二和第三磁性层可以是分别具有彼此相反的自旋极化电子传输特性且具有相同的磁极化的铁磁层。
所述第一、第二、第三和第四磁性层可以分别是具有负、正、正和负的极化特性的铁磁层，并且它们的磁极化分别为向上、向下、向上和向下。
所述第一和第二自由磁性层可具有彼此不同的厚度。
在本公开中，这样的磁性层被定义为具有正极化特性的层，这样的磁性层指当电流穿过该磁性层时穿过该磁性层的电子中自旋方向与该磁性层的磁极化方向相同的电子比自旋方向与该磁性层的磁极化方向相反的电子多的磁性层。另一方面，这样的磁性层被定义为具有负极化特性的层，这样的磁性层指当电流穿过该磁性层时穿过该磁性层的电子中自旋方向与该磁性层的磁极化方向相反的电子比自旋方向与该磁性层的磁极化方向相同的电子多的磁性层。
本发明可提供具有磁稳定结构的装置。此外，这种结构使得自旋极化电流密度增加，从而减小开关工作所需的电流密度并且使写操作更快。当磁性存储节点包括两个自由磁性层时，可记录多位数据，因此可提高器件的集成和记录密度。
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它特点及优点将变得更加清楚，附图中图1至图4是传统的磁性存储装置的磁性隧道结(MTJ)单元的剖视图；图5是根据本发明实施例的磁性存储装置的示意图；图6根据本发明实施例的图5的磁性存储装置的磁性存储节点的剖视图；图7是示出当图6中的第一磁性层为具有正极化特性的铁磁层时自旋极化电子的传输特性的剖视图；图8是示出当图6中的第一磁性层为具有负极化特性的铁磁层时自旋极化电子的传输特性的剖视图；图9是示出当图6中的第一和第二磁性层为对自旋极化电子具有相反的极化特性的铁磁层时第一和第二磁性层周围的磁场分布的示意性剖视图；图10是示出当图6中的第一和第二磁性层为对自旋极化电子具有相同的极化特性的铁磁层时第一和第二磁性层周围的磁场分布的示意性剖视图；图11是示出当电流I-从图6中的磁性存储节点的自由磁性层的顶部流动到底部时电子流动的剖视图；图12是示出由图11中示出的电流流动引起的自由磁性层的磁极化的剖视图；图13是示出当电流I+从图6中的磁性存储节点的自由磁性层的底部流动到顶部时电子流动的剖视图；图14是示出由图13中示出的电流流动引起的自由磁性层的磁极化的剖视图；图15是根据本发明实施例的图5中的磁性存储装置的另一磁性存储节点的剖视图；图16是示出当电流从图15的磁性存储节点的自由磁性层的顶部流动到底部时电子流动的剖视图，在这种情况下，磁性存储节点的第一、第二和第三磁性层分别是具有正、负和正的极化特性的铁磁层，它们的磁极化分别为向上、向下和向上；图17是示出由图16中示出的电流流动引起的自由磁性层的磁极化的剖视图；图18是示出当电流从图15的磁性存储节点的自由磁性层的底部流动到顶部时电子流动的剖视图，在这种情况下，磁性存储节点的第一、第二和第三磁性层分别是具有正、负和正的极化特性的铁磁层，它们的磁极化分别为向上、向下和向上；图19是示出由图18中示出的电流流动引起的自由磁性层的磁极化的剖视图；图20是示出当电流从图15的磁性存储节点的自由磁性层的顶部流动到底部时电子流动的剖视图，在这种情况下，磁性存储节点的第一、第二和第三磁性层分别是具有负、正和负的极化特性的铁磁层，它们的磁极化分别为向上、向下和向上；图21是示出由图20中示出的电流流动引起的自由磁性层的磁极化的剖视图；图22是示出示出当电流从图15的磁性存储节点的自由磁性层的底部流动到顶部时电子流动的剖视图，在这种情况下，磁性存储节点的第一、第二和第三磁性层分别是具有负、正和负的极化特性的铁磁层，它们的磁极化分别为向上、向下和向上；图23是示出由图22中示出的电流流动引起的自由磁性层的磁极化的剖视图；图24是根据本发明实施例的图5的磁性存储装置的又一磁性存储节点的剖视图；图25是示出当电流从图24的磁性存储节点的自由磁性层的顶部流动到底部时电子流动的剖视图，在这种情况下，磁性存储节点的第一、第二、第三和第四磁性层分别是具有负、正、正和负的极化特性的铁磁层，它们的磁极化分别为向上、向下、向上和向下；图26是示出由图25中示出的电流流动引起的自由磁性层的磁极化的剖视图；图27是示出当电流从图24的磁性存储节点的自由磁性层的底部流动到顶部时电子流动的剖视图，在这种情况下，磁性存储节点的第一、第二、第三和第四磁性层分别是具有负、正、正和负的极化特性的铁磁层，它们的磁极化分别为向上、向下、向上和向下；图28是示出由图27中示出的电流流动引起的自由磁性层的磁极化的剖视图；
图29是示出当在第一电流从磁性存储节点的自由磁性层的顶部流动到底部之后电流密度小于所述第一电流的第三电流从图24的磁性存储节点的自由磁性层的底部流动到顶部时电子流动的剖视图，在这种情况下，图24的磁性存储节点的第一、第二、第三和第四磁性层分别是具有负、正、正和负的极化特性的铁磁层，其磁极化分别为向上、向下、向上和向下；图30是示出第三电流如图29中所示流过之后自由磁性层的磁极化的剖视图；图31是示出在第二电流被施加之后，当电流密度小于所述第二电流的第四电流从图24的磁性存储节点的自由磁性层的顶部流动到底部时电子流动的剖视图，在这种情况下，图24的磁性存储节点的第一、第二、第三和第四磁性层分别是具有负、正、正和负的极化特性的铁磁层，其磁极化分别为向上、向下、向上和向下；图32是示出第四电流如图31中所示流过之后自由磁性层的磁极化的剖视图；图33至39是示出制造根据本发明实施例的磁性存储装置的方法的剖视图。
具体实施例方式
以下，将参照附图来更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。在附图中，为了清晰起见，扩大了层和区域的大小和厚度。
将描述根据本发明实施例的多位磁性存储装置。图5是根据本发明实施例的磁性存储装置的示意图。参照图5，多位磁性存储装置包括晶体管40和连接到晶体管40的磁性存储节点42比如磁性隧道结(magnetic tunnelingjunction，MTJ)单元。晶体管40可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。磁性存储节点42的一端连接到位线44。可用另外的开关装置来替代晶体管40。
图6是根据本发明实施例的图5的磁性存储节点42的第一结构示例的剖视图。参照图6，磁性存储节点42包括顺序堆叠的晶种层(seed layer)46、第一磁性层48、第一非磁性层50、第二磁性层52、第二非磁性层54、自由磁性层56和罩盖层(capping layer)58。第一磁性层48和第二磁性层52以及自由磁性层56可以是铁磁层。第一磁性层48和第二磁性层52可以是具有不同磁极化特性的铁磁层。例如，第一磁性层48可以是具有正极化特性或负极化特性的铁磁层。当第一磁性层48为具有正极化特性的铁磁层时，在流入第一磁性层48的上自旋(spin-up)电子e1和下自旋(spin-down)电子e2中，同具有与第一磁性层48的磁极化48p相反的自旋极化方向的下自旋电子e2相比，更多的具有与第一磁性层48的磁极化48p相同的自旋极化方向的上自旋电子e1穿过第一磁性层48，如图7中所示。另一方面，当第一磁性层48为具有负极化特性的铁磁层时，在流入第一磁性层48的上自旋电子e1和下自旋电子e2中，同具有与第一磁性层48的磁极化48p相同的自旋极化方向的上自旋电子e1相比，更多的具有与第一磁性层48的磁极化48p相反的自旋极化方向的下自旋电子e2穿过第一磁性层48，如图8中所示。图7和图8中的虚线箭头表示电子的流动方向，该方向与电流方向相反。
第二磁性层52可以是极化特性与第一磁性层48的极化特性相反的铁磁层。此外，第二磁性层52的磁极化可与第一磁性层48的磁极化相反。如图9中所示，为了静磁稳定性，当第一磁性层48为具有正极化特性并且其磁极化48p向上的铁磁层时，第二磁性层52可以是具有负极化特性并且其磁极化52p向下的铁磁层。当磁极化48p和52p彼此相反时，在第一磁性层48和第二磁性层52之间产生的磁场B1形成闭合的通量回路(flux loop)。因此，第一磁性层48和第二磁性层52变得在静磁上稳定。然而，如图10中所示，当第一磁性层48和第二磁性层52为分别具有正极化特性和负极化特性的铁磁层并且其磁极化48p和52p彼此相同时，在第一磁性层48和第二磁性层52之间产生排斥的磁场B2。因此，第一磁性层48和第二磁性层52变得在静磁上不稳定。
当第一磁性层48和第二磁性层52为具有正极化特性的铁磁层时，第一磁性层48和第二磁性层52可以是NiFe层、Co层、CoFe层、Ni层、Fe层和NiFeCu层中的一种。当第一磁性层48和第二磁性层52为具有负极化特性的铁磁层时，第一磁性层48和第二磁性层52可以是FeCr层、CrO2/Co层、Fe3O4层、La0.7Sr0.3MnO3层和FeCr/Cr层中的一种。第一磁性层48和第二磁性层52的厚度可以不同。第一磁性层48和第二磁性层52可以是单一层或包括多个磁性层。多个磁性层可包括合成的反铁磁(SAF)层。
返回参照图6，第二非磁性层54是隧道层(tunneling layer)。第二非磁性层54可以是导电层或绝缘层，比如氧化铝(aluminum oxide)层和氧化锰(manganese oxide)层。晶种层46为磁性层、非磁性层或者包括磁性层和非磁性层的多个层的组合。晶种层46可以是例如钽(Ta)层或钌(Ru)层或NiFeCr。罩盖层58保护顺序堆叠的材料层免受外部因素比如腐蚀的影响。
图11至图14示出了根据本发明实施例的具有图6的结构的存储器的运行。如图11至图14中所示，存储装置的运行是基于磁性存储节点42对流过其的电流的反应。在这些附图中，假设第一磁性层48和第二磁性层52分别为负极化特性和正极化特性并且第一磁性层48和第二磁性层52的磁极化分别向上和向下。然而，第一磁性层48和第二磁性层52的自旋极化特性和磁极化可颠倒。在图11至图14中，为了方便解释，水平地示出设置的磁性存储节点42。
图11示出当电流I-从第二非磁性层54流向第一磁性层48即上自旋电子e1和下自旋电子e2从第一磁性层48移向第二非磁性层54时自由磁性层56的反应。参考符号-ρ表示负极化特性，参考符号+ρ表示正极化特性。
参照图11，在上自旋电子e1和下自旋电子e2移入第一磁性层48之前，在晶种层46(在图13中未示出)中上自旋电子e1的数目几乎等于下自旋电子e2的数目。然而，当上自旋电子e1和下自旋电子e2穿过具有负极化特性和向上的磁极化的第一磁性层48时，上自旋电子e1以低于下自旋电子e2的速率穿过。因此，穿过第一磁性层48的下自旋电子e2的数目大于上自旋电子e1的数目。然后，当第一非磁性层50中的电子穿过具有正极化特性和向下的磁极化的第二磁性层52时，大多数下自旋的电子e2穿过第二磁性层52，而只有一些上自旋电子e1穿过第二磁性层52。因此，穿过第二磁性层52的下自旋电子e2的数目比上自旋电子e1的数目大得多。因此，穿过第二磁性层52的上自旋电子e1和下自旋电子e2形成了大体的下自旋极化电流。下自旋极化电流流过自由磁性层56，然后，自由磁性层56的磁极化(用空白箭头表示)变成与第二磁性层52的磁极化平行，如图12中所示。
图13示出当电流I+从第一磁性层48流入第二非磁性层54即上自旋电子e1和下自旋电子e2从第二非磁性层54移向第一磁性层48时自由磁性层56的反应。
参照图13，当上自旋电子e1和下自旋电子e2穿过罩盖层58(在图13中未示出)、自由磁性层56和第二非磁性层54时，上自旋电子e1的数目几乎等于下自旋电子e2的数目。然而，当电子穿过具有正极化特性和向下的磁极化的第二磁性层52时，具有与第二磁性层52相同的极化的下自旋电子e2能够穿过第二磁性层52，而具有与第二磁性层52相反的极化的上旋电子e1的大多数不能穿过第二磁性层52并被反射到自由磁性层56。因此，上自旋电子e1通过自由磁性层56返回。如图14中所示，自由磁性层56的磁极化变成与第二磁性层52的磁极化相反。假设当自由磁性层56的磁极化为如图12中所示时，位数据“0”被记录在磁性存储节点42中，而当自由磁性层56的磁极化为如图14中所示时，位数据“1”被记录在磁性存储节点42中。
图15是根据本发明实施例的图5的磁性存储节点42的剖视图。参照图15，磁性存储节点42包括晶种层46和顺序在晶种层46上堆叠的第一磁性层62、第一非磁性层64、第二磁性层66、第二非磁性层68、第三磁性层70、第三非磁性层72、自由磁性层56、罩盖层58。第一磁性层62、第二磁性层66、第三磁性层70和自由磁性层56由铁磁材料形成。如图16和图20中所示，第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70可以是正自旋极化层或负正旋极化层，而第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70中相邻的磁性层应该具有不同的极化特性。在图16中，第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70分别是正极化特性、负极化特性和正极化特性。此外，第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70的磁极化分别向上、向下和向上。在图20中，第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70是分别具有负极化特性、正极化特性和负极化特性的铁磁层。此外，第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70的磁极化分别向上、向下和向上。
在图16至图23中，当第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70分别具有正极化特性时，第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70可以是NiFe层、Co层、CoFe层、Ni层、Fe层和NiFeCu层中的一种。当第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70分别具有负极化特性时，第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70可以是FeCr层、CrO2/Co层、Fe3O4层、La0.7Sr0.3MnO3层和FeCr/Cr层中的一种。在图16至图23中，为了便于解释，没有示出晶种层46和罩盖层58。
参照图16，第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70分别具有正极化特性、负极化特性和正极化特性。当初始包括1∶1比率的上自旋电子e1和下自旋电子e2的电子e从第一磁性层62移向自由磁性层56时，在电子顺序地穿过第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70之后，上自旋电子e1与下自旋电子e2的比率急剧上升。因此，穿过自由磁性层56的电流I-变成上自旋极化的电流。响应于这样的电流，如图17中所示，自由磁性层56的磁极化变成与第三磁性层70的磁极化相同。
如图18中所示，当第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70的自旋极化特性和磁极化特性与图16中的自旋极化特性和磁极化特性相同并且电流方向与图16中的电流方向相反时，初始包括1∶1比率的上自旋电子e1和下自旋电子e2的电子e从自由磁性层56移向第一磁性层62。这里，由于第三磁性层70为具有正极化特性和向上的磁极化的铁磁层，所以当电子穿过自由磁性层56后到达第三磁性层70时大量的下自旋电子e2被反射到自由磁性层56。从第三磁性层70反射的下自旋电子e2穿过自由磁性层56。因此，自由磁性层56的磁极化变成与下自旋电子e2的自旋极化相同。所以，如图19中所示，自由磁性层56的磁极化与第三磁性层70的磁极化相反。如图17中所示，当第三磁性层70和自由磁性层56的磁极化相同时，假设位数据“0”被记录在图15的磁性存储节点42中。如图19中所示，当第三磁性层70和自由磁性层56的磁极化彼此相反时，假设位数据“1”被记录在图15的磁性存储节点42中。可选地，如图17中所示，当第三磁性层70和自由磁性层56的磁极化相同时，可以假设位数据“1”被记录在图15的磁性存储节点42中；如图19中所示，当第三磁性层70和自由磁性层56的磁极化彼此相反时，可以假设位数据“0”被记录在图15的磁性存储节点42中。
同时，通过用磁极化相反的铁磁层来替代图16中的第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70，可得到图19中示出的结果。此外，通过用具有磁极化相反的铁磁层来替代图18中的第一磁性层62、第二磁性层66和第三磁性层70，可得到图17中示出的结果。
如图20中所示，当第一磁性层62、第二磁性层66、第三磁性层70分别为具有负极化特性、正极化特性、负极化特性的铁磁层并且它们的磁极化分别向上、向下、向上，而且初始包括1∶1比率的上自旋电子e1和下自旋电子e2的电子e从第一磁性层62移向自由磁性层56时，由于第一磁性层62、第二磁性层66、第三磁性层70的极化特性，在电子e穿过第三磁性层70后，电子e中的上自旋电子e1的浓度急剧减少。因此，具有更高浓度的下自旋电子e2的电流即下自旋极化电流流过自由磁性层56。因此，如图21中所示，自由磁性层56的磁极化变成与第三磁性层70的磁极化相反。当图20中的第一磁性层62、第二磁性层66、第三磁性层70的极化特性不变而它们的磁极化颠倒即分别为向下、向上、向下时，自由磁性层56的磁极化变成与第三磁性层70的磁极化相同。
现在将描述电子e以与图20中示出的方向相反的方向移动的情况。参照图22，大量的上自旋电子e1从第三磁性层70反射到自由磁性层56。如图23中所示，由于反射的上自旋电子e1使得自由磁性层56的磁极化变成与第三磁性层70的磁极化相同。如果图22中的第一磁性层62、第二磁性层66、第三磁性层70的自旋极化特性不变而它们的磁极化变颠倒即分别为向下、向上和向下时，自由磁性层56的磁极化变成与第三磁性层70的磁极化相反。
图24是根据本发明实施例的图5中的磁性存储节点42的剖视图。参照图24，磁性存储节点42包括晶种层46和顺序堆叠在晶种层46上的第一磁性层80、第一非磁性层82、第二磁性层84、第二非磁性层86、第一自由磁性层88、第三非磁性层90、第三磁性层92、第四非磁性层94、第四磁性层96、第五非磁性层98、第二自由磁性层100、罩盖层58。第一磁性层80、第一非磁性层82、第二磁性层84和第二非磁性层86和第一自由磁性层88可形成下磁性隧道结(MTJ)单元，第三非磁性层90、第三磁性层92、第四非磁性层94、第四磁性层96、第五非磁性层98、第二自由磁性层100可形成上磁性隧道结(MTJ)单元。当第一磁性层80、第二磁性层84、第三磁性层92和第四磁性层96分别为正极化特性时，第一磁性层80、第二磁性层84、第三磁性层92和第四磁性层96可以是NiFe层、Co层、CoFe层、Ni层、Fe层和NiFeCu层中的一种。当第一磁性层80、第二磁性层84、第三磁性层92和第四磁性层96分别具有负极化特性时，第一磁性层80、第二磁性层84、第三磁性层92和第四磁性层96可以是FeCr层、CrO2/Co层、Fe3O4层、La0.7Sr0.3MnO3层和FeCr/Cr层中的一种。
如将参照图25至图32描述的，根据提供到各层的电流方向或电流量，图24中的第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化可以相同也可以不同，运行所需的电流可根据第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的厚度而变化。为了便于解释，在图25至图32中没有示出晶种层46和罩盖层58。在图25至图32中，第一磁性层80、第二磁性层84、第三磁性层92和第四磁性层96分别为具有负极化特性、正极化特性、正极化特性、负极化特性的铁磁层，并且它们的磁极化分别向上、向下、向上、向下。第一磁性层80、第二磁性层84、第三磁性层92和第四磁性层96的这些性质可改变。
图25和图26示出了当第一电流I1从第二自由磁性层100通过第一自由磁性层88流向第一磁性层80即电子e从第一磁性层80通过第一自由磁性层88移向第二自由磁性层100时第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化特性。
参照图25，当初始包括1∶1比率的上自旋电子e1和下自旋电子e2的电子e穿过具有负极化特性的第一磁性层80和具有正极化特性的第二磁性层84时，电子e中下自旋电子e2的浓度增大。因此，穿过自由磁性层88的电流变成下自旋极化电流。如图26中所示，由于有自旋极化电流，第一自由磁性层88的磁极化的方向变成与自旋极化电流的自旋极化的方向相同，从而，第一自由磁性层88的磁极化变成与第二磁性层84的磁极化相同。
已经穿过第一自由磁性层88的自旋极化电流，换言之，下自旋电子e2对上自旋电子e1的比率高的电子e′穿过具有正极化特性的第三磁性层92，电子e′中的下自旋电子e2的浓度降低。接着，电子e′穿过具有负极化特性和向下的磁极化的第四磁性层96，从而主要是上自旋电子e1进入第二自由磁性层100。因此，第二自由磁性层100的磁极化方向变成与上自旋电子e1的自旋极化方向相同。所以，如图26中所示，第二自由磁性层100的磁极化变成与第四磁性层96的磁极化和第一自由磁性层88的磁极化相反。虽然在图25中第二自由磁性层100和第一自由磁性层88具有相同的厚度，但是第二自由磁性层100和第一自由磁性层88的厚度也可以不同。
图27和图28示出当提供第二电流I2从而电子e从第二自由磁性层100移向第一自由磁性层88时第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化特性。
参照图27，当电子e在穿过第二自由磁性层100之后穿过具有负极化特性和向下的磁极化的第四磁性层96时，自旋极化方向与第四磁性层96的磁极化方向相同的下自旋电子e2的一些不能穿过第四磁性层96，并且这些下自旋电子e2在第四磁性层96和第五非磁性层98的边界处被反射到第二自由磁性层100。当被反射的下自旋电子e2穿过第二自由磁性层100时，第二自由磁性层100的磁极化方向变成与下自旋电子e2的自旋极化方向相同。结果，如图28中所示，第二自由磁性层100的磁极化变成与第四磁性层96的磁极化相同。由于当下自旋电子e2穿过第四磁性层96时一些下自旋电子e2被反射，所以穿过第四磁性层96后电子e″中的上自旋电子的浓度高于下自旋电子e2的浓度。在穿过具有正极化特性和向上的磁极化的第三磁性层92之后，电子e″中的上自旋电子e1的浓度增大。因此，上自旋极化电流被提供到第一自由磁性层88。当上自旋极化电流穿过第一自由磁性层88时，第一自由磁性层88的磁极化方向变成与上自旋极化电流的自旋极化方向相同。结果，如图28中所示，第一自由磁性层88的磁极化变成与第二磁性层84和第二自由磁性层100的磁极化相反。
图29和图30示出当提供具有预定电流密度的电流I1(见图25)从而使电子能够从第一磁性层80通过第一自由磁性层88流向第二自由磁性层100，接着提供电流密度比第一电流I1低的第三电流I3从而使电子能够在与第一电流I1相反的方向上流动时第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化的变化。在图25和图29中，表示第一电流I1和第三电流I3的箭头厚度的差异表示电流密度的差异。
具体地，当第一电流I1被提供到图24中的磁性存储节点42时，电子e的流动如图25中所示。因此，在提供第一电流I1之后，第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化如图26中所示。图29示出对磁性存储节点42提供第三电流I3的过程，在该磁性存储节点42中，第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化如图26中所示。图30示出在提供第三电流I3之后第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的最后的磁极化。因此，在图29中的第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化是在提供第一电流I1之后得到的磁极化。
参照图29，电子ee2在与第三电流I3(用实线箭头表示)相反的方向上流动。虚线箭头表示电子ee2流动的方向。当电子ee2在穿过第二自由磁性层100之后入射到第四磁性层96时，电子ee2在第四磁性层96和第五非磁性层98之间的边界处被反射到第二自由磁性层100。虽然下自旋电子e2被反射，但是被反射的下自旋电子e2的数目少，因此第二自由磁性层100的磁极化没有颠倒而是保持在由第一电流I1确定的方向上。同时，当电子ee2顺序地穿过第四磁性层96和第三磁性层92时，仅有上自旋电子e1进入由于电流I1而被磁极化向下的第一自由磁性层88。由于进入第一自由磁性层88的上自旋电子e1的数目大于反射到第二自由磁性层100的下自旋电子e2的数目，所以上自旋电子e1的数目可以至少为用于颠倒第一自由磁性层88的阈值。因此，如图30中所示，第一自由磁性层88的磁极化变成向上，与第二自由磁性层100的磁极化相同。
图31和图32示出当为了使电子能够从第二自由磁性层100流向第一自由磁性层88而提供具有预定电流密度的第二电流I2(见图27)，接着为了使电子能够在与第二电流I2相反的方向上流动而提供电流密度比第二电流I2低的第四电流I4时第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化的改变。在图27和图31中，表示第二电流I2和第四电流I4的箭头的厚度的差表示电流密度的差异。当第二电流I2被提供到图24的磁性存储节点42时，电子e的流动与图27中所示的相同。因此，在提供第二电流I2之后，第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化如图27中所示。图31示出将第四电流I4提供到磁性存储节点42的过程，在该磁性存储节点42中，第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化如图27中所示。图32示出在提供第四电流I4之后第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的最后的磁极化。因此，图31中的第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化是在提供第二电流I2后得到的磁极化。
参照图31，电子ee4在与第四电流I4(用实线箭头表示)相反的方向上流动。虚线箭头表示电子ee4流动的方向。当电子ee4入射到具有负极化特性和向上的磁极化的第一磁性层80上时，因为上自旋电子e1在与第一磁性层80相同的方向上极化，所以电子ee4中的上自旋电子e1不能穿过第一磁性层80。由于第四电流I4的电流密度比第二电流I2的电流密度小得多，所以几乎没有上自旋电子e1能够穿过第一磁性层80。因此，穿过第一磁性层80的电子ee4可仅包括下自旋电子e2。由于第二磁性层84具有正极化特性和向下的磁极化，所以与第二磁性层84具有相同极化的下自旋电子e2能够穿过第二磁性层84。接着，穿过第二磁性层84的下自旋电子e2穿过第一自由磁性层88。由于下自旋电子e2几乎全部穿过第一磁性层80和第二磁性层84，所以下自旋电子e2的密度足以颠倒第一自由磁性层88的磁极化。因此，当下自旋电子e2穿过第一自由磁性层88时，第一自由磁性层88的磁极化颠倒成与下自旋电子e2相同的方向。结果，如图32中所示，第一自由磁性层88的磁极化变成与第二自由磁性层100的磁极化相同。穿过第一自由磁性层88的下自旋电子e2被第三磁性层92和第四磁性层96阻挡。因此，穿过第一自由磁性层88的下自旋电子e2不能到达第二自由磁性层100，所以，当提供第四电流I4时第二自由磁性层100不受影响。
在图25至图32中，可以交换第一磁性层80和第二磁性层84的位置。此外，可以交换第三磁性层92和第四磁性层96的位置。然而，在这种情况下，第三磁性层92和第四磁性层96的磁极化也分别从向上和向下改变为向下和向上。
从图25至图32中示出的结果可以看出，当如图24中所示磁性存储节点42包括第一自由磁性层88和第二自由磁性层100时，根据第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化，磁性存储节点42具有四种不同的状态第一种状态，在该状态中，第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化分别向下和向上，如图26中所示；第二种状态，在该状态中，第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化分别向上和向下，如图28中所示；第三种状态，在该状态中，第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化都向上，如图30中所示；第四种状态，在该状态中，第一自由磁性层88和第二自由磁性层100的磁极化都向下，如图32中所示。所述的第一种状态、第二种状态、第三种状态和第四种状态分别对应2位的数据，例如00、01、10和11。因此，当磁性存储节点42具有图24中的结构时，磁性存储装置可被用作多位磁性存储装置。
通过测量磁性存储节点的阻抗并将测量的阻抗与基准值作比较来读取记录在上述多位磁性存储装置中的数据。如果当读取数据时存储在磁性存储节点中的数据受损，例如如果自由磁性层中的一个的磁极化被颠倒，那么通过提供与为了测量阻抗而提供的预定电流的大小相同但方向相反的电流，可再次将自由磁性层的被颠倒的磁极化颠倒为原来的方向。因此，在读取数据之后，多位磁性存储装置可保持其非易失性的性质。读取电流应保持足够低，以保证不影响存储的数据位。该电流应该小于写电流的阈值。
现在将描述根据本发明实施例的制造多位磁性存储装置的方法。
参照图33，场效氧化层(未示出)形成在基底110的预定区域上。栅116形成在基底110的没有形成场效氧化层的预定区域上。基底110可为p型半导体基底。栅116可包括栅绝缘层、栅电极和栅隔离。第一杂质区112和第二杂质区114在场效氧化层和栅116之间形成在基底110中。第一杂质区112和第二杂质区114可由预定的导电杂质例如n型杂质的离子注入形成。第一杂质区112和第二杂质区114关于栅116对称地形成。如果第一杂质区112为漏区，那么第二杂质区114可以是源区也可以不是源区。栅116以及第一杂质区112和第二杂质区114构成了晶体管。
第一中间层绝缘层118形成在其上形成有晶体管的基底110上，第一中间层绝缘层118的表面被极化。
参照图34，曝光层PR形成在第一中间层绝缘层118上。利用光刻工艺，在曝光层PR中形成孔HPR，以暴露第一中间层绝缘层118的预定区域。在第一杂质区112的正上方形成孔HPR。可选的，孔HPR可形成在第二杂质区114的正上方。利用曝光层PR作为掩模来刻蚀第一中间层绝缘层118的暴露的区域直到暴露第一杂质区112为止。如图35中所示，由于刻蚀使得接触孔h1形成在第一中间层绝缘层118中，以暴露第一杂质区112。随后，去除曝光层PR。
接着，参照图36，用导电塞(conductive plug)120填充接触孔h1。覆盖导电塞120的顶面的导电垫片层(conductive pad layer)122形成在第一中间层绝缘层118上。磁性存储节点124例如MTJ单元形成在导电垫片层122上。如图36中所示，磁性存储节点124可形成在栅的上方，也可不用导电垫片层而直接与导电塞120接触。磁性存储节点124可以是图6、图15或图24中示出的磁性存储节点42。图37和图38示出当磁性存储节点124具有与图15的磁性存储节点42相同的结构时形成磁性存储节点124的过程。
参照图37，晶种层126、第一磁性层128、第一非磁性层130、第二磁性层132、第二非磁性层134、第三磁性层136、第三非磁性层138、自由磁性层140和罩盖层142顺序地堆叠在导电垫片层122上。第一磁性层128可以是具有正极化特性或负极化特性的铁磁层。这里，具有正极化特性的铁磁层为例如NiFe层、Co层、CoFe层、Ni层、Fe层和NiFeCu层中的一种；具有负极化特性的铁磁层为例如FeCr层、CrO2/Co层、Fe3O4层、La0.7Sr0.3MnO3层和FeCr/Cr层中的一种。第二磁性层132可以是具有正极化特性或负极化特性的铁磁层。然而，当第一磁性层128为正极化特性时，第二磁性层132可以是负极化特性。这里，第二磁性层132的磁极化可与第一磁性层128的磁化极性相反。第三磁性层136具有与第一磁性层128相同的磁极化特性。自由磁性层是可通过大于预定阈值的自旋极化电流来颠倒其磁极化的铁磁层。第三非磁性层138用作隧道层。在导电垫片层122上堆叠材料层之后，覆盖罩盖层142的预定区域的曝光层图案PR1形成在罩盖层142上。接着，利用曝光层图案RR1作为刻蚀掩模来刻蚀罩盖层142的暴露区域和暴露区域间的材料层的部分，直到暴露导电垫片层122为止。作为刻蚀的结果，如图38中所示，磁性存储节点124形成在导电垫片层122上，其中，磁性存储节点124具有晶种层图案126a、第一磁性层图案128a、第一非磁性层图案130a、第二磁性层图案132a、第二非磁性层图案134a、第三磁性层图案136a、第三非磁性层图案138a、自由磁性层图案140a和罩盖层图案142a。随后，去除曝光层图案PR1。参照图39，在形成磁性存储节点124之后，导电垫片层122和覆盖磁性存储节点124的第二中间层绝缘层136形成在第一中间层绝缘层118上。利用照相和曝光(photographic and exposing)工艺，在第二中间层绝缘层136中形成通孔h2，通过该通孔h2，暴露出磁性存储节点124的上表面，即罩盖层图案142a的上表面。接着，填充通孔h2的位线138形成在第二中间层绝缘层136上。
例如，根据本发明的磁性存储装置的实施例可被作用记录位数据的辅助单元，其中，在根据本发明的磁性存储装置的实施例中，数字线在栅116和磁性存储节点124之间形成在第一中间层绝缘层118中。
如上所述，根据本发明，具有正极化特性的磁性层和具有负极化特性的磁性层顺序地堆叠在磁性存储装置的磁性存储节点中。因此，本发明可提供一种在磁性上具有稳定结构的存储装置。这种结构使自旋极化电流密度能够增大，从而减小了用于开关操作所需的电流密度并且使写操作更快。
此外，如图24中所示，磁性存储节点可包括在其中可记录多位数据的两个自由磁性层，从而可提高装置的集成并提高记录密度。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可对本发明中的形式和细节做各种改变。
权利要求
1.一种磁性存储装置，所述磁性存储装置包括开关器件和连接到所述开关器件的磁性存储节点，其中，所述磁性存储节点包括彼此垂直并分开设置的第一磁性层、第二磁性层和自由磁性层，所述第一磁性层和所述第二磁性层具有彼此相反的自旋极化电子传输特性，并且具有彼此相反的磁极化。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述自由磁性层包括彼此单独形成的第一自由磁性层和第二自由磁性层。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述磁性存储节点还包括在所述第一自由磁性层和所述第二自由磁性层之间单独形成的第三磁性层和第四磁性层，所述第三磁性层和所述第四磁性层具有彼此相反的自旋极化电子传输特性，并且具有彼此相反的磁极化。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述第二磁性层和所述第三磁性层是具有相同的自旋极化电子传输特性并且具有彼此相反的磁极化的铁磁层。
5.如权利要求3所述的装置，其中，所述第二磁性层和所述第三磁性层是具有彼此相反的自旋极化电子传输特性并且具有相同的磁极化的铁磁层。
6.如权利要求3所述的装置，其中，所述第一、第二、第三和第四磁性层分别是具有负、正、正和负的自旋极化电子极化特性的铁磁层，并且它们的磁极化分别为向上、向下、向上和向下。
7.如权利要求2所述的装置，其中，所述第一和第二自由磁性层具有彼此不同的厚度。
8.如权利要求1所述的装置，其中，所述磁性存储节点还包括设置在所述自由磁性层和所述第二磁性层之间的第三磁性层，所述第三磁性层传输自旋极性与所述第二磁性层传输的电子的自旋极性相反的电子，并且具有与所述第二磁性层的磁极化相反的磁极化。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述第一、第二和第三磁性层分别为具有正、负和正极化特性的铁磁层，且它们的磁极化分别为向上、向下和向上。
10.如权利要求8所述的装置，其中，所述第一、第二和第三磁性层分别为具有负、正和负极化特性的铁磁层，且它们的磁极化分别为向上、向下和向上。
11.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一和第二磁性层分别是具有负和正极化特性的铁磁层，且它们的磁极化分别为向上和向下或者向下和向上。
12.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一和第二磁性层分别是具有正和负极化特性的铁磁层，且它们的磁极化分别为向上和向下或者向下和向上。
13.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一和第二磁性层之一是从包括NiFe层、Co层、CoFe层、Ni层、Fe层、NiFeCu层的组中选择的层，另一层是从包括FeCr层、CrO2/Co层、Fe3O4层、La0.7Sr0.3MnO3层、FeCr/Cr层的组中选择的层。
14.如权利要求3所述的装置，其中，所述第一和第二磁性层之一是从包括NiFe层、Co层、CoFe层、Ni层、Fe层、NiFeCu层的组中选择的层，另一层是从包括FeCr层、CrO2/Co层、Fe3O4层、La0.7Sr0.3MnO3层、FeCr/Cr层的组中选择的层。
15.一种操作磁性存储装置的方法，所述磁性存储装置包括开关器件和连接到所述开关器件的磁性存储节点，其中，所述磁性存储节点包括彼此垂直并分开设置的第一磁性层、第二磁性层和自由磁性层，所述第一磁性层和第二磁性层传输自旋相反的电子，并且具有彼此相反的磁极化，所述方法包括将具有上自旋和下自旋的电子的第一电流供给到所述磁性存储节点。
16.如权利要求15所述的方法，其中，从所述自由磁性层向所述第一磁性层供给所述第一电流，或者以相反的方向供给所述第一电流。
17.如权利要求15所述的方法，其中，还在所述自由磁性层和所述第二磁性层之间设置第三磁性层，所述第三磁性层对电子的传输特性和磁极化与所述第二磁性层对电子的传输特性和磁极化相反。
18.如权利要求15所述的方法，其中，所述自由磁性层还包括彼此分开的第一和第二自由磁性层。
19.如权利要求18所述的方法，其中，在所述第一磁性层和所述第二磁性层之间单独形成第三磁性层和第四磁性层，所述第三磁性层和所述第四磁性层对电子分别具有彼此相反的传输特性，并且具有彼此相反的磁极化。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述第二磁性层和所述第三磁性层是分别具有相同的电子传输特性并且具有彼此相反的磁极化的铁磁层。
21.如权利要求19所述的方法，其中，所述第二磁性层和所述第三磁性层是分别具有彼此相反的电子传输特性并且具有相同的磁极化的铁磁层。
22.如权利要求19所述的方法，其中，所述第一、第二、第三和第四磁性层分别是具有负、正、正和负的电子极化特性的铁磁层，且它们的磁极化分别为向上、向下、向上和向下。
23.如权利要求19所述的方法，其中，所述第一和第二自由磁性层具有彼此不同的厚度。
24.如权利要求17所述的方法，其中，所述第一、第二和第三磁性层分别是具有负、正和负的电子极化特性的铁磁层，且它们的磁极化分别为向上、向下和向上。
25.如权利要求17所述的方法，其中，所述第一、第二和第三磁性层分别是具有正、负和正的电子极化特性的铁磁层，且它们的磁极化分别为向上、向下和向上。
26.如权利要求19所述的方法，其中，在供给所述第一电流之后以与所述第一电流相反的方向供给第二电流，所述第二电流的电流密度低于所述第一电流的电流密度。
27.一种制造磁性存储装置的方法，所述方法包括在基底上形成开关器件；在所述基底上形成覆盖所述开关器件的中间绝缘层；在所述中间绝缘层上形成晶种层，以连接到所述开关器件；在所述晶种层上顺序地堆叠第一磁性层、第一非磁性层、第二磁性层、第二非磁性层、自由磁性层和罩盖层；以预定的图案将所述罩盖层、所述自由磁性层、所述第二非磁性层、所述第二磁性层、所述第一非磁性层和所述第一磁性层图案化；形成连接到所述罩盖层的位线，其中，所述第一和第二磁性层以具有彼此相反的自旋极化电子传输特性并具有彼此相反的磁极化的铁磁层形成。
28.如权利要求27所述的方法，其中，所述堆叠还包括在所述第二非磁性层和所述自由磁性层之间顺序地形成第三磁性层和第三非磁性层，所述第三磁性层是铁磁层，所述铁磁层对自旋极化电子的传输特性与所述第二磁性层对自旋极化电子的传输特性相反，并且其磁极化与所述第二磁性层的磁极化相反。
29.如权利要求27所述的方法，其中，所述堆叠还包括在所述第二非磁性层上顺序地堆叠第一自由磁性层、第三非磁性层、第三磁性层、第四非磁性层、第四磁性层、第五非磁性层、第二自由磁性层和所述罩盖层。
30.如权利要求27所述的方法，其中，所述第一和第二磁性层之一是具有正和负极化特性之一且具有向上和向下磁极化之一的铁磁层。
31.如权利要求28所述的方法，其中，所述第二磁性层是具有正和负极化特性之一且具有向上和向下磁极化之一的铁磁层。
32.如权利要求29所述的方法，其中，所述第二和第三磁性层是分别具有相同的自旋极化电子传输特性且具有彼此相反的磁极化的铁磁层。
33.如权利要求29所述的方法，其中，所述第二和第三磁性层是具有彼此相反的自旋极化电子传输特性且具有相同的磁极化的铁磁层。
34.如权利要求29所述的方法，其中，所述第一、第二、第三和第四磁性层分别是具有负、正、正和负的极化特性的铁磁层，并且它们的磁极化分别为向上、向下、向上和向下。
35.如权利要求29所述的方法，其中，所述第一和第二自由磁性层具有彼此不同的厚度。
全文摘要
本发明提供了一种利用自旋极化电流的多位磁性存储装置及其制造和操作方法。所述磁性存储装置包括开关器件和连接到所述开关器件的磁性存储节点，其中，所述磁性存储节点包括彼此垂直并分开设置的第一磁性层、第二磁性层和自由磁性层，所述第一磁性层和所述第二磁性层具有彼此相反的自旋极化电子传输特性，并且具有彼此相反的磁极化。所述自由磁性层可包括彼此单独形成的第一自由磁性层和第二自由磁性层。所述磁性存储节点还可包括在所述第一自由磁性层和所述第二自由磁性层之间单独形成的第三磁性层和第四磁性层，所述第三磁性层和所述第四磁性层具有彼此相反的自旋极化电子传输特性，并且具有彼此相反的磁极化。
文档编号G11C11/15GK1828769SQ20061000320
公开日2006年9月6日 申请日期2006年1月27日 优先权日2005年2月5日
发明者林志庆, 金庸洙 申请人:三星电子株式会社