具有偏移单元的垂直自旋转移扭矩存储器(sttm)器件及其形成方法_4

文档序号:8491872阅读:来源:国知局
包括另外的读和写电路(未示出)、感测放大器(未示出)、位线参考(未示出)等,以用于操作自旋转移扭矩存储器位单元600。应当理解的是,可以将多个自旋转移扭矩存储器位单元600可操作地彼此连接,以形成存储器阵列(未示出),其中,可以将存储器阵列并入非易失性存储器器件中。应当理解的是,晶体管634可以连接到固定磁性层电极616或自由磁性层电极512,尽管仅示出了后者。
[0051]图7示出了根据本发明的实施例的电子系统700的框图。电子系统700可以与例如便携式系统、计算机系统、过程控制系统或利用处理器和相关联的存储器的任何其它系统相对应。电子系统700可以包括微处理器702 (具有处理器704和控制单元706)、存储器器件708和输入/输出装置710 (应当理解的是,在各个实施例中,电子系统700可以具有多个处理器、控制单元、存储器器件单元和/或输入/输出装置)。在一个实施例中,电子系统700具有指令集,其定义由处理器704对数据执行的操作以及处理器704、存储器器件708和输入/输出装置710之间的其它事务。控制单元706通过循环进行导致从存储器器件708检索指令并执行该指令的一组操作来协调处理器704、存储器器件708和输入/输出装置710的操作。存储器器件708可以包括如本说明书中所述的自旋转移扭矩元件。在实施例中,存储器器件708嵌入于微处理器702中,如图7中所示。
[0052]图8示出了根据本发明一种实施方式的计算装置800。计算装置800容纳电路板802。电路板802可以包括若干部件,包括但不限于处理器804和至少一个通信芯片806。处理器804物理和电耦合至板802。在一些实施方式中,至少一个通信芯片806还物理和电耦合至板802。在其它实施方式中,通信芯片806是处理器804的一部分。
[0053]根据其应用,计算装置800可以包括可以或可以不物理和电耦合至电路板802的其它部件。这些其它部件包括但不限于易失性存储器(例如,DRAM)、非易失性存储器(例如,ROM)、闪速存储器、图形处理器、数字信号处理器、密码处理器、芯片组、天线、显示器、触摸屏显示器、触摸屏控制器、电池、音频编码解码器、视频编码解码器、功率放大器、全球定位系统(GPS)装置、指南针、加速度计、陀螺仪、扬声器、相机和大容量存储装置(诸如硬盘驱动器、压缩盘(⑶)、数字多用盘(DVD)等)。
[0054]通信芯片806实现了用于往返于计算装置800进行数据传输的无线通信。术语“无线”及其派生词可以用于描述可以通过非固态介质借助使用调制电磁辐射传送数据的电路、装置、系统、方法、技术、通信信道等。该术语不暗示相关联的装置不包含任何导线,尽管在一些实施例中它们可能不包含。通信芯片806可以实施若干无线标准或协议的任一种,包括但不限于 W1-Fi (IEEE 802.11 族)、WiMAX(IEEE 802.16 族)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)、Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE、GSM、GPRS, CDMA、TDMA, DECT、蓝牙、其衍生物、以及被指定为3G、4G、5G和以上的任何其它无线协议。计算装置800可以包括多个通信芯片806。例如,第一通信芯片806可以专用于较短距离的无线通信,诸如W1-Fi和蓝牙,而第二通信芯片806可以专用于更长距离的无线通信,诸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO 等。
[0055]计算装置800的处理器804包括处理器804内封装的集成电路管芯。在本发明的一些实施方式中,处理器的集成电路管芯包括一个或多个器件,诸如根据本发明的实施方式构建的自旋转移扭矩存储器。术语“处理器”可以指处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将该电子数据转换为可以存储于寄存器和/或存储器中的其它电子数据的任何器件或器件的一部分。
[0056]通信芯片806还包括封装于通信芯片806内的集成电路管芯。根据本发明的另一个实施方式,通信芯片的集成电路管芯包括一个或多个器件,诸如根据本发明的实施方式构建的自旋转移扭矩存储器。
[0057]在进一步实施方式中,计算装置800内容纳的另一个部件可以包含集成电路管芯,该集成电路管芯包括一个或多个器件,诸如根据本发明的实施方式构建的自旋转移扭矩存储器。
[0058]在各种实施方式中,计算装置800可以是膝上型计算机、上网本、笔记本、超级本、智能电话、平板计算机、个人数字助理(PDA)、超级移动PC、移动电话、台式计算机、服务器、打印机、扫描仪、监视器、机顶盒、娱乐控制单元、数字相机、便携式音乐播放器或数字视频录像机。在其它实施方式中,计算装置800可以是处理数据的任何其它电子装置。
[0059]因此,本发明的一个或多个实施例总体上涉及微电子存储器的制造。微电子存储器可以是非易失性的,其中即使不加电,存储器也可以保持存储的信息。本发明的一个或多个实施例涉及用于非易失性微电子存储器器件的垂直自旋转移扭矩存储器元件的制造。这种元件可以用于嵌入式非易失性存储器中,以用于其非易失性或作为嵌入式动态随机存取存储器(eDRAM)的替代。例如,这种元件用于给定技术节点内的竞争性单元尺寸(competitive cell size)下的1T-1X存储器(X=电容器或电阻器)。
[0060]因此,本发明的实施例包括具有偏移单元的垂直自旋转移扭矩存储器(STTM)器件以及制造具有偏移单元的垂直STTM器件的方法。
[0061]在实施例中,自旋转移扭矩存储器(STTM)阵列包括设置于衬底上方并且只具有第一 STTM器件的第一负载线。所述STTM阵列还包括设置在衬底上方、与第一负载线相邻并且只具有第二 STTM器件的第二负载线,第二 STTM器件与第一 STTM器件非共面。
[0062]在一个实施例中,第一 STTM器件和第二 STTM器件是垂直STTM器件。
[0063]在一个实施例中,第一 STTM器件和第二 STTM器件通过边缘场耦合,所述边缘场是弱边缘场。
[0064]在一个实施例中,所述STTM阵列还包括设置于衬底上方、与第二负载线相邻但不与第一负载线相邻并且只具有第三STTM器件的第三负载线,第三STTM器件与第二 STTM器件非共面,而与第一 STTM器件共面。
[0065]在一个实施例中,第一 STTM器件和第三STTM器件通过边缘场耦合,边缘场是弱边缘场。
[0066]在一个实施例中,所述STTM阵列还包括设置于衬底上方、与第三负载线相邻但不与第一负载线或第二负载线相邻并且只具有第四STTM器件的第四负载线,第四STTM器件与第三STTM器件非共面,而与第二 STTM器件共面。
[0067]在一个实施例中,将第一 STTM器件、第二 STTM器件、第三STTM器件和第四STTM器件耦合至设置于衬底上方但是在第一 STTM器件、第二 STTM器件、第三STTM器件和第四STTM器件下方的相对应的晶体管接触部。
[0068]在一个实施例中,第一 STTM器件和第二 STTM器件中的每一个具有一宽度,第一STTM器件和第二 STTM器件彼此横向隔开的量小于所述宽度。
[0069]在一个实施例中,第一 STTM器件和第二 STTM器件在垂直于衬底的方向上偏移的量大于所述宽度。
[0070]在一个实施例中,第一 STTM器件和第二 STTM器件中的每一个具有大约40纳米的宽度,并且第一 STTM器件和第二 STTM器件彼此横向隔开大约10纳米的距离。
[0071]在一个实施例中,第一 STTM器件和第二 STTM器件在垂直于衬底的方向上偏移大约100纳米的量。
[0072]在一个实施例中,第一 STTM器件和第三STTM器件的每一个具有大约40纳米的宽度,并且第一 STTM器件和第三STTM器件彼此横向隔开大约60纳米的距离。
[0073]在一个实施例中,每一个STTM器件包括含有铁(Fe)原子的自由磁性层,并且包括在自由磁性层下方的由氧化镁(MgO)构成的电介质层。使电介质层与自由磁性层之间的界面处的Fe原子的至少一部分氧化,并且电介质层与自由磁性层之间的界面为STTM器件提供了垂直磁分量。
[0074]在一个实施例中,每一个STTM器件还包括设置于自由磁性层上方的一对或更多对交替的磁性层和非磁性层,并且自由磁性层与多对交替的磁性层和非磁性层之间的界面为STTM器件提供了第二垂直磁分量。
[0075]在实施例中,一种制造自旋扭矩转移存储器(STTM)阵列的方法,包括:在设置于衬底上方的电介质层中形成多个负载线下部部分,负载线下部部分中的每一个耦合至相对应的晶体管接触。所述方法还包括:形成第一多个STTM器件,多个负载线下部部分中的交替的负载线下部部分中的每一个一个器件。所述方法还包括:形成多个负载线上部部分,多个负载线下部部分中的剩余的负载线下部部分中的每一个一个上部部分。所述方法还包括:形成第二多个STTM器件,负载线上部部分中的每一个一个器件,第二多个STTM器件中的器件与第一多个STTM器件中的器件非共面。
[0076]在一个实施例中,所述方法还包括:在第一多个STTM器件和第二多个STTM器件上方形成多个过孔,第一多个STTM器件和第二多个STTM器件中的器件中的每一个一个过孔。
[0077]在一个实施例中,形成第一多个STTM器件和第二多个STT
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