[发明专利]一种高密度磁性存储器件

权利要求书

1.一种高密度磁性存储器件，其特征是：该存储器件包括一条厚度为0～20nm的重金属条状薄膜或反铁磁条状薄膜及在其上制造的多个磁隧道结，每个磁隧道结代表一个存储位元，每个磁隧道结从下到上由厚度为0～3nm的第一铁磁金属，厚度为0～2nm的第一氧化物，厚度为0～3nm的第二铁磁金属，厚度为0～20nm的第一合成反铁磁层和厚度为10～200nm的第X顶端电极共五层构成，其中X的值为磁隧道结所代表的存储位元编号；重金属条状薄膜或反铁磁条状薄膜的两端分别镀有第一底端电极和第二底端电极。

2.根据权利要求1所述的一种高密度磁性存储器件，其特征是：所述的存储器件中，磁隧道结的形状为正方形、长方形、圆形或椭圆形。

3.根据权利要求1所述的一种高密度磁性存储器件，其特征是：所述的存储器件中，重金属条状薄膜或反铁磁条状薄膜为长方形，其顶面积大于全部磁隧道结的底面积，磁隧道结的底面形状完全内嵌于重金属条状薄膜或反铁磁条状薄膜的顶面形状之中。

4.根据权利要求1所述的一种高密度磁性存储器件，其特征是：所述重金属条状薄膜是指铂Pt、钽Ta或钨W中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种高密度磁性存储器件，其特征是：所述反铁磁条状薄膜是指化合物铱锰IrMn或铂锰PtMn中的一种，其中化合物中各个元素的配比含量可以不同。

6.根据权利要求1所述的一种高密度磁性存储器件，其特征是：所述第X顶端电极是指钽Ta、铝Al或铜Cu中的一种；所述第一底端电极是指钽Ta、铝Al或铜Cu中的一种；所述第二底端电极是指钽Ta、铝Al或铜Cu中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种高密度磁性存储器件，其特征是：所述第一铁磁金属是指混合金属材料钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB或镍铁NiFe中的一种；所述第二铁磁金属是指混合金属材料钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB或镍铁NiFe中的一种，其中混合金属材料中各个元素的配比含量可以不同。

8.根据权利要求1所述的一种高密度磁性存储器件，其特征是：所述第一氧化物是指氧化镁MgO或氧化铝Al₂O₃中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种高密度磁性存储器件，其特征是：所述第一合成反铁磁层，是指如下混合层中的一种：由钽Ta/钴铂多层膜[Co/Pt]_n/钌Ru/钴铂多层膜[Co/Pt]_m构成的混合层，或者由钽Ta/钴钯多层膜[Co/Pd]_n/钌Ru/钴钯多层膜[Co/Pd]_m构成的混合层，或者由钌Ru/钴铁CoFe/铂锰PtMn构成的混合层，或者由钌Ru/钴铁硼CoFeB/铂锰PtMn构成的混合层，或者由钌Ru/钴铁CoFe/铱锰IrMn构成的混合层，或者由钌Ru/钴铁硼CoFeB/铱锰IrMn构成的混合层；即Ta/[Co/Pt]_n/Ru/[Co/Pt]_m，或Ta/[Co/Pd]_n/Ru/[Co/Pd]_m，或Ru/CoFe/PtMn，或Ru/CoFeB/PtMn，或Ru/CoFe/IrMn，或Ru/CoFeB/IrMn，其中混合金属材料或化合物中各个元素的配比含量可以不同，层数m和n的值可以不同。

10.一种如权利要求1所述的高密度磁性存储器件的数据写入过程，其特征是：数据写入过程分两步进行：第一步将所有磁隧道结写为高电阻状态，第二步根据待写入的数据值将部分或全部磁隧道结写为低电阻状态；其中第一步通过在第一底端电极和第二底端电极之间施加单向电流实现，第二步通过在第一底端电极和第X顶端电极之间或者第二底端电极和第X顶端电极之间施加单向电流实现。