[发明专利]磁性存储器阵列

说明书

本发明提供一种磁性存储器阵列，包括：按矩形阵列形式排布的多个磁存储单元，每个所述磁存储单元包括磁性隧道结和磁性电极，其中，所述磁性电极为具有长轴和短轴的几何结构，所述磁性电极在膜平面内磁化，磁化方向沿长轴方向，所述磁性电极用于提供一个辅助所述磁性隧道结自由层翻转的磁矩，所述磁性电极的几何尺寸大于所述磁性隧道结的几何尺寸，所述磁性存储器阵列中水平和垂直方向相邻的两个磁存储单元的磁性电极的长轴方向不共线。本发明能够提高磁性存储器阵列的密度。

技术领域

本发明涉及磁存储器技术领域，尤其涉及一种磁性存储器阵列。

背景技术

自旋转移矩磁存储器(STT-MRAM)是一种利用电流改变MTJ状态的磁性随机存储器，该存储器除了具有电路设计简单，读写速度快，无限次擦写等优点外，相对于传统存储器如DRAM的最大优势为非易失性(断电数据不丢失)。为了在满足MTJ的数据保存时间基础上尽可能降低MTJ的尺寸，MTJ中的磁记录和参考层需要采用垂直磁化材料。

对于垂直结构的磁性隧道结，为加快自由层翻转，在自由层上方再生长一层磁化方向固定在面内的磁性层或者磁性电极，在自由层处产生一个磁场，使得自由层与固定层间存在一个初始夹角，从而能够加快室温下MTJ的翻转速度，同时降低写入电压。为了使得磁性电极的磁化方向固定，需要借助形状各向异性带来的各向异性场，对应的磁性电极一般为椭圆形。

但是，在组成存储器阵列时，为防止金属电极之间漏电，金属电极必须保持一定的间距，在传统的存储器阵列设计中使用椭圆形电极会影响存储器阵列的密度。因此，如何提高磁性存储器阵列的密度，成为一个必须解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种磁性存储器阵列，能够提高磁性存储器阵列的密度。

本发明提供一种磁性存储器阵列，包括：按矩形阵列形式排布的多个磁存储单元，每个所述磁存储单元包括磁性隧道结和磁性电极，其中，所述磁性电极为具有长轴和短轴的几何结构，所述磁性电极在膜平面内磁化，磁化方向沿长轴方向，所述磁性电极用于提供一个辅助所述磁性隧道结自由层翻转的磁矩，所述磁性电极的几何尺寸大于所述磁性隧道结的几何尺寸，所述磁性存储器阵列中水平和垂直方向相邻的两个磁存储单元的磁性电极的长轴方向不共线。

可选地，所述磁性存储器阵列中相邻的两个磁存储单元的磁性电极的长轴方向互相垂直。

可选地，所述磁性存储器阵列中相邻的两个磁存储单元的其中一个磁存储单元的磁性电极长轴方向沿阵列的第一方向，另一个磁存储单元的磁性电极长轴方向沿阵列的第二方向，其中所述阵列的第一方向和阵列的第二方向垂直。

可选地，所述磁性存储器阵列中相邻的两个磁存储单元的其中一个磁存储单元的磁性电极长轴方向沿逆时针方向和阵列的第一方向呈45度倾角，另一个磁存储单元的磁性电极长轴方向沿顺时针方向和阵列的第一方向呈45度倾角，以实现互相垂直。

可选地，每个所述磁存储单元的磁性隧道结为圆形结构。

可选地，每个所述磁存储单元的磁性电极为椭圆形，长轴和短轴的比例介于1.2～3之间。

可选地，每个所述磁存储单元的磁性电极为矩形，长边和短边的比例介于1.2～3之间。

可选地，每个所述磁存储单元的磁性电极至少包含一层铁磁材料薄膜。

可选地，每个所述磁存储单元的磁性电极靠近磁性隧道结的自由层，并通过隔离层与磁性隧道结隔开。

可选地，每个所述磁存储单元还包括非磁性电极，所述非磁性电极靠近磁性隧道结的固定层。