專利名稱：磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中改進(jìn)性能的最佳寫(xiě)入導(dǎo)體布局的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般涉及磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)中最佳寫(xiě)入導(dǎo)體布局。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種寫(xiě)入導(dǎo)體布局，其中，寫(xiě)入導(dǎo)體的寬度制作得小于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的寬度，并且寫(xiě)入導(dǎo)體的寬度完全包含在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的寬度中。
背景技術(shù)：
典型的MRAM裝置包括一個(gè)存儲(chǔ)單元陣列。字線沿存儲(chǔ)單元的行進(jìn)行排列，并且位線沿存儲(chǔ)單元的列進(jìn)行排列。在位于字線和位線的相交處，每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)作為磁化方向的一位數(shù)據(jù)。各個(gè)存儲(chǔ)單元的磁化方向在任何給定的時(shí)間均采取兩種穩(wěn)定方向的其中之一。這兩種穩(wěn)定的方向，即平行和反平行，表示邏輯值“1”和“0”。所選存儲(chǔ)單元的磁化方向可以通過(guò)向穿過(guò)所選存儲(chǔ)單元的字線或位線施加電流來(lái)改變。這些電流建立磁場(chǎng)，這些磁場(chǎng)組合時(shí)可以將所選存儲(chǔ)單元的磁化方向從平行轉(zhuǎn)換為反平行，或從反平行轉(zhuǎn)換為平行。因?yàn)樽志€和位線組合操作來(lái)轉(zhuǎn)換所選存儲(chǔ)單元的磁化方向(即寫(xiě)入存儲(chǔ)單元)，字線和位線可以統(tǒng)稱為寫(xiě)線。此外，寫(xiě)線也可以用來(lái)讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的邏輯值。


圖1說(shuō)明簡(jiǎn)化的先有技術(shù)MRAM陣列100的俯視圖。陣列100包括字線130、位線132以及存儲(chǔ)單元120。存儲(chǔ)單元120位于字線130與位線132的各個(gè)相交處。在許多MRAM的設(shè)計(jì)中，寫(xiě)線(130，132)均制作成與存儲(chǔ)單元120等寬，如圖中位線132的寬度dx和字線130的寬度dy所示。因此，存儲(chǔ)單元120便具有矩形尺寸dx和dy，這是由寫(xiě)線(130，132)的寬度所定義的。通常，寫(xiě)線(130，132)設(shè)置為彼此垂直，并且存儲(chǔ)單元120位于寫(xiě)線(130，132)之間，如圖1b所示。例如，位線132可以位于存儲(chǔ)單元120的上面，而字線130可以位于存儲(chǔ)單元120的下面。
圖2a至2c說(shuō)明單個(gè)存儲(chǔ)單元120中一位數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)情況。在圖2a中，存儲(chǔ)單元120包括活動(dòng)磁數(shù)據(jù)膜(active magnetic data film)122和固定磁膜(pinned magnetic film)124，它們被電介質(zhì)區(qū)126分隔?；顒?dòng)磁數(shù)據(jù)膜122中的磁化方向是非固定的且可以采取兩種穩(wěn)定方向，如圖中箭頭M1所示。另一方面，固定磁膜124具有固定的磁化方向，如圖中箭頭M2所示。活動(dòng)磁數(shù)據(jù)膜122對(duì)存儲(chǔ)單元120進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)施加到寫(xiě)線(130和132，未示出)上的電流作出反應(yīng)來(lái)改變其磁化方向。如圖2b所示，當(dāng)M1和M2互相平行時(shí)，表示存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元120中的數(shù)據(jù)位的第一邏輯狀態(tài)。例如，當(dāng)M1和M2平行時(shí)，邏輯“1”狀態(tài)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元120中。相反，如圖2c所示，當(dāng)M1和M2彼此反平行時(shí)，表示第二邏輯狀態(tài)。同樣，當(dāng)M1和M2反平行時(shí)，邏輯“0”狀態(tài)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元120中。在圖2b和2c中，電介質(zhì)區(qū)126被省略。盡管圖2a至2c說(shuō)明活動(dòng)磁數(shù)據(jù)膜122位于固定磁膜124上面的情況，然而固定磁膜124可以位于活動(dòng)磁數(shù)據(jù)膜122的上面。
存儲(chǔ)單元120的電阻根據(jù)M1和M2的方向不同而有所不同。當(dāng)M1和M2反平行時(shí)，即邏輯“0”狀態(tài)時(shí)，存儲(chǔ)單元120的電阻為最高。另一方面，當(dāng)M1和M2的方向平行時(shí)，即邏輯“1”狀態(tài)時(shí)，存儲(chǔ)單元120的電阻為最小。因此，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元120中的數(shù)據(jù)位的邏輯狀態(tài)可以通過(guò)測(cè)量存儲(chǔ)單元120的電阻來(lái)確定。存儲(chǔ)單元120的電阻由對(duì)施加到寫(xiě)線(130，132)上的讀出電壓作出反應(yīng)而流過(guò)的感應(yīng)電流123(參見(jiàn)圖2a)的大小來(lái)反映。
在圖3中，存儲(chǔ)單元120位于寫(xiě)線(130，132)之間。活動(dòng)磁膜(activemagnetic film)(122)及固定磁膜(pinned magnetic film)(124)在圖3中未示出?；顒?dòng)磁數(shù)據(jù)膜122的磁化方向?qū)Ξa(chǎn)生磁場(chǎng)HY的電流IX及產(chǎn)生磁場(chǎng)HX的電流IY作出反應(yīng)而改變。磁場(chǎng)HX和HY組合作用來(lái)改變存儲(chǔ)單元120的磁化方向。如圖3所示，寫(xiě)線(130，132)與存儲(chǔ)單元120等寬(dx和dy)，正如前面在圖1a和1b中所述的那樣。
理論上，兩個(gè)寫(xiě)線(130，132)的寬度(dx和dy)都應(yīng)該與存儲(chǔ)單元中其相應(yīng)的寬度(dx和dy)相等。因此，位線132在垂直方向Y上的寬度WCV在寬度上應(yīng)該等于存儲(chǔ)單元120垂直方向Y上的寬度WDV，如圖4a所示。同樣，字線130在水平方向X上的寬度WCH在寬度上應(yīng)該等于存儲(chǔ)單元120水平方向X上的寬度WDH，如圖5a所示。
但是，由于寫(xiě)線(130，132)與陣列100(參見(jiàn)圖1a和1b)的存儲(chǔ)單元120之間未對(duì)準(zhǔn)，字線130和位線132可能會(huì)偏離存儲(chǔ)單元120。這種未對(duì)準(zhǔn)現(xiàn)象會(huì)由用于制作MRAM裝置的光刻(lithographic)處理固有的光刻對(duì)準(zhǔn)誤差而引起。在圖4b中，位線132偏離存儲(chǔ)單元120的偏移量為δ。同樣，在圖5b中，字線130偏離存儲(chǔ)單元120的偏移量為δ。δ的值將取決于用于制作MRAM裝置的光刻處理。例如，先有技術(shù)水平的δ值可能是0.05μm左右。δ的值對(duì)于次微米大小的存儲(chǔ)單元可能是相當(dāng)重要的。
偏移量δ的一個(gè)缺點(diǎn)就是在存儲(chǔ)單元120未被寫(xiě)線(130，132)所覆蓋的那些部分中減少的磁場(chǎng)，所述部分如虛線141和145所示，虛線141和145分別繞行圖4b和5b中存儲(chǔ)單元120未被覆蓋的邊緣。結(jié)果，寫(xiě)線(130，132)的組合磁場(chǎng)就不可能在選擇存儲(chǔ)單元120的寫(xiě)操作期間將磁化方向M1從平行方向轉(zhuǎn)換為反平行方向或從反平行方向轉(zhuǎn)換為平行方向。
偏移量δ的另一個(gè)缺點(diǎn)就是寫(xiě)線(130，132)的一部分位于存儲(chǔ)單元120的寬度之外，分別如圖4b和5b中交叉影線區(qū)143和147所示的那樣。因此，由這些部分產(chǎn)生的磁場(chǎng)主要是浪費(fèi)了，并對(duì)改變磁化方向M1沒(méi)有幫助。此外，在極端情況下，交叉影線區(qū)143和147形成的磁場(chǎng)部分可以干擾鄰近存儲(chǔ)單元(未示出)的未選取的位，從而引起鄰近存儲(chǔ)單元中已寫(xiě)入信息的數(shù)據(jù)破壞。
此外，分別產(chǎn)生磁場(chǎng)HY和HX的電流IX和IY的大小不足以來(lái)寫(xiě)入存儲(chǔ)單元120，因?yàn)榇艌?chǎng)HY和HX的一部分被浪費(fèi)。在極高密度的MRAM設(shè)計(jì)中，電流和磁場(chǎng)都是非常寶貴的對(duì)象，必須進(jìn)行各種嘗試來(lái)有效地使用寫(xiě)入電流IX和IY，以便降低功耗，并將磁場(chǎng)HY和HX與活動(dòng)磁數(shù)據(jù)膜122有效地耦合。
因此，就需要一種用于MRAM存儲(chǔ)器中載流導(dǎo)體(current carringconductor)的布局結(jié)構(gòu)，它可以消除MRAM存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層和穿過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的寫(xiě)線之間的未對(duì)準(zhǔn)現(xiàn)象。
還需要包含在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的寬度內(nèi)的寫(xiě)線，以便寫(xiě)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)不會(huì)被浪費(fèi)并與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層有效地耦合。
此外，還有需要通過(guò)減少在對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行寫(xiě)操作期間改變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層磁化方向所需的寫(xiě)入電流大小來(lái)降低MRAM存儲(chǔ)單元中的功耗。例如，降低的功率可以引起結(jié)合有MRAM存儲(chǔ)器的電子裝置所產(chǎn)生的廢熱。此外，對(duì)于便攜式裝置，所希望的就是降低功耗以延長(zhǎng)電池使用壽命。
發(fā)明概述本發(fā)明的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)滿足了上述的需要。通過(guò)將寫(xiě)線寬度制作得比寫(xiě)線所穿過(guò)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的寬度更窄來(lái)處理寫(xiě)線(即字線或位線)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層之間的未對(duì)準(zhǔn)現(xiàn)象。此外，寫(xiě)線被適當(dāng)放置，使其寬度完全包含在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的寬度之內(nèi)。通過(guò)變窄的寫(xiě)線寬度以及包含在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層寬度之內(nèi)的寫(xiě)線位置，與磁場(chǎng)漏泄、浪費(fèi)的磁場(chǎng)以及磁場(chǎng)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層降低的耦合等有關(guān)的問(wèn)題均可以得到解決。另外，變窄的寫(xiě)線寬度對(duì)一定的電流可以產(chǎn)生更大強(qiáng)度的磁場(chǎng)，或者改變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層磁化方向所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以通過(guò)大小減少的電流來(lái)產(chǎn)生，從而降低功耗。
概括地說(shuō)，本發(fā)明具體表現(xiàn)在用于磁存儲(chǔ)單元的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)，它包括在第一方向上具有第一層寬度以及在第二方向上具有第二層寬度的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層位于第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體之間，其中第一導(dǎo)體在第一方向上具有第一寬度，第二導(dǎo)體在第二方向上具有第二寬度。第一和第二導(dǎo)體分別在第一和第二方向穿過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。第一導(dǎo)體的第一寬度小于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的第一層寬度，并且第一導(dǎo)體的第一寬度被適當(dāng)放置，使第一層寬度覆蓋第一導(dǎo)體的整個(gè)第一寬度。同樣，第二導(dǎo)體的第二寬度小于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的第二層寬度，并且第二導(dǎo)體的第二寬度被適當(dāng)放置，使第二層寬度覆蓋第二導(dǎo)體的整個(gè)第二寬度。此外，第一導(dǎo)體、第二導(dǎo)體或者是第一和第二導(dǎo)體兩者的寬度均可以制作得小于其各自的第一和第二層寬度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二寬度可以選擇為比其各自的第一和第二層寬度小一個(gè)處理對(duì)準(zhǔn)偏差。處理對(duì)準(zhǔn)偏差可以基于用于制作MRAM裝置的光刻處理的對(duì)準(zhǔn)容差。
在發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二導(dǎo)體其中的任何一個(gè)均可以在其相應(yīng)的層寬度中處于中央位置、在其相應(yīng)的層寬度中左移或在其相應(yīng)的層寬度中右移。
在發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二導(dǎo)體均可以為MRAM裝置的字線或位線(寫(xiě)線)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，由施加到第一導(dǎo)體上的電流所產(chǎn)生的寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分的強(qiáng)度大于第一寬度至少等于第一層寬度時(shí)的強(qiáng)度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，由施加到第二導(dǎo)體上的電流所產(chǎn)生的寫(xiě)入磁場(chǎng)的第二部分的強(qiáng)度大于第二寬度至少等于第二層寬度時(shí)的強(qiáng)度。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第一寬度的位置使寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層耦合，使施加到第一導(dǎo)體上的電流大小小于第一寬度至少等于第一層寬度時(shí)的大小。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第二寬度的位置使寫(xiě)入磁場(chǎng)的第二部分與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層耦合，使施加到第二導(dǎo)體上的電流大小小于第二寬度至少等于第二層寬度時(shí)的大小。
通過(guò)以下結(jié)合附圖及本發(fā)明原理的示例的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其它方面和其它優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加明顯。
附圖概述圖1a和1b是先有技術(shù)MRAM陣列的俯視圖和外觀圖。
圖2a至2c是先有技術(shù)MRAM存儲(chǔ)單元的外觀圖和側(cè)視圖，說(shuō)明活動(dòng)(active)和(reference)基準(zhǔn)磁膜的磁化方向。
圖3是先有技術(shù)存儲(chǔ)單元、其寫(xiě)線以及由通過(guò)寫(xiě)線的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的外觀圖。
圖4a和4b是俯視圖，分別表示垂直方向理想的先有技術(shù)寫(xiě)入導(dǎo)體和存儲(chǔ)單元布局以及未對(duì)準(zhǔn)的先有技術(shù)寫(xiě)入導(dǎo)體和存儲(chǔ)單元布局。
圖5a和5b是俯視圖，分別表示水平方向理想的先有技術(shù)寫(xiě)入導(dǎo)體和存儲(chǔ)單元布局以及未對(duì)準(zhǔn)的先有技術(shù)寫(xiě)入導(dǎo)體和存儲(chǔ)單元布局。
圖6和7是根據(jù)本發(fā)明的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖8a至8c是俯視圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的居中、左移以及右移的垂直寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)。
圖9a至9c是俯視圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的居中、上移以及下移的水平寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)。
圖10a至10c是俯視圖和橫斷面視圖，表示根據(jù)本發(fā)明的比數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層狹窄的第一和第二導(dǎo)體。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的結(jié)合有寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)的MRAM存儲(chǔ)陣列一部分的俯視圖。
圖12是先有技術(shù)的電流開(kāi)關(guān)曲線以及本發(fā)明的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)的電流開(kāi)關(guān)曲線，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的由使得寫(xiě)入導(dǎo)體寬度變窄而引起導(dǎo)體電流減小的情況。
圖13a至13c是根據(jù)本發(fā)明的分別具有多邊形和彎曲形、并被寫(xiě)入導(dǎo)體穿過(guò)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的俯視圖。
詳細(xì)說(shuō)明在以下詳細(xì)說(shuō)明及多個(gè)附圖中，相同的組件用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)。
如用于說(shuō)明的附圖所示，本發(fā)明具體表現(xiàn)為磁存儲(chǔ)單元的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)。寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)包括具有第一寬度的第一導(dǎo)體和具有第二寬度的第二導(dǎo)體。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層位于第一和第二導(dǎo)體之間，并且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層包括在第一方向上的第一層寬度和在第二方向上的第二層寬度。第一和第二導(dǎo)體分別大體上以第一和第二方向穿過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。第一導(dǎo)體的第一寬度預(yù)選為小于第一層寬度，第一寬度相對(duì)第一層寬度放置，使第一層寬度覆蓋整個(gè)第一寬度。第二導(dǎo)體的第二寬度預(yù)選為小于第二層寬度，第二寬度相對(duì)第二層寬度放置，使第二層寬度覆蓋整個(gè)第二寬度。
第一和第二寬度分別小于第一和第二層寬度的優(yōu)點(diǎn)包括以下方面但并不限于這這些方面寫(xiě)入磁場(chǎng)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層之間改進(jìn)的耦合使寫(xiě)入磁場(chǎng)不會(huì)由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層與第一和/或第二導(dǎo)體之間的未對(duì)準(zhǔn)而造成浪費(fèi)或減少；第一和/或第二寬度包含在各自的層寬度中，使上述未對(duì)準(zhǔn)現(xiàn)象得到消除；通過(guò)將第一和第二寬度位于其各自的層寬度內(nèi)，可以減少或消除可能干擾鄰近存儲(chǔ)單元的漏磁場(chǎng)；第一和/或第二導(dǎo)體變窄的寬度對(duì)給定的電流可以產(chǎn)生較大強(qiáng)度的磁場(chǎng)；以及第一和/或第二導(dǎo)體變窄的寬度能夠以減小的電流大小來(lái)產(chǎn)生改變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層磁化方向所需的磁場(chǎng)，從而降低功率消耗。
在圖6和圖7中，磁存儲(chǔ)單元的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10包括具有第一寬度WC1的第一導(dǎo)體30(參見(jiàn)圖6)以及具有第二寬度WC2的第二導(dǎo)體32(參見(jiàn)圖7)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20設(shè)置在第一導(dǎo)體30和第二導(dǎo)體32之間(未示出)，使第一和第二導(dǎo)體(30，32)兩者所產(chǎn)生的寫(xiě)入磁場(chǎng)(未示出)引起數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的活動(dòng)層磁化方向(未示出)的改變。施加在第一和第二導(dǎo)體(30，32)上的電流在寫(xiě)入操作中產(chǎn)生寫(xiě)入磁場(chǎng)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20包括虛線箭頭V所指示的第一方向上的第一層寬度WD1和虛線箭頭H所指示的第二方向上的第二層寬度WD2。第一和第二導(dǎo)體(30，32)分別大體上以第一和第二方向(V，H)穿過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20。
第一導(dǎo)體30的第一寬度WC1預(yù)選為小于第一層寬度WD1，并且第二導(dǎo)體32的第二寬度WC2預(yù)選為小于第二層寬度WD2。第一寬度WC1相對(duì)第一層寬度WD1放置，使第一層寬度WD1覆蓋整個(gè)第一寬度WC1，如圖6所示。第二寬度WC2相對(duì)第二層寬度WD2放置，使第二層寬度WD2覆蓋整個(gè)第二寬度WC2，如圖7所示。
為了說(shuō)明起見(jiàn)，第一導(dǎo)體30位于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的上面(參見(jiàn)圖6)，并且第二導(dǎo)體32位于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的下面(參見(jiàn)圖7)。但是，第一和第二導(dǎo)體(30，32)的位置可以互相調(diào)換。另外，為了清楚起見(jiàn)，對(duì)第一和第二導(dǎo)體(30，32)相對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的位置分別在圖6和7中進(jìn)行說(shuō)明；但是，穿過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的第一和第二導(dǎo)體(30，32)將在后面結(jié)合圖10a至10c進(jìn)行說(shuō)明。
盡管圖6和7用垂直方向的第一方向V來(lái)說(shuō)明第一導(dǎo)體30以及用水平方向的第二方向H來(lái)說(shuō)明第二導(dǎo)體32，如果上述垂直和水平方向互相調(diào)換，也就是說(shuō)，第一導(dǎo)體30可以為水平方向而第二導(dǎo)體32可以為垂直方向，本發(fā)明的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)的上述優(yōu)點(diǎn)也依然適用。此外，本發(fā)明的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10沒(méi)有被限制在水平和垂直的導(dǎo)體方向，而不同于水平和垂直方向的其它方向也包含在本發(fā)明的原理中。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20可以是一種磁電裝置，它包括自旋相關(guān)隧道裝置(spin dependent tunneling device)、自旋閥裝置(spin valve device)以及大磁阻裝置(giant magnetoresistive device)，但它并不限于這些裝置。盡管此處所示的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20為矩形形狀，但它也可為其它形狀，包括矩形、彎曲形以及多邊形，但它并不限于這些形狀。
圖13a和13b分別說(shuō)明多邊形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層21和彎曲形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層22。應(yīng)當(dāng)指出，在圖13a和13b中，第一和第二導(dǎo)體(30，32)分別以第一和第二方向(V，H)穿過(guò)其各自的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，并且第一層寬度WD1和第二層寬度WD2分別是在第一和第二方向(V，H)上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的最大寬度。例如，在圖13a中，第一層寬度WD1是在第一方向V上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層21的最大寬度，并且第一寬度WC1相對(duì)第一層寬度WD1放置，使第一層寬度WD1覆蓋整個(gè)第一寬度WC1。同樣，第二層寬度WD2是在第二方向H上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層21的最大寬度，并且第二寬度WC2相對(duì)第二層寬度WD2放置，使第二層寬度WD2覆蓋整個(gè)第二寬度WC2。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖8a至8c所示，第一導(dǎo)體30的第一寬度WC1預(yù)選為比第一方向V上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的第一層寬度WD1小第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1。第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1可以是某個(gè)值，該值由用于制作含有寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10的MRAM裝置的光刻處理的對(duì)準(zhǔn)容差來(lái)確定。例如，如果對(duì)準(zhǔn)容差為0.05μm，則第一寬度WC1可以比第一層寬度WD1小Δ1＝0.05μm，或者小Δ1的某個(gè)分?jǐn)?shù)值或百分比。例如，如果Δ1＝0.05μm，則第一寬度WC1可以比第一層寬度WD1小Δ1的80％(0.8*0.05μm＝0.04μm)；因此，第一寬度WC1的寬度比第一層寬度WD1小0.04μm。另一方面，如果Δ1＝0.05μm，則第一寬度WC1可以比第一層寬度WD1小Δ1的11/4(即1.25)(1.25*0.05μm＝0.06275μm)；因此，第一寬度WC1的寬度比第一層寬度WD1小0.06275μm。在上述的任何一種情況下，第一寬度WC1比第一層寬度WD1要窄，并且第一層寬度WD1完全覆蓋第一寬度WC1。上述示例也適用于Δ2、第二層寬度WD2以及第二寬度WC2。
第一寬度WC1可以在第一層寬度WD1中具有大體居中的位置，如圖8a所示。在圖8a中，第一導(dǎo)體30位于第一層寬度WD1中，第一導(dǎo)體30相對(duì)的兩條邊33與第一層寬度WD1相對(duì)的兩條邊的距離分別為第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1÷2，使第一寬度WC1在第一層寬度WD1中具有大體居中的位置，并且第一層寬度WD1覆蓋整個(gè)第一寬度WC1。在圖8b中，第一寬度WC1在第一層寬度WD1中的位置左移了等于第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1的距離；但是，第一層寬度WD1覆蓋整個(gè)第一寬度WC1。同樣，在圖8c中，第一寬度WC1在第一層寬度WD1中的位置右移了等于第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1的距離；但是，第一層寬度WD1覆蓋整個(gè)第一寬度WC1。第一寬度WC1可以左移或右移第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1的某個(gè)分?jǐn)?shù)值或百分比。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖9a至9c所示，第二導(dǎo)體32的第二寬度WC2。預(yù)選為比第二方向H上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的第二層寬度WD2小第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2。第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2可以是某個(gè)值，該值由用于制作含有寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10的MRAM裝置的光刻處理的對(duì)準(zhǔn)容差來(lái)確定。例如，如果對(duì)準(zhǔn)容差為0.07μm，則第二寬度WC2可以比第二層寬度WD2小Δ2＝0.07μm，或者小Δ2的某個(gè)分?jǐn)?shù)值或百分比。第二寬度WC2可以在第二層寬度WD2中具有大體居中的位置，如圖9a所示。在圖9a中，第二導(dǎo)體32位于第二層寬度WD2中，第二導(dǎo)體32相對(duì)的兩條邊35與第二層寬度WD2相對(duì)的兩條邊的距離分別為第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2÷2，使第二寬度WC2在第二層寬度WD2中具有大體居中的位置，并且第二層寬度WD2覆蓋整個(gè)第二寬度WC2。在圖9b中，第二寬度WC2在第二層寬度WD2中的位置左移了(此處表示為上移)等于第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2的距離；但是，第二層寬度WD2覆蓋整個(gè)第二寬度WC2。同樣，在圖9c中，第二寬度WC2在第二層寬度WD2中的位置右移了(此處表示為下移)等于第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2的距離；但是，第二層寬度WD2覆蓋整個(gè)第二寬度WC2。第二寬度WC2可以左移或右移第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2的某個(gè)分?jǐn)?shù)值或百分比。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1和第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2的范圍約為0.01μm至0.08μm。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1和第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2彼此相等(Δ1＝Δ2)。
另一方面，第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1和第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2不需要根據(jù)光刻處理的對(duì)準(zhǔn)容差來(lái)確定。第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1和第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2可以分別是基于第一方向V上的第一層寬度WD1和第二方向H上的第二層寬度WD2的預(yù)定值。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖10a所示，第一導(dǎo)體30位于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20之上，而第二導(dǎo)體32位于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20之下。第一方向V和第二方向H可以大體上彼此垂直，使第一導(dǎo)體30和第二導(dǎo)體32大體上相互垂直地穿過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20。此外，如上所述，第一導(dǎo)體30的第一寬度WC1可以在第一層寬度WD1中以C為中心、左移L或右移R，第二導(dǎo)體32的第二寬度WC2可以在第二層寬度WD2中以C為中心、左移U或右移D。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第一方向V或第二方向H與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的易磁化軸E(即長(zhǎng)軸)是共線的。在圖10a中，第二方向H與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的易磁化軸E是共線的。
盡管第一和第二導(dǎo)體(30，32)是作為導(dǎo)體的分離部分來(lái)進(jìn)行說(shuō)明的，但是MRAM陣列常常包括附加的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20，并且第一和第二導(dǎo)體(30，32)沿第一方向V和第二方向H延伸，穿過(guò)那些附加的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20，這將在下面結(jié)合圖11來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
圖10b是圖10a中寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10在第一方向V上的橫斷面視圖，對(duì)位于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的第一層寬度WD1中并被其完全覆蓋的第一寬度WC1進(jìn)行說(shuō)明。圖10c是圖10a中寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10在第二方向H上的橫斷面視圖，對(duì)位于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的第二層寬度WD2中并被其完全覆蓋的第二寬度WC2進(jìn)行說(shuō)明。
為清楚起見(jiàn)，圖10b和10c還對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20在第一方向V具有第一層寬度WD1并在第二方向H具有第二層寬度WD2的意義進(jìn)行了說(shuō)明。圖10b中，第一方向V用+(十字)來(lái)表示。+表示進(jìn)入頁(yè)面的第一方向V。因此，第一層寬度WD1按第一方向V來(lái)測(cè)量，它與第一方向V垂直(參見(jiàn)圖10a)，如圖13b的橫斷面視圖所示。此外，第一導(dǎo)體30的第一寬度WC1被第一層寬度WD1完全覆蓋，并且第一導(dǎo)體30以第一方向V穿過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20(參見(jiàn)圖10a)。
同樣，圖1Oc中，第二方向H用·(點(diǎn))來(lái)表示?！け硎境鲭x頁(yè)面的第二方向H。因此，第二層寬度WD2按第二方向H來(lái)測(cè)量，它與第二方向H垂直(參見(jiàn)圖10a)，如圖13c的橫斷面視圖所示。此外，第二導(dǎo)體32的第二寬度WC2被第二層寬度WD2完全覆蓋，并且第二導(dǎo)體32以第二方向H穿過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20(參見(jiàn)圖10a)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，也象圖8a至8c已說(shuō)明的一樣，寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10包括具有第一寬度WC1的第一導(dǎo)體30以及具有大體上等于第二層寬度WD2的第二寬度WC2(WC2＝WD2)的第二導(dǎo)體32(未示出)。第一和第二導(dǎo)體(30，32)分別大體上以第一和第二方向(V，H)穿過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20，并且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20設(shè)置在第一和第二導(dǎo)體(30，32)之間。第一導(dǎo)體30的第一寬度WC1預(yù)選為小于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的第一層寬度WD1，并且第一寬度WC1相對(duì)第一層寬度WD1放置，使第一層寬度WD1覆蓋整個(gè)第一寬度WC1。
如上所述，第一導(dǎo)體30的第一寬度WC1可以預(yù)選為比第一方向V上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的第一層寬度WD1小第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1。第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1的范圍可以約為0 01μm至0.08μm。第一寬度WC1在第一層寬度WD1中的位置可以是大體居中、左移以及右移(參見(jiàn)圖8a、8b以及8c)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)體30可以是磁存儲(chǔ)單元的載流位線或載流字線。如果第一導(dǎo)體30是位線，則第二導(dǎo)體32可以是字線，反之亦然。盡管圖8a至8c對(duì)在第一方向V具有垂直方向的第一導(dǎo)體30以及在第二方向H具有水平方向的第二導(dǎo)體32(未示出)進(jìn)行了說(shuō)明，但是，第一導(dǎo)體30可以為水平方向，而第二導(dǎo)體32可以為垂直方向。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20適合于存儲(chǔ)作為磁化方向的一位數(shù)據(jù)。該位的邏輯值(即邏輯“0”或邏輯“1”)是通過(guò)將磁化方向從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)改變?yōu)榱硪粋€(gè)穩(wěn)定狀態(tài)來(lái)寫(xiě)入的。磁化方向?qū)κ┘拥酱┻^(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的第一和第二導(dǎo)體(30，32)上的電流所產(chǎn)生的寫(xiě)入磁場(chǎng)作出反應(yīng)而改變。第一導(dǎo)體30對(duì)施加到第一導(dǎo)體30上的電流作出反應(yīng)而產(chǎn)生寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分。同樣，第二導(dǎo)體32對(duì)施加到第二導(dǎo)體32上的電流作出反應(yīng)而產(chǎn)生寫(xiě)入磁場(chǎng)的第二部分。寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一和第二部分結(jié)合操作來(lái)改變磁化方向。
在圖11中，多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20被許多第一和第二導(dǎo)體(30，32)穿過(guò)而形成MRAM陣列50。具體地說(shuō)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20S已被選擇用于寫(xiě)入操作，其中，它的磁化方向?qū)?huì)被寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分HX和寫(xiě)入磁場(chǎng)的第二部分HY所改變。寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分HX是由施加到穿過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20S的第一導(dǎo)體30上的電流IY而產(chǎn)生的，寫(xiě)入磁場(chǎng)的第二部分HY是由施加到穿過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20S的第二導(dǎo)體32上的電流IX而產(chǎn)生的。寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一和第二部分(HX，HY)的矢量由右手法則來(lái)確定。電流IY和IX可由陣列50外部的與第一和第二導(dǎo)體(30，32)有電氣通信的電子電路來(lái)提供。盡管寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一和第二部分(HX，HY)是沿第一和第二導(dǎo)體(30，32)的整個(gè)長(zhǎng)度而產(chǎn)生的，但在第一和第二導(dǎo)體(30，32)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20S的相交處寫(xiě)入磁場(chǎng)第一和第二部分(HX，HY)的組合效果才會(huì)可操作改變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20S的磁化方向。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，只有第一導(dǎo)體30的第一寬度WC1預(yù)選為小于第一方向V上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20S的第一層寬度WD1，而且第二導(dǎo)體32的第二寬度WC2則至少與第二方向H上的第二層寬度WD2一樣寬。如上所述，第一寬度WC1被適當(dāng)放置，使其在第一層寬度WD1之內(nèi)，而且第一層寬度WD1覆蓋整個(gè)第一寬度WC1。第一寬度WC1的位置使寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分HX與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20S藕合。施加到第一導(dǎo)體30的電流IY的大小可以小于第一寬度WC1至少等于第一層寬度WD1(WC1＝WD1)時(shí)的大小。大體上來(lái)說(shuō)，對(duì)于相同的施加電流IY，將第一寬度WC1變窄會(huì)使寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分HX大小變大，并且HX的大小超過(guò)改變磁化方向所需的最小磁場(chǎng)強(qiáng)度。因此，IY可以被減少，HX的強(qiáng)度將足以改變磁化方向。因?yàn)镮Y被減少，所以對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20S進(jìn)行寫(xiě)入操作所消耗的功率也會(huì)降低。功耗的降低也適用于陣列50中被選擇用于寫(xiě)操作的其它數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。如上所述，在要節(jié)約電池電源的移動(dòng)應(yīng)用中和在要減少?gòu)U熱的應(yīng)用中，降低的功耗是合乎需要的。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙?dǎo)體32的第二寬度WC2預(yù)選為小于第二方向H上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20S的第二層寬度WD2(即第一和第二導(dǎo)體30、32均變窄)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)功耗的進(jìn)一步降低。第二寬度WC2被適當(dāng)放置，使其在第二層寬度WD2之內(nèi)，并且第二層寬度WD2覆蓋整個(gè)第二寬度WC2。第二寬度WC2的位置使寫(xiě)入磁場(chǎng)的第二部分HY與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20S耦合。由于與上述第一導(dǎo)體30相同的原因，施加到第二導(dǎo)體32的電流IX的大小可以小于第二寬度WC2至少等于第二層寬度WD2(WC2＝WD2)時(shí)的大小。功耗的進(jìn)一步降低也適用于陣列50中被選擇用于寫(xiě)操作的其它數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20。
圖12是先有技術(shù)磁存儲(chǔ)單元布局的電流開(kāi)關(guān)曲線SC1的曲線圖，正如前面結(jié)合圖4b和5b所進(jìn)行的說(shuō)明那樣，其中，字線寬度Wc和位線寬度Wb相等(Wc＝Wb)。字線WC和位線Wb均穿過(guò)磁存儲(chǔ)單元。此外，字線WC偏移磁存儲(chǔ)單元0.05μm來(lái)模擬存儲(chǔ)單元電流開(kāi)關(guān)特性上導(dǎo)體未對(duì)準(zhǔn)的效果。這個(gè)偏移量在圖4b和5b中表示為δ。開(kāi)關(guān)曲線SC1表示曲線圖的Y軸上位線電流IX的大小值以及曲線圖的X軸上字線電流IY的大小值，這些值均足以改變磁化方向M1以便在對(duì)存儲(chǔ)單元的寫(xiě)入操作中寫(xiě)入一位。位線電流IX產(chǎn)生磁場(chǎng)HY，字線電流IY產(chǎn)生磁場(chǎng)HX。對(duì)于開(kāi)關(guān)曲線SC1上的點(diǎn)1，約為1.75 mA的位線電流IX和約為3.60mA的字線電流IY是改變磁化方向所必需的。
圖12還說(shuō)明了本發(fā)明的磁存儲(chǔ)單元布局10的電流開(kāi)關(guān)曲線SC2的曲線圖。對(duì)于開(kāi)關(guān)曲線SC2，位線的寬度與位線穿過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的方向上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的寬度(未示出)相同。但是，字線的寬度比字線穿過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的方向上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的寬度小0.05μm。此外，字線被居中位于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的寬度之內(nèi)，并且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層覆蓋整個(gè)字線寬度(參見(jiàn)圖9a)。因此，對(duì)于開(kāi)關(guān)曲線SC2上的點(diǎn)2，約為1.75mA的位線電流IX和約為3.00mA的字線電流IY是改變磁化方向所必需的。因此，對(duì)于同樣的位線電流IX＝1.75mA，本發(fā)明的磁存儲(chǔ)單元布局10需要比先有技術(shù)磁存儲(chǔ)單元布局少大約20％的字線電流IY(即3.00mA與3.60相比)。結(jié)果就是本發(fā)明的磁存儲(chǔ)單元布局10的功耗降低。此外，通過(guò)將字線變窄而得到的改進(jìn)也同樣可以用于位線，從而使功耗更為降低。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，只有第一導(dǎo)體30的第一寬度WC1預(yù)選為小于第一方向V上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的第一層寬度WD1。第二導(dǎo)體32的第二寬度WC2至少與第二方向H上的第二層寬度WD2一樣寬。第一寬度WC1被適當(dāng)放置，使其在第一層寬度WD1之內(nèi)，而且第一層寬度WD1覆蓋整個(gè)第一寬度WC1。第一寬度WC1的位置使寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分HX與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20S耦合。施加到第一導(dǎo)體30的電流IY使寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分HX的強(qiáng)度比第一寬度WC1至少等于第一層寬度WD1(WC1＝WD1)時(shí)的強(qiáng)度要大。大體上來(lái)說(shuō)，對(duì)于相同的施加電流IY，將第一寬度WC1變窄會(huì)使寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分HX的強(qiáng)度變大。因此，改變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的磁化方向所需的寫(xiě)入磁場(chǎng)的強(qiáng)度由于寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分HX的作用而增加。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙?dǎo)體32的第二寬度WC2預(yù)選為小于在第二方向H上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的第二層寬度WD2時(shí)，寫(xiě)入磁場(chǎng)的強(qiáng)度被進(jìn)一步增加。第二寬度WC2被適當(dāng)放置，使其在第二層寬度WD2之內(nèi)，并且第二層寬度WD2覆蓋整個(gè)第二寬度WC2。第二寬度WC2的位置使寫(xiě)入磁場(chǎng)的第二部分HY與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20S耦合。由于與上述第一導(dǎo)體30相同的原因，施加到第二導(dǎo)體32的電流IX使寫(xiě)入磁場(chǎng)的第二部分HY的強(qiáng)度比第二寬度WC2至少等于第二層寬度WD2(WC2＝WD2)時(shí)的強(qiáng)度要大。
在上述實(shí)施例中，第一導(dǎo)體30的第一寬度WC1可以預(yù)選為比第一方向V上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的第一層寬度WD1小第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1。此外，第二導(dǎo)體32的第二寬度WC2預(yù)選為比第二方向H上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的第二層寬度WD2小第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2。第一和第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1和Δ2的范圍可以是約0.01μm至約0.08μm。
對(duì)于這里說(shuō)明的實(shí)施例，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的結(jié)構(gòu)和材料可以被本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員很好地理解。但是，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20的活動(dòng)層(能夠自由改變其磁化方向)和基準(zhǔn)層(磁化方向被固定且不能自由改變)的合適材料包括鎳鐵(NiFe)、鈷(Co)、Fe3O4、CrO2、合金或包括這些材料的組合物、鐵磁材料以及亞鐵磁材料的一些層?；顒?dòng)層和基準(zhǔn)層可以由包括氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、二氧化硅(SiO2)以及氮化硅(Si3N4)等電介質(zhì)材料組成的一層或多層所隔離。第一和第二導(dǎo)體(30，32)可以用例如銅或鋁之類的電導(dǎo)體材料來(lái)制成。
本發(fā)明的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10已關(guān)于它與磁存儲(chǔ)單元的使用進(jìn)行了討論；但是，本發(fā)明的原理并不限于MRAM。寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10還適用于工作中產(chǎn)生局部磁場(chǎng)來(lái)轉(zhuǎn)換磁性材料中磁化方向的載流導(dǎo)體。
盡管已經(jīng)公開(kāi)并說(shuō)明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于所述及所示部分的特定形式或配置。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書(shū)的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于磁存儲(chǔ)單元的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，它包括具有第一寬度WC1的第一導(dǎo)體30；具有第二寬度WC2的第二導(dǎo)體32；以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20，它設(shè)置在所述第一和第二導(dǎo)體(30，32)之間，并具有第一方向V上的第一層寬度WD1和第二方向H上的第二層寬度WD2，所述第一和第二導(dǎo)體(30，32)分別大體上以所述第一和第二方向(V，H)穿過(guò)所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20，所述第一寬度WC1預(yù)選為小于所述第一層寬度WD1，所述第二寬度WC2預(yù)選為小于所述第二層寬度WD2，其中，所述第一寬度WC1相對(duì)所述第一層寬度WD1放置，使所述第一層寬度WD1覆蓋整個(gè)所述第一寬度WC1，以及所述第二寬度WC2相對(duì)所述第二層寬度WD2放置，使所述第二層寬度WD2覆蓋整個(gè)所述第二寬度WC2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第一寬度WC1基于第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1預(yù)選為小于所述第一層寬度WD1，并且所述第二寬度WC2基于第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2預(yù)選為小于所述第二層寬度WD2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1和所述第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2的范圍是約0.01微米至約0.08微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1和所述第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2彼此相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第一和第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差(Δ1，Δ2)由光刻處理(lithographic process)的對(duì)準(zhǔn)容差來(lái)確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第一和第二方向(V，H)大體上相互垂直，使所述第一導(dǎo)體30和所述第二導(dǎo)體32大體上相互垂直地穿過(guò)所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所選的所述第一方向V或所述第二方向H與所述存儲(chǔ)層20的易磁化軸E是共線的。
8.一種用于磁存儲(chǔ)單元的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，它包括具有第一寬度WC1的第一導(dǎo)體30；具有第二寬度WC2的第二導(dǎo)體32；以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20，它設(shè)置在所述第一和第二導(dǎo)體(30，32)之間，并在第一方向V上具有第一層寬度WD1以及在第二方向H上具有第二層寬度WD2，所述第一和第二導(dǎo)體(30，32)分別大體上以所述第一和第二方向(V，H)穿過(guò)所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20，所述第一寬度WC1預(yù)選為小于所述第一層寬度WD1，所述第二寬度WC2大體上等于所述第二層寬度WD2，以及其中，所述第一寬度WC1相對(duì)所述第一層寬度WD1放置，使所述第一層寬度WD1覆蓋整個(gè)所述第一寬度WC1。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第一寬度WC1基于第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1被預(yù)選為小于所述第一層寬度WD1。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1的范圍約為0.01微米至約0.08微米。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第一導(dǎo)體30是從字線和位線組成的組中所選擇的載流線。
12.一種用于低功率磁存儲(chǔ)單元的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，它包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20，它在第一方向V上具有第一層寬度WD1以及在第二方向H上具有第二層寬度WD2；第一導(dǎo)體30，用于對(duì)施加到所述第一導(dǎo)體30上的電流IY作出反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分HX，所述第一導(dǎo)體30具有第一寬度WC1，WC1預(yù)選為小于所述第一層寬度WD1并相對(duì)所述第一層寬度WD1放置，使所述第一層寬度WD1覆蓋整個(gè)所述第一寬度WC1；以及第二導(dǎo)體32，用于對(duì)施加到所述第二導(dǎo)體32上的電流IX作出反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生寫(xiě)入磁場(chǎng)的第二部分HY，所述第二導(dǎo)體32具有至少等于所述第二層寬度WD2的第二寬度WC2，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20設(shè)置在所述第一和第二導(dǎo)體(30，32)之間，并且所述第一和第二導(dǎo)體(30，32)分別大體上以所述第一和第二方向(V，H)穿過(guò)所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20適用于存儲(chǔ)作為所述磁化方向的一位數(shù)據(jù)，并對(duì)所述寫(xiě)入磁場(chǎng)的所述第一和第二部分(HX，HY)作出反應(yīng)來(lái)改變所述磁化方向，以及其中，所述第一寬度WC1的所述位置使所述寫(xiě)入磁場(chǎng)的所述第一部分HX與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20耦合，使施加到所述第一導(dǎo)體30的所述電流IY的大小小于所述第一寬度WC1至少等于所述第一層寬度WD1時(shí)的大小。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第一寬度WC1基于第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1被預(yù)選為小于所述第一層寬度WD1。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第二寬度WC2預(yù)選為小于所述第二層寬度WD2，并相對(duì)所述第二層寬度WD2放置，使所述第二層寬度WD2覆蓋整個(gè)所述第二寬度WC2，以及其中，所述第二寬度WC2的所述位置使所述寫(xiě)入磁場(chǎng)的所述第二部分HY與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20耦合，使施加到所述第二導(dǎo)體32的所述電流IX的大小小于所述第二寬度WC2至少等于所述第二層寬度WD2時(shí)的大小。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第二寬度WC2基于第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2被預(yù)選為小于所述第二層寬度WD2。
16.一種用于增加磁存儲(chǔ)單元中的寫(xiě)入磁場(chǎng)的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，它包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20，它在第一方向V上具有第一層寬度WD1，并且在第二方向H上具有第二層寬度WD2；第一導(dǎo)體30，用于對(duì)施加到所述第一導(dǎo)體30上的電流IY作出反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分HX，所述第一導(dǎo)體30具有第一寬度WC1，WC1預(yù)選為小于所述第一層寬度WD1并相對(duì)所述第一層寬度WD1放置，使所述第一層寬度WD1覆蓋整個(gè)所述第一寬度WC1；以及第二導(dǎo)體32，用于對(duì)施加到所述第二導(dǎo)體32上的電流IX作出反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生寫(xiě)入磁場(chǎng)的第二部分HY，所述第二導(dǎo)體32具有至少等于所述第二層寬度WD2的第二寬度WC2，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20設(shè)置在所述第一和第二導(dǎo)體(30，32)之間，并且所述第一和第二導(dǎo)體(30，32)分別大體上以所述第一和第二方向(V，H)穿過(guò)所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層20適合于存儲(chǔ)作為磁化方向的一位數(shù)據(jù)，并對(duì)所述寫(xiě)入磁場(chǎng)的所述第一和第二部分(HX，HY)作出反應(yīng)來(lái)改變所述磁化方向，以及其中，由施加到所述第一導(dǎo)體30上的電流IY所產(chǎn)生的所述寫(xiě)入磁場(chǎng)的第一部分HX的強(qiáng)度大于所述第一寬度WC1至少等于所述第一層寬度WD1時(shí)的強(qiáng)度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第一寬度WC1基于第一處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ1被預(yù)選為小于所述第一層寬度WD1。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第二寬度WC2預(yù)選為小于所述第二層寬度WD2并相對(duì)所述第二層寬度WD2放置，使所述第二層寬度WD2覆蓋整個(gè)所述第二寬度WC2，以及其中，由施加到所述第二導(dǎo)體32上的電流IX所產(chǎn)生的所述寫(xiě)入磁場(chǎng)的第二部分HY的強(qiáng)度大于所述第二寬度WC2至少等于所述第二層寬度WD2時(shí)的強(qiáng)度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10，其特征在于所述第二寬度WC2基于第二處理對(duì)準(zhǔn)偏差Δ2被預(yù)選為小于所述第二層寬度WD2。
全文摘要
公開(kāi)一種改進(jìn)MRAM性能的最佳寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)。用于磁存儲(chǔ)單元的寫(xiě)入導(dǎo)體布局結(jié)構(gòu)10包括第一方向V上具有第一層寬度W
文檔編號(hào)G11C11/14GK1338755SQ0112306
公開(kāi)日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2001年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月21日
發(fā)明者M·巴塔查里亞, T·安東尼 申請(qǐng)人:惠普公司