專利名稱：一種用于磁隨機存取存儲器的磁性多層膜的制作方法
技術領域：
本發明屬于磁隨機存取存儲器領域，具體地說是涉及一種磁性多層膜，以及基于這種磁性多層膜所設計的讀寫分離的磁隨機存取存儲器。
背景技術：
眾所周知，在納米磁性多層膜和磁性隧道結(MTJ)中觀測到的巨磁電阻效應 (Giant Magneto-resistance, GMR)禾口隧穿磁電阻效應(Tunneling Magneto-resistance, TMR)已被廣泛地應用于計算機磁讀頭和磁敏傳感器等領域，而其中MTJ的另外一個極其重要的應用就是可以作為磁隨機存取存儲器(Magnetic Random Access Memory, MRAM)的最佳存儲單元。目前，人們提出的MRAM的數據寫入方式主要分為兩類。第一類是磁場驅動型，即通過電流產生的磁場來翻轉存儲單元鐵磁性層(自由層，也稱比特層，bit layer)的磁矩， 從而獲得磁性存儲單元高、低阻態的變化，實現存儲單元數據(比特)“1”、“0”的寫入。第二類是電流驅動型，即通過自旋極化電流產生的自旋轉移力矩來翻轉存儲單元鐵磁性層的磁矩，進而實現存儲單元數據(比特)“1”、“0”的寫入。相對于前者，電流驅動型存儲數據的方法已極大簡化了器件的結構及加工工藝，但其目前仍存在的一個主要問題是寫入時功耗高(即磁電阻較大)，當長期地頻繁寫入時，容易損壞MRAM存儲單元中MTJ的勢壘層，從而影響存儲單元和器件的使用壽命。
發明內容
因此，本發明的一個目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種可以有效減小器件功耗的磁性多層膜。本發明的另一個目的是提供一種基于上述磁性多層膜的磁隨機存取存儲器。本發明的目的是通過以下技術方案實現的根據本發明的一個方面，提供一種用于MRAM的磁性多層膜，該磁性多層膜包括用于產生TMR效應的MTJ多層膜和位于該MTJ多層膜以下的用于產生GMR效應的GMR多層膜， 其中MTJ多層膜和GMR多層膜共用自由層，其中所述GMR多層膜的相鄰于MTJ多層膜一側的至少一部分被暴露，穿過該暴露部分的電流用于翻轉所述自由層磁矩。在上述磁性多層膜中，所述GMR多層膜暴露出多個部分，該多個部分彼此之間相互隔開。在上述磁性多層膜中，所述GMR多層膜暴露出一個部分。在上述磁性多層膜中，所述自由層為由鐵磁性材料制成的鐵磁性層，該鐵磁性材料具有水平或垂直磁晶各向異性。在上述磁性多層膜中，所述GMR多層膜包括硬鐵磁性層、非磁性金屬層和所共用的鐵磁性層，所述MTJ多層膜包括所共用的鐵磁性層、絕緣層和硬鐵磁性層。
在上述磁性多層膜中，所述GMR多層膜或MTJ多層膜或這二者中的硬鐵磁性層具有釘扎結構。根據本發明的另一個方面，提供一種包括上述磁性多層膜的MRAM存儲單元。根據本發明的再一個方面，提供一種根據上述MRAM存儲單元的寫入方法，其中， 寫電流穿過暴露的GMR多層膜實現數據的寫入。在上述寫入方法中，所述寫電流大于翻轉自由層磁矩所需的臨界電流。根據本發明的又一個方面，提供一種根據上述MRAM存儲單元的讀出方法，其中， 讀電流穿過所述磁性多層膜中GMR多層膜和MTJ多層膜的完整部分，實現數據的讀出。和現有技術相比，本發明的MRAM存儲單元中由于采用電阻非常小的全金屬GMR效應結來寫入，因此器件的能耗低，功率小；另外，采用讀寫分離的結構，有助于保護大電阻的磁性多層膜在操作中不易被損壞。
以下參照附圖對本發明實施例作進一步說明，其中圖1是本發明中自旋轉移力矩效應的物理原理示意圖；圖2是本發明的磁性多層膜在初始狀態下的結構圖；圖3A是本發明磁性多層膜的一種構型；圖;3B是本發明磁性多層膜的另一種構型；圖4A和4B是基于由面內各向異性材料制成鐵磁層的磁性多層膜在寫入低“0”、高 “1”阻態時的示意圖；圖4C和4D是基于由垂直各向異性材料制成鐵磁層的磁性多層膜在寫入低“0”、高 “1”阻態時的示意圖；圖5A是本發明示例性的MRAM存儲單元的磁性多層膜的簡化結構圖；圖5B、5C分別是沿圖5A的MRAM存儲單元的GMR多層膜和完整磁性多層膜垂直剖切的剖面圖；圖5D是圖5A的MRAM存儲單元的簡化結構圖；圖6A是本發明另一示例性的MRAM存儲單元的磁性多層膜的簡化結構圖；圖6B是沿圖6A的MRAM存儲單元中具有完整磁性多層膜部分垂直剖切的剖面圖；圖6C和6D是沿圖6A的MRAM存儲單元中GMR多層膜部分垂直剖切的剖面圖；圖6E是圖6A的MRAM存儲單元的簡化結構圖。
具體實施例方式總地來說，本發明是基于當電流穿過自由層(即磁矩可自由旋轉的層)時產生自旋轉移力矩效應，該效應能夠使自由層的磁矩發生翻轉，從而實現存儲單元的讀寫操作的物理機制而構思的。自旋轉移力矩效應的物理原理參見圖1所示，其原理是當電流流經 (即穿過)磁性多層膜的自由層時，由于自旋極化電流中的傳導電子可以把自旋角動量轉移給自旋極化電流經過的自由層的磁矩，從而導致其磁矩的進動或翻轉，具體地，當電流密度大于翻轉磁矩所需的臨界電流密度Ic的電流(Ic = JcX磁性多層膜存儲單元的面積， jc = 2X106 lX108A/cm2)時，所產生的自旋轉移力矩足夠大，使得自由層的磁矩能夠被翻轉。在本發明的磁性多層膜中，包括用于產生巨磁電阻(GMR)效應的GMR多層膜結構和用于產生隧穿磁電阻(TMR)效應的磁性隧道結(MTJ)多層膜結構。在本發明中，使GMR 多層膜結構暴露出一部分，這樣，當有電流經過GMR多層膜結構時，能夠通過產生自旋轉移力矩效使該GMR多層膜結構中自由層(指的是磁矩可旋轉的磁性層)的磁矩發生翻轉，同時可以帶動另一側具有完整多層膜結構中自由層的磁矩發生翻轉，由此達到寫入目的。與傳統的多層膜結構不同，電流不必經過整個磁性多層膜，而只需經過磁性多層膜的GMR多層膜部分，從而避開了電阻較大的MTJ結構，使器件的功耗大大降低。在本發明的示例性磁性多層膜中，包括GMR多層膜結構和MTJ多層膜結構，如圖2 所示，MTJ多層膜包括頂部被釘扎鐵磁性層PL、絕緣層I和自由層FL，GMR多層膜包括自由層FL、非磁性金屬層M和底部被釘扎鐵磁性層PL，這兩種多層膜結構均共用中間的自由層 FL。在一種情況下，可以去除上述磁性多層膜的一個部分，即去除FL層以上的一部分PL和 I層，使該FL層的一部分暴露出來，獲得如圖3A所示的構型A ；此時，讓寫電流I穿過該暴露部分的FL層，根據自旋轉移力矩效應使該FL層磁矩翻轉，該磁矩翻轉同時帶動未暴露部分FL的磁矩翻轉，實現了寫入操作。或者，在另一情況下，去除磁性多層膜的多個部分，比如兩部分，使暴露出的GMR多層膜結構被這些剩余部分空間分隔開，如圖:3B所示的構型B， 其中在FL層的兩個位置處將PL和I兩層去除，從而使這兩個位置的GMR多層膜結構暴露出來，介于這二者之間的磁性多層膜仍然是完整的。這種情況下，所通入的寫入電流可以有兩條，如圖所示的I’和I”，或者更多。這種可以具有多條寫入電流的結構的優點是顯而易見的，其不僅降低了每條寫入電流的電流密度，而且可以通過控制多個電流使磁矩翻轉更加容易，提高了翻轉速度，是一種優選方式。應該理解，上述磁性多層膜中的自由層通常由鐵磁性材料制成(因此“自由層”也稱為“鐵磁層”)，該鐵磁性材料可以具有水平(或稱為“面內”)或垂直磁晶各向異性，因此使用時被釘扎鐵磁性層應選用與自由層具有同種磁晶各向異性的材料。圖4A和4B是基于鐵磁層由面內各向異性材料制成的磁性多層膜在寫入低“0”、高“1”阻態時的示意圖，圖4C 和4D是基于鐵磁層由垂直各向異性材料制成的磁性多層膜在寫入低“0”、高“ 1”阻態時的示意圖。圖4A中，在寫入前，鐵磁層磁矩方向(虛線箭頭所指方向)與底部被頂扎鐵磁層的磁矩(實線箭頭所指方向)為反平行；但當通入寫電流e-后，產生了前面所說的自旋轉移力矩效應，從而使自由層磁矩發生翻轉(例如，如圖A中所示的沿順時針方向的翻轉)， 使二者的磁矩方向變為(正)平行，實現了“0”的寫入(定義同向時是為低電阻態，即信號 “0”，反向時則為“1”)。類似地，在圖4B中，通入電流之前，鐵磁層磁矩方向與底部被頂扎鐵磁層的磁矩為平行的；但當通入電流e-后，鐵磁層磁矩發生翻轉，使二者變為反平行，從而實現“1”的寫入。與圖4A和4B中虛線箭頭表示面內各向異性材料的磁矩方向不同，圖 4C和圖4D中的虛線箭頭表示垂直各向異性的材料中磁矩的方向，其寫入操作在實現方式上和面內各項異性材料的情況相同，所以此處不再贅述。應該理解，由于上述磁性多層膜中的GMR和MTJ多層膜結構均采用的是釘扎結構， 還應當包括頂扎層，即在頂部被釘扎磁性層上還應有頂部釘扎層，在底部被釘扎磁性層下還應有底部頂扎層，然而為了明確示意出本發明的核心層，將它們省略。另外，對于本領域技術人員也應當理解，這種釘扎結構并不是必須的，能夠產生GMR效應的其他GMR多層膜結構，以及能夠產生TMR效應的其他MTJ多層膜結構也能夠實現本發明目的，例如GMR多層膜結構可以包括鐵磁性層、金屬層和硬鐵磁性層，MTJ多層膜結構可以包括磁性層、絕緣層和鐵磁性層等。下面是將本發明的磁性多層膜應用到磁性隨機存取存儲器(MRAM)的存儲單元中的示例。示例1 基于構型A的磁性多層膜的MRAM存儲單元圖5A是本發明示例性的MRAM存儲單元的磁性多層膜的簡化結構圖，其示出了讀寫電流所流經的磁性多層膜及其上的一部分。從圖中可以看出，磁性多層膜采用前文中提到的構型A，因此只有一個寫電流和一個讀電流。其中，寫電流流經寫位線BLl (2f)、導通孔 (3d)、過渡金屬層Qe)和GMR多層膜部分，而讀電流流經讀位線BL2(2g)、導通孔(3d)和完整磁性多層膜部分。該磁性多層膜包括自上而下包括頂部釘扎層(未示出)、頂部被釘扎磁性層PL、絕緣層I、自由層FL、非磁性金屬層M、底部被釘扎磁性層PL和底部釘扎層(未示出)。圖5B、5C分別是沿圖5A的MRAM存儲單元的GMR多層膜和完整磁性多層膜垂直剖切的剖面圖。從這兩個圖中可以看出，整個MRAM存儲單元包括層la、lb、lC、ld、le，其中金屬布線層有兩層，即寫位線BLl (2f)和讀位線BL2(2g)所在層ld，以及地線GND Qb)和過渡金屬層TMQc)所在層lb。兩條位線BLl(2f)、BL2(2g)分別布置在磁性多層膜ML(5)的上方，相互之間通過絕緣掩埋介質隔開，并且二者與字線Oa)相互垂直。磁性多層膜ML(5)布置在寫位線BLl(2f)、讀位線BL2(2g)的正下方，其中GMR多層膜部分和寫位線BLl (2f)通過過渡金屬層( )、金屬導通孔(3d)相連，完整磁性多層膜部分與讀位線BL2(2g)通過金屬接觸孔(3d)和讀位線BLl (2g)相連。磁性多層膜ML (5) 底部通過過渡金屬層(2d)、接觸孔(3c)、過渡金屬層TMQc)、接觸孔(3b)與晶體管的漏極 (Ob)相連，地線GND Qb)通過接觸孔(3a)和晶體管的源極(Oa)相連。字線(2a)是所述晶體管(0)的柵極(Oc)，這些層中的非功能區域由絕緣掩埋介質如SiO2等掩埋。為了便于理解，該MRAM存儲單元簡化后的結構示意圖可參看圖5D。在MRAM的尋址讀出操作中，首先由被選擇的字線ffU2a)給出一個適當的電平使晶體管TR(O)工作于導通狀態，然后由被選擇的讀位線BL2(2g)相應地導出一個讀出電流， 該讀出電流小于臨界電流1。(1。= j。X磁性多層膜的整個面積，j。= IXlO2 IXlO4A/ cm2)，經由接觸孔(3d)、磁性多層膜ML (5)的完整部分(即GMR多層膜+MTJ多層膜部分)、 過渡金屬層TMQd)、接觸孔(3c)、過渡金屬層TMQc)、接觸孔C3b)、晶體管TR(O)的漏極 (Ob)、晶體管TR(O)的源極(Oa)、接觸孔(3a)而到達地線GND (2b)，從而獲得磁性多層膜 ML (5)的比特層(即自由層)當前的磁化狀態，即獲得MRAM存儲單元中存儲的數據。在MRAM的尋址寫入操作中，首先由被選擇的字線ffU2a)給出一個適當的電平使晶體管TR(O)工作于導通狀態，然后由被選擇的寫位線BL2(2f)導出一個大于某一臨界電流Ic的電流(I。= j。X磁性多層膜存儲單元的面積，j。= 2X IO6 1 X 108A/m2)，經由接觸孔(3d)、過渡金屬層TMQe)、到達磁性多層膜ML(5)的GMR多層膜部分(即產生GMR巨磁電阻效應部分)，當該電流穿過GMR多層膜時，通過產生的自旋轉移力矩效應可以使得GMR多層膜部分中的自由層的磁矩發生翻轉，這樣電流接著通過過渡金屬層(2d)、接觸孔(3c)、 過渡金屬層TMQc)、接觸孔(3b)、晶體管TR(O)的漏極(Ob)、晶體管TR(O)的源極(Oa)、接觸孔(3a)而到達地線GNDQb)。通過改變施加在寫位線BLl (2f)上的電流方向，就可以實現ML (5)的GMR多層膜部分中自由層磁矩的平行和反平行，進而帶動完整磁性多層膜部分 (即GMR多層膜+MTJ多層膜部分)的自由層的磁矩的翻轉，即實現其高低阻態的變化，這樣就完成了對MRAM存儲單元數據的寫入。在本示例中，寫位線BLl (2f)通過金屬接觸孔(3d)、過渡金屬層2e與所述磁性多層膜ML (5)的GMR多層膜部分相連，然而這僅作為一個示意性的舉例，其他能夠使寫電流穿過GMR多層膜進而基于自旋轉移力矩效應來翻轉自由層磁矩的多層膜結構均可以在此使用，例如以下在示例2中所描述的MRAM存儲單元。示例2 基于構型B的磁性多層膜的MRAM存儲單元圖6A是本發明另一示例性的MRAM存儲單元的磁性多層膜的簡化結構圖，其中示出了讀寫電流所流經的磁性多層膜及其上的一部分。從圖中可以看出，該存儲單元中的磁性多層膜采用上文中提到的構型B，因此相應地具有兩個寫電流和一個讀電流。其中，兩個寫電流分別流經寫位線BLl (2f)和BL3(aO，然后通過導通孔(3d)、過渡金屬層Qe)和磁性多層膜的GMR多層膜部分，而讀電流流經讀位線BL2(2g)、導通孔(3d)和完整磁性多層膜部分。該磁性多層膜的各層與示例1相同，此處不再贅述。圖6B是沿圖6A的MRAM存儲單元中具有完整磁性多層膜部分垂直剖切的剖面圖。 圖6C和6D是沿GMR多層膜垂直剖切的剖面圖。和示例1中MRAM存儲單元相類似，整個 MRAM存儲單元包括層la、lb、lc、Id、le，其中金屬布線層有兩層，Id和lb。不同的是，在Id 層中，設置有兩條寫位線，即寫位線BLl (2f)和BL3(aO，以及一條讀位線BL2(2g)。類似地，這三條位線分別布置在磁性多層膜ML (5)的上方，相互之間通過絕緣掩埋介質隔開，并且三者與字線Oa)相互垂直。為了便于理解，該MRAM存儲單元簡化后的結構示意圖可參看圖6E。在MRAM的尋址讀出操作中，首先由被選擇的字線ffU2a)給出一個適當的電平使晶體管TR(O)工作于導通狀態，然后由被選擇的讀位線BL2(2g)相應地導出一個讀出電流，該讀出電流小于臨界電流I。(I。= j。X磁性多層膜存儲單元的面積，j。= IXlO2 lX104A/cm2)，經由接觸孔(3d)、磁性多層膜ML(5)的完整部分(即GMR多層膜+MTJ多層膜部分)、過渡金屬層(2d)、接觸孔(3c)、過渡金屬層TMQc)、接觸孔C3b)、晶體管TR(O)的漏極(Ob)、晶體管TR(O)的源極(Oa)、接觸孔(3a)而到達地線GND (2b)，從而獲得磁性多層膜ML(5)的自由層的當前的磁化狀態，即獲得MRAM存儲單元中存儲的數據。在MRAM的尋址寫入操作中，首先由被選擇的字線ffU2a)給出一個適當的電平使晶體管TR(O)工作于導通狀態，然后由被選擇的寫位線BLl (2f)、BL3 Qh)同時導出一個大于某一臨界電流I。的電流(I。= j。X磁性多層膜存儲單元的面積，j。= 2X IO6 1 X IO8A/ cm2)，經由接觸孔(3d)、過渡金屬層( )，到達磁性多層膜ML (5)的GMR多層膜部分，電流通過自旋轉移力矩效應可以使得GMR多層膜部分鐵磁性層的磁矩發生翻轉，這樣電流接著通過過渡金屬層(2d)、接觸孔(3c)、過渡金屬層TMQc)、接觸孔(3b)、晶體管TR(O)的漏極 (Ob)、晶體管TR(O)的源極(Oa)、接觸孔(3a)而到達地線GNDQb)。通過改變施加在寫位線BLl (2f)、BL3 (2h)上的電流方向，就可以實現GMR多層膜部分中自由層中磁矩的平行和反平行，進爾帶動完整磁性多層膜部分的自由層的磁矩的翻轉，即實現其高低阻態的變化， 這樣就完成了對MRAM存儲單元數據的寫入。
在本發明中，磁性多層膜的橫截面優選為矩形或橢圓形。對一端寫入的存儲單元， 矩形的寬度在20 200nm之間，寬度與長度的比值為1 4 1 5 ；橢圓形的短軸可以在20 200nm之間，短軸與長軸的比值可以為1 4 1 5。而對兩端寫入的存儲單元， 矩形的寬度在20 200nm之間，寬度與長度的比值為1 5 1 6 ；橢圓形的短軸可以在20 200nm之間，短軸與長軸的比值可以為1 5 1 6。上述條件是為了更好地保持結所具有的形狀各向異性，使其易軸為長軸方向。在本發明中，用于GMR和MTJ多層膜結構中各層的材料已是本領域技術人員公知， 包括但不限于以下的例子1)反鐵磁釘扎層例如 Ir22Mn78, Fe5tlMn5tl, Pt50Mn50, Cr50Mn50, Cr50Pt50, NiO 或 CoO 等；2)絕緣層 I 由絕緣材料制成，例如 A10x、MgO、Al1^xGaxAs, GaAs, In1^xGaxAs, Al1^xInxAs, GaN、CdS, CaMnO3> NaCUTiO2, HfO2, ZrO, A1N、SrTiO3 或諸如吡咯、塞酚、Alq3 (八羥基喹啉鋁)、單層石墨、無定性炭等的有機材料；3)鐵磁性層FL以及PL包括面內各向異性的材料過渡金屬、過渡金屬化合物及摻雜過渡金屬化合物，例如 Fe、Co、Ni或它們的合金C0l_x_/exBy(其中0 < χ < 1，0 < y彡0. 2)；以及磁性半導體，例如=Ga1^xMnxAs (其中 0 < χ < 0. 2)、Zn1JMnxO (其中 0 < χ < 0. 2)、Ga1^xMnxN (其中 0 < χ < 0. 2)、Ga1^xMnx P (其中 0 < χ < 0. 2)、IVxCoxO (其中 0 < χ < 0. 2) ； (La1^xAx)MnO3 (Α 代表二價堿土金屬元素Ca、Sr、Ba，其中0. 2 < χ < 0. 4)、Fe3O4等；垂直各向異性材料例如!^e-Pt合金，Co-Ni合金，Co-Pt合金，Co-Pd合金， Gd-Fe-Co 合金，Tb-Fe-Co 合金等；半金屬材料例如Co2FeAl、Co2MnSi、Co2MnGe, Co2MnGa, Co2Cra6FeQ 4Al、Co2FeSi、 Co2FeSiB, Ni2MnSK Pt2MnSb 等。4)非磁性金屬層M由非磁性金屬材料制成，例如Cu、Cr、Zn、Ti、Mn、V、Sc、I1EU Ag、 Ru或Au等；5)對于無釘扎結構的鐵磁層來說，其中的硬鐵磁性層通常由稀土金屬或其化合物制成，例如 Ncy7e14BAsmccvSmColPSm2 (Fe，Co) 17N3> NdFeTNx(T = Ti, V, Mo)等。由于本發明使用了 GMR多層膜部分進行寫入，其全金屬結電阻小，有利于滿足磁隨機存取存儲器低能耗和小功率的要求，并且可以有效避免存儲單元在高密度電流反復無限次寫入時造成勢壘的損壞和存儲單元的失效，達到長壽命的目的。而數據讀出時，只利用小電流通過磁性隧道結進行數據的讀取可以保證數據存儲單元不被隧穿電流所損傷。應該理解，磁性多層膜的各種變化同樣適于MRAM存儲單元中的磁性多層膜。盡管參照上述的實施例已對本發明作出具體描述，但是對于本領域的普通技術人員來說，應該理解可以在不脫離本發明的精神以及范圍之內基于本發明公開的內容進行修改或改進，這些修改和改進都在本發明的精神以及范圍之內。
權利要求
1.一種用于MRAM的磁性多層膜，該磁性多層膜包括用于產生TMR效應的MTJ多層膜和位于該MTJ多層膜以下的用于產生GMR效應的GMR多層膜，其中MTJ多層膜和GMR多層膜共用自由層，其特征在于所述GMR多層膜的相鄰于MTJ多層膜一側的至少一部分被暴露，穿過該暴露部分的電流用于翻轉所述自由層磁矩。
2.根據權利要求1所述的磁性多層膜，其特征在于，所述GMR多層膜暴露出多個部分， 該多個部分彼此之間相互隔開。
3.根據權利要求1所述的磁性多層膜，其特征在于，所述GMR多層膜暴露出一個部分。
4.根據權利要求1所述的磁性多層膜，其特征在于，所述自由層為由鐵磁性材料制成的鐵磁性層，該鐵磁性材料具有水平或垂直磁晶各向異性。
5.根據權利要求4所述的磁性多層膜，其特征在于，所述GMR多層膜包括硬鐵磁性層、 非磁性金屬層和所共用的鐵磁性層，所述MTJ多層膜包括所共用的鐵磁性層、絕緣層和硬鐵磁性層。
6.根據權利要求5所述的磁性多層膜，其特征在于，所述GMR多層膜或MTJ多層膜或這二者中的硬鐵磁性層具有釘扎結構。
7.—種MRAM存儲單元，其特征在于，包括權利要求1至6中任一項所述的磁性多層膜。
8.一種根據權利要求7所述MRAM存儲單元的寫入方法，其特征在于，寫電流穿過暴露的GMR多層膜實現數據的寫入。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述寫電流大于翻轉自由層磁矩所需的臨界電流。
10.一種根據權利要求7所述的MRAM存儲單元的讀出方法，其特征在于，讀電流穿過所述磁性多層膜中GMR多層膜和MTJ多層膜的完整部分，實現數據的讀出。
全文摘要
本發明涉及一種磁性多層膜及其MRAM存儲單元。其中，磁性多層膜包括用于產生TMR效應的MTJ多層膜和位于該MTJ多層膜以下的用于產生GMR效應的GMR多層膜，其中MTJ多層膜和GMR多層膜共用自由層，其中所述GMR多層膜的相鄰于MTJ多層膜一側的至少一部分被暴露，穿過該暴露部分的電流用于翻轉所述自由層磁矩。采用本發明的磁性多層膜可以有效降低器件使用時的功耗，同時避免存儲單元在高密度電流反復無限次寫入時造成勢壘的損壞和存儲單元的失效，達到長壽命的目的。
文檔編號G11C11/15GK102376345SQ20101025976
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月20日 優先權日2010年8月20日
發明者于國強, 詹文山, 韓秀峰, 魏紅祥 申請人:中國科學院物理研究所