專利名稱：磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種磁性存儲(chǔ)器磁性存儲(chǔ)器技術(shù)，且特別是有關(guān)于一種磁性儲(chǔ)存單元的存取操作(access operation)，可以在低操作電流下，準(zhǔn)確讀取與改變磁性儲(chǔ)存單元的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
磁性存儲(chǔ)器，例如磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Magnetic RandomAccess Memory，MRAM)也是一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，有非揮發(fā)性、高密集度、高讀寫速度、抗輻射線等優(yōu)點(diǎn)。是利用相鄰穿遂絕緣層的磁性物質(zhì)的磁化向量，由于平行或反平行的排列所產(chǎn)生磁電阻的大小來記錄0或1的資料。寫入資料時(shí)，一般所使用的方法為兩條電流線，例如位線(Bit Line，BL)及寫入字符線(Write Word Line，WWL)感應(yīng)磁場所交集選擇到的磁性儲(chǔ)存單元，由改變自由層磁化向量方向，來更改其磁電阻值。而在讀取儲(chǔ)存資料時(shí)，讓選擇到的磁性儲(chǔ)存單元流入電流，從讀取的電阻值可以判定儲(chǔ)存資料的數(shù)字值。
圖1繪示一磁性儲(chǔ)存單元的基本結(jié)構(gòu)。參閱圖1，要存取一磁性儲(chǔ)存單元，也是需要交叉且通入適當(dāng)電流的電流線100、102，其依照操作的方式，又例如稱為字符線與位線。當(dāng)二導(dǎo)線通入電流后會(huì)產(chǎn)生二個(gè)方向的磁場，以得到所要的磁場大小與方向，以施加在磁性儲(chǔ)存單元104上。磁性儲(chǔ)存單元104是疊層結(jié)構(gòu)，包括一磁性固定層(magnetic pinnedlayer)在一預(yù)定方向具有固定的磁化向量(magnetization)，或是總磁距(total magnetic moment)。利用磁阻的大小，來讀取資料。又，由輸出電極106、108，可以讀出此儲(chǔ)存單元所存的資料。關(guān)于磁性存儲(chǔ)器的操作細(xì)節(jié)，是一般熟此技術(shù)者可以了解，不繼續(xù)描述。
圖2繪示磁性存儲(chǔ)器的儲(chǔ)存機(jī)制。于圖2，磁性固定層104a有固定的磁距方向107。磁性自由層104c，位于磁性固定層104a上方，其中間由一絕緣層104b所隔離。磁性自由層104c有一磁距方向108a或是108b。由于磁距方向107與磁距方向108a平行，其產(chǎn)生的磁阻例如代表“0”的資料，反的磁距方向107與磁距方向108b反平行，其產(chǎn)生的磁阻例如代表“1”的資料。
對(duì)于一磁性儲(chǔ)存單元而言，其磁電阻(R)與磁場H大小的關(guān)系，如圖3所示。實(shí)線代表單一磁性儲(chǔ)存單元的磁阻線。然而，磁性儲(chǔ)存裝置會(huì)包含多個(gè)儲(chǔ)存單元，其每一個(gè)儲(chǔ)存單元的翻轉(zhuǎn)場大小會(huì)有差異，因此磁電阻曲線會(huì)有如虛線的變化，這會(huì)造成存取錯(cuò)誤。圖4繪示傳統(tǒng)儲(chǔ)存單元的數(shù)組結(jié)構(gòu)。圖4的左圖是一數(shù)組結(jié)構(gòu)，例如由施加二個(gè)方向磁場Hx、Hy，對(duì)儲(chǔ)存單元140寫入資料。右圖是自由層的星狀圖(Asteroidcurve)。在實(shí)線區(qū)域內(nèi)，由于磁場小，不會(huì)改變儲(chǔ)存單元140磁化向量的方向。而在實(shí)線區(qū)域外的一有限區(qū)域內(nèi)的磁場，可適合于磁場翻轉(zhuǎn)的操作。如果磁場太大就會(huì)干擾到鄰近的單元，也是不適合使用。因此，一般以操作區(qū)域144的磁場作為操作磁場。然而，由于其它的儲(chǔ)存單元142也會(huì)感受到施加的磁場，而由于鄰近儲(chǔ)存單元142的操作條件變化，此施加的磁場也可能會(huì)改變其它儲(chǔ)存單元142的儲(chǔ)存資料。因此，如圖2的單層的自由層104c，會(huì)有存取錯(cuò)誤的可能。
針對(duì)上述等問題，例如美國專利第6,545,906號(hào)，為了降低鄰近單元在寫入資料時(shí)的干擾情形，自由層以鐵磁(FM)/非磁性金屬(M)/鐵磁(FM)三層結(jié)構(gòu)的一磁性自由疊層166來取代單層鐵磁材料，如圖5所示，在非磁性金屬層152上下兩層的鐵磁性金屬層150、154，以反平行排列，形成封閉的磁力線。在下面的磁性固定疊層168，由一穿隧絕緣層(tunnel barrier layer，T)156，與磁性自由疊層166隔開。磁性固定疊層168包括一上固定層(top pinned layer，TP)158、一非磁性金屬層160、以及一下固定層(bottom pinned layer，BP)162。在上固定層與下固定層有固定的磁化向量。另外還有一基層164在底部，例如是反鐵磁層。
針對(duì)三層結(jié)構(gòu)的磁性自由疊層166，把第一寫入線與第二寫入線相對(duì)自由疊層166的磁性異向軸(magneticanisotropic axis)，使有45度的夾角，其磁場異向軸方向就是所謂的易軸(easy axis)方向。如此，第一寫入線與第二寫入線可分別對(duì)自由疊層166，依照一先后關(guān)系，施加與易軸夾角為45度的磁場，以旋轉(zhuǎn)自由疊層166的磁化向量。圖6繪示磁場施加的時(shí)序。于圖6，上圖表示易軸(雙箭頭所示)與磁場方向的相對(duì)方向。下圖是對(duì)于第一寫入線與第二寫入線施加電流的時(shí)序。其中電流I1代表會(huì)產(chǎn)生相對(duì)易軸正45度方向的磁場，即是上圖的垂直軸，電流I2代表會(huì)產(chǎn)生相對(duì)易軸負(fù)45度方向的磁場，即是上圖的水平軸。依照施加電流的時(shí)序，則自由疊層166的上下二鐵磁層150、154的磁化方向會(huì)翻轉(zhuǎn)。這種施加電流的時(shí)序，是由二個(gè)狀態(tài)來達(dá)成，因此也稱為雙態(tài)模式(toggle mode)操作。每經(jīng)過一次的雙態(tài)模式操作，自由疊層166的上下二體磁層150、154的磁化方向會(huì)反轉(zhuǎn)一次。由于上固定層158的磁化向量方向是固定的，在下鐵磁層154的磁化向量方向會(huì)平行或是反平行于上固定層158的磁化向量方向，因此可以儲(chǔ)存一個(gè)二進(jìn)制(binary)數(shù)據(jù)。
圖7繪示在自由疊層166的上下二鐵磁層150、154的磁化向量與外加磁場大小的反應(yīng)。參閱圖7，在(a)的情形，細(xì)箭頭代表自由疊層166的上下二鐵磁層150、154的磁化向量的方向。在(b)的情形，當(dāng)外加磁場H(粗箭頭)小的狀況，二磁化向量的方向不會(huì)被改變。當(dāng)外加磁場H增大到適當(dāng)值時(shí)，二磁化向量的方向會(huì)于磁場H達(dá)到一平衡狀態(tài)，因此會(huì)有一張角，此時(shí)的磁場范圍就是雙態(tài)模式下的雙態(tài)操作區(qū)域，其磁化向量的旋轉(zhuǎn)，是利用相互垂直的二個(gè)方向的磁場，依照一特定時(shí)序的變化(參見圖6)。因此磁化向量是以階段的方式被翻轉(zhuǎn)。然而，如果磁場H太大，二磁化向量的方向就一直被導(dǎo)向與磁場H相同的方向，這不是適當(dāng)?shù)牟僮鲄^(qū)域。
圖8繪示由圖6的操作電流所產(chǎn)生的磁場，施加在儲(chǔ)存單元上的翻轉(zhuǎn)機(jī)制。參閱圖8，在時(shí)段t0，沒有施加磁場，因此在二自由層上的二磁化向量是反平行。在時(shí)段t1，一磁場H1，在與易軸方向相隔45度的方向施加于自由疊層。此時(shí)，二磁化向量依據(jù)施加的磁場方向被轉(zhuǎn)動(dòng)。在時(shí)段t2，同時(shí)施加H2的磁場。此H2的磁場方向，相對(duì)于易軸方向?yàn)?45度方向。因此，如果二個(gè)磁場的大小相等，總磁場的方向會(huì)在易軸方向。此時(shí)，二磁化向量再度被旋轉(zhuǎn)。接著，在時(shí)段t3，停止施加磁場H1。此時(shí)，總磁場是由磁場H2提供，因此二磁化向量再度被旋轉(zhuǎn)。要注意的是，在時(shí)段t3的二磁化向量，相對(duì)一軸而言已大致上被反轉(zhuǎn)。于是，在時(shí)段t4，當(dāng)外部磁場消失時(shí)，二磁化向量以反平行的狀態(tài)回到易軸方向，如此二磁化向量被翻轉(zhuǎn)。
圖9繪示相對(duì)外加磁場的對(duì)應(yīng)操作區(qū)域。參閱圖9，針對(duì)圖8的雙態(tài)操作模式，對(duì)應(yīng)在磁場坐標(biāo)上的操作區(qū)域分類，是屬于雙態(tài)區(qū)域97。其它還會(huì)有不切換區(qū)域92與直接區(qū)域95。直接區(qū)域95是位在不切換區(qū)域92與雙態(tài)區(qū)域97之間，其細(xì)節(jié)不在此繼續(xù)描述。
先前技術(shù)美國專利第6,633,498，提出減少操作磁場的設(shè)計(jì)。圖10繪示縮減操作磁場的設(shè)計(jì)示意圖。參閱圖10，此傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是調(diào)整磁性固定疊層的上固定層158與下固定層162的總磁矩170、172的大小，使產(chǎn)生外漏磁場。此外漏磁場會(huì)對(duì)自由疊層產(chǎn)生一偏壓磁場HBIAS，如右圖所示。雙態(tài)操作區(qū)域的起始點(diǎn)已向磁場零點(diǎn)接近。其中，要調(diào)整總磁矩的大小，依簡單的方式可以藉由厚度來調(diào)整。
對(duì)于上述的傳統(tǒng)方式，雖然磁場HBIAS，其并不是可以無限制的增加。本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)詳細(xì)研究后發(fā)現(xiàn)如果偏壓磁場HBIAS太強(qiáng)，至少會(huì)直接干擾儲(chǔ)存單元內(nèi)所儲(chǔ)存的資料，造成資料存取的失敗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，在雙態(tài)模式下操作，可以防止在大偏壓磁場下所造成的存取失敗機(jī)率，因此可以成功在低電流下順利操作。
本發(fā)明提出一種磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，適用于對(duì)一磁性存儲(chǔ)器裝置的一磁性儲(chǔ)存單元，以一雙態(tài)模式來存取資料，其中該磁性儲(chǔ)存單元結(jié)構(gòu)包括一磁性自由疊層，該磁性自由疊層被施加有一偏壓磁場，以該偏壓磁場方向?yàn)?度，做為一參考方向，其中該磁性存儲(chǔ)器置由一第一電電流線以及一第二電流線，使流過該第一電流線的一正電流會(huì)產(chǎn)生在+45度方向的磁場，流過該第二電流線的一正電流會(huì)產(chǎn)生在-45度方向的磁場，其特征在于，該資料存取方法包括一改變數(shù)據(jù)操作，用以改變?cè)摯判詢?chǔ)存單元的一儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，該改變數(shù)據(jù)操作包括在一第一階段，同時(shí)施加一第一方向的一電流給該第一電流線，以及在該第一方向的一電流給該第二電流線以抵消至少一部份的該偏壓磁場；以及進(jìn)行一翻轉(zhuǎn)操作，將該磁性自由疊層的一磁化向量反轉(zhuǎn)。
依據(jù)一實(shí)施例，在上述方法中，該翻轉(zhuǎn)操作包括在一第二階段，同時(shí)施加一第二方向的一電流給該第一電流線，以及該第一方向的一電流給該第二電流線；在一第三階段，同時(shí)施加該第二方向的一電流給該第一電流線，以及該第二方向的一電流給該第二電流線；在一第四階段，同時(shí)施加該第一方向的一電流給該第一電流線，以及該第二方向的一電流給該第二電流線；以及在一第五階段，同時(shí)施加該第一方向的一電流給該第一電流線，以及該第一方向的一電流給該第二電流線；其中該第一方向與該第二方向互為反方向。
依據(jù)一實(shí)施例，在上述方法中，該第一方向是一正電流方向或是一負(fù)電流方向。
依據(jù)一實(shí)施例，在上述方法中，在該第一階段之前與在該第五階段之后，該磁性儲(chǔ)存單元處于無外部磁場狀態(tài)。
依據(jù)一實(shí)施例，在上述方法中，在該第五階段中，施加在該磁性儲(chǔ)存單元的一總磁場實(shí)質(zhì)上抵銷該偏壓磁場。
依據(jù)一實(shí)施例，在上述方法中，在該第一階段中，施加在該磁性儲(chǔ)存單元的一總磁場實(shí)質(zhì)上抵銷該偏壓磁場。
依據(jù)一實(shí)施例，在上述方法中，該翻轉(zhuǎn)操作中，在停止施加磁場前的一階段，同時(shí)施加該第一方向的一電流給該第一電流線，以及在該第一方向的一電流給該第二電流線以抵消至少一部份的該偏壓磁場。
本發(fā)明提出一種磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，適用于對(duì)一磁性存儲(chǔ)器裝置的一磁性儲(chǔ)存單元，以一雙態(tài)模式來存取資料，其中該磁性儲(chǔ)存單元結(jié)構(gòu)包括一磁性自由疊層，該磁性自由疊層被施加有一偏壓磁場，以該偏壓磁場方向?yàn)?度，做為一參考方向，其中該磁性存儲(chǔ)器裝置由一第一電流線以及一第二電流線，使流過該第一電流線的一正電流會(huì)產(chǎn)生在+45度方向的磁場，流過該第二電流線的一正電流會(huì)產(chǎn)生在-45度方向的磁場，其特征在于，該資料存取方法包括一寫入操作，用以對(duì)該磁性儲(chǔ)存單元寫入一欲寫入數(shù)據(jù)，包括在一第一階段，同時(shí)施加一第一方向的一電流給該第一電流線，以及該第一方向的一電流給該第二電流線；讀出該磁性儲(chǔ)存單元目前所儲(chǔ)存的一目前數(shù)據(jù)，其中如果該欲寫入資料與該目前資料相同，則停止施加該些電流，如果該欲寫入資料與該目前資料不相同，則繼續(xù)進(jìn)行以下步驟；在一第二階段，同時(shí)施加一第二方向的一電流給該第一電流線，以及該第一方向的一電流給該第二電流線；在一第三階段，同時(shí)施加該第二方向的一電流給該第一電流線，以及該第二方向的一電流給該第二電流線；在一第四階段，同時(shí)施加該第一方向的一電流給該第一電流線，以及一該第二方向的一電流給該第二電流線；以及在一第五階段，同時(shí)施加該第一方向的一電流給該第一電流線，以及該第一方向的一電流給該第二電流線；其中該第一方向與該第二方向互為反方向。
依據(jù)一實(shí)施例，在上述方法中，該第一方向是一負(fù)電流方向或是一正電流方向。
依據(jù)一實(shí)施例，在上述方法中，在該第一階段之前與在該第五階段之后，該磁性儲(chǔ)存單元處于無外部磁場狀態(tài)。
依據(jù)一實(shí)施例，在上述方法中，在該第一階段中，施加在該磁性儲(chǔ)存單元的一總磁場實(shí)質(zhì)上抵銷該偏壓磁場。
依據(jù)一實(shí)施例，在上述方法中，該在該第五階段中，施加在該磁性儲(chǔ)存單元的一總磁場實(shí)質(zhì)上抵銷該偏壓磁場。
本發(fā)明提出一種磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，適用于對(duì)一磁性存儲(chǔ)器裝置的一磁性儲(chǔ)存單元，以一雙態(tài)模式來存取資料，其中該磁性儲(chǔ)存單元結(jié)構(gòu)包括一磁性自由疊層，該磁性自由疊層被施加有一偏壓磁場，以該偏壓磁場方向?yàn)?度，做為一參考方向，其中該磁性存儲(chǔ)器裝置由一第一電流線以及一第二電流線，使流過該第一電流線的一正電流會(huì)產(chǎn)生在+45度方向的磁場，流過該第二電流線的一正電流會(huì)產(chǎn)生在-45度方向的磁場，該磁性自由疊層被施加有一偏壓磁場，其特征在于，該資料存取方法包括一讀取操作，用以對(duì)該磁性儲(chǔ)存單元讀取所儲(chǔ)存的一數(shù)據(jù)，包括同時(shí)施加在一方向的一電流給該第一電流線，以及在該方向的一電流給該第二電流線，其中該些電流所產(chǎn)生的一總磁場，用以消除至少一部份該偏壓磁場；以及讀出該磁性儲(chǔ)存單元目前所儲(chǔ)存的該數(shù)據(jù)。
依據(jù)一實(shí)施例，在上述方法中，該方向是一負(fù)電流方向。
依據(jù)一實(shí)施例，在上述方法中，施加該些電流之前，該磁性儲(chǔ)存單元處于無外部磁場狀態(tài)。
依據(jù)一實(shí)施例，在上述方法中，在該總磁場，實(shí)質(zhì)上抵銷該偏壓磁場。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下，其中圖1繪示一磁性儲(chǔ)存單元的基本結(jié)構(gòu)。
圖2繪示磁性存儲(chǔ)器的儲(chǔ)存機(jī)制。
圖3繪示磁性儲(chǔ)存單元的磁阻(R)與磁場(H)大小的關(guān)系。
圖4繪示傳統(tǒng)儲(chǔ)存單元的數(shù)組結(jié)構(gòu)。
圖5繪示傳統(tǒng)儲(chǔ)存單元的基本結(jié)構(gòu)。
圖6繪示磁場施加的時(shí)序。
圖7繪示在自由疊層166的上下二鐵磁層150、154的磁化向量與外加磁場大小的反應(yīng)。
圖8繪示由圖6的操作電流所產(chǎn)生的磁場，施加在儲(chǔ)存單元上的翻轉(zhuǎn)機(jī)制。
圖9繪示二個(gè)自由層上的二磁化向量，相對(duì)外加磁場的對(duì)應(yīng)操作區(qū)域。
圖10繪示縮減操作磁場的設(shè)計(jì)示意圖。
圖11繪示本發(fā)明對(duì)圖10中的下固定層162的厚度作變化，以微磁學(xué)仿真自由層的磁化向量翻轉(zhuǎn)成功的機(jī)率。
圖12A-12B繪示偏壓磁場與外加操作磁場之間的關(guān)系示意圖。
圖13A-13B繪示偏壓磁場與理想磁場方向之間差異。
圖14繪示解決多余的向量分量的操作磁場的機(jī)制示意圖。
圖15繪示依據(jù)本發(fā)明所探討的另一問題。
圖16繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，全負(fù)脈沖的存取操作模式。
圖17繪示依據(jù)本發(fā)明的操作磁場能提升操作準(zhǔn)確度的機(jī)制。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明對(duì)圖10中的下固定層162的厚度作變化，以量測(cè)翻轉(zhuǎn)自由層的磁化向量的成功機(jī)率，其結(jié)果如圖11所示。參閱圖11，圓點(diǎn)的資料代表厚度為4.3nm的情形。另外，三角形點(diǎn)的資料代表厚度為4.5nm的情形，而方形點(diǎn)的資料代表厚度為5.5nm的情形。厚度愈大則偏壓磁場愈大。對(duì)應(yīng)于圖6的寫入操作磁場，在H1＝H2的條件下，以其一的磁場大小當(dāng)作橫坐標(biāo)。其中，上固定層158的厚度以3.0nm為參考厚度。對(duì)于圓點(diǎn)的分布情形，當(dāng)磁場約430e時(shí)就可以成功翻轉(zhuǎn)自由疊層的一對(duì)磁距，其翻轉(zhuǎn)成功機(jī)率可以維持在良好的結(jié)果。當(dāng)下固定層162的厚度增加時(shí)，如三角形點(diǎn)的分布，其操作磁場可以縮減，而翻轉(zhuǎn)成功機(jī)率也可以維持在接受的范圍。當(dāng)下固定層162的厚度更增加到5.5nm時(shí)，雖然可以產(chǎn)生強(qiáng)的偏壓磁場，以減低翻轉(zhuǎn)所需的磁場，約為170e，然而其翻轉(zhuǎn)成功機(jī)率不大于百分的四十，如方形點(diǎn)的分布。因此，下固定層162的厚度有一個(gè)極限厚度，若超過此厚度則無此組件無法順利操作。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)此問題后，繼續(xù)探討可能機(jī)制與解決方法。圖12A-12B繪示偏壓磁場與外加操作磁場之間的關(guān)系示意圖。參閱圖12A，由于磁場是可相加的向量。針對(duì)圖8的三個(gè)時(shí)段t1-t3，相對(duì)易軸方向所施加的三個(gè)磁場1200、1202、1204。虛線的方向代表與易軸所夾的角度，為45度。參閱圖12B，在儲(chǔ)存單元的固定疊層的外漏磁場，會(huì)對(duì)自由疊層施加一偏壓磁場1206。因此，在三個(gè)時(shí)段t1-t3的總磁場分別是1208、1210、1212。明顯地、在t1與t3的總磁場1208、1212不是在預(yù)期的理想方向上。這就是造成翻轉(zhuǎn)失敗的可能原因之一。
在找出可能原因之后，本發(fā)明繼續(xù)分析其機(jī)制，以尋求可以解決的方式。圖13A-13B繪示偏壓磁場與理想磁場方向之間差異。參閱圖13A，將偏壓磁場1206分解成在45度的二個(gè)向量分量1206a、1206b，其中會(huì)使總磁場的方向偏離的僅是其中一向量分量。參閱圖13B，在時(shí)段t1(左圖)，由于向量分量1206b是在預(yù)期的理想方向上，因此，實(shí)際預(yù)期的操作磁場可以減少，即是寫入電流可以減小，但是實(shí)際在45度方向所得到的有效磁場1220，仍足夠大。而要考慮的問題簡化成如何克服多余的向量分量1206a。在時(shí)段t2(中圖)，由于偏壓磁場就在一軸方向，因此得到有效磁場1222。在時(shí)段t3(右圖)，于時(shí)段t1 類似，多余的向量分量1206b需要被解決，以得到有效磁場1224。
圖14繪示解決多余的向量分量的操作磁場的機(jī)制示意圖。參閱圖14，在時(shí)段t1的情形，由于多余的向量分量1206a是在45度的虛線上，其對(duì)應(yīng)磁場H2的控制。如此，對(duì)于磁場H2的操作，在時(shí)序上可以先產(chǎn)生一反向磁場1300，也就是施加反向的電流。如此，反向磁場1300至少可以抵銷一部份的向量分量1206a。較佳的情形是實(shí)質(zhì)上抵銷向量分量1206a。類似地、在時(shí)段t3的情形，反向磁場1302至少可以抵銷一部份的向量分量1206b。較佳的情形是實(shí)質(zhì)上抵銷向量分量1206b。圖14的操作方式，又稱為雙負(fù)脈沖的操作方式。
圖15繪示依據(jù)本發(fā)明所探討的另一問題。參閱圖15，如果偏壓磁場1206太大，則已足以影響自由層的磁化向量1310、1312。為達(dá)到平衡，磁化向量1310、1312已被偏壓磁場1206影響，而有一張角。由于磁化向量1310、1312在未施加操作磁場前已被轉(zhuǎn)動(dòng)，因此會(huì)造成翻轉(zhuǎn)的失敗。又，如果自由層的磁化向量1310、1312，在制造時(shí)已預(yù)先有一偏差，則也會(huì)使得在雙態(tài)操作下，其磁化向量不是預(yù)期的被旋轉(zhuǎn)，因此造成存取錯(cuò)誤。
圖16繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，全負(fù)脈沖的存取操作模式。參閱圖16，針對(duì)一個(gè)翻轉(zhuǎn)的操作，在時(shí)段t0，儲(chǔ)存單元是處在無外加磁場的環(huán)境。圖16的上圖是在時(shí)段t1-t5的磁場方向相對(duì)偏壓磁場1206方向的示意圖。磁場H1是施加寫入磁場1400a的時(shí)序關(guān)系，磁場H2是施加寫入磁場1400b的時(shí)序關(guān)系。為了避免偏壓磁場1206的影響，在時(shí)段t1，于二個(gè)45度方向施加寫入磁場1400a、1400b，其用以至少抵消一部份的偏壓磁場1206，或是較佳地，實(shí)質(zhì)上抵消偏壓磁場1206。負(fù)的磁場脈沖，由施加負(fù)電流或是反向電流給對(duì)應(yīng)的電流線來達(dá)成。在時(shí)段t2，由于負(fù)磁場脈沖仍維持，因此仍有寫入磁場1400b，其可以消除偏壓磁場1206的多余分量。在時(shí)段t3，寫入磁場1400a、1400b都是正磁場脈沖。在時(shí)段t4，寫入磁場1400a是負(fù)磁場脈沖，以消除偏壓磁場1206的多余分量。在時(shí)段t5，與時(shí)段t1一樣，而后在時(shí)段t6，停止施加磁場。
圖17繪示依據(jù)本發(fā)明的操作磁場能提升操作準(zhǔn)確度的機(jī)制。在圖17中，圖(a)與圖(b)是傳統(tǒng)的情形，由于沒有負(fù)磁場的操作，因此在初始與結(jié)束時(shí)狀態(tài)，都沒有消除偏壓磁場1206的機(jī)制，導(dǎo)致失敗。圖(c)與圖(d)是本發(fā)明的情形，因?yàn)橛胸?fù)磁場的操作，可以在初始與結(jié)束時(shí)狀態(tài)消除偏壓磁場1206的效應(yīng)，因此可以有效增加翻轉(zhuǎn)成功的準(zhǔn)確率。
上述如圖16的操作磁場，主要是針對(duì)改變儲(chǔ)存單元的內(nèi)容。如果針對(duì)存取操作中的寫入操作而言，可以在時(shí)段t1，先讀取儲(chǔ)存單元的內(nèi)容。如果要寫入的資料與目前的資料相同，則不需進(jìn)行后續(xù)翻轉(zhuǎn)的操作。如果要寫入的資料與目前的資料不相同，則才需進(jìn)行后續(xù)翻轉(zhuǎn)的操作，以改變資料內(nèi)容。
換句話說，在讀取資資料時(shí)，本發(fā)明提出可以施加相反的磁場，以至少消除一部份的偏壓磁場，或是實(shí)質(zhì)上消除偏壓磁場，使讀出的準(zhǔn)確度增加。
綜上所述，在本發(fā)明提出如圖16的操作磁場，由于時(shí)段t1，較佳地配合時(shí)段t6的操作，允許由增加偏壓磁場，而進(jìn)一步減少寫入電流。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，適用于對(duì)一磁性存儲(chǔ)器裝置的一磁性儲(chǔ)存單元，以一雙態(tài)模式來存取資料，其中該磁性儲(chǔ)存單元結(jié)構(gòu)包括一磁性自由疊層，該磁性自由疊層被施加有一偏壓磁場，以該偏壓磁場方向?yàn)?度，做為一參考方向，其中該磁性存儲(chǔ)器置由一第一電電流線以及一第二電流線，使流過該第一電流線的一正電流會(huì)產(chǎn)生在+45度方向的磁場，流過該第二電流線的一正電流會(huì)產(chǎn)生在-45度方向的磁場，其特征在于，該資料存取方法包括一改變數(shù)據(jù)操作，用以改變?cè)摯判詢?chǔ)存單元的一儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，該改變數(shù)據(jù)操作包括在一第一階段，同時(shí)施加一第一方向的一電流給該第一電流線，以及在該第一方向的一電流給該第二電流線以抵消至少一部份的該偏壓磁場；以及進(jìn)行一翻轉(zhuǎn)操作，將該磁性自由疊層的一磁化向量反轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，其特征在于，其中該翻轉(zhuǎn)操作包括在一第二階段，同時(shí)施加一第二方向的一電流給該第一電流線，以及該第一方向的一電流給該第二電流線；在一第三階段，同時(shí)施加該第二方向的一電流給該第一電流線，以及該第二方向的一電流給該第二電流線；在一第四階段，同時(shí)施加該第一方向的一電流給該第一電流線，以及該第二方向的一電流給該第二電流線；以及在一第五階段，同時(shí)施加該第一方向的一電流給該第一電流線，以及該第一方向的一電流給該第二電流線；其中該第一方向與該第二方向互為反方向。
3.如權(quán)利要求2項(xiàng)所述的磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，其特征在于，其中該第一方向是一正電流方向或是一負(fù)電流方向。
4.如權(quán)利要求2項(xiàng)所述的磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，其特征在于，其中在該第一階段之前與在該第五階段之后，該磁性儲(chǔ)存單元處于無外部磁場狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求2項(xiàng)所述的磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，其特征在于，其中在該第五階段中，施加在該磁性儲(chǔ)存單元的一總磁場實(shí)質(zhì)上抵銷該偏壓磁場。
6.如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，其特征在于，其中在該第一階段中，施加在該磁性儲(chǔ)存單元的一總磁場實(shí)質(zhì)上抵銷該偏壓磁場。
7.如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，其特征在于，其中該翻轉(zhuǎn)操作中，在停止施加磁場前的一階段，同時(shí)施加該第一方向的一電流給該第一電流線，以及在該第一方向的一電流給該第二電流線以抵消至少一部份的該偏壓磁場。
8.一種磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，適用于對(duì)一磁性存儲(chǔ)器裝置的一磁性儲(chǔ)存單元，以一雙態(tài)模式來存取資料，其中該磁性儲(chǔ)存單元結(jié)構(gòu)包括一磁性自由疊層，該磁性自由疊層被施加有一偏壓磁場，以該偏壓磁場方向?yàn)?度，做為一參考方向，其中該磁性存儲(chǔ)器裝置由一第一電流線以及一第二電流線，使流過該第一電流線的一正電流會(huì)產(chǎn)生在+45度方向的磁場，流過該第二電流線的一正電流會(huì)產(chǎn)生在-45度方向的磁場，其特征在于，該資料存取方法包括一寫入操作，用以對(duì)該磁性儲(chǔ)存單元寫入一欲寫入數(shù)據(jù)，包括在一第一階段，同時(shí)施加一第一方向的一電流給該第一電流線，以及該第一方向的一電流給該第二電流線；讀出該磁性儲(chǔ)存單元目前所儲(chǔ)存的一目前數(shù)據(jù)，其中如果該欲寫入資料與該目前資料相同，則停止施加該些電流，如果該欲寫入資料與該目前資料不相同，則繼續(xù)進(jìn)行以下步驟；在一第二階段，同時(shí)施加一第二方向的一電流給該第一電流線，以及該第一方向的一電流給該第二電流線；在一第三階段，同時(shí)施加該第二方向的一電流給該第一電流線，以及該第二方向的一電流給該第二電流線；在一第四階段，同時(shí)施加該第一方向的一電流給該第一電流線，以及一該第二方向的一電流給該第二電流線；以及在一第五階段，同時(shí)施加該第一方向的一電流給該第一電流線，以及該第一方向的一電流給該第二電流線；其中該第一方向與該第二方向互為反方向。
9.如權(quán)利要求8項(xiàng)所述的磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，其特征在于，其中該第一方向是一負(fù)電流方向或是一正電流方向。
10.如權(quán)利要求8項(xiàng)所述的磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，其特征在于，其中在該第一階段之前與在該第五階段之后，該磁性儲(chǔ)存單元處于無外部磁場狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求8項(xiàng)所述的磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，其特征在于，其中在該第一階段中，施加在該磁性儲(chǔ)存單元的一總磁場實(shí)質(zhì)上抵銷該偏壓磁場。
12.如權(quán)利要求8項(xiàng)所述的磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，其特征在于，其中該在該第五階段中，施加在該磁性儲(chǔ)存單元的一總磁場實(shí)質(zhì)上抵銷該偏壓磁場。
13.一種磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，適用于對(duì)一磁性存儲(chǔ)器裝置的一磁性儲(chǔ)存單元，以一雙態(tài)模式來存取資料，其中該磁性儲(chǔ)存單元結(jié)構(gòu)包括一磁性自由疊層，該磁性自由疊層被施加有一偏壓磁場，以該偏壓磁場方向?yàn)?度，做為一參考方向，其中該磁性存儲(chǔ)器裝置由一第一電流線以及一第二電流線，使流過該第一電流線的一正電流會(huì)產(chǎn)生在+45度方向的磁場，流過該第二電流線的一正電流會(huì)產(chǎn)生在-45度方向的磁場，該磁性自由疊層被施加有一偏壓磁場，其特征在于，該資料存取方法包括一讀取操作，用以對(duì)該磁性儲(chǔ)存單元讀取所儲(chǔ)存的一數(shù)據(jù)，包括同時(shí)施加在一方向的一電流給該第一電流線，以及在該方向的一電流給該第二電流線，其中該些電流所產(chǎn)生的一總磁場，用以消除至少一部份該偏壓磁場；以及讀出該磁性儲(chǔ)存單元目前所儲(chǔ)存的該數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求13項(xiàng)所述的磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，其特征在于，其中該方向是一負(fù)電流方向。
15.如權(quán)利要求13項(xiàng)所述的磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，其特征在于，其中施加該些電流之前，該磁性儲(chǔ)存單元處于無外部磁場狀態(tài)。
16.如權(quán)利要求13項(xiàng)所述的磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，其特征在于，其中在該總磁場，實(shí)質(zhì)上抵銷該偏壓磁場。
全文摘要
一種磁性存儲(chǔ)器的資料存取方法，以雙態(tài)模式來存取資料。利用第一電流線與第二電流線以提供操作電流。資料存取方法包括一改變資料操作，以改變磁性儲(chǔ)存單元的一儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。在一第一階段，同時(shí)施加一第一方向的一電流給該第一電流線，以及在該第一方向的一電流給該第二電流線。在停止施加磁場前的一階段，同時(shí)施加該第一方向的一電流給該第一電流線，以及在該第一方向的一電流給該第二電流線以抵消至少一部分的該偏壓磁場。
文檔編號(hào)G11C11/16GK101071627SQ200610079500
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者李元仁, 洪建中 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院