括從MTJ 210橫向延伸到頂部通孔204的延長部分205。底部電極212也包括從MTJ 210橫向延伸到底部通孔214的延長部分211。
[0030]圖2B是圖2A中示出的STT-MRAM結(jié)構(gòu)200的俯視圖，其中虛線表示隱藏層。例如，在圖2B中，MTJ 210隱藏在頂部電極206之下。頂部通孔204和底部通孔214隱藏在頂部導電層202之下。
[0031]如從圖2A及圖2B兩幅圖中均可看到，頂部電極206和底部電極212彼此基本對齊。頂部電極206的延長部分205也與底部電極212的延長部分212基本對齊。施加到MTJ 210的切換電流沿從頂部導電層202到頂部電極206、穿過MTJ 210到底部電極212并隨后到達底部導電層216的電流路徑流動。根據(jù)本公開的各個方面，頂部導電層202與MTJ210之間的橫向移位導致切換電流在頂部電極206和底部電極212兩者中均橫向流動(例如，在與諸MTJ層平行的平面中流動)。當向MTJ 210施加切換電流時，自然地由切換電流在該電流路徑周圍感應出磁場。在常規(guī)MTJ配置中，穿過MTJ 210從頂部鐵磁層207行至底部鐵磁層209的切換電流感應出該磁場的第一部分(H1)(在圖2B中示出)，該第一部分與MTJ層207、208、209的平面平行地環(huán)繞該電流路徑。
[0032]根據(jù)本公開的各個方面，在頂部電極206中從頂部通孔206行至MTJ 210的切換電流感應出該磁場的第二部分(H2)，該第二部分環(huán)繞頂部電極206中的切換電流。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應當理解，該磁場的第二部分H2被定向成穿過MTJ210，如由圖2A和2B中示出的方向上的磁場向量201所示。
[0033]根據(jù)本公開的各個方面，在底部電極212中從MTJ 210行至底部通孔214的切換電流感應出該磁場的第三部分(H3)，該第三部分環(huán)繞底部電極212中的電流。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應當理解，該磁場的第三部分H3被定向成穿過MTJ 210，如由圖2A和2B中示出的方向上的磁場向量203所示。
[0034]根據(jù)本公開的各個方面，頂部和底部電極的延長部分205、211的基本互相對齊(即，圖案化)導致該磁場的第二部分H2和該磁場的第三部分H3在穿過MTJ 210的一個方向上互為加性。
[0035]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應當意識到，MTJ的對齊在最為能量有利的磁化方向上的軸通常被稱為該MTJ的“易軸”。例如，MTJ可被配置成具有橢圓形形狀，其中MTJ 210的易軸對應于該橢圓形形狀的長軸。在圖2B中，MTJ 210具有矩形形狀且MTJ 210的易軸對應于該矩形形狀的長軸。
[0036]根據(jù)本公開的一方面，頂部電極206和底部電極212被安排成使得由被施加到MTJ210的切換電流感應出的磁場的互為加性的部分氏和H3被定向成在垂直于該MTJ的易軸的方向上穿過該MTJ 210。
[0037]根據(jù)參考圖3A和3B描述的本公開的另一方面，由被施加到MTJ的切換電流所感應出的磁場的互為加性的部分比和H 3可被定向成在平行于該MTJ的易軸的方向上穿過該MTJ0圖3A是根據(jù)本公開一方面的STT-MRAM 300的框圖。STT-MRAM 300包括MTJ 310，該MTJ 310具有頂部鐵磁層307、底部鐵磁層309、和耦合在頂部鐵磁層307與底部鐵磁層309之間的隧道壁皇層308。在一個實現(xiàn)中，例如，頂部鐵磁層307可以是自由層而底部鐵磁層309可以是固定層。在另一實現(xiàn)中，頂部鐵磁層307可以是固定層而底部鐵磁層309可以是自由層。隧道壁皇層308可以由絕緣材料(諸如舉例而言MgO)制成。
[0038]頂部鐵磁層307耦合到頂部電極306而底部鐵磁層309耦合到底部電極312。頂部導電層302 (諸如金屬層M5)藉由頂部通孔304耦合到頂部電極306，而底部導電層316 (諸如金屬層M4)藉由底部通孔314(也稱為觸點)耦合到底部電極312。
[0039]圖3B是圖3A中示出的STT-MRAM結(jié)構(gòu)300的俯視圖，其中虛線表示隱藏層。例如，在圖3B中，MTJ 310隱藏在頂部電極306之下。頂部通孔304和底部通孔314隱藏在頂部導電層302之下。
[0040]如在圖3B中最能看到的，頂部導電層302和底部導電層316包括相對于MTJ310橫向偏移的部分。頂部電極306包括從MTJ 310橫向延伸到頂部通孔304的延長部分305。底部電極312也包括從MTJ 310橫向延伸到底部通孔314的延長部311。
[0041]從圖3A及圖3B兩幅圖中均可看到，頂部電極306和底部電極312彼此基本對齊。頂部電極306的延長部分305也與底部電極312的延長部分311基本對齊。施加到MTJ 310的切換電流沿從頂部導電層302到頂部電極306、穿過MTJ 310到底部電極312并隨后到達底部導電層316的電流路徑流動。根據(jù)本公開的各個方面，頂部導電層302與MTJ 310之間的橫向移位導致切換電流在頂部電極306和底部電極312兩者中均橫向流動(例如，在與諸MTJ層平行的平面中流動)。
[0042]當向MTJ 310施加切換電流時，自然地由切換電流在該電流路徑周圍感應出磁場。在常規(guī)MTJ配置中，穿過MTJ 310從頂部鐵磁層307行至底部鐵磁層309的切換電流感應出磁場的第一部分(H1)(在圖3B中示出)，該第一部分與MTJ層307、308、309的平面平行地環(huán)繞該電流路徑。
[0043]根據(jù)本公開的各個方面，在頂部電極306中從頂部通孔304行至MTJ 310的切換電流感應出該磁場的第二部分(H2)，該第二部分環(huán)繞頂部電極306中的切換電流。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應當理解，該磁場的第二部分H2被定向成穿過MTJ310，如由圖3B中示出的方向上的磁場向量301所示。
[0044]根據(jù)本公開的各個方面，在底部電極312中從MTJ 310行至底部通孔314的切換電流感應出該磁場的第三部分(H3)，該第三部分環(huán)繞底部電極312中的電流。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應當理解，該磁場的第三部分H3被定向成穿過MTJ 310，如由圖3B中示出的方向上的磁場向量303所示。
[0045]根據(jù)本公開的各個方面，頂部和底部電極306、312的延長部分305、311的基本互相對齊(即，圖案化)導致該磁場的第二部分H2和該磁場的第三部分H3在穿過MTJ 310的一個方向上互為加性。
[0046]在圖3B中，MTJ 310具有矩形形狀且MTJ 310的易軸對應于該矩形形狀的長軸。根據(jù)本公開的一方面，頂部電極306和底部電極312被安排成使得由被施加到MTJ 310的切換電流所感應出的磁場的互為加性的部分比和H3被定向成在平行于MTJ的易軸的方向上穿過MTJ 310。
[0047]電極306、312被設(shè)計成更有效地控制由內(nèi)部切換電流所感應出的磁場。電極306、312的厚度可通過添加更多電極材料或通過與其他導電層(例如，層302、316和其他層)組合來增加，以便減小跨該STT-MRAM設(shè)備的電流-電阻或IR壓降。因此，切換時間和切換能量消耗被降低，從而導致改善的效率和性能。
[0048]根據(jù)參考圖4A和4B描述的本公開的另一方面，由被施加到MTJ的切換電流所感應出的磁場的互為加性的部分比和化可被定向成與該MTJ的易軸成角度地穿過該MTJ。圖4A是根據(jù)本公開一方面的STT-MRAM 400的框圖。STT-MRAM400包括MTJ 410，該MTJ 410包括頂部鐵磁層407、底部鐵磁層409和耦合于頂部鐵磁層407和底部鐵磁層409之間的隧道壁皇層408。在一個實現(xiàn)中，例如，頂部鐵磁層407可以是自由層而底部鐵磁層409可以是固定層。在另一實現(xiàn)中，頂部鐵磁層407可以是固定層而底部鐵磁層409可以是自由層。隧道壁皇層408可以由絕緣材料(諸如舉例而言MgO)制成。
[0049]頂部鐵磁層407耦合到頂部電極406而底部鐵磁層409耦合到底部電極412。頂部導電層402 (諸如金屬層M5)藉由頂部通孔404耦合到頂部電極406。底部導電層416 (諸如金屬層M4)藉由底部通孔414(也稱為觸點)耦合到底部電極412。
[0050]圖4B是圖4A中示出的STT-MRAM結(jié)構(gòu)400的俯視圖，其中虛線表示隱藏層。例如，在圖4B中，MTJ 410隱藏在頂部電極406之下。頂部通孔404和底部通孔414隱藏在頂部導電層402之下。
[0051]如在圖4B中所見，頂部導電層402和底部導電層416包括相對于MTJ 410橫向偏移的部分。頂部電極406包括從MTJ 410橫向延伸到頂部通孔404的延長部分405。底部電極412也包括從MTJ 410橫向延伸到底部通孔414的延長部分411。