CN112349830A - 磁存储器件 - Google Patents

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CN112349830A CN202010633174.7A CN202010633174A CN112349830A CN 112349830 A CN112349830 A CN 112349830A CN 202010633174 A CN202010633174 A CN 202010633174A CN 112349830 A CN112349830 A CN 112349830A
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Abstract

公开了一种磁存储器件，该磁存储器件包括：在第一方向上延伸并且具有被固定在一个方向上的磁化方向的第一磁性图案；以及跨过第一磁性图案延伸的多个第二磁性图案。第二磁性图案在与第一方向交叉的第二方向上延伸并且在第一方向上彼此间隔开。每个第二磁性图案包括在第二方向上彼此间隔开的多个磁畴。

Description

磁存储器件
技术领域
本公开涉及磁存储器件，更具体地，涉及使用磁畴壁的移动的磁存储器件。
背景技术
随着电子器件趋向于更高的速度和更低的功耗，对于包括在其中的存储器件，也需要高速的读/写操作和低的操作电压。为了满足这些需求，已经开发了磁存储器件作为存储器件。由于磁存储器件高速运行并且具有非易失性特性，所以其作为下一代存储器件引起了相当大的关注。特别地，最近已经研究和开发了利用磁性材料中的磁畴壁的移动的新的磁存储器件。
发明内容
本发明构思的一些示例实施方式提供了一种能够高度集成的磁存储器件。
本发明构思的一些示例实施方式提供了一种能够被容易地批量制造的磁存储器件。
根据本发明构思的一些示例实施方式，一种磁存储器件可以包括：在第一方向上延伸并且具有被固定在一个方向上的磁化方向的第一磁性图案；以及跨过第一磁性图案延伸的多个第二磁性图案。所述多个第二磁性图案可以在与第一方向交叉的第二方向上延伸并且可以在第一方向上彼此间隔开。所述多个第二磁性图案中的每个可以包括在第二方向上彼此间隔开的多个磁畴。
根据本发明构思的一些示例实施方式，一种磁存储器件可以包括：在衬底上在第一方向上延伸的导电线；在导电线上并且在第一方向上延伸的第一磁性图案；以及在第一磁性图案上并且跨过第一磁性图案延伸的多个第二磁性图案。所述多个第二磁性图案可以在与第一方向交叉的第二方向上延伸并且可以在第一方向上彼此间隔开。所述多个第二磁性图案中的每个可以包括在第二方向上彼此间隔开的多个磁畴。
根据本发明构思的一些示例实施方式，一种磁存储器件可以包括第一磁性图案以及跨过第一磁性图案延伸的多个第二磁性图案。所述多个第二磁性图案中的每个可以包括在一个方向上彼此间隔开的多个磁畴。第一磁性图案可以电连接到所述多个第二磁性图案中的每个。
附图说明
图1示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的简化透视图。
图2示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的俯视图。
图3A示出了沿图2的线A-A'截取的截面图。
图3B示出了沿图2的线B-B'截取的截面图。
图3C和图3D示出了显示图3A的部分P的放大图。
图4A、图4B、图5A和图5B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的读操作的概念图。
图6A、图6B、图7A和图7B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的写操作的概念图。
图8A至图10B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的制造磁存储器件的方法的截面图。
图11示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的简化透视图。
图12示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的俯视图。
图13A示出了沿图12的线A-A'截取的截面图。
图13B示出了沿图12的线B-B'截取的截面图。
图14A和图14B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的读操作的概念图。
图15A和图15B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的写操作的概念图。
图16A至图18B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的制造磁存储器件的方法的截面图。
图19示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的简化透视图。
图20示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的俯视图。
图21A示出了沿图20的线A-A'截取的截面图。
图21B示出了沿图20的线B-B'截取的截面图。
图22A和图22B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的读操作的概念图。
图23A和图23B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的写操作的概念图。
具体实施方式
现在，下面将参考附图详细描述本发明构思的一些示例实施方式。
图1示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的简化透视图。
参考图1，导电线110可以在第一方向D1上延伸(即，主要地/纵长地延伸)。导电线110可以在其上提供有在第一方向D1上延伸的第一磁性图案120。多个第二磁性图案150可以设置在第一磁性图案120上，同时跨过第一磁性图案120伸展(即，延伸)。所述多个第二磁性图案150可以在与第一方向D1交叉(例如垂直于第一方向D1)的第二方向D2上延伸，并且可以沿着第一方向D1彼此间隔开。所述多个第二磁性图案150可以沿着垂直于第一方向D1和第二方向D2的第三方向D3与导电线110间隔开。第一磁性图案120可以设置在导电线110和所述多个第二磁性图案150之间。第一磁性图案120和导电线110可以沿着第一方向D1彼此平行地延伸，并且可以跨过所述多个第二磁性图案150伸展。
多个隧道势垒图案140可以插置在第一磁性图案120和所述多个第二磁性图案150之间。所述多个隧道势垒图案140可以在第二方向D2上延伸并且可以沿着第一方向D1彼此间隔开。所述多个隧道势垒图案140中的每个可以插置在第一磁性图案120与所述多个第二磁性图案150中的相应一个第二磁性图案(即，各个第二磁性图案)之间。
图2示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的俯视图。图3A示出了沿图2的线A-A'截取的截面图。图3B示出了沿图2的线B-B'截取的截面图。图3C和图3D示出了显示图3A的部分P的放大图。
参考图2、图3A和图3B，衬底100可以在其上提供有导电线110，该导电线110在平行于衬底100的顶表面100U的第一方向D1上延伸。导电线110可以包括金属(例如铜、钨或铝)和金属氮化物(例如钽氮化物、钛氮化物或钨氮化物)中的一种或更多种。
第一磁性图案120可以在导电线110上在第一方向D1上延伸。导电线110可以设置在衬底100和第一磁性图案120之间。第一磁性图案120和导电线110可以沿着第一方向D1彼此平行地延伸。第一磁性图案120可以包括钴(Co)、铁(Fe)和镍(Ni)中的一种或更多种。
层间电介质层135可以设置在衬底100上，在导电线110和第一磁性图案120上(例如覆盖导电线110和第一磁性图案120)。层间电介质层135可以覆盖导电线110的侧表面和第一磁性图案120的侧表面。第一磁性图案120可以具有与层间电介质层135的顶表面基本共面的顶表面。层间电介质层135可以包括例如硅氧化物、硅氮化物和硅氮氧化物中的一种或更多种。
层间电介质层135可以在其上提供有跨过第一磁性图案120伸展的多个第二磁性图案150。所述多个第二磁性图案150可以在与第一方向D1交叉的第二方向D2上延伸，并且可以沿着第一方向D1彼此间隔开。第一方向D1和第二方向D2可以平行于衬底100的顶表面100U。所述多个第二磁性图案150可以沿着垂直于衬底100的顶表面100U的第三方向D3与导电线110间隔开，并且第一磁性图案120可以设置在导电线110和所述多个第二磁性图案150之间。第一磁性图案120可以沿着第三方向D3与导电线110垂直地重叠，并且可以沿着第一方向D1与导电线110平行地延伸。第一磁性图案120和导电线110可以跨过所述多个第二磁性图案150伸展。
所述多个第二磁性图案150中的每个可以包括多个磁畴D和多个磁畴壁DW。在所述多个第二磁性图案150的每个中，所述多个磁畴D和所述多个磁畴壁DW可以沿着第二方向D2交替且重复地布置。磁畴D可以是磁性物质中(例如在每个第二磁性图案150中)的磁化方向均匀的区域，并且所述多个磁畴壁DW可以是磁性物质中的在所述多个磁畴D之间的在该处磁化方向改变的区域。所述多个磁畴壁DW中的每个可以限定具有不同的磁化方向的磁畴D之间的边界。磁畴D的大小和磁化方向可以通过外部能量以及磁性物质的形状和大小而被适当地控制。磁畴壁DW可以通过施加到磁性物质的电流或磁场而移动。所述多个第二磁性图案150中的每个可以包括钴(Co)、铁(Fe)和镍(Ni)中的一种或更多种。
多个隧道势垒图案140可以插置在第一磁性图案120和所述多个第二磁性图案150之间。所述多个隧道势垒图案140可以在第二方向D2上延伸并且可以沿第一方向D1彼此间隔开。所述多个隧道势垒图案140中的每个可以插置在第一磁性图案120和所述多个第二磁性图案150中的相应一个第二磁性图案150之间，并且可以在该相应的第二磁性图案150和层间电介质层135之间延伸。所述多个隧道势垒图案140中的每个可以包括镁(Mg)氧化物层、钛(Ti)氧化物层、铝(Al)氧化物层、镁-锌(Mg-Zn)氧化物层和/或镁-硼(Mg-B)氧化物层中的一种或更多种。
参考图3C和图3D，第一磁性图案120可以是其磁化方向120MD被固定在一个方向上的参考层，每个第二磁性图案150可以是其磁化方向150MD可切换的自由层。每个磁畴D可以具有能够平行于或反平行于第一磁性图案120的磁化方向120MD取向的磁化方向150MD。例如，如图3C所示，第一磁性图案120的磁化方向120MD和每个磁畴D的磁化方向150MD可以垂直于第一磁性图案120和每个隧道势垒图案140之间的界面。在这种情况下，第一磁性图案120和第二磁性图案150中的每个可以包括垂直磁性材料(例如CoFeTb、CoFeGd或CoFeDy)、具有L10结构的垂直磁性材料、六方密排(HCP)晶格结构的CoPt以及垂直磁化结构中的一种或更多种。具有L10结构的垂直磁性材料可以包括L10结构的FePt、L10结构的FePd、L10结构的CoPd和L10结构的CoPt中的一种或更多种。垂直磁化结构可以包括交替且重复地堆叠的磁性层和非磁性层。例如，垂直磁化结构可以包括(Co/Pt)n、(CoFe/Pt)n、(CoFe/Pd)n、(Co/Pd)n、(Co/Ni)n、(CoNi/Pt)n、(CoCr/Pt)n和(CoCr/Pd)n(其中n是堆叠数量)中的一种或更多种。作为另一示例，如图3D所示，第一磁性图案120的磁化方向120MD和每个磁畴D的磁化方向150MD可以平行于第一磁性图案120和每个隧道势垒图案140之间的界面。在这种情况下，第一磁性图案120和第二磁性图案150中的每个可以包括铁磁材料，并且第一磁性图案120可以进一步包括固定铁磁材料的磁化方向的反铁磁材料。
返回参考图2、图3A和图3B，第一磁性图案120可以在第一方向D1上延伸，并且可以公共地连接到所述多个第二磁性图案150(例如电连接到所述多个第二磁性图案150中的每个)。第一磁性图案120可以从导电线110与所述多个第二磁性图案150中的一个之间的第一位置朝向导电线110与所述多个第二磁性图案150中的另一个之间的第二位置延伸(和/或延伸到该第二位置)。
图4A、图4B、图5A和图5B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的读操作的概念图。图4A和图5A示出了沿图2的线A-A'截取的截面图。图4B和图5B示出了沿图2的线B-B'截取的截面图。为了描述的简洁，说明了其中磁化方向120MD和150MD垂直于第一磁性图案120与每个隧道势垒图案140之间的界面的示例情况，但是本发明构思不限于此。即使当磁化方向120MD和150MD平行于第一磁性图案120与每个隧道势垒图案140之间的界面时，磁存储器件也可以如下进行读操作。
参考图2、图4A和图4B，用于移动磁畴壁DW的电流I可以流过所述多个第二磁性图案150中的一个第二磁性图案。所述多个第二磁性图案150中的其余的第二磁性图案可以保持处于电浮置状态F。电流I的方向可以确定所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案中的磁畴壁DW的移动方向。磁畴壁DW可以沿电子E的移动方向移动，因此磁畴壁DW可以在与电流I的方向相反的方向上移动。例如，电流I可以在第二方向D2上流动，但是磁畴壁DW可以在与第二方向D2相反的方向上移动。
在所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案中，每个磁畴D的磁化方向150MD可以与第一磁性图案120的磁化方向120MD平行或反平行。磁畴D可以包括隔着磁畴壁DW中的相应一个磁畴壁DW彼此相邻的第一磁畴Da和第二磁畴Db。第一磁畴Da的磁化方向150MD可以与第二磁畴Db的磁化方向150MD相反。当电流I流过所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案时，磁畴壁DW的移动可以允许第一磁畴Da与第一磁性图案120对准。第一磁性图案120和第一磁畴Da可以构成第一磁隧道结MTJ1。
读电流Iread可以流过第一磁隧道结MTJ1。读电流Iread可以沿着与第一磁性图案120和所述多个隧道势垒图案140中的相应一个隧道势垒图案140之间的界面垂直的方向(例如第三方向D3)从第一磁性图案120向第一磁畴Da流动。读电流Iread可以检测第一磁隧道结MTJ1的电阻状态。读电流Iread可以检测第一磁隧道结MTJ1是处于高电阻状态还是处于低电阻状态。例如，第一磁畴Da的磁化方向150MD可以平行于第一磁性图案120的磁化方向120MD，在这种情况下，第一磁隧道结MTJ1可以处于低电阻状态。可以从第一磁隧道结MTJ1的电阻状态检测存储在第一磁畴Da中的数据(例如逻辑状态0或1)。
此后，参考图2、图5A和图5B，电流I可以再次流过所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案。所述多个第二磁性图案150中的其余的第二磁性图案可以保持处于电浮置状态F。当电流I流过所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案时，磁畴壁DW的移动可以允许第二磁畴Db与第一磁性图案120对准。第一磁性图案120和第二磁畴Db可以构成第二磁隧道结MTJ2。
读电流Iread可以流过第二磁隧道结MTJ2。读电流Iread可以沿着与第一磁性图案120和所述多个隧道势垒图案140中的相应一个隧道势垒图案140之间的界面垂直的方向(例如第三方向D3)从第一磁性图案120向第二磁畴Db流动。读电流Iread可以检测第二磁隧道结MTJ2的电阻状态。读电流Iread可以检测第二磁隧道结MTJ2是处于高电阻状态还是处于低电阻状态。例如，第二磁畴Db的磁化方向150MD可以与第一磁性图案120的磁化方向120MD反平行，在这种情况下，第二磁隧道结MTJ2可以处于高电阻状态。可以从第二磁隧道结MTJ2的电阻状态检测存储在第二磁畴Db中的数据(例如逻辑状态1或0)。
根据本发明构思的一些实施方式，第一磁性图案120可以跨过所述多个第二磁性图案150伸展，并且还可以公共地连接到所述多个第二磁性图案150。在这种情况下，可以在所述多个第二磁性图案150上顺序地且单独地执行上述读操作。
图6A、图6B、图7A和图7B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的写操作的概念图。图6A和图7A示出了沿图2的线A-A'截取的截面图。图6B和图7B示出了沿图2的线B-B'截取的截面图。为了描述的简洁，下面将说明其中磁化方向120MD和150MD垂直于第一磁性图案120与每个隧道势垒图案140之间的界面的示例情况，但是本发明构思不限于此。即使当磁化方向120MD和150MD平行于第一磁性图案120与每个隧道势垒图案140之间的界面时，磁存储器件也可以如下执行写操作。
参考图2、图6A和图6B，用于移动磁畴壁DW的电流I可以流过所述多个第二磁性图案150中的一个第二磁性图案。所述多个第二磁性图案150中的其余的第二磁性图案可以保持处于电浮置状态F。例如，电流I可以在第二方向D2上流动，并且磁畴壁DW可以在与第二方向D2相反的方向上移动(例如电子E的移动方向)。当电流I流过所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案时，磁畴壁DW的移动可以允许第一磁畴Da与第一磁性图案120对准。第一磁性图案120和第一磁畴Da可以构成第一磁隧道结MTJ1。例如，第一磁畴Da的磁化方向150MD可以平行于第一磁性图案120的磁化方向120MD。
写电流Isw可以流过第一磁隧道结MTJ1。写电流Isw可以沿着与第一磁性图案120和所述多个隧道势垒图案140中的相应一个隧道势垒图案140之间的界面垂直的方向(例如第三方向D3)从第一磁性图案120向第一磁畴Da流动。写电流Isw可以具有比读电流Iread的大小大的大小。第一磁畴Da的磁化方向150MD可以通过由写电流Isw引起的自旋转移矩而反转。例如，由于由写电流Isw引起的自旋转移矩，第一磁畴Da的磁化方向150MD可以与第一磁性图案120的磁化方向120MD反平行地切换。
此后，参考图2、图7A和图7B，电流I可以再次流过所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案150。所述多个第二磁性图案150中的其余的第二磁性图案150可以保持处于电浮置状态F。当电流I流过所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案150时，磁畴壁DW的移动可以允许第二磁畴Db与第一磁性图案120对准。第一磁性图案120和第二磁畴Db可以构成第二磁隧道结MTJ2。例如，第二磁畴Db的磁化方向150MD可以与第一磁性图案120的磁化方向120MD反平行。
写电流Isw可以流过第二磁隧道结MTJ2。写电流Isw可以沿着与第一磁性图案120和所述多个隧道势垒图案140中的相应一个隧道势垒图案140之间的界面垂直的方向(例如与第三方向D3相反的方向)从第二磁畴Db向第一磁性图案120流动。第二磁畴Db的磁化方向150MD可以通过由写电流Isw引起的自旋转移矩反转。例如，由于由写电流Isw引起的自旋转移矩，第二磁畴Db的磁化方向150MD可以与第一磁性图案120的磁化方向120MD平行地切换。
根据本发明构思的一些实施方式，第一磁性图案120可以跨过所述多个第二磁性图案150伸展，并且还可以公共地连接到所述多个第二磁性图案150。在这种情况下，可以在所述多个第二磁性图案150上顺序地且单独地执行上述写操作。
图8A至图10B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的制造磁存储器件的方法的截面图。图8A、图9A和图10A示出了沿图2的线A-A'截取的截面图。图8B、图9B和图10B示出了沿图2的线B-B'截取的截面图。可以进行省略以避免以上参考图2和图3A至图3D讨论的磁存储器件的重复说明。
参考图2、图8A和图8B，可以在衬底100上顺序地形成导电层110L和第一磁性层120L。导电层110L可以插置在衬底100和第一磁性层120L之间。导电层110L和第一磁性层120L可以通过使用化学气相沉积或物理气相沉积(例如溅射沉积)形成。可以在第一磁性层120L上形成第一掩模图案M1。第一掩模图案M1可以具有在第一方向D1上延伸的线形形状。第一掩模图案M1可以包括相对于导电层110L和第一磁性层120L具有蚀刻选择性的材料。
参考图2、图9A和图9B，可以执行第一蚀刻工艺，其中第一掩模图案M1用作蚀刻掩模以蚀刻第一磁性层120L和导电层110L。第一蚀刻工艺可以被执行，使得第一磁性层120L和导电层110L可以被顺序地蚀刻以形成第一磁性图案120和导电线110。第一磁性图案120和导电线110可以通过使用限定第一掩模图案M1的单个光掩模形成，结果，第一磁性图案120和导电线110可以具有基本相同的平面形状。例如，第一磁性图案120和导电线110可以每个具有在第一方向D1上延伸的线形形状。
层间电介质层135可以在衬底100上形成，从而覆盖第一磁性图案120和导电线110的侧壁。层间电介质层135的形成可以包括例如在衬底100上形成覆盖第一磁性图案120和导电线110的电介质层以及对电介质层执行平坦化工艺以使第一磁性图案120的顶表面暴露。在一些实施方式中，可以在平坦化工艺期间去除第一掩模图案M1。
参考图2、图10A和图10B，隧道势垒层140L和第二磁性层150L可以在层间电介质层135上顺序地形成，从而覆盖第一磁性图案120的顶表面。隧道势垒层140L可以插置在层间电介质层135和第二磁性层150L之间，并且可以在第二磁性层150L与第一磁性图案120的顶表面之间延伸。隧道势垒层140L和第二磁性层150L可以通过使用化学气相沉积或物理气相沉积(例如溅射沉积)来形成。第二磁性层150L可以包括多个磁畴D和多个磁畴壁DW。
可以在第二磁性层150L上形成第二掩模图案M2。每个第二掩模图案M2可以具有在第二方向D2上延伸的线形形状。第二掩模图案M2可以沿着第一方向D1彼此间隔开。第二掩模图案M2可以包括相对于隧道势垒层140L和第二磁性层150L具有蚀刻选择性的材料。
返回参考图2、图3A和图3B，可以执行第二蚀刻工艺，其中第二掩模图案M2用作蚀刻掩模以蚀刻第二磁性层150L和隧道势垒层140L。第二蚀刻工艺可以被执行，使得第二磁性层150L和隧道势垒层140L可以被顺序地蚀刻以形成第二磁性图案150和隧道势垒图案140。第二磁性图案150可以跨过第一磁性图案120和导电线110伸展，并且可以沿着第二方向D2延伸到层间电介质层135上。每个隧道势垒图案140可以插置在第一磁性图案120与第二磁性图案150中的相应一个第二磁性图案150之间，并且可以沿着第二方向D2在该相应的第二磁性图案150与层间电介质层135之间延伸。第二磁性图案150和隧道势垒图案140可以通过使用限定第二掩模图案M2的单个光掩模形成。结果，第二磁性图案150和隧道势垒图案140可以具有相同的平面形状。例如，第二磁性图案150可以每个具有在第二方向D2上延伸的线形形状并且可以在第一方向D1上彼此间隔开。隧道势垒图案140可以每个具有在第二方向D2上延伸的线形形状，并且可以在第一方向D1上彼此间隔开。
当在相应的第二磁性图案150下方设置多个第一磁性图案时，所述多个第一磁性图案可以通过使用与用于形成导电线110的光掩模不同的光掩模形成。因此，增加数量的光掩模被用于制造磁存储器件。此外，当形成第二磁性图案150时，可以在每个第二磁性图案150和其相应的第一磁性图案之间进行对准。因此，形成第二磁性图案150中的工艺裕度可能减小。
根据本发明构思，第一磁性图案120可以形成为在第一方向D1上延伸以跨过所述多个第二磁性图案150伸展。在这种情况下，第一磁性图案120和导电线110可以通过使用限定第一掩模图案M1的单个光掩模形成。从这个意义上讲，不需要额外的光掩模来形成第一磁性图案120。因此，可以减少用于制造磁存储器件的光掩模的数量。此外，因为所述多个第二磁性图案150被形成为跨过第一磁性图案120伸展，所以可以在第一磁性图案120和所述多个第二磁性图案150之间建立容易的对准。因此，形成第二磁性图案150中的工艺裕度可以增加。结果，可以容易地批量制造磁存储器件。
图11示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的简化透视图。以下将主要说明与以上参考图1讨论的磁存储器件的差异。
参考图11，导电线110可以具有彼此相反的第一表面110US和第二表面110LS。第一磁性图案120可以设置在导电线110的第一表面110US上。多个第二磁性图案150可以设置在第一磁性图案120上，同时跨过第一磁性图案120伸展。所述多个第二磁性图案150可以在第三方向D3上与导电线110的第一表面110US间隔开，第一磁性图案120可以设置在导电线110的第一表面110US和所述多个第二磁性图案150之间。多个第一隧道势垒图案140可以插置在第一磁性图案120和所述多个第二磁性图案150之间。所述多个第一隧道势垒图案140可以与以上参考图1讨论的所述多个隧道势垒图案140基本相同。
在一些实施方式中，第三磁性图案122可以设置在导电线110的第二表面110LS上。导电线110可以位于第一磁性图案120和第三磁性图案122之间。第一磁性图案120和第三磁性图案122可以隔着导电线110在第三方向D3上彼此间隔开，并且可以沿着第一方向D1平行于导电线110延伸。第一磁性图案120、导电线110和第三磁性图案122可以跨过所述多个第二磁性图案150伸展。
多个第四磁性图案152可以设置在第三磁性图案122上，同时跨过第三磁性图案122伸展。所述多个第四磁性图案152可以在第二方向D2上延伸并且可以沿着第一方向D1彼此间隔开。所述多个第四磁性图案152可以沿着与第三方向D3相反的方向与导电线110的第二表面110LS间隔开。第三磁性图案122可以设置在导电线110的第二表面110LS与所述多个第四磁性图案152之间。第一磁性图案120、导电线110和第三磁性图案122可以跨过所述多个第四磁性图案152伸展。
多个第二隧道势垒图案142可以插置在第三磁性图案122和所述多个第四磁性图案152之间。所述多个第二隧道势垒图案142可以在第二方向D2上延伸，并且可以沿着第一方向D1彼此间隔开。所述多个第二隧道势垒图案142中的每个可以插置在第三磁性图案122与所述多个第四磁性图案152中的相应一个第四磁性图案152之间。
图12示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的俯视图。图13A示出了沿图12的线A-A'截取的截面图。图13B示出了沿图12的线B-B'截取的截面图。以下将主要描述与以上参考图2、图3A和图3B讨论的磁存储器件的差异。
参考图12、图13A和图13B，衬底100可以在其上设置有在平行于衬底100的顶表面100U的第一方向D1上延伸的导电线110。导电线110可以具有彼此相反的第一表面110US和第二表面110LS。第二表面110LS可以比第一表面110US更靠近衬底100。导电线110的第一表面110US和第二表面110LS可以平行于衬底100的顶表面100U。第一磁性图案120可以设置在导电线110的第一表面110US上，同时在第一方向D1上延伸。
在一些实施方式中，第三磁性图案122可以设置在导电线110的第二表面110LS上，同时在第一方向D1上延伸。第三磁性图案122可以设置在衬底100和导电线110之间。导电线110可以位于第一磁性图案120和第三磁性图案122之间。第一磁性图案120和第三磁性图案122可以在与衬底100的顶表面100U垂直的方向上隔着导电线110彼此间隔开，并且可以沿着第一方向D1平行于导电线110延伸。第一磁性图案120和第三磁性图案122可以沿着第三方向D3与导电线110垂直地重叠。第三磁性图案122可以包括与第一磁性图案120的材料基本上相同的材料。
衬底100可以在其上设置有覆盖导电线110以及第一磁性图案120和第三磁性图案122的上层间电介质层135。上层间电介质层135可以与上面参考图2、图3A和图3B讨论的层间电介质层135基本相同。上层间电介质层135可以覆盖导电线110、第一磁性图案120和第三磁性图案122中的每个的侧表面。第一磁性图案120可以具有与上层间电介质层135的顶表面基本共面的顶表面，并且第三磁性图案122可以具有与上层间电介质层135的底表面基本共面的底表面。
上层间电介质层135可以在其上设置有跨过第一磁性图案120伸展的所述多个第二磁性图案150。所述多个第二磁性图案150可以在第三方向D3上与导电线110的第一表面110US间隔开，第一磁性图案120可以设置在导电线110的第一表面110US与所述多个第二磁性图案150之间。第一磁性图案120、导电线110和第三磁性图案122可以跨过所述多个第二磁性图案150伸展。
多个第一隧道势垒图案140可以插置在第一磁性图案120和所述多个第二磁性图案150之间。所述多个第一隧道势垒图案140可以与以上参考图2、图3A和图3B讨论的隧道势垒图案140基本相同。所述多个第一隧道势垒图案140中的每个可以插置在第一磁性图案120与所述多个第二磁性图案150中的相应一个第二磁性图案150之间，并且可以在该相应的第二磁性图案150与上层间电介质层135之间延伸。
多个第四磁性图案152可以设置在衬底100和第三磁性图案122之间。所述多个第四磁性图案152可以跨过第三磁性图案122伸展。所述多个第四磁性图案152可以在第二方向D2上延伸并且可以沿着第一方向D1彼此间隔开。所述多个第四磁性图案152可以沿着与第三方向D3相反的方向与导电线110的第二表面110LS间隔开，并且可以设置在导电线110的第二表面110LS与衬底100之间。第一磁性图案120、导电线110和第三磁性图案122可以跨过所述多个第四磁性图案152伸展。所述多个第四磁性图案152中的每个可以包括多个磁畴D和多个磁畴壁DW。在所述多个第四磁性图案152的每个中，所述多个磁畴D和所述多个磁畴壁DW可以沿着第二方向D2交替且重复地布置。所述多个第四磁性图案152可以包括与所述多个第二磁性图案150的材料基本相同的材料。
多个第二隧道势垒图案142可以插置在第三磁性图案122和所述多个第四磁性图案152之间。所述多个第二隧道势垒图案142可以在第二方向D2上延伸并且可以沿着第一方向D1彼此间隔开。所述多个第二隧道势垒图案142中的每个可以插置在第三磁性图案122与所述多个第四磁性图案152中的相应一个第四磁性图案152之间，并且可以在该相应的第四磁性图案152与上层间电介质层135之间延伸。所述多个第二隧道势垒图案142可以包括与所述多个第一隧道势垒图案140的材料基本相同的材料。
衬底100和上层间电介质层135可以在其间具有下层间电介质层133，该下层间电介质层133覆盖所述多个第四磁性图案152的侧壁和所述多个第二隧道势垒图案142的侧壁。下层间电介质层133可以包括例如硅氧化物、硅氮化物和硅氮氧化物中的一种或更多种。
第一磁性图案120和第三磁性图案122中的每个可以是其磁化方向被固定在一个方向上的参考层。第二磁性图案150和第四磁性图案152中的每个可以是其磁化方向可切换的自由层。在每个第二磁性图案150中，每个磁畴D可以具有能够与第一磁性图案120的磁化方向平行或反平行地取向的磁化方向。在每个第四磁性图案152中，每个磁畴D可以具有能够与第三磁性图案122的磁化方向平行或反平行地取向的磁化方向。例如，类似于以上参考图3C所讨论的，第一和第三磁性图案120和122的磁化方向以及第二和第四磁性图案150和152中的每个磁畴D的磁化方向可以垂直于第一磁性图案120与每个第一隧道势垒图案140之间的界面，并且也垂直于第三磁性图案122与每个第二隧道势垒图案142之间的界面。作为另一示例，类似于以上参考图3D所讨论的，第一和第三磁性图案120和122的磁化方向以及第二和第四磁性图案150和152中的每个磁畴D的磁化方向可以平行于第一磁性图案120与每个第一隧道势垒图案140之间的界面，并且也平行于第三磁性图案122与每个第二隧道势垒图案142之间的界面。
第一磁性图案120可以在第一方向D1上延伸并且公共地连接到所述多个第二磁性图案150，第三磁性图案122可以在第一方向D1上延伸并且公共地连接到所述多个第四磁性图案152。第一磁性图案120可以从导电线110与所述多个第二磁性图案150中的一个之间的第一位置朝向导电线110与所述多个第二磁性图案150中的另一个之间的第二位置延伸(和/或延伸到该第二位置)。第三磁性图案122可以从导电线110与所述多个第四磁性图案152中的一个之间的第三位置朝向导电线110与所述多个第四磁性图案152中的另一个之间的第四位置延伸(和/或延伸到该第四位置)。
图14A和图14B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的读操作的概念图。图14A示出了沿图12的线A-A'截取的截面图。图14B示出了沿图12的线B-B'截取的截面图。以下将主要描述与以上参考图4A、图4B、图5A和图5B讨论的磁存储器件的读操作的差异。
参考图2、图14A和图14B，用于移动磁畴壁DW的第一电流I1可以流过所述多个第二磁性图案150中的一个第二磁性图案。所述多个第二磁性图案150中的其余的第二磁性图案可以保持处于电浮置状态F。例如，在所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案中，第一电流I1可以在第二方向D2上流动，并且磁畴壁DW可以在与第二方向D2相反的方向(例如电子E的移动方向)上移动。在所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案中，每个磁畴D的磁化方向150MD可以与第一磁性图案120的磁化方向120MD平行或反平行。当第一电流I1流过所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案时，磁畴壁DW的移动可以允许第一磁畴Da与第一磁性图案120对准。第一磁性图案120和第一磁畴Da可以构成第一磁隧道结MTJ1。
用于移动磁畴壁DW的第二电流I2可以流过所述多个第四磁性图案152中的一个第四磁性图案。所述多个第四磁性图案152中的其余的第四磁性图案可以保持处于电浮置状态F。例如，在所述多个第四磁性图案152中的所述一个第四磁性图案中，第二电流I2可以在第二方向D2上流动，并且磁畴壁DW可以在与第二方向D2相反的方向(例如电子E的移动方向)上移动。在所述多个第四磁性图案152中的所述一个第四磁性图案中，每个磁畴D的磁化方向152MD可以与第三磁性图案122的磁化方向122MD平行或反平行。当第二电流I2流过所述多个第四磁性图案152中的所述一个第四磁性图案时，磁畴壁DW的移动可以允许第三磁畴Dc与第三磁性图案122对准。第三磁性图案122和第三磁畴Dc可以构成第三磁隧道结MTJ3。
第一读电流Iread1可以流过第一磁隧道结MTJ1，第二读电流Iread2可以流过第三磁隧道结MTJ3。第一读电流Iread1和第二读电流Iread2可以同时或顺序地提供。第一读电流Iread1可以沿着与第一磁性图案120和所述多个第一隧道势垒图案140中的相应一个第一隧道势垒图案之间的界面垂直的方向(例如第三方向D3)从第一磁性图案120向第一磁畴Da流动。第一读电流Iread1可以检测第一磁隧道结MTJ1的电阻状态。例如，第一磁畴Da的磁化方向150MD可以平行于第一磁性图案120的磁化方向120MD，在这种情况下，第一磁隧道结MTJ1可以保持处于低电阻状态。可以从第一磁隧道结MTJ1的电阻状态检测存储在第一磁畴Da中的数据(例如逻辑状态0或1)。第二读电流Iread2可以沿着与第三磁性图案122和所述多个第二隧道势垒图案142中的相应一个第二隧道势垒图案之间的界面垂直的方向(例如与第三方向D3相反的方向)从第三磁性图案122向第三磁畴Dc流动。第二读电流Iread2可以检测第三磁隧道结MTJ3的电阻状态。例如，第三磁畴Dc的磁化方向152MD可以与第三磁性图案122的磁化方向122MD反平行，在这种情况下，第三磁隧道结MTJ3可以保持处于高电阻状态。可以从第三磁隧道结MTJ3的电阻状态检测存储在第三磁畴Dc中的数据(例如逻辑状态1或0)。
根据本发明构思的一些实施方式，第一磁性图案120可以跨过所述多个第二磁性图案150伸展，并且还可以公共地连接到所述多个第二磁性图案150。此外，第三磁性图案122可以跨过所述多个第四磁性图案152伸展，并且还可以公共地连接到所述多个第四磁性图案152。在这种情况下，第一磁性图案120和第三磁性图案122可以用于同时对所述多个第二磁性图案150之一和所述多个第四磁性图案152之一执行读操作。
图15A和图15B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的写操作的概念图。图15A示出了沿图12的线A-A'截取的截面图。图15B示出了沿图12的线B-B'截取的截面图。以下将主要描述与以上参考图6A、图6B、图7A和图7B讨论的磁存储器件的写操作的差异。
参考图2、图15A和图15B，用于移动磁畴壁DW的第一电流I1可以流过所述多个第二磁性图案150中的一个第二磁性图案。所述多个第二磁性图案150中的其余的第二磁性图案可以保持处于电浮置状态F。当第一电流I1流过所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案时，磁畴壁DW的移动可以允许第一磁畴Da与第一磁性图案120对准。第一磁性图案120和第一磁畴Da可以构成第一磁隧道结MTJ1。例如，第一磁畴Da的磁化方向150MD可以平行于第一磁性图案120的磁化方向120MD。用于移动磁畴壁DW的第二电流I2可以流过所述多个第四磁性图案152中的一个第四磁性图案。所述多个第四磁性图案152中的其余的第四磁性图案可以保持处于电浮置状态F。当第二电流I2流过所述多个第四磁性图案152中的所述一个第四磁性图案时，磁畴壁DW的移动可以允许第三磁畴Dc与第三磁性图案122对准。第三磁性图案122和第三磁畴Dc可以构成第三磁隧道结MTJ3。例如，第三磁畴Dc的磁化方向152MD可以反平行于第三磁性图案122的磁化方向122MD。
第一写电流Isw1可以流过第一磁隧道结MTJ1，第二写电流Isw2可以流过第三磁隧道结MTJ3。第一写电流Isw1和第二写电流Isw2可以同时或顺序地提供。第一和第二写电流Isw1和Isw2中的每个可以具有比第一读电流Iread1的大小和第二读电流Iread2的大小大的大小。第一写电流Isw1可以沿着与第一磁性图案120和所述多个第一隧道势垒图案140中的相应一个第一隧道势垒图案之间的界面垂直的方向(例如第三方向D3)从第一磁性图案120向第一磁畴Da流动。第一磁畴Da的磁化方向150MD可以通过由第一写电流Isw1引起的自旋转移矩而反转。例如，由于由第一写电流Isw1引起的自旋转移矩，第一磁畴Da的磁化方向150MD可以与第一磁性图案120的磁化方向120MD反平行地切换。第二写电流Isw2可以沿着与第三磁性图案122和所述多个第二隧道势垒图案142中的相应一个第二隧道势垒图案之间的界面垂直的方向(例如第三方向D3)从第三磁畴Dc向第三磁性图案122流动。第三磁畴Dc的磁化方向152MD可以通过由第二写电流Isw2引起的自旋转移矩而反转。例如，由于由第二写电流Isw2引起的自旋转移矩，第三磁畴Dc的磁化方向152MD可以与第三磁性图案122的磁化方向122MD平行地切换。
根据本发明构思的一些实施方式，第一磁性图案120可以跨过所述多个第二磁性图案150伸展，并且还可以公共地连接到所述多个第二磁性图案150。此外，第三磁性图案122可以跨过所述多个第四磁性图案152伸展，并且可以公共地连接到所述多个第四磁性图案152。在这种情况下，第一磁性图案120和第三磁性图案122可以用于同时对所述多个第二磁性图案150之一和所述多个第四磁性图案152之一执行写操作。
图16A至图18B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的制造磁存储器件的方法的截面图。图16A、图17A和图18A示出了沿图12的线A-A'截取的截面图。图16B、图17B和图18B示出了沿图12的线B-B'截取的截面图。为了简化描述，以下将主要说明与以上参考图8A至图10B讨论的制造磁存储器件的方法的差异。
参考图2、图16A和图16B，可以在衬底100上顺序地形成第四磁性层152L和第二隧道势垒层142L。第四磁性层152L可以形成在衬底100和第二隧道势垒层142L之间。第四磁性层152L和第二隧道势垒层142L可以通过使用化学气相沉积或物理气相沉积(例如溅射沉积)形成。第四磁性层152L可以包括多个磁畴D和多个磁畴壁DW。
可以在第二隧道势垒层142L上形成第三掩模图案M3。每个第三掩模图案M3可以具有在第二方向D2上延伸的线形形状。第三掩模图案M3可以沿着第一方向D1彼此间隔开。第三掩模图案M3可以包括相对于第二隧道势垒层142L和第四磁性层152L具有蚀刻选择性的材料。
参考图2、图17A和图17B，可以执行第三蚀刻工艺，其中第三掩模图案M3用作蚀刻掩模以蚀刻第四磁性层152L和第二隧道势垒层142L。第三蚀刻工艺可以被执行，使得第二隧道势垒层142L和第四磁性层152L可以被顺序地蚀刻以形成第二隧道势垒图案142和第四磁性图案152。第四磁性图案152和第二隧道势垒图案142可以通过使用限定第三掩模图案M3的单个光掩模形成，结果，第四磁性图案152和第二隧道势垒图案142可以具有相同的平面形状。例如，第四磁性图案152可以每个具有在第二方向D2上延伸的线形形状，并且可以在第一方向D1上彼此间隔开。第二隧道势垒图案142可以每个具有在第二方向D2上延伸的线形形状并且可以在第一方向D1上彼此间隔开。
下层间电介质层133可以形成在衬底100上，从而覆盖第四磁性图案152的侧壁和第二隧道势垒图案142的侧壁。下层间电介质层133的形成可以包括例如在衬底100上形成覆盖第四磁性图案152和第二隧道势垒图案142的电介质层以及对电介质层执行平坦化工艺以使第二隧道势垒图案142的顶表面暴露。在一些实施方式中，可以在平坦化工艺期间去除第三掩模图案M3。
第三磁性层122L可以在下层间电介质层133上形成，从而覆盖第二隧道势垒图案142的顶表面。第三磁性层122L可以通过使用化学气相沉积或物理气相沉积(例如溅射沉积)形成。
可以在第三磁性层122L上顺序地形成导电层110L和第一磁性层120L。导电层110L可以插置在第三磁性层122L和第一磁性层120L之间。可以在第一磁性层120L上形成第一掩模图案M1。第一掩模图案M1可以具有在第一方向D1上延伸的线形形状。导电层110L、第一磁性层120L和第一掩模图案M1可以通过与以上参考图8A和图8B讨论的方法基本相同的方法形成。
参考图2、图18A和图18B，可以执行第一蚀刻工艺，其中第一掩模图案M1用作蚀刻掩模以蚀刻第一磁性层120L、导电层110L和第三磁性层层122L。第一蚀刻工艺可以被执行，使得第一磁性层120L、导电层110L和第三磁性层122L可以被顺序地蚀刻以形成第一磁性图案120、导电线110和第三磁性图案122。第一磁性图案120、导电线110和第三磁性图案122可以通过使用限定第一掩模图案M1的单个光掩模形成。结果，第一磁性图案120、导电线110和第三磁性图案122可以具有基本相同的平面形状。例如，第一磁性图案120、导电线110和第三磁性图案122可以每个具有在第一方向D1上延伸的线形形状。
上层间电介质层135可以在下层间电介质层133上形成，从而覆盖第一磁性图案120的侧壁、导电线110的侧壁和第三磁性图案122的侧壁。上层间电介质层135的形成可以包括例如在下层间电介质层133上形成覆盖第一磁性图案120、导电线110和第三磁性图案122的电介质层以及对电介质层执行平坦化工艺以使第一磁性图案120的顶表面暴露。在一些实施方式中，可以在平坦化工艺期间去除第一掩模图案M1。
第一隧道势垒层140L和第二磁性层150L可以在上层间电介质层135上顺序地形成，从而覆盖第一磁性图案120的顶表面。第二磁性层150L可以包括多个磁畴D和多个磁畴壁DW。可以在第二磁性层150L上形成第二掩模图案M2。第一隧道势垒层140L、第二磁性层150L和第二掩模图案M2可以通过与以上参考图10A和图10B讨论的方法基本相同的方法形成。
返回参考图12、图13A和图13B，可以执行第二蚀刻工艺，其中第二掩模图案M2用作蚀刻掩模以蚀刻第二磁性层150L和第一隧道势垒层140L。第二蚀刻工艺可以被执行，使得第二磁性层150L和第一隧道势垒层140L可以被顺序地蚀刻以形成第二磁性图案150和第一隧道势垒图案140。第二磁性图案150和第一隧道势垒图案140可以通过使用限定第二掩模图案M2的单个光掩模形成。结果，第二磁性图案150和第一隧道势垒图案140可以具有相同的平面形状。例如，第二磁性图案150可以每个具有在第二方向D2上延伸的线形形状，并且可以在第一方向D1上彼此间隔开。第一隧道势垒图案140可以每个具有在第二方向D2上延伸的线形形状，并且可以在第一方向D1上彼此间隔开。
根据本发明构思，第一磁性图案120、导电线110和第三磁性图案122可以通过使用限定第一掩模图案M1的单个光掩模形成。因此，可以减少用于制造磁存储器件的光掩模的数量。此外，因为第一磁性图案120、导电线110和第三磁性图案122被形成为跨过所述多个第二磁性图案150和所述多个第四磁性图案152伸展，所以磁存储器件可以容易地实现高集成。
图19示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的简化透视图。以下将主要说明与以上参考图11讨论的磁存储器件的差异。
参考图19，导电线110、第一磁性图案120和第三磁性图案122可以构成读/写结构130。在一些实施方式中，读/写结构130可以被设置为多个。所述多个读/写结构130可以设置在所述多个第二磁性图案150和所述多个第四磁性图案152之间，并且可以在第二方向D2上彼此间隔开。所述多个第二磁性图案150和所述多个第四磁性图案152可以公共地连接到所述多个读/写结构130。所述多个读/写结构130可以跨过所述多个第二磁性图案150伸展，并且所述多个读/写结构130中的每个的第一磁性图案120可以公共地连接到所述多个第二磁性图案150。所述多个读/写结构130可以跨过所述多个第四磁性图案152伸展，并且所述多个读/写结构130中的每个的第三磁性图案122可以公共地连接到所述多个第四磁性图案152。
图20示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的俯视图。图21A示出了沿图20的线A-A'截取的截面图。图21B示出了沿图20的线B-B'截取的截面图。以下将主要描述与以上参考图12、图13A和图13B讨论的磁存储器件的差异。
参考图20、图21A和图21B，导电线110、第一磁性图案120和第三磁性图案122可以构成读/写结构130，并且多个读/写结构130可以设置在上层间电介质层135中。所述多个读/写结构130可以在上层间电介质层135中在第二方向D2上彼此间隔开。所述多个读/写结构130可以位于所述多个第二磁性图案150和所述多个第四磁性图案152之间的高度(或水平)。所述多个读/写结构130可以跨过所述多个第二磁性图案150伸展，并且所述多个读/写结构130中的每个的第一磁性图案120可以公共地连接到所述多个第二磁性图案150。所述多个读/写结构130可以跨过所述多个第四磁性图案152伸展，并且所述多个读/写结构130中的每个的第三磁性图案122可以公共地连接到所述多个第四磁性图案152。所述多个读/写结构130中的每个可以公共地连接到所述多个第二磁性图案150中的相应部分，并且还公共地连接到所述多个第四磁性图案152中的相应部分。
图22A和图22B示出了显示根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的读操作的概念图。图22A示出了沿图20的线A-A'截取的截面图。图22B示出了沿图20的线B-B'截取的截面图。以下将描述与以上参考图14A和图14B讨论的磁存储器件的读操作的差异。
参考图20、图22A和图22B，用于使磁畴壁DW移动的电流I可以流过所述多个第二磁性图案150中的一个第二磁性图案。所述多个第二磁性图案150中的其余部分和所述多个第四磁性图案152可以保持处于电浮置状态F。例如，在所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案中，电流I可以在第二方向D2上流动，并且磁畴壁DW可以在与第二方向D2相反的方向(例如电子E的移动方向)上移动。当电流I流过所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案时，磁畴壁DW的移动可以允许相应的磁畴D与所述多个读/写结构130对准。所述多个读/写结构130的第一磁性图案120和该相应的磁畴D可以构成磁隧道结MTJ。
读电流Iread可以流过所述多个读/写结构130。读电流Iread可以被同时或顺序地提供。读电流Iread可以检测磁隧道结MTJ的电阻状态。可以从磁隧道结MTJ的电阻状态检测存储在相应的磁畴D中的数据(例如逻辑状态为1或0)。在本发明构思的一些实施方式中，可以在所述多个第二磁性图案150和所述多个第四磁性图案152上顺序地且单独地执行读操作。此外，在第二磁性图案150和第四磁性图案152之一中，所述多个读/写结构130可以用于在不同的磁畴D上同时执行读操作。
图23A和图23B示出概念图，其显示了根据本发明构思的一些示例实施方式的磁存储器件的写操作。图23A示出了沿图20的线A-A'截取的截面图。图23B示出了沿图20的线B-B'截取的截面图。下面将描述与以上参考图15A和图15B讨论的磁存储器件的写操作的差异。
参考图20、图23A和图23B，用于移动磁畴壁DW的电流I可以流过所述多个第二磁性图案150中的一个第二磁性图案。所述多个第二磁性图案150的其余部分和所述多个第四磁性图案152可以保持处于电浮置状态F。当电流I流过所述多个第二磁性图案150中的所述一个第二磁性图案时，磁畴壁DW的移动可以允许相应的磁畴D与所述多个读/写结构130对准。所述多个读/写结构130的第一磁性图案120和该相应的磁畴D可以构成磁隧道结MTJ。
写电流Isw可以流过所述多个读/写结构130。写电流Isw可以被同时或顺序地提供。写电流Isw可以具有比读电流Iread的大小大的大小。由写电流Isw引起的自旋转移矩可以使磁隧道结MTJ中的相应的磁畴D的磁化方向150MD反转。由于由写电流Isw引起的自旋转移矩，每个相应的磁畴D的磁化方向150MD可以与第一磁性图案120的磁化方向120MD平行或反平行地切换。在本发明构思的一些实施方式中，可以在所述多个第二磁性图案150和所述多个第四磁性图案152上顺序地且分别地执行写操作。此外，在第二磁性图案150和第四磁性图案152中的一个中，所述多个读/写结构130可以用于在不同的磁畴D上同时执行读操作。
根据本发明构思，第一磁性图案可以跨过多个第二磁性图案伸展，并且还可以公共地连接到所述多个第二磁性图案。在这种情况下，可以通过使用单个光掩模来形成第一磁性图案及其下面的导电线，并且可以不需要额外的光掩模来形成第一磁性图案。因此，可以减少用于制造磁存储器件的光掩模的数量。此外，由于所述多个第二磁性图案形成为跨过第一磁性图案伸展，所以可以在第一磁性图案和所述多个第二磁性图案之间建立容易的对准。因此，形成第二磁性图案中的工艺裕度可以增加。结果，可以容易地批量制造和高度集成磁存储器件。
前述描述提供了用于说明本发明构思的一些示例实施方式。因此，本发明构思不限于上述实施方式，并且本领域的普通技术人员将理解，可以在不脱离本发明构思的范围的情况下在其中进行形式和细节上的变化。
本申请要求于2019年8月9日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0097278号的优先权，其公开内容通过引用整体合并于此。

Claims (20)

1.一种磁存储器件，包括：
第一磁性图案，在第一方向上延伸并且具有被固定在一个方向上的磁化方向；以及
跨过所述第一磁性图案延伸的多个第二磁性图案，
其中，所述多个第二磁性图案在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸并且在所述第一方向上彼此间隔开；以及
其中，所述多个第二磁性图案中的每个包括在所述第二方向上彼此间隔开的多个磁畴。
2.根据权利要求1所述的磁存储器件，其中，所述第一磁性图案电连接到所述多个第二磁性图案中的每个。
3.根据权利要求2所述的磁存储器件，还包括跨过所述第一磁性图案延伸的多个隧道势垒图案，
其中，所述多个隧道势垒图案中的每个在所述第一磁性图案与所述多个第二磁性图案中的各个第二磁性图案之间。
4.根据权利要求3所述的磁存储器件，其中，所述多个隧道势垒图案在所述第二方向上延伸，并且在所述第一方向上彼此间隔开。
5.根据权利要求2所述的磁存储器件，还包括在所述第一方向上延伸并且电连接到所述第一磁性图案的导电线，
其中，所述第一磁性图案在所述导电线和所述多个第二磁性图案之间。
6.根据权利要求5所述的磁存储器件，还包括在所述第一方向上延伸并且具有被固定在一个方向上的磁化方向的第三磁性图案，
其中，所述导电线在所述第一磁性图案和所述第三磁性图案之间。
7.根据权利要求6所述的磁存储器件，其中，所述第一磁性图案、所述导电线和所述第三磁性图案沿着与所述第一方向和所述第二方向交叉的第三方向彼此重叠。
8.根据权利要求6所述的磁存储器件，还包括跨过所述第三磁性图案延伸的多个第四磁性图案，
其中，所述第三磁性图案在所述导电线和所述多个第四磁性图案之间。
9.根据权利要求8所述的磁存储器件，其中，所述第三磁性图案电连接到所述多个第四磁性图案中的每个。
10.根据权利要求1所述的磁存储器件，还包括在所述第一磁性图案和所述多个第二磁性图案中的一个之间的隧道势垒图案，
其中，所述第一磁性图案的磁化方向和所述磁畴中的每个的磁化方向垂直于所述隧道势垒图案和所述第一磁性图案之间的界面。
11.根据权利要求1所述的磁存储器件，还包括在所述第一磁性图案和所述多个第二磁性图案中的一个之间的隧道势垒图案，
其中，所述第一磁性图案的磁化方向和所述磁畴中的每个的磁化方向平行于所述隧道势垒图案和所述第一磁性图案之间的界面。
12.一种磁存储器件，包括：
在衬底上在第一方向上延伸的导电线；
在所述导电线上并且在所述第一方向上延伸的第一磁性图案；以及
多个第二磁性图案，在所述第一磁性图案上并且跨过所述第一磁性图案延伸，
其中，所述多个第二磁性图案在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸并且在所述第一方向上彼此间隔开；以及
其中，所述多个第二磁性图案中的每个包括在所述第二方向上彼此间隔开的多个磁畴。
13.根据权利要求12所述的磁存储器件，其中，所述第一磁性图案从所述导电线与所述多个第二磁性图案中的一个之间的第一位置延伸到所述导电线与所述多个第二磁性图案中的另一个之间的第二位置。
14.根据权利要求12所述的磁存储器件，还包括在所述第一磁性图案上并且跨过所述第一磁性图案延伸的多个隧道势垒图案，
其中，所述多个隧道势垒图案在所述第二方向上延伸并且在所述第一方向上彼此间隔开，以及
其中，所述多个隧道势垒图案中的每个在所述第一磁性图案与所述多个第二磁性图案中的各个第二磁性图案之间。
15.根据权利要求14所述的磁存储器件，还包括在所述衬底上并且在所述导电线的侧表面和所述第一磁性图案的侧表面上的层间电介质层，
其中，所述多个第二磁性图案和所述多个隧道势垒图案在所述层间电介质层上。
16.根据权利要求12所述的磁存储器件，
其中，所述第一磁性图案具有被固定在一个方向上的磁化方向，以及
其中，所述磁畴中的每个具有在平行于所述第一磁性图案的磁化方向取向或反平行于所述第一磁性图案的磁化方向取向之间可切换的磁化方向。
17.一种磁存储器件，包括：
第一磁性图案；以及
跨过所述第一磁性图案延伸的多个第二磁性图案，
其中，所述多个第二磁性图案中的每个包括彼此间隔开的多个磁畴，以及
其中，所述第一磁性图案电连接到所述多个第二磁性图案中的每个。
18.根据权利要求17所述的磁存储器件，
其中，所述第一磁性图案在第一方向上延伸，以及
其中，所述多个第二磁性图案在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸并且在所述第一方向上彼此间隔开。
19.根据权利要求18所述的磁存储器件，
其中，在所述多个第二磁性图案的每个中，所述多个磁畴在所述第二方向上彼此间隔开，
其中，所述多个第二磁性图案中的第一第二磁性图案中的多个磁畴中的一个在与所述第一方向和所述第二方向交叉的第三方向上与所述第一磁性图案重叠，
其中，所述多个第二磁性图案中的第二第二磁性图案中的多个磁畴中的一个在所述第三方向上与所述第一磁性图案重叠，以及
其中，所述多个第二磁性图案中的第三第二磁性图案中的多个磁畴中的一个在所述第三方向上与所述第一磁性图案重叠。
20.根据权利要求17所述的磁存储器件，还包括由所述第一磁性图案垂直地重叠的导电线，
其中，所述第一磁性图案在所述导电线和所述多个第二磁性图案之间，以及
其中，所述第一磁性图案和所述导电线跨过所述多个第二磁性图案延伸。
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