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Die
Erfindung betrifft nichtflüchtige
Halbleiterspeicherchips und insbesondere magnetoresistive Speicherzellen
mit wahlfreiem Zugriff und Domänenwandumschaltung
zur Verwendung in einem integrierten Halbleiterschaltkreis.
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MRAM
Technologie ist eine nichtflüchtige Speichertechnologie
mit wahlfreiem Zugriff, die gegenwärtige Speicher mit wahlfreiem
Zugriff als Standardspeichertechnologie für Rechnervorrichtungen ersetzen
könnte.
Eine MRAM Zelle (ebenso als magnetoresistive Tunnel- oder TMR-Vorrichtung
bezeichnet) weist einen Aufbau mit ferromagnetischen Schichten auf,
die durch eine nichtmagnetische Schicht voneinander getrennt sind
und als magnetischer Tunnelübergang
(MTJ) angeordnet sind. In MRAM Zellen wird digitale Information
nicht in Form von Energie gespeichert, sondern diese wird durch die
Ausrichtung magnetischer Momentvektoren (oder Magnetisierungen)
in den ferromagnetischen Schichten gekennzeichnet. Insbesondere
stellt eine der ferromagnetischen Schichten eine Referenzschicht
dar, deren Magnetisierung fixiert oder gepinnt ist, während die
andere der ferromagnetischen Schichten eine freie Schicht oder eine
Speicherschicht darstellt, deren Magnetisierung frei zwischen zwei
bevorzugten Richtungen entlang einer bevorzugten Magnetisierungsachse
(leichte Magnetisierungsachse) umgeschaltet werden kann. Die leichte
Magnetisierungsachse der freien Schicht ist typischerweise zur fixierten
Magnetisierung der Referenzschicht ausgerichtet. In der praktischen
Verwendung des MTJ als Speicherelement lässt sich ein Bit logischer
Information den beiden verschiedenen Ausrichtungen der Magnetisierung
der freien Schicht zuordnen.
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Abhängig von
den beiden verschiedenen Magnetisierungszuständen der freien Schicht (d.
h. verschiedene Ausrichtungen der Magnetisierung entlang der leichten
Achse) weist der MTJ zwei verschiedene Widerstandswerte bei einer über der
magnetischen Tunnelübergangsbarriere
angelegten Spannung auf. Dementsprechend gibt der Widerstand des
MTJ den Magnetisierungszustand der freien Schicht wieder, so dass
der elektrische Widerstand geringer ist, falls die Magnetisierung
der freien Schicht parallel zur fixierten Magnetisierung der Referenzschicht
liegt, verglichen mit dem Fall, bei dem die Magnetisierung der freien
Schicht antiparallel zur fixierten Magnetisierung der Referenzschicht
liegt. Somit ermöglicht
eine Detektion des elektrischen Widerstands ein „Lesen" einer bestimmten Ausrichtung der Magnetisierung
der freien Schicht relativ zur fixierten Magnetisierung und damit
ein Lesen der zugehörigen
logischen Information.
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Um
MRAM Zellen umzuschalten werden magnetische Felder, die an die umschaltbare
Magnetisierung der freien magnetischen Schicht koppeln, angelegt,
wobei die Felder typischerweise mittels durch Leiterbahnen getriebenen
Strömen
erzeugt werden, z.B. Bit- und Wortleitungen, und die Leiterbahnen sich
in rechten Winkeln kreuzen mit einer typischerweise in einer mittleren
Position zwischen diesen Bahnen und an deren Kreuzungspunkt befindlichen MRAM
Zelle (ebenso als „Kreuzpunkt-Architektur" von MRAM Zellen
bezeichnet).
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Um
für die
heutzutage üblichen
elektronischen Vorrichtungen verwendbar zu sein, müssen MRAM
Zellen in Speicherzellenfeldern mit sehr hoher Dichte angeordnet
sein. Demnach wird eine weitere Verkleinerung einzelner MRAM Zellen
als wesentlich erachtet, um MRAM Zellen in der Praxis einsetzen
zu können.
Jedoch treten bei der Verkleinerung von MRAM Zellen eine Anzahl
von Problemen auf, die es zu lösen
gilt. Tatsächlich
benötigen
kleinere MRAM Zellen immer höhere
magnetische Umschaltfelder, zumal für ein gegebenes Aspektverhältnis und
gegebene Dicken der freien Schicht die magnetischen Umschaltfelder
grob wie 1/√w
oder 1/w, abhängig
vom Zellkonzept, größer werden,
wobei w die Weite der Speicherzelle darstellt. Somit wird ein feldgesteuertes
Umschalten, d. h. eine Feldauswahl zunehmend schwieriger, falls
die Weite w der Speicherzelle kleiner wird und folglich sind hohe
Umschaltströme
erforderlich.
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Um
dem Problem vergrößerter Umschaltströme in kleinen
MRAM Zellen gerecht zu werden, wurde ein neues Konzept von MRAM
Zellen mit Domänenwandumschaltung
vom Erfinder dieser Anmeldung vorgeschlagen: siehe
US 6,807,092 B1 von Braun.
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1 zeigt
den grundlegenden Aufbau der neuen Speicherzelle mit Domänenwandumschaltung.
Demnach weist eine MRAM Zelle einen magnetischen Tunnelübergang
(MTJ) 4 auf, der in der z-Richtung gestapelt ist und aus
einer magnetischen Referenzschicht 1 und einer freien magnetischen Schicht 2 besteht,
wobei die Schichten voneinander durch eine als Tunnelbarriere wirkende
nichtmagnetische Zwischenschicht 3 aus isolierendem Material getrennt
sind. Eine Magnetisierung 5 der Referenzschicht 1 ist
in einer bestimmten Richtung fixiert oder gepinnt, die beispielsweise
der in 1 gezeigten positiven x-Richtung entspricht. Ansonsten
ist das magnetische Material der freien Schicht 2 möglicherweise
entlang einer bevorzugten oder leichten Magnetisierungsachse magnetisiert,
während
deren Magnetisierung frei zwischen den beiden bevorzugten Richtungen
der leichten Achse umgeschaltet werden kann. Die leichte Achse der
freien Schicht wird typischerweise zur Magnetisierung 5 der
fixierten oder gepinnten Referenzschicht 1 ausgerichtet
und liegt demnach entlang der x-Richtung
in 1.
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In
dem neuen Zellkonzept ist die freie Schicht 2 mit zwei
Magnetisierungskomponenten magnetisiert, die zueinander entgegengesetzt
ausgerichtet sind, nämlich
einer ersten freien Magnetisierung 6 auf einer Seite (z.
B. der linken Seite in 1) der freien Schicht 2 und
in einer ersten Richtung zu einem Mittelbereich der freien Schicht
(z. B. der positiven x-Richtung in 1) magnetisiert
sowie einer zweiten freien Magnetisierung 7 auf der anderen
Seite (z. B. der rechten Seite in 1) der freien Schicht 2 und
in einer zweiten Richtung zum Mittelbereich der freien Schicht 2 (z.
B. der negativen x-Richtung in 1) magnetisiert,
wobei beide „Seiten" derart zu betrachten
sind, dass diese sich auf verschiedene Seiten der freien Schicht 2 entlang
der leichten Magnetisierungsachse beziehen. Da die ersten und zweiten
freien Magnetisierungen 6, 7 entgegengesetzt zueinander
ausgerichtet sind, wird eine magnetische Domänenwand 8 (oder Grenzschicht)
zwischen denselbigen ausgebildet.
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In 1 sind
magnetische Reservoirs 9 unterhalb der freien Schicht 2 des
MTJ 4 entlang gegenüberliegenden
Kanten der freien Schicht 2 angeordnet, die entweder aus
einem weichen magnetischen Material oder aus einem harten magnetischen
Material ausgebildet sein können.
Beide magnetischen Reservoirs 9 sind dauerhaft in derselben
Richtung magnetisiert, was zu Magnetisierungen 10 führt, die orthogonal
zur freien Schicht 2 liegen. In 1 zeigen
die Magnetisierungen 10 in eine positive z-Richtung.
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Die
Magnetisierungen 10 der magnetischen Reservoirs 9 sind
magnetisch an die freie magnetische Schicht 2 gekoppelt,
um dadurch das magnetische Material der freien Schicht 2 in
zu den magnetischen Reservoirs 9 benachbart liegenden Gebieten zu
magnetisieren und dadurch oben beschriebene erste und zweite freie
Magnetisierungen 6, 7 der freien Schicht 2,
welche entgegengesetzt ausgerichtet sind, zu erzeugen.
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Die
magnetischen Reservoirs 9 werden ebenso als Reservoirs
magnetischer „Frustration" (wie auch in Spingläsern üblich) bezeichnet,
da benachbarte Reservoirs zu einer entgegengesetzten Ausrichtung
ihrer Magnetisierungen neigen, um die gesamte magnetische Energie
zu reduzieren.
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In 1 ist
eine Leiterbahn 11 zwischen beiden magnetischen Reservoirs 9 angeordnet,
deren magnetische Felder magnetisch an die ersten und zweiten Magnetisierungen 6, 7 der
freien Schicht 2 koppeln. Die magnetische Kopplung zwischen
den magnetischen Feldern der Stromleiterbahn 11 und erster
und zweiter Magnetisierungen 6, 7 kann zu einer
Verschiebung oder Herausdrängung
der verschiebbaren magnetischen Domänenwand 8 entlang der
leichten Achse der freien Schicht 2 führen. Mit anderen Worten wird
die Domänenwand 8 abhängig von
der Richtung des durch die Leiterbahn 11 fließenden Stromes
I (positive oder negative y-Richtung) in Richtung einer der Enden
der freien Schicht 2 (positive oder negative x-Richtung)
verschoben. Insbesondere wird die Domänenwand 8 bei Ausbreitung eines
Stromes in der positiven y-Richtung in die negative x-Richtung verschoben
und umgekehrt. Sobald die Domänenwand 8 in
die positive oder negative x-Richtung verschoben wird, wird ein
magnetisches Netto-Moment in der freien Schicht 2 erzeugt, was
zu einer Magnetisierung führt,
die entweder in paralleler oder antiparalleler Ausrichtung relativ
zur fixierten Magnetisierung der Referenzschicht liegt. Ein Lesen
der Information lässt
sich mit bekannten Verfahren der Widerstandsmessung des MTJ 4 durchführen.
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Somit
kann die Speicherzelle unter Verwendung eines einzelnen Schreibstroms
beschrieben werden, wobei der Schreibstrom durch eine Stromleiterbahn 11 unter
Zuhilfenahme eines mit der Stromleiterbahn 11 leitfähig verbundenen
Transistorschalters (nicht dargestellt) getrieben wird. Dieses Verfahren
wird ebenso als „Silizium-Auswahl" („silicon-select") bezeichnet.
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Numerische
Simulationen zeigen, dass die magnetische Domänenwand zwischen den freien Magnetisierungen
der freien Schicht bei Anlegen geringer Umschaltströme leicht
aus der freien Schicht herausgedrängt werden kann. Der Aufbau
verbleibt somit in einem stabilen Zustand („0” oder „1"), abhängig davon, ob die Grenzschicht
auf die eine oder andere Seite der freien Schicht entlang deren
leichter Achse herausgedrängt
ist. Wird der Strom invertiert, fährt das Umschalten mit einem
Wiederaufbau der Grenzschicht sowie einer Ablenkung entlang der
Zelle in Richtung der anderen Kante fort. Das Konzept weist den
Vorteil erheblich reduzierter Umschaltströme verglichen mit der bekannten
Stoner-Wohlfahrt-Umschaltung
auf. Beispielsweise ist bei einer Speicherzelle der Größe 40 × 100 × 3.75nm3 ein 2mA großer Umschaltstrom zum Umschalten
der Speicherzelle und zum Erzielen eines Zustands ausreichend, der
nach dem Ausschalten des Stroms stabil ist. Obwohl geringe Umschaltströme möglich sind, wird
es als Nachteil hinsichtlich einer weiteren Verkleinerung der Speicherzelle
angesehen, einen erforderlichen und verhältnismäßig großen Umschalttransistor für die Speicherzelle
bereitzustellen.
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Die
Erfindung gibt ein neues Speicherzellenkonzept mit Domänenwandumschaltung
an, das ein verbessertes Schreiben zur Erzielung einer weiteren Verkleinerung
der Zelle ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird eine
magnetoresistive Speicherzelle mit wahlfreiem Zugriff (MRAM) angegeben,
die einen gestapelten Aufbau einschließlich eines magnetischen Tunnelübergangs
(MTJ) aufweist. Der magnetische Tunnelübergang weist erste und zweite
magnetische Gebiet aus einem magnetischen Material auf, die in paralleler, übereinanderliegender
Weise gestapelt sind und voneinander durch eine Tunnelbarriere aus einem
nichtmagnetischen Material getrennt sind. Das erste magnetische
Gebiet weist eine fixierte oder gepinnte Magnetisierung benachbart
zur Tunnelbarrierenschicht auf, während das zweite magnetische
Gebiet ein magnetisches Material benachbart zur Tunnelbarrierenschicht
aufweist, das mit einer bevorzugten Ausrichtung (oder mit einer
leichten Achse) der Magnetisierung und somit bevorzugt entlang derselben
oder entgegengesetzten Richtungen relativ zur fixierten Magnetisierung,
die typischerweise parallel zur leichten Achse ausgerichtet ist,
magnetisiert ist. Ein Umschalten der Magnetisierung der freien Schicht
relativ zur Magnetisierung der Referenzschicht lässt sich durch Auswählen eines
Materials für
die freie Schicht erzielen, das eine geringere Koerzitivität als das
Material der Referenzschicht aufweist. Die bevorzugte Achse der
Magnetisierung der freien Schicht ist typischerweise auf eine Form- und/oder
intrinsische Anisotropie zurückzuführen.
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In
der erfindungsgemäßen Speicherzelle
besteht die Magnetisierung der freien Schicht aus ersten und zweiten
freien (umschaltbaren) Magnetisierungen, die beide zur leichten
Achse der freien Schicht und entgegengesetzt zueinander ausgerichtet
sind. Eine entgegengesetzte Ausrichtung der ersten und zweiten freien
Magnetisierungen führt
zur Erzeugung einer magnetischen Domänenwand oder Grenzschicht zwischen
diesen. Die ersten und zweiten freien Magnetisierungen können zu
einem Mittelbereich der freien Schicht gerichtet sein; alternativ hierzu
können
die ersten und zweiten freien Magnetisierungen zu deren Randbereiche
gerichtet sein.
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Die
ersten und zweiten freien Magnetisierungen werden durch Reservoirs
magnetischer Frustration erzeugt, deren Magnetisierungen in dersel ben Richtung
liegen und die magnetisch an die freie magnetische Schicht gekoppelt
sind. Die Reservoirs magnetischer Frustration sind benachbart zur
freien Schicht und entlang deren gegenüberliegender Kanten angeordnet.
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Die
magnetische Domänenwand
(oder Grenzschicht) zwischen den ersten und zweiten freien Magnetisierungen
ist (magnetisch) entlang beider Richtungen der leichten Achse der
freien Schicht verschiebbar. Somit ist die freie magnetische Schicht magnetisch
an magnetische Felder gekoppelt, die über erste und zweite Ströme erzeugt
werden, und durch erste und zweite Leiterbahnen (typischerweise Schreib-Wort-
und Bitleitungen), die sich in einem (typischerweise rechten) Kreuzungswinkel
kreuzen, fließen,
wobei ein MTJ typischerweise an deren Kreuzungspunkte zwischenliegend
angeordnet ist.
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In
der erfindungsgemäßen MRAM
Zelle ist die leichte Achse der Magnetisierung der freien Schicht,
die parallel zur fixierten Magnetisierung der Referenzschicht liegt,
unter einem von Null verschiedenen Neigungswinkel relativ zu sowohl
den ersten und zweiten Leiterbahnen geneigt. Mit anderen Worten
ist die leichte Achse nicht parallel zu den ersten oder zweiten
Leiterbahnen ausgerichtet. In einer typischen Anordnung von ersten
und zweiten sich im rechten Winkel kreuzenden Leiterbahnen liegt
der Neigungswinkel der leichten Achse relativ zur ersten Leiterbahn
und relativ zur zweiten Leiterbahn in einem Bereich von größer als
0° und kleiner
als 90° und
dieser beträgt
vorzugsweise ungefähr
45°.
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Somit
weisen beide ersten und zweiten Leiterbahnen in der die erfindungsgemäßen MRAM
Zelle wegen der Richtung der leichten Achse der freien Schicht relativ
zu den ersten und zweiten Leiterbahnen jeweils eine magnetische
Feldkomponente entlang der leichten Achse der freien Schicht auf.
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Folglich
umgeht die erfindungsgemäße MRAM
Zelle das oben erwähnte
Problem eines notwendigen großen
Umschalttransistors für
jede Speicherzelle, in dem ein Verfahren zur magnetischen Feldauswahl
zum Auswählen
(oder Schreiben) einer einzelnen Speicherzelle ermöglicht wird,
falls eine Vektorsumme (oder Überlagerung)
von magnetischen Feldkomponenten der ersten und zweiten Leiterbahnen,
die die freie Schicht erreichen, oberhalb eines bestimmten kritischen
Wertes (oder Schwellwertes) zum Umschalten der Speicherzelle liegt,
wobei jedes einzelne der magnetischen Felder alleine betrachtet
unterkritisch ist, was bedeutet, dass diese einen magnetischen Feldwert
unterhalb des kritischen Wertes aufweisen. Somit kann erfindungsgemäß ein Verfahren
zur magnetischen Feldauswahl zum Umschalten der Speicherzellen verwendet
werden, wodurch Umschalttransistoren für jede einzelne der Speicherzellen
obsolet werden und damit eine weitere Verkleinerung der Speicherzellen
ermöglicht wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei Betrachtung der folgenden
Beschreibung verständlich.
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1 zeigt
eine schematische Teildarstellung einer bekannten MRAM Zelle mit
Reservoirs magnetischer Frustration;
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2 zeigt
eine schematische perspektivische Teilansicht einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen MRAM
Zelle;
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3 zeigt
eine Aufsicht auf eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen MRAM
Zelle aus 2; und
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4 zeigt
ein Stabilitätsdiagramm
zum Umschalten der erfindungsgemäßen MRAM
Zelle.
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Die
Erfindung wird im Folgenden detailliert mit Bezug zu den begleitenden
Abbildungen beschrieben, wobei übereinstimmende
Referenzzeichen dieselben oder ähnliche
Elemente kennzeichnen.
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In 2 und 3 wird
eine beispielhafte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Speicherzelle
erläutert.
Insbesondere zeigt 2 eine schematische perspektivische
Teilansicht einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen MRAM
Zelle und 3 zeigt eine Aufsicht derselbigen.
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Eine
MRAM Zelle enthält
einen in der z-Richtung gestapelten magnetischen Tunnelübergang (MTJ),
der eine magnetische Referenzschicht und eine freie magnetische
Schicht 2 unterhalb der Referenzschicht aufweist, wobei
die beiden Schichten voneinander durch eine Tunnel-Zwischenschicht 3 getrennt
sind. In 2 und 3 ist der
vereinfachten Darstellung halber lediglich die freie Schicht 2 des MTJ
gezeigt. Jede der Referenz- und freien Schichten kann aus einer
Mehrzahl von Subschichten aufgebaut sein.
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Die
Referenzschicht weist eine fixierte oder gepinnte Magnetisierung
auf (z.B. unter Verwendung einer in 2 nicht
dargestellten Pinningschicht). Die freie Schicht 2 ist
mit einer bevorzugten Achse (oder leichten Achse) der Magnetisierung
ausgebildet, die auf eine Form- und/oder intrinsische Anisotropie
zurückzuführen sein
kann. Entsprechend kann das magnetische Material der freien Schicht 2 vorzugsweise
in beiden Richtungen entlang dessen leichter Achse der Magnetisierung
magnetisiert sein. Die fixierte Magnetisierung der Pinningschicht
liegt parallel zur leichten Achse der Magnetisierung der freien
Schicht.
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Zudem
sind eine erste Leiterbahn 11 parallel zur y-Richtung und
eine zweite Leiterbahn 12 parallel zur x-Richtung unterhalb
und oberhalb des MTJ angeordnet und diese kreuzen sich in einem
rechten Winkel, während
der MTJ an deren Kreuzungspunkt positioniert ist.
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Reservoirs
magnetischer Frustration 9 sind unterhalb der freien Schicht 2 entlang
deren gegenüberliegender
Kanten und in direktem Kontakt mit dieser sowie an gegenüberliegenden
Seiten der ersten Leiterbahn und diese von oben und unten belegend angeordnet. Üblicherweise
werden magnetische Reservoirs entweder aus einem weichen magnetischen Material
oder einem harten magnetischen Material ausgebildet. Beide magnetischen
Reservoirs 9 sind dauerhaft in derselben Richtung magnetisiert
(z. B. der positiven z-Richtung wie in 2 gezeigt)
und weisen Magnetisierungen 10 auf, die im Wesentlichen
senkrecht zur freien Schicht 2 liegen. Die Magnetisierungen 10 der
magnetischen Reservoirs 9 sind magnetisch an die freie
Schicht 2 gekoppelt und verursachen dadurch eine Magnetisierung
des magnetischen Materials der freien Schicht 2 in Bereichen,
die benachbart zu den magnetischen Reservoirs 9 liegen.
Somit werden erste und zweite Magnetisierungen 6, 7 der
freien Schicht 2 erzeugt, die entgegengesetzt zueinander
ausgerichtet sind und jeweils zu einem Mittelbereich der freien
Schicht 2 gerichtet sind. Somit führen die dauerhaften Magnetisierungen 10 der
magnetischen Reservoirs 9, die in negativer z-Richtung
ausgerichtet sind, zu ersten und zweiten Magnetisierungen 6, 7,
die entgegengesetzt ausgerichtet sind und von einem Mittelbereich
der freien Schicht 2 zu deren Randbereichen gerichtet sind.
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Zwischen
ersten und zweiten freien Magnetisierungen 6, 7 der
freien Schicht 2 wird eine magnetische Domänenwand 8 (oder
Grenzschicht) erzeugt, die in Abhängigkeit von mit dieser gekoppelten
magnetischen Felder magnetisch verschiebbar ist. Eine Kopplung von
magnetischen Feldern der Leiterbahnen an die Magnetisierungen der
freien Schicht 2 kann zu einem Herausdrängen der Grenzschicht der freien
Schicht führen,
während
ein Invertieren der Ströme
der Leiter bahnen die Grenzschicht wieder erzeugen kann und diese
in Richtung der anderen Kante verschieben kann. Breitet sich der
durch die Leiterbahn 11 in 2 fließende elektrische
Strom in positiver y-Richtung aus und breitet sich gleichzeitig
der durch die Leiterbahn 12 fließende elektrische Strom in
negativer x-Richtung
aus, so führt
dies zu einem Verschieben der Domänenwand 8 in Richtung
eines linksseitigen Abschlussbereichs der freien Schicht 2 und
umgekehrt.
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Somit
ermöglicht
die erfindungsgemäße MRAM
Zelle eine magnetische Feldauswahl durch Erleichtern der Auswahl
(oder des Schreibens) einzelner Speicherzellen, falls die Vektorsumme
der magnetischen Felder beider Leiterbahnen 11, 12,
die die freie Schicht erreichen, überkritisch ist und somit oberhalb
eines kritischen Schwellwertes zum Umschalten der Magnetisierung
der freien Schicht liegt (oder Herausdrängen bzw. Verschieben der Grenze in
Richtung eines Abschlussbereichs der freien Schicht), während sonst
keine Auswahl (oder ein Schreiben) auftritt, falls die Vektorsumme
beider magnetischer Felder der Leiterbahnen 11, 12 unterkritisch
ist und somit unterhalb des kritischen Schwellwerts zum Umschalten
der Magnetisierung der freien Schicht liegt. Der letztere Fall wird
typischerweise realisiert, falls das magnetische Feld von lediglich
einer der Leiterbahnen 11, 12 die freie Schicht 2 erreicht
(„halbe
Auswahl"). Mit anderen
Worten wird die Speicherzelle lediglich dann umgeschaltet („volle Auswahl"), falls Ströme in beiden
Leiterbahnen zur Erzeugung von an die freie Schicht gekoppelten
magnetischen Feldern fließen.
Die Möglichkeit
des Einsatzes eines Feldauswahlverfahrens verdrängt Umschalttransistoren für jede der
Speicherzellen.
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In 4 ist
ein typisches Stabilitätsdiagramm
zum Umschalten der erfindungsgemäßen MRAM
Zelle gezeigt. In 4 werden erste und zweite Leiterbahnen
entsprechend als Bitleitung (BL) und Wortleitung (WL) gekennzeichnet.
Wie in 4 gezeigt, kann ein Betriebsfenster 13 (schraffierter
Bereich) für
eine beliebige, ausgewählte
Speicherzelle verwendet werden, das als (stilisierte) Stabilitätsgrenze
gegen Domänenwandwanderung
gegeben ist. Insbesondere wird eine Domänenwand erzeugt und durch die
freie Schicht der Speicherzelle getrieben, falls die magnetische
Feldkomponente von Wort- und/oder Bitleitungen entlang der leichten
Magnetisierungsachse der freien Schicht einen kritischen Wert übersteigt.
Für die
halb ausgewählten Speicherzellen,
die lediglich an magnetische Felder der Bitleitung oder der Wortleitung
gekoppelt sind, ist das bei der freien magnetischen Schicht ankommende
magnetische Feld entlang derer leichten Achse unterkritisch. Die
magnetischen Felder von sowohl den Bit- und Wortleitungen müssen kombiniert
werden (Vektorsumme), um ein überkritisches zusammengesetztes
magnetisches Feld (vollständig
ausgewählte
Speicherzellen) zu erzielen.
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- 1
- Referenzschicht
- 2
- Freie
Schicht
- 3
- Tunnelbarrierenschicht
- 4
- Magnetischer
Tunnelübergang
- 5
- Fixierte
Magnetisierung
- 6
- Freie
Magnetisierung
- 7
- Freie
Magnetisierung
- 8
- Grenzschicht
- 9
- Magnetisches
Reservoir
- 10
- Dauerhafte
Magnetisierung
- 11
- Erste
Leiterbahn
- 12
- Zweite
Leiterbahn
- 13
- Betriebsfenster