DE10393096T5

DE10393096T5 - Magnetspeicher unter Verwendung eines ferromagnetischen Tunnelübergangselements

Info

Publication number: DE10393096T5
Application number: DE10393096T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yoshihara; Katsutoshi Moriyama; Hironobu Mori; Nobumichi Okazaki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2005-08-25
Also published as: US20050285093A1; TWI235372B; WO2004034469A1; AU2003299487A1; US7542335B2; TW200415647A; CN1701443A; CN100338777C; KR20050053746A; JP4063035B2; JP2004133957A

Abstract

Magnetspeicher vom Komplementärtyp zum Speichern von einander entgegengesetzten Speicherdatenwerten in einem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement bzw. einem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement, wobei dieser Magnetspeicher unter Verwendung der ferromagnetischen Tunnelübergangselemente dadurch gekennzeichnet ist, dass:
– das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement benachbart zueinander auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet sind;
– erste Schreibleitungen spulenartig um das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement gewunden sind und zweite Schreibleitungen spulenartig um das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement gewunden sind;
– wobei die Windungsrichtung der ersten Schreibleitungen und die Windungsrichtung der zweiten Schreibleitungen einander entgegengesetzt sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Magnetspeicher unter Verwendung eines ferromagnetischen Tunnelübergangselements.
Hintergrundbildende Technik
In den letzten Jahren entstand der Wunsch nach einem mit hoher Geschwindigkeit beschreibbaren, nichtflüchtigen Speichermedium für Computer ohne Einschränkung der Anzahl gewünschter Schreibvorgänge, und als Speichermedium mit diesen Funktionen hat ein ferromagnetisches Tunnelübergangselement Aufmerksamkeit auf sich gezogen, das dadurch hergestellt wird, dass eine Schicht mit fester Magnetisierung und eine Schicht mit freier Magnetisierung über eine Tunnelbarriereschicht aufeinanderlaminiert werden. Das vorstehend genannte ferromagnetische Tunnelübergangselement zeigt die Eigenschaft, dass dann, wenn die Schicht mit freier Magnetisierung in derselben Richtung (parallele Richtung) magnetisiert wird, wie sie in der Magnetisierungsrichtung der Schicht mit fester Magnetisierung entspricht, der Widerstandswert in der Tunnelbarriereschicht kleiner als ein vorbestimmter Widerstandswert wird (dies wird als Zustand mit niedrigem Widerstandswert bezeichnet), während dann, wenn die Schicht mit freier Magnetisierung in der Richtung (antiparallele Richtung) entgegengesetzt zur Magnetisierungsrichtung der festen Magnetisierung magnetisiert wird, der Widerstandswert in der Tunnelbarriereschicht höher als der vorbestimmte Wider standswert wird (dies wird als Zustand mit hohem Widerstandswert bezeichnet).
Unter Verwendung der oben genannten Eigenschaft, dass der Widerstandswert in der Tunnelbarriereschicht abhängig von der Magnetisierungsrichtung in der Schicht mit freier Magnetisierung variiert, bildet das ferromagnetische Tunnelübergangselement die Zustände mit zwei verschiedenen Magnetisierungsrichtungen abhängig davon aus, ob die Schicht mit freier Magnetisierungsrichtung in derselben Richtung wie der Magnetisierungsrichtung der Schicht mit fester Magnetisierung magnetisiert ist oder sie in der Richtung entgegengesetzt zur Magnetisierungsrichtung der Schicht mit fester Magnetisierung magnetisiert ist. Wenn dafür gesorgt wird, dass die vorstehend genannten Zustände der zwei verschiedenen Magnetisierungsrichtungen "0" oder "1" entsprechen, werden Daten im ferromagnetischen Tunnelübergangselement gespeichert.
Ein Magnetspeicher unter Verwendung des vorstehend genannten ferromagnetischen Tunnelübergangselements als Speicher bestimmt, welcher Datenwert der zwei Arten von Daten im ferromagnetischen Tunnelübergangselement gespeichert ist, um dadurch den Datenwert aus ihm auszulesen. Dazu ist es erforderlich, zu bestimmen, ob sich das ferromagnetische Tunnelübergangselement im Zustand mit hohem Widerstandswert oder im Zustand mit niedrigem Widerstandswert befindet.
Als Magnetspeicher, mit dem es möglich ist, zu ermitteln, ob der Widerstandszustand des ferromagnetischen Tunnelübergangselements demjenigen mit hohem Widerstandswert oder demjenigen mit niedrigem Widerstandswert entspricht, und der über eine einfache Struktur verfügt, ist ein Magnetspeicher vom Komplementärtyp bekannt, bei dem zueinander entgegengesetzte Speicherdaten in einem ersten und einem zweiten fer romagnetischen Tunnelübergangselement gespeichert werden und der Widerstandswert des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements und der Widerstandswert des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements verglichen werden, um dadurch zu beurteilen, ob der Widerstandswert des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements dem Zustand mit hohem Widerstandswert oder demjenigen mit niedrigem Widerstandswert entspricht.
Um beim vorstehend genannten komplementären Magnetspeicher einen Datenwert zu speichern, werden das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement als Paar von (zwei) ferromagnetischen Tunnelübergangselementen benachbart zueinander auf demselben Halbleitersubstrat ausgebildet, und bei einem Schreibvorgang wird ein Speicherdatenwert in das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement eingeschrieben, und gleichzeitig wird ein Speicherdatenwert entgegengesetzt zu dem des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements in das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement eingespeichert, und dann werden, beim Lesen, die Widerstandswerte dieser zwei ferromagnetischen Tunnelübergangselemente verglichen. Wenn der Widerstandswert des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements höher als derjenige des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements ist, wird bestimmt, dass sich das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement im Zustand mit hohem Widerstandswert befindet, während dann, wenn der Widerstandswert des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements niedriger als derjenige des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements ist, bestimmt wird, dass sich das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement im Zustand mit niedrigem Widerstandswert befindet (siehe beispielsweise die Beschreibung des US-Patents Nr. 6191989).
Jedoch werden beim vorstehend genannten herkömmlichen kom plementären Magnetspeicher, um einen Datenwert zu speichern, einander entgegengesetzte Speicherdatenwerte in das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement eingespeichert, so dass der Speichervorgang in zwei ferromagnetischen Tunnelübergangselementen ausgeführt werden muss, um einen einzelnen Speicherdatenwert zu speichern, und der Schreibstrom zum Ändern der Magnetisierungsrichtung des ersten und des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements ist verdoppelt, wodurch in nachteiliger Weise der Energieverbrauch des Magnetspeichers zunehmen kann.
Andererseits ist als Magnetspeicher unter Verwendung eines ferromagnetischen Tunnelübergangselements ein solcher mit einer Struktur bekannt, bei der Schreibleitungen wie eine Spule um das ferromagnetische Tunnelübergangselement gewunden sind, um den Energieverbrauch beim Schreiben zu verringern (siehe beispielsweise die Beschreibung des US-Patents Nr. 5732016).
Beim oben genannten Magnetspeicher kann, da die Schreibleitungen mit Spulenform ausgebildet werden, eine Schreibmagnetkraft auf effiziente Weise mit kleinerem Schreibstrom erzeugt werden, wodurch sich der Energieverbrauch beim Schreiben verringert.
Daher kann es in Betracht gezogen werden, eine Struktur zu verwenden, bei der eine Technik zum Ausbilden der vorstehend genannten herkömmlichen Schreibleitungen zu Spulenform beim komplementären Magnetspeicher angewandt wird. D.h., es kann in Betracht gezogen werden, dass das erste und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement benachbart zueinander ausgebildet werden und erste spulenförmige Schreibleitungen um das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement herum angeordnet werden und zweite spulenartige Schreiblei tungen um das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement herum angeordnet werden, um den komplementären Magnetspeicher aufzubauen.
Wenn jedoch die ersten und zweiten spulenartigen Schreibleitungen um das erste und zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement herum ausgebildet werden und die Windungsrichtung der ersten Schreibleitungen und diejenige der zweiten Schreibleitungen gleich sind, sind auch die Richtung einer durch Aktivieren der ersten Schreibleitungen erzeugten Schreibmagnetkraft und die Richtung einer durch Aktivieren der zweiten Schreibleitungen erzeugten Schreibmagnetkraft gleich.
In diesem Fall sind die Richtung der außerhalb des ersten Schreibdrahts erzeugten Magnetkraft und die Richtung der außerhalb der zweiten Schreibleitungen erzeugten Magnetkraft gleich, so dass die äußeren Magnetkräfte miteinander wechselwirken und die Stärke und die Richtung der Schreibmagnetkräfte variieren, was es behindern kann, die Speicherdaten präzise in das erste und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement einzuschreiben.
Ferner kann, um den oben genannten Mangel zu beseitigen, zwischen dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement eine magnetische Abschirmung ausgebildet werden, um zu verhindern, dass die äußeren Magnetkräfte miteinander wechselwirken. Jedoch ist in diesem Fall Platz zum Ausbilden der magnetischen Abschirmung zwischen dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement erforderlich, wodurch der Magnetspeicher größer werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Demgemäß sind, gemäß der dem Anspruch 1 entsprechenden Erfindung, in einem Magnetspeicher vom Komplementärtyp zum Speichern von einander entgegengesetzten Speicherdatenwerten in einem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement bzw. einem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement, das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement benachbart zueinander auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet, und erste Schreibleitungen sind spulenartig um das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement gewunden, und zweite Schreibleitungen sind spulenartig um das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement gewunden, und außerdem sind die Windungsrichtung der ersten Schreibleitungen und die Windungsrichtung der zweiten Schreibleitungen einander entgegengesetzt.
Ferner ist gemäß der Erfindung entsprechend dem Anspruch 2, bei der Erfindung entsprechend dem Anspruch 1, ein Anfangs-Endabschnitt der zweiten Schreibleitungen mit einem Abschluss-Endabschnitt der ersten Schreibleitungen verbunden, so dass eine Abfolge von Schreibleitungen vorliegt.
Ferner verfügen gemäß der Erfindung entsprechend dem Anspruch 3 der Erfindung entsprechend dem Anspruch 1, die ersten Schreibleitungen und die zweiten Schreibleitungen über parallel ausgebildete Leitungsabschnitte, die sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu einer Magnetisierungsrichtung von Schichten mit fester Magnetisierung an Positionen unmittelbar über oder unmittelbar unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement erstrecken.
Ferner verfügen, gemäß der Erfindung entsprechend dem An spruch 4 bei der Erfindung entsprechend dem Anspruch 1 oder dem Anspruch 2, die ersten Schreibleitungen und die zweiten Schreibleitungen über obere und untere Schreibleitungen, die sich in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zu einer Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements und des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements an Positionen über und unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement erstrecken, und außerdem sind in mindestens einer der oberen und der unteren Schreibleitungen parallele Leitungsabschnitte vorhanden, die sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu einer Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung an Positionen unmittelbar über oder unmittelbar unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement erstrecken.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine erläuternde Ansicht, die ein ferromagnetisches Tunnelübergangselement zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Magnetspeicher gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist eine Draufsicht desselben.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Magnetspeicher gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
5 ist eine Draufsicht desselben.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Ein erfindungsgemäßer Magnetspeicher unter Verwendung eines ferromagnetischen Tunnelübergangselements ist ein Magnetspeicher vom Komplementärtyp, bei dem auf demselben Halbleitersubstrat ein erstes ferromagnetisches Tunnelübergangselement und ein zweites ferromagnetisches Tunnelübergangselement benachbart zueinander, und getrennt voneinander, in einer Richtung orthogonal zu einer Magnetisierungsrichtung von Schichten fester Magnetisierung dieser ferromagnetischen Tunnelübergangselementen ausgebildet sind, wobei zueinander entgegengesetzte Speicherdatenwerte (z.B. "0" und "1") in dieses erste ferromagnetische Tunnelübergangselement bzw. zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement eingespeichert werden.
Außerdem sind bei der Erfindung erste Schreibleitungen spulenartig um das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement gewunden, und gleichzeitig sind zweite Schreibleitungen spulenartig um das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement gewunden.
Demgemäß können, bei der Erfindung, durch Ausbilden der ersten und zweiten Schreibleitungen auf spulenartige Weise um das erste und zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement herum Schreibmagnetkräfte effizient mit kleinerem Schreibstrom erzeugt werden, um dadurch den Energieverbrauch beim Schreiben selbst dann zu verringern, wenn der Magnetspeicher so aufgebaut ist, dass er vom Komplementärtyp ist.
Ferner sind, bei der Erfindung, die Windungsrichtung der ersten Schreibleitungen und die Windungsrichtung der zweiten Schreibleitungen einander entgegengesetzt.
Demgemäß werden, wenn die Windungsrichtungen der benachbar ten ersten Schreibleitungen und zweiten Schreibleitungen einander entgegengesetzt sind, Magnetfelder, wie sie erzeugt werden, wenn einander entgegengesetzte Speicherdatenwerte in das erste und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement eingeschrieben werden, zu geschlossenen Schleifen, und so zeigen eine Magnetkraft zum Magnetisieren einer Schicht mit freier Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements und eine Magnetkraft zum Magnetisieren einer Schicht mit freier Magnetisierung des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements keine Wechselwirkung miteinander, so dass die Speicherdatenwerte präzise in das erste und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement eingeschrieben werden können und die Zuverlässigkeit des Magnetspeichers verbessert werden kann.
Insbesondere dann, wenn ein Anfangs-Endabschnitt der zweiten Schreibleitungen mit einem Abschluss-Endabschnitt der ersten Schreibleitungen verbunden ist, um eine Abfolge von Schreibleitungen zu bilden, kann die Belegungsfläche der Schreibleitungen so weit wie möglich verringert werden, so dass eine Miniaturisierung des Magnetspeichers erzielt werden kann.
Ferner neigt, wenn die Struktur der ersten Schreibleitungen der zweiten Schreibleitungen dergestalt ist, dass obere und kleinere Schreibleitungen vorhanden sind, die sich in der Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements und des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements über und unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement erstrecken, und wenn zusätzlich in den oberen und unteren Schreibleitungen parallele Schreibabschnitte vorhanden sind, die sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungs richtung der Schichten mit fester Magnetisierung an Positionen unmittelbar über oder unmittelbar unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement erstrecken, aufgrund der Wirkung der Magnetkräfte, die durch den Schreibstrom erzeugt werden, der durch die parallelen Leitungsabschnitte fließt, die sich in der Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung erstrecken, die Richtung der auf die Schichten mit freier Magnetisierung wirkenden Schreibmagnetisierungskräfte zur Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung, wodurch ein Unterstützungseffekt erzeugt werden kann. Demgemäß kann die Magnetisierungsrichtung der Schichten mit freier Magnetisierung gleichmäßig bei kleinerem Schreibstrom geändert werden, und es kann ein niedriger Energieverbrauch des Magnetspeichers erzielt werden.
Insbesondere kann durch Ausbilden der parallelen Leitungsabschnitte an Positionen unmittelbar über und unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement der Abstand zwischen den parallelen Leitungsabschnitten und den ferromagnetischen Tunnelübergangselementen so klein wie möglich gemacht werden, wodurch der Unterstützungseffekt erhöht werden kann.
Nachfolgend werden spezielle Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Vor der Beschreibung eines erfindungsgemäßen Magnetspeichers 1 wird die Struktur eines ferromagnetischen Tunnelübergangselements 2 beschrieben. Wie es in der 1 dargestellt ist, wird das ferromagnetische Tunnelübergangselement 2 dadurch hergestellt, dass eine Dünnfilmschicht 3 mit fester Magnetisierung und eine Dünnfilmschicht 4 mit freier Magne tisierung über eine Tunnelbarriereschicht 5 hinweg aufeinanderlaminiert werden.
Hierbei wird die Schicht 3 mit fester Magnetisierung aus einem ferromagnetischen Körper (z.B. CoFe) hergestellt, und sie ist immer in einer konstanten Richtung magnetisiert. Ferner wird die Schicht 4 mit freier Magnetisierung aus einem ferromagnetischen Körper (z.B. NiFe) hergestellt, und sie ist in derselben Richtung (parallele Richtung) oder der entgegengesetzten Richtung (antiparallele Richtung) in Bezug auf die Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung magnetisiert. Ferner besteht die Tunnelbarriereschicht 5 aus einem isolierenden Körper (z.B. Al₂O₃).
Das oben genannte ferromagnetische Tunnelübergangselement 2 verfügt über die Eigenschaft, dass dann, wenn die Schicht 4 mit freier Magnetisierung in derselben Richtung wie der Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung magnetisiert ist (Fall, der in der 1 durch eine strichpunktierte Linie gekennzeichnet ist) der Widerstandswert in der Tunnelbarriereschicht 5 niedriger als ein vorbestimmter Widerstandswert ist, während dann, wenn die Schicht 4 mit freier Magnetisierung in der entgegengesetzten Richtung zur Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung magnetisiert ist (Fall, der in der 1 mit einer strichpunktierten Linie mit zwei Punkten gekennzeichnet ist), der Widerstandswert in der Tunnelbarriereschicht 5 als der vorbestimmte Widerstandswert ist. Daher werden Zustände entsprechend den zwei verschiedenen Magnetisierungsrichtungen abhängig davon ausgebildet, ob die Schicht 4 mit freier Magnetisierung in derselben Richtung wie der Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung magnetisiert ist oder ob sie in der Richtung entgegengesetzt zur Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung magnetisiert ist, und dadurch, dass dafür gesorgt wird, dass die oben genannten Zustände der zwei verschiedenen Magnetisierungsrichtungen dem Datenwert "0" oder "1" entsprechen, wird ein Datenwert im ferromagnetischen Tunnelübergangselement 2 gespeichert.
Nachfolgend wird die Struktur des erfindungsgemäßen Magnetspeichers 1 beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Die 2 und 3 sind Ansichten, die den Magnetspeicher 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Der Magnetspeicher 1 ist ein komplementärer Magnetspeicher, bei dem auf einer Fläche desselben Halbleitersubstrats 6 ein erstes ferromagnetisches Tunnelübergangselement 7 und ein zweites ferromagnetisches Tunnelübergangselement 8 benachbart und beabstandet voneinander in einer Richtung orthogonal zur Magnetisierungsrichtung (Richtung von vorne nach hinten in den 2 und 3) der Schichten 3 mit fester Magnetisierung (siehe die 1) des ersten und des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7, 8 ausgebildet sind, wobei in diesem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement 7 und zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement 8 zueinander entgegengesetzte Speicherdatenwerte (z.B. "0" und "1") gespeichert werden.
Hierbei bilden im Magnetspeicher 1 das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement 7 und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement 8 ein Speicherelement 9 eines Bits. In der Praxis sind beim Magnetspeicher 1 auf demselben Halbleitersubstrat 6 Speicherelemente 9 für eine Vielzahl von Bits getrennt voneinander in lateraler und vertikaler Richtung ausgebildet. Um jedoch das Verständnis zu erleichtern, konzentriert sich die Beschreibung auf das Speicher element 9 für ein Bit.
Beim Speicherelement 9 sind, wie es in der 2 dargestellt ist, erste spulenartige Schreibleitungen 10 um das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement 7 herum ausgebildet, und gleichzeitig sind zweite spulenartige Schreibleitungen 11 um das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement 8 herum ausgebildet, und außerdem ist ein Start-Endabschnitt 13 der zweiten Schreibleitungen 11 über einen Verbindungsabschnitt 14 mit einem Endabschnitt 12 der ersten Schreibleitungen 10 verbunden, um eine Abfolge von Schreibleitungen 15 zu bilden, und ferner sind die Windungsrichtungen des ersten Schreibdrahts 10 (Uhrzeigerrichtung in der 2) und die Windungsrichtung der zweiten Schreibleitungen 11 (Gegenuhrzeigerrichtung in der 2) einander entgegengesetzt.
Nun wird die Struktur der Schreibleitungen 15 detailliert beschrieben. Die ersten Windungsrichtungen 10 sind, wie es in den 2 und 3 dargestellt ist, so strukturiert, dass sechs Stücke oberer Schreibleitungen 16, die sich in der Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Magnetisierungsrichtung (Richtung nach unten in der 3) der Schicht 3 mit fester Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7 über diesem erstrecken, und sechs Stücke unterer Schreibleitungen 17, die sich in der Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Magnetisierungsrichtung (Richtung nach unten in der 3) der Schicht 3 mit fester Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7 unter diesem erstrecken, über Durchgangslöcher 18 so mit rechten und linken Rand-Endabschnitten der oberen Schreibleitungen 16 und der unteren Schreibleitungen 17 verbunden sind, dass sie in der Uhrzeigerrichtung wie eine Spule um das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement 7 gewunden sind, wie es in der 2 dargestellt ist.
Außerdem verfügen die ersten Schreibleitungen 10, an Endabschnitten oder mittleren Abschnitten der unteren Schreibleitungen 17 an Positionen unmittelbar unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement 7, über parallel ausgebildete Schreibabschnitte 19, die sich in der Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung erstrecken.
Die zweiten Schreibleitungen 11 sind, wie es in den 2 und 3 dargestellt ist, auf solche Weise strukturiert, dass sechs Stücke oberer Schreibleitungen 20, die sich in der Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Magnetisierungsrichtung (Richtung nach unten in der 3) der Schicht 3 mit fester Magnetisierung des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 8 über diesem erstrecken, und sechs Stücke unterer Schreibleitungen 21, die sich in der Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Magnetisierungsrichtung (Richtung nach unten in der 3) der Schicht 3 mit fester Magnetisierung des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 8 unter diesem erstrecken, an rechten und linken Rand-Endabschnitten der oberen Schreibleitungen 20 und der unteren Schreibleitungen 21 so über Durchgangslöcher 22 verbunden sind, dass sie in der Gegenuhrzeigerrichtung wie eine Spule um das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement 8 gewunden sind, wie es in der 2 dargestellt ist.
Außerdem verfügen die zweiten Schreibleitungen 11, in Endabschnitten oder mittleren Abschnitten der unteren Schreibleitungen 21 an Positionen unmittelbar unter dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement 8, über parallel ausgebildete Leitungsabschnitte 23, die sich in der Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung erstrecken.
Ein rechter Endabschnitt der oberen Schreibleitungen 16, bei dem es sich um den Abschluss-Endabschnitt 12 der ersten Schreibleitungen 10 handelt, ist mit einem rechten Endabschnitt der oberen Schreibleitungen 20, der der Anfangs-Endabschnitt 13 der zweiten Schreibleitungen 11 ist, über den Verbindungsabschnitt 14 verbunden. In den Figuren entsprechen die Bezugszahlen 24, 25 einer Leseleitung, die mit den Schichten 4 mit freier Magnetisierung des ersten und des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7, 8 verbunden ist.
Der Magnetspeicher 1 ist auf die oben beschriebene Weise strukturiert. Durch Aktivieren der Schreibleitungen 15 werden in den ersten und zweiten spulenartigen Schreibleitungen 10, 11 Magnetkräfte in zueinander entgegengesetzten Richtungen erzeugt, die auf die Schichten 4 mit freier Magnetisierung des ersten und zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7, 8 wirken, um die Schicht 4 mit freier Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7 sowie die Schicht 4 mit freier Magnetisierung des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 8 in zueinander entgegengesetzten Richtungen zu magnetisieren, und dadurch können einander entgegengesetzte Datenwerte in das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement 7 bzw. das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement 8 eingespeichert werden.
Genauer gesagt, erfolgt, wenn die Schreibleitungen 15 von einem Anfangs-Endabschnitt 26 zu einem Abschluss-Endabschnitt 27 aktiviert werden, in den ersten Schreibleitungen 10 die Aktivierung vom Anfangs-Endabschnitt 26 zum Abschluss-Endabschnitt 12, um dadurch eine Magnetkraft von vorne nach hinten (d.h., eine Magnetkraft in einer Richtung entgegengesetzt zur Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tun nelübergangselements 7) in Bezug auf die erste Schicht 4 mit freier Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7 zu erzeugen, so dass diese Schicht 4 mit freier Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7 in der Richtung entgegengesetzt zur Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung magnetisiert werden kann. Andererseits wird in den zweiten Schreibleitungen 11 die Aktivierung vom Anfangs-Endabschnitt 13 zum Abschluss-Endabschnitt 27 ausgeführt, um dadurch eine Magnetkraft von hinten nach vorne (d.h. eine Magnetkraft in derselben Richtung wie der Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 8) in Bezug auf die Schicht 4 mit freier Magnetisierung des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 8 zu erzeugen, so dass die Schicht 4 mit freier Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7 in derselben Richtung wie der Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung magnetisiert werden kann.
Wenn dagegen die Schreibleitungen 15 vom Abschluss-Endabschnitt 27 zum Anfangs-Endabschnitt 26 aktiviert werden, wird in den ersten Schreibleitungen 10 die Aktivierung vom Abschluss-Endabschnitt 12 zum Anfangs-Endabschnitt 26 ausgeführt, um dadurch eine Magnetkraft von hinten nach vorne (d.h. eine Magnetkraft in derselben Richtung wie der Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7) in Bezug auf die Schicht 4 mit freier Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7 zu erzeugen, so dass die Schicht 4 mit freier Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7 in derselben Richtung wie der Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung magnetisiert werden kann. Andererseits wird in den zweiten Schreibleitungen 11 die Aktivierung vom Abschluss-Endabschnitt 27 zum Anfangs-Endabschnitt 13 ausgeführt, um dadurch eine Magnetkraft von vorne nach hinten (d.h. eine Magnetkraft in der Richtung entgegengesetzt zur Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 8) in Bezug auf die Schicht 4 mit freier Magnetisierung des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 8 zu erzeugen, so dass die Schicht 4 mit freier Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7 in der Richtung entgegengesetzt zur Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung magnetisiert werden kann.
Wie oben beschrieben, können bei der vorliegenden Ausführungsform, da die ersten und zweiten Schreibleitungen 10, 11 spulenartig ausgebildet sind, die Schreibmagnetkräfte effizient mit kleinerem Schreibstrom erzeugt werden, um dadurch den Energieverbrauch beim Schreiben zu senken.
Außerdem sind bei der vorliegenden Ausführungsform, da die Windungsrichtung der ersten Schreibleitungen 10 und die Windungsrichtung der zweiten Schreibleitungen 11 einander entgegengesetzt sind, wenn einander entgegengesetzte Speicherdatenwerte in das erste und zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement 7, 8 geschrieben werden, die auf das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement 7 wirkende Magnetkraft und die auf das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement 8 wirkende Magnetkraft einander entgegengesetzt, und sie bilden Magnetfelder in Form geschlossener Schleifen, so dass keine Wechselwirkung zwischen der Magnetkraft zum Magnetisieren der Schicht 4 mit freier Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 7 und der Magnetkraft zum Magnetisieren der Schicht 4 mit freier Magnetisierung des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 8 auftritt. Dies ermöglicht es, die Spei cherdatenwerte präzise in das erste und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement 7, 8 einzuschreiben, und so kann die Zuverlässigkeit des Magnetspeichers 1 verbessert werden.
Ferner bilden, wenn der Speicherdatenwert in das vorbestimmte Speicherelement 9 eingeschrieben wird, die Schreibmagnetkräfte geschlossene Schleifen, so dass die Schreibmagnetkräfte im vorbestimmten Speicherelement 9 kein anderes Speicherelement 9 in der Umgebung beeinflussen und so den Speicherzustand des anderen Speicherelements 9 nicht ändern, was ebenfalls die Zuverlässigkeit des Magnetspeichers 1 verbessern kann.
Ferner können bei der vorliegenden Ausführungsform, da der Anfangs-Endabschnitt 13 der zweiten Schreibleitungen 11 mit dem Abschluss-Endabschnitt 12 der ersten Schreibleitungen 10 verbunden ist, um eine Abfolge von Schreibleitungen 15 zu bilden, alleine durch Aktivieren der Schreibleitungen 15 zum Anfangs-Endabschnitt 26 zum Abschluss-Endabschnitt 27 derselben, oder durch Aktivieren der Schreibleitungen 15 vom Abschluss-Endabschnitt 27 zum Anfangs-Endabschnitt 26, einander entgegengesetzte Speicherdatenwerte im ersten und zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement 7, 8 gespeichert werden. Daher kann die Struktur der Schreibleitungen 11 einfach und leicht herstellbar sein, und es kann eine Senkung der Herstellkosten des Magnetspeichers 1 erzielt werden, und gleichzeitig kann die Belegungsfläche der Schreibleitungen 15 auf dem Halbleitersubstrat 6 so weit wie möglich verringert werden, so dass eine Miniaturisierung des Magnetspeichers 1 erzielt werden kann.
Ferner erzeugt bei der vorliegenden Ausführungsform, da die unteren Schreibleitungen 17, 21 der ersten Schreibleitungen 10 und der zweiten Schreibleitungen 11 mit den parallelen Leitungsabschnitten 19, 23 versehen sind, die sich in der Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierung der Schichten 3 mit fester Magnetisierung an Positionen unmittelbar unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement 7 und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement 8 erstrecken, die Wirkung der Magnetkräfte, wie sie durch den Schreibstrom erzeugt werden, der durch die parallelen Leitungsabschnitte 19, 23 fließt, die sich in der Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schichten 3 mit fester Magnetisierung erstrecken, dadurch ein Unterstützungseffekt erzeugt, dass die Richtung der auf die Schichten 4 mit freier Magnetisierung wirkenden Magnetkräfte zur Magnetisierungsrichtung der Schichten 3 mit fester Magnetisierung neigen, so dass die Magnetisierungsrichtung der Schichten 4 mit freier Magnetisierung selbst bei kleinerem Schreibstrom gleichmäßig geändert werden kann, so dass ein niedrigerer Energieverbrauch des Magnetspeichers 1 erzielt werden kann.
(Zweite Ausführungsform)
Obwohl bei der oben angegebenen ersten Ausführungsform nur die unteren Schreibleitungen 17, 21 mit den parallelen Leitungsabschnitten 19, 23 in der Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schichten 3 mit fester Magnetisierung angeordnet sind, ist die Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt, sondern die parallelen Leitungsabschnitte müssen nur in mindestens einer der oberen Schreibleitungen und der unteren Schreibleitungen der ersten Schreibleitungen oder der zweiten Schreibleitungen ausgebildet sein, und die parallelen Leitungsabschnitte können in den oberen Schreibleitungen und den unteren Schreibleitungen der ersten Schreibleitungen und der zweiten Schreibleitungen ausgebildet sein.
Genauer gesagt, sind bei einem in den 4 und 5 dargestellten Magnetspeicher 31, der dem Magnetspeicher 1 ähnlich ist, auf einer Oberfläche desselben Halbleitersubstrats 36 ein erstes ferromagnetisches Tunnelübergangselement 37 und ein zweites ferromagnetisches Tunnelübergangselement 38 benachbart zueinander und voneinander getrennt in einer Richtung orthogonal zu einer Magnetisierungsrichtung (Richtung von vorne nach hinten in den 4 und 5) der Schichten 3 mit fester Magnetisierung (siehe die 1) des ersten und des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 37, 38 ausgebildet. Beim Magnetspeicher 31 bilden das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement 37 und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement 38 ein Speicherelement 39 mit einem Bit, und auf demselben Halbleitersubstrat 36 sind Speicherelemente 39 für eine Vielzahl von Bits voneinander getrennt in lateraler und vertikaler Richtung ausgebildet. Um jedoch das Verständnis zu erleichtern, erfolgt hier zur Beschreibung eine Fokussierung auf ein Speicherelement 39 für ein Bit.
Beim Speicherelement 39 sind, wie es in der 4 dargestellt ist, erste spulenartige Schreibleitungen 40 um das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement 37 herum ausgebildet, und gleichzeitig sind zweite spulenartige Schreibleitungen 41 um das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement 38 herum ausgebildet, und ein Anfangs-Endabschnitt 43 der zweiten Schreibleitungen 41 ist über einen Verbindungsabschnitt 44 mit einem Abschluss-Endabschnitt 42 der ersten Schreibleitungen 40 verbunden, um eine Abfolge von Schreibleitungen 45 zu bilden, und ferner sind die Windungsrichtung des ersten Schreibdrahts 40 (Uhrzeigerrichtung in der 4) und die Windungsrichtung der zweiten Schreibleitungen 41 (Gegenuhrzeigerrichtung in der 4) einander entgegengesetzt.
Nun wird die Struktur der Schreibleitungen 45 detailliert beschrieben. Die ersten Schreibleitungen 40 sind, wie es in den 4 und 5 dargestellt ist, auf solche Weise strukturiert, dass vier Stücke oberer Schreibleitungen 46, die sich in der Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Magnetisierungsrichtung (Richtung nach unten in der 5) der Schicht 3 mit fester Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 37 über diesem erstrecken, und fünf Stücke unterer Schreibleitungen 47, die sich in der Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Magnetisierungsrichtung (Richtung nach unten in der 5) der Schicht 3 mit fester Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 37 unter diesem erstrecken, mit rechten und linken Rand-Endabschnitten der oberen Schreibleitungen 46 und der unteren Schreibleitungen 47 über Durchgangslöcher 48 so verbunden sind, dass sie in der Uhrzeigerrichtung wie eine Spule um das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement 47 gewunden sind, wie es in der 4 dargestellt ist.
Außerdem verfügen, in einem Endabschnitt oder mittleren Abschnitten der oberen Schreibleitungen 46 an Positionen unmittelbar über dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement 37, die ersten Schreibleitungen 40 über parallel ausgebildete Leitungsabschnitte 49a, die sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung erstrecken.
Ferner verfügen, an Endabschnitten oder mittleren Abschnitten der unteren Schreibleitungen 47 an Positionen unmittelbar unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement 37, die ersten Schreibleitungen 40 über parallel ausgebildete Leitungsabschnitte 49b, die sich in der Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung erstrecken.
Die zweiten Schreibleitungen 41, wie sie in den 4 und 5 dargestellt sind, sind auf solche Weise strukturiert, dass vier Stücke oberer Schreibleitungen 50, die sich in der Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Magnetisierungsrichtung (Richtung nach unten in der 5) der Schicht 3 mit fester Magnetisierung des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 38 über diesem erstrecken, und fünf Stücke unterer Schreibleitungen 51, die sich in der Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Magnetisierungsrichtung (Richtung nach unten in der 5) der Schicht 3 mit fester Magnetisierung des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 38 unter diesem erstrecken, mit rechten und linken Rand-Endabschnitten der oberen Schreibleitungen 50 und der unteren Schreibleitungen 51 über Durchgangslöcher 52 so verbunden sind, dass sie in der Gegenuhrzeigerrichtung wie eine Spule um das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement 38 gewunden sind, wie es in der 4 dargestellt ist.
Außerdem verfügen, in einem Endabschnitt oder mittleren Abschnitten der oberen Schreibleitungen 50 an Positionen unmittelbar über dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement 38 die zweiten Schreibleitungen 41 über parallel ausgebildete Leitungsabschnitte 53a, die sich in der Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung erstrecken.
Ferner verfügen, in Endabschnitten oder mittleren Abschnitten der unteren Schreibleitungen 51 an Positionen unmittelbar unter dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement 38 die zweiten Schreibleitungen 41 über parallel ausgebildete Leitungsabschnitte 53b, die sich in der Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schicht 3 mit fester Magnetisierung erstrecken.
Ein linker Endabschnitt der unteren Schreibleitungen 47, der der Abschluss-Endabschnitt 42 der ersten Schreibleitungen 40 ist, ist mit einem linken Endabschnitt der unteren Schreibleitungen 51, der der Anfangs-Endabschnitt 43 der zweiten Schreibleitungen 41 ist, über den Verbindungsabschnitt 44 verbunden. In den Figuren entsprechen die Bezugszahlen 54, 55 einer Leseleitung, die mit den Schichten 4 mit freier Magnetisierung des ersten und des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements 37, 38 verbunden sind.
Auf diese Weise sind, bei der vorliegenden Ausführungsform, die parallelen Leitungsabschnitte 49a, 49b, 53a, 53b in den oberen Schreibleitungen 46, 50 und den unteren Schreibleitungen 47, 51 der ersten Schreibleitungen 40 bzw. der zweiten Schreibleitungen 41 ausgebildet.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Erfindung ist durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen realisiert, und sie führt zu den unten beschriebenen Effekten.
(1) Bei der Erfindung gemäß dem Anspruch 1 können, da erste spulenartige Schreibleitungen um ein erstes ferromagnetisches Tunnelübergangselement herum ausgebildet sind und gleichzeitig zweite spulenartige Schreibleitungen um ein zweites ferromagnetisches Tunnelübergangselement herum ausgebildet sind, Schreibmagnetkräfte effizient bei kleinerem Schreibstrom erzeugt werden, wodurch der Energieverbrauch beim Schreiben gesenkt wird, so dass ein niedrigerer Energieverbrauch des Magnetspeichers realisiert werden kann.
Außerdem bilden, da die Windungsrichtung der ersten Schreibleitungen und die Windungsrichtung von zweiten Schreibleitungen zueinander entgegengesetzt sind, Magnetfelder, wie sie erzeugt werden, wenn einander entgegengesetzte Speicher datenwerte in das erste und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement geschrieben werden, geschlossene Schleifen, so dass eine Magnetkraft zum Magnetisieren einer Schicht mit freier Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements und eine Magnetkraft zum Magnetisieren einer Schicht mit freier Magnetisierung des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements nicht miteinander wechselwirken, so dass die Speicherdaten präzise in das erste und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement geschrieben werden können und die Zuverlässigkeit des Magnetspeichers verbessert werden kann.
(2) Bei der Erfindung gemäß dem Anspruch 2 kann, da ein Anfangs-Endabschnitt der zweiten Schreibleitungen mit einem Abschluss-Endabschnitt der ersten Schreibleitungen verbunden ist, um eine Abfolge von Schreibleitungen zu bilden, die Belegungsfläche der Schreibleitungen weitestmöglich verringert werden, und so kann eine Miniaturisierung des Magnetspeichers realisiert werden.
(3) Bei der Erfindung gemäß dem Anspruch 3 neigt, da die ersten Schreibleitungen und die zweiten Schreibleitungen über parallele Leitungsteile verfügen, die sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung von Schichten mit fester Magnetisierung an Positionen unmittelbar über oder unmittelbar unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement erstrecken, aufgrund der Wirkung von Magnetkräften, wie sie durch den Schreibstrom erzeugt werden, der durch die parallelen Leitungsteile fließt, die sich in der Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung erstrecken, die Richtung der Schreibmagnetkräfte, wie sie auf die Schichten mit freier Magnetisierung einwirken, zur Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisie rung hin, wodurch ein Unterstützungseffekt erzeugt werden kann. Demgemäß kann die Magnetisierungsrichtung der Schichten mit freier Magnetisierung bei kleinerem Schreibstrom gleichmäßig geändert werden, und es kann ein niedrigerer Energieverbrauch des Magnetspeichers erzielt werden.
(4) Bei der Erfindung gemäß dem Anspruch 4 ist eine Struktur der ersten Schreibleitungen und der zweiten Schreibleitungen dergestalt, dass obere und untere Schreibleitungen gebildet sind, die sich in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements und des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements über und unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement erstrecken, und dass außerdem in mindestens einer der oberen und der unteren Schreibleitungen parallele Leitungsabschnitte in der Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung an Positionen unmittelbar über und unmittelbar unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Element vorhanden sind. So neigt, durch die Wirkung der Magnetkräfte, wie sie durch den Schreibstrom erzeugt werden, der durch die parallelen Leitungsabschnitte fließt, die sich in der Richtung im Wesentlichen parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung erstrecken, die Richtung der Schreibmagnetisierungskräfte, die auf die Schichten mit freier Magnetisierung einwirken, zur Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung hin, wodurch ein Unterstützungseffekt erzeugt werden kann. Demgemäß kann die Magnetisierungsrichtung der Schichten mit freier Magnetisierung mit einem kleineren Schreibstrom gleichmäßig geändert werden, und es kann ein niedrigerer Energieverbrauch des Magnetspeichers realisiert werden.
Zusammenfassung
Es existiert die Aufgabe, einen Magnetspeicher vom Komplementärtyp zu schaffen, dessen Zuverlässigkeit durch genaues Ausführen eines Schreibens von Speicherdaten verbessert ist.
Bei der Erfindung sind daher in einem Magnetspeicher vom Komplementärtyp zum Speichern von einander entgegengesetzten Speicherdatenwerten in einem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement bzw. einem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement benachbart zueinander auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet; erste Schreibleitungen sind spulenartig um das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement gewunden, und gleichzeitig sind zweite Schreibleitungen spulenartig um das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement gewunden, und außerdem sind die Windungsrichtung der ersten Schreibleitungen und die Windungsrichtung der zweiten Schreibleitungen einander entgegengesetzt.
(2)

Claims

Magnetspeicher vom Komplementärtyp zum Speichern von einander entgegengesetzten Speicherdatenwerten in einem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement bzw. einem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement, wobei dieser Magnetspeicher unter Verwendung der ferromagnetischen Tunnelübergangselemente dadurch gekennzeichnet ist, dass: – das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement und das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement benachbart zueinander auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet sind; – erste Schreibleitungen spulenartig um das erste ferromagnetische Tunnelübergangselement gewunden sind und zweite Schreibleitungen spulenartig um das zweite ferromagnetische Tunnelübergangselement gewunden sind; – wobei die Windungsrichtung der ersten Schreibleitungen und die Windungsrichtung der zweiten Schreibleitungen einander entgegengesetzt sind.
Magnetspeicher unter Verwendung eines ferromagnetischen Tunnelübergangselements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: – ein Anfangs-Endabschnitt der zweiten Schreibleitungen mit einem Abschluss-Endabschnitt der ersten Schreibleitungen verbunden ist, so dass eine Abfolge von Schreibleitungen vorliegt.
Magnetspeicher nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: – die ersten Schreibleitungen und die zweiten Schreibleitungen über parallel ausgebildete Leitungsabschnitte verfügen, die sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu einer Magnetisierungsrichtung von Schichten mit fester Magnetisierung an Positionen unmittelbar über oder unmittelbar unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement erstrecken.
Magnetspeicher unter Verwendung eines ferromagnetischen Tunnelübergangselements nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: – die ersten Schreibleitungen und die zweiten Schreibleitungen über obere und untere Schreibleitungen verfügen, die sich in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zu einer Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung des ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselements und des zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselements an Positionen über und unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement erstrecken; und außerdem – in mindestens einer der oberen und der unteren Schreibleitungen parallele Leitungsabschnitte vorhanden sind, die sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu einer Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung an Positionen unmittelbar über oder unmittelbar unter dem ersten ferromagnetischen Tunnelübergangselement und dem zweiten ferromagnetischen Tunnelübergangselement erstrecken.