DE19942447A1 - Speicherzellenanordnung und Verfahren zu deren Betrieb - Google Patents

Speicherzellenanordnung und Verfahren zu deren Betrieb

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Abstract

Eine Speicherzellenanordnung weist Speicherzellen auf, die jeweils zwei magnetoresistive Elemente enthalten. Wenn die magnetoresistiven Elemente jeder Speicherzelle so magnetisiert sind, daß sie unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen, läßt sich die in der Speicherzelle gespeicherte Information über eine Widerstandshalbbrückenschaltung dadurch bestimmen, daß an einem Ausgang bewertet wird, ob das dort abgegriffene Signal größer oder kleiner Null ist.

Description

Im Hinblick auf nichtflüchtige Schreib-/Lesespeicher werden zunehmend Speicherzellenanordnungen untersucht, in denen ma­ gnetoresistive Elemente zur Informationsspeicherung Verwen­ dung finden.
Als magnetoresistives Element, auch Magnetowiderstandselement genannt, wird in der Fachwelt eine Struktur verstanden, die mindestens zwei ferromagnetische Schichten und eine dazwi­ schen angeordnete nichtmagnetische Schicht aufweist. Je nach Aufbau der Schichtstruktur wird dabei unterschieden zwischen GMR-Element, TMR-Element und CMR-Element (siehe S. Mengel, Technologieanalyse Magnetisumus, Band 2, XMR-Technologien, Herausgeber VDI Technologiezentrum Physikalische Technologi­ en, August 1997).
Der Begriff GMR-Element wird für Schichtstrukturen verwendet, die mindestens zwei ferromagnetische Schichten und eine da­ zwischen angeordnete nichtmagnetische, leitende Schicht auf­ weisen und den sogenannten GMR (giant magnetoresistance)- Effekt zeigen. Unter dem GMR-Effekt wird die Tatsache ver­ standen, daß der elektrische Widerstand des GMR-Elementes ab­ hängig davon ist, ob die Magnetisierungen in den beiden fer­ romagnetischen Schichten parallel oder antiparallel zueinan­ der ausgerichtet sind. Der GMR-Effekt ist im Vergleich zum sogenannten AMR (anisotropic magnetoresistance)-Effekt groß. Als AMR-Effekt wird die Tatsache verstanden, daß der Wider­ stand in magnetisierten Leitern parallel und senkrecht zur Magnetisierungsrichtung verschieden ist. Bei dem AMR-Effekt handelt es sich um einen Volumeneffekt, der in ferromagneti­ schen Einfachschichten auftritt.
Der Begriff TMR-Element wird in der Fachwelt für "Tunneling Magnetoresistance"-Schichtstrukturen verwendet, die minde­ stens zwei ferromagnetische Schichten und eine dazwischen an­ geordnete isolierende, nichtmagnetische Schicht aufweisen. Die isolierende Schicht ist dabei so dünn, daß es zu einem Tunnelstrom zwischen den beiden ferromagnetischen Schichten kommt. Diese Schichtstrukturen zeigen ebenfalls einen magne­ toresistiven Effekt, der durch einen spinpolarisierten Tun­ nelstrom durch die zwischen den beiden ferromagnetischen Schichten angeordnete isolierende, nichtmagnetische Schicht bewirkt wird. Auch in diesem Fall ist der elektrische Wider­ stand des TMR-Elementes abhängig davon, ob die Magnetisierun­ gen in den beiden ferromagnetischen Schichten parallel oder antiparallel zueinander ausgerichtet sind. Die relative Wi­ derstandsänderung beträgt dabei etwa 6 bis 40 Prozent bei Raumtemperatur.
Es ist vorgeschlagen worden, (siehe zum Beispiel D. D. Tang et al. IEDM 95, Seiten 997 bis 999, J. M. Daughton, Thin So­ lid Films, Bd. 216 (1992), Seiten 162 bis 168, Z. Wang et al. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Bd. 155 (1996), Seiten 161 bis 163) GMR-Elemente als Speicherelemente in ei­ ner Speicherzellenanordnung zu verwenden. Die Speicherelemen­ te werden über Leseleitungen in Reihe verschaltet. Quer dazu verlaufen Wortleitungen, die sowohl gegenüber den Leseleitun­ gen als auch gegenüber den Speicherelementen isoliert sind. An die Wortleitungen angelegte Signale verursachen durch den in jeder Wortleitung fließenden Strom ein Magnetfeld, das bei hinreichender Stärke die Magnetisierungen der darunter be­ findlichen Speicherelemente beeinflußt. Zum Einschreiben von Information werden x/y-Leitungen verwendet, die sich an der zu beschreibenden Speicherzelle kreuzen. Sie werden mit Si­ gnalen beaufschlagt, die am Kreuzungspunkt ein für die Umma­ gnetisierung ausreichendes magnetisches Feld verursachen. Da­ bei wird die Magnetisierungsrichtung in der einen der beiden ferromagnetischen Schichten umgekehrt. Die Magnetisierungs­ richtung in der anderen der beiden ferromagnetischen Schich­ ten bleibt dagegen unverändert. Das Festhalten der Magneti­ sierungsrichtung in der zuletzt genannten ferromagnetischen Schicht erfolgt durch eine benachbarte antiferromagnetische Schicht, die die Magnetisierungsrichtung festhält, oder da­ durch, daß die Schaltschwelle der ferromagnetischen Schicht durch anderes Material oder andere Dimensionierung, zum Bei­ spiel andere Schichtdicke, im Vergleich zu der zuerst genann­ ten ferromagnetischen Schicht vergrößert wird. Zum Auslesen der Information wird die Wortleitung mit einem gepulsten Si­ gnal beaufschlagt, durch das die betreffende Speicherzelle zwischen den beiden Magnetisierungszuständen hin und herge­ schaltet wird. Gemessen wird der Strom durch die Bitleitung, aus dem der Widerstandswert des, entsprechenden Speicherele­ mentes ermittelt wird.
Aus US 5 173 873 ist eine magnetoresistive Speicherzellenan­ ordnung bekannt, bei der zur Auswahl auszulesender Speicher­ zellen Transistoren vorgesehen sind.
Aus US 5 640 343 ist eine Speicherzellenanordnung bekannt, in der als Speicherelemente mit einer Diode in Reihe verschalte­ te TMR-Elemente verwendet werden. Die Diode dient zum Ausle­ sen der Information der einzelnen Speicherzellen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Speicherzel­ lenanordnung mit magnetoresistiven Elementen anzugeben, die bei hoher Packungsdichte und niedrigem prozeßtechnischen Auf­ wand ein sicheres Auslesen der gespeicherten Information er­ möglichen.
Ferner soll ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Spei­ cherzellenanordnung angegeben werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Speicherzellenanordnung gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu deren Betrieb gemäß Anspruch 10. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Speicherzellenanordnung weist Speicherzellen auf, wobei jede Speicherzelle zwei magnetoresistive Elemente enthält. Vorzugsweise werden als magnetoresistive Elemente TMR- Elemente oder GMR-Elemente verwendet, da diese bei Zimmertem­ peratur ausreichend große Widerstandsänderungen bei Ummagne­ tisierung zeigen und gleichzeitig mit vertretbaren Magnetfel­ dern ummagnetisierbar sind.
Diese Speicherzellenanordnung ermöglicht einerseits die Spei­ cherung von Daten im Sinne einer Multi-Level-Logik, das heißt in einer Speicherzelle sind bezüglich der Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente vier verschiedene Zustände möglich, die vier verschiedenen logischen Werten zugeordnet werden können. Dadurch kann eine erhöhte Speicherdichte und damit Packungsdichte erzielt werden.
Alternativ können die magnetoresistiven Elemente in jeder Speicherzelle so magnetisiert sein, daß sie immer unter­ schiedliche Widerstandswerte aufweisen. In diesem Fall sind je Speicherzelle zwei unterschiedliche Zustände möglich, die zwei logischen Werten zugeordnet werden können. Diese Ausge­ staltung der Speicherzellenanordnung ist mit reduziertem Schaltungsaufwand auslesbar, so daß die Speicherzellenanord­ nung mit reduziertem Platzbedarf herstellbar ist und höhere Sicherheit beim Auslesen ermöglicht.
Zum Auslesen dieser Speicherzellenanordnung werden die magne­ toresistiven Elemente einer Speicherzelle vorzugsweise je­ weils zwischen einen Spannungspegel und eine Signalleitung geschaltet, wobei der Spannungspegel betragsmäßig für beide magnetoresistive Elemente gleich ist, jedoch unterschiedliche Polarität aufweist. Die Signalleitung ist für beide magneto­ resistiven Elemente gleich. An der Signalleitung wird bewer­ tet, ob die dort abfallende Spannung größer oder kleiner Null ist. Zum Auslesen der Information ist somit eine einfache Brückenschaltung ausreichend.
Dabei ist es vorteilhaft, die magnetoresistiven Elemente ei­ ner Speicherzelle zueinander benachbart anzuordnen. Auf diese Weise werden technologisch bedingte Eigenschaftsinhomogenitä­ ten der magnetoresistiven Elemente, die auf systematischen Prozeßinhomogenitäten insbesondere bei der Abscheidung, Li­ thographie, Ätzung etc. beruhen, keinen Einfluß auf das Be­ wertungssignal ausüben. Ferner ist die äußere Beschaltung, die für die Brückenschaltung erforderlich ist, symmetrisch.
Die Speicherzellenanordnung kann sowohl durch schaltendes als auch durch nichtschaltendes Auslesen bewertet werden. Unter nichtschaltendem Auslesen, das schneller und einfacher zu realisieren ist als schaltendes Auslesen, wird die Tatsache verstanden, daß beim Auslesevorgang die Ströme im Leiterbahn­ raster unterkritisch sind, das heißt die Schaltschwellen für das Ummagnetisieren der Speicherelemente nicht erreicht wer­ den. Die Speicherzellenzustände bleiben unverändert, so daß ein zeitraubendes Wiedereinlesen der ursprünglichen Speicher­ information nach dem Auslesen nicht erforderlich ist.
In dieser Speicherzellenanordnung werden die verschiedenen logischen Zustände, die Null und Eins zugeordnet werden, über das unterschiedliche Vorzeichen des Lesesignals erkannt. Si­ gnale mit unterschiedlichen Vorzeichen sind schaltungstech­ nisch einfach zu unterscheiden. Daher ist die Speicherzellen­ anordnung mit hoher Bewertungssicherheit auszulesen.
Im Hinblick auf eine großflächige Speicherzellenanordnung ist es vorteilhaft, erste und zweite Leitungen vorzusehen. Dabei verlaufen die ersten Leitungen zueinander parallel und die zweiten Leitungen zueinander parallel. Die ersten Leitungen kreuzen die zweiten Leitungen. Die magnetoresistiven Elemente sind jeweils zwischen eine der ersten Leitungen und eine der zweiten Leitungen geschaltet. Dabei sind die magnetoresisti­ ven Elemente einer der Speicherzellen jeweils mit zwei ver­ schiedenen ersten Leitungen und derselben zweiten Leitung verbunden. Zum Auslesen der in der Speicherzelle gespeicher­ ten Information werden die beiden ersten Leitungen mit Span­ nungspegeln beaufschlagt, die dem Betrag nach gleich sind, jedoch entgegengesetzte Polarität aufweisen, die übrigen er­ sten Leitungen werden mit Referenzpotential, insbesondere Er­ de, verbunden. An der zweiten Leitung, die mit den magnetore­ sistiven Elementen der ausgewählten Speicherzelle verbunden ist, wird das Signal bewertet. Das an der zweiten Leitung ge­ nerierte Spannungssignal weist abhängig von der gespeicherten Information unterschiedliche Polarität auf. Die Signalhöhe ist abhängig von den Magnetowiderstandswerten der magnetore­ sistiven Elemente, von dem an den ersten Leitungen angelegten Spannungspegeln sowie von der Anzahl der vorhandenen ersten Leitungen. Mit zunehmender Anzahl erster Leitungen sinkt die Pegelhöhe des Signals.
Um den Einfluß der Anzahl der ersten Leitungen auf die Pegel­ höhe des Signals zu kompensieren, ist es vorteilhaft, die zweiten Leitungen mit einem Stromfolger zu verbinden. Der Stromfolger weist einen rückgekoppelten Operationsverstärker auf, dessen invertierender Eingang mit der jeweiligen zweiten Leitung verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang ist mit Erdpotential verbunden. Dadurch wird an der zweiten Leitung das Potential auf Null geregelt. Am Ausgang des Operations­ verstärkers liegt ein Signal an, aus dem die Polarität des Ausgangssignals der Speicherzellenanordnung abgelesen werden kann.
Vorzugsweise weisen die magnetoresistiven Elemente jeweils mindestens ein erstes ferromagnetisches Schichtelement, ein nichtmagnetisches Schichtelement und ein zweites ferromagne­ tisches Schichtelement auf, wobei das nichtmagnetische Schichtelement zwischen dem ersten ferromagnetischen Schicht­ element und dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement an­ geordnet ist. Je Speicherzelle sind in einem der magnetoresi­ stiven Elemente die Magnetisierungen in dem ersten ferroma­ gnetischen Schichtelement und dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement parallel zueinander ausgerichtet, während in dem anderen der magnetoresistiven Elemente die Magnetisierun­ gen in dem ersten ferromagnetischen Schichtelement und dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement antiparallel zuein­ ander ausgerichtet sind.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß das erste ferromagneti­ sche Schichtelement und das zweite ferromagnetische Schicht­ element mindestens eines der Materialien Fe, Ni, Co, Cr, Mn, Bi, Gd und/oder Dy enthalten und daß sie senkrecht zur Schichtebene jeweils eine Dicke zwischen 2 und 20 nm aufwei­ sen.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß das nichtmagnetische Schichtelement Al2O3, NiO, HfO2, TiO2, NbO, SiO2, Cu, Au, Ag und/oder Al enthält und senkrecht zur Schichtebene eine Dicke zwischen 1 nm und 5 nm aufweist.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an­ hand von Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer Speicherzellenanordnung mit Speicherzellen, die jeweils zwei magnetoresistive Elemente aufweisen.
Fig. 2 zeigt eine Schaltskizze der erfindungsgemäßen Spei­ cherzellenanordnung, anhand der der Auslesevorgang erläutert wird.
Fig. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild einer auszulesenden Spei­ cherzelle.
Fig. 9 zeigt eine alternative Beschaltung zum Auslesen der Speicherzellenanordnung.
Fig. 5 zeigt eine Schaltskizze, anhand der das Schreiben von Information erläutert wird.
Eine Speicherzellenanordnung umfaßt streifenförmige, unter­ einander parallel verlaufende erste Leitungen LIi, i = 1 . . . m. Ferner umfaßt die Speicherzellenanordnung zweite Leitungen LIIj, j = 1 . . . n. Die zweiten Leitungen LIIj sind ebenfalls streifenförmig und verlaufen untereinander parallel. Die er­ sten Leitungen LIi und die zweiten Leitungen LIIj kreuzen einander (siehe Fig. 1).
An den Kreuzungspunkten zwischen einer der ersten Leitungen LIi und einer der zweiten Leitungen LIIj ist jeweils ein ma­ gnetoresistives Element MRij angeordnet und zwischen die be­ treffenden Leitungen geschaltet. Jedes der magnetoresistiven Elemente MRij umfaßt ein erstes ferromagnetisches Schichtele­ ment FM1, ein nichtmagnetisches Schichtelement NM und ein zweites ferromagnetisches Schichtelement FM2. Das erste fer­ romagnetische Schichtelement FM1 umfaßt CoFe und weist eine Dicke von 2 bis 10 nm auf. Die Magnetisierung dieses Schicht­ elementes kann durch eine darunterliegende antiferromagneti­ sche Schicht aus zum Beispiel FeMn oder InMn in einer be­ stimmten Richtung festgehalten werden. Das nichtmagnetische Schichtelement NM enthält Al2O3 und weist eine Dicke von 0,5 bis 3 nm auf. Das zweite ferromagnetische Schichtelement FM2 enthält NiFe und weist eine Schichtdicke von 2 bis 8 nm auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist das erste ferromagneti­ sche Schichtelement FM1 aufgrund seiner Materialzusammenset­ zung eine größere magnetische Härte als das zweite ferroma­ gnetische Schichtelement FM2 auf.
Je zwei benachbarte, mit verschiedenen ersten Leitungen LIi, LIi+1 verbundene magnetoresistive Elemente MRij, MRi+1j bil­ den eine Speicherzelle Sii+1j. Die Speicherzellen Sii+1j sind in Fig. 1 durch gestrichelte Linien markiert. Die beiden ma­ gnetoresistiven Elemente MRij, MRi+1j einer Speicherzelle Sii+1j sind dabei mit derselben zweiten Leitung LIIj verbun­ den.
Die Magnetisierungen der ferromagnetischen Schichtelemente FM1, FM2 in den magnetoresistiven Elementen MRij, MRi+1j ein und derselben Speicherzelle Sii+1j sind so ausgerichtet, daß in dem einen der magnetoresistiven Elemente MRij, MRi+1j die Magnetisierungsrichtungen in dem ersten ferromagnetischen Element FM1 und dem zweiten ferromagnetischen Element FM2 parallel zueinander ausgerichtet sind und in dem anderen an­ tiparallel zueinander. Die Magnetisierungen in den ersten ferromagnetischen Elementen FM1 sind zudem einheitlich in ei­ ne Richtung ausgerichtet (in Fig. 1 parallel zu den Leitun­ gen LIIj). Dadurch weisen die magnetoresistiven Elemente MRij, MRi+1j ein und derselben Speicherzelle Sii+1j unter­ schiedliche Widerstandswerte auf. Eine digitale Information mit zwei logischen Werten wird in den Speicherzellen Sii+1j durch die Anordnung der unterschiedlichen Widerstandswerte gespeichert, das heißt dadurch, daß das magnetoresistive Ele­ ment MRij den kleineren und das magnetoresistive Element MRi+1j den größeren Widerstandswert aufweist oder daß das ma­ gnetoresistive Element MRij den größeren und das magnetore­ stive Element MRi+1j den kleineren der Widerstandswerte auf­ weist.
Die Magnetisierungen in den ersten und zweiten ferromagneti­ schen Elementen (FM1 bzw. FM2) können sämtlich parallel zu den ersten Leitungen LIi oder parallel zu den zweiten Leitun­ gen LIIj, wie in Fig. 1 dargestellt, gerichtet sein.
Die Speicherzellenanordnung stellt eine Widerstandsmatrix dar. In Fig. 2 ist eine Schaltskizze dieser Widerstandsma­ trix dargestellt, in der die magnetoresistiven Elemente MRij durch ihren Widerstand Rij gekennzeichnet sind.
Zum Auslesen einer Speicherzelle Sii+1j mit den Widerständen Rij und Ri+1j werden die zugehörigen ersten Leitungen LIi, LIi+1 mit von Null verschiedenen Spannungspegeln beauf­ schlagt. Dabei wird die erste Leitung LIi mit -U/2 und die erste Leitung LIi+1 mit +U/2 beaufschlagt. Die übrigen er­ sten Leitungen LIx mit x ≠ i, i+1 werden mit Massepotenti­ al(Potential 0) verbunden. An der zweiten Leitung LIIi, die mit den Widerständen Rij und Ri+1j der Speicherzelle Sii+1j verbunden ist, wird ein Ausgangssignal bewertet. Der Mittel­ kontakt der Spannungsquelle, die die Spannungen -U/2 und +U/2 liefert, liegt ebenfalls auf Massepotential.
Die Pegelhöhe Uj des an der zweiten Leitung LIIj abgegriffe­ nen Signals läßt sich folgendermaßen abschätzen: Die Wider­ stände Rxj mit x ≠ i, i+1, die einerseits über die ersten Leitungen LIx mit x ≠ i, i+1 mit Massepotential und anderer­ seits mit der zweiten Leitung LIIj verbunden sind, bilden zu­ sammen den Querwiderstand Rj einer Halbbrücke, die von Rij und Ri+1,j gebildet wird.
Für den Widerstand Rj gilt
Ro/(m - 2) ≦ Rj (Ro + ΔR)/(m - 2)
Dabei ist Ro der kleinere und Ro + ΔR der größere der beiden Widerstandswerte, den die magnetoresistiven Elemente MRij an­ nehmen können. Der untere Wert für Rj gilt für den Fall, daß alle Widerstände den Wert Ro annehmen. Die obere Grenze gilt für den Fall, daß alle Widerstände Ro + ΔR annehmen. Für den Betrag Ujo des Pegels Uj des Signals an der zweiten Leitung LIIj gilt
Der Pegel Uj des Signals kann je nach gespeicherter logischer Information die Werte +Ujo oder -Ujo annehmen.
Zum Auslesen der Information ist es daher ausreichend, an der zweiten Leitung LIIj zu bestimmen, ob der Pegel größer oder kleiner Null ist. Diese Bewertung erfolgt vorzugsweise durch eine bistabile Schaltung, zum Beispiel einen Schmitt-Trigger oder einen Differenzverstärker mit hoher Verstärkung. Die Hö­ he des Betrags Ujo ist umgekehrt proportional zur Anzahl m der ersten Leitungen LIi. Mit zunehmender Anzahl m der ersten Leitungen LIi nimmt die Signalhöhe daher ab.
Zur sicheren Bewertung des Signal Uj unabhängig von der An­ zahl der ersten Leitungen LIi werden die zweiten Leitungen LIIj jeweils mit dem invertierenden Eingang eines über den Widerstand Rkj rückgekoppelten Operationsverstärkers OPj ver­ bunden (siehe Fig. 4). Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers OPj wird mit Masse verbunden. Am Aus­ gang dieses als Stromfolger verschalteten Operationsverstär­ kers OPj wird ein Signal Uj' abgegriffen, dessen Signalhöhe Ujo' unabhängig von der Anzahl der ersten Leitungen LIm ist. Für den Betrag Ujo' gilt.
Das Signal Uj' kann wiederum die Werte +Ujo' oder -Ujo' an­ nehmen, je nachdem, welche logische Information in der Spei­ cherzelle Sii+1j gespeichert ist.
Zum Einschreiben von Information werden die erste Leitung LIi mit einem positiven Strom + Iw und die erste Leitung LIi+1 mit einem negativen Strom -Iw beaufschlagt (siehe Fig. 5). Die Ströme sind dem Betrag nach gleich. Diese Ströme können aus einer gemeinsamen Stromquelle fließen, sofern die ersten Leitungen LIi, LIi+1 über einen Schalter S miteinander ver­ bunden sind. Die zugehörige zweite Leitung LIIj wird mit ei­ nem Strom IB beaufschlagt. Die Ströme IB und Iw bewirken an den Kreuzungspunkten zwischen den ersten Leitungen LIi, LIi+1 und der zweiten LIIj, an denen die magnetoresistiven Elemente MRij, MRi+1j mit den Widerständen Rij, Ri+1,j angeordnet sind, ein ausreichend großes Magnetfeld, um die Magnetisie­ rungen in den zweiten ferromagnetischen Schichtelementen FM2 zu schalten. Die Magnetisierungen in den ersten ferromagneti­ schen Schichtelementen FM1, die aufgrund ihrer Materialwahl magnetisch härter sind, bleiben dabei unverändert (siehe Fig. 5). Zum Schreiben sind die Ströme Iw und IB so zu wählen, daß die resultierenden Magnetfelder am Ort der Widerstände Rij, Ri+1,j die Schaltschwellen der zweiten ferromagnetischen Schichtelemente FM2 übersteigen. Durch die Richtung des Stro­ mes Iw wird die einzuschreibende Information festgelegt. Die zweiten Leitungen LIIj wirken als Signalleitungen.
Die ersten Leitungen LIi können jeweils als Wortleitungen, die zweiten Leitungen LIIj können als Bitleitungen verwendet werden. Alternativ ist es möglich, die ersten Leitungen LIi als Bitleitungen und die zweiten Leitungen LIIj als Bitlei­ tungen zu verwenden.

Claims (10)

1. Speicherzellenanordnung mit Speicherzellen, wobei jede Speicherzelle zwei magnetore­ sistive Elemente aufweist.
2. Speicherzellenanordnung nach Anspruch 1, bei der die magnetoresistiven Elemente TMR- oder GMR-Elemente sind.
3. Speicherzellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der in jeder Speicherzelle die magnetoresistiven Elemente so magnetisiert sind, daß sie unterschiedliche Widerstands­ werte aufweisen.
4. Speicherzellenanordnung nach Anspruch 3, bei der die magnetoresistiven Elemente einer Speicherzelle einander benachbart in einer Ebene angeordnet sind.
5. Speicherzellenanordnung nach Anspruch 3 oder 9, bei der die magnetoresistiven Elemente einer der Speicherzel­ len über eine Signalleitung in Reihe verschaltet sind und die beiden Enden des so gebildeten Gesamtwiderstandes an Spannun­ gen gleicher Größe aber entgegengesetzter Polarität gelegt werden.
6. Speicherzellenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
  • - bei der erste Leitungen und zweite Leitungen vorgesehen sind, wobei die ersten Leitungen und die zweiten Leitungen jeweils untereinander parallel verlaufen und die ersten Leitungen und die zweiten Leitungen sich kreuzen,
  • - bei der die magnetoresistiven Elemente jeweils zwischen ei­ ne der ersten Leitungen und eine der zweiten Leitungen ge­ schaltet sind,
  • - bei der die magnetoresistiven Elemente einer der Speicher­ zellen jeweils mit verschiedenen ersten Leitungen und der­ selben zweiten Leitung verbunden sind.
7. Speicherzellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
  • - bei der die magnetoresistiven Elemente jeweils mindestens ein erstes ferromagnetisches Schichtelement, ein nichtma­ gnetisches Schichtelement und ein zweites ferromagnetisches Schichtelement aufweisen, wobei das nichtmagnetische Schichtelement zwischen dem ersten ferromagnetischen Schichtelement und dem zweiten ferromagnetischen Schicht­ element angeordnet ist,
  • - bei der je Speicherzelle in feinem der magnetoresistiven Elemente die Magnetisierungen in dem ersten ferromagneti­ schen Schichtelement und dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement parallel zueinander und in dem anderen der magnetoresistiven Elemente die Magnetisierungen in dem er­ sten ferromagnetischen Schichtelement und dem zweiten fer­ romagnetischen Schichtelement antiparallel zueinander aus­ gerichtet sind.
8. Speicherzellenanordnung nach Anspruch 7,
  • - bei der das erste ferromagnetische Schichtelement und das zweite ferromagnetische Schichtelement jeweils mindestens eines der Elemente Fe, Ni, Co, Cr, Mn, Bi, Gd und/oder Dy enthalten und senkrecht zur Schichtebene jeweils eine Dicke zwischen 2 nm und 20 nm aufweisen,
  • - bei der das nichtmagnetische Schichtelement Al2O3, NiO, HfO2, TiO2, NbO, SiO2, Cu, Au, Ag und/oder Al enthält und senkrecht zur Schichtebene eine Dicke zwischen 1 nm und 5 nm aufweist.
9. Speicherzellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die zweiten Leitungen jeweils mit einem Stromfolger verbunden sind.
10. Verfahren zum Betrieb einer Speicherzellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
  • - bei dem die magnetoresistiven Elemente in einer der Spei­ cherzellen jeweils so magnetisiert werden, daß sie unter­ schiedliche Widerstände aufweisen,
  • - bei dem zum Auslesen der Information einer Speicherzelle die magnetoresistiven Elemente der Speicherzelle jeweils zwischen einen Spannungspegel und eine Signalleitung ge­ schaltet werden, wobei der Spannungspegel betragsmäßig für beide magnetoresistiven Elemente gleich ist, jedoch unter­ schiedliche Polarität aufweist und die Signalleitung für beide magnetoresistiven Elemente gleich ist,
  • - bei dem an der Signalleitung bewertet wird, ob die dort ab­ fallende Spannung größer oder kleiner Null ist,
  • - bei dem zum Ändern der in einer Speicherzelle gespeicherten Information die Widerstandswerte beider magnetoresistiver Elemente der Speicherzelle geändert werden.
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