FR2869446A1 - Dispositif de memoire a l'etat solide et procede d'agencement de cellules d'une memoire a l'etat solide - Google Patents

Abstract

Ce dispositif de mémoire à l'état solide présente un agencement bidimensionnel qui correspond à un motif à symétrie de translation sous la forme d'un réseau d'éléments de mémoire magnétiques (10) dont chacun est une structure stratifiée formée d'une couche à aimantation fixe, d'une couche formant barrière pour l'effet tunnel et d'une couche sans aimantation, dont la direction d'aimantation est variable, la structure étant commandée par un premier câblage (11) qui lui est connecté électriquement et par un second câblage (12) qui en est isolé électriquement.Application notamment aux différentes mémoires RAM, ROM, PROM et EPROM.

Description

La présente invention concerne un dispositif de mémoire à l'état solide

devant être fabriqué par lithographie et un procédé pour former des agencements de cellules de mémoire à l'état solide. Le dispositif de mémoire à

l'état solide inclut une mémoire MRAM (mémoire magnétique à accès direct), une mémoire DRAM (mémoire dynamique à accès direct), une mémoire SRAM (mémoire statique à accès direct), une mémoire FRAM (mémoire ferroélectrique à accès direct), une mémoire ROM (mémoire morte), une mémoire PROM (mémoire ROM programmable) et une mémoire EPROM (mémoire effaçable programmable). Plus particulièrement, la présente invention a trait au motif en forme de réseau des parties de mémorisation d'informations d'éléments de mémoire.

Le récent développement conséquent d'équipements de traitement d'informations et de communication, en particulier de petits équipements personnels tels que des terminaux portables, requiert que leurs composants, tels qu'une mémoire et des éléments logiques, présentent une performance améliorée, incluant une haute intégration, une grande vitesse et une faible consommation d'énergie.

En particulier, une mémoire non volatile est considérée comme indispensable à l'âge de l'informatique omniprésente étant donné qu'elle sauvegarde d'importantes informations personnelles dans le cas où une batterie est épuisée et dans le cas d'une défaillance du réseau ou d'une rupture d'un serveur. L'équipement portable connu depuis peu est agencé de manière à réduire la consommation d'énergie autant que cela est possible en maintenant des blocs de circuits inactifs dans un mode d'attente. Il serait possi- ble de réaliser une économie d'énergie et de mémoire si on réalisait une mémoire non volatile de grande capacité fonctionnant à grande vitesse. Ceci rendrait possible "la fonction instantanée", qui permet à l'équipement de démarrer un travail instantanément dès que la mise sous tension est faite.

Parmi les dispositifs de mémoire non volatile, on connaît une mémoire à vidage utilisant des semiconducteurs, et une mémoire FRAM (mémoire ferroélectrique à accès direct) utilisant des substances ferroélectriques.

Malheureusement, la vitesse d'écriture dans le cas d'une mémoire à vidage est limitée à une vitesse d'écriture de l'ordre de quelques microsecondes. Le nombre des cycles de réécriture d'une mémoire FRAM est également limité entre 1012 et 1014, c'est-à-dire possède une endurance trop faible pour remplacer une mémoire SRAM (mémoire statique à accès direct) et une mémoire DRAM (mémoire dynamique à accès direct). En outre, elle pose des problèmes du point de vue du microtraitement de condensateurs ferroélectriques qui s'y trouvent contenus.

1l existe un dispositif de mémoire non volatile à signaler, qui ne présente pas ces inconvénients, est à même de fonctionner à grande vitesse avec une faible consommation d'énergie, et convient pour une capacité élevée (ou un degré élevé d'intégration). C'est un dispositif de mémoire magnétique désigné sous le sigle MRAM (mémoire magnétique à accès direct).

Une mémoire MRAM au premier stade est basée sur la valve à spin, qui utilise l'effet AMR (c'est-à-dire l'effet magnétorésistif anisotrope) ou l'effet GMR (magné- torésistance géante). Le premier cas a été signalé par J.M. Daughton dans "Thin Solid Films", Vol. 216, pp. 162-168, 1992, et le second a été signalé par D.D. Tang et al. dans "IEDM Technical Digest", pp. 995-997, 1997. Malheureuse-ment, il présente l'inconvénient consistant en ce que la cellule de mémoire présente une faible résistance de 10 à 100 Q, ce qui conduit à une consommation élevée d'énergie par bit pour la lecture. Cet inconvénient rend difficile la réalisation d'une mémoire de grande capacité.

Un autre type de mémoire MRAM, qui utilise 35 l'effet TMR (de magnétorésistance à tunnel). On en est venu à porter l'attention à ce système en raison de l'accroisse-ment remarquable du taux de variation de sa valeur résistive de 1 à 2 % à la température ambiante (comme cela a été signalé par R. Meservey et al. dans "Physics Reports", Vol. 238, pp. 214-217, 1994) jusqu'à presque 20 % (comme signalé par T. Miyazaki et al. dans "J. Magnetism & amp; Magnetic Material", Vol. 139, (L231), 1995).

Un élément TMR est constitué par une couche sans aimantation (couche de mémoire) et une couche d'aimantation à aimantation fixe, une couche formant barrière pour l'effet tunnel étant intercalée entre ces deux couches magnétiques. Elle mémorise l'information sous la forme de "0" ou "1" en fonction du fait que les deux couches magné-tiques sont aimantées dans la direction "parallèle" ou dans la direction "antiparallèle". La différence de direction d'aimantation modifie l'intensité du courant circulant dans la barrière pour effet tunnel et cette modification permet la lecture de l'information.

Une mémoire MRAM du type TMR possède des éléments TMR disposés selon un motif ou réseau matriciel. Elle comporte également des lignes de bits pour l'accès dans les directions des rangées et des colonnes et des lignes de mots pour l'écriture de sorte qu'elle enregistre des informations dans les dispositifs TMR. Les informations sont écrites sélectivement uniquement dans un dispositif TMR situé au niveau de l'intersection de deux lignes. Ce traitement est basé sur les caractéristiques en forme d'étoile mentionnées plus loin.

Par conséquent, la mémoire MRAM du type TMR est une mémoire magnétique à semiconducteurs qui peut lire une information sur la base de l'effet de magnétorésistance, qui résulte de la caractéristique de conduction, qui dépend du spin, d'une substance nanomagnétique. Il s'agit d'une mémoire non volatile qui conserve l'état mémorisé en l'ab- sence d'une alimentation en énergie extérieure. En raison de sa structure simple, elle peut être hautement intégrée. Elle est susceptible de faire l'objet d'une réécriture ou d'un réenregistrement un grand nombre de fois étant donné qu'elle est basée sur la rotation du moment magnétique pour l'enregistrement. On s'attend également à ce qu'elle possède une vitesse d'accès très élevée. En réalité, sa capa-cité à fonctionner à 100 MHz a été signalée par R. Scheuerlein et al. dans ISSCC Digest of Technical Papers, pp. 128-129, Février 2000.

On va donner ci-après une description de la mémoire MRAM du type TMR.

La figure 6, annexée à la présente demande, est une vue en perspective représentant un élément TMR 10 en tant que cellule de mémoire d'un dispositif MRAM. L'élément TMR 10, qui est formé sur un substrat 8, inclut une couche sans aimantation (couche de mémoire) 2 et une couche d'aimantation à aimantation fixe 4, la première permettant une inversion comparativement aisée de la direction d'aimantation et la seconde maintenant la direction d'aimantation fixe. Ces deux couches sont formées d'un matériau ferromagnétique tel que du nickel, du fer, du cobalt ou un alliage de tels matériaux. La seconde couche 4 peut être formée d'un film à couches multiples constitué d'un matériau ferromagnétique, d'un métal et d'un matériau ferromagnétique présentant le couplage SAF (antiferromagnétique synthétique). Le couplage SAF a été signalé par S.S. Parkin et al. dans Physical Review Letters, 7 Mai, pp. 2304-2307 (1990).

La couche d'aimantation à aimantation fixe 4 est en contact avec la couche antiferromagnétique 5. Les deux couches produisent une interaction d'échange qui applique une anisotropie magnétique intense à la couche d'aimanta- tion à aimantation fixe 4. La couche antiferromagnétique 5 est formée d'un alliage de fer, de nickel, de platine, d'iridium ou de rhodium avec le manganèse ou un oxyde de cobalt ou de nickel.

La couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 possède l'axe d'aimantation facile (ou l'axe le long duquel le matériau ferromagnétique est aisément aimanté) de la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 qui est parallèle à la direction d'aimantation de la couche d'aimantation à aimantation fixe 45. C'est pourquoi, il est aimanté facilement dans la direction parallèle ou antiparallèle à la direction d'aimantation de la couche d'aimantation à aimantation fixe 4, de sorte que la direction d'aimantation est aisément inversée entre ces deux états. Par conséquent, la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 peut être utilisée en tant que milieu de mémoire d'informations, si ses deux états d'aimantation ("parallèle" et "antiparallèle" à la direction d'aimantation de la couche d'aimantation à aimantation fixe 4) sont réglés de manière à correspondre à un "0" et "1" représentant une information.

Entre la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 et la couche d'aimantation à aimantation fixe 4 est intercalée une couche formant barrière pour l'effet tunnel 3 formée d'un matériau isolant tel qu'un oxyde ou un nitrure d'aluminium, de magnésium ou de silicium. Elle interrompt le couplage magnétique entre les deux couches 2 et 4 et permet également au courant d'effet tunnel de circuler en réponse à la direction d'aimantation de la couche 2. La couche magnétique et la couche conductrice constituant l'élément TMR 10 sont formées principalement par dépôt par pulvérisation. La couche formant barrière pour l'effet tunnel 3 peut être formée par oxydation ou nitruration du film métallique qui a été formé par pulvérisation.

La couche de revêtement supérieure 1 empêche une diffusion mutuelle entre l'élément TMR 10 et le câblage qui y est raccordé. Elle réduit la résistance de contact et protège la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 vis-à-vis de l'oxydation. Elle est habituellement formée par du cuivre, du tantale, du titane ou du nitrure de titane. La couche d'électrode avant 6 sert à établir une connexion entre l'élément TMR et un élément de commutation qui lui est connecté en série. Cette couche d'électrode avant 6 peut également agir en tant que couche antiferromagnétique 5.

La figure 7, annexée à la présente demande, est une vue en perspective partiellement simplifiée à grande échelle montrant la mémoire d'une mémoire MRAM ordinaire, dans laquelle des circuits de lecture sont omis à titre de simplification. Cette mémoire MRAM comporte neuf cellules de mémoire et des lignes de bits 11 et des lignes de mots d'écriture 12, qui se croisent réciproquement. Chaque élément TMR 10 est placé au niveau du point d'intersection.

Les figures 8 et 9, annexées à la présente demande, sont des schémas de circuits équivalents de la mémoire MRAM. La figure 8 représente l'ensemble de la structure et la figure 9 représente une vue partiellement à plus grande échelle. La figure 9 représente six cellules de mémoire à titre d'illustration. En chaque point d'intersec- tion de la ligne de bits 11 et de la ligne de mots d'écri- ture 12 sont disposés un élément TMR 10 et un transistor à effet de champ 15 qui sont connectés entre eux en série. Le transistor à effet de champ 10 sélectionne un élément désiré à partir duquel une information est lue. En outre, il existe des lignes de mots 13 de lecture, qui commandent l'état conducteur et l'état bloqué du transistor à effet de champ 15, et des lignes de détection 14 pour la délivrance de l'information lue. Dans les circuits périphériques, les lignes de bits 11 sont connectées au circuit 16 de commande de courant des lignes de bits, et les lignes de mots 12 sont connectées au circuit 17 de commande de courant des lignes de mots d'écriture bidirectionnelle. Les lignes de détection 14 sont connectées à l'amplificateur de détection 18 qui détecte des informations lues.

La figure 10, annexée à la présente demande, est une vue en coupe schématique représentant une cellule de mémoire disposée dans la partie de la mémoire MRAM de la technique associée. A titre de simplification, on a représenté la pellicule isolante 40 entre couches sans sa limite et les hachures. (Ceci s'applique également ci-après).

Au-dessus de la cellule de mémoire sont disposés l'élément TMR 10, la ligne de bits 11 et la ligne de mots d'écriture 12, qui ont été mentionnés précédemment. La ligne de bits 11, qui est formée sur l'élément TMR 10, est connectée électriquement à la couche de revêtement supérieure 1. La ligne de mots d'écriture 12 est formée au- dessous de l'élément TMR 10, moyennant l'interposition d'une couche isolante entre cette ligne et cet élément.

Le substrat semiconducteur en silicium de type p 20, qui possède la région de puits de type p 21, est situé au-dessous de la cellule de mémoire. Dans la région de puits 21 est formé le transistor à effet de champ MOS de type n 15, qui comprend l'électrode de drain 23, la région de drain 24, l'électrode de grille 13, le film isolant de grille 25, la région de source 26 et l'électrode de source 27. L'électrode de grille 13 du transistor 15 est une longue bande connectant des cellules, de sorte qu'elle sert également de ligne de mots de lecture 13. L'électrode de drain 23 est connectée à la couche d'électrode avant 6 de l'élément TMR 10 par l'intermédiaire du câblage avant 7, des broches de connexion de lecture 30 et 32 et des plots d'impact de lecture 31 et 32. L'électrode de source 27 est connectée à la ligne de détection 14. (Sur les figures qui vont suivre, la broche de connexion est désignée de façon abrégée sous le terme broche et le plot d'impact est désigné de façon abrégée sous le terme plot). Conformément à l'exemple représenté ici, le câblage avant 7 est connecté au plot d'impact de lecture 31 pair l'intermédiaire de la broche de connexion de lecture 30. Cependant, on peut modifier ceci en supprimant la broche de connexion de lecture 30 et en formant la couche de câblage avant directement dans le trou de connexion. (Ceci s'applique ci-après).

La cellule de mémoire agencée comme mentionné précédemment écrit une information dans l'élément TMR 10 lorsqu'un courant est appliqué à la ligne de bits 11 et à la ligne de mots d'écriture 12 de telle sorte que les deux courants produisent un champ magnétique combiné, qui aimante la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2. La direction d'aimantation est déterminée comme étant "parallèle" ou "antiparallèle" en réponse à la direction d'aimantation de la couche d'aimantation 4 à aimantation fixe.

Le champ magnétique dans la couche d'aimantation (couche de mémoire) 2 de l'élément TMR 10 est une somme vectorielle des deux champs magnétiques HEA et HHA. Le champ magnétique HEA dans la direction de l'axe d'aimantation facile est induit par le courant d'écriture circulant dans la ligne de bits 11. Le champ magnétique HHA dans la direction de l'axe d'aimantation difficile est induit par le courant d'écriture circulant dans la ligne de mots d'écri- ture 11.

L'écriture dans la mémoire MRAM est habituelle- ment réalisée par application de deux champs magnétiques HEA (<Ha) et HHA (<Hs) dont aucun n'est suffisamment intense pour produire une inversion d'aimantation, à la cellule de mémoire au niveau située au niveau de l'intersection de la ligne de bits 11 et de la ligne d'écriture 12, qui délivre un courant, de sorte que le spin magnétique est inversé uniquement dans la cellule de mémoire, dans laquelle agis- sent les deux champs magnétiques HEA et H. Ceci est basé sur l'inversion d'aimantation indiquée par la courbe en forme d'étoile. Par ailleurs Hs désigne le champ magnétique d'inversion unidirectionnelle. Le principe de ce qui a été indiqué précédemment va être décrit ci-après de façon détaillée. (On se référera au brevet U.S. N 6081445).

La figure 11, annexée à la présente demande, représente une courbe en forme d'étoile illustrant de quelle manière la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire 2) de l'élément TMR répond à des champs magnétiques lorsqu'une information est écrite. La courbe en forme d'étoile est fournie par l'équation donnée ci-après sur la base de la condition d'une énergie minimale.

/3 + HHA2/3 2/3 HEA2 = Hs Elle exprime la condition d'écriture dans l'élément TMR. En d'autres termes, elle exprime la valeur de seuil du champ magnétique appliqué, qui inverse la direction d'aimantation de la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2. Ici, l'amplitude de Hs (champ magnétique d'inversion unidirectionnel) dépend du matériau ainsi que de la forme de la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2.

Comme cela est représenté sur la figure 11, sur la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 agit le champ magnétique combiné H qui est la somme vectorielle de HX et Hy, HX (<Hs) désignant le champ magnétique HEA appliqué dans la direction de l'axe d'aimantation facile, et Hy (< Hs) désignant le champ magnétique Hom, appliqué dans la direction de l'axe d'aimantation difficile. C'est uniquement lorsque le champ magnétique combiné H est supérieur à la valeur de seuil Hc correspondant au point C sur la courbe en forme d'étoile et possède une amplitude atteignant la région 151A ou 152 à l'extérieur de la courbe en forme d'étoile, il est à même d'inverser la direction d'aimantation de la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2. D'autre part, lorsque le champ magnétique combiné H en tant que somme vectorielle reste dans la région 150 de la courbe en forme d'étoile, il est impossi- ble d'inverser la direction d'aimantation de la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2.

Le principe mentionné précédemment d'inversion de la direction de l'aimantation suggère que dans le cas de la présence à la fois de HEA et de HHA, le champ magnétique requis pour inverser la direction d'aimantation est inférieur à celui qui existe individuellement. Ceci suggère également que si à la fois la ligne de bits 11 et la ligne de mots d'écriture 12 sont utilisés simultanément, il est possible d'écrire une information sélectivement uniquement dans l'élément TMR 10 (cellule de mémoire) au niveau de l'intersection des deux courbes.

En d'autres termes, le courant d'écriture, qui circule dans la ligne de bits 11, applique le champ HX (ou HEA qui est le champ magnétique dans la direction de l'axe d'aimantation facile) à l'ensemble des éléments TMR 10 qui sont situés au-dessous de la ligne de bits 11, et le cou- rant d'écriture circulant dans la ligne de mots d'écriture 12 applique le champ Hy (ou HHA, qui est le champ magnétique dans la direction de l'axe d'aimantation difficile) à tous les éléments TMR l0A disposés au-dessus de la ligne de mots d'écriture 12. Cependant, le champ magnétique, qui est appliqué individuellement dans la direction de l'axe d'aimantation facile ou dans la direction de l'axe d'aiman- tation difficile est inférieur à la valeur de seuil du champ magnétique avant l'inversion de l'aimantation. La valeur de seuil dans ce cas est Hs (ou un champ magnétique d'inversion unidirectionnel) qui est situé sur l'axe x (ou un axe d'aimantation facile) ou l'axe y (ou l'axe d'aimantation difficile) sur la courbe en forme d'étoile mentionnée précédemment. Par conséquent, HX ou Hy, qui est inférieur à Hs ne peut pas inverser la direction d'aimanta- tion de la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 tant qu'il est appliqué individuellement. Cependant, au niveau de l'intersection de la ligne de bits 11 et de la ligne de mots d'écriture 12, le courant d'écriture génère le champ magnétique combiné H qui dépasse la valeur de seuil H, sur la courbe en forme d'étoile (ou qui atteint la région 151(A) à l'extérieur de la courbe en forme d'étoile). Par conséquent les deux champs H, et Hy agissent sur la cellule de mémoire au niveau de l'intersection, et la direction d'aimantation de la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 dans la cellule de mémoire est inversée.

Si le champ HX ou Hy est supérieur au champ HS (ou champ magnétique d'inversion unidirectionnel), alors l'information est écrite dans l'ensemble des cellules de mémoire dans lesquelles ce champ agit. C'est pourquoi les deux champs HX et Hy doivent être inférieurs au champ HS et ne doivent pas atteindre la région 152. La région de grille 151(A) représentée sur la figure 11 est la région adéquate pour que le champ magnétique combiné soit appliqué à la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 pour l'écriture d'une information.

Ce qui précède est applicable à une seule cellule de mémoire. Cependant, un dispositif de mémoire magnétique pratique contient un nombre très élevé d'éléments TMR 10 à savoir un million dans une mémoire MRAM à 1 M. bit. Ces éléments TMR ont des propriétés caractéristiques qui varient légèrement de l'un à l'autre. C'est pourquoi, on notera que des éléments individuels diffèrent légèrement de la valeur de seuil représentée sur la courbe en forme d'étoile, et la région adéquate A pour le champ magnétique combiné devant être appliquée pour l'écriture.

La figure 12, annexée à la présente demande, est un graphique représentant les deux régions pour que les champs magnétiques adéquats combinés soient appliqués pour l'écriture à la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 de deux éléments TMR 10, pour lesquels les amplitudes de HS (ou un champ magnétique d'inversion unidi- rectionnel) diffèrent. Le symbole Al représente la région pour que le champ magnétique adéquat combiné écrive une information dans l'élément TMR 10, dont le champ magnétique d'inversion unidirectionnel est HS1. De façon analogue, le symbole A2 représente la région pour que le champ magné-tique adéquat combiné écrive une information dans l'élément TMR 10, dont le champ magnétique d'inversion unidirectionnel est Hs2. Alors, le champ magnétique combiné devant être appliqué pour écrire une information d'une manière adéquate dans ces deux éléments TMR doit être situé dans la région dans laquelle Al et A2 se chevauchent. Si un groupe de cellules de mémoire incluent un élément TMR 10 dont le champ Hs (ou un champ magnétique d'inversion unidirectionnel) diffère fortement, alors le champ magnétique combiné, qui peut commander correctement tous les éléments TMR 10, peut être limité à une gamme très étroite.

La figure 13, annexée à la présente demande, est une vue en coupe schématique illustrant de quelle manière une information est lue à partir de l'élément TMR 10. La structure de couches représentée est simplifiée par le fait qu'on a omis la couche de revêtement supérieure 1, la couche antiferromagnétique 5 et la couche d'électrode avant 6.

La lecture d'une information enregistrée dans l'élément TMR 10 est réalisée moyennant l'utilisation de l'effet TMR, qui est un type de l'effet de magnétorésistance. L'effet TMR est défini comme étant le phénomène dans lequel la résistance au courant d'effet tunnel circulant d'une couche vers l'autre des couches magnétiques se fai- sant face à travers une couche formant barrière pour l'effet tunnel, est faible si la direction du spin magnétique des deux couches magnétiques est "parallèle", et est élevée si la direction est "antiparallèle".

Ce qui précède va être expliqué ci-après d'une 35 manière plus spécifique en référence à la figure 13. Un courant d'effet tunnel délivré par la ligne de bits 11 circule dans la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2, dans la couche formant barrière pour l'effet tunnel 3 et dans la couche d'aimantation à aimantation fixe 4. Un courant de lecture, qui varie en fonction de la résistance au courant d'effet tunnel, sort de la couche d'électrode avant 6. Par conséquent l'amplitude du courant de lecture indique la direction du spin magnétique de la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2.

En d'autres termes, si les directions d'aimantation de la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 et de la couche à aimantation fixe 4 sont "parallèles" entre elles et si par conséquent les spins magnétiques sont alignés comme représenté sur le côté gauche de la figure 13, alors la résistance entre les deux couches est faible et un courant intense de lecture circule dans la couche formant barrière pour l'effet tunnel 3. Au contraire, si les directions d'aimantation de la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 et la couche d'aimantation à aimantation fixe 4 sont "antiparallèles" l'une à l'autre et par conséquent si les spins magnétiques sont opposés comme représenté sur le côté droit de:a figure 13, alors la résistance entre les deux couches est élevée et un faible courant de lecture circule à travers la couche formant barrière pour l'effet tunnel 3.

Comme cela est représenté sur la figure 10, la couche d'électrode avant 6 de l'élément TMR 10 est connec- tée à l'électrode de drain 23 du transistor 15 pour la lecture au moyen du câblage avant 7, des broches de connexion de lecture 30 et 32 et des plots d'impact de lecture 31 et 32. L'électrode de source 37 du transistor de lecture 15 est connectée à la ligne de détection 14. Par conséquent, au moment de la lecture de la mémoire MRAM, un élément TMR 10 est sélectionné par des signaux de commande envoyés à l'électrode de grille (ligne de mots de lecture 13 à partir des éléments TMR 10 qui sont connectés à la ligne de bits 11, à laquelle le courant de commande est appliqué. Le courant de lecture de l'élément TMR sélectionné 10 est envoyé à la ligne de détection 14 par l'intermédiaire du transistor à effet de champ 15 pour la lecture. De cette manière, le transistor à effet de champ 15 agit en tant qu'élément de commutation pour lire sélectivement une information mémorisée dans l'élément TMR 10.

Par ailleurs, le transistor 15 peut être un tran- sistor à effet de champ du type n ou du type p; cependant, on peut le remplacer par n'importe quel élément de commutation tel qu'une diode, un transistor bipolaire et un transistor MESFET (transistor métal- semiconducteur à effet de champ).

La figure 14, annexée à la présente demande, est une vue en plan représentant l'agencement d'une mémoire MRAM à 1 M.bit. On notera qu'un nombre élevé de cellules de mémoire sont formées d'une manière concentrique dans la partie de mémoire et que des circuits périphériques tels que des circuits de commande sont formés autour de la partie de mémoire.

La figure 15, annexée à la présente demande, est une vue en plan représentant un exemple d'agencement de cellules de mémoire dans une mémoire MRAM de la technique associée (se référer document de brevet 1: brevet U.S. N 6174737, pp. 2-6 de la description, figures 1 à 13). Dans le cas de la mémoire MRAM représentée, deux cellules de mémoire bilatéralement symétriques sont appariées, et une paire est une unité du nombre élevé de cellules de mémoire.

Une cellule de mémoire inclut un élément TMR 10 et un transistor de lecture (sélection). C'est une cellule de mémoire du type 1T1J. Elle comporte également le câblage conducteur 7 qui s'étend depuis l'électrode avant 6 de l'élément TMR 10 et de la broche de connexion de lecture 30, qui raccorde au câblage avant 7 à l'électrode de drain du transistor pour la lecture (sélection). De même des lignes de bits 11 et des lignes d'écriture 12 sont présentes, dans un état connecté à des cellules de mémoire. Pour résumer, des câblages inférieurs et des transistors pour la lecture (sélection) ne sont pas représentés.

La figure 16, annexée à la présente demande, est une vue en coupe schématique illustrant la disposition de quatre cellules de mémoire de la mémoire MRAM mentionnée précédemment. Une cellule de mémoire a une structure essen- tiellement identique à celle représentée sur la figure10. c'est à-dire que, dans la partie supérieure de la cellule de mémoire sont disposés l'élément TMR 10 (mentionné précédemment), la ligne de bits 11 et la ligne de mots d'écriture 12. La ligne de bits 11 est formée au-dessus de l'élé- ment TMR 10 de telle sorte qu'elle est connectée électriquement à la couche de revêtement supérieure 1 de l'élément TMR 10, et la ligne de mots d'écriture 12 est formée au-dessous de l'élément TMR 10, moyennant l'interposition d'une couche isolante entre eux. Dans la partie inférieure de la cellule de mémoire est disposée la région de puits de type p 21 formée dans le substrat semiconducteur en silicium de type p 20. Dans la région de puits de type p 21 est disposé le transistor à effet de champ MOS de type n 15 pour la section qui inclut l'électrode de drain 23, la région de drain 24, l'électrode de grille 13, le film d'isolant de grille 25, la région de source 26 et l'électrode de source 27. L'électrode de grille 13 du transistor 15 est une longue bande étroite qui connecte des cellules et agit également en tant que ligne de mots de lecture 13. L'électrode de drain 23 est raccordée à la couche d'électrode avant 6 de l'élément TMR 10 au moyen du câblage avant 7, les broches de connexion de lecture 30, 32 et 34 et les plots d'impact de lecture 31, 33 et 35. L'électrode de source 27 est connectée à la ligne de détection 14. La région de source 26, l'électrode de source 27 et la ligne de détection 14 sont partagées par les deux cellules de mémoire bilatéralement symétriques.

La partie de la mémoire NRAM représentée sur les figures 15 et 16, annexées à la présente demande, est 5 réalisée au moyen du procédé indiqué ci-après.

Le procédé démarre avec la formation des transis-tors à effet de champ MOS 15 pour la lecture et des films d'oxyde 22, tels qu'un film STI (film isolant de tranchée peu profonde) et un LOGOS (film formé par oxydation locale du silicium) pour séparer les transistors 15, dans la région de puits de type p 21 du substrat en silicium 20 moyennant l'utilisation de la technologie connue des semiconducteurs.

Lors de l'étape suivante, on forme le film d'iso- lation et le câblage inférieur. On forme la ligne de mots d'écriture 12 et le plot d'impact de lecture 31 de la manière indiquée ci-après. On dépose un film d'oxyde de silicium en tant que film d'isolant entre couches au moyen d'un procédé de dépôt CVD (procédé de dépôt chimique en phase vapeur). On structure le film isolant entre couches par photolithographie et par attaque chimique à sec. On forme un film mince (non représenté) de tantale ou de nitrure de tantale en tant que couche formant barrière, par pulvérisation sur l'ensemble de la surface du film d'isola- tion entre couches. On remplit des rainures et des ouvertures de câblage avec du cuivre au moyen du procédé de dépôt CVD ou d'un procédé de placage. On aplanit la surface au moyen d'un polissage CMP (polissage chimio-mécanique). De cette manière on forme la ligne d'écriture 12 et le plot d'impact de lecture 31. On forme la ligne de détection 14 de la manière indiquée ci-après. On forme un film mince d'aluminium par pulvérisation ou par dépôt en phase vapeur. Ensuite on effectue une structuration par photolithographie et attaque chimique à sec. On forme de cette manière le câblage en aluminium.

Les figures 17 et 18, annexées à la présente demande, sont des vues en coupe schématique montrant le déroulement d'étapes de fabrication de la structure supérieure telle qu'un élément TMR 10 sur la couche inférieure de câblage qui a été formée comme cela a été mentionné précédemment. La position des constituants sur ces vues en coupe est la même que celle représentée sur la figure 16; c'est pourquoi pour résumer, ces vues en coupe représentent uniquement la partie supérieure située au-dessus du film d'isolant entre couches, sur lequel sont formées la ligne de mots d'écriture 12 et le plot d'impact de lecture 31.

On forme un film de nitrure de silicium (non représenté) servant à empêcher la diffusion d'ions de cuivre au moyen du procédé de dépôt CVD. Comme représenté sur la figure 17A, on dépose au moyen du procédé de dépôt CVD le film d'isolant entre couches 50, qui est un film d'oxyde de silicium, puis on le structure par photolithographie et on lui applique une corrosion à sec de manière à former l'ouverture 51.

Comme représenté sur la figure 17B, on forme un film mince de nitrure de titane en tant que couche formant barrière (non représentée) par pulvérisation au-dessus de la surface du film d'isolant entre couches 50. On remplit les ouvertures 51 avec du tungstène ou analogue au moyen du procédé de dépôt CVD. On aplanit la surface au moyen du procédé CMP. On forme de cette manière les broches de connexion 30 (ou les broches de tungstène) pour la lecture.

Comme cela est représenté sur la figure 17C, on forme séquentiellement les couches indiquées ci-après par pulvérisation sur l'ensemble de la surface, à savoir une couche de tantale qui devient la couche d'électrode avant 4 et le câblage manganèse-platine qui devient la couche antiferromagnétique 5, une couche d'alliage fer-cobalt qui devient la couche d'aimantation à aimantation fixe 4, une couche d'oxyde d'aluminium qui devient une couche formant barrière pour l'effet tunnel 3, le CoFe- 30B (alliage fercobalt-bore) qui devient la couche sans aimantation 2, une couche de thallium qui devient la couche de revêtement supérieure 1. De cette manière, les couches constituant l'élément TMR sont formées. Par ailleurs, la couche formant barrière pour l'effet tunnel 3 est formée par oxydation ou nitruration du film métallique formé par pulvérisation.

Comme représenté sur la figure 17D, on forme une couche de resist de type positif 52 sur la surface par revêtement. On expose la couche de resist 52, à travers le photomasque 55 qui possède un motif d'exposition correspondant à la forme de l'élément TMR. L'exposition est suivie par un développement. De cette manière on obtient le masque de resist 56 qui a été structuré avec la forme de l'élément TMR. Comme cela sera mentionné plus loin, le motif d'exposition 53 peut être déformé en raison de l'effet de proximité si les motifs de l'élément TMR se rapprochent les uns des autres. Il en résulte qu'il est impossible de former le masque de resist 56 qui est struc- turé correctement avec la forme de l'élément TMR.

Comme représenté sur la figure 18A, annexée à la présente demande, on exécute une attaque chimique à sec à travers le masque de resist 56 pcur former la couche de revêtement supérieure 1 adaptée à la forme de l'élément TMR.

Ensuite, le masque de resist 56. Comme cela est représenté sur la figure 18B, on exécute une attaque chimique à travers la couche de revêtement supérieure 1 sur la couche de mémoire 2, la couche formant barrière pour l'effet tunnel 3, la couche d'aimantation à aimantation fixe 4 et la couche antiferromagnétique 5 de sorte qu'elles correspondent à la forme de l'élément TMR 10.

Comme cela est représenté sur la figure 18C, le masque de resist 57 est formé par photolithographie. Une attaque chimique est appliquée à la couche d'électrode avant 6 de manière à former la couche d'électrode avant 6 et le fil avant 7 de l'élément TMR 10. On élimine le masque de resist 57.

Bien que ceci ne soit pas représenté, on dépose une pellicule d'oxyde de silicium en tant que film d'isolant entre couches 54, au moyen du procédé de dépôt CVD, de sorte que l'élément TMR 10 et le câblage avant 7 sont insérés. Ensuite, on forme les lignes de bits 11 en cuivre ou en aluminium au moyen du procédé mentionné précédemment.

Enfin, on forme la couche de protection sur la surface supérieure.

Dans l'exemple précédent, on raccorde le câblage avant 7 au plot d'impact de lecture 31 au moyen de la broche de connexion de lecture 30. Cependant, on peut modifier cette structure de telle sorte que l'étape de formation de la broche de connexion de lecture 30 représentée sur la figure 17B est omise et le câblage avant 7 est formé directement sur l'ouverture 5:1.

De toute manière, des trous de connexion sont nécessaires pour la connexion de l'élément TMR 10 au transistor de lecture proche 15. D'autre part, habituellement la périphérie des trous de connexion n'est pas plane, et ceci altère la planéité de l'élément TMR 10. C'est pourquoi, pour former l'élément TMR 10 avec une surface plane, il est souhaitable que tous les trous de connexion autour de l'élément TMR 10 soient disposés uniformément et à distance, à la place de trous de connexion tels que la broche de connexion de lecture spécifique 30 formée à proximité de l'élément TMR 10.

Comme cela a été mentionné précédemment, la mémoire MRAM constituée d'éléments TMR est une mémoire RAM non volatile, qui possède une structure simple et est à même de réaliser une écriture rapide au moyen de l'inversion du moment magnétique. Pour que la mémoire de haute capacité (à haute densité d'intégration) puisse être repro- duite avec des rendements élevés pour une utilisation pratique, il est nécessaire que les éléments TMR aient des caractéristiques uniformes d'écriture et de lecture de sorte que les opérations d'écriture et de lecture doivent être exécutées avec une marge étendue.

Un moyen pour réduire la variation des caractéristiques de lecture est de rendre uniforme la surface de connexion (ou la surface ou aire projetée) de la couche formant barrière pour l'effet tunnel qui est retenue entre la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) et la couche d'aimantation à aimantation fixe dans chaque élément TMR constituant la cellule de mémoire, ce qui permet de réduire la variation de la résistance. Ceci conduit à une amélioration du rendement.

La figure 19, annexée à la présente demande, est un graphique représentant un exemple de la distribution de la résistance de lecture d'éléments TMR. En supposant que la différence est la même entre la valeur résistive moyenne dans l'état "0" et la valeur moyenne résistive dans l'état "1", la marge de fonctionnement est grande et le rendement est élevé si la dispersion de la valeur résistive de lecture est réduite. De même, pour la même marge d'agencement, l'élément TMR permet d'avoir une tension de signal plus élevée et un fonctionnement plus rapide.

Un moyen d'améliorer la caractéristique d'écriture est de réduire la dispersion de HS (champ magnétique d'inversion unidirectionnel) d'éléments TMR individuels 10 constituant la cellule de mémoire. Cela est nécessaire pour réaliser une mémoire de grande capacité. Comme cela a été expliqué précédemment en référence à la courbe en étoile représentée sur la figure 12, une valeur Hs avec une large dispersion réduit la gamme du champ magnétique combiné devant être appliqué pour l'écriture dans l'élément TMR. Ceci est illustré sur la figure 20, annexée à la présente demande. La gamme étroite du champ magnétique combiné empêche une écriture stable dans tous les éléments TMR contenus dans un dispositif de mémoire MRAM. C'est un obstacle pour l'obtention d'un dispositif de mémoire de grande capacité.

L'amplitude du champ Hs (ou champ magnétique à inversion unidirectionnel) dépend principalement de l'anisotropie de forme de la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 dans la mesure où le matériau de la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 est le même. C'est pourquoi, pour réduire la dispersion, il est important de régler la surface et le taux d'élancement de la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 de l'élément TMR 10.

Pour cette raison, l'étape de structuration de la couche de resist 52 par photolithographie, illustrée sur la figure 17D, est la plus importante des étapes de fabrication de cellules de mémoire de la mémoire MRAM de la technique associée. Etant donné que le motif d'exposition 53 formé lors de cette étape détermine, après développement, le motif ou la configuration du masque de resist 56, et qu'une attaque chimique à travers ce masque de resist 56 détermine la forme de l'élément TMR 10, une structuration imprécise conduit directement à des éléments TMR 10 qui ont une forme inappropriée.

Néanmoins, dans ce qui précède on n'a pas pris complètement en considération la disposition des cellules de mémoire de la technique associée, représentées sur la figure 15. C'est-à-dire que l'agencement représenté sur la figure 15 est tel que les deux cellules de mémoire bilaté- ralement symétriques sont appariées. Il en résulte que les éléments TMR 10 ne sont pas disposés à des intervalles égaux mais que deux éléments TMR appariés sont proches l'un de l'autre comme cela est représenté schématiquement sur la figure 21, annexée à la présente demande, qui représente uniquement des éléments TMR 10. La mise en place de deux motifs ou configurations de masque proches l'un de l'autre pose le problème de l'effet de proximité qui résulte de la dispersion de la lumière d'irradiation produite par le motif d'exposition 53. L'effet de proximité déforme le motif de masque de registre 56. Cette déformation s'effectue plus facilement dans l'un ou l'autre des motifs de resist 56 correspondant à deux éléments TMR adjacents. C'est pourquoi, les éléments TMR formés à partir de ces motifs de masque de resist sont soumis à une grande variation.

La déformation due à l'effet de proximité peut être corrigée au moyen d'un procédé OPC (correction de proximité optique), mais ce procédé n'est pas suffisamment utile pour des éléments TMR 10 qui sont disposés de façon bidimensionnelle et sont sensibles aux caractéristiques d'écriture et de lecture. En outre, lors de la fabrication d'éléments TMR 10, la forme plane de l'élément TMR 10 diffère de la forme du motif de masque ou du motif de resist en raison de l'effet de chargement lors de la corrosion à sec et de l'effet d'ombre lors du fraisage ionique en plus de l'effet de proximité. Il en résulte que le champ magnétique d'inversion unidirectionnel varie de façon supplémentaire.

La présente invention a été mise au point compte 25 tenu de ce qui précède.

Un but de la présente invention est de fournir un dispositif de mémoire à l'état solide de grande capacité, également connu en tant que mémoire MRAM, dont les caractéristiques d'écriture et de lecture présentent une variation minimale dans la partie de stockage d'informations. Le dispositif de mémoire est très fiable et peut être fabriqué avec des rendements élevés. Cet objectif est atteint en réalisant le motif de masque de resist conformément à la partie de mémorisation d'informations de manière à mainte- nir uniforme sa déformation.

La présente invention a trait à un dispositif de mémoire à l'état solide comportant des parties de mémorisation d'informations disposées de façon bidimensionnelle, et dans lequel ledit agencement est conforme à un motif à symétrie de translation. La présente invention concerne également un mode d'agencement pour des cellules de mémoire à l'état solide.

La présente invention fournit les effets indiqués ci-après. Les parties de mémorisation d'informations sont disposées de manière à être conformes à un motif à symétrie de translation. En d'autres termes, les parties de mémorisation d'informations et leurs parties périphériques sont agencées de telle sorte que leurs positions relatives sont identiques dans l'ensemble du réseau de mémoire. L'agence- ment dans cette forme de réalisation empêche que l'effet de proximité se produise de façon importante dans des parties spécifiques au cours de la lithographie de manière à former le motif de masque de resist correspondant à la forme des parties de mémorisation d'informations.

Conformément à la présente invention, l'effet de proximité dû à la lithographie apparaît d'une manière uniforme dans le motif de masque de resist conformément aux parties individuelles de mémorisation d'informations. En outre, lors des étapes ultérieures, l'effet de chargement dû à l'attaque chimique à sec et l'effet d'ombre dû au fraisage ionique apparaissent également d'une manière uniforme dans les parties individuelles de mémorisation d'informations. Ceci empêche une variation de la forme des parties de mémorisation d'informations. A son tour ceci conduit à des caractéristiques différentes d'écriture et de lecture dans les parties de mémorisation d'informations. C'est pourquoi, l'invention réalise une production efficace de dispositifs de mémoire à l'état solide fiable de grande capacité.

La présente invention est applicable à des dispo- sitifs de mémoire magnétique constitués par des éléments de mémoire magnétique disposés en réseau et constituant les parties de mémorisation d'informations, chacun comprenant une couche d'aimantation à aimantation fixe, dans laquelle la direction d'aimantation est fixe, une couche formant barrière pour l'effet tunnel, et une couche exempte d'aimantation, dans laquelle la direction d'aimantation est variable et qui sont formées les unes sur les autres. La présente invention fournit le même effet que mentionné précédemment lorsqu'elle est appliquée à une mémoire DRAM (mémoire dynamique à accès direct) dans laquelle les parties de mémorisation d'informations sont des condensateurs pilotés par les transistors MOS (métal-oxydesemiconducteur), étant donné que les condensateurs sont formés par lithographie. Il en va de même pour une mémoire SRAM (mémoire statique à accès direct), pour une mémoire FRAM (mémoire ferroélectrique à accès direct), une mémoire PROM (mémoire ROM programmable), et une mémoire EPROM (mémoire ROM effaçable et programmable).

La présente invention est applicable à une mémoire MRAM en tant que mémoire non volatile de haute capacité fonctionnant à grande vitesse, indispensable à l'âge de l'informatique omniprésente. La mémoire MRAM convient pour tous les types de dispositifs électroniques, en particulier des terminaux portables d'équipements personnels de communication, qui requièrent une haute densité d'intégration, un fonctionnement à grande vitesse et une faible consommation d'énergie.

De façon plus précise l'invention concerne un dispositif de mémoire à l'état solide, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un dispositif de mémoire magnétique sous la forme d'un réseau d'éléments de mémoire magnétique en tant que parties de mémorisation d'informations, chacun étant une structure stratifiée constituée par une couche d'aiman- tation, dont la direction d'aimantation est fixe, une couche formant barrière pour l'effet tunnel et une couche sans aimantation, dont la direction d'aimantation est variable, ladite structure étant commandée par un premier câblage qui est connecté électriquement à cette structure et par un second câblage qui est isolé électriquement de cette structure.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les structures stratifiées sont disposées selon un motif présentant un axe de symétrie linéaire tel que des structures stratifiées adjacentes sont symétriques par rapport à l'axe de symétrie linéaire.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est réalisé de telle sorte que l'une de structures stratifiées adjacentes est décalée d'un demi-pas par rapport à l'autre des structures stratifiées adjacentes dans la direction du second câblage.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est tel que le premier câblage et le second câblage se croisent orthogonalement et que le motif des structures stratifiées possède un axe de symétrie linéaire, qui croise le premier ou le second câblage sous un angle égal à 00, 90 , 180 ou 270 .

Selon une autre caractéristique de l'invention, des trous de connexion servant à connecter le câblage avant des structures stratifiées au câblage inférieur sont disposés selon un réseau présentant un axe de symétrie linéaire, et des trous de connexion adjacents sont symétriques par rapport à l'axe de symétrie linéaire.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les structures stratifiées sont disposées de telle sorte que la région de leur réseau est entourée par un motif fictif ayant la même forme que les structures stratifiées.

Selon une autre caractéristique de l'invention, elle est constituée de telle sorte que la couche formant barrière pour l'effet tunnel est intercalée entre la couche d'aimantation à aimantation fixe et la couche sans aimantation, la couche sans aimantation est aimantée pour l'écriture d'informations à l'aide d'un champ magnétique induit par un courant circulant dans le premier câblage en tant que ligne de bits et du second câblage en tant que ligne de mots d'écriture et les informations écrites sont lues moyennant l'utilisation de l'effet de magnétorésistance de tunnel dû à la couche formant barrière pour l'effet tunnel.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les parties de mémorisation d'informations sont disposées selon un motif plat possédant un axe de symétrie linéaire de telle sorte que des parties adjacentes de mémorisation d'informations sont symétriques par rapport à l'axe de symétrie linéaire.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agencement est réalisé de telle sorte que l'une des structures stratifiées adjacentes est décalée d'un demi-pas par rapport à l'autre des structures stratifiées adjacentes dans la direction du câblage.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les parties mémorisant des informations sont disposées selon un motif plat ayant un axe de symétrie linéaire qui fait par rapport au câblage un angle de 0 , 90 , 180 ou 270 .

Selon une autre caractéristique de l'invention, les parties de mémorisation d'informations sont disposées de telle sorte que la région de leur réseau est entourée par un motif fictif ayant la même forme que les parties de mémorisation d'informations.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit agencement est un motif à symétrie de translation.

L'invention concerne également un procédé pour réaliser l'agencement de parties de mémorisation d'informa- tions dans un dispositif de mémoire à l'état solide, caractérisé en ce que le dispositif de mémoire à l'état solide est constitué d'éléments magnétiques comme par exemple des parties de mémorisation d'informations, dont chacun est une structure stratifiée constituée par une couche à aimantation fixe, dont la direction d'aimantation est fixe, une couche formant barrière pour l'effet tunnel et une couche sans aimantation, dont la direction d'aimantation est variable, ladite structure formant substrat étant commandée par un câblage connecté électriquement à la structure et par un second câblage isolé électriquement par rapport à la structure.

D'autres caractéristiques et avantages de la pré-sente invention, ressortiront de la description donnée ci-après, prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 est une vue en plan représentant l'agencement des deux cellules de mémoire dans une mémoire MRAM conformément à la première forme de réalisation de la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe montrant les positions relatives de ces cellules de mémoire dans la même mémoire MRAM que celle indiquée précédemment; - la figure 3 est une vue en plan montrant l'agencement de cellules de mémoire dans la mémoire MRAM conformément à la seconde forme de réalisation de la pré-sente invention; - la figure 4, est une vue en plan représentant l'agencement de cellules de mémoire dans la mémoire MRAM conformément à la troisième forme de réalisation de la présente invention; - la figure 5 est une vue en plan montrant l'agencement de cellules de mémoire dans la mémoire MRAM conformément à la quatrième forme de réalisation; - la figure 6, dont il a déjà été fait mention, 35 représente une vue en perspective schématique d'un élément TMR de la mémoire MRAM; - la figure 7, dont il a déjà été fait mention, représente une vue en perspective schématique montrant une partie de cellules de mémoire de la mémoire MRAM; - la figure 8, dont il a déjà été fait mention, est un schéma de circuits équivalents de la mémoire MRAM; la figure 9 est un schéma de circuits équivalents de la mémoire MRAM; - la figure 10, dont il a déjà été fait mention, 10 est une vue en coupe schématique d'une cellule de mémoire de la mémoire MRAM de l'art antérieur; - la figure 11, dont il a déjà été fait mention, est un schéma représentant les caractéristiques de la réponse du champ magnétique au moment de l'écriture dans un élément TMR; - la figure 12, dont il a déjà été fait mention, est un schéma représentant les deux caractéristiques de réponse de champ magnétique au moment de l'écriture dans un élément TMR; la figure 13, dont il a déjà été fait mention, est un schéma illustrant le principe de la lecture à partir d'un élément TMR; - la figure 14, dont il a déjà été fait mention, est un schéma représentant l'agencement de composants dans 25 une mémoire MRAM à 1 M. bit; - la figure 15, dont il a déjà été fait mention, est une vue en plan représentant l'agencement de cellules de mémoire dans la mémoire MRAM de la technique associée - la figure 16, dont il a déjà été fait mention, est une vue en coupe montrant les positions relatives de cellules de mémoire dans la mémoire MRAM de la technique associée; - les figures 17A à 17D, dont il a déjà été fait mention, sont des vues en coupe schématique montrant les 35 étapes de fabrication pour des cellules d'une mémoire RAM de la technique associée; - les figures 18A à 18D, dont il a déjà été fait mention, sont des vues en coupe schématique représentant les étages de fabrication de cellules de mémoire d'une 5 mémoire MRAM de la technique associée; - la figure 19, dont il a déjà été fait mention, est un graphique représentant un exemple de la distribution de la valeur résistive de lecture d'éléments TMR de la technique associée; - la figure 20, dont il a déjà été fait mention, est un graphique représentant un exemple de la distribution d'une caractéristique d'écriture en étoile d'éléments TMR de l'art antérieur; et - la figure 21, dont il a déjà été fait mention, est un schéma illustrant l'effet de proximité lors de l'étape de formation d'un motif de masque de registre correspondant à la forme d'éléments TMR lors de la fabrication de cellules de mémoire MRAM de la technique associée.

La présente invention fournit son meilleur effet lorsqu'elle est appliquée à un dispositif de mémoire magné-tique, dans lequel les parties de mémorisation d'informations sont constituées d'éléments de mémoire magnétique disposés en réseau, dont chacun inclut une couche d'aimantation à aimantation fixe, dans laquelle la direction d'aimantation est fixée, une couche formant barrière pour l'effet tunnel et une couche exempte d'aimantation, dans laquelle la direction d'aimantation est variable, ces couches étant formées les unes sur les autres, ladite structure stratifiée étant commandée par un premier câblage connecté électriquement à cette structure et par un second câblage isolé électriquement par rapport à cette structure. L'efficacité de la présente invention est liée au fait que les éléments de mémoire magnétique possèdent les caractéristiques d'écriture et de lecture qui sont sensibles au réseau bidimensionnel d'agencement des structures strati- fiées.

Conformément à la présente invention, le motif de disposition desstructures stratifiées doit posséder de préférence un axe de symétrie linéaire, et les structures stratifiées adjacentes peuvent de préférence être disposées d'une manière symétrique par rapport à l'axe de symétrie linéaire.

Les deux structures stratifiées adjacentes peu-vent être également disposées de telle sorte que l'une d'elles soit décalée d'un demi-pas dans la direction s'étendant le long du second câblage. L'effet de l'agence-ment réalisé de cette manière est que des trous de connexion autour de l'élément de mémoire magnétique peuvent être disposés d'une manière uniforme à partir de l'élément de mémoire magnétique, comme cela sera expliqué plus loin en référence au dessin correspondant à la deuxième forme de réalisation. De cette manière, il est possible de protéger autant que cela est possible la forme de l'élément de mémoire magnétique vis-à-vis d'une perturbation due à la forme de surface irrégulière qui est produite par les trous de connexion.

Il est également souhaitable que le premier câblage et le second câblage se croisent orthogonalement l'un l'autre et que le motif des structures stratifiées possède un axe de symétrie linéaire, qui croise le premier ou le second câblage sous un angle de 00, 90 , 180 ou 270 . Cet agencement permet une écriture en mode à bascule dans l'élément de mémoire magnétique. L'écriture selon un mode à bascule supprime la nécessité d'inverser le sens du courant d'écriture, ce qui simplifie les circuits de commande et augmente la vitesse d'écriture. Cependant, il est possible de former le câblage d'écriture et le câblage de lecture d'une manière indépendante l'un de l'autre, ce qui permet d'exécuter une écriture et une lecture d'une manière presque indépendante.

Dans ce cas, le réseau des trous de connexion servant à connecter le câblage avant de la structure stratifiée au câblage de la couche inférieure doit également posséder un axe de symétrie linéaire de sorte que les trous de connexion adjacents sont disposés d'une manière symétrique autour de l'axe de symétrie linéaire. Ceci fournit le même effet que celui mentionné précédemment. C'est-à-dire que des trous de connexion autour de l'élément de mémoire magnétique sont disposés d'une manière uniforme par rapport à l'élément de mémoire magnétique, de manière à protéger autant que cela est possible la forme de l'élément de mémoire magnétique de toute perturbation liée à une forme de surface irrégulière qui est formée par les trous de connexion.

Les régions du réseau des structures stratifiées doivent être de préférence entourées par un réseau sélectif de la même forme de la structure stratifiée. L'agencement réalisé de cette manière a pour effet que les structures stratifiées au niveau des côtés les plus extérieurs du réseau sont entourées apparemment par les structures stratifiées de la même manière que les structures stratifiées à l'intérieur du réseau. Cela permet de fabriquer des structures stratifiées sur les côtés les plus extérieurs du réseau dans les mêmes conditions que les structures stratifiées à l'intérieur du réseau.

La mémoire MRAM selon la présente invention doit être construite de préférence de la manière suivante. La couche exempte d'aimantation et la couche d'aimantation à aimantation fixe sont séparées par la couche formant bar- rière pour l'effet tunnel, qui est intercalée entre elles.

Une information est écrite par aimantation de la couche exempte d'aimantation dans une direction spécifiée. Cette aimantation est réalisée au moyen du champ magnétique induit par le courant circulant dans la ligne de bits en tant que premier câblage et dans la ligne de mots d'écri- ture en tant que second câblage. L'information écrite est lue moyennant l'utilisation de l'effet de magnétorésistance à effet tunnel produite par la couche formant barrière pour l'effet tunnel. C'est une structure standard de mémoire MRAM.

Conformément à une autre configuration préférée d'agencement, les parties de mémorisation d'informations possèdent un axe de symétrie linéaire, et les parties adjacentes de mémorisation d'informations sont symétriques 10 autour de l'axe de symétrie linéaire.

Conformément à une autre configuration préférée de l'agencement, les parties adjacentes de mémorisation d'informations sont disposées de telle sorte que l'une d'elle est décalée d'un demi-pas dans la direction s'étendant le long du câblage.

Conformément à une autre configuration préférée d'agencement, les parties de mémorisation d'informations possèdent un axe de symétrie linéaire et les parties adjacentes de mémorisation d'informations sont inclinées par rapport à l'axe de symétrie linéaire sur un angle de 0 , 90 , 180 ou 270 .

Conformément à une autre configuration d'agence-ment, la région du réseau des parties de mémorisation d'informations est entourée par un réseau ou une configura- tion factice ayant la même forme que les parties de mémorisation d'informations.

On va décrire les formes de réalisation préférées de la présente invention ci-après sur la base des dessins annexés. Dans les formes de réalisation 1 à 4 indiquées ci- après, le dispositif de mémoire à l'état solide est le dispositif de mémoire magnétique (MRAM).

Sur la figure 1, on a représenté une vue en plan de la disposition de cellules de mémoire dans le dispositif de mémoire magnétique (MRAM) conforme à la première forme de réalisation. Le dispositif de mémoire magnétique est comparable à la mémoire MRAM de la technique associée. Comme sur la figure 15, la figure 1 ne représente pas, à titre de simplification, les câblages ni les transistors de lecture (sélection) qui sont formés dans la couche infé- rieure.

La mémoire MRAM représentée sur la figure 1 est identique à la mémoire MRAM de la technique associée représentée sur la figure 15, par le fait que chaque cellule de mémoire est la cellule de mémoire de type 1T1J qui possède un seul élément TMR 10 et un transistor pour la lecture (la sélection). Chaque cellule de mémoire inclut également un câblage avant 7 qui s'étend à partir de l'électrode avant 6 de l'élément TMR 10, et la broche de connexion de lecture 30 qui connecte le câblage avant 7 à l'électrode de drain du transistor pour la lecture (sélection). Il inclut en outre les lignes de bits 11 et les lignes de mots d'écriture 12 qui sont connectés à des cellules individuelles de mémoire.

La différence entre les deux réside dans la dis- position de cellules de mémoire. Dans la mémoire MRAM de l'art antérieur représentée sur la figure 15, un nombre élevé de cellules de mémoire sont disposées de telle sorte qu'une paire de cellules de mémoire symétriques bilatéralement constituent une unité. Au contraire, dans la mémoire MRAM représentée sur la figure 1, un nombre élevé de cellules de mémoire sont disposées à des intervalles égaux dans les directions horizontale et verticale de sorte que chaque cellule de mémoire constitue une unité. En d'autres termes, l'agencement possède une configuration à symétrie de translation.

Comme cela est représenté sur la figure 1, la mémoire MRAM selon cette forme de réalisation comporte des éléments TMR disposés de telle sorte que la relation d'un élément TMR par rapport aux éléments TMR, qui l'entourent, est la même pour n'importe quel élément TMR. Par conséquent, l'effet de proximité est le même pour tous les éléments TMR et ceci réduit toute variation.

Cependant, ce qui précède ne s'applique pas aux éléments TMR 10 sur les côtés les plus extérieurs du réseau, pour lesquels il n'existe pas d'éléments TMR 10 entourant ces éléments TMR. Ce problème est éliminé moyennant la formation du même réseau factice que les éléments TMR 10 dans la région située à l'extérieur du réseau. Il en résulte que les éléments TMR 10 sur les côtés les plus extérieurs du réseau sont également entourés par les éléments TMR 10 et les éléments factices 10b de la même manière que les éléments TMR 10 à l'intérieur du réseau. Par conséquent, les éléments TMR 10 sur les côtés les plus extérieurs du réseau peuvent être formés dans les mêmes conditions que pour les éléments TMR 10 à l'intérieur du réseau. Par ailleurs, le réseau représenté sur la figure 1 est basé sur l'hypothèse que les éléments fictifs 10b sont disposés sur le côté supérieur et sur le côté droit du réseau.

La figure 2 est une vue en coupe schématique illustrant les positions relatives de quatre cellules de mémoire dans la mémoire MRAM mentionnée précédemment.

Chaque cellule de mémoire est constituée par les mêmes éléments que ceux présents dans la cellule de mémoire de la technique associée, représentée sur la figure 16. En d'autres termes, au-dessus de la cellule de mémoire sont disposés l'élément TMR 10, la ligne de bits 11 et la ligne de mots d'écriture 12, qui ont été mentionnés précédemment. La ligne de bits 11, qui est formée sur l'élément TMR 10, est connectée électriquement à la couche de revêtement supérieure 1 de l'élément TMR 10. La ligne de mots d'écriture 12 est formée au-dessous de l'élément TMR 10, avec une couche isolante intercalée entre cette ligne et cet élément. Au-dessous de la cellule de mémoire est disposé le substrat semiconducteur en silicium de type p 20 qui pos- sède la région de puits de type p 21. Dans la région de puits 21 est formé le transistor à effet de champ MOS de type n 15 qui inclut l'électrode de drain 23, la région de drain 24, l'électrode de grille 13, le film d'isolant de grille 25, la région de source 26 et l'électrode de source 27. L'électrode de grille 13 du transistor 15 est une longue bande connectant des cellules, de sorte qu'elle sert également de ligne de mots de lecture 13. L'électrode de drain 23 est connectée à la couche d'électrode avant 6 de l'élément TMR 10 au moyen du câblage avant 7, des plots de connexion de lecture 30, 32 et 34 et des plots d'impact de lecture 31, 33 et 35. L'électrode de source 27 est connectée à la ligne de détection 14.

L'élément TMR 10 possède la même structure que la technique associée représentée sur la figure 6. L'élément TMR 10 est formé sur le substrat de support 8 qui est une couche isolante dans ce cas. Il comporte la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2, dans laquelle la direction d'aimantation est inversée comparativement aisé- ment, et la couche d'aimantation à aimantation fixe 4, dans laquelle la direction d'aimantation est fixe. Ces deux couches sont réalisées en un matériau ferromagnétique constitué principalement de nickel, de fer, de cobalt ou d'un alliage de ces matériaux. La couche d'aimantation à aimantation fixe 4 peut être un film multicouche (ou un film stratifié constitué d'un matériau ferromagnétique, d'un métal et d'un matériau ferromagnétique) qui possède un couplage SAF (c'est-à-dire antiferromagnétique synthétique).

La couche d'aimantation à aimantation fixe 4 est en contact avec la couche antiferromagnétique 5. Ces deux couches produisent une interaction d'échange, qui impartit une anisotropie magnétique intense à la couche d'aimantation à aimantation fixe 4. La couche antiferromagnétique 5 est formée d'un alliage avec le manganèse de fer, de nickel, de platine, d'iridium ou de rhodium ou un oxyde de cobalt ou de nickel.

La couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 possède l'axe d'aimantation facile (ou l'axe le long duquel le matériau ferromagnétique est facilement aimanté), qui est parallèle à la direction d'aimantation de la couche d'aimantation à aimantation fixe 4. C'est pour-quoi, il est aimanté facilement dans la direction parallèle ou antiparallèle à la direction d'aimantation de la couche d'aimantation à aimantation fixe 4 de sorte que la direction d'aimantation est aisément inversée entre ces deux états. C'est pourquoi la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 peut être utilisée en tant que milieu de mémorisation d'informations si ses deux états d'aimanta- tion ("parallèle" et "antiparallèle" à la direction d'aimantation de la couche d'aimantation à aimantation fixe 4) sont amenés à correspondre à "0" et à "1" représentant une information.

Entre la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 et la couche d'aimantation à aimantation fixe 4 est intercalée une couche formant barrière pour l'effet tunnel 3 formée d'un matériau isolant tel qu'un oxyde ou un nitrure d'aluminium, de magnésium ou de silicium. Il bloque le couplage magnétique entre les deux couches 2 et 4 et permet également la circulation d'un courant d'effet tunnel en réponse à la direction d'aimantation de la couche 2. La couche magnétique et la couche conductrice constituant l'élément TMR 10 sont formées principalement par pulvérisation. La couche formant barrière pour l'effet tunnel 3 peut être formée par oxydation ou nitruration du film métallique, qui a été formé par pulvérisation.

La couche supérieure de revêtement 1 empêche une diffusion mutuelle entre l'élément TMR 10 et le câblage qui lui est connecté. Elle réduit également la résistance de contact et protège la couche exempte d'aimantation (couche de mémoire) 2 vis-à-vis d'une oxydation. Elle est habituellement formée de cuivre, de tantale, de titane ou de nitrure de titane. La couche d'électrode avant 6 sert de connexion entre l'élément TMR 10 et un élément de commuta- tion qui lui est connecté en série. Cette couche d'électrode avant 6 peut agir également en tant que couche antiferromagnétique 5.

La différence entre la cellule de mémoire mentionnée ci-dessus et la cellule de mémoire de la technique associée représentée sur la figure 16 est que les deux cellules de mémoire adjacentes utilisent la région de source 26, l'électrode de source 27, la ligne de détection 14 de sorte que le plot d'impact de lecture 33 pour une cellule de mémoire sert de câblage de lecture 33b pour l'autre cellule de mémoire.

On suppose que la mémoire MRAM représentée sur la figure 2 possède un câblage métallique à quatre couches comme dans le cas de la mémoire MRAM représentée sur la figure 15, bien qu'un câblage métallique à trois couches exécute des fonctions fondamentales requises du réseau de cellules de mémoire MRAM. Ceci est dû au fait que le câblage métallique dans quatre ou un plus grand nombre de couches a été adopté pour la majeure partie des circuits de mémoire à grande vitesse ou des circuits logiques dans les dispositifs correspondant à la règle récente de conception pour 0,18 pm.

On comprendra à partir d'une comparaison entre la figure 2 et la figure 16 que la mémoire MRAM de la techni- que associée représentée sur la figure 16 est constituée de cellules de mémoire appariées, qui sont à symétrie bilatérale à la fois dans les parties supérieure et infé- rieure. La structure symétrique de la partie inférieure a été adoptée pour simplifier le câblage, et ceci a conduit à disposer les éléments TMR supérieurs 10 selon un réseau à symétrie bilatérale. Au contraire, dans cette forme de réalisation, la cellule de mémoire est équipée de plots d'impact de lecture 33b. Compte tenu du plot d'impact de lecture 33b, la structure inférieure conserve une symétrie bilatérale comme dans la technique antérieure pour un câblage simple. Cependant, l'agencement de la structure supérieure est modifié en une configuration à symétrie de translation. Par conséquent la symétrie bilatérale est la plus appropriée pour la structure inférieure et la symétrie de translation est la plus appropriée pour la structure supérieure.

La figure 3 est une vue en plan représentant la disposition de cellules de mémoire dans le dispositif de mémoire magnétique (MRAM) selon une seconde forme de réalisation.

La mémoire MRAM représentée sur la figure 3 est identique à la mémoire MRAM représentée sur la figure 1 conformément à la forme de réalisation 1, par le fait que chaque cellule de mémoire est une cellule du type 1T1J, qui possède un élément TMR 10 et un transistor de lecture (sélection) Chaque cellule de mémoire comporte également le câblage avant 7 qui s'étend à partir de l'électrode avant 6 de l'élément TMR 10 et la broche de connexion de lecture 30 qui connecte le câblage avant 7 à l'électrode de drain du transistor de lecture (sélection). Elle comporte en outre les lignes de bits 11 et les lignes de mots d'écriture 12 qui sont connectées à des cellules individuelles de mémoire. Comme sur la figure 1, la figure 3 ne représente pas, pour simplifier, les câblages et les transistors de lecture (sélection), qui sont formés dans la couche inférieure.

Cette forme de réalisation diffère de la forme de réalisation 1 en ce qui concerne la disposition. Dans la forme de réalisation 1, les éléments TMR 10 présents de toutes les colonnes sont disposés dans la même position dans la direction de la ligne de mots d'écriture 12. Mais dans la deuxième forme de réalisation, les éléments TMR 16 des colonnes le long de la ligne de mots d'écriture 12 sont disposés de telle sorte que les éléments TMR présents dans une colonne sont décalés d'un demi-pas par rapport à ceux situés dans la colonne adjacente.

L'agencement correspondant à la première forme de réalisation est formé de telle sorte que les éléments TMR 10 dans une colonne sont alignés avec ceux situés dans les colonnes qui lui sont adjacentes, dans la direction de la ligne de mots d'écriture 12. Il en résulte que les broches de connexion de lecture 30 pour les cellules de mémoire dans la colonne de gauche sont proches des éléments TMR 10 dans la colonne de droite. Comme mentionné précédemment, l'état de surface est fréquemment perturbé dans la région dans laquelle les broches de connexion de lecture 30 sont formées, et l'état de surface perturbé affecte aisément les éléments TMR 10 dans la disposition correspondant à la première forme de réalisation.

Au contraire l'agencement correspondant à la seconde forme de réalisation est formé de telle sorte que les éléments TMR 10 d'une colonne sont décalés d'un demi-pas par rapport à ceux situés dans la colonne qui en est adjacente, dans la direction de la ligne de mots d'écriture 12. Il en résulte que les broches de connexion de lecture 30 pour les cellules de mémoire dans la colonne de gauche sont distantes des éléments TMR 10 situés dans la colonne de droite. Par conséquent l'agencement conformément à la deuxième forme de réalisation fournit l'avantage consistant en ce que les éléments TMR 10 sont moins affectés par l'état de surface perturbé dans la région dans laquelle les broches de connexion de lecture 30 sont formées.

D'autres avantages de la deuxième forme de réali- sation sont identiques à ceux de la première forme de réalisation. C'est-à-dire que les éléments TMR sont dispo- sés de telle sorte que la relation d'un élément TMR par rapport aux éléments TMR, qui l'entourent, est la même pour n'importe quel élément TMR. Par conséquent l'effet de proximité est le même pour tous les éléments TMR, et ceci réduit la variation.

Bien que ceci ne soit pas représenté sur la figure 3, il est souhaitable que la région, dans laquelle les cellules de mémoire sont disposées, soit entourée par le réseau factice possédant la même forme que les éléments TMR 10 de sorte que les éléments TMR 10 sur les côtés les plus extérieurs du réseau peuvent être formés dans les mêmes conditions que pour les éléments TMR 10 situés à l'intérieur du réseau.

La figure 4 est une vue en plan représentant l'agencement de cellules de mémoire dans le dispositif de mémoire magnétique (MRAM) selon une troisième forme de réalisation. La mémoire MRAM représentée sur la figure 4 est identique à la mémoire MRAM représentée sur la figure 1 de la première forme de réalisation en ce que chaque cellule de mémoire est une cellule de mémoire du type 1T1J, qui possède un élément TMR 10 et un transistor de lecture (sélection). Chaque cellule de mémoire comprend également le câblage avant 10 qui s'étend depuis l'électrode avant 6 de l'élément TMR 10 et la broche de connexion de lecture 30 qui connecte le câblage avant 7 à l'électrode de drain du transistor de lecture (sélection). En outre, elle comporte les lignes de bits 11 et les lignes de mots d'écriture 12, qui sont connectées à des cellules individuelles de mémoire. Comme sur la figure 1, la figure 4 ne montre pas, à titre de simplification, les câblages et les transistors de lecture (sélection) qui sont formés dans la couche inférieure.

La différence entre la troisième forme de réalisation et la première forme de réalisation réside dans le mode de disposition. La disposition dans la première forme de réalisation est telle que le grand axe de la configuration de l'élément TMR 10 est orienté de telle sorte qu'il croise la ligne de bits 11 à angle droit, alors que la configuration dans la troisième forme de réalisation est telle que le grand axe de la configuration de l'élément TMR 10 est orienté de telle sorte qu'il est incliné de 45 par rapport à la ligne de bits 11 et à la ligne de mots d'écriture 12. Des éléments TMR 10 orientés de cette manière sont à même de réaliser une écriture dans le mode à bascule décrit dans le brevet U.S. N 6543906.

L'élément TMR 10 devant être utilisé dans le mode à bascule comporte une couche exempte d'aimantation ayant une structure à trois couches SAF (ou un film stratifié constitué d'une couche ferromagnétique, d'une couche antiferromagnétique et d'une couche ferromagnétique), qui est formée de telle sorte que la couche ferromagnétique supérieure et la couche ferromagnétique inférieure sont aimantées dans des directions réciproquement opposées, avec des intensités presque équilibrées. La direction d'aimantation de la couche inférieure en contact avec la couche formant barrière pour l'effet tunnel est lue en tant qu'information. L'écriture dans le mode à bascule élimine la nécessité d'inverser la direction du courant d'écriture, ce qui simplifie les circuits de commande et augmente la vitesse d'écriture. En outre il est possible de former le câblage d'écriture et le câblage de lecture indépendamment l'un de l'autre, ce qui permet de réaliser l'écriture et la lecture d'une manière presque indépendante.

D'autres avantages de la troisième forme de réalisation sont les mêmes que ceux de la première forme de réalisation. C'est-à-dire que les éléments TMR sont disposés de telle sorte que la relation de l'élément TMR par rapport aux éléments TMR, qui l'entourent, est la même pour n'importe quel élément TMR. Par conséquent, l'effet de proximité est le même pour l'ensemble des éléments TMR, et ceci réduit toute variation.

Bien que ceci ne soit pas représenté sur la figure 4, il est souhaitable que la région, dans laquelle les cellules de mémoire sont disposées, soit entourée par la configuration factice ayant la même forme que les éléments TMR 10, de sorte que les éléments TMR 10 sur les côtés les plus extérieurs du réseau peuvent être formés dans les mêmes conditions que pour les éléments TMR 10 à l'intérieur du réseau.

La figure 5 est une vue en plan représentant la disposition des cellules de mémoire dans le dispositif de mémoire magnétique (MRAM) conformément à une quatrième forme de réalisation. La mémoire MRAM représentée sur la figure 5 est identique à la mémoire MRAM représentée sur la figure 4 conformément à la troisième forme de réalisation en ce que chaque cellule de mémoire est du type 1T1J, qui comporte un élément TMR 10 et un transistor de lecture (sélection). Chaque cellule de mémoire inclut également le câblage avant 7 qui s'étend depuis l'électrode avant 6 de l'élément TMR 10 et la broche de connexion de lecture 30 qui connecte le câblage avant 7 à l'électrode de drain du transistor de lecture (sélection). Il inclut en outre les lignes de bits 11 et les lignes de mots de câblage 12 qui sont connectées à des cellules individuelles de mémoire. Comme sur la figure 1, la figure 5 ne montre pas, à titre de simplification, les câblages et les transistors de lecture (sélection) qui sont formés dans la couche inférieure.

Une caractéristique en liaison avec la troisième forme de réalisation est que le grand axe de la configuration de l'élément TMR 10 est disposé obliquement à 45 par rapport à la ligne de bits 11 et par rapport à la ligne de mots d'écriture 12, de sorte que les éléments TMR 10 permettent une écriture selon un mode à bascule.

La mémoire MRAM représentée sur la figure 5 pré- sente une meilleure symétrie d'agencement que la mémoire MRAM conformément à la troisième forme de réalisation représentée sur la figure 4. Des lignes en trait mixte (droites auxiliaires) sont tracées sur la figure 5 pour permettre de comprendre aisément la symétrie du réseau.

Dans la mémoire MRAM représentée sur la figure 4, la position relative d'un élément TMR 10 par rapport aux éléments TMR 10, qui lui sont adjacents, est la même pour tous les éléments TMR, du réseau de cellules. Cependant deux éléments adjacents ne présentent pas une symétrie bilatérale le long du grand axe du motif binaire. Par conséquent il existe le risque que le motif de resist devienne dissymétrique le long du grand axe. Dans cette forme de réalisation, tous les éléments TMR 10 sont symétriques par rapport à la fois au grand axe et au petit axe de la configuration binaire, et par conséquent l'effet de proximité est uniforme pour l'ensemble des configurations d'éléments, et des configurations très symétriques sont formées. Ceci conduit à une réduction de la variation entre les éléments TMR 10 et le dispositif de mémoire MRAM comportant des éléments TMR disposés symétriquement, présente une caractéristique de commande aisée.

D'autres avantages de la quatrième forme de réalisation sont les mêmes que ceux de la première forme de réalisation. C'est-à-dire que les éléments TMR sont dispo- sés de telle sorte que la relation de l'élément TMR avec les éléments TMR, qui l'entourent, est la même pour n'importe quel élément TMR. Par conséquent l'effet de proximité est le même pour l'ensemble des éléments TMR et ceci réduit la variation.

Bien que cela ne soit pas représenté sur la figure 5, il est souhaitable que la région, dans laquelle les couches de mémoire sont disposées, soit entourée par le réseau factice ayant la même forme que les éléments TMR 10, de sorte que les éléments TMR 10 situés sur les côtés les plus extérieurs du réseau peuvent être formés dans les mêmes conditions que les éléments TMR 10 à l'intérieur du réseau.

Bien que la présente invention ait été décrite sur la base de formes de réalisation préférées, on compren- dra que ces formes de réalisation sont données uniquement à titre d'illustration et sans aucune limitation et que des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de mémoire à l'état solide comportant des parties (10) de mémorisation d'informations, disposées de façon bidimensionnelle, caractérisé en ce que ladite disposition correspond à un motif à symétrie de translation.

2. Dispositif de mémoire à l'état solide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un dispositif de mémoire magnétique (10) sous la forme d'un réseau d'éléments de mémoire magnétique en tant que parties de mémorisation d'informations, chacun étant une structure stratifiée constituée par une couche d'aimantation (4), dont la direction d'aimantation est fixe, une couche (3) formant barrière pour l'effet tunnel et une couche sans aimantation (2), dont la direction d'aimantation est variable, ladite structure étant commandée par un premier câblage (11) qui est connecté électriquement à cette structure et par un second câblage (12) qui est isolé électriquement de cette structure.

3. Dispositif de mémoire à l'état solide selon la revendication 2, caractérisé en ce que les structures stratifiées (10) sont disposées selon un motif présentant un axe de symétrie linéaire tel que des structures stratifiées (10) adjacentes sont symétriques par rapport à l'axe de symétrie linéaire.

4. Dispositif de mémoire à l'état solide selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'agencement est réalisé de telle sorte que l'une de structures stratifiées (10) adjacentes est décalée d'un demi-pas par rapport à l'autre des structures stratifiées (10) adjacentes dans la direction du second câblage.

5. Dispositif de mémoire à l'état solide selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'agencement est tel que le premier câblage (10) et le second (12) câblage se croisent orthogonalement et que le motif des structures stratifiées (10) possède un axe de symétrie linéaire, qui croise le premier ou le second câblage sous un angle égal à 0 , 90 , 180 ou 270 .

6. Dispositif de mémoire à l'état solide selon la revendication 5, caractérisé en ce que des trous de connexion servant à connecter le câblage avant des structures stratifiées (10) au câblage inférieur sont disposés selon un réseau présentant un axe de symétrie linéaire, et que des trous de connexion adjacents sont symétriques par rapport à l'axe de symétrie linéaire.

7. Dispositif de mémoire à l'état solide selon la revendication 2, caractérisé en ce que les structures stratifiées sont disposées de telle sorte que la région de leur réseau est entourée par un motif fictif ayant la même forme que les structures stratifiées.

8. Dispositif de mémoire à l'état solide selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'elle est constituée de telle sorte que la couche (3) formant barrière pour l'effet tunnel est intercalée entre la couche d'aimantation à aimantation fixe (4) et la couche sans aimantation (2), que la couche sans aimantation (2) est aimantée pour l'écriture d'informations à l'aide d'un champ magnétique induit par un courant circulant dans le premier câblage (11) en tant que ligne de bits et du second câblage (12) en tant que ligne de mots d'écriture et que les informations écrites sont lues moyennant l'utilisation de l'effet de magnétorésistance de tunnel dû à la couche formant barrière pour l'effet tunnel.

9. Dispositif de mémoire à l'état solide selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties (10) de mémorisation d'informations sont disposées selon un motif plat possédant un axe de symétrie linéaire de telle sorte que des parties adjacentes de mémorisation d'informations (10) sont symétriques par rapport à l'axe de symétrie linéaire.

10. Dispositif de mémoire à l'état solide selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agencement est réalisé de telle sorte que l'une des structures stratifiées (10) adjacentes est décalée d'un demi-pas par rapport à 5 l'autre des structures stratifiées adjacentes dans la direction du câblage.

11. Dispositif de mémoire à l'état solide selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties (10) mémorisant des informations sont disposées selon un motif plat ayant un axe de symétrie linéaire qui fait par rapport au câblage un angle de 0 , 90 , 180 ou 270 .

12. Dispositif de mémoire à l'état solide selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties (10) de mémorisation d'informations sont disposées de telle sorte que la région de leur réseau est entourée par un motif fictif ayant la même forme que les parties de mémorisation d'informations.

13. Procédé pour réaliser un agencement bidirectionnel de parties (10) de mémorisation d'informations dans un dispositif de mémoire à l'état solide, caractérisé en ce que ledit agencement est un motif à symétrie de translation.

14. Procédé pour réaliser l'agencement de parties de mémorisation d'informations dans un dispositif de mémoire à l'état solide selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif de mémoire à l'état solide est constitué d'éléments magnétiques comme par exemple des parties de mémorisation d'informations, dont chacun est une structure stratifiée constituée par une couche d'aimantation à aimantation fixe, dont la direction d'aimantation est fixe, une couche formant barrière pour l'effet tunnel et une couche sans aimantation, dont la direction d'aimantation est variable, ladite structure formant substrat étant commandée par un câblage connecté électriquement à la structure et par un second câblage isolé électriquement par rapport à la structure.