JP2003092390A - Magnetoresistive memory device and method for manufacturing the same - Google Patents

Magnetoresistive memory device and method for manufacturing the same

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JP2003092390A
JP2003092390A JP2001283780A JP2001283780A JP2003092390A JP 2003092390 A JP2003092390 A JP 2003092390A JP 2001283780 A JP2001283780 A JP 2001283780A JP 2001283780 A JP2001283780 A JP 2001283780A JP 2003092390 A JP2003092390 A JP 2003092390A
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magnetoresistive effect
effect element
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茂樹 高橋
Tatsuya Kishi
達也 岸
Yoshiaki Saito
好昭 斉藤
Minoru Amano
実 天野
Katsuya Nishiyama
勝哉 西山
Tomomasa Ueda
知正 上田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetoresistive memory device having a three- dimensional cell laminated structure suitable for high integration and a method for manufacturing it. SOLUTION: At first, MR elements 4a and 4b are stacked on a silicon substrate 1 with a digit line 8 shred. A bit line 3a to be connected to the lower MR element 4a is formed under the MR element 4a, and a bit line 3b to be connected to the upper MR element 4b is formed above the MR element 4b. The word line 6a to be connected to the lower MR element 4a and the word line 6b to be connected to the upper MR element 4b are formed by using the same conductive layer at the same time as the digit line 8.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、磁気抵抗効果素
子を記憶素子として用いた磁気抵抗メモリ装置とその製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive memory device using a magnetoresistive effect element as a storage element and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】不揮発性、高速性、長期信頼性等の特徴
を持つ記憶装置として、トンネル磁気抵抗効果(TM
R:Tunneling Magneto Resistance)を利用した磁気的
ランダムアクセスメモリ(MRAM:Magnetic Random
Access Memory)が提案されている(例えば、S. Tehran
i et al.,"Recent Developments in Magnetic Tunnel J
unction MRAM," IEEE Trans. Magn., vol. 36, p.2752,
2000参照)。
2. Description of the Related Art A tunnel magnetoresistive effect (TM) is used as a memory device having characteristics such as nonvolatility, high speed, and long-term reliability.
R: Tunneling Magneto Resistance (MRAM: Magnetic Random)
Access Memory has been proposed (eg S. Tehran
i et al., "Recent Developments in Magnetic Tunnel J
unction MRAM, "IEEE Trans. Magn., vol. 36, p.2752,
2000).

【0003】TMRを得るための主要部である磁気的ト
ンネル接合(MTJ:Magnetic Tunnel Junction)は、
トンネル絶縁膜を挟んで2つの強磁性体膜が対向する構
造を有する。2つの強磁性体膜は、スピンの向きが互い
に平行である場合と互いに反平行である場合の2通りの
安定状態であるような構造に作られる。スピンの向きが
上下の強磁性体で互いに平行になった場合、トンネル電
流は最も大きく、つまりトンネル抵抗としては最も小さ
くなる。スピンの向きが上下の磁性体で互いに反平行に
なった場合、逆にトンネル電流は小さくなってトンネル
抵抗としては最も大きくなる。これらのトンネル抵抗の
大小によりデータ“1”,“0”を記憶させることが出
来る。通常、二つの強磁性体膜の一方をスピン固定、他
方をスピン可変として、電流磁界によりその可変のスピ
ンを回転させることにより、データ書き換えを可能とす
る。
A magnetic tunnel junction (MTJ), which is a main part for obtaining TMR, is
It has a structure in which two ferromagnetic films are opposed to each other with a tunnel insulating film interposed therebetween. The two ferromagnetic films are formed in a structure that has two stable states when the spin directions are parallel to each other and antiparallel to each other. When the spin directions are parallel to each other in the upper and lower ferromagnets, the tunnel current becomes the largest, that is, the tunnel resistance becomes the smallest. When the spin directions of the upper and lower magnetic bodies are anti-parallel to each other, the tunnel current decreases and the tunnel resistance becomes the largest. Data "1" and "0" can be stored depending on the magnitude of these tunnel resistances. Usually, one of the two ferromagnetic films is fixed to the spin and the other is set to the variable spin, and the variable spin is rotated by the current magnetic field to enable data rewriting.

【0004】TMRのメモリセルは通常、図10に示す
ように、シリコン基板100上に形成された選択トラン
ジスタ101と、その上部に形成されたMTJ102と
により構成される。MTJ102の下部には、これにデ
ータ書き込み時に電流磁界を与えるためのディジット線
(書き込みワード線)103が埋め込まれ、MTJ10
2の上に、その上面に接続されるビット線104が配設
される。MTJ102の下面は、コンタクト配線10
8,105,109を介して選択トランジスタ101の
ドレインに接続される。選択トランジスタ101のゲー
ト107は、読み出しワード線となる。
As shown in FIG. 10, a TMR memory cell is usually composed of a select transistor 101 formed on a silicon substrate 100 and an MTJ 102 formed on the select transistor 101. Under the MTJ 102, a digit line (write word line) 103 for applying a current magnetic field at the time of writing data is embedded in the MTJ 102.
The bit line 104 connected to the upper surface of the bit line 104 is disposed on the upper side of the bit line 2. The lower surface of the MTJ 102 has contact wiring 10
It is connected to the drain of the selection transistor 101 via 8, 105, and 109. The gate 107 of the selection transistor 101 serves as a read word line.

【0005】この様なTMRセルにおいて、データを書
き込む場合には、ビット線104及びディジット線10
3を選択し、これらの選択されたビット線104及びデ
ィジット線103の両方に電流を流して電流磁界を各々
発生させる。これにより、ビット線104とディジット
線103とのクロスポイント部に位置している選択セル
のMTJ102にかかる磁界のみが、スピンの反転閾値
を超えることが出来て、目的とする情報がMTJ102
に書き込まれる。
In such a TMR cell, when writing data, the bit line 104 and the digit line 10
3 is selected and a current is caused to flow through both of the selected bit line 104 and digit line 103 to generate a current magnetic field. As a result, only the magnetic field applied to the MTJ 102 of the selected cell located at the cross point between the bit line 104 and the digit line 103 can exceed the spin inversion threshold value, and the target information is MTJ 102.
Written in.

【0006】MTJ102に書き込まれたデータを読み
出す場合は、読み出し用のワード線107に電圧を印加
して選択トランジスタ101をオン状態とした上で、ビ
ット線104からMTJ102を通してグランド線11
0に流れる電流値を検出して、異なるMTJのトンネル
抵抗の違いを読み取る。これにより、データ“1”,
“0”の判定が行われる。
When reading the data written in the MTJ 102, a voltage is applied to the read word line 107 to turn on the selection transistor 101, and then the ground line 11 is passed from the bit line 104 through the MTJ 102.
The value of the current flowing through 0 is detected, and the difference in tunnel resistance of different MTJs is read. As a result, the data “1”,
The determination of "0" is performed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したMTJと選択
トランジスタによって1つのセルを構成するMRAM構
造には、高集積化のためには大きな問題点がある。それ
は図10に示すように、このMRAMでは1つのメモリ
セルにMTJと結晶Si上に形成する必要のあるMOS
FETを配置しているために、構造が複雑であり、十分
に単位セル面積を縮小することが出来ないことである。
これに対し、MTJとスイッチング素子としてのアモル
ファスSiダイオードを直列に形成することにより、セ
ル面積を減少させ、多層化を可能とする提案もなされて
いるが、多層構造における高集積化への工夫はなされて
いなかった。この発明は、高集積化に適した3次元のセ
ル積層構造を持つ磁気抵抗メモリ装置とその製造方法を
提供することを目的とする。
The MRAM structure in which one cell is composed of the MTJ and the selection transistor described above has a serious problem for high integration. As shown in FIG. 10, in this MRAM, the MOS which needs to be formed on the MTJ and crystalline Si in one memory cell.
Since the FETs are arranged, the structure is complicated and the unit cell area cannot be reduced sufficiently.
On the other hand, it has been proposed to form an MTJ and an amorphous Si diode as a switching element in series to reduce the cell area and enable multi-layering. It wasn't done. It is an object of the present invention to provide a magnetoresistive memory device having a three-dimensional cell laminated structure suitable for high integration and a method for manufacturing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明に係る磁気抵抗
メモリ装置は、基板と、この基板上に形成された第1の
ビット線と、この第1のビット線上に形成され下面が第
1のビット線に接続された第1の磁気抵抗効果素子と、
この第1の磁気抵抗効果素子を覆う第1の絶縁膜上に前
記第1のビット線と交差して配設された、前記第1の磁
気抵抗効果素子に書き込みの電流磁界を与えるためのデ
ィジット線と、前記第1の絶縁膜上に前記ディジット線
と並行して配設され、前記第1の絶縁膜に形成されたコ
ンタクトを介して前記第1の磁気抵抗効果素子の上面に
接続された第1のワード線と、前記第1の絶縁膜上に前
記ディジット線と並行して且つディジット線の前記第1
のワード線と反対側に配設された第2のワード線と、前
記ディジット線、第1及び第2のワード線を覆う第2の
絶縁膜上に前記ディジット線の電流磁界を受ける位置に
形成され且つ、前記第2の絶縁膜に形成されたコンタク
トを介して下面が前記第2のワード線に接続された第2
の磁気抵抗効果素子と、この第2の磁気抵抗効果素子を
覆う第3の絶縁膜上に前記第1のビット線と並行して配
設され、前記絶縁膜に形成されたコンタクトを介して前
記第2の磁気抵抗効果素子の上面に接続された第2のビ
ット線と、を有することを特徴とする。
A magnetoresistive memory device according to the present invention includes a substrate, a first bit line formed on the substrate, and a first lower surface formed on the first bit line. A first magnetoresistive element connected to the bit line;
A digit for providing a write current magnetic field to the first magnetoresistive effect element, which is arranged on the first insulating film covering the first magnetoresistive effect element so as to intersect with the first bit line. Line and the digit line on the first insulating film in parallel with each other, and connected to the upper surface of the first magnetoresistive effect element through a contact formed on the first insulating film. A first word line and the first digit line on the first insulating film in parallel with the digit line;
A second word line disposed on the opposite side of the second word line and a second insulating film covering the digit line and the first and second word lines at a position for receiving the current magnetic field of the digit line. And a lower surface connected to the second word line through a contact formed in the second insulating film.
Of the magnetoresistive effect element and the third insulating film covering the second magnetoresistive effect element are arranged in parallel with the first bit line, and the contact is formed through a contact formed in the insulating film. A second bit line connected to the upper surface of the second magnetoresistive element.

【0009】この発明に係る磁気抵抗メモリ装置はま
た、基板と、この基板上に互いに並行して配設された第
1のワード線及び第1のディジット線と、これら第1の
ワード線及び第1のディジット線を覆う第1の絶縁膜上
の前記第1のディジット線の電流磁界を受ける位置に形
成されて、下面が前記第1の絶縁膜に形成されたコンタ
クトを介して前記第1のワード線に接続された第1の磁
気抵抗効果素子と、この第1の磁気抵抗効果素子上にそ
の上面に接続されるように、前記第1のワード線及び第
1のディジット線と交差して配設されたビット線と、こ
のビット線上に形成され下面がビット線に接続された第
2の磁気抵抗効果素子と、この第2の磁気抵抗効果素子
を覆う第2の絶縁膜上に前記第1のワード線及び第1の
ディジット線と並行して配設され、前記第2の絶縁膜に
形成されたコンタクトを介して前記第2の磁気抵抗効果
素子の上面に接続された第2のワード線及び前記第2の
磁気抵抗効果素子に電流磁界を与える第2のディジット
線と、を有することを特徴とする。
The magnetoresistive memory device according to the present invention also includes a substrate, a first word line and a first digit line arranged in parallel with each other on the substrate, the first word line and the first digit line. The first insulating film covering the first digit line is formed at a position to receive the current magnetic field of the first digit line, and the lower surface of the first digit line is connected to the first insulating film via a contact formed in the first insulating film. A first magnetoresistive effect element connected to the word line, and intersecting the first word line and the first digit line so as to be connected to the upper surface of the first magnetoresistive effect element. The bit line is provided, a second magnetoresistive effect element formed on the bit line and having a lower surface connected to the bit line, and the second insulating film covering the second magnetoresistive effect element is provided on the second magnetoresistive effect element. Parallel to 1 word line and 1st digit line And a second magnetic line connected to the upper surface of the second magnetoresistive effect element through a contact formed in the second insulating film, and a current magnetic field is applied to the second wordline and the second magnetoresistive effect element. And a second digit line for providing.

【0010】この発明による磁気抵抗メモリ装置の製造
方法は、基板上に第1のビット線を形成する工程と、前
記第1のビット線上に下面が第1のビット線に接続され
た第1の磁気抵抗効果素子を形成する工程と、前記第1
の磁気抵抗効果素子を覆う第1の絶縁膜上に、前記第1
のビット線と交差するように前記第1の磁気抵抗効果素
子に書き込みの電流磁界を与えるためのディジット線、
このディジット線と並行して配設されて前記第1の絶縁
膜に形成されたコンタクトを介して前記第1の磁気抵抗
効果素子の上面に接続される第1のワード線、及び前記
ディジット線を挟んで前記第1のワード線と反対側に配
置される第2のワード線を形成する工程と、前記ディジ
ット線、前記第1及び第2のワード線を覆う第2の絶縁
膜上の前記ディジット線の電流磁界を受ける位置に前記
第2の絶縁膜に形成されたコンタクトを介して下面が前
記第2のワード線に接続されるように第2の磁気抵抗効
果素子を形成する工程と、前記第2の磁気抵抗効果素子
を覆う第3の絶縁膜上に前記第1のビット線と並行し
て、前記第3の絶縁膜に形成されたコンタクトを介して
前記第2の磁気抵抗効果素子の上面に接続される第2の
ビット線を形成する工程と、を有することを特徴とす
る。
In the method of manufacturing a magnetoresistive memory device according to the present invention, a step of forming a first bit line on a substrate and a first lower surface connected to the first bit line on the first bit line. A step of forming a magnetoresistive effect element;
On the first insulating film covering the magnetoresistive element of
A digit line for applying a write current magnetic field to the first magnetoresistive effect element so as to intersect the bit line of
The digit line and the first word line connected in parallel to the digit line and connected to the upper surface of the first magnetoresistive effect element through the contact formed in the first insulating film. Forming a second word line on the opposite side of the first word line with the digit line interposed between the digit line and the second insulating film covering the first and second word lines; Forming a second magnetoresistive element such that the lower surface is connected to the second word line through a contact formed in the second insulating film at a position where the current magnetic field of the line is received; On the third insulating film covering the second magnetoresistive effect element, in parallel with the first bit line, through the contact formed in the third insulating film, the second magnetoresistive effect element Form a second bit line connected to the top surface And having a degree, the.

【0011】この発明による磁気抵抗メモリ装置の製造
方法はまた、基板上に互いに並行する第1のワード線及
び第1のディジット線を形成する工程と、前記第1のワ
ード線及び第1のディジット線を覆う第1の絶縁膜上の
前記第1のディジット線の電流磁界を受ける位置に、下
面が前記第1の絶縁膜に形成されたコンタクトを介して
前記第1のワード線に接続された第1の磁気抵抗効果素
子を形成する工程と、前記第1の磁気抵抗効果素子の上
面に接続されるように、前記第1のワード線及び第1の
ディジット線と交差するビット線を形成する工程と、前
記ビット線上に下面がビット線に接続された第2の磁気
抵抗効果素子を形成する工程と、前記第2の磁気抵抗効
果素子を覆う第2の絶縁膜上に前記第1のワード線及び
第1のディジット線と並行して、前記第2の絶縁膜に形
成されたコンタクトを介して前記第2の磁気抵抗効果素
子の上面に接続された第2のワード線及び前記第2の磁
気抵抗効果素子に電流磁界を与える第2のディジット線
を形成する工程と、を有することを特徴とする。
The method of manufacturing a magnetoresistive memory device according to the present invention also includes a step of forming a first word line and a first digit line parallel to each other on a substrate, and the first word line and the first digit line. The lower surface is connected to the first word line via a contact formed in the first insulating film at a position on the first insulating film covering the line that receives the current magnetic field of the first digit line. Forming a first magnetoresistive effect element, and forming a bit line intersecting with the first word line and the first digit line so as to be connected to an upper surface of the first magnetoresistive effect element. A step of forming a second magnetoresistive effect element having a lower surface connected to the bit line on the bit line, and the first word on the second insulating film covering the second magnetoresistive effect element. Line and first digit In parallel with the above, a current magnetic field is applied to the second word line connected to the upper surface of the second magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element via the contact formed in the second insulating film. And forming a second digit line for providing.

【0012】この発明によると、磁気抵抗効果(MR)
素子を三次元的に配列する際に、電流磁界配線であるデ
ィジット線或いは、データ線であるビット線を上下のM
R素子で共有させることにより、積層構造や積層プロセ
スを簡単にして、高集積化メモリを得ることができる。
According to the present invention, the magnetoresistive effect (MR)
When the elements are arranged three-dimensionally, the digit lines, which are current magnetic field wiring, or the bit lines, which are data lines, are placed above and below
By sharing the R element, the laminated structure and the laminated process can be simplified, and a highly integrated memory can be obtained.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を説明する。 [実施の形態1]図1Aは、実施の形態1のMRAMセ
ルアレイの4セル分のレイアウトであり、図1Bはその
I−I’断面図である。この実施の形態では、シリコン
基板1上に、第1のMR素子4aが二次元的に配列さ
れ、更にこの上に第2のMR素子4bが二次元的に配列
される。上下のMR素子4a,4bの間には、これらに
電流磁界を与えるためのディジット線8が上下のMR素
子4a,4bで共有するように配設される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1A is a layout of four cells of an MRAM cell array according to the first embodiment, and FIG. 1B is a sectional view taken along the line II '. In this embodiment, the first MR elements 4a are two-dimensionally arranged on the silicon substrate 1, and the second MR elements 4b are two-dimensionally arranged on the first MR elements 4a. A digit line 8 for applying a current magnetic field to the upper and lower MR elements 4a and 4b is arranged so as to be shared by the upper and lower MR elements 4a and 4b.

【0014】具体的に説明すると、シリコン基板1上に
絶縁膜2を介してデータ転送線である第1のビット線
(BL1)3aが複数本パターン形成される。この第1
のビット線3aに下面をコンタクトさせて第1のMR素
子4aが二次元的に配列形成される。第1のMR素子4
aは絶縁膜5で覆われ、この上に第1のMR素子4aの
読み出しワード線となる第1のワード線(WL1)6
a、第2のMR素子4bの読み出しワード線(WL2)
となる第2のワード線(WL2)6b及び、第1,第2
のMR素子4a,4bで共有されるディジット線(D
L)8が、ビット線と直交するように、互いに並行して
複数本ずつ配設される。ディジット線8は、MR素子4
aの直上に配置され、ワード線6a,6bはこれを挟む
ように配置される。第1のワード線6aは、絶縁膜5に
埋め込まれたコンタクト配線12を介して、MR素子4
aの上面に接続される。
More specifically, a plurality of first bit lines (BL1) 3a which are data transfer lines are formed on the silicon substrate 1 with the insulating film 2 interposed therebetween. This first
The first MR elements 4a are formed in a two-dimensional array by contacting the lower surface with the bit lines 3a. First MR element 4
a is covered with an insulating film 5, and a first word line (WL1) 6 serving as a read word line of the first MR element 4a is formed on the a.
a, read word line (WL2) of the second MR element 4b
Second word line (WL2) 6b and first and second
Digit line (D) shared by the MR elements 4a and 4b of
L) 8 are arranged in parallel with each other so as to be orthogonal to the bit lines. The digit line 8 is the MR element 4
The word lines 6a and 6b are arranged immediately above a and sandwich the word lines 6a and 6b. The first word line 6 a is connected to the MR element 4 via the contact wiring 12 embedded in the insulating film 5.
It is connected to the upper surface of a.

【0015】ディジット線8及びワード線6a,6bを
覆う絶縁膜9上に、第2のMR素子4bが二次元的に配
列形成される。第2のMR素子4bの下面は、絶縁膜9
に埋設されたコンタクト配線13を介して第2のワード
線6bに接続されている。そして、第2のMR素子4b
の上面にコンタクトするように、第2のビット線3b
が、第1のビット線3aと並行して複数本配設される。
The second MR elements 4b are two-dimensionally arrayed on the insulating film 9 covering the digit lines 8 and the word lines 6a and 6b. The lower surface of the second MR element 4b has an insulating film 9
It is connected to the second word line 6b via the contact wiring 13 buried in. Then, the second MR element 4b
Second bit line 3b so as to contact the upper surface of the
, Are arranged in parallel with the first bit line 3a.

【0016】この実施の形態の場合、第1のMR素子4
a、ディジット線8及び第2のMR素子4bは、基板1
の垂線上にほぼ一直線に並んで積層される。言い換えれ
ば、第1のMR素子4aは、ディジット線8のほぼ直下
に位置し、第2のMR素子4bはディジット線8のほぼ
直上に位置する。
In the case of this embodiment, the first MR element 4
a, the digit line 8 and the second MR element 4b are the substrate 1
They are stacked almost in line on the vertical line. In other words, the first MR element 4a is located almost directly below the digit line 8 and the second MR element 4b is located almost directly above the digit line 8.

【0017】この実施の形態のMR素子4a,4bは、
図7(a)に示すように、トンネル絶縁膜72を挟んで
対向する強磁性体膜71,73を持つMTJである。強
磁性体膜71,73は、この実施の形態の場合、ディジ
ット線8の長手方向に磁化容易軸を持ち、一方がスピン
固定で、他方がスピン可変とする。この実施の形態のセ
ルアレイは、スイッチング素子を持たない単純マトリク
ス構造となる。データ読み出しは、下側のセルアレイに
ついては、選択されたワード線(WL1)6aとビット
線(BL1)3aとの間で電流の大小を検出することに
より行われる。同様に上側のセルアレイについては、選
択されたワード線(WL2)6bとビット線(BL2)
3bとの間で電流の大小を検出することにより行われ
る。センスアンプには、参照セルとの電流比較を行う電
流検出型センスアンプを用いればよい。
The MR elements 4a and 4b of this embodiment are
As shown in FIG. 7A, the MTJ has ferromagnetic films 71 and 73 facing each other with the tunnel insulating film 72 interposed therebetween. In the case of this embodiment, the ferromagnetic films 71 and 73 have an easy axis of magnetization in the longitudinal direction of the digit line 8, one of which is spin-fixed and the other is spin-variable. The cell array of this embodiment has a simple matrix structure having no switching element. Data reading is performed by detecting the magnitude of the current between the selected word line (WL1) 6a and bit line (BL1) 3a in the lower cell array. Similarly, for the upper cell array, the selected word line (WL2) 6b and bit line (BL2)
This is performed by detecting the magnitude of the current between 3b and 3b. As the sense amplifier, a current detection type sense amplifier that compares the current with the reference cell may be used.

【0018】ディジット線8はMR素子4a,4bに書
き込み動作を行う電流磁界配線としてのみ働くが、この
実施の形態では縦方向に積層した2つのMR素子4a,
4bの電流磁界配線として兼用されている。上側のMR
素子4bに書き込む場合には、上側のビット線3bとデ
ィジット線8の両方を選択する。これにより、上側の選
択されたMR素子4aには、ディジット線8により磁化
困難軸方向の電流磁界がかかり、ビット線3bによって
磁化容易軸方向の電流磁界がかかって、スピンの反転し
きい値を超える磁界を得られ、書き込みが可能となる。
同様に、下側のMR素子4aの書き込みは、下側のビッ
ト線3aとディジット線8の両方を選択することで、同
様に可能である。ディジット線8のみ或いはビット線3
a,3bのみの電流磁界ではMR素子の反転しきい値を
越えないようにすれば、ディジット線8とビット線3
a,3bの交差部のみでの選択的な書き込みができる。
Although the digit line 8 functions only as a current magnetic field wiring for performing a write operation on the MR elements 4a and 4b, in this embodiment, two MR elements 4a and 4a vertically stacked.
It is also used as the current magnetic field wiring of 4b. Upper MR
When writing to the element 4b, both the upper bit line 3b and the digit line 8 are selected. As a result, a current field in the hard axis direction is applied by the digit line 8 to the selected MR element 4a on the upper side, and a current field in the easy axis direction is applied by the bit line 3b, and the spin inversion threshold value is increased. A magnetic field exceeding the level can be obtained, and writing becomes possible.
Similarly, writing to the MR element 4a on the lower side can be similarly performed by selecting both the lower bit line 3a and the digit line 8. Digit line 8 only or bit line 3
If the inversion threshold of the MR element is not exceeded by the current magnetic fields of only a and 3b, the digit line 8 and the bit line 3
Selective writing can be performed only at the intersection of a and 3b.

【0019】MR素子4a,4bは、図7(b)に示す
ようなスイッチ素子一体化構造としてもよい。これは、
MTJと、p型アモルファスシリコン膜74とn型アモ
ルファスシリコン膜75によるダイオードDiを一体に
積層したものである。この様なMR素子構造を用いれ
ば、ビット線データの非選択ワード線への回り込みが防
止される。
The MR elements 4a and 4b may have a switch element integrated structure as shown in FIG. 7 (b). this is,
The MTJ and the diode Di including the p-type amorphous silicon film 74 and the n-type amorphous silicon film 75 are integrally laminated. By using such an MR element structure, it is possible to prevent the bit line data from sneaking into the unselected word lines.

【0020】図2〜図6を参照して実施の形態のセルア
レイの製造工程を説明する。図2に示すシリコン基板1
には、既に周辺回路を形成するトランジスタ等が形成さ
れているものとする。このシリコン基板1上に、SiO
2等の絶縁膜2を形成し、CMP(Chemical Mechanica
l Polish)法により平坦化する。そして、この絶縁膜2
に、RIE(Reactive Ion Etching)法により、200
nm程度の配線溝を形成し、ビット線3aを埋め込形成
する。具体的には、MOCVD(Metal Organic Chemic
al Vapor Deposition)法を用いて、Wを埋め込み、こ
れをCMP法で平坦化して、ビット線3aを形成する。
このとき周辺回路とのコンタクトの領域では、下側のビ
ット線3aに対するコンタクトも同時に形成される。
The manufacturing process of the cell array of the embodiment will be described with reference to FIGS. Silicon substrate 1 shown in FIG.
In this case, it is assumed that transistors and the like which form peripheral circuits have already been formed. On this silicon substrate 1, SiO
An insulating film 2 such as 2 is formed, and CMP (Chemical Mechanica)
l Polish) method. And this insulating film 2
To 200 by RIE (Reactive Ion Etching) method.
A wiring groove of about nm is formed, and the bit line 3a is embedded and formed. Specifically, MOCVD (Metal Organic Chemic
Al Vapor Deposition) method is used to bury W, and this is flattened by CMP method to form the bit line 3a.
At this time, in the region of contact with the peripheral circuit, a contact for the lower bit line 3a is also formed at the same time.

【0021】次に図3に示すように、スパッタ法を用い
て全面にMR素子4aの積層膜を形成する。ここで、M
R素子4aは前述のようにMTJ素子であり、例えば1
〜2nm程度のAlOxからなるトンネル絶縁膜を強磁
性膜で挟んだ構造とする。MR素子4a上には、CVD
法を用いてマスク材としてDLC(Diamond Like Carbo
n)31を形成し、これをレジストマスクを用いてイオ
ンミリングによりパターニングし、更にDLC膜のマス
クを用いてMTJ層をパターニングする。
Next, as shown in FIG. 3, a laminated film of the MR element 4a is formed on the entire surface by sputtering. Where M
The R element 4a is an MTJ element as described above, for example, 1
The tunnel insulating film made of AlOx of about 2 nm is sandwiched between ferromagnetic films. CVD on the MR element 4a
Method using DLC (Diamond Like Carbo
n) 31 is formed, this is patterned by ion milling using a resist mask, and the MTJ layer is further patterned using the mask of the DLC film.

【0022】次に図4に示すように、パターニングされ
たMR素子4aを覆って、MR素子4aの上面をワード
線に接続するためのコンタクト配線12を埋め込んだ絶
縁膜5を形成する。具体的にいえば、全面に絶縁膜51
を堆積し、CMP法によって平坦化を行う。次に、スパ
ッタ法により導体膜を形成し、これをパターニングし
て、コンタクト配線12を形成する。更に全面に絶縁膜
52を堆積した後、コンタクト形成のためのビアホール
を形成し、そこに例えばW等のメタル41を埋め込み、
CMP法により平坦化を行う。
Next, as shown in FIG. 4, an insulating film 5 is formed to cover the patterned MR element 4a and to embed a contact wiring 12 for connecting the upper surface of the MR element 4a to a word line. Specifically, the insulating film 51 is formed on the entire surface.
Are deposited and planarized by the CMP method. Next, a conductor film is formed by a sputtering method, and this is patterned to form the contact wiring 12. Further, after depositing an insulating film 52 on the entire surface, a via hole for forming a contact is formed, and a metal 41 such as W is buried therein,
Planarization is performed by the CMP method.

【0023】次に図5に示すように、スパッタ法により
Al−Cu膜を堆積し、これをレジストマスクを用いて
RIEによりパターニングして、ディジット線8とこれ
を挟んで並行するワード線6a,6bを形成する。ワー
ド線6aは、埋め込みコンタクト41,12を介してM
R素子4aに接続されることになる。
Next, as shown in FIG. 5, an Al--Cu film is deposited by the sputtering method and patterned by RIE using a resist mask to form digit lines 8 and word lines 6a, which are parallel to each other with the digit line 8 interposed therebetween. 6b is formed. The word line 6a is connected to the M via the buried contacts 41 and 12.
It will be connected to the R element 4a.

【0024】次に図6に示すように、配線層を覆う絶縁
膜91を堆積して平坦化し、ワード線6bに対するWコ
ンタクト61の埋め込みを行い、更にその上にコンタク
ト配線13をパターン形成する。更にこのコンタクト配
線13上に、下側のMR素子4aと同様の工程で同様の
構造のMR素子4bを形成する。この後は、図1Bに示
すように絶縁膜92を堆積して平坦化し、MR素子4b
に接続される上部ビット線3bを形成する。
Next, as shown in FIG. 6, an insulating film 91 covering the wiring layer is deposited and flattened, the W contact 61 is embedded in the word line 6b, and the contact wiring 13 is further patterned thereon. Further, on this contact wiring 13, an MR element 4b having a similar structure is formed in the same process as the lower MR element 4a. Thereafter, as shown in FIG. 1B, an insulating film 92 is deposited and flattened, and the MR element 4b is formed.
Forming an upper bit line 3b connected to.

【0025】以上のようにこの実施の形態によれば、上
下のセルアレイでディジット線を共有して三次元的にM
R素子を配列することにより、単位セル面積が小さい、
高集積化MRAMを得ることができる。また、上下のセ
ルアレイに用いられるワード線が、ディジット線と同じ
導体層を用いて同時に形成されるから、セルアレイの積
層構造としても簡単である。
As described above, according to this embodiment, the digit lines are shared by the upper and lower cell arrays and the three-dimensional M is formed.
By arranging the R elements, the unit cell area is small,
A highly integrated MRAM can be obtained. Further, since the word lines used in the upper and lower cell arrays are simultaneously formed by using the same conductor layer as the digit lines, it is easy to form a laminated structure of the cell arrays.

【0026】[実施の形態2]図8は、実施の形態2に
よるMRAMセルアレイの断面構造を、図1Bに対応さ
せて示している。MRAMセルアレイの積層構造は基本
的に実施の形態1と同様であるが、下部セルアレイと上
部セルアレイの配置が実施の形態1とは横方向にずれて
いる点が異なる。即ち、第1のMR素子4aは、ディジ
ット線8と、上部セルアレイ用のワード線6bとのスペ
ース部の下に位置し、第2のMR素子4aは、ディジッ
ト線8と、下部セルアレイ用のワード線6aとのスペー
ス部の上に位置するように、配置されている。
[Second Embodiment] FIG. 8 shows a cross-sectional structure of an MRAM cell array according to the second embodiment, corresponding to FIG. 1B. The laminated structure of the MRAM cell array is basically the same as that of the first embodiment, but the arrangement of the lower cell array and the upper cell array is different from that of the first embodiment in the lateral direction. That is, the first MR element 4a is located below the space between the digit line 8 and the word line 6b for the upper cell array, and the second MR element 4a is the digit line 8 and the word for the lower cell array. It is arranged so as to be located above the space with the line 6a.

【0027】この実施の形態では、上側のMR素子4b
にデータを書き込む場合に、ディジット線8と同時に、
下側のセルアレイの読み出しに用いられるワード線6a
を駆動する。下側のMR素子4aに書き込む場合には、
ディジット線8と上側のセルアレイの読み出しに用いら
れるワード線6bを同時に駆動する。つまり、上下に積
層した2つのメモリセルの書き込み動作に、共有のディ
ジット線と同時に、目的とするMR素子に直接接続され
ていないワード線をも電流磁界配線として用いる。この
様に書き込み動作に用いる電流磁界配線を2本にするこ
とにより、より強い電流磁界が得られる。また、同じ電
流磁界を得るためには配線1本あたりの電流密度を減少
させることができるため、エレクトロマイグレーション
等の配線にまつわる問題を減少させることが出来る。
In this embodiment, the upper MR element 4b
When writing data to, at the same time as the digit line 8,
Word line 6a used for reading the lower cell array
To drive. When writing to the lower MR element 4a,
The digit line 8 and the word line 6b used for reading the upper cell array are simultaneously driven. That is, the word line not directly connected to the target MR element is used as the current magnetic field wiring at the same time as the shared digit line for the write operation of the two memory cells stacked above and below. By using two current magnetic field wirings for the write operation in this way, a stronger current magnetic field can be obtained. Further, since the current density per wire can be reduced in order to obtain the same current magnetic field, problems associated with wiring such as electromigration can be reduced.

【0028】[実施の形態3]図9は、この発明の実施
の形態3のセルアレイ断面図である。この実施の形態で
は、先の実施の形態1,2と異なり、上下のセルアレイ
を、ビット線3を共有して積層する。簡単に製造工程に
従って説明すれば、シリコン基板1を覆う絶縁膜2上
に、下側セルアレイ用のディジット線8aとワード線6
aを、互いに並行するように形成する。この配線層を絶
縁膜51で平坦化し、ワード線6aに接続されるコンタ
クト配線12を形成する。
[Third Embodiment] FIG. 9 is a sectional view of a cell array according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, unlike the first and second embodiments, the upper and lower cell arrays are stacked with the bit line 3 shared. To briefly explain according to the manufacturing process, the digit line 8a for the lower cell array and the word line 6 are formed on the insulating film 2 covering the silicon substrate 1.
a are formed so as to be parallel to each other. This wiring layer is flattened with the insulating film 51 to form the contact wiring 12 connected to the word line 6a.

【0029】そして、コンタクト配線12上に、ディジ
ット線8aの直上に位置するように第1のMR素子4a
をマトリクス状に配列形成する。そして、絶縁膜52に
より平坦化した後、この上にMR素子4aの上面に接続
されるビット線3を、ディジット線8aと直交するよう
にパターン形成する。更にビット線3上に、第2のMR
素子4bをマトリクス状に配列形成する。MR素子4
a,4bは、先の実施の形態と同様に、図7(a),
(b)に示す構造を有するものとする。
Then, the first MR element 4a is located on the contact wiring 12 so as to be located directly above the digit line 8a.
Are formed in a matrix. Then, after being flattened by the insulating film 52, the bit line 3 connected to the upper surface of the MR element 4a is patterned thereon so as to be orthogonal to the digit line 8a. Further, on the bit line 3, a second MR
The elements 4b are formed in a matrix. MR element 4
a and 4b are similar to those of the previous embodiment, and
The structure shown in (b) is assumed.

【0030】そして、絶縁膜91により平坦化した後、
MR素子4bの上面に接続されるコンタクト配線13を
形成し、更に絶縁膜92で覆う。この上に、コンタクト
配線13を介してMR素子4bに接続されるワード線6
bとディジット線8bとを、下側のディジット線8aお
よびワード線6aと並行するように、パターン形成す
る。こうして、下側セルアレイのMR素子4aとこれに
電流磁界を与えるためのディジット線8a、上側セルア
レイのMR素子4aとこれに電流磁界を与えるためのデ
ィジット線8bが、基板1の垂線上に一直線に並んだ状
態に積層された構造が得られる。
After flattening with the insulating film 91,
The contact wiring 13 connected to the upper surface of the MR element 4b is formed and further covered with the insulating film 92. On top of this, the word line 6 connected to the MR element 4b via the contact wiring 13 is formed.
b and the digit line 8b are patterned so as to be parallel to the lower digit line 8a and the word line 6a. Thus, the MR element 4a of the lower cell array and the digit line 8a for giving a current magnetic field to it, and the MR element 4a of the upper cell array and the digit line 8b for giving a current magnetic field to it are aligned on the perpendicular line of the substrate 1. A structure is obtained in which the layers are stacked side by side.

【0031】この実施の形態によるMRAMの読み出
し、書き込み動作は、ビット線が上下のセルアレイで共
有される点、及び書き込み時上下のセルアレイで別々の
ディジット線が用いられる点を除き、先の実施の形態1
と変わらない。
The read and write operations of the MRAM according to this embodiment are the same as those of the previous embodiment, except that the bit lines are shared by the upper and lower cell arrays and that separate digit lines are used in the upper and lower cell arrays during writing. Form 1
Does not change.

【0032】この発明は上記実施の形態に限られない。
例えば、上記各実施の形態では、ディジット線の電流磁
界がMR素子の磁化困難軸方向に、ビット線の電流磁界
がMR素子の磁化容易軸方向にかかるようにしたが、こ
れらは逆にすることもできる。また、実施の形態1で
は、下側セルの読み出しに用いられるワード線(WL
1)6a、ディジット線(DL)8、上側セルの読み出
しに用いられるワード線(WL2)6bの範囲(WL1
/DL/WL2)が、上下2セル分の単位面積となる。
これに対して、ワード線を、ビット線方向に隣接する上
下のセルで共用とすることもできる。この様にワード線
を上下セルアレイで共有とすれは、セルアレイ面積を更
に小さいものとすることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in each of the above embodiments, the current magnetic field of the digit line is applied in the hard axis direction of the MR element, and the current magnetic field of the bit line is applied in the easy axis direction of the MR element. However, these can be reversed. You can also In addition, in the first embodiment, the word line (WL
1) 6a, digit line (DL) 8, range of word line (WL2) 6b used for reading the upper cell (WL1
/ DL / WL2) is the unit area for the upper and lower two cells.
On the other hand, the word line can be shared by the upper and lower cells adjacent in the bit line direction. By thus sharing the word line between the upper and lower cell arrays, the cell array area can be further reduced.

【0033】更に実施の形態では、2層のセルアレイを
説明したが、更に多層にセルアレイを積層することもで
きる。その場合、実施の形態1,2の積層構造と、実施
の形態3の積層構造を交互にすることにより、無駄な厚
みを使うことなく、多層構造を実現することができる。
また実施の形態では、MR素子としてMTJを用いた
が、例えば巨大磁気抵抗効果(GMR)膜を積層して形
成されるGMR素子、特に電流を積層膜に垂直に流すC
PP型のGMR素子を用いることもできる。
Further, in the embodiment, the two-layer cell array has been described, but the cell arrays may be stacked in multiple layers. In that case, by alternately stacking the laminated structures of the first and second embodiments and the laminated structure of the third embodiment, a multilayer structure can be realized without using unnecessary thickness.
In the embodiment, the MTJ is used as the MR element. However, for example, a GMR element formed by stacking giant magnetoresistive (GMR) films, in particular, a current C flowing vertically through the stacked film.
A PP type GMR element can also be used.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、磁
気抵抗効果(MR)素子を三次元的に配列する際に、電
流磁界配線であるディジット線或いは、データ線である
ビット線を上下のMR素子で共有させることにより、積
層構造や積層プロセスを簡単にして、高集積化メモリを
得ることができる。
As described above, according to the present invention, when the magnetoresistive (MR) elements are arranged three-dimensionally, the digit line which is a current magnetic field wiring or the bit line which is a data line is vertically moved. It is possible to obtain a highly integrated memory by simplifying the laminated structure and the laminated process by sharing the MR element with the MR element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1A】この発明の実施の形態によるMRAMセルア
レイのレイアウトを示す図である。
FIG. 1A is a diagram showing a layout of an MRAM cell array according to an embodiment of the present invention.

【図1B】図1AのI−I’断面図である。1B is a cross-sectional view taken along the line I-I ′ of FIG. 1A.

【図2】同実施の形態の第1のビット線の形成工程を示
す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a step of forming a first bit line of the same embodiment.

【図3】同実施の形態の第1のMR素子の形成工程を示
す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step of forming a first MR element of the same embodiment.

【図4】同実施の形態の埋め込みコンタクト配線の形成
工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of forming a buried contact wiring according to the same embodiment.

【図5】同実施の形態のディジット線及びワード線の形
成工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step of forming a digit line and a word line according to the same embodiment.

【図6】同実施の形態の埋め込みコンタクト配線と第2
のMR素子の形成工程を示す断面図である。
FIG. 6 shows a buried contact wiring and a second embodiment of the same embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the step of forming the MR element.

【図7】同実施の形態のMR素子の構造を示す断面図で
ある。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the MR element according to the same embodiment.

【図8】他の実施の形態によるセルアレイの断面図であ
る。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a cell array according to another embodiment.

【図9】他の実施の形態によるセルアレイの断面図であ
る。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a cell array according to another embodiment.

【図10】従来のMRAMセルの断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional MRAM cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板、2…絶縁膜、3a,3b…ビット
線、4a,4b…MR素子、5…絶縁膜、6a,6b…
ワード線、8…ディジット線、9…絶縁膜、12,13
…コンタクト配線。
1 ... Silicon substrate, 2 ... Insulating film, 3a, 3b ... Bit line, 4a, 4b ... MR element, 5 ... Insulating film, 6a, 6b ...
Word line, 8 ... Digit line, 9 ... Insulating film, 12, 13
… Contact wiring.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 好昭 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 天野 実 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 西山 勝哉 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 上田 知正 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 5F083 FZ10 GA10 GA30 JA36 LA02 LA11 LA12 LA16 MA06 MA16 PR03 PR22 PR38    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoshiaki Saito             1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Minoru Amano             1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Katsuya Nishiyama             1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Tomomasa Ueda             1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Research and Development Center F-term (reference) 5F083 FZ10 GA10 GA30 JA36 LA02                       LA11 LA12 LA16 MA06 MA16                       PR03 PR22 PR38

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、 この基板上に形成された第1のビット線と、 この第1のビット線上に形成され下面が第1のビット線
に接続された第1の磁気抵抗効果素子と、 この第1の磁気抵抗効果素子を覆う第1の絶縁膜上に前
記第1のビット線と交差して配設された、前記第1の磁
気抵抗効果素子に書き込みの電流磁界を与えるためのデ
ィジット線と、 前記第1の絶縁膜上に前記ディジット線と並行して配設
され、前記第1の絶縁膜に形成されたコンタクトを介し
て前記第1の磁気抵抗効果素子の上面に接続された第1
のワード線と、 前記第1の絶縁膜上に前記ディジット線と並行して且つ
ディジット線の前記第1のワード線と反対側に配設され
た第2のワード線と、 前記ディジット線、第1及び第2のワード線を覆う第2
の絶縁膜上に前記ディジット線の電流磁界を受ける位置
に形成され且つ、前記第2の絶縁膜に形成されたコンタ
クトを介して下面が前記第2のワード線に接続された第
2の磁気抵抗効果素子と、 この第2の磁気抵抗効果素子を覆う第3の絶縁膜上に前
記第1のビット線と並行して配設され、前記第3の絶縁
膜に形成されたコンタクトを介して前記第2の磁気抵抗
効果素子の上面に接続された第2のビット線と、を有す
ることを特徴とする磁気抵抗メモリ装置。
1. A substrate, a first bit line formed on the substrate, and a first magnetoresistive effect element formed on the first bit line and having a lower surface connected to the first bit line. , For applying a write current magnetic field to the first magnetoresistive effect element, which is arranged on the first insulating film covering the first magnetoresistive effect element so as to intersect with the first bit line. A digit line and a digit line are disposed on the first insulating film in parallel with the digit line and are connected to the upper surface of the first magnetoresistive effect element through a contact formed in the first insulating film. First
A word line, a second word line provided on the first insulating film in parallel with the digit line and on the opposite side of the digit line from the first word line, the digit line, Second covering the first and second word lines
Second magnetic resistance having a lower surface connected to the second word line via a contact formed in the second insulating film, the second magnetic resistance being formed on the insulating film at a position for receiving the current magnetic field of the digit line. The effect element and the third insulating film covering the second magnetoresistive effect element are arranged in parallel with the first bit line, and the contact is formed through a contact formed in the third insulating film. And a second bit line connected to the upper surface of the second magnetoresistive effect element.
【請求項2】 前記第1及び第2の磁気抵抗効果素子
は、前記ディジット線の直下及び直上に配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗メモリ装置。
2. The magnetoresistive memory device according to claim 1, wherein the first and second magnetoresistive effect elements are arranged immediately below and above the digit line.
【請求項3】 前記第1の磁気抵抗効果素子は、前記デ
ィジット線と前記第2のワード線とのスペースの下部に
配置され、前記第2の磁気抵抗効果素子は、前記ディジ
ット線と前記第1のワード線とのスペースの上部に配置
され且つ、 前記第1の磁気抵抗効果素子のデータ書き込みには前記
ディジット線と前記第2のワード線が駆動され、前記第
2の磁気抵抗効果素子のデータ書き込みには前記ディジ
ット線と前記第1のワード線が駆動されることを特徴と
する請求項1記載の磁気抵抗メモリ装置。
3. The first magnetoresistive effect element is arranged below a space between the digit line and the second word line, and the second magnetoresistive effect element is arranged between the digit line and the second word line. One digit line and the second word line are driven to write data in the first magnetoresistive effect element, and the digit line and the second wordline are driven above the space between the second magnetoresistive effect element and the first word line. 2. The magnetoresistive memory device according to claim 1, wherein the digit line and the first word line are driven for data writing.
【請求項4】 基板と、 この基板上に互いに並行して配設された第1のワード線
及び第1のディジット線と、 これら第1のワード線及び第1のディジット線を覆う第
1の絶縁膜上の前記第1のディジット線の電流磁界を受
ける位置に形成されて、下面が前記第1の絶縁膜に形成
されたコンタクトを介して前記第1のワード線に接続さ
れた第1の磁気抵抗効果素子と、 この第1の磁気抵抗効果素子上にその上面に接続される
ように、前記第1のワード線及び第1のディジット線と
交差して配設されたビット線と、 このビット線上に形成され下面がビット線に接続された
第2の磁気抵抗効果素子と、 この第2の磁気抵抗効果素子を覆う第2の絶縁膜上に前
記第1のワード線及び第1のディジット線と並行して配
設され、前記第2の絶縁膜に形成されたコンタクトを介
して前記第2の磁気抵抗効果素子の上面に接続された第
2のワード線及び前記第2の磁気抵抗効果素子に電流磁
界を与える第2のディジット線と、を有することを特徴
とする磁気抵抗メモリ装置。
4. A substrate, a first word line and a first digit line arranged in parallel with each other on the substrate, and a first word line and a first digit line covering the first word line and the first digit line. A first digit line is formed on the insulating film at a position to receive the current magnetic field of the first digit line, and a lower surface of the first digit line is connected to the first word line via a contact formed in the first insulating film. A magnetoresistive effect element, and a bit line arranged on the first magnetoresistive effect element so as to be connected to the upper surface thereof so as to intersect with the first word line and the first digit line. A second magnetoresistive effect element formed on the bit line and having a lower surface connected to the bit line, and the first word line and the first digit on a second insulating film covering the second magnetoresistive effect element. Arranged in parallel with the wire and formed on the second insulating film A second word line connected to the upper surface of the second magnetoresistive effect element via a contact and a second digit line for applying a current magnetic field to the second magnetoresistive effect element. A characteristic magnetoresistive memory device.
【請求項5】 前記第1及び第2の磁気抵抗効果素子
は、強磁性体膜/トンネル絶縁膜/強磁性体膜構造を有
することを特徴とする請求項1または4記載の磁気抵抗
メモリ装置。
5. The magnetoresistive memory device according to claim 1, wherein the first and second magnetoresistive effect elements have a ferromagnetic film / tunnel insulating film / ferromagnetic film structure. .
【請求項6】 前記第1及び第2の磁気抵抗効果素子
は、強磁性体膜/トンネル絶縁膜/強磁性体膜構造と、
その一方の強磁性体膜に接するアモルファス半導体ダイ
オードとの積層構造を有することを特徴とする請求項1
または4記載の磁気抵抗メモリ装置。
6. The first and second magnetoresistive effect elements have a ferromagnetic film / tunnel insulating film / ferromagnetic film structure,
2. A laminated structure with an amorphous semiconductor diode in contact with one of the ferromagnetic films is provided.
Alternatively, the magnetoresistive memory device according to item 4.
【請求項7】 基板上に第1のビット線を形成する工程
と、 前記第1のビット線上に下面が第1のビット線に接続さ
れた第1の磁気抵抗効果素子を形成する工程と、 前記第1の磁気抵抗効果素子を覆う第1の絶縁膜上に、
前記第1のビット線と交差するように前記第1の磁気抵
抗効果素子に書き込みの電流磁界を与えるためのディジ
ット線、このディジット線と並行して配設されて前記第
1の絶縁膜に形成されたコンタクトを介して前記第1の
磁気抵抗効果素子の上面に接続される第1のワード線、
及び前記ディジット線を挟んで前記第1のワード線と反
対側に配置される第2のワード線を形成する工程と、 前記ディジット線、前記第1及び第2のワード線を覆う
第2の絶縁膜上の前記ディジット線の電流磁界を受ける
位置に前記第2の絶縁膜に形成されたコンタクトを介し
て下面が前記第2のワード線に接続されるように第2の
磁気抵抗効果素子を形成する工程と、 前記第2の磁気抵抗効果素子を覆う第3の絶縁膜上に前
記第1のビット線と並行して、前記第3の絶縁膜に形成
されたコンタクトを介して前記第2の磁気抵抗効果素子
の上面に接続される第2のビット線を形成する工程と、
を有することを特徴とする磁気抵抗メモリ装置の製造方
法。
7. A step of forming a first bit line on a substrate, and a step of forming a first magnetoresistive element having a lower surface connected to the first bit line on the first bit line, On the first insulating film covering the first magnetoresistive effect element,
A digit line for applying a write current magnetic field to the first magnetoresistive effect element so as to intersect with the first bit line, and is formed in the first insulating film in parallel with the digit line. A first word line connected to the upper surface of the first magnetoresistive effect element via a formed contact,
And forming a second word line arranged on the opposite side of the first word line with the digit line interposed therebetween, and a second insulating layer covering the digit line and the first and second word lines. A second magnetoresistive effect element is formed on the film so that the lower surface is connected to the second word line via a contact formed in the second insulating film at a position where the current magnetic field of the digit line is received. And a second insulating film covering the second magnetoresistive element in parallel with the first bit line through the contact formed in the third insulating film. Forming a second bit line connected to the upper surface of the magnetoresistive element;
A method of manufacturing a magnetoresistive memory device, comprising:
【請求項8】 基板上に互いに並行する第1のワード線
及び第1のディジット線を形成する工程と、 前記第1のワード線及び第1のディジット線を覆う第1
の絶縁膜上の前記第1のディジット線の電流磁界を受け
る位置に、下面が前記第1の絶縁膜に形成されたコンタ
クトを介して前記第1のワード線に接続された第1の磁
気抵抗効果素子を形成する工程と、 前記第1の磁気抵抗効果素子の上面に接続されるよう
に、前記第1のワード線及び第1のディジット線と交差
するビット線を形成する工程と、 前記ビット線上に下面が前記ビット線に接続された第2
の磁気抵抗効果素子を形成する工程と、 前記第2の磁気抵抗効果素子を覆う第2の絶縁膜上に前
記第1のワード線及び第1のディジット線と並行して、
前記第2の絶縁膜に形成されたコンタクトを介して前記
第2の磁気抵抗効果素子の上面に接続された第2のワー
ド線及び前記第2の磁気抵抗効果素子に電流磁界を与え
る第2のディジット線を形成する工程と、を有すること
を特徴とする磁気抵抗メモリ装置の製造方法。
8. A step of forming a first word line and a first digit line parallel to each other on a substrate, and a first step of covering the first word line and the first digit line.
Magnetic resistance whose lower surface is connected to the first word line via a contact formed in the first insulating film at a position on the insulating film where the current field of the first digit line is received. Forming an effect element; forming a bit line intersecting with the first word line and the first digit line so as to be connected to an upper surface of the first magnetoresistive effect element; A second line whose bottom surface is connected to the bit line
Forming a magnetoresistive effect element, and in parallel with the first word line and the first digit line on a second insulating film covering the second magnetoresistive effect element,
A second word line connected to the upper surface of the second magnetoresistive effect element through a contact formed in the second insulating film, and a second magnetic field for applying a current magnetic field to the second magnetoresistive effect element. A step of forming a digit line, and a method of manufacturing a magnetoresistive memory device.
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