JP2005129945A - 熱支援型磁気メモリ構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱支援型磁気メモリ構造の例示的なアレイにおいて、磁気メモリ構造の各々は、メモリセル(350)、メモリセル(350)と接触する書込み導体(310)、及び、メモリセル(350)と接触する加熱システム(360)を備える。書込み導体(310)は、書込み動作中に第1の座標においてメモリセル(350)を選択する。加熱システム(360)は、書込み動作中にメモリセル(350)を加熱し、この加熱によって第2の座標においてメモリセル(350)を選択する。
【選択図】図4
Description
本明細書では、例示的な改善された熱支援型磁気メモリ構造を説明する。
[A.従来のMRAM構成における熱支援型磁気メモリ構造]
多くの従来のMRAMでは、メモリセル内のデータ層の磁気的な向きを切り替えることにより、個々のメモリ構造内の1つのメモリセルに「1」あるいは「0」が書き込まれる。磁気的な向きは通常、メモリセルの上下に1つずつ配置される2つの直交する書込み導体(すなわちビット線およびワード線)の中に流れる書込み電流によって生成される磁界のベクトル和によって切り替えられる。選択されたメモリセルはビット線磁界およびワード線磁界を受けるが、選択された行および列上にある他のメモリセルは、ビット線磁界およびワード線磁界のうちの一方しか受けない。
従来の磁気メモリ構造は、熱支援型MRAMから書込み導体のうちの一方をなくすことにより簡単にすることができる。選択されたメモリセルに熱を加えることにより、書込み動作中に必要とされる切替え磁界が減少する。たとえば、選択されたメモリセルが十分に(すなわち、磁化特性を不可逆的に変更しない、ある閾値温度まで)加熱される限り、一方の書込み導体に加えられる書込み電流は、選択された書込み導体上にある加熱されないメモリセルの磁気的な向きを切り替えることなく、加熱されたメモリセルの磁気的な向きを切り替えるのに十分なものでありうる。
図3は例示的な改善された熱支援型磁気メモリ構造300を示す。一般的に、メモリ構造は上側ピン止め構成(その場合には、基準層がデータ層の上にある)あるいは下側ピン止め構成(その場合には、基準層がデータ層の下にある)をなすように形成されることができる。説明を容易にするために、上側ピン止め構成のみが図3に示され、本明細書の種々の例示的な実施形態の説明において参照される。他の構成(たとえば下側ピン止め構成など)も、任意の個々の設計要件にしたがって、本明細書に開示される例示的な工程を用いて実施されることができることは当業者には容易に理解されよう。
図4は、第1の例示的な加熱システムを実施する熱支援型磁気メモリ構造400の例示的なアレイを示す。アレイ400は、書込み導体310a、310bと、書込み導体310a、310bと接触しているメモリセル350a〜350dと、メモリセル350a〜350dと接触している加熱システム360a、360bとを備える。この例示的な実施態様では、加熱システム360a、360bは、書込み導体310a、310bに直交するヒータ線を含む。各ヒータ線は、たとえば書込み動作中に、アレイ400内の少なくとも1つのメモリセル350a〜350dに熱を与える。ヒータ線は、1つまたは複数のメモリセル350a〜350dに加えられる熱のタイミングおよび量を制御するための標準的な回路(図示せず)に接続されることができる。ヒータ線を制御するための標準的な回路は当該技術分野においてよく知られており、本明細書ではこれ以上詳しくは説明しない。たとえば、先に参照された米国特許第6,603,678 B2号を参照されたい。
図5は、第2の例示的な加熱システムを実施する例示的な熱支援型磁気メモリ構造500を示す。メモリ構造500は、書込み導体310と、書込み導体310に接触しているメモリセル350と、メモリセル350に接触している加熱システム360とを備える。この例示的な実施態様では、加熱システム360は、メモリ構造500の下にあるスイッチング回路(図示せず)にポスト520によって接続される読出し導体510を備える。読出しおよび書込みの両方のために用いられるさらに別のスイッチング回路(図示せず)が導体310に接続される。
図6は、第3の例示的な加熱システムを実施する例示的な熱支援型磁気メモリ構造600を示す。メモリ構造600は、書込み導体310と、書込み導体310に接触しているメモリセル350と、メモリセル350に接触している加熱システム360とを備える。この例示的な実施態様では、加熱システム360は、メモリセル350と直列に接続されるヒータ610と、ヒータ610と接触しており、かつメモリセル350に加えられることになる電流を制御するためのスイッチング回路(図示せず)に接続される読出し導体620とを備える。ヒータ610のための例示的な構造は、限定はしないが、絶縁性トンネル障壁、半導体を豊富に含む絶縁体層、半導体層、高抵抗率層(または高抵抗層)および/または他の構造を含む。絶縁性トンネル障壁のための例示的な材料はAlOx、AlNx、SiOx、SiNxおよびMgOであり、半導体を豊富に含む絶縁体層のための例示的な材料はシリコンを豊富に含む酸化物およびシリコンを豊富に含む窒化物であり、半導体層のための例示的な材料はシリコンおよびゲルマニウムであり、高抵抗率層のための例示的な材料はTaSiN、WSiN、TaNおよびWNである。1つの例示的な実施態様では、読出しモードのときのヒータ610の抵抗は、ヒータ直列抵抗に関連する信号損失を最小限に抑えるほど十分に小さい(たとえば、磁気メモリセルの抵抗の50%未満)。書込みモードのとき、ヒータの抵抗は、メモリセルの抵抗よりも大きくすることができる。
これまでの例は、ある特定の例示的な実施形態を示しているが、これらの実施形態から、当業者には他の実施形態、変形形態および変更形態が明らかであろう。それゆえ、本発明は、これまでに説明された特定の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲によって画定される。
310 書込み導体
350 メモリセル
360 加熱システム
Claims (9)
- 熱支援型磁気メモリ構造のアレイにおいて、
該磁気メモリ構造の各々が、
メモリセルと、
該メモリセルに接触する書込み導体であって、書込み動作中に第1の座標において前記メモリセルを選択する書込み導体と、
前記メモリセルと接触する加熱システムであって、
前記書込み動作中に前記メモリセルを加熱し、及び、第2の座標において前記加熱により前記メモリセルを選択する、加熱システム
とを備えることからなる、熱支援型磁気メモリ構造のアレイ。 - 前記書込み導体のうちの少なくとも一部はクラッディングによって包囲される、請求項1に記載の熱支援型磁気メモリ構造。
- 前記書込み導体は読出し動作中にセンス線として作用するように構成される、請求項1に記載の熱支援型磁気メモリ構造。
- 前記加熱システムは、前記メモリセルが高い温度に達することを可能にして、前記書込み導体に加えられる書込み電流による前記メモリセルの磁気的な向きの切替えを容易にすることからなる、請求項1に記載の熱支援型磁気メモリ構造。
- 前記メモリセルの磁気的な向きを切り替えるために、前記加熱システムによって生成される磁界が、書込み動作中に前記書込み導体に加えられる書込み電流によって生成される磁界と合成されることからなる、請求項1に記載の熱支援型磁気メモリ構造。
- メモリセルのアレイ内の熱支援型磁気メモリセルにデータを書き込むための方法であって、
選択されたメモリセルを加熱するステップと、
前記選択されたメモリセルに隣接する単一の書込み導体に書込み電流を加えるステップであって、該書込み電流は前記選択されたメモリセルの磁気的な状態を切り替えるための磁界を生成することからなる、ステップと、
前記選択されたメモリセルから前記書込み電流を除去するステップ
を含む、方法。 - 前記加熱するステップは、前記選択されたメモリセルの温度を高めて、前記単一の書込み導体内の前記書込み電流が前記選択されたメモリセルの磁気的な状態を切り替えるだけの十分な大きさになるようにするステップを含む、請求項6に記載の方法。
- 熱支援型磁気メモリ構造を形成するための方法であって、
メモリセルを形成するステップと、
前記メモリセルに接触する書込み導体を形成するステップであって、該書込み導体は書込み動作中に第1の座標において前記メモリセルを選択することからなる、ステップと、
前記メモリセルに接触する加熱システムを形成するステップであって、該加熱システムは、前記書込み動作中に前記メモリセルを加熱し、及び、第2の座標において前記加熱により前記メモリセルを選択することからなる、ステップ
とを含む、方法。 - 複数の熱支援型磁気メモリ構造を含む不揮発性メモリアレイであって、
前記磁気メモリ構造の各々が、
メモリセルを形成する処理と、
前記メモリセルに接触する書込み導体を形成する処理であって、該書込み導体は書込み動作中に第1の座標において前記メモリセルを選択することからなる、処理と、
前記メモリセルと接触する加熱システムを形成する処理であって、該加熱システムは、
前記書込み動作中に前記メモリセルを加熱し、第2の座標において前記加熱により前記メモリセルを選択することからなる、処理
とを含む処理によって形成されることからなる、不揮発性メモリアレイ。
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