JP2005512316A - 動的な基準層を有する磁気抵抗メモリーセル - Google Patents
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Abstract
Description
−温度安定性、長期データ安定性、および、磁界耐性は、それぞれ、厚い硬磁性の基準層を必要とする。
−低等級のネール結合は、厚いメモリー層を必要とする。
-メモリー層の対称な切り替え特性は、確実に再生できる基準層の粗面性(Oberflaechenrauheit)と調節可能な漏洩磁場とを条件としている。
図1は、本発明の第1およびの第2実施例に基づいた磁気抵抗メモリーセルの概略的な断面図である。図2は、本発明の第3実施例に基づいた磁気抵抗メモリーセルの概略的な断面図である。図3は、従来の磁気抵抗メモリーセルの概略的な断面図である。
2 トンネル障壁
3 基準層
4 スペーサ層(スペーサ)
5 基準連結層
6 基準システム
7 メモリー層の磁化
8 基準磁化
9 基準連結層の磁化
10 相互接続部
11 基準磁化電流
12 保護層
13 誘電体層
14 局部的な基準支持システム
15 基準支持磁化
16 分布する基準支持磁化
17 磁気抵抗メモリーセル
18 基準支持スペーサ層
19 基準支持連結層
20 局部的な基準支持層
21 基準支持連結層の磁化
Claims (12)
- トンネル障壁(2)の両側に各1つのメモリー層(1)と基準層(3)とを有する磁気抵抗メモリーセル(17)の抵抗差を大きくする構造において、
上記の磁気抵抗メモリーセル(17)は、半導体素子内で、メモリー層(1)の磁化(7)が基準層(3)の基準磁化(8)と同じように配向されている第1磁化状態と、磁化(7)が基準磁化(8)とは逆に配向されている第2状態との間の状態にあり、
基準層(3)は、軟磁性層として形成されているとともに、高スピン偏極を有しており、
メモリー層(1)の磁化(7)を切り替える時に、基準層(3)の磁化の偏向または切り替えが許容され、
メモリー層(1)の磁化(7)の向きを変更しない場合、遅くとも次の磁気抵抗メモリーセル(17)に対する読み出し操作の前に、基準層(3)の磁化の向きを基準磁化(8)の方向へ戻すように設定できることを特徴とする構造。 - 読み出し操作の前に、基準磁化電流(11)が流れ、基準層(3)に基準磁化(8)を生成できる相互接続部(10)により特徴付けられる、請求項1に記載の構造。
- トンネル障壁(2)とは反対側の基準層(3)側に、硬磁性基準支持システム(14/16)を配しているとともに、
少なくとも1つの非磁性層(13)によって基準層(3)から分離されており、基準層(3)に基準磁化(8)を生成できる基準支持磁化(15)を有していることを特徴とする請求項1に記載の構造。 - 半導体素子の内部にある各磁気抵抗メモリーセル(17)が、局部的な基準支持システム(14)を備えていることを特徴とする請求項3に記載の構造。
- 上記基準支持システムが、基準支持層(16)として形成され、基準層(3)に対して平行に、かつ、半導体素子の断面のほぼ全体に延びて分布していることを特徴とする請求項3に記載の構造。
- 上記の分布する基準支持層(16)が、半導体素子の外部に位置することを特徴とする請求項5に記載の構造。
- 上記基準支持層(16)は、漏洩磁場を微調整するために、メモリー層(1)に構成されていることを特徴とする請求項5または6に記載の構造。
- 基準支持連結層(19)は、基準支持スペーサ層(18)によって基準支持層から分離されており、局部的な基準支持層(20)の磁化(15)を固定することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の構造。
- 上記基準支持連結層(19)は、磁化(21)を有し、基準支持層(20)は、値の異なる磁化(15)を有し、その結果として生じる局部的な基準支持システム(14)の漏洩磁場を用いて、メモリー層(1)と基準層(3)の間の他のネール相互作用を補償し、メモリー層(1)の切り替え特性を対称にすることを特徴とする請求項8に記載の構造。
- トンネル障壁(2)の両側に各1つのメモリー層(1)と軟磁性基準層(3)とを有し、半導体素子に位置する磁気抵抗メモリーセル(17)の作動方法において、
磁気抵抗メモリーセル(17)のメモリー層(1)の磁化(7)を、格納されるデータに応じて方向付け、基準層(3)の基準磁化(8)を偏向させることができる工程と、
基準層(3)の基準磁化(8)を再現する工程と、
磁気抵抗メモリーセル(17)のデータを読み出す工程とを含む方法。 - 上記磁気抵抗メモリーセル(17)を読み出すときに、基準層(3)の基準磁化(8)を偏向させることができることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 上記基準層(3)の基準磁化(8)が再現されるように、基準層(3)の近くの相互接続部(10)の基準磁化電流(11)を制御することを特徴とする、請求項10または11に記載の方法。
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