JP2005520325A - 多段セルの磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリ - Google Patents
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Abstract
Description
基板と、
前記基板上に形成された複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルと電気的に接触したビット線およびワード線とを備え、
前記複数のメモリセルのそれぞれが、第1の磁性層、第2の磁性層、および非磁性スペース層を備え、
前記複数のメモリセル中の個別のセルに隣接した加熱要素が、前記セルの前記第1の磁性層を他のセルとは独立にそのキュリー温度近くまで加熱し、
前記第1の磁性層の磁化ベクトルが、ビット線およびワード線に流れる電流が生成する磁界にそろえられる
多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリ(MRAM)ユニットに在る。
前記個別のセル中の第1の磁性層の温度を他のセルとは独立にキュリー温度近くまで上昇させ、それによって前記層の保磁力を低下させるステップと、
前記ビット線および前記ワード線に電流を流すことによって前記個別のセルの前記第1の磁性層中の磁化状態を書き込むステップを含み、
前記ビット線および前記ワード線中の電流が協力的に作用して前記第1の磁性層中の磁化ベクトルを前記電流が生成する磁界にそろえる。
前記ビット線および前記ワード線を介して電流を流すステップと、
前記第1の磁性層の磁化状態を決定するステップ(ここで、前記第1の磁性層の抵抗状態が、前記第1の磁性層の磁化ベクトルと第2の磁性層の磁化ベクトルとの間の相対的な角度に依存している)と、
前記抵抗状態が、このMRAMの磁化状態を表すステップと、
前記メモリセル中に記憶される前記磁化状態によって表されるデータを読み取るステップとを含む。
Claims (26)
- 基板と、
前記基板上に形成された複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルと電気的に接触したビット線およびワード線とを備え、
前記複数のメモリセルのそれぞれが、第1の磁性層、第2の磁性層、および非磁性スペース層を含み、
前記複数のメモリセル中の個別のセルに隣接した加熱要素が、前記セルの前記第1の磁性層を他のセルとは独立にそのキュリー温度近くまで加熱し、
前記第1の磁性層の磁化ベクトルが、前記ビット線およびワード線に流れる電流が生成する磁界にそろえられる、多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリ(MRAM)ユニット。 - 前記第1の磁性層が、第1のキュリー温度を有し、前記第2の磁性層が前記第1のキュリー温度よりも高い第2のキュリー温度を有する、請求項1に記載の多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリユニット。
- 前記第1の磁性層が、記録層である、請求項2に記載の多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリユニット。
- 前記第2の磁性層が、読取り層である、請求項2に記載の多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリユニット。
- 前記第2の磁性層が、ソフトな磁性層である、請求項2に記載の多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリユニット。
- 前記第2の磁性層における磁化ベクトルの方向が、読取り動作中に前記ワード線中の前記電流が生成する前記磁界によってその初期の磁化ベクトルと反平行の配列に変更される、請求項2に記載の多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリユニット。
- 前記第1の磁性層における磁化ベクトルが、前記第2の磁性層の磁化ベクトルに対して複数の角度で配列され得る、請求項2に記載の多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリユニット。
- セル当たりN状態のMRAMについての前記第1および第2の磁性層の磁化ベクトル間の前記角度が、i番目の状態(i=0からN−1)について、式
arccos(1−[2*i/(N−1)])
で表される、請求項7に記載の多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリユニット。 - 4状態のMRAMにおいて、各状態を表す前記第1および第2の磁性層の磁化ベクトル間の前記角度が、arccos(1)、arccos(1/3)、arccos(−1/3)、およびarccos(−1)である、請求項8に記載の多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリユニット。
- 前記複数のメモリセルの磁気抵抗が、前記第1および第2の磁性層の磁化ベクトル間の前記角度に依存する、請求項7に記載の多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリユニット。
- 前記複数のメモリセルが、各セルが個別にアドレス可能であるようにアレイに結合される、請求項1に記載の多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリユニット。
- 前記複数のメモリセルが、磁気トンネル接合(MTJ)セル、またはスピンバルブ(SV)セルもしくは擬似スピンバルブ(PSV)セルを含む複数のスタック型セルである、請求項11に記載の多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリユニット。
- 前記非磁性スペース層が、SVセルにおける非磁性導電層であり、MTJセルにおける絶縁トンネル層である、請求項12に記載の多状態の磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリユニット。
- 複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルと電気的に接触したビット線およびワード線と、前記複数のメモリセル中の個別のセルに隣接した加熱要素とを備える磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリ(MRAM)ユニットにデータを書き込む方法であって、
前記個別のセル中の第1の磁性層の温度を他のセルとは独立にキュリー温度近くまで上昇させ、それによって前記層の保磁力を低下させるステップと、
前記ビット線および前記ワード線に電流を流すことによって前記個別のセルの前記第1の磁性層中の磁化状態を書き込むステップであって、
前記ビット線および前記ワード線中の前記電流が協力的に作用して前記第1の磁性層中の磁化ベクトルを前記電流が生成する磁界にそろえるステップとを含む方法。 - 前記第1の磁性層の温度を上昇させる前記ステップが、前記個別のセルを介して初期電流を流すことによって提供される、請求項14に記載の方法。
- 前記初期電流を前記加熱要素に流して前記複数のメモリセル中の他のセルとは独立に前記個別のセルを加熱する、請求項15に記載の方法。
- 前記複数のメモリセルが、磁気トンネル接合(MTJ)セル、またはスピンバルブ(SV)セルもしくは擬似スピンバルブ(PSV)セルを含む複数のスタック型セルである、請求項14に記載の方法。
- MTJメモリセルでは、前記加熱要素が、非線形要素である、請求項17に記載の方法。
- 前記非線形要素が、前記MTJメモリセルの接合に直列に接続された、書込み中に逆バイアス状態のツェナーダイオードによって提供される、請求項18に記載の方法。
- 前記ツェナーダイオードが、前記逆バイアス状態にあるときに、セルセレクタとしての機能を果たす、請求項18に記載の方法。
- 複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルと電気的に接触したビット線およびワード線と、前記複数のメモリセル中の個別のセルに隣接した加熱要素とを備える磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリ(MRAM)ユニットにおいて読取り動作を実施する方法であって、
前記ビット線に電流を流すステップと、
前記第1の磁性層の磁化状態を決定するステップと、ここで、前記第1の磁性層の抵抗状態が、前記第1の磁性層の磁化ベクトルと第2の磁性層の磁化ベクトルとの間の相対的な角度に依存しており、
前記抵抗状態が、前記MRAMの磁化状態を表しており、
前記メモリセル中に記憶される前記磁化状態によって表されるデータを読み取るステップとを含む方法。 - セル当たりN状態のMRAMについての抵抗が、i番目の状態(i=0からN−1)について、式
R0+ΔR(i/(N−1))
で表される、請求項21に記載の方法。 - 第2の磁性層中の磁化ベクトルの方向が、前記ワード線を流れる前記電流が生成する磁界によってその初期磁化ベクトルと反平行の配列に変更される、請求項21に記載の方法。
- 前記第1の磁性層が記録層であり、前記第2の磁性層が読取り層である、請求項21に記載の方法。
- スピンバルブ(SV)MRAMでは、前記電流を前記ビット線に流す、請求項19に記載の方法。
- 磁気トンネル接合(MTJ)セルでは、前記電流を前記ビット線およびワード線に流す、請求項19に記載の方法。
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