JP2007281229A - 磁気抵抗ランダムアクセスメモリ、その書き込み方法、およびテスト方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の配線10と、第1の配線に交差する第2の配線20と、第1および第2の配線の交差領域に対応して設けられ、磁化の方向が固着される基準層2と、磁化容易軸方向が磁化困難軸方向に比べて長い第1の磁性体部6aおよびこの第1の磁性体部の中央部の磁化困難軸方向に設けられた第2の磁性体部6b、6cを有し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する記録層6とを備えている磁気抵抗効果素子1と、を含み、記録層は、180度回転対称性を有するとともに鏡映対称性を有しない平面形状を備えている。
【選択図】図1
Description
T. Kai, et al., "Improvement of robustness against write disturbance by novel cell design for high density MRAM," International Electron Devices Meetings Tech. Dig., pp. 583-586, 2004.
本発明の第1実施形態による磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)を図1乃至図10を参照して説明する。本実施形態のMRAMは、図2に示すように、複数のビット線10と、この複数のビット線10と交差する複数ワード線20と、ビット線10とワード線20との交差領域に対応して設けられたメモリセル100とを備えている。各メモリセル100は、記憶素子として強磁性トンネル接合を有する磁気抵抗効果素子(TMR素子)を有している。図3(a)、3(b)に示すように、TMR素子1は、磁化の向きが固着された参照層(磁化固着層2と、磁化の向きが可変の記録層(磁化自由層)6と、参照層2と記録層6の間に設けられたトンネルバリア層4とを備えている。記録層6の磁化の向きと参照層2のそれとが平行(同じ向き)の場合(図3(a)参照)にはTMR素子1は低抵抗となり、記録層6の磁化の向きと参照層2のそれとが反平行(逆の向き)の場合(図3(b)参照)にはTMR素子1は高抵抗となる。
次に、本発明の第2実施形態によるMRAMを説明する。
次に、本発明の第3実施形態によるMRAMの書き込み方法を説明する。
2 参照層(磁化固着層)
4 トンネルバリア層
6 記録層(磁化自由層)
6a 第1の磁性体部
6b 第2の磁性体部
6c 第2の磁性体部
10 ビット線
20 ワード線
Claims (12)
- 第1の配線と、
前記第1の配線に交差する第2の配線と、
前記第1および第2の配線の交差領域に対応して設けられ、磁化の方向が固着される基準層と、磁化容易軸方向が磁化困難軸方向に比べて長い第1の磁性体部およびこの第1の磁性体部の中央部の磁化困難軸方向に設けられた第2の磁性体部を有し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する記録層とを備えている磁気抵抗効果素子と、
を含み、前記記録層は、180度回転対称性を有するとともに鏡映対称性を有しない膜面形状を備えていることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。 - 第1の配線と、
前記第1の配線に交差する第2の配線と、
前記第1および第2の配線の交差領域に対応して設けられ、磁化の方向が固着される基準層と、磁化容易軸方向が磁化困難軸方向に比べて長い第1の磁性体部およびこの第1の磁性体部の前記磁化容易軸方向に沿った対向する一対の辺の中央部に設けられた一対の第2の磁性体部を有し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する記録層とを備えている磁気抵抗効果素子と、
を含み、前記記録層は、180度回転対称性を有するとともに鏡映対称性を有しない膜面形状を備えていることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。 - 前記第1の磁性体部の第1対角線上の一対の第1の角部の曲率半径は、前記第1の磁性体部の第2対角線上の一対の第2の角部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項1または2記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
- 前記第1の磁性体部の前記磁化容易軸方向に離れて対向する一対の辺は前記磁化困難軸方向に実質的に平行であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
- 前記第1の磁性体部の前記磁化容易軸方向に離れて対向する一対の辺は前記磁化困難軸方向に対して傾いていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
- 前記第1の磁性体部と前記第2の磁性体部との接合部分は丸みを帯びていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
- 前記第1の磁性体部の前記磁化容易軸方向に離れて対向する一対の辺が半楕円形状であるとともに、前記第2の磁性体部の外形形状が半楕円形状であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
- 第1の配線と、
前記第1の配線に交差する第2の配線と、
前記第1および第2の配線の交差領域に対応して設けられ、磁化の方向が固着される基準層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化し、端部分の磁化困難軸方向の長さに比べて中央部分の磁化困難軸方向の長さが長くかつ180度回転対称性を有するとともに鏡映対称性を有しない膜面形状を有する記録層とを備えている磁気抵抗効果素子と、
を含んでいることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。 - 前記磁気抵抗効果素子は、前記基準層と前記記録層との間にトンネルバリア層を備えていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
- 請求項1乃至9のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリに書き込みを行う磁気ランダムアクセスメモリの書き込み方法であって、
前記磁気抵抗効果素子の記録層の磁化困難軸に実質的に平行な第1の磁場を発生する第1の電流パルスを前記第1および第2の配線の一方に流した後、前記第1の磁場の作用期間と重なるように前記記録層の磁化容易軸に実質的に平行な第2の磁場を発生する第2の電流パルスを前記第1および第2の配線の他方に流すステップを備えていることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリの書き込み方法。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリのテストを行う磁気ランダムアクセスメモリのテスト方法であって、
前記磁気抵抗効果素子の記録層の磁化容易軸に実質的に平行な第1の磁場を発生する第1の電流パルスを前記第1および第2の配線の一方に流した後、前記第1の磁場の作用期間と重なるように前記記録層の磁化困難軸に実質的に平行な第2の磁場を発生する第2の電流パルスを前記第1および第2の配線の他方に流すステップを備えていることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリのテスト方法。 - 前記磁気抵抗効果素子の記録層の磁化容易軸に実質的に平行な第1の磁場を発生する第1の電流パルスを前記第1および第2の配線の一方に流し、その後、前記第1の磁場の作用期間と重なるように前記記録層の磁化困難軸に実質的に平行な第2の磁場を発生する第2の電流パルスを前記第1および第2の配線の他方に流す第1のタイミング制御回路と、
前記磁化困難軸に実質的に平行な第1の磁場を発生する第1の電流パルスを前記第1および第2の配線の一方に流した後、前記第1の磁場の作用期間と重なるように前記磁化容易軸に実質的に平行な第2の磁場を発生する第2の電流パルスを前記第1および第2の配線の他方に流す第2のタイミング制御回路と、
前記第1のタイミング制御回路と前記第1および第2の配線との間の電気的接続と前記第2のタイミング制御回路と前記第1および第2の配線との間の電気的接続とを切り換える切換スイッチと、
を更に備えていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
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