JP2010263220A - 熱支援書き込み手順および低減された書き込み磁界を備えた磁気メモリ - Google Patents
熱支援書き込み手順および低減された書き込み磁界を備えた磁気メモリ Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 高温閾値で調整可能な第1の磁化を有する強磁性記憶層、固定された第2の磁化方向を有する強磁性基準層、ならびに絶縁層であって、強磁性記憶層と基準層との間に配置された絶縁層から形成された磁気トンネル接合部と、ワード線を介して、前記磁気トンネル接合部に電気的に接続され、かつ制御可能な選択トランジスタと、前記磁気トンネル接合部に電気的に接続された電流線と、を含む、熱支援切り替え(TAS)書き込み手順を備えた磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルであって、強磁性記憶層の結晶磁気異方性が、強磁性基準層の結晶磁気異方性とほぼ直角であることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)セル。本発明のTAS−MRAMセルは、従来のTAS−MRAMセルの中で用いられる磁界より小さな磁界で書き込むことができ、電力消費が低い。
【選択図】 図5a
Description
電流線を介して磁気トンネル接合部に加熱電流を通過させて、磁気トンネル接合部を加熱するステップと、
力線に界磁電流を通過させて、強磁性記憶層の第1の磁化を切り替えるステップと、
磁気トンネル接合部が高温閾値に到達した後で、加熱電流を切って磁気トンネル接合部を冷却するステップと、
磁気トンネル接合部が低温閾値まで冷却された後で、界磁電流を切るステップと、
が含まれる。
● 強磁性基準層230の積層プロセス中に(図6a)、外部磁界は、単純な矢印によって示された第1の磁界方向110に印加される。
● 強磁性記憶層210の積層中に(図6b)、外部磁界は、第1の磁界方向110とほぼ直角な、ページに入るように示された第2の磁界方向120に印加される。
2 磁気トンネル接合部
21 強磁性記憶層
21b 反強磁性記憶層
22 絶縁層
23 強磁性基準層
24 反強磁性基準層
3 選択トランジスタ
31 加熱電流
4 第1の力線
41 第1の界磁電流
42 第1の磁界
5 第2の電流線
51 第2の界磁電流
52 第2の磁界
6 ワード線
7 電流線
8 従来のTAS−MRAMセルの力線
81 界磁電流
82 磁界
10 従来のTAS−MRAMセル
100 本発明のTAS−MRAMセル
110 第1の磁界方向
120 第2の磁界方向
130 第3の磁界方向
200 磁気トンネル接合部
210 強磁性記憶層
210b 反強磁性記憶層
211 強磁性記憶層の第1の磁化
220 絶縁層
230 強磁性基準層
231 強磁性基準層の第2の磁化
300 選択トランジスタ
310 加熱電流
320 力線
410 界磁電流
420 磁界
700 電流線
HA 異方性磁界
HC 保磁磁界
HR 強磁性記憶層の反転磁界
TBS 反強磁性記憶層のブロッキング温度
TBR 反強磁性基準層のブロッキング温度
M 磁化
R 磁気トンネル接合部抵抗
ΔR 磁気抵抗
RA 接合部の抵抗−面積の積
Claims (10)
- 熱支援切り替え(TAS)書き込み手順を備えた磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルであって、
高温閾値で調整可能な第1の磁化を有する強磁性記憶層、
固定された第2の磁化方向を有する強磁性基準層、及び、
前記強磁性記憶層と基準層との間に配置された絶縁層から形成された磁気トンネル接合部と、
前記磁気トンネル接合部に電気的に接続されかつワード線を介して制御可能な選択トランジスタと、
前記磁気トンネル接合部に電気的に接続される電流線と、
を備え、
前記強磁性記憶層の結晶磁気異方性が、前記強磁性基準層の結晶磁気異方性とほぼ直角である磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)セル。 - 前記セルが、前記磁気トンネル接合部と連通する力線をさらに含む、請求項1に記載のTAS−MRAMセル。
- 前記セルが、
前記電流線を介して前記接合部を流れ、前記磁気トンネル接合部を前記高温閾値に加熱できる加熱電流と、
前記力線を通過し、かつ前記界磁電流の極性に従って前記第1の磁化を整列させることができる磁界を生成する界磁電流と、
によって書き込み可能である、請求項2に記載のTAS−MRAMセル。 - 前記磁気トンネル接合部が、前記強磁性記憶層の前記第1の磁化を低温閾値で固定し、かつ前記第1の磁化が前記第2の磁化の方向とほぼ直角に整列される前記高温閾値で前記第1の磁化を非固定化する反強磁性記憶層をさらに含む、請求項1に記載のTAS−MRAMセル。
- 前記磁気トンネル接合部が、反強磁性基準層であって、そのブロッキング温度未満で前記強磁性基準層の第2の磁化を保持する反強磁性基準層をさらに含む、請求項1に記載のTAS−MRAMセル。
- 前記磁気トンネル接合部が、非強磁性基準層を第1および第2の強磁性基準層の間に挿入することによって反強磁性的に結合される第1および第2の強磁性基準層を備える合成反強磁性固定層を有する、請求項1に記載のTAS−MRAMセル。
- 高温閾値で調整可能な第1の磁化を有する強磁性記憶層、
固定された第2の磁化方向を有する強磁性基準層、及び、
前記強磁性記憶層と基準層との間に配置された絶縁層から形成された磁気トンネル接合部と、
前記磁気トンネル接合部に電気的に接続されかつワード線を介して制御可能な選択トランジスタと、
前記磁気トンネル接合部に電気的に接続された電流線と、
を含む複数のTAS−MRAMセルであって、
前記強磁性記憶層の結晶磁気異方性が、前記強磁性基準層の結晶磁気異方性とほぼ直角である複数のTAS−MRAMセルを含むアレイから形成された磁気メモリ装置。 - 熱支援切り替え(TAS)書き込み手順を備えた磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルにデータを書き込む方法であって、
前記TAS−MRAMセルが、高温閾値で調整可能な第1の磁化を有する記憶層、
固定された第2の磁化を有する基準層、
前記記憶層と基準層との間に配置された絶縁層から形成された磁気トンネル接合部を備え、
前記TAS−MRAMセルが、前記磁気トンネル接合部に電気的に接続されかつワード線を介して制御可能な選択トランジスタと、
前記磁気トンネル接合部に電気的に接続された電流線と、
前記磁気トンネル接合部と連通する力線と、をさらに備え、
前記強磁性記憶層の結晶磁気異方性が、前記強磁性基準層の結晶磁気異方性とほぼ直角であり、
前記方法が、
前記磁気トンネル接合部を加熱するために、電流線を介して、前記磁気トンネル接合部を通る加熱電流を流すステップと、
前記強磁性記憶層の前記第1の磁化を切り替えるために、前記力線に前記界磁電流を通過させるステップと、
前記磁気トンネル接合部が高温閾値に到達した後で、前記磁気トンネル接合部を冷却するために、前記加熱電流を切断するステップと、
前記磁気トンネル接合部が低温閾値まで冷却された後で、前記界磁電流を切るステップと、
を含む方法。 - 界磁電流の前記通過が、前記第1の磁化を、前記第2の磁化の方向とほぼ直角な初期方向から、前記第2の磁化の方向とほぼ平行または逆平行の切り替え方向へ切り替える、請求項8に記載の方法。
- 熱支援切り替え(TAS)書き込み手順を備えた磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルを製造する方法であって、
前記TAS−MRAMセルが、
高温閾値で調整可能な第1の磁化を有する記憶層、
固定された第2の磁化を有する基準層、
前記記憶層と基準層との間に配置された絶縁層から形成された磁気トンネル接合部を備え、
前記強磁性記憶層の結晶磁気異方性が、前記強磁性基準層の結晶磁気異方性とほぼ直角であり、
前記方法が、
前記第1の磁界方向を有する印加外部磁界を用いて前記基準層を積層するステップと、
前記第1の磁界方向とほぼ直角な第2の磁界方向を有する前記印加外部磁界を用いて前記記憶層を積層するステップと、
前記第1の磁界方向とほぼ平行または逆平行の第3の磁界方向を有する印加外部磁界を用いて前記磁気トンネル接合部をアニールするステップと、
を備える方法。
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