JP2010524233A5

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Publication number: JP2010524233A5
Application number: JP2010502067A
Authority: JP
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2027-12-04

Claims

内部に複数の磁区を有する強磁性材料から形成された伸長トラックをそれぞれが備える、複数の共面シフト・レジスタ構造であって、さらに前記共面シフト・レジスタ構造が磁壁の配置を容易にするために内部に複数の不連続部を有する、複数の共面シフト・レジスタ構造と、
それぞれの前記共面シフト・レジスタ構造に関連付けられた磁気読み取り要素と、
それぞれの前記共面シフト・レジスタ構造に関連付けられた磁気書き込み要素であって、さらに前記磁気書き込み要素がそれぞれの前記共面シフト・レジスタ構造の縦軸とほぼ直交する縦軸を有する単一の書き込みワイヤを備える、磁気書き込み要素と、
を備え、
それぞれの前記共面シフト・レジスタ構造に関連付けられた複数のシフト電流ワイヤをさらに備え、
前記複数のシフト電流ワイヤは、未選択のシフト・レジスタに対応する前記シフト電流ワイヤが、選択されたシフト・レジスタを通過するシフト電流用の電流リターン・パスとして動作するように構成され、前記電流リターン・パスは、前記シフト電流の方向に対して反対方向であることを特徴とする、書き込み／読み取り機能を備えた磁壁メモリ装置。
それぞれの共面シフト・レジスタ構造の端部が互いに整列された、請求項１に記載の磁壁メモリ装置。
前記書き込みワイヤが内部に複数のくびれを含み、前記くびれが、それぞれの前記関連付けられた共面シフト・レジスタ構造内の前記複数の不連続部のうちの１つの位置に対応するポイントに配置された、請求項２に記載の磁壁メモリ装置。
前記書き込みワイヤが前記共面シフト・レジスタ構造の第１の端部近くに配置され、各読み取り要素がその第２の端部近くに配置され、
最端部にある前記読み取り要素がほぼ直線状であり、残りの前記読み取り要素がほぼＬ字型である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁壁メモリ装置。
前記磁気読み取り要素各々が磁気トンネル接合（ＭＴＪ）を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁壁メモリ装置。
各トラック内の前記複数の不連続部が、前記強磁性材料内に形成された複数の垂直ノッチによって画定される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁壁メモリ装置。
各トラック内の前記複数の不連続部が、磁気セグメントの物理的な重複によって画定される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁壁メモリ装置。
各トラック内の前記複数の不連続部が、前記トラック内で交互タイプの磁性材料を使用することによって画定される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の磁壁メモリ装置。
書き込み／読み取り機能を備えた磁壁メモリ装置を形成するための方法であって、前記方法は、
内部に複数の磁区を有する強磁性材料から形成された伸長トラックをそれぞれが備える、複数の共面シフト・レジスタ構造であって、前記共面シフト・レジスタ構造が磁壁の配置を容易にするために内部に複数の不連続部を有する、複数の共面シフト・レジスタ構造を形成する工程と、
それぞれの前記共面シフト・レジスタ構造に関連付けられた磁気読み取り要素を形成する工程と、
それぞれの前記共面シフト・レジスタ構造に関連付けられた磁気書き込み要素であって、前記磁気書き込み要素がさらに内部にくびれを有する書き込みワイヤを備え、前記くびれが、前記関連付けられた共面シフト・レジスタ構造内の前記複数の不連続部のうちの１つの位置に対応するポイントに配置されている、磁気書き込み要素を形成する工程と、
それぞれの前記共面シフト・レジスタ構造に関連付けられた複数のシフト電流ワイヤを形成する工程と
を含み、前記複数のシフト電流ワイヤが、未選択のシフト・レジスタに対応する前記シフト電流ワイヤが、選択されたシフト・レジスタを通過するシフト電流用の電流リターン・パスとして動作するように構成され、前記電流リターン・パスが前記シフト電流の方向に対して反対方向であることを特徴とする、方法。
前記共面シフト・レジスタ構造を形成する工程が、
強磁性自由層、前記強磁性自由層上にトンネル・バリア層、前記トンネル・バリア層上にピン留め層、および前記ピン留め層上にキャップ層を、形成する工程と、
前記磁気読み取り要素に対応する位置で前記キャップ層およびピン留め層をリソグラフでパターン化およびエッチングする工程と、
前記トンネル・バリア層と、前記キャップ層およびピン留め層のパターン化部分との上に、カプセル化層を形成する工程と、
それぞれの共面シフト・レジスタ構造の前記伸長トラックを画定するために、前記カプセル化層、トンネル・バリア層、および自由強磁性層をリソグラフでパターン化およびエッチングする工程と、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
前記不連続部を画定するために、前記伸長トラック内に複数の垂直ノッチを形成する工程をさらに含む、請求項９または１０に記載の方法。
前記共面シフト・レジスタ構造の前記伸長トラックおよび前記磁気読み取り要素の上に、中間誘電層を形成する工程と、
前記磁気読み取り要素と前記伸長トラックの第１および第２の端部との頂部に接触するように、前記中間誘電層内に複数のバイアを形成する工程と、
前記伸長トラックの第１および第２の端部の前記頂部にある前記バイアと接触するように、前記中間誘電層内にシフト電流配線溝を形成し、前記磁気読み取り要素の前記頂部にある前記バイアと接触するように、前記中間誘電層内に読み取りワイヤ溝を形成する工程と、
シフト電流ワイヤおよび読み取りワイヤを画定するように、前記シフト電流配線溝および読み取りワイヤ溝を導電性金属で充填する工程と、
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
前記磁気書き込み要素を形成する工程が、
半導体デバイスのシリコンＣＭＯＳレベル上に中間誘電層を形成する工程と、
前記誘電層内に複数の書き込みワイヤを形成する工程であって、前記書き込みワイヤが、前記共面シフト・レジスタ構造の前記伸長トラックに対して通常は垂直の方向にトラバースする、書き込みワイヤを形成する工程と、
をさらに含み、
１本の書き込みワイヤ内のくびれが、他の書き込みワイヤの隣接するくびれに対して前記書き込みワイヤの前記方向に沿って線形にオフセットされる、
請求項９〜１２のいずれか１項に記載の方法。
前記書き込みワイヤを前記シリコンＣＭＯＳレベルに接続する、複数のバイアを形成する工程と、
前記書き込みワイヤの頂面上に薄誘電キャップを形成する工程と、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。