JP2013162132A - 線形読出信号を用いた自己参照mram素子 - Google Patents

線形読出信号を用いた自己参照mram素子 Download PDF

Info

Publication number
JP2013162132A
JP2013162132A JP2013022577A JP2013022577A JP2013162132A JP 2013162132 A JP2013162132 A JP 2013162132A JP 2013022577 A JP2013022577 A JP 2013022577A JP 2013022577 A JP2013022577 A JP 2013022577A JP 2013162132 A JP2013162132 A JP 2013162132A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
read
magnetization
layer
magnetic
junction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013022577A
Other languages
English (en)
Inventor
Lombard Lucien
ルシアン・ロンバール
Mackay Kenneth
ケネス・マッケイ
Lucian Prejbeanu Ioan
イオアン・ルシアン・プルジュビアンヌ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Crocus Technology SA
Original Assignee
Crocus Technology SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Crocus Technology SA filed Critical Crocus Technology SA
Publication of JP2013162132A publication Critical patent/JP2013162132A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80Constructional details
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/14Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using thin-film elements
    • G11C11/15Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using thin-film elements using multiple magnetic layers
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/161Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect details concerning the memory cell structure, e.g. the layers of the ferromagnetic memory cell
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165Auxiliary circuits
    • G11C11/1673Reading or sensing circuits or methods
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165Auxiliary circuits
    • G11C11/1675Writing or programming circuits or methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)

Abstract

【課題】
本発明の開示は、磁気抵抗を有する磁気トンネル接合部を備えた自己参照MRAM素子に関する。
【解決手段】
この磁気トンネル接合部は、この磁気トンネル接合部が低い方の温度閾値に有る時に第一の方向に沿ってピニングされる記録磁化を有する記録層と、読出磁化を有する読出層と、記録層と読出層の間に配備されたトンネル障壁層とを備え、このMRAM素子は、更に、第一の方向に対してほぼ垂直な第二の方向に沿って磁気異方性を読出磁化に与えて、第二の方向に対して読出磁化を調整するように配備された方向調整器を備えており、この方向調整器は、更に、第一の読出磁界が印加されている時に、磁気トンネル接合部の抵抗の変動範囲が磁気抵抗の少なくとも約20%となるように構成されている。この自己参照MRAMセルは、信頼性を向上した形で読み出すことができるとともに、電力消費量が低減されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、弱い読出磁界を保証する、線形読出信号を用いた自己参照磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルに関する。
所謂自己参照読出操作を用いた磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルは、典型的には、磁化の方向を第一の安定した方向から第二の安定した方向に変更可能な磁気記憶層から成る磁気トンネル接合部と、薄い絶縁層と、磁化の方向を反転可能な読出層とを備えている。そのような自己参照MRAMセルにより、小さい電力消費量と向上した速度で書込及び読出操作を実行できる。
しかし、読出操作中に、局所的な漂遊磁界のために、記録層と読出層の間に双極子結合が発生して、読出層の磁化を記録層の磁化と接合させて閉じた磁束を形成させる。そして、読出操作中に読出層の磁化を切り換えるには、そのような双極子結合に打ち勝つのに十分に高い磁界を印加する必要が有る。そのような双極子結合の結果、読出層のヒステリシスループを測定するための磁界サイクルを印加した場合に、ヒステリシスループのシフト(又はバイアス)が起こる。そのような双極子結合は、記録層と読出層の厚さと磁化、並びに磁気トンネル接合部のサイズに依存する。特に、双極子結合は、磁気トンネル接合部の直径の低下に応じて増大し、そのため、MRAMセルのサイズを小さくする場合に大きな問題となる可能性が有る。
特許文献1は、第一の軸に沿って第一の磁化を有する第一の磁化層構造と、第二の磁化層構造と、第一と第二の磁化層構造の間の非磁化間隙層とを備えたMRAMセルに関する。その第二の磁化層構造は、第二の磁化の方向を変えることによって、第一の軸に沿った第一の磁化の方向を設定できるように、第一の軸に対して一定の角度で配置された第二の軸に沿った第二の磁化を有する。
米国特許公開第20090190390号明細書
本発明の開示は、接合抵抗を有する磁気トンネル接合部を備えたMRAM素子に関し、、この磁気トンネル接合部は、この磁気トンネル接合部が低い方の温度閾値に有る時に第一の方向に沿ってピニングされる記録磁化を有する記録層と、読出磁化を有する読出層と、記録層と読出層に配備されたトンネル障壁層とを備えるとともに、読出磁化が記録磁化に対して逆平行である時の高い方の接合抵抗値と、読出磁化が記録磁化に対して平行である時の低い方の接合抵抗値との差分に応じた磁気抵抗を有する。
本MRAM素子は、更に、第一の方向に対してほぼ垂直な第二の方向に沿って磁気異方性を読出磁化に与えるために配備された方向調整器と、第二の方向に対して読出磁化を調整して、磁気抵抗の少なくとも約20%の範囲内で接合抵抗を変化させるように構成された第一の読出磁界を印加するための第一の電流線とを備えており、この方向調整器が、更に、接合抵抗を前記の範囲内で線形的に変化させるように構成されている。
一つの実施形態では、前記の方向調整器は、磁気トンネル接合部が低い方の温度閾値に有って、第一の読出磁界が印加されていない時に読出磁化を第二の方向に沿ってピニングするように読出層と交換結合する第二の反強磁性層を備えることができる。
別の実施形態では、第二の反強磁性層と読出層の間の交換結合は、磁気トンネル接合部が低い方の温度閾値に有って、第一の読出磁界が印加されている時に、第二の方向に対して読出磁化を調整可能である交換結合とすることができる。
更に別の実施形態では、第二の反強磁性層と読出層の間の交換結合は、接合抵抗が前記の範囲内で線形的に変化するように、抵抗応答曲線をシフトさせる交換結合である。
更に別の実施形態では、前記の方向調整器は、第一のフィールド線に対してほぼ垂直である、第二の界磁電流を印加して、第二の方向に沿って読出磁化を飽和させるように構成された第二の電流線を備えることができる。
更に別の実施形態では、本MRAM素子は、更に、磁気トンネル接合部が低い方の温度閾値に有って、第一の読出磁界が印加されている時に記録磁化を第一の方向に沿ってピニングするように記録層と交換結合する第一の反強磁性層を備えることができる。
また、本発明の開示は、前記のMRAM素子の読出方法に関し、
第一の読出方向に読出磁化を調整する工程と、
第一の接合抵抗値を測定する工程と、
第二の読出方法に読出磁化を調整する工程と、
第二の接合抵抗値を測定する工程と、
を有し、
読出磁化の第二の方向に対する調整が行なわれて、磁気抵抗の少なくとも約20%の範囲内で接合抵抗値を線形的に変化させる。
ここで開示した自己参照MRAMセルは、弱い読出磁界を用いた場合に信頼性を向上した形で読み出すことができるとともに、強い双極子オフセットが存在したとしても、従来の自己参照MRAMセルと比べて電力消費量が低減されている。
本発明は、図面に図示された実施例の記述を用いて、より良く理解される。
一つの実施形態による記録層と読出層を備えたランダムアクセスメモリ(MRAM)素子の構成図 一つの実施形態による記録磁化と読出磁化の向きを図解した記録層(a)と読出層(b),(c)の平面図 一つの実施形態による磁気トンネル接合部の抵抗応答曲線 別の実施形態による磁気トンネル接合部の抵抗応答曲線 一つの実施形態によるMRAM素子の構成図
図1は、一つの実施形態による自己参照磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)素子1を図示している。このMRAM素子1は、記録磁化231を有する記録層23と、読出磁化211を有する読出層21と、記録層23と読出層21の間のトンネル障壁層22とから成る磁気トンネル接合部2を備えている。図2は、記録磁化231と読出磁化211の向きをそれぞれ示した、MRAM素子1の記録層23の平面図(図2の(a))と読出層21の平面図(図2の(b),(c))を図示している。磁気トンネル接合部2は、更に、第一の臨界温度TC1を有する第一の反強磁性層24を備えており、この層は、この第一の臨界温度TC1を下回る低い方の温度閾値において、記録磁化231が、この低い方の温度閾値で第一の方向60に沿ってピニングされ、第一の臨界温度TC1以上の高い方の温度閾値では最早ピニングされないように、記録磁化23と交換結合する。
一つの実施形態では、MRAM素子1の熱アシスト(TA)書込操作は、
磁気トンネル接合部2を高い方の温度閾値に加熱する工程と、
記録磁化231の向きを調整する工程と、
磁気トンネル接合部2を低い方の温度閾値に冷却する工程と、
から構成できる。
磁気トンネル接合部2の加熱は、磁気トンネル接合部2と電気的に接触する第一の電流線3を介して、磁気トンネル接合部2に加熱電流31を流すことによって実行できる。記録磁化231の向きの調整は、第一の方向60に記録磁化231を切り換えるように構成された外部書込磁界42を印加することによって実行できる。図1の例では、MRAM素子1は、更に、磁気トンネル接合部2に隣接して第一のフィールド線4を備えている。この第一のフィールド線4は、書込電流41を流して、書込磁界42を発生させるように構成されている。第一のフィールド線4と書込電流41は、書込磁界42が記録磁化231を(図示されていない)左向きの当初の方向から右向きの書込方向に切り換えることができるように、図面の面に入って行く形で表示されている。それに代わって、書込磁界42は、界磁電流41を電流線3に流すことによって発生させることもできる。磁気トンネル接合部2が低い方の温度閾値に冷却されると、記録磁化231は、書込磁界42の向きに応じて調整された(或いは書き込まれた)方向に沿ってピニングされる。
自己参照読出操作を用いたMRAM素子1の読出方法は、
第一の読出方向に読出磁化211を調整する工程と、
第一の接合抵抗値Rを測定する工程と、
第二の読出方向に読出磁化211を調整する工程と、
第二の接合抵抗値Rを測定する工程と、
から構成できる。
第一の読出方向への読出磁化211の調整は、第一の極性を有する第一の読出電流43を第一のフィールド線4に流すことにより、第一の極性を有する第一の読出磁界44を印加することから構成できる。第二の読出方向への読出磁化211の調整は、第一の極性と逆の第二の極性を有する第一の読出電流43を第一のフィールド線4に流すことにより、第一の極性と逆の第二の極性を有する第一の読出磁界44を印加することから構成できる。第一の読出磁界44は、記録磁化231が第一の反強磁性層24によってピニングされている時に、第一の臨界温度を下回る、例えば、低い方の温度閾値に相当する読出温度で印加される。第一と第二の接合抵抗値R,Rの測定は、電流線3を介して磁気トンネル接合部2に読出電流32を流すことにより実行できる。
図1と2に図示された実施形態では、磁気トンネル接合部2は、更に、第一の臨界温度TC1を上回る第二の臨界温度TC2を有する第二の反強磁性層20を備えている。この第二の反強磁性層20は、第二の臨界温度TC2又は低い方の温度閾値を下回る温度において、読出磁化211が第一の方向60に対してほぼ垂直な第二の方向61に沿って磁気異方性又は交換異方性を有するように、読出層21と交換結合する。より詳しくは、磁気トンネル接合部2の第二の臨界温度TC2を下回る温度(低い方の温度閾値)で、第一の読出磁界44が印加されていない時に、読出磁化211は第二の方向61に沿ってピニングされる。この読出磁化211は、第二の臨界温度TC2以上の温度又は高い方の温度閾値では最早ピニングされない。図2(a)と図2(b)は、それぞれ第一の方向60に沿った方向の記録磁化231と、第一の方向60に対して垂直な第二の方向61に沿った方向の読出磁化211の平面図を図示している。図1の例では、記録磁化231は右向きの方向で図示され、読出磁化211は図面の面から出て来る方向で図示されている。第二の反強磁性層20による第二の方向61に沿った磁化211のピニングは、MRAM素子1の製造プロセス中に、第二の読出層21の蒸着後、第二の反強磁性層20を磁気焼き鈍しすることによって実現できる。
第二の反強磁性層20は、更に、低い方の温度閾値で第一の読出磁界44を印加している時に、読出磁化211を第二の方向61に対して調整できる一方、記録磁化231を第一の方向60に対してほぼ平行な向きに留めるように構成されている。それは、図2(c)に図示されており、そこでは、読出磁化211が第二の方向61に対して、第一の読出磁界44の読出方向に応じて角度α又は−αだけ調整されている。この調整角度αは、印加する第一の読出磁界44が増大する程増加する。反強磁性層24と記録層23の間の交換結合は、第一の読出磁界44が印加されている時に記録磁化231が第一の方向60に沿ってピニングされた状態に留まるような交換結合とすべきである。
第二の反強磁性層20は、PtMnなどのマンガンベースの合金から成る材料又はそれ以外の好適な材料から構成される。第一の反強磁性層24は、IrMnやFeMnなどのマンガンベースの合金から成る材料又はそれ以外の好適な材料から構成できる。
図3は、記録磁化231の第一の方向60に対してほぼ垂直な第二の方向61に対して読出磁化211を調整した場合の磁気トンネル接合部2の抵抗応答曲線70を図示している。より詳しくは、図3は、第一の読出磁界44の磁界の強さHの関数として、磁気トンネル接合部2の接合抵抗Rをプロットしている。この接合抵抗Rは、読出磁化211が記録磁化231に対してほぼ逆平行な方向に調整された時(αが約−90°)の高い方の接合抵抗値Rmaxから、読出磁化211が記録磁化231に対してほぼ平行な方向に調整された時(αが約90°)の低い方の接合抵抗値Rminに変化している。これらの高い方と低い方の接合抵抗値Rmax,Rminは、それぞれ第一と第二の極性で高い方の磁界の強さHで第一の読出磁界44を印加することによって実現できる。
磁気トンネル接合部2の磁気抵抗MRは、次の通り、高い方の接合抵抗値Rmaxと低い方の接合抵抗値Rminの間の差分によって定義できる。
MR=Rmax−Rmin (式1)
第一の読出磁界44の中間の磁界の強さHでは、接合抵抗Rは、平行と逆平行の方向の中間の方向(−90°<α<+90°)に調整された読出磁化211に対応して、高い方と低い方の接合抵抗値Rmax,Rminの間に有る中間値を採る。図3では、そのことが、第一の極性の第一の磁界の強さHと第二の極性の第二の磁界の強さHで第一の読出磁界44を印加した場合に測定される第一と第二の接合抵抗値RとRにより示されている。好ましくは、第一の読出磁界44は、図3に図示されている通り、第一と第二の接合抵抗値R,Rが抵抗応答曲線70の線形的な部分に含まれるような磁界とされる。言い換えると、第一の読出磁界44は、読出操作中に、接合抵抗Rが次の式の変動範囲内で変化するように印加される。
VR=R−R (式2)
この変動範囲VRは、読出操作の信頼性を向上させるように、大きくすべきである。好ましくは、この変動範囲VRは、磁気トンネル接合部2の磁気抵抗MRの少なくとも約20%とすべきである。第一の読出磁界44は、極性が交番する第一の読出電流43を流すことにより、周期的な形態で、即ち、第一と第二の極性の間を振動する形で印加することもできる。従って、読出磁化211は、第二の方向61に対して揺動する。後者の代替形態は、読出操作の速度を向上させることができる。
上記の開示したMRAM素子1の利点は、読出操作中に、磁界の強さが弱い第一の読出磁界44を印加することにより読出磁化211を調整できることである。そして、読出磁化211を第二の方向61に対して小さい角度αだけ調整して、接合抵抗Rを線形的に変化させることができる(線形読出信号)。別の利点は、磁界の強さが弱い第一の読出磁界44の印加によって、MRAM素子1の電力消費量を低減できることである。そのため、MRAM素子1の設計と製造の制御を簡略化できる。更に、読出操作中のMRAM素子1の電力消費量を低減できる。
記録層23と読出層21の両方は、互いに結合して、記録磁化231に対して読出磁化211を逆平行に向けることを支援する(図示されていない)漂遊磁界を発生させる傾向が有る。それは、双極子結合と呼ばれる。読出層21と記録層23から生じる漂遊磁界の大きさは、磁気トンネル接合部2の直径に依存し、その直径が低下する程増大する。記録層23が反強磁性層24により異方性の方向60に沿ってピニングされている場合、この双極子結合は磁気トンネル接合部の磁気抵抗の線形読出信号をシフトさせることとなる。この磁気抵抗の線形読出信号のソフトの大きさは、磁気トンネル接合部の直径が低下する程増大する。そのため、そのような双極子結合は、MRAM素子1のサイズを小さくする場合に大きな問題となる可能性が有る。
この双極子結合によるシフトの作用は、図4に図示されており、図3に図示された漂遊磁界が無い場合の第一と第二の磁界の強さの値H,Hと比べて、第一と第二の磁界の強さの値H’,H’を抵抗応答曲線70の左側にシフトさせる。図4に図示されている通り、第一の読出磁界44のオフセット値H’,H’は、第一と第二の抵抗値R’,R’の差分を小さくして、変動範囲VRを磁気抵抗MRの20%よりも小さくする可能性が有る。漂遊磁界が非常に大きい場合、第一の読出磁界44のオフセット値H’,H’を抵抗応答曲線70の平坦な高原領域上にまで完全にシフトさせて、変動範囲VRをほぼゼロとすることさえ可能である。
他方において、第二の反強磁性層20と読出層21の間の交換結合による交換バイアスは、読出層21の飽和磁界を上昇させる。図4は、図3の抵抗応答曲線70と読出層21の飽和磁界を上昇させた抵抗応答曲線70’とを比較している。この抵抗応答曲線70’の傾斜が緩やかになっているとともに、オフセット値H’,H’の第一の読出磁界44を印加した場合に得られる第一の抵抗値R’’と第二の抵抗値R’’の間の差分が、変動範囲VRを大きくしている。
一つの実施形態では、第二の反強磁性層20は、第一の読出磁界44を印加した場合に第二の反強磁性層20と読出層21の間の交換結合が抵抗応答曲線70’をシフトさせて、変動範囲VRが磁気抵抗MRの少なくとも約20%となるように構成されている。反強磁性層20の特性を最適化することによって、第二の反強磁性層20と読出層21の間の交換結合を大きくするか、交換バイアスを大きくすることができる。
図5に図示された更に別の実施形態では、MRAM素子1は、更に、磁気トンネル接合部2に隣接した第二のフィールド線5を備えている。この第二のフィールド線5は、第二の読出電流51を流して、第二の読出磁界52を発生させるように構成されている。図5の例では、第二のフィールド線5は、第一のフィールド線4に対して、ほぼ垂直であり、磁気トンネル接合部2の逆側で隣接している。しかし、第二のフィールド線5のそれ以外の配置も可能である。例えば、磁気トンネル接合部2の第一のフィールド線4と同じ側に第二のフィールド線5を配置することもできる。第二の読出磁界52は、第一の方向60に対してほぼ垂直な第二の方向61に沿って第二の磁気異方性を発生させるように構成される。より詳しくは、第二の読出磁界52は、第一の方向60に対してほぼ垂直な第二の方向61に読出磁化211を飽和させる磁界である。図5の例では、第二の読出磁界52は、図面の面から出て来る方向で、従って、第一の方向60とほぼ平行な記録磁化231の方向に対して垂直な方向で図示されている。
この実施形態では、読出操作は、更に、第一の方向60に対してほぼ垂直な第二の方向61において読出磁化211を飽和させるように第二の読出磁界52を印加する工程を有する。第一と第二の読出方向に読出磁化211を調整する工程は、それぞれ第一の読出磁界44を第一と第二の読出方向に印加する工程で実現できる。この場合、第二の読出磁界52と同時に第一の読出磁界44を印加して、第一の読出磁界44によって、第二の読出磁界52によって設定される第二の方向61に対して読出磁化211を調整する。
1 磁気ランダムアクセスメモリセル
2 磁気トンネル接合部
20 第二の反強磁性層
21 読出層
211 読出磁化
22 トンネル障壁層
23 合成記録層
231 第一の強磁性層
232 第二の強磁性層
24 第一の反強磁性層
3 電流線
31 加熱電流
4 第一のフィールド線
41 書込電流
42 書込磁界
43 第一の読出電流
44 第一の読出磁界
5 第二のフィールド線
51 第二の読出電流
52 第二の読出磁界
60 第一の方向
61 第二の方向
70 抵抗応答曲線
71 傾斜が緩やかな抵抗応答曲線
H 磁界の強さ
R 抵抗
第一の抵抗
第二の抵抗
1/2 ゼロフィールド抵抗
max 高い方の抵抗
min 低い方の抵抗
C1 第一の臨界温度
C2 第二の臨界温度
MR 磁気抵抗
VR 変動範囲

Claims (8)

  1. 接合抵抗を有する磁気トンネル接合部を備えた自己参照磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)素子において、
    この磁気トンネル接合部は、
    この磁気トンネル接合部が低い方の温度閾値に有る時に第一の方向に沿ってピニングされる記録磁化を有する記録層と、
    読出磁化を有する読出層と、
    記録層と読出層の間に配備されたトンネル障壁層と、
    を備えるとともに、
    この読出磁化が記録磁化に対して逆平行である時の高い方の接合抵抗値と、この読出磁化が記録磁化に対して平行である時の低い方の接合抵抗値との間の差分に応じた磁気抵抗を有し、
    このMRAM素子が、更に、
    第一の方向に対してほぼ垂直な第二の方向に沿って磁気異方性を読出磁化に与えるために配備された方向調整器と、
    第二の方向に対して読出磁化を調整して、前記の磁気抵抗の少なくとも約20%の範囲内で接合抵抗を変化させるように構成された第一の読出磁界を印加するための第一の電流線と、
    を備えており、
    この方向調整器が、更に、接合抵抗を前記の範囲内で線形的に変化させるように構成されている、
    MRAM素子。
  2. 当該の方向調整器は、磁気トンネル接合部が低い方の温度閾値に有り、第一の読出磁界が印加されていない時に第二の方向に沿って読出磁化をピニングするように読出層と交換結合する第二の反強磁性層を備えている請求項1に記載のMRAM素子。
  3. 前記の第二の反強磁性層と読出層の間の交換結合は、磁気トンネル接合部が低い方の温度閾値に有り、第一の読出磁界が印加されている時に第二の方向に対して読出磁化を調整できる交換結合である請求項2に記載のMRAM素子。
  4. 前記の第二の反強磁性層と読出層の間の交換結合は、磁気抵抗が当該の範囲内で線形的に変化するように抵抗応答曲線をシフトさせる請求項2に記載のMRAM素子。
  5. 前記の方向調整器が、第一の電流線に対してほぼ垂直である、第二の界磁電流を流して第二の方向に沿って読出磁化を飽和させるように構成された第二の電流線を備えている請求項1に記載のMRAM素子。
  6. 磁気トンネル接合部が低い方の温度閾値に有り、第一の読出磁界が印加されている時に第一の方向に沿って読出磁化をピニングするように記録層と交換結合する第一の反強磁性層が更に配備されている請求項1に記載のMRAM素子。
  7. 磁気トンネル接合部と、
    第一の方向に対してほぼ垂直な第二の方向に沿って磁気異方性を読出磁化に与えるために配備された方向調整器と、
    第一の読出磁界を印加するための第一の電流線と、
    を備えたMRAM素子の読出方法であって、
    この磁気トンネル接合部は、
    この磁気トンネル接合部が低い方の温度閾値に有る時に第一の方向に沿ってピニングされる記録磁化を有する記録層と、
    読出磁化を有する読出層と、
    記録層と読出層の間に配備されたトンネル障壁層と、
    を備えるとともに、
    この読出磁化が記録磁化に対して逆平行である時の高い方の接合抵抗値と、この読出磁化が記録磁化に対して平行である時の低い方の接合抵抗値との間の差分に応じた磁気抵抗を有する、
    MRAM素子の読出方法において、
    第一の読出方向に読出磁化を調整する工程と、
    第一の接合抵抗値を測定する工程と、
    第二の読出方向に読出磁化を調整する工程と、
    第二の接合抵抗値を測定する工程と、
    を有し、
    この読出磁化の第二の方向に対する調整が行なわれて、前記の磁気抵抗の少なくとも約20%の範囲内で接合抵抗値を線形的に変化させる、
    方法。
  8. 当該の読出磁化の調整が、第一のフィールド線に第一の読出電流を流すことにより第一の読出磁界を印加することで実行される請求項7に記載の方法。
JP2013022577A 2012-02-08 2013-02-07 線形読出信号を用いた自己参照mram素子 Pending JP2013162132A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12290043.4A EP2626860B1 (en) 2012-02-08 2012-02-08 Self-referenced mram element with linear sensing signal
EP12290043.4 2012-02-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013162132A true JP2013162132A (ja) 2013-08-19

Family

ID=45656773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013022577A Pending JP2013162132A (ja) 2012-02-08 2013-02-07 線形読出信号を用いた自己参照mram素子

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8797793B2 (ja)
EP (1) EP2626860B1 (ja)
JP (1) JP2013162132A (ja)
KR (1) KR20130091696A (ja)
CN (1) CN103247330B (ja)
RU (1) RU2013104558A (ja)
TW (1) TW201346900A (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2851903B1 (en) 2013-09-19 2017-03-01 Crocus Technology S.A. Self-referenced memory device and method for operating the memory device
EP2905783B1 (en) * 2014-02-06 2018-09-19 Crocus Technology S.A. Method for writing to a multibit TAS-MRAM device configured for self-referenced read operation with improved reproducibly
EP2966453B1 (en) * 2014-07-11 2018-10-31 Crocus Technology MLU based accelerometer using a magnetic tunnel junction
EP3659190A1 (en) * 2017-07-27 2020-06-03 Crocus Technology S.A. Apparatus for generating a magnetic field and method of using said apparatus
CN109473543A (zh) * 2017-09-07 2019-03-15 中电海康集团有限公司 存储单元与具有其的存储器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090190390A1 (en) * 2008-01-28 2009-07-30 Joachim Wecker Integrated Circuits, Cell, Cell Arrangement, Method of Reading a Cell, Memory Module
US20110007561A1 (en) * 2009-07-13 2011-01-13 Crocus Technology S.A. Self-referenced magnetic random access memory cells

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10149737A1 (de) * 2001-10-09 2003-04-24 Infineon Technologies Ag Halbleiterspeicher mit sich kreuzenden Wort- und Bitleitungen, an denen magnetoresistive Speicherzellen angeordnet sind
FR2925747B1 (fr) * 2007-12-21 2010-04-09 Commissariat Energie Atomique Memoire magnetique a ecriture assistee thermiquement
US8045366B2 (en) * 2008-11-05 2011-10-25 Seagate Technology Llc STRAM with composite free magnetic element
US7999338B2 (en) * 2009-07-13 2011-08-16 Seagate Technology Llc Magnetic stack having reference layers with orthogonal magnetization orientation directions
US8576617B2 (en) * 2011-11-10 2013-11-05 Qualcomm Incorporated Circuit and method for generating a reference level for a magnetic random access memory element

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090190390A1 (en) * 2008-01-28 2009-07-30 Joachim Wecker Integrated Circuits, Cell, Cell Arrangement, Method of Reading a Cell, Memory Module
US20110007561A1 (en) * 2009-07-13 2011-01-13 Crocus Technology S.A. Self-referenced magnetic random access memory cells
EP2276034A2 (en) * 2009-07-13 2011-01-19 Crocus Technology S.A. Self-referenced magnetic random access memory cell
JP2011023100A (ja) * 2009-07-13 2011-02-03 Crocus Technology Sa 自己参照磁気ランダムアクセスメモリセル

Also Published As

Publication number Publication date
US8797793B2 (en) 2014-08-05
RU2013104558A (ru) 2014-08-10
TW201346900A (zh) 2013-11-16
EP2626860A1 (en) 2013-08-14
CN103247330B (zh) 2017-05-03
US20130201756A1 (en) 2013-08-08
KR20130091696A (ko) 2013-08-19
CN103247330A (zh) 2013-08-14
EP2626860B1 (en) 2016-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3863536B2 (ja) 磁気ランダムアクセスメモリ及びその磁気ランダムアクセスメモリのデータ書き込み方法
JP5612385B2 (ja) 自己参照磁気ランダムアクセスメモリセル
US10276226B2 (en) Method and system for determining temperature using a magnetic junction
US9983275B2 (en) Method for measuring three-dimensional magnetic fields
KR20130034622A (ko) 자기 랜덤 액세스 메모리(mram) 셀, 자기-기준 읽기 동작을 사용하는 mram 셀을 쓰고 읽는 방법
US9989599B2 (en) Magnetic sensor cell for measuring three-dimensional magnetic fields
KR101322544B1 (ko) 자기 메모리
US8988935B2 (en) Self-referenced MRAM cell and method for writing the cell using a spin transfer torque write operation
KR20130066552A (ko) 합성 저장층을 포함하는 자기-참조 자기 랜덤 액세스 메모리 소자
JP2013162132A (ja) 線形読出信号を用いた自己参照mram素子
JP2013080920A (ja) 強磁性層を有する自己参照磁気ランダムアクセスメモリ(mram)セル
JP5879198B2 (ja) 合成記憶層を有するマルチビットセル
JP5254514B2 (ja) 減少した電磁切換え磁場を持つ磁気抵抗検知器又は記憶素子
JP6864623B2 (ja) 改良されたプログラム可能性及び感度を有するmluベースの磁気センサ
KR20060124578A (ko) 자기저항효과에 의해 데이터를 기억하는 자기기억소자
WO2007111318A1 (ja) 磁気ランダムアクセスメモリ及びその動作方法
JP6639509B2 (ja) 改善されたプログラミング性及び低い読取り消費電力で磁場を検出するマグネティック・ロジック・ユニット(mlu)セル
JP2009194251A (ja) 磁気抵抗効果素子
JPWO2018139252A1 (ja) トンネル磁気抵抗素子及び磁化方向補正回路
JP2002353417A (ja) 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ装置
CN109541503B (zh) 磁传感器
KR20080071883A (ko) 자성 박막 및 자기 저항 효과 소자
JP2002353418A (ja) 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ装置
JP2019056685A (ja) 磁気センサ
JP2010157292A (ja) 磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150707

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160615

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160616

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160913

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161130

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170628