JP2017527105A - 磁気記憶トラックおよび磁気メモリ - Google Patents

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Abstract

磁気記憶トラック（２０）および磁気メモリが提供され、磁気記憶トラック（２０）は、積層された複数の記憶トラックユニット（２２）を含み、移行層（２３）が、隣接する２つの記憶トラックユニット（２２）間に配置され、移行層（２３）は、絶縁材料上に堆積された半導体材料によって構成され、ゲーティング回路（２３１）および読出し／書込み装置（２３２）を含む。磁気記憶トラック（２０）は、積層された複数の記憶トラックユニット（２２）を含むので、磁気記憶トラック（２０）のトラック長は、複数の記憶トラックユニット（２２）のトラック長によって構成される。したがって、磁気記憶トラック（２０）のトラック長は、記憶トラックユニット（２２）を追加することによって増大され得、そのことが、記憶トラックユニット（２２）のトラック長を増大させることを回避し、また磁気記憶トラック（２０）の記憶能力が向上される必要のある場合に、磁気記憶トラック（２０）のトラック長の増大によって引き起こされる、増大される技巧の難しさという技術的課題を解決する。

Description

本発明の実施形態は、半導体技術に関し、詳細には、磁気記憶トラックおよび磁気メモリに関する。
磁気メモリは、磁気記憶トラック内の磁区の磁化方向を使用することによって情報記憶を実施する記憶デバイスである。磁区は、小さな磁化領域を指し、磁化領域は、区別され、異なる方向を有し、磁気記憶トラックを形成する磁性材料による、静磁エネルギーを低減させるための自発磁化プロセスにおいて生成される。小さな磁化領域は、多数の原子を含み、原子の原子磁気モーメントは、多くの小さな磁石のように整然と配列されている。原子磁気モーメントが配列されている方向は、原子内部の電子のスピン方向に関連する。原子磁気モーメントは、原子内部の全ての電子濃度の、軌道磁気モーメントと、スピン磁気モーメントと、核磁気モーメントとのベクトル和である。隣接する磁区の原子磁気モーメントは、異なる方向に配列されているので、磁区間の境界に磁壁が形成される。具体的には、磁気メモリにおいて、磁気記憶トラックに電流または磁界を与えることによって、磁壁の場所が移動する。このようにして、原子磁気モーメントが配列されている方向が、書き込まれるべき磁区に移動し、それにより、特定の角度を相互に形成する磁区の２つの磁化方向を、それぞれ０および１を表すために使用することによって、情報記憶を実現する。
磁気メモリの記憶能力は、磁気記憶トラックのトラック長に直接関係するので、より長いトラック長が、より強力な記憶能力をもたらす。しかし、磁気記憶トラックを準備する過程において、より長いトラック長が、磁気記憶トラックを作製する技巧のより大きな難しさを生じさせる。
本発明の実施形態は、磁気記憶トラックの記憶能力が向上される必要のある場合に、磁気記憶トラックのトラック長の増大によって引き起こされる、増大される作製技巧の難しさという技術的課題を解決するように、磁気記憶トラックおよび磁気メモリを提供する。
本発明の実施形態の第１の態様は、磁気記憶トラックであって、積層された複数の記憶トラックユニットを含み、移行層が、隣接する２つの記憶トラックユニット間に配置され、記憶トラックユニットは、磁性材料によって構成され、かつデータを記憶するように構成されたデータエリアを含み、各移行層は、絶縁材料上に堆積された半導体材料によって構成され、各移行層は、ゲーティング回路であって、ゲーティング回路の端部は、移行層上に積層された記憶トラックユニットに接続され、ゲーティング回路の他端部は、駆動電源に接続され、ゲーティング回路は、移行層上に積層された記憶トラックユニットに駆動信号を送出するように構成され、駆動信号は、記憶トラックユニット内の磁区を駆動して移動させるために使用される、ゲーティング回路と、移行層上に積層された記憶トラックユニットに接続され、かつゲーティング回路に対して送出される駆動パルスの作用下で、移行層上に積層された記憶トラックユニット内の磁区に対して読出し動作または書込み動作を実施するように構成された読出し／書込み装置とを含む、磁気記憶トラックを提供する。
本発明の実施形態の第２の態様は、磁気メモリを提供し、磁気メモリは、上述の少なくとも２つの磁気記憶トラックを含む。
本発明の実施形態において提供される磁気記憶トラックおよび磁気メモリによれば、磁気記憶トラックは、積層された複数の記憶トラックユニットを含み、移行層が、隣接する２つの記憶トラックユニット間に配置され、各移行層は、絶縁材料上に堆積された半導体材料によって構成される。各移行層は、ゲーティング回路および読出し／書込み装置を含み、ゲーティング回路は、移行層上に積層された記憶トラックユニットに駆動信号を送出するように構成され、読出し／書込み装置は、ゲーティング回路に対して送出される駆動パルスの作用下で、移行層上に積層された記憶トラックユニット内の磁区に対して読出し動作または書込み動作を実施するように構成される。本発明の実施形態において提供される磁気記憶トラックは、積層された複数の記憶トラックユニットを含むので、磁気記憶トラックのトラック長は、複数の記憶トラックユニットのトラック長によって構成される。したがって、磁気記憶トラックのトラック長は、記憶トラックユニットを追加することによって増大され得、そのことが、記憶トラックユニットのトラック長を増大させることを回避し、また磁気記憶トラックの記憶能力が向上される必要のある場合に、磁気記憶トラックのトラック長の増大によって引き起こされる、増大される製作技巧の難しさという技術的課題を解決する。
本発明の実施形態における、または従来技術における、技術的解決策についてより明確に説明するために、以下、実施形態または従来技術について説明するために必要な添付の図面について、簡単に説明する。明らかに、下記の説明における添付の図面は、本発明の一部の実施形態を示しているが、当業者はそれでも、創造的な努力なしで、これらの添付の図面から他の図面を導出し得る。
従来技術における磁気記憶トラックの概略構造図である。 本発明の実施形態による磁気記憶トラックの概略構造図である。 本発明の実施形態による別の磁気記憶トラックの概略構造図である。 磁気記憶トラックアレイの概略構造図である。
本発明の実施形態の目的、技術的解決策、および利点をより明確にするために、以下、本発明の実施形態における技術的解決策について、本発明の実施形態における添付の図面を参照して、明確かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施形態は、本発明の実施形態の全てではなく一部である。
磁気メモリは、駆動電源、読出し／書込み装置、および磁気記憶トラックを含む。磁気記憶トラックは、データを記憶するように構成されている磁区を含む。駆動電圧は、磁気記憶トラックに駆動信号を与え、それにより磁区を駆動して移動させるために使用される。読出し／書込み装置は、読出し装置および書込み装置を含んでよく、読出し装置および書込み装置は、Ｕ字形トラックの底部に並列に配置されてよく、磁区に対して読出し動作または書込み動作を実現するように構成されてよい。書込み装置は、磁区に対して書込み動作を実施して、磁区にデータを書き込んでよい。具体的には、駆動パルスの作用下で磁区が書込み装置の場所に移動する場合に、書込み装置を使用することによって磁区の磁化方向が変化するようにしてよい。例えば、異なる２つの磁化方向が、それぞれ０および１を表すために使用され、それにより磁区にデータが書き込まれてよい。読出し装置は、磁区に対して読出し動作を実施して、磁区内のデータを読み出してよい。具体的には、駆動パルスの作用下で磁区が読出し装置の場所に移動する場合に、読出し装置を使用することによって磁区の磁化方向が認識され、それによりデータを読み出してよい。磁区に対して読出し動作または書込み動作が実行された後、電圧が、駆動パルスの作用下で、Ｕ字形トラックの底部およびＵ字形トラックの２本のアームに印加され、磁区がＵ字形トラック内で左方向または右方向に移動するように制御される。このようにして、読出し／書込み装置は、次の磁区に対して読出し動作または書込み動作を引き続き実行してよい。前述のプロセスを使用することによって、磁気記憶トラック内にデータが記憶されてよく、または磁気記憶トラックからデータが読み出されてよい。
本発明の実施形態では、読出し装置および書込み装置は、まとめて読出し／書込み装置と呼ばれる。磁気記憶トラックは、Ｕ形状に限定され得ず、さらにＩ形状、Ｌ形状、または同様のものであってよいことが、理解され得る。磁気記憶トラックが、Ｕ形状を除く別の形状である場合に、読出し／書込み装置が磁気記憶トラック内の磁区に対して読出し動作または書込み動作を実施できることを条件として、読出し／書込み装置は、磁気記憶トラックの別の部分内に配置されてよい。
図１は、従来技術における磁気記憶トラックの概略構造図である。磁気記憶トラックは、相互接続されている基板１１およびエッチングゾーン１２を含み、ここでは、Ｕ字形トラックが、磁気記憶トラック内部に配置され、かつデータエリアとしての役割を果たしてよく、Ｕ字形トラックは磁性材料で作られ、エッチングゾーン内にＵ字形トラックの２本の並列アーム１２１（左アームおよび右アーム）が位置付けられ、基板内にトラックの底部１１１が位置付けられる。Ｕ字形トラックが準備される場合、エッチングゾーンに接続される表面上で、基板に対してエッチングが最初に、Ｕ字形トラックの底部を得るように実施され、次いで、エッチングゾーンの表面上でエッチングゾーンに対して、底部が基板に接続されている溝を得るようにエッチングが実施され、それにより、Ｕ字形トラックの２本の左アームおよび右アームを得、最後に、Ｕ字形トラックが磁性材料で充填されて、図１に示される磁気記憶トラックを得る。
磁気メモリの記憶能力は、磁気記憶トラックのトラック長に直接関係する。データエリアがＵ字形トラックである例では、Ｕ字形トラックの２本のアーム１２１のより長い長さが、磁気記憶トラックの、収容されるより多くの磁区およびより強力な記憶能力をもたらす。しかし、従来技術におけるＵ字形トラックを準備する過程において、比較的長いトラック長が得られる必要のある場合、エッチングゾーンの厚さが増大される必要があり、次いで、エッチングゾーン内に比較的深い溝がエッチングされる必要があり、ここでは、溝は、磁性材料を堆積させてデータエリアを得るために構成されている。エッチングされる溝の深さが数百ナノメートルまで増大する場合に、溝の側壁は一般に、溝の底部との期待される直角を呈する代わりに傾斜しており、表面は非平坦かつ非平滑であり、そのことが、磁気記憶トラックの安定性に大いに影響する。
図２は、本発明の実施形態による磁気記憶トラック２０の概略構造図である。可能な実現様式では、図２における磁気記憶トラック２０は、データエリアとしての役割を果たすＵ字形記憶トラックを含む。データエリアはさらに、本実施形態において限定されない別の形状の記憶トラックでよいことを、当業者は知り学び得る。図２に示されるように、本実施形態における磁気記憶トラック２０は、
積層された複数の記憶トラックユニット２２を含み、ここでは、移行層２３が、隣接する２つの記憶トラックユニット２２間に配置され、記憶トラックユニット２２は、磁性材料によって構成され、かつデータを記憶するように構成されたデータエリア２２１を含む。
各移行層２３は、絶縁材料上に堆積された半導体材料によって構成される。具体的には、磁気記憶トラック２０を準備する過程において、基板２１上に絶縁材料が堆積されてよく、次いで、堆積された絶縁材料の表面に対して、溝を得るようにエッチングが実施され、溝内部に、データエリアとしての役割を果たすように磁性材料が堆積され、最後に、記憶トラックユニット２２を形成し、その後、形成された記憶トラックユニット２２上に半導体材料が堆積され、堆積された半導体材料の表面に対して、ゲーティング回路２３１および読出し／書込み装置２３２をエッチングするステップおよび準備するステップが次々に実施されて、最後に移行層２３を形成する。記憶トラックユニット２２と移行層２３とを交互に形成するステップが繰り返し実施されて、最後に、磁気記憶トラック２０を得る。移行層２３を形成する半導体材料は、基板を形成する半導体材料とは異なる。例えば、基板を形成する半導体材料は、単結晶シリコンであり、移行層２３を形成する材料は、多結晶シリコンまたは多結晶シリコン化合物である。
各移行層２３は、ゲーティング回路２３１および読出し／書込み装置２３２を含む。ゲーティング回路２３１の端部は、移行層上に積層された記憶トラックユニット２２に接続され、ゲーティング回路２３１の他端部は、駆動電源に接続され、ゲーティング回路２３１は、移行層２３上に積層された記憶トラックユニット２２に駆動信号を送出するように構成され、駆動信号は、記憶トラックユニット２２内の磁区を駆動して移動させるために使用される。
読出し／書込み装置２３２は、移行層２３上に積層された記憶トラックユニット２２に接続され、かつゲーティング回路２３１に対して送出される駆動パルスの作用下で、移行層２３上に積層された記憶トラックユニット２２内の磁区に対して読出し動作または書込み動作を実施するように構成される。すなわち、読出し／書込み装置２３２は、磁区からデータを読み出し、または磁区にデータを書き込むように構成されている。
本実施形態において提供される磁気記憶トラックは、積層された複数の記憶トラックユニットを含み、移行層が、隣接する２つの記憶トラックユニット間に配置されている。移行層は、絶縁材料上に堆積された半導体材料によって構成される。移行層は、移行層上に積層された記憶トラックユニットに駆動信号を送出するように構成されているゲーティング回路と、ゲーティング回路に対して送出される駆動パルスの作用下で、移行層上に積層された記憶トラックユニット内の磁区に対して読出し動作または書込み動作を実施するように構成されている読出し／書込み装置とを含む。磁気記憶トラックは、積層された複数の記憶トラックユニットを含むので、磁気記憶トラックのトラック長は、複数の記憶トラックユニットのトラック長によって構成される。したがって、磁気記憶トラックのトラック長は、記憶トラックユニットを追加することによって増大され得、そのことが、記憶トラックユニットのトラック長を増大させることを回避し、また磁気記憶トラックの記憶能力が向上される必要のある場合に、磁気記憶トラックのトラック長の増大によって引き起こされる、増大される技巧の難しさという技術的課題を解決する。
加えて、積層された複数の記憶トラックユニットが使用され、移行層が、隣接する２つの記憶トラックユニット間に配置されている態様が、本発明の本実施形態において使用される。このことが、記憶トラックユニット内にエッチングされ、かつ磁性材料を堆積させてデータエリアを得るように構成されている溝の深さを低減させ、そのことが、溝の側壁が傾斜しており、非平坦かつ非平滑な表面を有する状況の発生を回避する。さらに、溝の側壁が傾斜しており、非平坦かつ非平滑な表面を有する状況は、磁区内部の原子を乱し、原子磁気モーメントを変化させ、さらに、磁区内に記憶されたデータを変化させることがある。本発明の本実施形態は、溝の側壁が傾斜しており、非平坦かつ非平滑な表面を有する状況を効果的に回避し、それにより、磁気記憶トラックの安定性を向上させることができる。
図３は、本発明の実施形態による別の磁気記憶トラック２０の概略構造図である。図３に示されるように、前述の実施形態に基づいて、本実施形態における記憶トラックユニット２２は、データエリア２２１としての役割を果たすＵ字形記憶トラックを含み、また図３に示すように、
Ｕ字形記憶トラックは、Ｕ字形トラックの２本のアーム２２１１、およびＵ字形トラックの底部２２１２を含む。
具体的には、Ｕ字形トラックの２本のアーム２２１１は、それぞれ、Ｕ字形トラックの底部２２１２の２つの端部に接続される。Ｕ字形トラックの底部２２１２は、移行層２３に組み込まれる。移行層２３上に形成される記憶トラックユニット２２は、異なる２つの材料を交互に堆積させることによって、例えば、ＳｉとＳｉＯ2とを交互に堆積させることによって、またはＳｉＯ2とＳｉ3Ｎ4とを交互に堆積させることによって得られる。記憶トラックユニット２２内部のＵ字形トラックの２本のアーム２２１１は、記憶トラックユニット２２内に溝がエッチングされた後に、溝内部に磁性材料を堆積させることによって得られる。Ｕ字形トラックのものであり、かつ移行層２３に組み込まれる底部２２１２は、移行層２３の表面上に別の溝がエッチングされた後に、溝内に磁性材料を堆積させることによって得られる。
ゲーティング回路２３１および読出し／書込み装置２３２は、Ｕ字形トラックの下に配置される。
具体的には、ゲーティング回路２３１および読出し／書込み装置２３２は、Ｕ字形トラックの底部２２１２に別々に接続される。
ゲーティング回路２３１は、本発明の本実施形態ではＭＯＳトランジスタと呼ばれることがある金属酸化膜半導体（metal oxid semiconductor, ＭＯＳ）電界効果トランジスタを含む。ＭＯＳトランジスタの第１の端部は、制御信号を入力するように構成され、制御信号は、ＭＯＳトランジスタを接続状態または切断状態とするように制御するために使用される。ＭＯＳトランジスタの第２の端部は、移行層上に積層された記憶トラックユニット２２に接続される。ＭＯＳトランジスタの第３の端部は、駆動電源に接続され、かつＭＯＳトランジスタが接続状態にある場合に、移行層上に積層された記憶トラックユニットに駆動信号を送出するように構成されている。
ある場合においては、ＭＯＳトランジスタの第１の端部が、ＭＯＳトランジスタのゲート電極でよく、ＭＯＳトランジスタの第２の端部が、ＭＯＳトランジスタのソース電極でよく、ＭＯＳトランジスタの第３の端部が、ＭＯＳトランジスタのドレイン電極でよい。別の場合においては、ＭＯＳトランジスタの第１の端部が、ＭＯＳトランジスタのゲート電極でよく、ＭＯＳトランジスタの第２の端部が、ＭＯＳトランジスタのドレイン電極でよく、ＭＯＳトランジスタの第３の端部が、ＭＯＳトランジスタのソース電極でよい。ＭＯＳトランジスタの第３の端部を使用することによって、電圧がＵ字形トラックに印加されてよく、それによって、ＭＯＳトランジスタの第３の端部を使用することによって印加された電圧と、Ｕ字形トラックの２本のアーム２２１１に印加された電圧との間の差異に従って、Ｕ字形トラックに沿ってＵ字形トラック内の磁区が移動する。電圧は駆動信号の１つのタイプにすぎないことが、理解され得る。実際的な応用では、磁区が駆動されて移動できることを条件として、電流またはパルスなどの別の形の駆動信号がさらに、ＭＯＳトランジスタの第３の端部を使用することによってＵ字形トラックに印加されてよい。本発明の本実施形態では、ＭＯＳトランジスタは、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＴＦＴ）でよい。
磁区がＵ字形トラックに沿って移動することは、磁区の物理的な位置がＵ字形トラックに沿って移動することを意味するのではなく、磁区の磁化方向がＵ字形トラックの方向に沿って移ることを意味することに留意されるべきである。
さらに、各移行層２３におけるゲーティング回路２３１は、２つのＭＯＳトランジスタ、すなわち、第１のＭＯＳトランジスタ２３１１および第２のＭＯＳトランジスタ２３１２を含む。第１のＭＯＳトランジスタ２３１１および第２のＭＯＳトランジスタ２３１２は、それぞれ、読出し／書込み装置２３２の２つの側に配置され、第１のＭＯＳトランジスタ２３１１は、Ｕ字形記憶トラックの第１の側のトラックに駆動信号を送出するように構成され、第２のＭＯＳトランジスタ２３１２は、Ｕ字形記憶トラックの第２の側のトラックに駆動信号を送出するように構成されている。
具体的には、各移行層２３におけるゲーティング回路２３１内に含まれる２つのＭＯＳトランジスタについて、第１の側の第１のＭＯＳトランジスタ２３１１は、Ｕ字形記憶トラックの一方のアーム、つまり第１の側のトラックに駆動信号を送出するように構成され、第２の側の第２のＭＯＳトランジスタ２３１２は、Ｕ字形記憶トラックの他方のアーム、つまり第２の側のトラックに駆動信号を送出するように構成されている。
さらに、磁気記憶トラック２０は、少なくとも２つの移行層を含み、同一側に、かつ少なくとも２つの移行層に位置付けられるＭＯＳトランジスタの第３の端部は、磁気メモリ内の駆動電源に一緒に接続される。このようにして、磁気記憶トラック２０内の異なる記憶トラックユニットが、同一側のトラックに対応し、同一側のトラック内の磁区が、同一の駆動信号によって駆動されて同時に移動する。駆動信号が磁区を駆動するたびに、異なる記憶トラックユニットに対応する読出し／書込み装置が、当該読出し／書込み装置に対応する記憶トラックユニットに対して動作を同期的に実施してよい。このことが、磁気記憶トラック２０内の異なる記憶トラックユニットに対応している同一側のトラックにおける、並列データ入力または出力を実現する。
具体的には、移行層２３内のゲーティング回路２３１内に含まれる各ＭＯＳトランジスタについて、ＭＯＳトランジスタの第１の端部が、制御信号を受け取り、ＭＯＳトランジスタの第３の端部が、磁気記憶ユニット内の駆動電源に接続されて、駆動信号を受け取る。駆動信号は、記憶トラックユニット内の磁区を駆動して移動させるために使用され、制御信号は、ＭＯＳトランジスタを接続状態または切断状態にするように制御するために使用される。磁気記憶トラック２０の動作過程では、制御信号および駆動信号を使用することによって、複数の記憶トラックユニット２２中の１つの記憶トラックユニット２２に対して動作が実施されてよい。例えば、磁気記憶トラック２０が３つの記憶トラックユニット２２を含む場合、中間の記憶トラックユニット２２に対して動作が実施されてよく、中間の記憶トラックユニット２２に対応するＭＯＳトランジスタは接続状態にあるが、一方で、残りの記憶トラックユニット２２に対応するＭＯＳトランジスタは切断状態にあるように、別のＭＯＳトランジスタに送られるものとは異なる制御信号が中間の記憶トラックユニット２２に対応するＭＯＳトランジスタに送られてよい。次いで、中間の記憶トラックユニット２２内の磁区を制御して移動させるように、駆動信号が、中間の記憶トラックユニット２２に対応するＭＯＳトランジスタに送られる。
本発明の本実施形態によれば、磁気記憶トラックは、積層された複数の記憶トラックユニットを含むので、磁気記憶トラックのトラック長は、複数の記憶トラックユニットのトラック長によって構成される。したがって、磁気記憶トラックのトラック長は、記憶トラックユニットを追加することによって増大され得、そのことが、記憶トラックユニットのトラック長を増大させることを回避し、また磁気記憶トラックの記憶能力が向上される必要のある場合に、磁気記憶トラックのトラック長の増大によって引き起こされる、増大される技巧の難しさという技術的課題を解決する。加えて、同一側に、かつ少なくとも２つの移行層に位置付けられるＭＯＳトランジスタの第３の端部は、磁気メモリ内の駆動電源に一緒に接続される。このようにして、磁気記憶トラック内の異なる記憶トラックユニットが、同一側のトラックに対応し、同一側のトラック内の磁区が、同一の駆動信号によって駆動されて同時に移動する。駆動信号が磁区を駆動して移動させるたびに、異なる記憶トラックユニットに対応する読出し／書込み装置が、当該読出し／書込み装置に対応する記憶トラックユニットに対して動作を同期的に実施してよい。このことが、Ｕ字形トラックの同一側のトラックにおける、並列データ入力および出力を実現し、それにより、読出し／書込みバンド幅を増大させる。
本発明の別の実施形態はさらに、前述の実施形態において説明した複数の磁気記憶トラック２０を含む磁気メモリを提供する。前述の実施形態において説明した複数の磁気記憶トラック２０の基板２１が、相互接続される。加えて、磁気メモリはさらに駆動電源を含んでよい。
具体的には、駆動電源が複数の磁気記憶トラックに接続され、複数の磁気記憶トラックが存在してよく、複数の磁気記憶トラックは、行および列でのアレイの形で配列される。
ある場合において、磁気記憶トラックがＵ字形磁気記憶トラックである場合に、Ｕ字形磁気記憶トラックの２本の左および右アームがそれぞれ、２つの側のトラックを形成する。同一行内のＵ字形磁気記憶トラックの第１の側のトラックは、同一の制御信号を共有し、同一行内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックは、同一の制御信号を共有する。同一列内のＵ字形磁気記憶トラックの第１の側のトラックは、同一の駆動電源に接続され、同一列内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックは、同一の駆動電源に接続される。
具体的には、少なくとも２つの磁気記憶トラックがあり、当該磁気記憶トラックがＮ行およびＭ列を有するアレイに配列されている場合、対応する移行層にあり、同一行内の磁気記憶トラックのものであり、かつ制御信号を受け取るために使用されるワード線が、相互接続されて接続線を形成し、次いで、さまざまな移行層の接続線が相互接続されて、総ワード線を得る。図４は、磁気記憶トラックアレイの概略構造図である。図４に示されるように、対応する移行層で、かつ同一行内の磁気記憶トラックのものである第１の側のワード線が相互接続され、対応する移行層で、かつ同一行内の磁気記憶トラックのものである第２の側のワード線が相互接続される。各移行層が、第１の側のＭＯＳトランジスタおよび第２の側のＭＯＳトランジスタとしてそれぞれ示される２つのＭＯＳトランジスタを含む場合、第１の側のワード線は、第１の側のＭＯＳトランジスタに接続されるワード線である。同様に、第２の側のワード線は、第２の側のＭＯＳトランジスタに接続されるワード線である。各移行層における第１の側のワード線を相互接続することによって得られる接続線が相互接続されて、第１の側の総ワード線を得、各移行層における第２の側のワード線を相互接続することによって得られる接続線が相互接続されて、第２の側の総ワード線を得る。駆動信号を受け取るためのビット線に関しては、各移行層にあり、かつ異なるＭＯＳトランジスタに接続されるビット線が、最初に相互接続される。同一列において、対応する移行層で、かつ同一列内の磁気記憶トラックのものであるビット線が相互接続され、次いで、さまざまな移行層のビット線を相互接続することによって得られる接続線が相互接続されて、この列の総ビット線を得る。
磁気メモリの動作過程では、制御信号および駆動信号は、複数のＵ字形磁気記憶トラック中の１つのＵ字形磁気記憶トラックの一方の側のトラックのみに対してゲーティングおよび動作を実施するために使用されてよい。例えば、磁気メモリが、２行２列でのＵ字形磁気記憶トラックを含む場合に、ゲーティングおよび動作が、第２の列の第１の行内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックに対して実施される必要がある場合、第２の列の総ビット線は、ＭＯＳトランジスタを接続状態にするように制御するように命令する制御信号を受け取るために使用されてよく、第１の列の総ビット線は、ＭＯＳトランジスタを切断状態にするように制御するように命令する制御信号を受け取るために使用されてよく、第１の行の第２の側の総ワード線は、磁区を駆動して移動させるように命令する駆動信号を受け取るために使用されてよい。駆動信号に従って、第２の側のＭＯＳトランジスタが、第２の側のトラック内の磁区を移動させるように制御し、磁区の移動が完了した後に、読出し／書込み装置に読出し動作または書込み動作を実施するように命令する。前述のようにして、第２の列の第１の行内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックに対するゲーティングおよび動作は、第２の列の第１の行内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラック内の磁区からデータを読み出し、または第２の列の第１の行内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラック内の磁区内にデータを記憶するように、実現される。
本発明の本実施形態では、説明の容易のため、駆動信号を共有する磁気記憶トラックは、同一列磁気記憶トラックと呼ばれ、制御信号を共有する磁気記憶トラックは、同一行磁気記憶トラックと呼ばれることに留意されるべきである。本発明の本実施形態において説明する行と列の両方は、論理上の行および列を指す。このようにして、同一列磁気記憶トラックは、磁気記憶トラックがビット線を論理的に共有して駆動信号を得ることを条件として、物理的な位置の点から同一行内にあることに限定されない。加えて、同一行磁気記憶トラックは、物理的な位置の点から同一行内にあることに限定されない。
本発明の本実施形態によれば、磁気記憶トラックは、積層された複数の記憶トラックユニットを含むので、磁気記憶トラックのトラック長は、複数の記憶トラックユニットのトラック長によって構成される。したがって、磁気記憶トラックのトラック長は、記憶トラックユニットを追加することによって増大され得、そのことが、記憶トラックユニットのトラック長を増大させることを回避し、また磁気記憶トラックの記憶能力が向上される必要のある場合に、磁気記憶トラックのトラック長の増大によって引き起こされる、増大される技巧の難しさという技術的課題を解決する。加えて、本実施形態における磁気記憶トラックのレイアウト方法および接続方法によれば、同一行内のＵ字形磁気記憶トラックの第１の側のトラックは、同一制御信号を共有し、同一行内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックは、同一の制御信号を共有し、同一列内のＵ字形磁気記憶トラックの第１の側のトラックは、同一の駆動電源に接続され、同一列内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックは、同一の駆動電源に接続される。このことが、複数のＵ字形磁気記憶トラック中の１つのＵ字形磁気記憶トラックの一方の側のトラックのみに対してゲーティングおよび動作が実施されることを実現し、それにより、柔軟性を向上させる。
最後に、前述の実施形態は、本発明の技術的解決策について説明することが意図されているにすぎず、本発明を限定することが意図されていないことに留意されるべきである。本出願において提供される実施形態は、例示的なものにすぎない。簡便かつ簡単な説明の目的ために、前述の実施形態において、実施形態の説明はそれらのそれぞれの焦点を有していることを、当業者は明確に理解し得る。実施形態において詳細に説明されていない部分については、他の実施形態における関係する説明に対して参照が行われてよい。本発明の実施形態において、特許請求の範囲において、また添付の図面において開示された特徴は、単独で存在してよく、または組合せで存在してよい。
本発明の実施形態は、半導体技術に関し、詳細には、磁気記憶トラックおよび磁気メモリに関する。
磁気メモリは、磁気記憶トラック内の磁区の磁化方向を使用することによって情報記憶を実施する記憶デバイスである。磁区は、小さな磁化領域を指し、磁化領域は、磁気記憶トラックを形成する磁性材料による、静磁エネルギーを低減させるための自発磁化プロセスにおいて生成される。小さな磁化領域は、多数の原子を含み、原子の原子磁気モーメントは、多くの小さな磁石のように整然と配列されている。原子磁気モーメントが配列されている方向は、原子内部の電子のスピン方向に関連する。原子磁気モーメントは、原子内部の全ての電子濃度の、軌道磁気モーメントと、スピン磁気モーメントと、核磁気モーメントとのベクトル和である。隣接する磁区の原子磁気モーメントは、異なる方向に配列されているので、磁区間の境界に磁壁が形成される。具体的には、磁気メモリにおいて、磁気記憶トラックに電流または磁界を与えることによって、磁壁の場所が移動する。このようにして、原子磁気モーメントが配列されている方向が、書き込まれるべき磁区に移動し、それにより、特定の角度を相互に形成する磁区の２つの磁化方向を、それぞれ０および１を表すために使用することによって、情報記憶を実現する。
磁気メモリの記憶能力は、磁気記憶トラックのトラック長に直接関係するので、より長いトラック長が、より強力な記憶能力をもたらす。しかし、磁気記憶トラックを準備する過程において、より長いトラック長が、磁気記憶トラックを作製する技巧のより大きな難しさを生じさせる。
本発明の実施形態は、磁気記憶トラックの記憶能力が向上される必要のある場合に、磁気記憶トラックのトラック長の増大によって引き起こされる、増大される作製技巧の難しさという技術的課題を解決するように、磁気記憶トラックおよび磁気メモリを提供する。
本発明の実施形態の第１の態様は、磁気記憶トラックであって、積層された複数の記憶トラックユニットを含み、移行層が、隣接する２つの記憶トラックユニット間に配置され、各記憶トラックユニットは、磁性材料によって構成され、かつデータを記憶するように構成されたデータエリアを含み、各移行層は、絶縁材料上に堆積された半導体材料によって構成され、各移行層は、ゲーティング回路であって、ゲーティング回路の端部は、移行層上に積層された記憶トラックユニットに接続され、ゲーティング回路の他端部は、駆動電源に接続され、ゲーティング回路は、移行層上に積層された記憶トラックユニットに駆動信号を送出するように構成され、駆動信号は、記憶トラックユニット内の磁区を駆動して移動させるために使用される、ゲーティング回路と、移行層上に積層された記憶トラックユニットに接続され、かつ移行層上に積層された記憶トラックユニット内において、ゲーティング回路に対して送出される駆動パルスによって駆動される磁区に対して読出し動作または書込み動作を実施するように構成された読出し／書込み装置とを含む、磁気記憶トラックを提供する。
本発明の実施形態の第２の態様は、磁気メモリを提供し、磁気メモリは、上述の少なくとも２つの磁気記憶トラックを含む。
本発明の実施形態において提供される磁気記憶トラックおよび磁気メモリによれば、磁気記憶トラックは、積層された複数の記憶トラックユニットを含み、移行層が、隣接する２つの記憶トラックユニット間に配置され、各移行層は、絶縁材料上に堆積された半導体材料によって構成される。各移行層は、ゲーティング回路および読出し／書込み装置を含み、ゲーティング回路は、移行層上に積層された記憶トラックユニットに駆動信号を送出するように構成され、読出し／書込み装置は、移行層上に積層された記憶トラックユニット内において、ゲーティング回路に対して送出される駆動パルスによって駆動される磁区に対して読出し動作または書込み動作を実施するように構成される。本発明の実施形態において提供される磁気記憶トラックは、積層された複数の記憶トラックユニットを含むので、磁気記憶トラックのトラック長は、複数の記憶トラックユニットのトラック長によって構成される。したがって、磁気記憶トラックのトラック長は、記憶トラックユニットを追加することによって増大され得、そのことが、記憶トラックユニットのトラック長を増大させることを回避し、また磁気記憶トラックの記憶能力が向上される必要のある場合に、磁気記憶トラックのトラック長の増大によって引き起こされる、増大される製作技巧の難しさという技術的課題を解決する。
本発明の実施形態における、または従来技術における、技術的解決策についてより明確に説明するために、以下、実施形態または従来技術について説明するために必要な添付の図面について、簡単に説明する。明らかに、下記の説明における添付の図面は、本発明の一部の実施形態を示しているが、当業者はそれでも、創造的な努力なしで、これらの添付の図面から他の図面を導出し得る。
従来技術における磁気記憶トラックの概略構造図である。 本発明の実施形態による磁気記憶トラックの概略構造図である。 本発明の実施形態による別の磁気記憶トラックの概略構造図である。 磁気記憶トラックアレイの概略構造図である。
本発明の実施形態の目的、技術的解決策、および利点をより明確にするために、以下、本発明の実施形態における技術的解決策について、本発明の実施形態における添付の図面を参照して、明確かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施形態は、本発明の実施形態の全てではなく一部である。
磁気メモリは、駆動電源、読出し／書込み装置、および磁気記憶トラックを含む。磁気記憶トラックは、データを記憶するように構成されている磁区を含む。駆動電源によって提供される駆動電圧は、磁気記憶トラックに駆動信号を与え、それにより磁区を駆動して移動させるために使用される。読出し／書込み装置は、読出し装置および書込み装置を含んでよく、読出し装置および書込み装置は、Ｕ字形トラックの底部に並列に配置されてよく、磁区に対して読出し動作または書込み動作を実現するように構成されてよい。書込み装置は、磁区に対して書込み動作を実施して、磁区にデータを書き込んでよい。具体的には、駆動信号によって駆動される磁区が書込み装置の場所に移動する場合に、書込み装置を使用することによって磁区の磁化方向が変化するようにしてよい。例えば、異なる２つの磁化方向が、それぞれ０および１を表すために使用され、それにより磁区にデータが書き込まれてよい。読出し装置は、磁区に対して読出し動作を実施して、磁区内のデータを読み出してよい。具体的には、駆動信号によって駆動される磁区が読出し装置の場所に移動する場合に、読出し装置を使用することによって磁区の磁化方向が認識され、それによりデータを読み出してよい。磁区に対して読出し動作または書込み動作が実行された後、電圧が、駆動信号によって駆動されるときに、Ｕ字形トラックの底部およびＵ字形トラックの２本のアームに印加され、磁区がＵ字形トラック内で左方向または右方向に移動するように制御される。このようにして、読出し／書込み装置は、次の磁区に対して読出し動作または書込み動作を引き続き実行してよい。前述のプロセスを使用することによって、磁気記憶トラック内にデータが記憶されてよく、または磁気記憶トラックからデータが読み出されてよい。
本発明の実施形態では、読出し装置および書込み装置は、まとめて読出し／書込み装置と呼ばれる。磁気記憶トラックは、Ｕ形状に限定され得ず、さらにＩ形状、Ｌ形状、または同様のものであってよいことが、理解され得る。磁気記憶トラックが、Ｕ形状を除く別の形状である場合に、読出し／書込み装置が磁気記憶トラック内の磁区に対して読出し動作または書込み動作を実施できることを条件として、読出し／書込み装置は、磁気記憶トラックの別の部分内に配置されてよい。
図１は、従来技術における磁気記憶トラックの概略構造図である。磁気記憶トラックは、相互接続されている基板１１およびエッチングゾーン１２を含み、ここでは、Ｕ字形トラックが、磁気記憶トラック内部に配置され、かつデータエリアとしての役割を果たしてよく、Ｕ字形トラックは磁性材料で作られ、エッチングゾーン内にＵ字形トラックの２本の並列アーム１２１（左アームおよび右アーム）が位置付けられ、基板内にトラックの底部１１１が位置付けられる。Ｕ字形トラックが準備される場合、エッチングゾーンに接続される表面上で、基板に対してエッチングが最初に、Ｕ字形トラックの底部を得るように実施され、次いで、エッチングゾーンの表面上でエッチングゾーンに対して、底部が基板に接続されている溝を得るようにエッチングが実施され、それにより、Ｕ字形トラックの２本の左アームおよび右アームを得、最後に、Ｕ字形トラックが磁性材料で充填されて、図１に示される磁気記憶トラックを得る。
磁気メモリの記憶能力は、磁気記憶トラックのトラック長に直接関係する。データエリアがＵ字形トラックである例では、Ｕ字形トラックの２本のアーム１２１のより長い長さが、磁気記憶トラックの、収容されるより多くの磁区およびより強力な記憶能力をもたらす。しかし、従来技術におけるＵ字形トラックを準備する過程において、比較的長いトラック長が得られる必要のある場合、エッチングゾーンの厚さが増大される必要があり、次いで、エッチングゾーン内に比較的深い溝がエッチングされる必要があり、ここでは、溝は、磁性材料を堆積させてデータエリアを得るために構成されている。エッチングされる溝の深さが数百ナノメートルまで増大する場合に、溝の側壁は一般に、溝の底部との期待される直角を呈する代わりに傾斜しており、表面は非平坦かつ非平滑であり、そのことが、磁気記憶トラックの安定性に大いに影響する。
図２は、本発明の実施形態による磁気記憶トラック２０の概略構造図である。可能な実現様式では、図２における磁気記憶トラック２０は、データエリアとしての役割を果たすＵ字形記憶トラックを含む。データエリアはさらに、本実施形態において限定されない別の形状の記憶トラックでよいことを、当業者は知り学び得る。図２に示されるように、本実施形態における磁気記憶トラック２０は、
積層された複数の記憶トラックユニット２２を含み、ここでは、移行層２３が、隣接する２つの記憶トラックユニット２２間に配置され、各記憶トラックユニット２２は、磁性材料によって構成され、かつデータを記憶するように構成されたデータエリア２２１を含む。
各移行層２３は、絶縁材料上に堆積された半導体材料によって構成される。具体的には、磁気記憶トラック２０を準備する過程において、基板２１上に絶縁材料が堆積されてよく、次いで、堆積された絶縁材料の表面に対して、溝を得るようにエッチングが実施され、溝内部に、データエリアとしての役割を果たすように磁性材料が堆積され、最後に、記憶トラックユニット２２を形成し、その後、形成された記憶トラックユニット２２上に半導体材料が堆積され、堆積された半導体材料の表面に対して、ゲーティング回路２３１および読出し／書込み装置２３２をエッチングするステップおよび準備するステップが次々に実施されて、最後に移行層２３を形成する。記憶トラックユニット２２と移行層２３とを交互に形成するステップが繰り返し実施されて、最後に、磁気記憶トラック２０を得る。移行層２３を形成する半導体材料は、基板を形成する半導体材料とは異なる。例えば、基板を形成する半導体材料は、単結晶シリコンであり、移行層２３を形成する材料は、多結晶シリコンまたは多結晶シリコン化合物である。
各移行層２３は、ゲーティング回路２３１および読出し／書込み装置２３２を含む。ゲーティング回路２３１の端部は、移行層上に積層された記憶トラックユニット２２に接続され、ゲーティング回路２３１の他端部は、駆動電源に接続され、ゲーティング回路２３１は、移行層２３上に積層された記憶トラックユニット２２に駆動信号を送出するように構成され、駆動信号は、記憶トラックユニット２２内の磁区を駆動して移動させるために使用される。
読出し／書込み装置２３２は、移行層２３上に積層された記憶トラックユニット２２に接続され、かつ移行層２３上に積層された記憶トラックユニット２２内において、ゲーティング回路２３１に対して送出される駆動パルスによって駆動される磁区に対して読出し動作または書込み動作を実施するように構成される。すなわち、読出し／書込み装置２３２は、磁区からデータを読み出し、または磁区にデータを書き込むように構成されている。
本実施形態において提供される磁気記憶トラックは、積層された複数の記憶トラックユニットを含み、移行層が、隣接する２つの記憶トラックユニット間に配置されている。移行層は、絶縁材料上に堆積された半導体材料によって構成される。移行層は、移行層上に積層された記憶トラックユニットに駆動信号を送出するように構成されているゲーティング回路と、移行層上に積層された記憶トラックユニット内において、ゲーティング回路に対して送出される駆動パルスによって駆動される磁区に対して読出し動作または書込み動作を実施するように構成されている読出し／書込み装置とを含む。磁気記憶トラックは、積層された複数の記憶トラックユニットを含むので、磁気記憶トラックのトラック長は、複数の記憶トラックユニットのトラック長によって構成される。したがって、磁気記憶トラックのトラック長は、記憶トラックユニットを追加することによって増大され得、そのことが、記憶トラックユニットのトラック長を増大させることを回避し、また磁気記憶トラックの記憶能力が向上される必要のある場合に、磁気記憶トラックのトラック長の増大によって引き起こされる、増大される技巧の難しさという技術的課題を解決する。
加えて、積層された複数の記憶トラックユニットが使用され、移行層が、隣接する２つの記憶トラックユニット間に配置されている態様が、本発明の本実施形態において使用される。このことが、記憶トラックユニット内にエッチングされ、かつ磁性材料を堆積させてデータエリアを得るように構成されている溝の深さを低減させ、そのことが、溝の側壁が傾斜しており、非平坦かつ非平滑な表面を有する状況の発生を回避する。さらに、溝の側壁が傾斜しており、非平坦かつ非平滑な表面を有する状況は、磁区内部の原子を乱し、原子磁気モーメントを変化させ、さらに、磁区内に記憶されたデータを変化させることがある。本発明の本実施形態は、溝の側壁が傾斜しており、非平坦かつ非平滑な表面を有する状況を効果的に回避し、それにより、磁気記憶トラックの安定性を向上させることができる。
図３は、本発明の実施形態による別の磁気記憶トラック２０の概略構造図である。前述の実施形態に基づいて、本実施形態における記憶トラックユニット２２は、データエリア２２１としての役割を果たすＵ字形記憶トラックを含み、また図３に示すように、
Ｕ字形記憶トラックは、Ｕ字形トラックの２本のアーム２２１１、およびＵ字形トラックの底部２２１２を含む。
具体的には、Ｕ字形トラックの２本のアーム２２１１は、それぞれ、Ｕ字形トラックの底部２２１２の２つの端部に接続される。Ｕ字形トラックの底部２２１２は、移行層２３に組み込まれる。移行層２３上に形成される記憶トラックユニット２２は、異なる２つの材料を交互に堆積させることによって、例えば、ＳｉとＳｉＯ2とを交互に堆積させることによって、またはＳｉＯ2とＳｉ3Ｎ4とを交互に堆積させることによって得られる。記憶トラックユニット２２内部のＵ字形トラックの２本のアーム２２１１は、記憶トラックユニット２２内に溝がエッチングされた後に、溝内部に磁性材料を堆積させることによって得られる。Ｕ字形トラックのものであり、かつ移行層２３に組み込まれる底部２２１２は、移行層２３の表面上に別の溝がエッチングされた後に、溝内に磁性材料を堆積させることによって得られる。
ゲーティング回路２３１および読出し／書込み装置２３２は、Ｕ字形トラックの下に配置される。
具体的には、ゲーティング回路２３１および読出し／書込み装置２３２は、Ｕ字形トラックの底部２２１２に別々に接続される。
ゲーティング回路２３１は、本発明の本実施形態ではＭＯＳトランジスタと呼ばれることがある金属酸化膜半導体（metal oxide semiconductor, ＭＯＳ）電界効果トランジスタを含む。ＭＯＳトランジスタの第１の端部は、制御信号を入力するように構成され、制御信号は、ＭＯＳトランジスタを接続状態または切断状態とするように制御するために使用される。ＭＯＳトランジスタの第２の端部は、移行層上に積層された記憶トラックユニット２２に接続される。ＭＯＳトランジスタの第３の端部は、駆動電源に接続され、かつＭＯＳトランジスタが接続状態にある場合に、移行層上に積層された記憶トラックユニットに駆動信号を送出するように構成されている。
ある場合においては、ＭＯＳトランジスタの第１の端部が、ＭＯＳトランジスタのゲート電極でよく、ＭＯＳトランジスタの第２の端部が、ＭＯＳトランジスタのソース電極でよく、ＭＯＳトランジスタの第３の端部が、ＭＯＳトランジスタのドレイン電極でよい。別の場合においては、ＭＯＳトランジスタの第１の端部が、ＭＯＳトランジスタのゲート電極でよく、ＭＯＳトランジスタの第２の端部が、ＭＯＳトランジスタのドレイン電極でよく、ＭＯＳトランジスタの第３の端部が、ＭＯＳトランジスタのソース電極でよい。ＭＯＳトランジスタの第３の端部を使用することによって、電圧がＵ字形トラックに印加されてよく、それによって、ＭＯＳトランジスタの第３の端部を使用することによって印加された電圧と、Ｕ字形トラックの２本のアーム２２１１に印加された電圧との間の差異に従って、Ｕ字形トラックに沿ってＵ字形トラック内の磁区が移動する。電圧は駆動信号の１つのタイプにすぎないことが、理解され得る。実際的な応用では、磁区が駆動されて移動できることを条件として、電流またはパルスなどの別の形の駆動信号がさらに、ＭＯＳトランジスタの第３の端部を使用することによってＵ字形トラックに印加されてよい。本発明の本実施形態では、ＭＯＳトランジスタは、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＴＦＴ）でよい。
磁区がＵ字形トラックに沿って移動することは、磁区の物理的な位置がＵ字形トラックに沿って移動することを意味するのではなく、磁区の磁化方向がＵ字形トラックの方向に沿って移ることを意味することに留意されるべきである。
さらに、各移行層２３におけるゲーティング回路２３１は、２つのＭＯＳトランジスタ、すなわち、第１のＭＯＳトランジスタ２３１１および第２のＭＯＳトランジスタ２３１２を含む。第１のＭＯＳトランジスタ２３１１および第２のＭＯＳトランジスタ２３１２は、それぞれ、読出し／書込み装置２３２の２つの側に配置され、第１のＭＯＳトランジスタ２３１１は、Ｕ字形記憶トラックの第１の側のトラックに駆動信号を送出するように構成され、第２のＭＯＳトランジスタ２３１２は、Ｕ字形記憶トラックの第２の側のトラックに駆動信号を送出するように構成されている。
具体的には、各移行層２３におけるゲーティング回路２３１内に含まれる２つのＭＯＳトランジスタについて、第１の側の第１のＭＯＳトランジスタ２３１１は、Ｕ字形記憶トラックの一方のアーム、つまり第１の側のトラックに駆動信号を送出するように構成され、第２の側の第２のＭＯＳトランジスタ２３１２は、Ｕ字形記憶トラックの他方のアーム、つまり第２の側のトラックに駆動信号を送出するように構成されている。
さらに、磁気記憶トラック２０は、少なくとも２つの移行層を含み、同一側に、かつ少なくとも２つの移行層に位置付けられるＭＯＳトランジスタの第３の端部は、磁気メモリ内の駆動電源に一緒に接続される。このようにして、磁気記憶トラック２０内の異なる記憶トラックユニットが、同一側のトラックに対応し、同一側のトラック内の磁区が、同一の駆動信号によって駆動されて同時に移動する。駆動信号が磁区を駆動するたびに、異なる記憶トラックユニットに対応する読出し／書込み装置が、当該読出し／書込み装置に対応する記憶トラックユニットに対して動作を同期的に実施してよい。このことが、磁気記憶トラック２０内の異なる記憶トラックユニットに対応している同一側のトラックにおける、並列データ入力または出力を実現する。
具体的には、移行層２３内のゲーティング回路２３１内に含まれる各ＭＯＳトランジスタについて、ＭＯＳトランジスタの第１の端部が、制御信号を受け取り、ＭＯＳトランジスタの第３の端部が、磁気メモリ内の駆動電源に接続されて、駆動信号を受け取る。駆動信号は、記憶トラックユニット内の磁区を駆動して移動させるために使用され、制御信号は、ＭＯＳトランジスタを接続状態または切断状態にするように制御するために使用される。磁気記憶トラック２０の動作過程では、制御信号および駆動信号を使用することによって、複数の記憶トラックユニット２２中の１つの記憶トラックユニット２２に対して動作が実施されてよい。例えば、磁気記憶トラック２０が３つの記憶トラックユニット２２を含む場合、中間の記憶トラックユニット２２に対して動作が実施されてよく、中間の記憶トラックユニット２２に対応するＭＯＳトランジスタは接続状態にあるが、一方で、残りの記憶トラックユニット２２に対応するＭＯＳトランジスタは切断状態にあるように、別のＭＯＳトランジスタに送られるものとは異なる制御信号が中間の記憶トラックユニット２２に対応するＭＯＳトランジスタに送られてよい。次いで、中間の記憶トラックユニット２２内の磁区を制御して移動させるように、駆動信号が、中間の記憶トラックユニット２２に対応するＭＯＳトランジスタに送られる。
本発明の本実施形態によれば、磁気記憶トラックは、積層された複数の記憶トラックユニットを含むので、磁気記憶トラックのトラック長は、複数の記憶トラックユニットのトラック長によって構成される。したがって、磁気記憶トラックのトラック長は、記憶トラックユニットを追加することによって増大され得、そのことが、記憶トラックユニットのトラック長を増大させることを回避し、また磁気記憶トラックの記憶能力が向上される必要のある場合に、磁気記憶トラックのトラック長の増大によって引き起こされる、増大される技巧の難しさという技術的課題を解決する。加えて、同一側に、かつ少なくとも２つの移行層に位置付けられるＭＯＳトランジスタの第３の端部は、磁気メモリ内の駆動電源に一緒に接続される。このようにして、磁気記憶トラック内の異なる記憶トラックユニットが、同一側のトラックに対応し、同一側のトラック内の磁区が、同一の駆動信号によって駆動されて同時に移動する。駆動信号が磁区を駆動して移動させるたびに、異なる記憶トラックユニットに対応する読出し／書込み装置が、当該読出し／書込み装置に対応する記憶トラックユニットに対して動作を同期的に実施してよい。このことが、Ｕ字形トラックの同一側のトラックにおける、並列データ入力および出力を実現し、それにより、読出し／書込みバンド幅を増大させる。
本発明の別の実施形態はさらに、前述の実施形態において説明した複数の磁気記憶トラック２０を含む磁気メモリを提供する。前述の実施形態において説明した複数の磁気記憶トラック２０の基板２１が、相互接続される。加えて、磁気メモリはさらに駆動電源を含んでよい。
具体的には、駆動電源が複数の磁気記憶トラックに接続され、複数の磁気記憶トラックは、行および列でのアレイの形で配列される。
ある場合において、磁気記憶トラックがＵ字形磁気記憶トラックである場合に、Ｕ字形磁気記憶トラックの２本の左および右アームがそれぞれ、２つの側のトラックを形成する。同一行内のＵ字形磁気記憶トラックの第１の側のトラックは、同一の制御信号を共有し、同一行内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックは、同一の制御信号を共有する。同一列内のＵ字形磁気記憶トラックの第１の側のトラックは、同一の駆動電源に接続され、同一列内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックは、同一の駆動電源に接続される。
具体的には、少なくとも２つの磁気記憶トラックがあり、当該磁気記憶トラックがＮ行およびＭ列を有するアレイに配列されている場合、対応する移行層にあり、同一行内の磁気記憶トラックのものであり、かつ制御信号を受け取るために使用されるワード線が、相互接続されて接続線を形成し、次いで、さまざまな移行層の接続線が相互接続されて、総ワード線を得る。図４は、磁気記憶トラックアレイの概略構造図である。図４に示されるように、対応する移行層で、かつ同一行内の磁気記憶トラックのものである第１の側のワード線が相互接続され、対応する移行層で、かつ同一行内の磁気記憶トラックのものである第２の側のワード線が相互接続される。各移行層が、第１の側のＭＯＳトランジスタおよび第２の側のＭＯＳトランジスタとしてそれぞれ示される２つのＭＯＳトランジスタを含む場合、第１の側のワード線は、第１の側のＭＯＳトランジスタに接続されるワード線である。同様に、第２の側のワード線は、第２の側のＭＯＳトランジスタに接続されるワード線である。各移行層における第１の側のワード線を相互接続することによって得られる接続線が相互接続されて、第１の側の総ワード線を得、各移行層における第２の側のワード線を相互接続することによって得られる接続線が相互接続されて、第２の側の総ワード線を得る。駆動信号を受け取るためのビット線に関しては、各移行層にあり、かつ異なるＭＯＳトランジスタに接続されるビット線が、最初に相互接続される。同一列において、対応する移行層で、かつ同一列内の磁気記憶トラックのものであるビット線が相互接続され、次いで、さまざまな移行層のビット線を相互接続することによって得られる接続線が相互接続されて、この列の総ビット線を得る。
磁気メモリの動作過程では、制御信号および駆動信号は、複数のＵ字形磁気記憶トラック中の１つのＵ字形磁気記憶トラックの一方の側のトラックのみに対してゲーティングおよび動作を実施するために使用されてよい。例えば、磁気メモリが、２行２列でのＵ字形磁気記憶トラックを含む場合に、ゲーティングおよび動作が、第２の列の第１の行内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックに対して実施される必要がある場合、第２の列の総ビット線は、ＭＯＳトランジスタを接続状態にするように制御するように命令する制御信号を受け取るために使用されてよく、第１の列の総ビット線は、ＭＯＳトランジスタを切断状態にするように制御するように命令する制御信号を受け取るために使用されてよく、第１の行の第２の側の総ワード線は、磁区を駆動して移動させるように命令する駆動信号を受け取るために使用されてよい。駆動信号に従って、第２の側のＭＯＳトランジスタが、第２の側のトラック内の磁区を移動させるように制御し、磁区の移動が完了した後に、読出し／書込み装置に読出し動作または書込み動作を実施するように命令する。前述のようにして、第２の列の第１の行内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックに対するゲーティングおよび動作は、第２の列の第１の行内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラック内の磁区からデータを読み出し、または第２の列の第１の行内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラック内の磁区内にデータを記憶するように、実現される。
本発明の本実施形態では、説明の容易のため、駆動信号を共有する磁気記憶トラックは、同一列磁気記憶トラックと呼ばれ、制御信号を共有する磁気記憶トラックは、同一行磁気記憶トラックと呼ばれることに留意されるべきである。本発明の本実施形態において説明する行と列の両方は、論理上の行および列を指す。このようにして、同一列磁気記憶トラックは、磁気記憶トラックがビット線を論理的に共有して駆動信号を得ることを条件として、物理的な位置の点から同一列内にあることに限定されない。加えて、同一行磁気記憶トラックは、物理的な位置の点から同一行内にあることに限定されない。
本発明の本実施形態によれば、磁気記憶トラックは、積層された複数の記憶トラックユニットを含むので、磁気記憶トラックのトラック長は、複数の記憶トラックユニットのトラック長によって構成される。したがって、磁気記憶トラックのトラック長は、記憶トラックユニットを追加することによって増大され得、そのことが、記憶トラックユニットのトラック長を増大させることを回避し、また磁気記憶トラックの記憶能力が向上される必要のある場合に、磁気記憶トラックのトラック長の増大によって引き起こされる、増大される技巧の難しさという技術的課題を解決する。加えて、本実施形態における磁気記憶トラックのレイアウト方法および接続方法によれば、同一行内のＵ字形磁気記憶トラックの第１の側のトラックは、同一制御信号を共有し、同一行内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックは、同一の制御信号を共有し、同一列内のＵ字形磁気記憶トラックの第１の側のトラックは、同一の駆動電源に接続され、同一列内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックは、同一の駆動電源に接続される。このことが、複数のＵ字形磁気記憶トラック中の１つのＵ字形磁気記憶トラックの一方の側のトラックのみに対してゲーティングおよび動作が実施されることを実現し、それにより、柔軟性を向上させる。
最後に、前述の実施形態は、本発明の技術的解決策について説明することが意図されているにすぎず、本発明を限定することが意図されていないことに留意されるべきである。本出願において提供される実施形態は、例示的なものにすぎない。簡便かつ簡単な説明の目的ために、前述の実施形態において、実施形態の説明はそれらのそれぞれの焦点を有していることを、当業者は明確に理解し得る。実施形態において詳細に説明されていない部分については、他の実施形態における関係する説明に対して参照が行われてよい。本発明の実施形態において、特許請求の範囲において、また添付の図面において開示された特徴は、単独で存在してよく、または組合せで存在してよい。

Claims (9)

  1. 磁気記憶トラックであって、積層された複数の記憶トラックユニットを備え、移行層が、隣接する２つの記憶トラックユニット間に配置され、前記記憶トラックユニットは、磁性材料によって構成され、かつデータを記憶するように構成されたデータエリアを備え、各移行層は、絶縁材料上に堆積された半導体材料によって構成され、各移行層は、
    ゲーティング回路であって、前記ゲーティング回路の端部は、前記移行層上に積層された記憶トラックユニットに接続され、前記ゲーティング回路の他端部は、駆動電源に接続され、前記ゲーティング回路は、前記移行層上に積層された前記記憶トラックユニットに駆動信号を送出するように構成され、前記駆動信号は、前記記憶トラックユニット内の磁区を駆動して移動させるために使用される、ゲーティング回路と、
    前記移行層上に積層された前記記憶トラックユニットに接続され、かつ前記ゲーティング回路に対して送出される駆動パルスの作用下で、前記移行層上に積層された前記記憶トラックユニット内の前記磁区に対して読出し動作または書込み動作を実施するように構成された読出し／書込み装置と
    を備えることを特徴とする磁気記憶トラック。
  2. 前記ゲーティング回路は、金属酸化膜半導体ＭＯＳトランジスタを備え、
    前記ＭＯＳトランジスタの第１の端部は、制御信号を入力するように構成され、前記制御信号は、前記ＭＯＳトランジスタを接続状態または切断状態にするように制御するために使用され、
    前記ＭＯＳトランジスタの第２の端部は、前記移行層上に積層された前記記憶トラックユニットに接続され、
    前記ＭＯＳトランジスタの第３の端部は、前記駆動電源に接続され、かつ前記ＭＯＳトランジスタが前記接続状態にある場合に、前記移行層上に積層された前記記憶トラックユニットに前記駆動信号を送出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶トラック。
  3. 磁気記憶トラックは、少なくとも２つの移行層を備え、同一列内において前記少なくとも２つの移行層に位置付けられるＭＯＳトランジスタの第３の端部は、前記駆動電源と一緒に接続されることを特徴とする請求項２に記載の磁気記憶トラック。
  4. 前記記憶トラックユニットは、Ｕ字形記憶トラックを備え、前記ゲーティング回路および前記読出し／書込み装置は、前記Ｕ字形トラックの底部に配置されることを特徴とする請求項２に記載の磁気記憶トラック。
  5. 前記ゲーティング回路は、第１のＭＯＳトランジスタおよび第２のＭＯＳトランジスタを備え、前記第１のＭＯＳトランジスタおよび前記第２のＭＯＳトランジスタは、それぞれ、前記読出し／書込み装置の２つの側に配置され、前記第１のＭＯＳトランジスタは、前記Ｕ字形記憶トラックの第１の側のトラックに駆動信号を送出するように構成され、前記第２のＭＯＳトランジスタは、前記Ｕ字形記憶トラックの第２の側のトラックに駆動信号を送出するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の磁気記憶トラック。
  6. 前記ＭＯＳトランジスタは、薄膜トランジスタＴＦＴを備えることを特徴とする請求項２に記載の磁気記憶トラック。
  7. 前記絶縁材料上に堆積された前記半導体材料は、多結晶シリコンまたは多結晶シリコン化合物を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気記憶トラック。
  8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の少なくとも２つの磁気記憶トラックを備えることを特徴とする磁気メモリ。
  9. 前記磁気記憶トラックは、Ｕ字形磁気記憶トラックを備え、同一行内のＵ字形磁気記憶トラックの第１の側のトラックは、同一の制御信号を共有し、同一行内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックは、同一の制御信号を共有し、同一列内のＵ字形磁気記憶トラックの第１の側のトラックは、同一の駆動電源に接続され、同一列内のＵ字形磁気記憶トラックの第２の側のトラックは、同一の駆動電源に接続されることを特徴とする請求項８に記載の磁気メモリ。
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