JP4078912B2 - Magnetic storage - Google Patents

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  • Computer Hardware Design (AREA)
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記憶装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、不揮発性の記憶装置としては、記憶セルとしての強磁性体をディスクの表面に配設したフロッピー（登録商標）ディスクやハードディスクなどといった磁気記憶装置が広く使用されている。また、近年においては、高速に書込みが可能で、書込み回数に制限がない不揮発性の記憶装置として、強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置が注目されている。
【０００３】
かかる強磁性トンネル接合素子は、２枚の薄膜状の強磁性体を薄膜状の絶縁体を介して積層して構成している。ここで、一方の強磁性体は、常に一定の方向に向けて磁化されていることから固定磁化層と呼ばれる。また、もう一方の強磁性体は、強磁性トンネル接合素子での記憶状態に応じて磁化方向を固定磁化層の磁化方向と同一方向（平行方向）又は反対方向（反平行方向）に反転させることから自由磁化層と呼ばれる。さらに、絶縁体は、固定磁化層と自由磁化層との間に電圧を印加すると電子が絶縁体をトンネルすることからトンネル障壁層と呼ばれる。
【０００４】
そして、強磁性トンネル接合素子は、自由磁化層を固定磁化層の磁化方向と同一方向に磁化した場合と反対方向に磁化した場合とのいずれかの磁化方向の状態を固定磁化層の磁力の作用によって安定に保持する構造となっており、これら２つの異なる磁化方向の状態を「０」又は「１」といったデータに対応させることによって２つの異なるデータを記憶可能としたものである。
【０００５】
したがって、強磁性トンネル接合素子は、外部から自由磁化層を固定磁化層の磁化方向と同一方向又は反対方向に磁化させることによって、２つの異なる記憶データを書込むことができるようになっている。
【０００６】
また、強磁性トンネル接合素子は、自由磁化層を固定磁化層の磁化方向と同一方向に磁化した場合と反対方向に磁化した場合とでトンネル障壁層でのトンネルコンダクタンスが異なることから、かかるトンネル障壁層でのトンネルコンダクタンスの大小を判別することによって、自由磁化層での磁化方向を判別し、これにより、強磁性トンネル接合素子での記憶状態を読出すことができるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の磁気記憶装置は、不揮発性の記憶装置であるがために、磁気記憶装置を廃棄した後でも記憶データを保持しており、第三者が記憶データを容易に読出すことができてしまい、記憶データが外部に漏洩してしまうおそれがあった。
【０００８】
このような記憶データの漏洩を防止するためには、磁気記憶装置を廃棄する前に磁気記憶装置の全ての記憶領域に無意味なデータを書込み、第三者に記憶データを読出されても不都合が生じないようにしておくことが考えられる。
【０００９】
しかしながら、予め無意味なデータを作成し、磁気記憶装置の全ての記憶領域に無意味なデータを書込む作業は、多大な時間と労力を要していた。
【００１０】
しかも、一般的に磁気記憶装置はコンピュータに接続され制御されているため、コンピュータが行う制御に精通していないと、磁気記憶装置に無意味なデータを書込んでも、記憶領域の一部に有効なデータが残存しているおそれがあり、記憶データの漏洩を確実に防止することは困難であった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１に係る本発明では、記憶セルを所定の方向に磁化することによって記憶データを記憶する磁気記憶装置において、記憶セルを耐熱限界温度以上に加熱することによって同記憶セルでの記憶データを抹消する加熱抹消手段を具備することにした。
【００１４】
また、請求項２に係る本発明では、記憶セルから記憶データを読出す方法が適正か否かを判別する判別手段を具備し、同判別手段によって読出し方法が不適正であると判別した場合には、前記加熱抹消手段を作動させるべく構成することにした。
【００１５】
また、請求項３に係る本発明では、２枚の強磁性体を絶縁体を介して積層してなる強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置において、強磁性トンネル接合素子を耐熱限界温度以上に加熱することによって同強磁性トンネル接合素子での記憶データを抹消するための加熱抹消手段を具備することにした。
【００１８】
また、請求項４に係る本発明では、前記加熱抹消手段と強磁性トンネル接合素子とを積層することにした。
【００１９】
また、請求項５に係る本発明では、強磁性トンネル接合素子から記憶データを読出す方法が適正か否かを判別する判別手段を具備し、同判別手段によって読出し方法が不適正であると判別した場合には、前記加熱抹消手段を作動させるべく構成することにした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る磁気記憶装置は、強磁性体を具備する記憶セルを所定の方向に磁化することによって記憶データを記憶するものである。
【００２１】
このような磁気記憶装置の代表例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなどの記憶セルとしての強磁性体をディスクの表面に形成したものが挙げられ、また、近年においては強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置も実用化されつつある。
【００２２】
かかる強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置は、半導体基板上に記憶セルとしての複数の強磁性トンネル接合素子を前後及び左右に所定の間隔を開けて形成するとともに、各強磁性トンネル接合素子の上部に固定磁化層の磁化方向と直交する方向に向けて伸延するビット線を配線し、強磁性トンネル接合素子の下部に固定磁化層の磁化方向に向けて伸延する書込み用ワード線と読出し用ワード線とを配線したものである。
【００２３】
そして、ビット線と書込み用ワード線とにそれぞれ書込電流を通電することによって、ビット線と直交するビット線磁力と書込み用ワード線に直交するワード線磁力とを発生させ、これらのビット線磁力とワード線磁力とを合成した書込み磁力を強磁性トンネル接合素子の自由磁化層に作用させ、自由磁化層を固定磁化層の磁化方向と同一方向又は反対方向に向けて磁化することによって、強磁性トンネル接合素子に記憶データの書込みを行うものである。
【００２４】
一方、ビット線と読出し用ワード線との間に所定の電圧を印加した時に強磁性トンネル接合素子を流れる電流の大きさからトンネル障壁層での抵抗値を検出し、かかる抵抗値に基づいて自由磁化層の磁化方向を判定することによって、強磁性トンネル接合素子に書込んだ記憶データの読出しを行うものである。
【００２５】
このように、強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置は、強磁性トンネル接合素子に書込み磁力を作用させることによって強磁性トンネル接合素子に記憶データの書込みを行うとともに、強磁性トンネル接合素子の抵抗値を検出することによって強磁性トンネル接合素子に書込まれた記憶データの読出しを行うように構成したものである。
【００２６】
しかも、本発明では、磁気記憶装置に強磁性トンネル接合素子を加熱することによって同強磁性トンネル接合素子での記憶データを抹消するための加熱抹消手段を設けたものである。
【００２７】
そして、加熱抹消手段を作動させることによって磁気記憶装置に記憶されていた記憶データを確実に抹消することができ、不揮発性の磁気記憶装置を廃棄しても外部に記憶データが漏洩してしまうのを未然に防止することができるものである。
【００２８】
特に、加熱抹消手段で強磁性トンネル接合素子の磁化層をキュリー温度以上に加熱することにした場合には、磁化層を常磁性化することができ、磁気記憶装置に記憶されていた記憶データを容易かつ確実に抹消することができるものである。
【００２９】
また、加熱抹消手段で強磁性トンネル接合素子のトンネル障壁層を耐熱限界温度以上に加熱することにした場合には、トンネル障壁層を物理的に破壊することができ、磁気記憶装置に記憶されていた記憶データを容易かつ確実に抹消することができるものである。
【００３０】
また、強磁性トンネル接合素子から記憶データを読出す方法が予め設定しておいた読出し方法と一致するか否かによって読出し方法が適正か否かを判別する判別手段を具備し、同判別手段によって読出し方法が不適正であると判別したときには、前記加熱抹消手段を作動させるようにした場合には、第三者が不正に磁気記憶装置を入手できたとしても、記憶データが読み出されるのを未然に防ぐことができ、これにより、外部に記憶データが漏洩してしまうのを未然に防止することができるものである。
【００３１】
以下に、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、記憶セルとして強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置を例にとり説明しているが、本発明は、かかる強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置に限られず、フロッピー（登録商標）ディスクやハードディスクなどといった記憶セルを所定の方向に磁化することによって記憶データを記憶するあらゆる磁気記憶装置にも適用できるものである。
【００３２】
本発明に係る磁気記憶装置１は、例えば「０」又は「１」といった２つの異なる記憶データを記憶するための記憶セルとして強磁性トンネル接合素子２を用いたものである。
【００３３】
まず、強磁性トンネル接合素子２の構造について説明すると、図１に示すように、強磁性トンネル接合素子２は、薄膜状の固定磁化層３と薄膜状の自由磁化層４とをトンネル障壁層５を介して積層したものである。
【００３４】
ここで、固定磁化層３は、強磁性体（例えば、CoFe）からなり、常に一定の方向に向けて磁化されている。また、自由磁化層４は、強磁性体（例えば、NiFe）からなり、固定磁化層３の磁化方向と同一方向（平行方向）又は反対方向（反平行方向）に向けて磁化されている。さらに、トンネル障壁層５は、絶縁体（例えば、Al2O3）からなる。
【００３５】
次に、強磁性トンネル接合素子２を用いた磁気記憶装置１の構成について説明すると、磁気記憶装置１は、図２及び図４に示すように、半導体基板上に複数の強磁性トンネル接合素子２を前後及び左右に所定の間隔を開けて形成するとともに、各強磁性トンネル接合素子２の上部に固定磁化層３の磁化方向と直交する方向に向けて伸延するビット線６を配線し、強磁性トンネル接合素子２の下部に固定磁化層３の磁化方向に向けて伸延する書込み用ワード線７と読出し用ワード線８とを配線しており、各強磁性トンネル接合素子２の上部には、同強磁性トンネル接合素子２を加熱することによって同強磁性トンネル接合素子２での記憶データを抹消するための加熱抹消手段９を積層している。
【００３６】
各強磁性トンネル接合素子２は、等価回路で示すと図３に示す構成となっており、ビット線６と読出し用ワード線８との間にゲートトランジスタ11と可変抵抗12とが直列接続され、同可変抵抗12がビット線６と書込み用ワード線７との交差部に配置された構成となっている。ここで、強磁性トンネル接合素子２は、自由磁化層４での磁化方向によってトンネル障壁層５での抵抗値が変化することから、等価回路上では可変抵抗12で表される。
【００３７】
また、各強磁性トンネル接合素子２には、図３に示すように、加熱抹消手段９を構成するヒータ（抵抗体）21を配設している。
【００３８】
そして、各強磁性トンネル接合素子２へのデータの書込みは、書込み用ワード線７に通電することにより同書込み用ワード線７に直交するワード線磁力13を発生させるとともに、ビット線６に通電することにより同ビット線６に直交するビット線磁力14を発生させ、これらのワード線磁力13とビット線磁力14との合成である書込み磁力15を自由磁化層４に作用させることによって行う（図１参照）。
【００３９】
一方、各強磁性トンネル接合素子２からのデータの読出しは、読出し用ワード線８に通電することによりゲートトランジスタ11をＯＮ状態とすることによってトンネル障壁層５からビット線６へと電流を流し、かかる電流値から読出し抵抗検出回路10でトンネル障壁層５の抵抗値を検出し、その抵抗値が予め設定した参照値よりも高いか低いかにより記憶されていたデータを判定することによって行う。
【００４０】
かかる強磁性トンネル接合素子２は、図２に示すように、半導体基板上に格子状に複数個が配列されており、複数個の強磁性トンネル接合素子２のうちの１個の強磁性トンネル接合素子２に対して上述したデータの書込みや読出しを行うようにしている。
【００４１】
すなわち、磁気記憶装置１では、行方向の強磁性トンネル接合素子２を選択するための行アドレスデコーダ16と列方向の強磁性トンネル接合素子２を選択するための列アドレスデコーダ17とによって１個の強磁性トンネル接合素子２を選択するようにしており、これらの行アドレスデコーダ16と列アドレスデコーダ17を制御回路18に行アドレス信号線19と列アドレス信号線20を介して接続し、制御回路18からの行アドレス信号と列アドレス信号に基づいて行アドレスデコーダ16と列アドレスデコーダ17とが制御される。
【００４２】
制御回路18には、８ビットの外部制御信号線26が接続されている。また、制御回路18は、行アドレスデコーダ16に読出し抵抗検出回路10を介して接続している。図中、25は読出しデータ入力線、27はセンス線である。
【００４３】
また、加熱抹消手段９は、図４に示すように、各強磁性トンネル接合素子２の上部に矩形板状のヒータ（抵抗体）21を絶縁体を介して積層するとともに、全てのヒータ21を接続線22を介して直列接続し、さらには、制御回路18に接続している。なお、加熱抹消手段９は、全てのヒータ21を直列接続して、全てのヒータ21を同時に加熱するように構成した場合に限られず、制御回路18に各ヒータ21を並列接続して、各ヒータ21を個別に加熱するように構成してもよい。
【００４４】
このように、加熱抹消手段９と強磁性トンネル接合素子２とを積層することによって、加熱抹消手段９を内蔵した磁気記憶装置１を安価かつ容易に製造することができるとともに、磁気記憶装置１の小型化を図ることができる。
【００４５】
そして、加熱抹消手段９は、制御回路18からヒータ21に通電すると、ヒータ21によって各強磁性トンネル接合素子２を加熱し、各強磁性トンネル接合素子２での記憶データを抹消するようにしている。
【００４６】
各強磁性トンネル接合素子２を加熱する温度は、各強磁性トンネル接合素子２の固定磁化層３又は自由磁化層４のキュリー温度（約３００℃〜５００℃）以上でもよく、或いは強磁性トンネル接合素子２のトンネル障壁層５の耐熱限界温度（約４００℃〜６００℃）以上でもよい。ここで、トンネル障壁層５の耐熱限界温度とは、トンネル障壁層５が物理的に破壊される温度をいう。
【００４７】
すなわち、加熱抹消手段９によって各強磁性トンネル接合素子２の固定磁化層３又は自由磁化層４をキュリー温度以上に加熱した場合には、強磁性体である固定磁化層３又は自由磁化層４が常磁性体に転移（常磁性化）して、自由磁化層４の磁化方向を安定的に保持することができなくなり、自由磁化層４での磁化状態を不安定なものとすることができ、これにより、磁気記憶装置１に記憶されていた記憶データを容易かつ確実に抹消することができる。
【００４８】
この場合には、自由磁化層４での磁化状態を一時的に不安定なものとして記憶データを抹消しているだけで、固定磁化層３又は自由磁化層４が物理的に破壊されるわけではないので、各強磁性トンネル接合素子２の固定磁化層３又は自由磁化層４をキュリー温度以下に冷却してやれば、固定磁化層３又は自由磁化層４が常磁性体から強磁性体に再び転移し、したがって、各強磁性トンネル接合素子２を再度利用することができる。
【００４９】
また、加熱抹消手段９によって各強磁性トンネル接合素子２のトンネル障壁層５を耐熱限界温度以上に加熱すると、トンネル障壁層５を物理的に破壊することができ、磁気記憶装置１に記憶されていた記憶データを容易かつ確実に抹消することができる。
【００５０】
なお、トンネル障壁層５として金属酸化膜を用いた場合には、磁性体金属である固定磁化層３又は自由磁化層４によって還元される温度以上にトンネル障壁層５を加熱すればよい。
【００５１】
そして、上記構成の磁気記憶装置１は、次のようにして各強磁性トンネル接合素子２での記憶データを読出すようにしている（図５参照）。
【００５２】
まず、外部制御信号線26から制御回路18に行アドレス信号を入力する（ステップＳ１）。
【００５３】
次に、外部制御信号線26から制御回路18に列アドレス信号を入力する（ステップＳ２）。
【００５４】
次に、外部制御信号線26から制御回路18にパスワードを入力する（ステップＳ３）。
【００５５】
次に、制御回路18は、入力されたパスワードが予め設定されているパスワードと一致するか否かを判断する（ステップＳ４）。
【００５６】
そして、制御回路18は、入力されたパスワードと予め設定されているパスワードとが一致する場合には、適正な読み出し方法で記憶データの読出しが行われたものと判断し、所定の行アドレス、列アドレスの強磁性トンネル接合素子２に記憶されている記憶データを読出す（ステップＳ５）。
【００５７】
一方、制御回路18は、入力されたパスワードと予め設定されているパスワードとが一致しない場合には、不適正な読み出し方法で記憶データの読出しが行われたものと判断し、ヒータ21に通電することによって加熱抹消手段９を作動させ、強磁性トンネル接合素子２での記憶データを抹消する（ステップＳ６）。
【００５８】
このように、制御回路18は、強磁性トンネル接合素子２から記憶データを読出す方法が適正か否かを判別し、読出し方法が適正の場合には記憶データを読み出す一方、読出し方法が不適正の場合には記憶データを抹消するようにしている。すなわち、制御回路18は、強磁性トンネル接合素子２から記憶データを読出す方法が適正か否かを判別する判別手段として機能している。
【００５９】
したがって、第三者が不正に磁気記憶装置１を入手できたとしても、適正な記憶データの読出し方法が分からなければ記憶データを読み出すことができず、これにより、外部に記憶データが漏洩してしまうのを未然に防止することができる。
【００６０】
なお、適正読出しを判別する判別手段は、記憶データの読出し時に磁気記憶装置１の所定の端子に所定の電圧を印加したか否かで判別するようにしてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００６２】
すなわち、請求項１に係る本発明では、記憶セルを所定の方向に磁化することによって記憶データを記憶する磁気記憶装置において、記憶セルを加熱することによって同記憶セルでの記憶データを抹消する加熱抹消手段を具備しているため、かかる加熱抹消手段を作動させることによって磁気記憶装置に記憶されていた記憶データを確実に抹消することができ、不揮発性の磁気記憶装置を廃棄しても外部に記憶データが漏洩してしまうのを未然に防止することができる。
【００６４】
しかも、加熱抹消手段で記憶セルを耐熱限界温度以上に加熱することにしているため、記憶セルを物理的に破壊することができ、磁気記憶装置に記憶されていた記憶データを容易かつ確実に抹消することができる。
【００６５】
また、請求項２に係る本発明では、記憶セルから記憶データを読出す方法が適正か否かを判別する適正読出し判別手段を具備し、同適正読出し判別手段によって読出し方法が不適正であると判別した場合には、前記加熱抹消手段を作動させるように構成しているため、第三者が不正に磁気記憶装置を入手できたとしても、記憶データが読み出されるのを未然に防ぐことができ、これにより、外部に記憶データが漏洩してしまうのを未然に防止することができる。
【００６６】
また、請求項３に係る本発明では、固定磁化層と自由磁化層とをトンネル障壁層を介して積層した強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置において、強磁性トンネル接合素子を加熱することによって同強磁性トンネル接合素子での記憶データを抹消するための加熱抹消手段を具備しているため、かかる加熱抹消手段を作動させることによって磁気記憶装置に記憶されていた記憶データを確実に抹消することができ、不揮発性の磁気記憶装置を廃棄しても外部に記憶データが漏洩してしまうのを未然に防止することができる。
【００６８】
しかも、加熱抹消手段で強磁性トンネル接合素子のトンネル障壁層を耐熱限界温度以上に加熱することにしているため、トンネル障壁層を物理的に破壊することができ、磁気記憶装置に記憶されていた記憶データを容易かつ確実に抹消することができる。
【００６９】
また、請求項４に係る本発明では、加熱抹消手段と強磁性トンネル接合素子とを積層しているため、加熱抹消手段を内蔵した磁気記憶装置を安価かつ容易に製造することができるとともに、磁気記憶装置の小型化を図ることができる。
【００７０】
また、請求項５に係る本発明では、強磁性トンネル接合素子から記憶データを読出す方法が適正か否かを判別する適正読出し判別手段を具備し、同適正読出し判別手段によって読出し方法が不適正であると判別した場合には、前記加熱抹消手段を作動させるようにしているため、第三者が不正に磁気記憶装置を入手できたとしても、記憶データが読み出されるのを未然に防ぐことができ、これにより、外部に記憶データが漏洩してしまうのを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】強磁性トンネル接合素子を示す説明図。
【図２】強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置を示す説明図。
【図３】強磁性トンネル接合素子の等価回路を示す回路図。
【図４】強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置を示す模式図。
【図５】読出し方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
１ 磁気記憶装置
２ 強磁性トンネル接合素子
３ 固定磁化層
４ 自由磁化層
５ トンネル障壁層
６ ビット線
７ 書込み用ワード線
８ 読出し用ワード線
９ 加熱抹消手段
10 抵抗検出回路
13 ワード線磁力
14 ビット線磁力
15 書込み磁力
16 行アドレスデコーダ
17 列アドレスデコーダ
18 制御回路
21 ヒータ21[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic storage device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a nonvolatile storage device, a magnetic storage device such as a floppy (registered trademark) disk or a hard disk in which a ferromagnetic material as a storage cell is disposed on the surface of the disk has been widely used. In recent years, a magnetic memory device using a ferromagnetic tunnel junction element has attracted attention as a nonvolatile memory device that can be written at high speed and has no limit on the number of times of writing.
[0003]
Such a ferromagnetic tunnel junction element is formed by laminating two thin-film ferromagnets with a thin-film insulator interposed therebetween. Here, one ferromagnetic material is always magnetized in a certain direction, and hence is called a fixed magnetization layer. The other ferromagnetic material reverses the magnetization direction to the same direction (parallel direction) or opposite direction (anti-parallel direction) to the magnetization direction of the pinned magnetic layer according to the memory state in the ferromagnetic tunnel junction device. Is called a free magnetic layer. Further, the insulator is called a tunnel barrier layer because electrons tunnel through the insulator when a voltage is applied between the fixed magnetic layer and the free magnetic layer.
[0004]
Then, the ferromagnetic tunnel junction element is configured so that the free magnetic layer is magnetized in the same direction as the magnetization direction of the pinned magnetic layer or in the opposite direction to the magnetization direction of the pinned magnetic layer. Thus, two different data can be stored by associating these two different magnetization directions with data such as “0” or “1”.
[0005]
Therefore, the ferromagnetic tunnel junction device can write two different stored data by magnetizing the free magnetic layer in the same direction as or opposite to the magnetization direction of the fixed magnetic layer from the outside.
[0006]
In addition, since the tunnel conductance in the tunnel barrier layer differs between the case where the free magnetic layer is magnetized in the same direction as the magnetization direction of the fixed magnetic layer and the case where it is magnetized in the opposite direction, the ferromagnetic tunnel junction element has such a tunnel barrier. By discriminating the magnitude of the tunnel conductance in the layer, the magnetization direction in the free magnetic layer can be discriminated, so that the storage state in the ferromagnetic tunnel junction element can be read out.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the above-described conventional magnetic storage device is a non-volatile storage device, the stored data is retained even after the magnetic storage device is discarded, and a third party can easily read the stored data. As a result, the stored data may be leaked to the outside.
[0008]
In order to prevent such leakage of stored data, it is inconvenient even if meaningless data is written in all storage areas of the magnetic storage device and the stored data is read by a third party before the magnetic storage device is discarded. It is conceivable to prevent this from occurring.
[0009]
However, the work of creating meaningless data in advance and writing the meaningless data to all the storage areas of the magnetic storage device requires a great deal of time and labor.
[0010]
In addition, since the magnetic storage device is generally connected to and controlled by a computer, even if meaningless data is written to the magnetic storage device if it is not familiar with the control performed by the computer, it is effective for a part of the storage area. Data may remain, and it has been difficult to reliably prevent leakage of stored data.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the present invention according to claim 1, in the magnetic memory device that stores the memory data by magnetizing the memory cell in a predetermined direction, the memory cell is stored in the memory cell by heating the memory cell to a temperature higher than the heat resistant limit temperature. It was decided to provide a heating erasing means for erasing data.
[0014]
According to the second aspect of the present invention, there is provided a discriminating means for discriminating whether or not the method of reading the stored data from the memory cell is appropriate, and when the discriminating means judges that the reading method is inappropriate. Decided to operate the heating erasing means.
[0015]
According to the third aspect of the present invention, in the magnetic memory device using the ferromagnetic tunnel junction element formed by laminating two ferromagnetic materials through the insulator, the ferromagnetic tunnel junction element is set to a temperature higher than the heat resistant limit temperature. It was decided to provide a heating erasure means for erasing the stored data in the ferromagnetic tunnel junction device by heating to the same temperature.
[0018]
In the present invention according to claim 4 , the heating erasing means and the ferromagnetic tunnel junction element are stacked.
[0019]
Further, the present invention according to claim 5 further comprises a discriminating means for discriminating whether or not the method for reading the stored data from the ferromagnetic tunnel junction element is appropriate, and discriminating that the reading method is inappropriate by the discriminating means. In this case, the heating erasing means is configured to operate.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The magnetic storage device according to the present invention stores stored data by magnetizing a storage cell having a ferromagnetic material in a predetermined direction.
[0021]
A typical example of such a magnetic storage device is one in which a ferromagnetic material as a storage cell such as a floppy (registered trademark) disk or a hard disk is formed on the surface of the disk. Magnetic storage devices using elements are also being put into practical use.
[0022]
A magnetic storage device using such a ferromagnetic tunnel junction element has a plurality of ferromagnetic tunnel junction elements as storage cells formed on a semiconductor substrate at predetermined intervals in the front-rear and left-right directions. A bit line extending in the direction perpendicular to the magnetization direction of the pinned magnetic layer is wired on the upper side of the pin, and a write word line and a read line extending in the magnetization direction of the pinned magnetic layer are formed below the ferromagnetic tunnel junction element. A word line is wired.
[0023]
Then, by supplying a write current to each of the bit line and the write word line, a bit line magnetic force orthogonal to the bit line and a word line magnetic force orthogonal to the write word line are generated, and these bit line magnetic forces are generated. Is applied to the free magnetic layer of the ferromagnetic tunnel junction device, and the free magnetic layer is magnetized in the same direction as the magnetization direction of the pinned magnetic layer, or in the opposite direction. The storage data is written to the tunnel junction element.
[0024]
On the other hand, when a predetermined voltage is applied between the bit line and the read word line, the resistance value in the tunnel barrier layer is detected from the magnitude of the current flowing through the ferromagnetic tunnel junction element, and the resistance value is freely determined based on the resistance value. The stored data written in the ferromagnetic tunnel junction element is read out by determining the magnetization direction of the magnetic layer.
[0025]
As described above, the magnetic memory device using the ferromagnetic tunnel junction element writes the storage data to the ferromagnetic tunnel junction element by applying a write magnetic force to the ferromagnetic tunnel junction element, and The memory data written in the ferromagnetic tunnel junction element is read out by detecting the resistance value.
[0026]
Moreover, in the present invention, the magnetic memory device is provided with a heating erasure means for erasing the stored data in the ferromagnetic tunnel junction element by heating the ferromagnetic tunnel junction element.
[0027]
The stored data stored in the magnetic storage device can be erased reliably by operating the heating erasing means, and even if the nonvolatile magnetic storage device is discarded, the stored data leaks to the outside. Can be prevented in advance.
[0028]
In particular, when the magnetization layer of the ferromagnetic tunnel junction element is heated to the Curie temperature or higher by the heating erasing means, the magnetization layer can be paramagnetic, and the stored data stored in the magnetic storage device can be stored. It can be easily and reliably erased.
[0029]
In addition, when the tunnel barrier layer of the ferromagnetic tunnel junction element is heated to a temperature higher than the heat resistant limit temperature by the heating erasing means, the tunnel barrier layer can be physically destroyed and stored in the magnetic memory device. The stored data can be easily and reliably deleted.
[0030]
In addition, it comprises a determining means for determining whether or not the reading method is appropriate depending on whether or not the method for reading the stored data from the ferromagnetic tunnel junction element matches a preset reading method. When it is determined that the reading method is inappropriate, if the heating erasing means is operated, the stored data is not read out even if a third party can obtain the magnetic storage device illegally. Thus, it is possible to prevent the stored data from leaking outside.
[0031]
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a magnetic memory device using a ferromagnetic tunnel junction element as a memory cell is described as an example, but the present invention is not limited to a magnetic memory device using such a ferromagnetic tunnel junction element, The present invention can be applied to any magnetic storage device that stores stored data by magnetizing a storage cell such as a floppy (registered trademark) disk or a hard disk in a predetermined direction.
[0032]
The magnetic storage device 1 according to the present invention uses a ferromagnetic tunnel junction element 2 as a storage cell for storing two different storage data such as “0” or “1”.
[0033]
First, the structure of the ferromagnetic tunnel junction device 2 will be described. As shown in FIG. 1, the ferromagnetic tunnel junction device 2 includes a thin film-like fixed magnetic layer 3 and a thin film-like free magnetic layer 4 which are tunnel barrier layers 5. It is a thing laminated | stacked through.
[0034]
Here, the fixed magnetization layer 3 is made of a ferromagnetic material (for example, CoFe) and is always magnetized in a certain direction. The free magnetic layer 4 is made of a ferromagnetic material (for example, NiFe), and is magnetized in the same direction (parallel direction) or the opposite direction (antiparallel direction) to the magnetization direction of the fixed magnetic layer 3. Furthermore, the tunnel barrier layer 5 is made of an insulator (for example, Al 2 O 3 ).
[0035]
Next, the configuration of the magnetic memory device 1 using the ferromagnetic tunnel junction element 2 will be described. As shown in FIGS. 2 and 4, the magnetic memory device 1 includes a plurality of ferromagnetic tunnel junction elements 2 on a semiconductor substrate. Are formed at predetermined intervals on the front and rear and on the left and right, and a bit line 6 extending in a direction orthogonal to the magnetization direction of the pinned magnetic layer 3 is wired above each ferromagnetic tunnel junction element 2 to form a ferromagnetic layer. A write word line 7 and a read word line 8 extending in the magnetization direction of the pinned magnetic layer 3 are wired below the tunnel junction element 2, and above each ferromagnetic tunnel junction element 2, the same Heating erasure means 9 for erasing data stored in the ferromagnetic tunnel junction element 2 by heating the ferromagnetic tunnel junction element 2 is laminated.
[0036]
Each ferromagnetic tunnel junction element 2 has a configuration shown in FIG. 3 in an equivalent circuit, and a gate transistor 11 and a variable resistor 12 are connected in series between the bit line 6 and the read word line 8. The variable resistor 12 is arranged at the intersection of the bit line 6 and the write word line 7. Here, since the resistance value in the tunnel barrier layer 5 varies depending on the magnetization direction in the free magnetic layer 4, the ferromagnetic tunnel junction element 2 is represented by a variable resistance 12 on the equivalent circuit.
[0037]
In addition, as shown in FIG. 3, each ferromagnetic tunnel junction element 2 is provided with a heater (resistor) 21 that constitutes the heating erasing means 9.
[0038]
Data is written to each ferromagnetic tunnel junction element 2 by energizing the write word line 7 to generate a word line magnetic force 13 orthogonal to the write word line 7 and energize the bit line 6. Thus, a bit line magnetic force 14 orthogonal to the bit line 6 is generated, and a write magnetic force 15 which is a combination of the word line magnetic force 13 and the bit line magnetic force 14 is applied to the free magnetic layer 4 (FIG. 1). reference).
[0039]
On the other hand, data is read from each ferromagnetic tunnel junction element 2 by passing a current from the tunnel barrier layer 5 to the bit line 6 by turning on the gate transistor 11 by energizing the read word line 8. The reading resistance detection circuit 10 detects the resistance value of the tunnel barrier layer 5 from the current value, and determines the stored data depending on whether the resistance value is higher or lower than a preset reference value.
[0040]
As shown in FIG. 2, a plurality of such ferromagnetic tunnel junction elements 2 are arranged in a lattice pattern on a semiconductor substrate, and one ferromagnetic tunnel junction element among the plurality of ferromagnetic tunnel junction elements 2. The above-described data writing and reading are performed on the element 2.
[0041]
That is, in the magnetic memory device 1, one row address decoder 16 for selecting the ferromagnetic tunnel junction element 2 in the row direction and one column address decoder 17 for selecting the ferromagnetic tunnel junction element 2 in the column direction. The ferromagnetic tunnel junction element 2 is selected, and the row address decoder 16 and the column address decoder 17 are connected to the control circuit 18 via the row address signal line 19 and the column address signal line 20, and the control circuit 18 The row address decoder 16 and the column address decoder 17 are controlled based on the row address signal and the column address signal from.
[0042]
An 8-bit external control signal line 26 is connected to the control circuit 18. The control circuit 18 is connected to the row address decoder 16 via the read resistance detection circuit 10. In the figure, 25 is a read data input line, and 27 is a sense line.
[0043]
Further, as shown in FIG. 4, the heating erasing means 9 lays a rectangular plate heater (resistor) 21 on top of each ferromagnetic tunnel junction element 2 via an insulator, and all the heaters 21 are stacked. They are connected in series via the connection line 22 and further connected to the control circuit 18. The heating erasing means 9 is not limited to the case where all the heaters 21 are connected in series and all the heaters 21 are heated at the same time, but each heater 21 is connected in parallel to the control circuit 18 and each heater 21 is connected. 21 may be configured to be individually heated.
[0044]
Thus, by laminating the heating erasing means 9 and the ferromagnetic tunnel junction element 2, the magnetic memory device 1 incorporating the heating erasing means 9 can be manufactured at low cost and easily. Miniaturization can be achieved.
[0045]
Then, when the heater 21 energizes the heater 21 from the control circuit 18, the heating eraser 9 heats each ferromagnetic tunnel junction element 2 by the heater 21 and erases the stored data in each ferromagnetic tunnel junction element 2. .
[0046]
The temperature for heating each ferromagnetic tunnel junction element 2 may be equal to or higher than the Curie temperature (about 300 ° C. to 500 ° C.) of the fixed magnetic layer 3 or the free magnetic layer 4 of each ferromagnetic tunnel junction element 2, or the ferromagnetic tunnel junction. It may be higher than the heat resistant limit temperature (about 400 ° C. to 600 ° C.) of the tunnel barrier layer 5 of the element 2. Here, the heat resistant limit temperature of the tunnel barrier layer 5 refers to a temperature at which the tunnel barrier layer 5 is physically destroyed.
[0047]
That is, when the fixed magnetization layer 3 or the free magnetization layer 4 of each ferromagnetic tunnel junction element 2 is heated to the Curie temperature or higher by the heating erasing means 9, the fixed magnetization layer 3 or the free magnetization layer 4 that is a ferromagnetic material is Transition to a paramagnetic material (paramagnetization), the magnetization direction of the free magnetic layer 4 cannot be stably maintained, and the magnetization state in the free magnetic layer 4 can be made unstable, As a result, the stored data stored in the magnetic storage device 1 can be erased easily and reliably.
[0048]
In this case, the pinned magnetic layer 3 or the free magnetic layer 4 is not physically destroyed simply by deleting the stored data assuming that the magnetization state in the free magnetic layer 4 is temporarily unstable. Therefore, if the fixed magnetic layer 3 or the free magnetic layer 4 of each ferromagnetic tunnel junction element 2 is cooled below the Curie temperature, the fixed magnetic layer 3 or the free magnetic layer 4 is transferred again from the paramagnetic material to the ferromagnetic material. Therefore, each ferromagnetic tunnel junction device 2 can be used again.
[0049]
Further, when the tunnel barrier layer 5 of each ferromagnetic tunnel junction element 2 is heated to the heat resistant limit temperature or higher by the heating erasing means 9, the tunnel barrier layer 5 can be physically destroyed and stored in the magnetic storage device 1. The stored data can be easily and reliably deleted.
[0050]
In the case where a metal oxide film is used as the tunnel barrier layer 5, the tunnel barrier layer 5 may be heated to a temperature that is reduced by the fixed magnetic layer 3 or the free magnetic layer 4 that is a magnetic metal.
[0051]
The magnetic storage device 1 configured as described above reads data stored in each ferromagnetic tunnel junction element 2 as follows (see FIG. 5).
[0052]
First, a row address signal is input from the external control signal line 26 to the control circuit 18 (step S1).
[0053]
Next, a column address signal is input from the external control signal line 26 to the control circuit 18 (step S2).
[0054]
Next, a password is input from the external control signal line 26 to the control circuit 18 (step S3).
[0055]
Next, the control circuit 18 determines whether or not the input password matches a preset password (step S4).
[0056]
Then, when the input password matches a preset password, the control circuit 18 determines that the stored data has been read by an appropriate reading method, and determines a predetermined row address and column. The stored data stored in the addressed ferromagnetic tunnel junction element 2 is read (step S5).
[0057]
On the other hand, if the input password does not match the preset password, the control circuit 18 determines that the stored data has been read by an inappropriate reading method, and energizes the heater 21. Thus, the heating erasing means 9 is operated to erase the stored data in the ferromagnetic tunnel junction device 2 (step S6).
[0058]
As described above, the control circuit 18 determines whether or not the method for reading the stored data from the ferromagnetic tunnel junction element 2 is appropriate. If the read method is appropriate, the control circuit 18 reads the stored data while the read method is inappropriate. In this case, the stored data is deleted. That is, the control circuit 18 functions as a determination unit that determines whether or not the method of reading stored data from the ferromagnetic tunnel junction element 2 is appropriate.
[0059]
Therefore, even if a third party can obtain the magnetic storage device 1 illegally, the stored data cannot be read unless the proper method for reading the stored data is known. Can be prevented in advance.
[0060]
The discriminating means for discriminating proper reading may be discriminated based on whether or not a predetermined voltage is applied to a predetermined terminal of the magnetic storage device 1 when reading stored data.
[0061]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form described above, and has the following effects.
[0062]
That is, in the present invention according to claim 1, in a magnetic memory device that stores memory data by magnetizing the memory cell in a predetermined direction, heating that erases the memory data in the memory cell by heating the memory cell Since the erasing means is provided, the stored data stored in the magnetic storage device can be surely erased by operating the heating erasing means, and even if the non-volatile magnetic storage device is discarded, It is possible to prevent the stored data from leaking.
[0064]
In addition, since the memory cell is heated to a temperature higher than the heat-resistant limit temperature by the heat erasing means, the memory cell can be physically destroyed, and the memory data stored in the magnetic memory device can be erased easily and reliably. can do.
[0065]
Further, in the present invention according to claim 2 , it is provided with appropriate read determining means for determining whether or not the method of reading stored data from the memory cell is appropriate, and the read method is inappropriate by the appropriate read determining means. If it is determined, the heating eraser is configured to operate, so that even if a third party can obtain the magnetic storage device illegally, it is possible to prevent the stored data from being read out. As a result, it is possible to prevent the stored data from leaking to the outside.
[0066]
According to the third aspect of the present invention, in the magnetic memory device using the ferromagnetic tunnel junction element in which the fixed magnetic layer and the free magnetic layer are stacked via the tunnel barrier layer, the ferromagnetic tunnel junction element is heated. Is provided with a heating erasing means for erasing the stored data in the ferromagnetic tunnel junction element, so that the stored data stored in the magnetic storage device is surely erased by operating the heating erasing means. It is possible to prevent the stored data from leaking to the outside even if the nonvolatile magnetic storage device is discarded.
[0068]
Moreover , since the tunnel barrier layer of the ferromagnetic tunnel junction element is heated to a temperature higher than the heat-resistant limit temperature by the heat erasing means, the tunnel barrier layer can be physically destroyed and stored in the magnetic memory device. The stored data can be deleted easily and reliably.
[0069]
Further, in the present invention according to claim 4 , since the heating erasing means and the ferromagnetic tunnel junction element are laminated, a magnetic memory device incorporating the heating erasing means can be manufactured at low cost and easily. The storage device can be downsized.
[0070]
The present invention according to claim 5 further comprises proper read discriminating means for discriminating whether or not the method for reading stored data from the ferromagnetic tunnel junction element is proper, and the read method is inappropriate by the proper read discriminating means. If it is determined that the stored data is read, even if a third party can obtain the magnetic storage device illegally, the stored data can be prevented from being read out. This can prevent the stored data from leaking to the outside.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a ferromagnetic tunnel junction device.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a magnetic memory device using a ferromagnetic tunnel junction element.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a ferromagnetic tunnel junction device.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a magnetic memory device using a ferromagnetic tunnel junction element.
FIG. 5 is a flowchart showing a reading method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic memory device 2 Ferromagnetic tunnel junction element 3 Fixed magnetic layer 4 Free magnetic layer 5 Tunnel barrier layer 6 Bit line 7 Write word line 8 Read word line 9 Heating erase means
10 Resistance detection circuit
13 Word line magnetic force
14 Bit line magnetic force
15 Write magnetic force
16 row address decoder
17 column address decoder
18 Control circuit
21 Heater 21

Claims (5)

記憶セルを所定の方向に磁化することによって記憶データを記憶する磁気記憶装置において、
記憶セルを耐熱限界温度以上に加熱することによって同記憶セルでの記憶データを抹消する加熱抹消手段を前記記憶セルごとに個別に設けたことを特徴とする磁気記憶装置。In a magnetic storage device that stores storage data by magnetizing a storage cell in a predetermined direction,
A magnetic memory device, wherein a heating erasing means for erasing data stored in the memory cell by heating the memory cell to a temperature higher than a heat resistant limit temperature is provided for each memory cell. 記憶セルから記憶データを読出す方法が適正か否かを判別する判別手段を具備し、同判別手段によって読出し方法が不適正であると判別した場合には、前記加熱抹消手段を作動させるべく構成したことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。A determination means for determining whether or not a method for reading stored data from a memory cell is appropriate is configured to operate the heating erasure means when the determination means determines that the read method is inappropriate. The magnetic storage device according to claim 1, wherein: ２枚の強磁性体を絶縁体を介して積層してなる強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置において、
強磁性トンネル接合素子を耐熱限界温度以上に加熱することによって同強磁性トンネル接合素子での記憶データを抹消するための加熱抹消手段を強磁性トンネル接合素子ごとに個別に設けたことを特徴とする磁気記憶装置。In a magnetic memory device using a ferromagnetic tunnel junction element in which two ferromagnetic materials are laminated via an insulator,
A heating erasure means for erasing stored data in the ferromagnetic tunnel junction device by heating the ferromagnetic tunnel junction device to a temperature higher than a heat resistant limit temperature is provided for each ferromagnetic tunnel junction device. Magnetic storage device. 前記強磁性トンネル接合素子に加熱抹消手段を個別に積層したことを特徴とする請求項３に記載の磁気記憶装置。4. The magnetic storage device according to claim 3, wherein a heating erasing means is individually laminated on the ferromagnetic tunnel junction element. 強磁性トンネル接合素子から記憶データを読出す方法が適正か否かを判別する判別手段を具備し、同判別手段によって読出し方法が不適正であると判別した場合には、前記加熱抹消手段を作動させるべく構成したことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の磁気記憶装置。It is provided with a discriminating means for discriminating whether or not the method of reading stored data from the ferromagnetic tunnel junction element is appropriate. When the discriminating means discriminates that the reading method is inappropriate, the heating erasure means is activated. the magnetic memory device according to claim 3 or claim 4, characterized by being configured so as to.
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