JP4247085B2 - 磁気記憶装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
ISSCC2000 Technical Digest p.128 "A 10ns Read and Write Non−Volatile Memory Array Using a Magnetic Tunnel Junction and FET Switch in each Cell"
図1は、この発明の第1の実施形態にしたがった、磁気記憶装置(以下、MRAMと略記する)の構成例を示すものである。ここでは、書き込み電流の低減のためにビット線と書き込みワード線とを近接させて配置するようにした場合において、周辺回路部での配線の近接によるインダクタンス成分の発生を、MTR素子と同一のMTJ構造をもつ磁性体を用いて抑制するようにした場合について説明する。
図11は、この発明の第2の実施形態にしたがったMRAMの構成例を示すものである。ここでは、書き込み電流の低減のためにビット線と書き込みワード線とを近接させて配置するようにした場合において、周辺回路部での配線の近接によるインダクタンス成分の発生を抑制させるために、MTR素子を構成する複数の膜のうちの一部の磁性層(磁性体)を用いるようにした場合について説明する。なお、図1と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は割愛する。
図24は、この発明の第3の実施形態にしたがったMRAMの構成例を示すものである。ここでは、書き込み電流の低減のためにビット線と書き込みワード線とを近接させて配置するようにした場合において、周辺回路部での配線の近接によるインダクタンス成分の発生を抑制させるために、MTR素子を構成する複数の膜のうちの一部の磁性層(磁性体)を用いるようにした場合の、さらに別の例について説明する。なお、図11と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は割愛する。
図36および図37は、この発明の第4の実施形態にしたがったMRAMの構成例を示すものである。ここでは、ヨーク構造の配線を備えるMRAMを例に説明する。なお、図1と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は割愛する。すなわち、ヨーク構造の配線を備えるMRAMの場合、たとえば図36に示すように、少なくともメモリセル部における、第3層目の各配線19a,19b,19c,19dおよび第5層目の配線21aが、それぞれ、磁性膜51を有してなる構成とされている。つまり、第3層目の各配線19a,19b,19c,19dおよび第5層目の配線21aの、それぞれTMR素子26a,26bに対抗する面以外の各面が磁性膜51によって覆われている。そして、コア・周辺回路部の、第3層目の配線19fと第5層目の配線21cとの間には、上述の第1の実施形態に示した構成のMTJ膜27が設けられている。
図38および図39は、この発明の第5の実施形態にしたがったMRAMの構成例を示すものである。ここでは、ヨーク構造の配線を備えるMRAMを例に説明する。なお、図11と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は割愛する。すなわち、MTJ膜27に限らず、ヨーク配線構造を採用するMRAMにおいては、たとえば図38または図39に示すように、第2の実施形態に示した構成のMTJ膜27aによっても、コア・周辺回路部の第3層目の配線19fと第5層目の配線21cとの間のインダクタンスの影響を回避することが可能である。
図40および図41は、この発明の第6の実施形態にしたがったMRAMの構成例を示すものである。ここでは、ヨーク構造の配線を備えるMRAMを例に説明する。なお、図24と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は割愛する。すなわち、MTJ膜27,27aに限らず、ヨーク配線構造を採用するMRAMにおいては、たとえば図40または図41に示すように、第3の実施形態に示した構成のMTJ膜27bによっても、コア・周辺回路部の第3層目の配線19fと第5層目の配線21cとの間のインダクタンスの影響を回避することが可能である。
本発明の第1の実施形態〜第6の実施形態にしたがったMRAM(磁気記憶装置)においては、様々な装置への適用が可能である。いくつかの適用例を、第7の実施形態として以下に説明する。
この適用例1は、たとえば図42に示すように、デジタル加入者線(DSL)用モデムのDSLデータパス部分に、本発明の各実施形態にしたがったMRAMを用いた場合の例である。上記モデム60は、プログラマブル・デジタル・シグナル・プロセッサ(DSP:Digital Signal Processor)61、アナログ−デジタル(A/D)コンバータ62、デジタル−アナログ(D/A)コンバータ63、バンドパスフィルタ(図示していない)、送信ドライバ64、および、受信機増幅器65などを含んで構成されている。この例では、上記バンドパスフィルタの代わりに、回線コードプログラムを保持するための種々のタイプのオプション用のメモリとして、MRAM66とEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)67を備えている。
この適用例2は、たとえば図43に示すように、携帯電話端末70の制御にMRAMを用いる場合の例である。すなわち、この携帯電話端末70は、通信機能をもつ通信部71と、この携帯電話端末70の各部を制御する制御部72とを含んで構成されている。上記通信部71は、たとえば、送受信アンテナ71a、アンテナ共用器71b、受信部71c、ベースバンド処理部71d、音声コーデックとし用いられるDSP71e、スピーカ(受話器)71f、マイクロホン(送話器)71g、送信部71h、および、周波数シンセサイザ71iなどを備えている。
この適用例3は、たとえば図44〜図48に示すように、スマートメディアなどのメディアコンテンツを記憶するカードとして、MRAM(MRAMカード)を用いるようにした場合の例である。
Claims (12)
- 第1層目配線からなる書き込みワード線、前記書き込みワード線の上方向に絶縁膜を介して配置された第2層目配線からなる第1の配線、前記第1の配線の上方向に、前記書き込みワード線と交差して配置された第3層目配線からなるビット線、および、前記ビット線と前記書き込みワード線との交差位置に対応する、前記ビット線と前記第1の配線との間に配置された、第1および第2の磁性体層と前記第1および第2の磁性体層間に配置された第1の非磁性体層とを含む3層構造の磁気抵抗効果素子を有するメモリセル部と、
前記メモリセル部の周辺に配置され、前記第1層目配線からなる第2の配線、前記第2の配線の上方向に絶縁膜を介して配置された前記第2層目配線からなる第3の配線、前記前記第3の配線の上方向に配置された前記第3層目配線からなる第4の配線、および、前記第3の配線と前記第4の配線との間に、前記第4の配線から離間して配置された第3の磁性体層と前記第3の磁性体層を前記第3の配線にだけ接続する第2の非磁性体層とを含む2層構造の積層膜を有する周辺回路部と
を具備したことを特徴とする磁気記憶装置。 - 前記積層膜は、前記第2の配線と前記第4の配線との間に選択的に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気記憶装置。
- 前記第3の磁性体層および前記第2の非磁性体層は、前記磁気抵抗効果素子の形成に用いられる前記第2の磁性体層および前記第1の非磁性体層からなることを特徴とする請求項1に記載の磁気記憶装置。
- 前記ビット線または前記書き込みワード線はヨーク構造を有することを特徴とする請求項1に記載の磁気記憶装置。
- 前記第2または第4の配線はヨーク構造を有することを特徴とする請求項1に記載の磁気記憶装置。
- 前記メモリセル部は、前記磁気抵抗効果素子に電気的に接続されたスイッチング素子をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の磁気記憶装置。
- 前記第4の配線と前記第3の磁性体層との間には絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の磁気記憶装置。
- 第1層目配線を用いて、メモリセル部の書き込みワード線および周辺回路部の第2の配線を形成する工程と、
絶縁膜を介し、第2層目配線を用いて、前記メモリセル部の第1の配線および前記周辺回路部の第3の配線を形成する工程と、
前記第1の配線および前記第3の配線のそれぞれ上方向に、第1の磁性体層を形成する工程と、
前記第3の配線上に形成された、前記第1の磁性体層をすべて除去する工程と、
前記第1の配線の、前記第1の磁性体層上に第1の非磁性体層および第2の磁性体層を順に形成し、前記メモリセル部の磁気抵抗効果素子を選択的に形成するとともに、前記第3の配線上に前記第1の非磁性体層からなる第2の非磁性体層および前記第2の磁性体層からなる第3の磁性体層を順に形成し、前記周辺回路部の積層膜を選択的に形成する工程と、
第3層目配線を用いて、前記磁気抵抗効果素子の前記第2の磁性体層と接するビット線、および、絶縁膜を介して、前記積層膜の前記第3の磁性体層と少なくとも一部が重なる第4の配線を形成する工程と
を具備したことを特徴とする磁気記憶装置の製造方法。 - 前記ビット線または前記書き込みワード線はヨーク構造を有して形成されることを特徴とする請求項8に記載の磁気記憶装置の製造方法。
- 前記第2または第4の配線はヨーク構造を有して形成されることを特徴とする請求項8に記載の磁気記憶装置の製造方法。
- 前記磁気抵抗効果素子に電気的に接続されたスイッチング素子を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の磁気記憶装置の製造方法。
- 前記周辺回路部は、前記メモリセル部の周辺に形成されることを特徴とする請求項8に記載の磁気記憶装置の製造方法。
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