JP5299735B2 - 磁壁ランダムアクセスメモリ - Google Patents
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Description
図3Aは、本発明の第1の実施例に係る磁気抵抗素子の構成の一例を示す平面図である。図3B及び図3Cは、それぞれ本発明の第1の実施例に係る磁気抵抗素子の構成の一例を示す断面図である。その磁気抵抗素子2を磁気メモリセルに用いた例について説明する。図3Bは例えば“0”を記憶した場合を示し、図3Cは、例えば、“1”を記憶した場合を示す。ただし、図3A、図3B及び図3Cにおいて、白丸とバツの記号や白矢印は、各層における磁化方向を示している(以下同じ)。磁気抵抗素子2は、垂直磁気異方性をもつ強磁性体層である磁気記録層10及びピン層30と、非磁性体層であるトンネルバリヤ層32とを備えている。トンネルバリヤ層32は、磁化記録層10とピン層30とに挟まれており、これら磁化記録層10、トンネルバリヤ層32、及びピン層30によって磁気トンネル接合(MTJ)が形成されている。
図6A〜図6Cは、本発明の第1の実施例に係る磁気抵抗素子の初期化方法を示す断面図である。図中、ピン層30やトンネルバリヤ層32は省略されている。ここでは、図3A〜図3Cの磁気抵抗素子2における垂直磁気異方性を有する磁化記録層10の初期化動作のステップを示している。ただし、図4の磁気抵抗素子2aを用いる場合や、図5A〜図5Cの磁化記録層10が面内異方性を有する磁気抵抗素子2bも、ここに示される方法で、同様に初期化することができる。
図9は、本発明の第2の実施例に係る磁気抵抗素子の構成の一例を示す平面図である。その磁気抵抗素子2を磁気メモリセルに用いた例について説明する。図面において、白丸とバツの記号や白矢印は、各層における磁化方向を示している(以下同じ)。磁気抵抗素子2は、垂直磁気異方性をもつ強磁性体層である磁気記録層10及びピン層30と、非磁性体層であるトンネルバリヤ層32とを備えている。トンネルバリヤ層32は、磁化記録層10とピン層30とに挟まれており、これら磁化記録層10、トンネルバリヤ層32、及びピン層30によって磁気トンネル接合(MTJ)が形成されている。
図10A〜図10Cは、本発明の第2の実施例に係る磁気抵抗素子の初期化方法を示す断面図である。ここでは、磁気抵抗素子における垂直磁気異方性を有する磁化記録層10の初期化動作のステップを示している。図中、ピン層30やトンネルバリヤ層32は省略されている。
2、2a、2b、2c、2d 磁気抵抗素子
10 磁化記録層
11a 第1磁化固定領域
11b 第2磁化固定領域
12a、12b 磁壁
13、13a、13b 磁化反転領域
14a、14b 電流供給端子
15 くびれ
21a、21b 磁性層
20 トンネルバリヤ層
30 ピン層
31 配線層
32 トンネルバリヤ層
33 磁気センス層
34 分離層
50 読出し層
60 MRAM
61 メモリセルアレイ
62 Xセレクタ
63 Yセレクタ
64 Y側電流終端回路
65 Y側電流源回路
66 Y側電源回路
67 読み出し電流付加回路
68 センスアンプ
100、110 磁化記録層
101、111a 第1磁化固定領域
102、111b 第2磁化固定領域
103、113 磁化反転領域
104、115 くびれ
105、106 電流供給端子
130 ピン層
132 トンネルバリヤ層
B1 第1境界
B2 第2境界
DW 磁壁
WL ワード線
BL1 第1ビット戦
BL2 第2ビット戦
Claims (16)
- 複数の磁気メモリセルを備える磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記複数の磁気メモリセルの各々は、
磁気異方性を有する強磁性層である磁化記録層と、
前記磁化記録層上に設けられた情報を読み出すための読出し層と
を具備し、
前記磁化記録層は、
反転可能な磁化を有する第1磁化反転領域と第2磁化反転領域とを含む磁化反転領域と、
前記第1磁化反転領域との境界に接続され、磁化の向きが固定された第1磁化固定領域と、
前記第2磁化反転領域との境界に接続され、磁化の向きが固定された第2磁化固定領域と
を備え、
前記複数の磁気メモリセルの各々は、
前記第1磁化固定領域に隣接して設けられた第1磁性層と、
前記第2磁化固定領域に隣接して設けられた第2磁性層と
を更に具備し、
前記第1磁性層及び前記第2磁性層が、前記磁化記録層よりも保磁力が大きい強磁性層であり、
前記第1磁化固定領域と前記第2磁化固定領域の磁化が平行であり、
前記第1磁化反転領域と前記第2磁化反転領域とは隣接している
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項1に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第1磁性層及び前記第2磁性層が、反強磁性材料である
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項1に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記磁化記録層が、垂直磁気異方性を有する
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項1に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第1磁化反転領域と前記第2磁化反転領域との境界にくびれが形成されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項1に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第1磁化反転領域と前記第1磁化固定領域との境界、及び、前記第2磁化反転領域と前記第2磁化固定領域との境界に第1くびれが形成されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項5に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第1磁化反転領域と前記第2磁化反転領域との境界に第2くびれが形成され、
前記第2くびれが、前記第1くびれよりも浅い
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項1に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第1磁化固定領域及び前記第2磁化固定領域の幅が、それぞれ前記第1磁化反転領域及び前記第2磁化反転領域の幅よりも大きい
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項1に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記読出し層は、
前記第1磁化反転領域及び前記第2磁化反転領域のいずれか一方に積層されたバリヤ層と、
前記バリヤ層上に積層された磁化ピン層と
を備え、
前記前記第1磁化反転領域及び前記第2磁化反転領域のいずれか一方と前記バリヤ層と前記磁化ピン層とが磁気抵抗効果素子を形成している
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項1に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記読み出し層は、
前記第1磁化反転領域と前記第2磁化反転領域とを跨いで積層された磁化センス層と、
前記磁化センス層上に積層されたバリヤ層と、
前記バリヤ層上に積層された磁化ピン層と
を備え、
前記磁化センス層と前記バリヤ層と前記磁化ピン層とが磁気抵抗効果素子を形成している
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項9に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記磁化記録層が垂直磁気異方性を有し、
前記磁化センス層及び磁化ピン層が面内磁気異方性を有する
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 複数の磁気メモリセルを備える磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記複数の磁気メモリセルの各々は、
磁気異方性を有する強磁性層である磁化記録層と、
前記磁化記録層上に設けられた情報を読み出すための読出し層と
を具備し、
前記磁化記録層は、
反転可能な磁化を有する第1磁化反転領域と第2磁化反転領域とを含む磁化反転領域と、
前記第1磁化反転領域の境界に接続され、磁化の向きが第1方向に固定された第1磁化固定領域と、
前記第2磁化反転領域の境界に接続され、磁化の向きが前記第1方向に固定された第2磁化固定領域と
を備え、
前記第1磁化反転領域と前記第2磁化反転領域の磁化が反平行であり、
前記第1磁化固定領域と前記第2磁化固定領域の磁化が平行であり、
前記第1磁化反転領域と前記第2磁化反転領域とは隣接している
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項11に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第1磁化反転領域と前記第2磁化反転領域との境界にくびれが形成されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項11に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第1磁化反転領域と前記第1磁化固定領域との境界、及び、前記第2磁化反転領域と前記第2磁化固定領域との境界に第1くびれが形成されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項13に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第1磁化反転領域と前記第2磁化反転領域との境界に第2くびれが形成され、
前記第2くびれが、前記第1くびれよりも浅い
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項11に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第1磁化固定領域及び前記第2磁化固定領域の幅が、それぞれ前記第1磁化反転領域及び前記第2磁化反転領域の幅よりも大きい
磁気ランダムアクセスメモリ。 - 請求項11に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第1磁化固定領域、前記第2磁化固定領域、及び、前記第2磁化反転領域の各領域を規定する辺の傾きの符号のマジョリティが、前記第1磁化反転領域を規定する辺の傾きの符号のマジョリティと異なる
磁気ランダムアクセスメモリ。
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