JP5513008B2 - 楕円接合部を有する磁気ランダムアクセスメモリ - Google Patents
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Description
式中、第1項Kは結晶磁気異方性であり、第2項は形状異方性に対応する。第2項内では、ARは、接合部の長さと幅Lとの比として定義される接合部のアスペクト比であり、tは記憶層の厚さであり、Msはその飽和磁化である。楕円率は(AR−1)として定義することができ、%単位で表される。
前記接合部は、異方性形状を有し、
前記強磁性記憶層は、前記磁気トンネル接合部の前記異方性形状の長軸に直交して配向されている結晶磁気異方性を有する結果、前記磁気トンネル接合部の前記異方性形状の長軸に平行に印加された書き込み磁場が、この異方性形状のアスペクト比の増大と共に線形に低減する当該TAS MTJベースのMRAMセルによって解決される。
さらに本発明の課題は、熱アシスト切り替え(TAS)式の、磁気トンネル接合(MTJ)ベースの磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)セル内にデータを書き込むための方法であって、
前記TAS MTJベースのMRAMセルは、高温閾値より上において調整可能である磁化を有する強磁性記憶層と、固定された磁化を有する基準層と、この記憶層とこの基準層との間に配置されている絶縁層とから構成されている磁気トンネル接合部を備え、
前記セルは、前記磁気トンネル接合部に結合されていて且つワード線を介して制御可能である選択トランジスタと、前記磁気トンネル接合部に電気接続された接続電流線と、ワード電流線とをさらに備え、
前記磁気トンネル接合部は、異方性形状を有し、前記強磁性記憶層は、前記磁気トンネル接合部の前記異方性形状の長軸に直交して配向されている結晶磁気異方性を有する結果、前記磁気トンネル接合部MTJの前記異方性形状の長軸に平行に印加された書き込み磁場HRが、この異方性形状のアスペクト比の増大と共に線形に低減する当該方法によって解決される。
磁気トンネル接合部が高温閾値に達するまで磁気トンネル接合部を加熱するステップと、
強磁性記憶層の磁化を、基準層の磁化方向に本質的に平行または非平行の方向に配向するステップと、
強磁性記憶層の磁化が固定される低温閾値まで磁気トンネル接合部を冷却するステップと
を含む、方法も包含する。
2 磁気トンネル接合部
21 記憶層
21a 強磁性記憶層
21b 反強磁性記憶層
22 絶縁層
23 基準層
23a 第1の強磁性基準層
23b 非強磁性基準層
23c 第2の強磁性基準層
24 反強磁性基準層
3 選択トランジスタ
31 接合部電流パルス
4 ワード電流線
41 ワード磁場
5 ビット電流線
51 ビット磁場
6 制御電流線
7 接続電流線
AR メモリセルのアスペクト比
AR−1 メモリセルの楕円率
Eb バリアエネルギー
HR 強磁性記憶層の書き込み磁場(保持場)
L 接合部の幅
Ms メモリセルの飽和磁化
RA 絶縁層の抵抗と面積との積
t 記憶層の厚さ
TBS 反強磁性記憶層の遮断温度
TBR 反強磁性基準層の遮断温度
Δe 接合部異方性の最大ばらつき
Claims (11)
- 高温閾値より上において調整可能である磁化を有する強磁性記憶層と、固定された磁化を有する基準層と、この記憶層とこの基準層との間に配置されている絶縁層とから構成されている磁気トンネル接合部を備える、熱アシスト切り替え(TAS)書き込み手順を使用する磁気トンネル接合(MTJ)ベースの磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)セルにおいて、
前記接合部は、異方性形状を有し、
前記強磁性記憶層は、前記磁気トンネル接合部の前記異方性形状の長軸に直交して配向されている結晶磁気異方性を有する結果、前記磁気トンネル接合部(MTJ)の前記異方性形状の長軸に平行に印加された書き込み磁場(HR)が、この異方性形状のアスペクト比の増大と共に線形に低減する当該TAS MTJベースのMRAMセル。 - 前記磁気トンネル接合部の前記異方性形状は、楕円、矩形、三日月形、半楕円、または菱形である請求項1に記載のTAS MTJベースのMRAMセル。
- 前記磁気トンネル接合部は、1.0〜1.5の間、1.0〜1.1の間、または1.0〜1.05の間に含まれるアスペクト比を有する異方性形状を成す請求項1または2に記載のTAS MTJベースのMRAMセル。
- 前記磁気トンネル接合部は、1.05のアスペクト比を有する異方性形状を成す請求項1または2に記載のTAS MTJベースのMRAMセル。
- 前記磁気トンネル接合部は、前記強磁性記憶層に交換結合し、低温閾値より下においてこの強磁性記憶層の磁化を固定し、前記高温閾値より上においてこの強磁性記憶層の磁化を自由にする反強磁性記憶層をさらに備える請求項1〜4のいずれか1項に記載のTAS MTJベースのMRAMセル。
- 前記磁気トンネル接合部は、反強磁性基準層をさらに備え、
この基準層は、前記反強磁性基準層によって固定されている単一の強磁性基準層を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載のTAS MTJベースのMRAMセル。 - 前記磁気トンネル接合部は、反強磁性基準層をさらに備え、
この基準層は、非強磁性基準層によって反強磁性結合されている第1の強磁性基準層および第2の強磁性基準層を備え、前記第1および第2の強磁性基準層のうちの少なくとも1つの強磁性基準層が、前記反強磁性基準層によって固定されている請求項1〜5のいずれか1項に記載のTAS MTJベースのMRAMセル。 - 請求項1〜7のいずれか1項を特徴とする複数のTAS MRAMセルを備えるアレイから形成される磁気メモリ素子。
- 熱アシスト切り替え(TAS)式の、磁気トンネル接合(MTJ)ベースの磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)セル内にデータを書き込むための方法であって、
前記TAS MTJベースのMRAMセルは、高温閾値より上において調整可能である磁化を有する強磁性記憶層と、固定された磁化を有する基準層と、この記憶層とこの基準層との間に配置されている絶縁層とから構成されている磁気トンネル接合部を備え、
前記セルは、前記磁気トンネル接合部に結合されていて且つワード線を介して制御可能である選択トランジスタと、前記磁気トンネル接合部に電気接続された接続電流線と、ワード電流線とをさらに備え、
前記磁気トンネル接合部は、異方性形状を有し、前記強磁性記憶層は、前記磁気トンネル接合部の前記異方性形状の長軸に直交して配向されている結晶磁気異方性を有する結果、前記磁気トンネル接合部(MTJ)の前記異方性形状の長軸に平行に印加された書き込み磁場(HR)が、この異方性形状のアスペクト比の増大と共に線形に低減する当該方法において、
前記方法は、
前記磁気トンネル接合部が、高温閾値に達するまで、この磁気トンネル接合部を加熱するステップと、
前記強磁性記憶層の磁化を、前記基準層の磁化配向と平行または非平行の方向に配向するステップと、
前記強磁性記憶層の磁化が固定される低温閾値に、前記磁気トンネル接合部を冷却するステップとから成る当該方法。 - 前記磁気トンネル接合部を加熱することは、前記トランジスタが開モードにあるときに、接合部電流パルスを、前記接続電流線を介して前記磁気トンネル接合部に通電することから成る請求項9に記載の方法。
- 前記強磁性記憶層の磁化を配向することは、前記ワード電流線に電流を通電することによって生成されたワード磁場によって実施される請求項9または10に記載の方法。
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