JPWO2019244998A1 - 磁気メモリ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図5〜図10を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。第1実施形態の磁気メモリ装置100は、STT−MRAM(Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory)を用いた磁気メモリ装置(以下、「STT−MRAM装置」と呼ぶ。)であり、図5に示すように、メモリセルアレイ110と、選択回路120と、Xデコーダ130と、コントローラ140と、を備える。
次に、図11〜図17を参照し、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態の磁気メモリ装置200は、1トランジスタ(Tra)−1MTJ型のSTT−MRAM装置であり、図11に示すように、メモリセルアレイ210と、選択回路220と、Xデコーダ230と、コントローラ240と、を備える。
次に、図18〜図21を参照して本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態の磁気メモリ装置300は、SOT−MRAM(Spin-Orbit Torque Magnetic Random Access Memory)を用いた磁気メモリ装置(以下、「SOT−MRAM装置」と呼ぶ。)であり、図18に示すように、メモリセルアレイ310と、選択回路320と、Xデコーダ330と、コントローラ340と、を備える。
図22に、第4実施形態の磁気メモリ装置400の構成を示す。磁気メモリ装置400は、STT−MRAM装置であり、図22に示すように、クロスポイント型のメモリセルアレイ110と、選択回路420と、Xデコーダ130と、コントローラ440と、を備える。第4実施形態の磁気メモリ装置400と第1実施形態の磁気メモリ装置100は、選択回路の構成と、コントローラによる書き込み制御方法が異なる。以下では、第1実施形態の磁気メモリ装置100と異なる点を主に説明する。
図25に、第5実施形態の磁気メモリ装置500の構成を示す。磁気メモリ装置500は、1Tra−1MTJ型のSTT−MRAM装置であり、図25に示すように、メモリセルアレイ210と、選択回路520と、Xデコーダ230と、コントローラ540と、を備える。
図26に、第6実施形態の磁気メモリ装置600の構成を示す。磁気メモリ装置600は、SOT−MRAM装置であり、図26に示すように、メモリセルアレイ310と、選択回路620と、Xデコーダ330と、コントローラ640と、を備える。
101、203、303 メモリセル
110、110A、210、210A、210B、310、310A メモリセルアレイ
120、120A、220、220A、220B、320、320A、420、520、620 選択回路
121、221、321 第1コントロール線
122、222、322 第2コントロール線
123、223、323 第3コントロール線
130、230、230B、330 Xデコーダ
140、140A、240、240A、240B、340、340A、440、540、640 コントローラ
151、152、153、251、252、253、351、352、353 トランジスタ
151a、152a、251a、252a、351a、352a ゲート
151b、152b、251b、252b、351b、352b ドレイン
151c、152c、251c、252c、351c、352c ソース
201、301 MTJ素子
202 選択トランジスタ
202a ゲート
202b ドレイン
202c ソース
266、276 ソース線
302 電極
31_1、31_2、31_3 重金属層
421 Yデコーダ
431、432 書き込みドライバ
451、452 トランジスタ
461、491、492 NOTゲート
471、472 NANDゲート
A0、A1 アドレス信号
BL1、BL2、BL3 ビット線
WL ワード線
Iw 書き込み電流
S1、S2 選択信号
Claims (9)
- 一方向に延在し、且つ所定間隔で互いに平行に配列された複数の配線と、前記複数の配線に接続され、前記複数の配線の延在方向及び配列方向に沿ってマトリクス状に配置され、且つ各々が磁気抵抗効果素子を有する複数のメモリセルと、を有するメモリセルアレイと、
前記複数の配線に接続され、前記複数の配線の中から互いに非隣接の配線を選択する選択回路と、
前記選択回路に接続されたコントローラであって、前記メモリセルアレイにデータを書き込むとき、前記選択回路を制御して前記非隣接の配線を選択させ、選択された前記非隣接の配線に同時に書き込み電流を流すコントローラと、
を備える、磁気メモリ装置。 - 前記選択回路は、2本以上のコントロール線を有し、
前記複数の配線において隣接する配線が、それぞれ、前記2本以上のコントロール線の異なるコントロール線に接続され、
前記メモリセルアレイにデータを書き込むとき、前記コントローラは、前記2本以上のコントロール線を個別に制御して、前記複数の配線において隣接する配線に異なるタイミングで前記書き込み電流を流す、請求項1に記載の磁気メモリ装置。 - 前記選択回路は、前記複数の配線にそれぞれ接続された複数のトランジスタを備え、
前記複数のトランジスタのうち、前記複数の配線において隣接する配線に接続されたトランジスタは、それぞれ、前記2本以上のコントロール線の異なるコントロール線に接続され、
前記コントローラは、コントロール線ごとに前記複数のトランジスタのオンとオフを制御する、請求項2に記載の磁気メモリ装置。 - 前記メモリセルアレイにデータを書き込むとき、前記コントローラは、配線選択のためのアドレス信号を前記選択回路に出力し、
前記選択回路は、前記コントローラから出力された前記アドレス信号に従って、前記複数の配線の中から前記書き込み電流を流す前記非隣接の配線を選択する、請求項1に記載の磁気メモリ装置。 - 前記磁気抵抗効果素子は、スピン注入トルクにより磁化反転する磁気トンネル接合素子である、請求項1〜4の何れか1項に記載の磁気メモリ装置。
- 前記メモリセルアレイは、前記複数の配線としての複数のビット線と、前記複数のビット線に交差し、所定間隔で平行に配列された複数のワード線と、を有し、
前記メモリセルアレイは、前記複数のメモリセルが前記複数のビット線と前記複数のワード線との交点にそれぞれ位置するクロスポイント型のメモリセルアレイである、請求項1〜5の何れか1項に記載の磁気メモリ装置。 - 前記複数のメモリセルの各々は、
前記磁気抵抗効果素子として、スピン注入トルクにより磁化反転する磁気トンネル接合素子と、
前記磁気トンネル接合素子に接続され、前記磁気トンネル接合素子をアクセス対象として選択するための選択トランジスタと、
を有する、請求項1〜4の何れか1項に記載の磁気メモリ装置。 - 前記磁気抵抗効果素子は、スピン軌道トルクにより磁化反転する磁気トンネル接合素子である、請求項1〜4の何れか1項に記載の磁気メモリ装置。
- 前記メモリセルアレイには、前記複数の配線として複数の重金属層が配列され、
前記複数のメモリセルは、前記磁気抵抗効果素子として、スピン軌道トルクにより磁化反転する複数の磁気トンネル接合素子をそれぞれ有し、
前記複数の磁気トンネル接合素子は、前記複数の重金属層上に配置される、請求項1〜4の何れか1項に記載の磁気メモリ装置。
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Citations (3)
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JP2013200930A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
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