KR20060125688A - 감소된 스위칭 필드 편차를 갖는 자기 저항 랜덤 액세스메모리 - Google Patents

감소된 스위칭 필드 편차를 갖는 자기 저항 랜덤 액세스메모리 Download PDF

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Abstract

다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스들(10)의 어레이로서, 각각의 메모리 디바이스는 비자기 스페이서 영역(22) 및 비자기 스페이서 영역의 표면에 인접하여 위치된 자유 자기 영역(24)을 포함하고, 자유 자기 영역은 복수의 자기층들(36, 34, 38)을 포함하고, 비자기 스페이서 영역의 표면에 인접하여 위치된 복수의 자기층들의 자기층(36)은 그 후에 그 위에 성장된 자기층들(34, 38) 각각의 두께보다 실질적으로 큰 두께를 갖고, 두께는 메모리 디바이스들의 어레이의 각각의 메모리 디바이스에 대한 자기 스위칭 필드가 더 균일하도록 자기 스위칭 편차를 향상시키도록 선택된다.
비자기 스페이서 영역, 자유 자기 영역, 자기 스위칭 편차

Description

감소된 스위칭 필드 편차를 갖는 자기 저항 랜덤 액세스 메모리{Magnetoresistive random access memory with reduced switching field variation}
우선권 출원 참조
본 출원은 2003년 8월 25일자로 특허 출원 번호 10/648,466호로서 미국에 출원되었다.
본 발명은 반도체 메모리 디바이스들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 다중 계층 자기 메모리 셀들의 어레이의 스위칭 특성들에 관한 것이다.
종래, 다양한 자기 재료들 및 구조체들이 비휘발성 메모리 소자들, 디스크 드라이브들용 판독/기록 헤드들, 및 다른 자기형 적용들을 위한 자기 저항 재료들을 형성하도록 이용되어 왔다. 이들 구조체들 내의 구성 요소의 자기 영역들의 자기 상태들의 상대 변화들에 기인하는 저항 변화들은 메모리들의 경우에 정보가 저장되게 하고, 또는 판독 헤드들의 경우에는 판독을 허용한다. 자기 랜덤 액세스 메모리(Magnetic Random Access Memory)(이하, MRAM이라 칭함)와 같은 자기 저항 재료로 제조된 메모리들은 현재 널리 생산되는 메모리들 내에 연관된 몇몇 단점들을 극복하는 가능성을 갖는다. DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 및 플래쉬(FLASH)는 널리 사용되는 메모리들의 3가지 주요한 유형들이다. 이들 메모리 디바이스들 각각은 정보를 저장하기 위해 전자 전하를 사용하고, 그 각각은 고유의 장점들 및 단점들을 갖는다. SRAM은 고속 판독 및 기록 속도를 갖지만, 휘발성이고 큰 셀 면적을 필요로 한다. DRAM은 고밀도를 갖지만, 또한 휘발성이며 매 수초마다 저장 커패시터의 리프레시를 필요로 한다. 이 요구는 제어 전자 기기들의 복잡도를 증가시킨다. 플래쉬는 현재 사용되는 주요 비휘발성 메모리 디바이스이다. 플래쉬는 정보를 저장하기 위해 부유 산화물층에 포획된 전하를 사용한다. 플래쉬의 결점들은 높은 전압 요구들 및 느린 프로그램 및 소거 시간들을 포함한다. 또한, 플래쉬 메모리는 메모리 고장 전에 104 내지 106의 열악한 기록 내구성을 갖는다. 게다가, 적당한 데이터 보존을 유지하기 위해, 게이트 산화물의 두께가 전극 터널링을 허용하는 임계치를 상회하여 유지되어야 하고, 따라서 플래쉬의 스케일링 경향들을 제한한다. MRAM은 리프레시의 요구 없이 DRAM과 유사한 속도 성능을 갖고, 휘발성 없이 SRAM에 비해 향상된 밀도 성능을 갖고, 플래쉬에 비해 향상된 내구성 및 기록 성능을 가질 가능성을 갖는다.
상술한 자기 저항 디바이스들 및 MRAM은 특히 재료 스택 내의 구성 요소의 자기층들의 자화 방향들의 변화에 기인하는 저항 변화들에 의존한다. 일반적으로, MRAM 디바이스들은 그 자화 방향이 고정된 고정층인 자기층, 및 그 자화 방향이 산화물(터널링 자기 저항) 또는 도전체(거대 자기 저항)의 스페이서 층에 의해 분리된 두 개 이상의 안정 방향들 사이에서 자유롭게 스위칭되는 자유층인 자기층을 포 함한다. 전형적인 MRAM 구조들은 상호 수직인 전류 라인들의 크로스포인트(crosspoint)의 교점(intersection)에 개별 자기 저항 소자들을 레이아웃하는 것을 수반한다. 이들 라인들은 소자와 접촉할 필요가 없다. 이들의 용도는 주로 소자 내에 자유층의 자화 방향을 스위칭하기 위해 이들의 길이를 따라 전류를 통과시킴으로써 자기장들을 제공하는 것이다. 이들 필드들이 없으면, 자유층의 자화 방향은 안정하다. 이는 정보가 메모리에 기록되는 절차이다. 판독 정보는 일반적으로 소자를 통해 소전류를 통과시키고 기준 저항에 저항을 비교함으로써 성취된다.
MRAM 디바이스의 성공적인 동작을 위해, 소자들의 어레이의 자유층들의 자기 동작은 매우 균일한 것이 요구된다. 이는 상술한 크로스포인트 구조에 관련된다. 전류 라인들은 각각 그 상태를 변경시키도록 자유층에 요구되는 자기장의 근사적으로 절반, 즉 스위칭 필드의 절반을 생성하기에 충분한 전류를 제공한다. 자기 상태는 본원에서 자유층의 안정한 자화 방향으로서 정의된다. 두 개의 절반 필드들은 소자들의 자유층 자기 상태가 변경될 수 있도록 거기에 충분한 필드를 제공하기 위해 전류 라인들의 교점에서 조합된다. 어레이 내의 모든 다른 비트들은 최대로 근사적으로 절반의 스위칭 필드에 노출된다. 비트들의 어레이를 위한 스위칭 필드 또는 자기 동작의 균일성은, 생성된 절반 필드들이 그 상태를 스위칭하도록 원하지 않는 비트를 부주의하게 유도하지 않고 게다가 두 개의 절반 필드들이 어레이 내의 모든 비트들을 스위칭하도록 조합되도록 필수적이다.
따라서, 비트간 스위칭 필드의 편차를 감소시키는 수단을 제공하는 것이 매우 유리하고 본 출원의 목적이다.
본 발명의 상기 및 부가의 및 더 구체적인 목적들 및 장점들은 이하의 도면들과 관련하여 취한 그의 양호한 실시예의 이하의 상세한 설명으로부터 당업자들에게 즉시 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 다중 계층 자기 메모리 셀의 확대 개략 측면도.
도 2는 단일 벌크 니켈 철 코발트(NiFeCo) 층의 두께에 대한 자기 고유 이방성의 상대 편차의 그래프.
도 3은 단일 패터닝된 니켈 철 코발트(NiFeCo) 층의 두께에 대한 패터닝된 비트들의 스위칭 필드의 상대 편차를 도시하는 도면.
도 4는 자기층의 자기 이방성 및 상대 자기 이방성 편차를 실험적으로 측정하는데 사용된 자기 메모리 셀의 개략도.
도 5는 자기층의 두께에 대한 도 4에 도시된 자기 고유 이방성의 상대 자기 이방성 편차의 그래프.
도 6은 재료 스택의 상이한 조합들에 대한 두 개 및 3개의 형상비들에 대한 도 1에 도시된 자기 메모리 셀의 상대 스위칭 편차의 그래프.
이제, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스케일링 가능한 자기 저항 터널링 접합 메모리 셀(10)의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 스케일링 가능한 자기 저항 터널링 접합 메모리 셀(10)은, 시드층(14)이 그 상부에 위치되는 지지 기판(12)을 포함한다. 지지 기판(12)은 예를 들면 반도체 기판 또는 웨이퍼일 수 있고, 반도체 제어 디바이스들이 이후에 그 상부에 형성될 수 있다. 시드층(14)은 재료의 잔류층들의 형성 및 동작을 보조하도록 지지 기판(12) 상에 형성된다. 다음, 반강자성층(16)이 시드층(14) 상에 위치되고, 예를 들면 망간(Mn)이 Ni, Fe, Pt, Rh 중 하나 또는 이들의 혼합물들의 합금들을 포함한다. 시드층(14)은 선택적인 것이고 예시적인 목적으로 본 양호한 실시예에 포함되었다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 반강자성층(16)의 위치설정은 제조 편의를 위해 다수의 다른 가능한 형태들로 이용 가능하다.
합산 자기 모멘트 벡터(20)를 갖는 제1 자기 영역(18)이 반강자성층(16) 상에 위치된다. 비자기 분리층(22)이 제1 자기 영역(18) 상에 위치되고, 합산 자기 모멘트 벡터(26)를 갖는 제2 자기 영역(24)이 비자기 분리층(22) 상에 위치된다. 비자기 분리층(22)은 터널링 자기 저항을 나타내는 자기 터널 접합을 생성하기 위한 터널링 배리어로서 동작하는 유전성 재료일 수 있고, 또는 거대 자기 저항을 나타내는 층상 금속 구조를 생성하기 위한 구리와 같은 도전성 재료일 수 있다. 비자기 분리층(22)은 다중 절연층들을 포함할 수 있지만, 예시적인 목적들로 하나의 층으로서 도시되어 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
반강자성층(16)은, 충분한 자기장이 층(16)의 피닝(pinning) 작용을 극복하기 위해 공급되지 않으면 양호한 자기축을 따라 단방향으로 합산 자기 모멘트 벡터(20)를 피닝한다. 일반적으로, 반강자성층(16)은 의사 신호들 및 정상 셀 기록 신 호들이 합산 자기 모멘트 벡터(20)를 스위칭하지 않는 것을 보장하도록 충분히 두껍다.
양호한 실시예에서, 고정 자기 영역(18)은 강자성층(30)과 강자성층(32) 사이에 개재된 반강자성 결합 스페이서층(28)의 3층 구조를 포함하는 합성 반강자성층 재료를 포함한다. 그러나, 자기 영역(18)은 3층 구조 이외의 합성 반강자성층 재료를 포함할 수 있고, 본 실시예에서의 3층 구조의 사용은 단지 예시적인 목적이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 자기 영역(18)은 고정 강자성 영역인데, 즉, 층들(30, 32)의 자기 모멘트 벡터들이 적당히 인가된 자기장의 존재시에 자유롭게 회전하지 못하고 층(32)이 기준층으로서 사용된다는 것을 의미한다.
자유 자기 영역(24)은 반강자성 결합된 N개의 강자성층들을 포함하는 합성 반강자성층 재료를 포함하고, 여기서 N은 2 이상의 정수이다. 본원에 나타낸 실시예에서, 단순화를 위해 N은 자기 영역이 강자성층(36)과 강자성층(38) 사이에 개재된 반강자성 결합 스페이서층(34)을 갖는 3층 구조를 포함하도록 2로 선택된다. 강자성층들(36, 38) 각각은 두께들(40, 42)을 각각 갖는다. 또한, 반강자성 결합 스페이서층(34)은 두께(44)를 갖는다. 자기 영역(24) 내의 합성 반강자성 층상 재료는 상이한 수의 강자성층들을 갖는 다른 구조들을 포함할 수 있고, 본 실시예의 3층 구조는 단지 예시적인 목적이다. 예를 들면, 강자성층/반강자성 결합 스페이서층/강자성층/반강자성 결합 스페이서층/강자성층의 5층 적층체가 사용될 수 있고, 여기서 N은 3이다.
반강자성 결합 스페이서층들(28, 34)은 대부분 종종 Ru, Os, Re, Cr, Rh 및 Cu와, 이들의 혼합물들을 포함한다. 또한, 강자성층들(30, 32, 36, 38)은 대부분 종종 Ni, Fe, Co 또는 이들의 혼합물의 합금들을 포함한다. 강자성층들(36, 38) 각각은 반강자성 결합 스페이서층(34)의 결합에 의해 일반적으로 역평행(anti-parallel)으로 유지되는 자기 모멘트 벡터(46, 48)를 각각 갖는다. 또한, 자기 영역(24)은 합산 자기 모멘트 벡터(26)를 갖는다. 자기장이 인가되지 않을 때, 합산 자기 모멘트 벡터들(20, 26)은 양호한 이방성 자화 용이축(preferred anisotropy easy axis)을 따라 배향된다. 또한, 자기 영역(24)은 자유 강자성 영역인데, 즉 합산 자기 모멘트 벡터(26)가 인가된 자기장의 존재시에 자유롭게 회전한다는 것을 의미한다.
반강자성 결합층들이 자기 영역들(18, 24) 내의 강자성층들 사이에 도시되었지만, 강자성층들은 정자기장들 또는 다른 특징들과 같은 다른 수단을 통해 반강자성 결합될 수 있다. 예를 들면, 높은 형상비를 갖는 구조들에서, 강자성층들은 정자기 플럭스 덮개로부터 역평행 결합된다. 이 경우, 층들 사이의 강자성 교환을 파괴하는 임의의 비자기 스페이서층이 충분할 수 있다. 그러나, 양호한 실시예에서, 인접한 강자성층들은 각각의 인접한 강자성층 사이에 반강자성 결합 재료를 개재시킴으로써 반강자성 결합된다. 합성 반강자성층 재료를 사용하는 하나의 장점은 자기 모멘트 벡터들의 역평행 결합이 소정 두께로 와류(vortex)가 형성되는 것을 방지하는 것이며, 와류는 단일층을 사용하는 경우에 형성될 수 있다.
또한, 스케일링 가능한 자기 저항 터널링 접합 메모리 셀(10)의 제조 중에, 각각의 후속층(즉, 14, 16, 30 등)이 순차적으로 증착되거나 다른 방식으로 형성되 고, 각각의 셀은 반도체 분야에 알려진 기술들 중 임의의 기술의 선택적 증착, 포토리소그래피 처리(photolithography processing), 에칭(etching) 등에 의해 형성될 수 있다. 적어도 강자성층들(36, 38)의 증착 중에, 자기장이 이들 층들에 대한 자화 용이축(이방성 유도됨)을 설정하도록 제공된다. 이 이방성 축은 또한 자기장의 존재시에 어닐링(annealing)에 의해 증착 후에 설정될 수도 있다.
자기 영역(24)의 구조는 실질적으로 MRAM 디바이스들의 어레이에 대한 스위칭에 있어서의 편차에 영향을 준다. 양호한 실시예에서, 스위칭 필드(HSW)의 편차를 최소화하기 위해, 비자기 스페이서 영역(22)에 인접한 자기 영역(24)의 자기층[즉, 층(11)]은 층(38)보다 크고 40Å 내지 120Å의 범위의 두께를 갖도록 형성된다. HSW가 근사적으로 하나의 MRAM 디바이스로부터 또 다른 디바이스에 걸쳐 동일하도록 두꺼운 층(36)이 층(36)의 자기 특성들을 상당히 향상시키는 것으로 발견되었다. 일반적으로, 어레이 내의 소자들의 스위칭 편차는 비자기 분리층(22) 상에 초기에 증착된 자기 재료의 품질에 의해 영향을 받는 것으로 발견되었다. 따라서, 본 출원의 본질은 층(36)의 재료 품질을 최적화하고 층(36)을 SAF 구조체의 부분이 되게 함으로써 허용 가능한 스위칭 특성들을 보유하는 것이다. 상술한 바와 같이, SAF 구조체들은 자화 와류들(자화 방향이 단축방향이 아니고 원형임)의 형성의 감소 및 스위칭 필드를 제어하는 방법을 제공한다. 미국 특허 제6,531,723호를 참조하라.
자기층(36)의 자기 품질의 상당한 열화는 근사적으로 50Å 내지 60Å 미만의 두께에서 시작한다(도 2 참조). 이는 평균 이방성으로 정규화된 고유 재료 이방성의 상대 편차의 증가에 의해 알 수 있다. 고유 재료 이방성은 양호한 안정한 단축 자기 방향을 규정하는 에너지이다. 비평형 자유 자기 영역에 대한 스위칭 필드(HSW)의 크기는 고유 이방성에 의해 부분적으로 제어되고(미국 특허 제6,531,723호 참조), 고유 이방성의 더 큰 편차는 패터닝된 MRAM 디바이스들에 대한 자기 스위칭 필드(HSW)의 편차의 증가로부터 직접 기인할 것이다. 도 2에 도시된 것은 알루미늄 산화물층(22) 상의 자기장에 증착되고 30분 동안 약 250℃에서 자기장에서 어닐링된 자기층(36)에 대해 근사적으로 20Å 내지 60Å 범위 내의 다양한 두께들(40)에 대해 측정된 고유 재료 이방성의 상대 편차이다. 도시된 바와 같이, 고유 이방성의 상대 편차는 두꺼운 자기층들에 대해 감소하고, 이는 비자기 스페이서 영역에 인접하여 위치된 두꺼운 자기층들로 성장된 자기 메모리 셀들이 향상된 자기 특성들을 나타낼 수 있는 것을 예시한다.
이제, 도 3을 참조하면, 층의 두께에 대한 단일 자유 자기층[즉, 두께(44)가 0이고, 두께(42)가 0임]을 갖는 패터닝된 자기 소자들의 어레이에 대한 자기 스위칭 필드(HSW)의 상대 편차의 그래프가 도시되어 있고, 층은 알루미늄 산화물 비자기 스페이서층(22) 상에 성장한 니켈 철 코발트(NiFeCo)로 구성된다. 소자들의 크기 및 형상은 0.45 마이크로미터의 폭을 갖는 형상비 2의 타원형이다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 근사적으로 40Å에서 시작하는 어레이 내의 스위칭 필드들의 상대 편차에서의 최소값이 존재한다. 40Å보다 크면, 상대 편차는 증가하는 모멘 트로 스케일링하는 비트간 형상 이방성의 편차들에 의해 지배받기 때문에 두께가 일정하다. 40Å 미만에서는 감소하는 두께에 의한 상대 편차의 증가가 존재한다. 이 동작은 도 2에 도시된 재료 품질의 열화에 기인하는 것이다. 얇은 자기층의 열악한 자기 특성들은 MRAM 디바이스들의 어레이에서 하나의 MRAM 디바이스로부터 또 다른 디바이스로의 자기 스위칭 필드 편차를 직접 증가시킨다. 양호한 실시예는 층(38 내지 36)을 반강자성 결합함으로써 전체 적층체를 효과적으로 더 얇게 하면서 더 양호한 재료 품질을 갖고, 층(36)을 더 두껍게 함으로써 이들 단점들에 접근한다. 양호한 실시예는 두꺼운 층의 재료 품질이지만 얇은 층의 형상 분포 및 와류의 결여를 갖는다.
이제, 도 4를 참조하면, SAF 층들(72)의 자기 이방성 및 상대 자기 이방성 편차를 실험적으로 측정하는데 사용된 자기 메모리 셀(50)이 도시되어 있다. 절연층(54)은 도전층(52) 상에 위치되고, 두께(58)를 갖는 자기층(56)이 절연층(54) 상에 위치된다. 두께(62)를 갖는 강자성 스페이서층(60)이 자기층(56) 상에 위치되고, 두께(66)를 갖는 자기층(64)이 스페이서층(60) 상에 위치된다. 또한, 절연층(68)이 자기층(64) 상에 위치되고, 도전층(70)이 절연층(68) 상에 위치된다.
이 특정예에서, 도전층들(52, 70)은 탄탈(Ta)을 포함하고, 절연층들(54, 68)은 알루미늄 산화물(AlO)을 포함한다. 또한, 본 특정예에서, 자기층들(56, 64)은 니켈 철(NiFe)을 포함하고 스페이서층(60)은 루테늄(Ru)을 포함하고, 자기층들(565, 64)은 반강자성 결합된다. 본 특정예의 층들(52, 54, 56, 60, 64, 68, 70) 내에 포함되는 재료들은 측정 결과를 예시하기 위한 논의의 용이성 및 단순화를 위 해 선택된 것이고 다른 재료들이 선택될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
양호한 실시예에서, 자기층들(56, 64)은 스페이서층(60)에 의해 반강자성 결합된다. 그러나, 자기층들(56, 64)은 다른 수단을 통해 자기적으로 결합될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 셀(50)은 실험 결과를 나타내기 위한 논의의 용이성 및 단순화를 위해 두 개의 자기층들[즉, 층들(56, 64)]을 포함하는 것으로서 예시되어 있다.
이제, 도 5를 참조하면 도 4에 도시된 바와 같은 두께(66)에 대한 SAF 구조체(72)의 상대 자기 이방성 편차의 그래프가 도시되어 있다. 본 예에서, 두께(66)는 근사적으로 20Å 내지 120Å으로 변화되고, 두께(58)는 근사적으로 40Å이다. 도시된 바와 같이, 상대 자기 이방성 편차는 두께(66)의 함수로서 근사적으로 일정하다. 이 결과는 편차가 터널링 배리어 접합부(54)에 인접하여 실질적으로 두께(58)(도 2 참조)에 의존하고 그 상부에 자기 성장한 후속층들[즉, 층(64)]에는 무관하다는 것을 나타낸다.
이제, 도 6을 참조하면, 터널 배리어(22) 상에 먼저 비평형 SAF의 두꺼운 층들을 증착함으로써 패터닝된 비트들의 스위칭 분포폭(시그마)의 측정된 향상이 도시되어 있다. 도 6에 도시된 것은 0.45 마이크로미터의 폭의 형상비 2 및 3의 타원형 비트들의 어레이에 대한 얇은 층 두께의 함수로서 얇은 자기층(36) 상에 성장한 두꺼운 자기층(38)의 편차로 나눈 두꺼운 자기층(36) 상에 성장한 얇은 자기층(38)에 대한 편차의 비이다. 예를 들면, 자기 영역(24) 내의 얇은 층이 15Å으로부터 45Å으로 증가함에 따라, 터널 배리어(22) 상에 얇은 층을 증착하기 위해 터 널 배리어(22) 상에 먼저 두꺼운 층을 증착하는 것으로부터의 시그마들의 비는 근사적으로 15Å에서 0.6으로부터 45Å에서 0.95로 증가한다. 어레이 내의 편차는 터널 배리어(22) 상에 양호한 재료 품질을 갖는 층을 증착함으로써 40% 정도 감소될 수 있다. 이 결과는 근사적으로 50Å 미만의 두께에서 소자들의 어레이에 대한 스위칭 필드의 편차는 두꺼운 층이 터널링 배리어(22) 상에 증착될 때 감소된다는 것을 나타낸다. 예시의 목적으로 선택된 본원의 실시예들에 대한 다양한 변경들 및 수정들이 당업자들에게 즉시 수행될 수 있을 것이다. 예를 들면, 두께는 재료 품질을 향상시키기 위한 하나의 방법이다. 게다가, 향상된 재료 품질은 터널 배리어의 상부에 CoFeB 합금들과 같은 비정질 합금의 증착으로부터 얻어질 수 있다. 또한, 재료 품질은 고온 어닐링 및 증착들을 통해 향상될 수 있다. 이러한 수정들 및 변형들이 본 발명의 사상으로부터 일탈하지 않는 범위에서, 이들은 이하의 청구범위의 적절한 해석에 의해서만 한정되는 그의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.
본 발명을 당업자들이 이해하고 실시하는 것을 가능하게 하기 위해 이러한 명확하고 간결한 용어들로 설명되었고, 본 발명은 이하의 내용을 청구한다.

Claims (32)

  1. 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스에 있어서,
    표면 및 대향 표면을 갖는 비자기 스페이서 영역; 및
    상기 비자기 스페이서 영역의 표면에 인접하여 위치된 자유 자기 영역으로서, 복수의 자기층들을 포함하는, 상기 자유 자기 영역을 포함하고,
    상기 복수의 자기층들의 상기 비자기 스페이서 영역의 표면에 인접하여 위치된 자유 자기층은 향상된 재료 품질을 갖는, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 자기층들의 상기 비자기 스페이서 영역의 표면에 인접하여 위치된 상기 자기층의 두께는 근사적으로 40Å 내지 120Å의 범위이고, 상기 향상된 재료 품질은 두께를 증가시킴으로써 얻어지는, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 자기층들의 상기 비자기 스페이서 영역의 표면에 인접하여 위치된 상기 자기층은 비자기 스페이서 상에 향상된 성장 특성들을 갖는 재료로 이루어지는, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 자기층들의 상기 비자기 스페이서 영역의 표면 에 인접하여 위치된 상기 자기층은 비정질 자기 합금인, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 자기층들의 상기 비자기 스페이서 영역의 표면에 인접하여 위치된 상기 자기층은 100℃보다 높은 온도들에서 증착되거나 어닐링(annealling)되는, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 자유 자기 영역은 반강자성 결합 스페이서 재료의 적어도 하나의 층을 포함하는, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 반강자성 결합 스페이서 재료는 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 크롬(Cr), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 로듐(Rh), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 및 이들의 합금들 중 적어도 하나를 포함하는, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 자유 자기 영역은 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 망간(Mn), 이들의 조합들 및 이들의 합금들 중 적어도 하나를 포함하는, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 자유 자기 영역은 반강자성 결합된 N개의 강자성층들 을 포함하는 합성 반강자성 재료 영역을 포함하고, 여기서 N은 2보다 크거나 같은 정수인, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 각각의 N개의 강자성층은 상기 N개의 강자성층들의 각각의 인접한 강자성층 사이에 반강자성 결합 재료의 층을 개재시킴으로써 반강자성 결합되는, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 고정 자기 영역은 상기 비자기 스페이서 영역의 대향 표면상에 위치되는, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 비자기 스페이서 영역은 알루미늄 산화물(AlO), 알루미늄 질화물(AlN), 실리콘 산화물(SiO), 및 각각의 인접 영역을 갖는 터널링 배리어(tunneling barrier)를 형성하는 또 다른 유전성 재료 중 적어도 하나를 포함하는, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  13. 제1항에 있어서, 상기 비자기 스페이서는 구리(Cu), 크롬(Cr), 은(Ag) 및 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하는 도전성 재료인, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  14. 제9항에 있어서, 상기 비자기 스페이서의 표면에 인접하여 위치된 상기 합성 반강자성 재료 영역의 하나의 강자성층은 상기 합성 반강자성 재료 영역을 포함하는 다른 N개의 강자성층들 중 임의의 하나와 적어도 같은 두께인, 다중-상태, 다중-계층 자기 메모리 디바이스.
  15. 자기 스위칭 필드(magnetic switching field) 및 자기 스위칭 필드 편차(magnetic switching field variation)를 갖는 복수의 자기 메모리 디바이스들에 있어서, 각각의 디바이스는:
    표면 및 대향 표면을 갖는 비자기 스페이서 영역; 및
    자유 자기 영역으로서, 상기 자유 자기 영역은 상기 비자기 스페이서 영역의 표면상에 위치되고, 상기 자유 자기 영역은 상기 비자기 스페이서 영역에 인접하여 위치된 어떤 두께를 갖는 제1 자기층 및 어떤 두께를 갖는 제2 자기층을 포함하고 상기 제1 및 제2 자기층들은 스페이서 영역에 의해 분리되고, 상기 제1 자기층의 두께는 상기 제2 자기층의 두께보다 실질적으로 크고, 상기 제1 자기층의 두께는 원하는 자기 스위칭 편차를 얻도록 선택되는, 상기 자유 자기 영역을 포함하는, 자기 메모리 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 자기층의 두께는 상기 복수의 자기 메모리 디바이스들의 각 자기 메모리 디바이스에 대해 근사적으로 40Å 내지 120Å의 범위인, 자기 메모리 디바이스.
  17. 제15항에 있어서, 상기 강자성 스페이서 영역은 반강자성 결합 스페이서 재료를 포함하는, 자기 메모리 디바이스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 반강자성 결합 스페이서 재료는 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 크롬(Cr), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 로듐(Rh), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 및 이들의 합금들 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 메모리 디바이스.
  19. 제15항에 있어서, 상기 제1 자기층의 두께는 근사적으로 상기 제2 자기층의 두께의 1.5배 내지 제2 자기층의 두께의 3배의 범위인, 자기 메모리 디바이스.
  20. 제15항에 있어서, 고정 자기 영역이 상기 비자기 스페이서 영역의 대향 표면 상에 위치되는, 자기 메모리 디바이스.
  21. 제20항에 있어서, 상기 비자기 스페이서 영역은 알루미늄 산화물(AlO), 알루미늄 질화물(AlN), 실리콘 산화물(SiO), 및 각각의 인접 영역을 갖는 터널링 배리어를 형성하는 또 다른 적절한 유전성 재료 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 메모리 디바이스.
  22. 제20항에 있어서, 상기 비자기 스페이서는 구리(Cu), 크롬(Cr), 은(Ag) 및 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하는 도전성 재료인, 자기 메모리 디바이스.
  23. 자기 스위칭 필드 편차를 갖는 복수의 자기 메모리 디바이스들을 제조하는 방법에 있어서, 복수의 자기 메모리 디바이스들의 각 자기 메모리 디바이스를 제조하는 방법은:
    표면 및 대향 표면을 갖는 비자기 스페이서 영역을 제공하는 단계; 및
    자유 자기 영역을 위치시키는 단계로서, 상기 자유 자기 영역은 상기 비자기 스페이서 영역의 표면상에 위치되고, 상기 자유 자기 영역은 복수의 자기층들을 포함하며, 상기 비자기 스페이서 영역에 인접하여 위치된 복수의 자기층들의 자기층은 원하는 자기 스위칭 필드 편차를 얻기 위해 그 후에 그 위에 성장된 자기층들의 두께보다 실질적으로 큰 두께를 갖는, 자기 메모리 디바이스 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 복수의 자기층들의 상기 비자기 스페이서 영역에 인접하여 위치된 상기 자기층의 두께는 상기 복수의 자기 메모리 디바이스들의 각 자기 메모리 디바이스에 대해 근사적으로 40Å 내지 120Å의 범위인, 자기 메모리 디바이스 제조 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 자유 자기 영역은 반강자성 결합 스페이서 재료의 적어도 하나의 층을 포함하는, 자기 메모리 디바이스 제조 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 반강자성 결합 스페이서 재료의 적어도 하나의 층은 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 크롬(Cr), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 로듐(Rh), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 및 이들의 합금들 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 메모리 디바이스 제조 방법.
  27. 제23항에 있어서, 상기 자유 자기 영역은 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 및 이들의 합금들 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 메모리 디바이스 제조 방법.
  28. 제23항에 있어서, 상기 자유 자기 영역은 반강자성 결합된 N개의 강자성층들을 포함하는 합성 반강자성 재료 영역을 포함하고, 여기서 N은 2 보다 크거나 같은 정수인, 자기 메모리 디바이스 제조 방법.
  29. 제28항에 있어서, 각각의 N개의 강자성층은 상기 N개의 강자성층들의 각각의 인접한 강자성층 사이에 반강자성 결합 재료의 층을 개재시킴으로써 반강자성 결합되는, 자기 메모리 디바이스 제조 방법.
  30. 제23항에 있어서, 상기 비자기 스페이서 영역의 대향 표면에 인접하여 위치된 고정 자기 영역을 제공하는 단계를 더 포함하는, 자기 메모리 디바이스 제조 방법.
  31. 제23항에 있어서, 상기 비자기 스페이서 영역은 알루미늄 산화물(AlO), 알루미늄 질화물(AlN), 실리콘 산화물(SiO), 및 각각의 인접 영역을 갖는 터널링 배리어를 형성하는 또 다른 적절한 유전성 재료 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 메모리 디바이스 제조 방법.
  32. 제23항에 있어서, 상기 비자기 스페이서는 구리(Cu), 크롬(Cr), 은(Ag) 및 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하는 도전성 재료인, 자기 메모리 디바이스 제조 방법.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005088745A1 (ja) 2004-03-12 2005-09-22 Japan Science And Technology Agency 磁気抵抗素子及びその製造方法
US7102919B1 (en) * 2005-03-11 2006-09-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Methods and devices for determining writing current for memory cells
US7158407B2 (en) * 2005-04-29 2007-01-02 Freescale Semiconductor, Inc. Triple pulse method for MRAM toggle bit characterization
US7280389B2 (en) * 2006-02-08 2007-10-09 Magic Technologies, Inc. Synthetic anti-ferromagnetic structure with non-magnetic spacer for MRAM applications
US20080246104A1 (en) * 2007-02-12 2008-10-09 Yadav Technology High Capacity Low Cost Multi-State Magnetic Memory
US20080055792A1 (en) * 2006-03-07 2008-03-06 Agency For Science, Technology And Research Memory cells and devices having magnetoresistive tunnel junction with guided magnetic moment switching and method
US7880209B2 (en) * 2008-10-09 2011-02-01 Seagate Technology Llc MRAM cells including coupled free ferromagnetic layers for stabilization
US8257596B2 (en) * 2009-04-30 2012-09-04 Everspin Technologies, Inc. Two-axis magnetic field sensor with substantially orthogonal pinning directions
TWI468715B (zh) 2012-10-22 2015-01-11 Ind Tech Res Inst 用於感測外部磁場之磁場感測器
US9455015B2 (en) * 2014-10-10 2016-09-27 Everspin Technologies, Inc. High temperature data retention in magnetoresistive random access memory
US9721596B2 (en) 2015-02-27 2017-08-01 Seagate Technology Llc Data reader with resonant tunneling

Family Cites Families (167)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3163853A (en) 1958-02-20 1964-12-29 Sperry Rand Corp Magnetic storage thin film
US3448438A (en) 1965-03-19 1969-06-03 Hughes Aircraft Co Thin film nondestructive memory
US3573760A (en) 1968-12-16 1971-04-06 Ibm High density thin film memory and method of operation
US3638199A (en) 1969-12-19 1972-01-25 Ibm Data-processing system with a storage having a plurality of simultaneously accessible locations
US3707706A (en) 1970-11-04 1972-12-26 Honeywell Inf Systems Multiple state memory
US3913080A (en) 1973-04-16 1975-10-14 Electronic Memories & Magnetic Multi-bit core storage
US4103315A (en) 1977-06-24 1978-07-25 International Business Machines Corporation Antiferromagnetic-ferromagnetic exchange bias films
US4356523A (en) 1980-06-09 1982-10-26 Ampex Corporation Narrow track magnetoresistive transducer assembly
US4351712A (en) 1980-12-10 1982-09-28 International Business Machines Corporation Low energy ion beam oxidation process
JPS5845619A (ja) 1981-09-09 1983-03-16 Hitachi Ltd 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド
WO1984002799A1 (en) 1982-12-30 1984-07-19 Ibm A hierarchical memory system including separate cache memories for storing data and instructions
US4455626A (en) 1983-03-21 1984-06-19 Honeywell Inc. Thin film memory with magnetoresistive read-out
US4663685A (en) 1985-08-15 1987-05-05 International Business Machines Magnetoresistive read transducer having patterned longitudinal bias
US4780848A (en) 1986-06-03 1988-10-25 Honeywell Inc. Magnetoresistive memory with multi-layer storage cells having layers of limited thickness
US4731757A (en) 1986-06-27 1988-03-15 Honeywell Inc. Magnetoresistive memory including thin film storage cells having tapered ends
US4751677A (en) 1986-09-16 1988-06-14 Honeywell Inc. Differential arrangement magnetic memory cell
US4754431A (en) 1987-01-28 1988-06-28 Honeywell Inc. Vialess shorting bars for magnetoresistive devices
US4825325A (en) 1987-10-30 1989-04-25 International Business Machines Corporation Magnetoresistive read transducer assembly
US4884235A (en) 1988-07-19 1989-11-28 Thiele Alfred A Micromagnetic memory package
US5039655A (en) 1989-07-28 1991-08-13 Ampex Corporation Thin film memory device having superconductor keeper for eliminating magnetic domain creep
US5075247A (en) 1990-01-18 1991-12-24 Microunity Systems Engineering, Inc. Method of making hall effect semiconductor memory cell
US5173873A (en) 1990-06-28 1992-12-22 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High speed magneto-resistive random access memory
JP3483895B2 (ja) 1990-11-01 2004-01-06 株式会社東芝 磁気抵抗効果膜
JP2601022B2 (ja) 1990-11-30 1997-04-16 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
US5159513A (en) 1991-02-08 1992-10-27 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect
US5284701A (en) 1991-02-11 1994-02-08 Ashland Oil, Inc. Carbon fiber reinforced coatings
CA2060835A1 (en) 1991-02-11 1992-08-12 Romney R. Katti Integrated, non-volatile, high-speed analog random access memory
DE69225920T2 (de) 1991-03-06 1998-10-15 Mitsubishi Electric Corp Magnetische Dünnfilmspeicheranordnung
KR930008856B1 (ko) 1991-05-15 1993-09-16 금성일렉트론 주식회사 혼합용액의 일정비율 혼합장치
JP3065736B2 (ja) 1991-10-01 2000-07-17 松下電器産業株式会社 半導体記憶装置
US5258884A (en) 1991-10-17 1993-11-02 International Business Machines Corporation Magnetoresistive read transducer containing a titanium and tungsten alloy spacer layer
US5268806A (en) 1992-01-21 1993-12-07 International Business Machines Corporation Magnetoresistive transducer having tantalum lead conductors
US5285339A (en) 1992-02-28 1994-02-08 International Business Machines Corporation Magnetoresistive read transducer having improved bias profile
US5398200A (en) 1992-03-02 1995-03-14 Motorola, Inc. Vertically formed semiconductor random access memory device
US5347485A (en) 1992-03-03 1994-09-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Magnetic thin film memory
US5329486A (en) 1992-04-24 1994-07-12 Motorola, Inc. Ferromagnetic memory device
US5448515A (en) 1992-09-02 1995-09-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Magnetic thin film memory and recording/reproduction method therefor
US5420819A (en) 1992-09-24 1995-05-30 Nonvolatile Electronics, Incorporated Method for sensing data in a magnetoresistive memory using large fractions of memory cell films for data storage
US5617071A (en) 1992-11-16 1997-04-01 Nonvolatile Electronics, Incorporated Magnetoresistive structure comprising ferromagnetic thin films and intermediate alloy layer having magnetic concentrator and shielding permeable masses
US5301079A (en) 1992-11-17 1994-04-05 International Business Machines Corporation Current biased magnetoresistive spin valve sensor
US5348894A (en) 1993-01-27 1994-09-20 Texas Instruments Incorporated Method of forming electrical connections to high dielectric constant materials
US5343422A (en) 1993-02-23 1994-08-30 International Business Machines Corporation Nonvolatile magnetoresistive storage device using spin valve effect
US5396455A (en) 1993-04-30 1995-03-07 International Business Machines Corporation Magnetic non-volatile random access memory
JP3179937B2 (ja) 1993-05-01 2001-06-25 株式会社東芝 半導体装置
US5349302A (en) 1993-05-13 1994-09-20 Honeywell Inc. Sense amplifier input stage for single array memory
JPH0766033A (ja) 1993-08-30 1995-03-10 Mitsubishi Electric Corp 磁気抵抗素子ならびにその磁気抵抗素子を用いた磁性薄膜メモリおよび磁気抵抗センサ
JP3223480B2 (ja) 1993-09-10 2001-10-29 本田技研工業株式会社 内燃エンジンの蒸発燃料処理装置
US5477482A (en) 1993-10-01 1995-12-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Ultra high density, non-volatile ferromagnetic random access memory
US5408377A (en) 1993-10-15 1995-04-18 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor with improved ferromagnetic sensing layer and magnetic recording system using the sensor
US5832534A (en) 1994-01-04 1998-11-03 Intel Corporation Method and apparatus for maintaining cache coherency using a single controller for multiple cache memories
US5442508A (en) 1994-05-25 1995-08-15 Eastman Kodak Company Giant magnetoresistive reproduce head having dual magnetoresistive sensor
US5528440A (en) 1994-07-26 1996-06-18 International Business Machines Corporation Spin valve magnetoresistive element with longitudinal exchange biasing of end regions abutting the free layer, and magnetic recording system using the element
US5452243A (en) 1994-07-27 1995-09-19 Cypress Semiconductor Corporation Fully static CAM cells with low write power and methods of matching and writing to the same
DE69513630T2 (de) 1994-10-05 2000-06-21 Koninkl Philips Electronics Nv Magnetische mehrlagenanordnung, die eine doppelbarrierenstruktur mit resonantem tunneleffekt enthält
US5567523A (en) 1994-10-19 1996-10-22 Kobe Steel Research Laboratories, Usa, Applied Electronics Center Magnetic recording medium comprising a carbon substrate, a silicon or aluminum nitride sub layer, and a barium hexaferrite magnetic layer
JP3714696B2 (ja) 1994-10-21 2005-11-09 富士通株式会社 半導体記憶装置
US5696923A (en) * 1994-12-15 1997-12-09 Texas Instruments Incorporated Graphics processor writing to shadow register at predetermined address simultaneously with writing to control register
US5496759A (en) 1994-12-29 1996-03-05 Honeywell Inc. Highly producible magnetoresistive RAM process
US5534793A (en) 1995-01-24 1996-07-09 Texas Instruments Incorporated Parallel antifuse routing scheme (PARS) circuit and method for field programmable gate arrays
US5587943A (en) 1995-02-13 1996-12-24 Integrated Microtransducer Electronics Corporation Nonvolatile magnetoresistive memory with fully closed flux operation
US5541868A (en) 1995-02-21 1996-07-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Annular GMR-based memory element
JPH08287422A (ja) 1995-04-07 1996-11-01 Alps Electric Co Ltd 磁気抵抗効果型ヘッド
US5585986A (en) 1995-05-15 1996-12-17 International Business Machines Corporation Digital magnetoresistive sensor based on the giant magnetoresistance effect
JP2778626B2 (ja) 1995-06-02 1998-07-23 日本電気株式会社 磁気抵抗効果膜及びその製造方法並びに磁気抵抗効果素子
US5702831A (en) 1995-11-06 1997-12-30 Motorola Ferromagnetic GMR material
JP3767930B2 (ja) 1995-11-13 2006-04-19 沖電気工業株式会社 情報の記録・再生方法および情報記憶装置
US5659499A (en) 1995-11-24 1997-08-19 Motorola Magnetic memory and method therefor
US5828578A (en) 1995-11-29 1998-10-27 S3 Incorporated Microprocessor with a large cache shared by redundant CPUs for increasing manufacturing yield
JP3293437B2 (ja) 1995-12-19 2002-06-17 松下電器産業株式会社 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッド及びメモリー素子
US5569617A (en) 1995-12-21 1996-10-29 Honeywell Inc. Method of making integrated spacer for magnetoresistive RAM
US5712612A (en) 1996-01-02 1998-01-27 Hewlett-Packard Company Tunneling ferrimagnetic magnetoresistive sensor
US5909345A (en) * 1996-02-22 1999-06-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetoresistive device and magnetoresistive head
US5635765A (en) 1996-02-26 1997-06-03 Cypress Semiconductor Corporation Multi-layer gate structure
US5650958A (en) 1996-03-18 1997-07-22 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junctions with controlled magnetic response
US5640343A (en) 1996-03-18 1997-06-17 International Business Machines Corporation Magnetic memory array using magnetic tunnel junction devices in the memory cells
US5764567A (en) 1996-11-27 1998-06-09 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction device with nonferromagnetic interface layer for improved magnetic field response
US5835314A (en) 1996-04-17 1998-11-10 Massachusetts Institute Of Technology Tunnel junction device for storage and switching of signals
JP3076244B2 (ja) 1996-06-04 2000-08-14 日本電気株式会社 多層配線の研磨方法
US5732016A (en) 1996-07-02 1998-03-24 Motorola Memory cell structure in a magnetic random access memory and a method for fabricating thereof
US5905996A (en) 1996-07-29 1999-05-18 Micron Technology, Inc. Combined cache tag and data memory architecture
US5745408A (en) 1996-09-09 1998-04-28 Motorola, Inc. Multi-layer magnetic memory cell with low switching current
US5734605A (en) 1996-09-10 1998-03-31 Motorola, Inc. Multi-layer magnetic tunneling junction memory cells
US5894447A (en) 1996-09-26 1999-04-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device including a particular memory cell block structure
US5861328A (en) 1996-10-07 1999-01-19 Motorola, Inc. Method of fabricating GMR devices
US5699293A (en) 1996-10-09 1997-12-16 Motorola Method of operating a random access memory device having a plurality of pairs of memory cells as the memory device
US5835406A (en) * 1996-10-24 1998-11-10 Micron Quantum Devices, Inc. Apparatus and method for selecting data bits read from a multistate memory
US5757056A (en) 1996-11-12 1998-05-26 University Of Delaware Multiple magnetic tunnel structures
US5801984A (en) 1996-11-27 1998-09-01 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction device with ferromagnetic multilayer having fixed magnetic moment
US5729410A (en) 1996-11-27 1998-03-17 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction device with longitudinal biasing
US5748519A (en) 1996-12-13 1998-05-05 Motorola, Inc. Method of selecting a memory cell in a magnetic random access memory device
US5761110A (en) 1996-12-23 1998-06-02 Lsi Logic Corporation Memory cell capable of storing more than two logic states by using programmable resistances
JP3325478B2 (ja) * 1996-12-27 2002-09-17 ワイケイケイ株式会社 磁気抵抗効果素子および磁気検出器並びにその使用方法
US5804485A (en) 1997-02-25 1998-09-08 Miracle Technology Co Ltd High density metal gate MOS fabrication process
US5902690A (en) 1997-02-25 1999-05-11 Motorola, Inc. Stray magnetic shielding for a non-volatile MRAM
US6169987B1 (en) * 1997-03-25 2001-01-02 Mci Communications Corporation System and method to automate equipment placement at remote sites
US5768181A (en) 1997-04-07 1998-06-16 Motorola, Inc. Magnetic device having multi-layer with insulating and conductive layers
US5898612A (en) 1997-05-22 1999-04-27 Motorola, Inc. Magnetic memory cell with increased GMR ratio
US5774394A (en) 1997-05-22 1998-06-30 Motorola, Inc. Magnetic memory cell with increased GMR ratio
US5856008A (en) 1997-06-05 1999-01-05 Lucent Technologies Inc. Article comprising magnetoresistive material
US5838608A (en) 1997-06-16 1998-11-17 Motorola, Inc. Multi-layer magnetic random access memory and method for fabricating thereof
US5804250A (en) 1997-07-28 1998-09-08 Eastman Kodak Company Method for fabricating stable magnetoresistive sensors
JPH1168192A (ja) * 1997-08-18 1999-03-09 Hitachi Ltd 多重トンネル接合、トンネル磁気抵抗効果素子、磁気センサおよび磁気記録センサヘッド
DE19744095A1 (de) * 1997-10-06 1999-04-15 Siemens Ag Speicherzellenanordnung
US5831920A (en) 1997-10-14 1998-11-03 Motorola, Inc. GMR device having a sense amplifier protected by a circuit for dissipating electric charges
JPH11134620A (ja) * 1997-10-30 1999-05-21 Nec Corp 強磁性トンネル接合素子センサ及びその製造方法
US6188549B1 (en) * 1997-12-10 2001-02-13 Read-Rite Corporation Magnetoresistive read/write head with high-performance gap layers
US6048739A (en) * 1997-12-18 2000-04-11 Honeywell Inc. Method of manufacturing a high density magnetic memory device
US5852574A (en) 1997-12-24 1998-12-22 Motorola, Inc. High density magnetoresistive random access memory device and operating method thereof
US6180444B1 (en) * 1998-02-18 2001-01-30 International Business Machines Corporation Semiconductor device having ultra-sharp P-N junction and method of manufacturing the same
US6069820A (en) * 1998-02-20 2000-05-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Spin dependent conduction device
US6738236B1 (en) * 1998-05-07 2004-05-18 Seagate Technology Llc Spin valve/GMR sensor using synthetic antiferromagnetic layer pinned by Mn-alloy having a high blocking temperature
EP0973169B1 (en) * 1998-05-13 2005-01-26 Sony Corporation Element exploiting magnetic material and addressing method therefor
US6055179A (en) * 1998-05-19 2000-04-25 Canon Kk Memory device utilizing giant magnetoresistance effect
US6175475B1 (en) * 1998-05-27 2001-01-16 International Business Machines Corporation Fully-pinned, flux-closed spin valve
DE19823826A1 (de) * 1998-05-28 1999-12-02 Burkhard Hillebrands MRAM-Speicher sowie Verfahren zum Lesen/Schreiben digitaler Information in einen derartigen Speicher
US6023395A (en) * 1998-05-29 2000-02-08 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction magnetoresistive sensor with in-stack biasing
JP3234814B2 (ja) * 1998-06-30 2001-12-04 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置
EP1097457B1 (de) * 1998-07-15 2003-04-09 Infineon Technologies AG Speicherzellenanordnung, bei der ein elektrischer widerstand eines speicherelements eine information darstellt und durch ein magnetfeld beeinflussbar ist, und verfahren zu deren herstellung
US6195240B1 (en) * 1998-07-31 2001-02-27 International Business Machines Corporation Spin valve head with diffusion barrier
US6072717A (en) * 1998-09-04 2000-06-06 Hewlett Packard Stabilized magnetic memory cell
US6172903B1 (en) * 1998-09-22 2001-01-09 Canon Kabushiki Kaisha Hybrid device, memory apparatus using such hybrid devices and information reading method
TW440835B (en) * 1998-09-30 2001-06-16 Siemens Ag Magnetoresistive memory with raised interference security
US6016269A (en) * 1998-09-30 2000-01-18 Motorola, Inc. Quantum random address memory with magnetic readout and/or nano-memory elements
US6178074B1 (en) * 1998-11-19 2001-01-23 International Business Machines Corporation Double tunnel junction with magnetoresistance enhancement layer
US6055178A (en) * 1998-12-18 2000-04-25 Motorola, Inc. Magnetic random access memory with a reference memory array
US6175515B1 (en) * 1998-12-31 2001-01-16 Honeywell International Inc. Vertically integrated magnetic memory
US6567246B1 (en) * 1999-03-02 2003-05-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetoresistance effect element and method for producing the same, and magnetoresistance effect type head, magnetic recording apparatus, and magnetoresistance effect memory element
US6191972B1 (en) * 1999-04-30 2001-02-20 Nec Corporation Magnetic random access memory circuit
JP3589346B2 (ja) * 1999-06-17 2004-11-17 松下電器産業株式会社 磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果記憶素子
JP3592140B2 (ja) * 1999-07-02 2004-11-24 Ｔｄｋ株式会社 トンネル磁気抵抗効果型ヘッド
US6343032B1 (en) * 1999-07-07 2002-01-29 Iowa State University Research Foundation, Inc. Non-volatile spin dependent tunnel junction circuit
US6383574B1 (en) * 1999-07-23 2002-05-07 Headway Technologies, Inc. Ion implantation method for fabricating magnetoresistive (MR) sensor element
US6166948A (en) * 1999-09-03 2000-12-26 International Business Machines Corporation Magnetic memory array with magnetic tunnel junction memory cells having flux-closed free layers
US6052302A (en) * 1999-09-27 2000-04-18 Motorola, Inc. Bit-wise conditional write method and system for an MRAM
US6205052B1 (en) * 1999-10-21 2001-03-20 Motorola, Inc. Magnetic element with improved field response and fabricating method thereof
US6169689B1 (en) * 1999-12-08 2001-01-02 Motorola, Inc. MTJ stacked cell memory sensing method and apparatus
US6233172B1 (en) * 1999-12-17 2001-05-15 Motorola, Inc. Magnetic element with dual magnetic states and fabrication method thereof
JP2001184870A (ja) * 1999-12-27 2001-07-06 Mitsubishi Electric Corp 連想メモリ装置およびそれを用いた可変長符号復号装置
US6185143B1 (en) * 2000-02-04 2001-02-06 Hewlett-Packard Company Magnetic random access memory (MRAM) device including differential sense amplifiers
US6911710B2 (en) * 2000-03-09 2005-06-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Multi-bit magnetic memory cells
US6211090B1 (en) * 2000-03-21 2001-04-03 Motorola, Inc. Method of fabricating flux concentrating layer for use with magnetoresistive random access memories
DE10113853B4 (de) * 2000-03-23 2009-08-06 Sharp K.K. Magnetspeicherelement und Magnetspeicher
US6205073B1 (en) * 2000-03-31 2001-03-20 Motorola, Inc. Current conveyor and method for readout of MTJ memories
JP3800925B2 (ja) * 2000-05-15 2006-07-26 日本電気株式会社 磁気ランダムアクセスメモリ回路
EP1310963B1 (en) * 2000-06-29 2006-12-27 Fujitsu Limited Semiconductor memory device
DE10036140C1 (de) * 2000-07-25 2001-12-20 Infineon Technologies Ag Verfahren und Anordnung zum zerstörungsfreien Auslesen von Speicherzellen eines MRAM-Speichers
JP4309075B2 (ja) * 2000-07-27 2009-08-05 株式会社東芝 磁気記憶装置
US6392922B1 (en) * 2000-08-14 2002-05-21 Micron Technology, Inc. Passivated magneto-resistive bit structure and passivation method therefor
US6363007B1 (en) * 2000-08-14 2002-03-26 Micron Technology, Inc. Magneto-resistive memory with shared wordline and sense line
US6538921B2 (en) * 2000-08-17 2003-03-25 Nve Corporation Circuit selection of magnetic memory cells and related cell structures
DE10041378C1 (de) * 2000-08-23 2002-05-16 Infineon Technologies Ag MRAM-Anordnung
DE10043440C2 (de) * 2000-09-04 2002-08-29 Infineon Technologies Ag Magnetoresistiver Speicher und Verfahren zu seinem Auslesen
JP4693292B2 (ja) * 2000-09-11 2011-06-01 株式会社東芝 強磁性トンネル接合素子およびその製造方法
JP4726290B2 (ja) * 2000-10-17 2011-07-20 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路
US6538919B1 (en) * 2000-11-08 2003-03-25 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junctions using ferrimagnetic materials
US6351409B1 (en) * 2001-01-04 2002-02-26 Motorola, Inc. MRAM write apparatus and method
US6611453B2 (en) * 2001-01-24 2003-08-26 Infineon Technologies Ag Self-aligned cross-point MRAM device with aluminum metallization layers
US6385109B1 (en) * 2001-01-30 2002-05-07 Motorola, Inc. Reference voltage generator for MRAM and method
US6515895B2 (en) * 2001-01-31 2003-02-04 Motorola, Inc. Non-volatile magnetic register
US6358756B1 (en) * 2001-02-07 2002-03-19 Micron Technology, Inc. Self-aligned, magnetoresistive random-access memory (MRAM) structure utilizing a spacer containment scheme
US6392923B1 (en) * 2001-02-27 2002-05-21 Motorola, Inc. Magnetoresistive midpoint generator and method
US6392924B1 (en) * 2001-04-06 2002-05-21 United Microelectronics Corp. Array for forming magnetoresistive random access memory with pseudo spin valve
EP1423861A1 (en) * 2001-08-30 2004-06-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetoresistive device and electronic device
US6545906B1 (en) * 2001-10-16 2003-04-08 Motorola, Inc. Method of writing to scalable magnetoresistance random access memory element
US6531723B1 (en) * 2001-10-16 2003-03-11 Motorola, Inc. Magnetoresistance random access memory for improved scalability
US6720597B2 (en) * 2001-11-13 2004-04-13 Motorola, Inc. Cladding of a conductive interconnect for programming a MRAM device using multiple magnetic layers
US6600184B1 (en) * 2002-03-25 2003-07-29 International Business Machines Corporation System and method for improving magnetic tunnel junction sensor magnetoresistance

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