KR20070017043A - Method for switching magnetic moment in magnetoresistive random access memory with low current - Google Patents

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Abstract

자기저항 랜덤 액세스 메모리(MRAM) 소자의 메모리셀을 기록하는 방법은 연속적으로, 제 1방향으로 제 1자기장을 공급하고, 제 1방향으로 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 제 2자기장을 공급하고, 제 1 자기장을 차단하고, 제 1방향과 반대인 제 3 방향으로 제 3자기장을 공급하고, 제 2자기장을 차단하고, 제 3자기장을 차단하는 것을 포함한다. MRAM 메모리셀에서 자기 모멘트를 연결하는 방법은 바이어스 자기장의 방향과 둔각을 형성하는 방향으로 자기장을 공급하는 것을 포함한다. MRAM 소자를 독출하는 방법은 기준전류를 생성하기 위해 기준 메모리셀에서 자기 모멘트를 부분적으로 연결하고, 메모리셀을 통하여 독출될 독출 전류를 측정하고, 기준전류와 독출된 전류를 비교하는 것을 포함한다.A method of writing a memory cell of a magnetoresistive random access memory (MRAM) element continuously supplies a first magnetic field in a first direction, a second magnetic field in a second direction that is substantially perpendicular to the first direction, Blocking the first magnetic field, supplying a third magnetic field in a third direction opposite to the first direction, blocking the second magnetic field, and blocking the third magnetic field. The method of coupling magnetic moments in an MRAM memory cell includes supplying a magnetic field in a direction forming an obtuse angle with a direction of a bias magnetic field. A method of reading an MRAM device includes partially connecting magnetic moments in a reference memory cell to generate a reference current, measuring a read current to be read through the memory cell, and comparing the reference current with the read current. .

Description

저전류로 자기저항 랜덤 액세스 메모리의 자기 모멘트를 전환하는 방법{Method for switching magnetic moment in magnetoresistive random access memory with low current}Method for switching magnetic moment in magnetoresistive random access memory with low current}

도 1은 종래의 자기저항 램(magneto-resistive random access memory, MRAM) 장치(device)의 메모리셀(memory cell)을 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a memory cell of a conventional magneto-resistive random access memory (MRAM) device.

도 2는 도 1의 메모리셀 내에서의 자기 모멘트(magnetic moments)를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating magnetic moments in the memory cell of FIG. 1.

도 3은 도 1의 메모리셀의 모의(simulated) 전환 동작(switching behavior)을 나타낸다.FIG. 3 illustrates a simulated switching behavior of the memory cell of FIG. 1.

도 4는 도 1의 메모리셀에 기록하기 위한 기록 전류(writing current)의 펄스의 순서(sequence)를 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a sequence of pulses of writing current for writing to the memory cell of FIG. 1.

도 5a~5e는 도 1의 메모리셀에 직접 기록하는(directly writing) 예를 나타낸 도면이다.5A through 5E illustrate an example of directly writing to the memory cell of FIG. 1.

도 6a~6e는 도 1의 메모리셀에 직접 기록하는 다른 예를 나타낸 도면이다.6A to 6E are diagrams illustrating another example of directly writing to the memory cell of FIG. 1.

도 7a~7e는 도 1의 메모리셀에 반전 기록하는(toggle writing) 예를 나타낸 도면이다.7A to 7E are diagrams illustrating an example of toggle writing to the memory cell of FIG. 1.

도 8a~8e는 도 1의 메모리셀에 반전 기록하는 다른 예를 나타낸 도면이다.8A to 8E are diagrams illustrating another example of inverting and writing to the memory cell of FIG. 1.

도 9 및 도 10은 도 1의 메모리셀에 반전 기록하는 바이어스 자기장(bias magnetic field)의 영향(effect)을 나타내는 도면이다.9 and 10 are diagrams illustrating an effect of a bias magnetic field for inverting and writing to the memory cell of FIG. 1.

도 11a~11e는 도 1의 메모리셀에 반전 기록하기 위한 종래의 방법의 문제점을 나타내는 도면이다.11A to 11E are diagrams showing problems of the conventional method for inverting and writing to the memory cell of FIG.

도 12는 본 발명의 실시에와 같은 방법에 의해 엑세스되는 MRAM의 메모리셀을 나타내는 도면이다.Fig. 12 shows a memory cell of an MRAM accessed by the same method as in the embodiment of the present invention.

도 13은 도 12의 메모리셀 내에서의 자기 모멘트를 나타내는 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a magnetic moment in the memory cell of FIG. 12.

도 14a~14d는 본 발명의 제 1 실시예와 같이 도 12의 메모리셀 내에서의 자기 모멘트를 전환하는 예를 나타내는 도면이다. 14A to 14D are diagrams showing examples of switching magnetic moments in the memory cell of FIG. 12 as in the first embodiment of the present invention.

도 15는 본 발명의 제 2 실시예와 같이 도 12의 메모리셀에 기록하기 위한 전류 펄스의 흐름(sequence)을 나타내는 도면이다.FIG. 15 is a diagram showing a sequence of current pulses for writing to the memory cell of FIG. 12 as in the second embodiment of the present invention.

도 16a~16f는 본 발명의 제 2 실시예와 같이 도 12의 메모리셀에 반전 기록하는 예를 나타내는 도면이다. 16A to 16F are diagrams showing an example of inverting and writing to the memory cell of FIG. 12 as in the second embodiment of the present invention.

도 17은 본 발명의 제 3 실시예와 같이 도 12의 메모리셀에 기록하기 위한 전류 펄스의 흐름을 나타내는 도면이다.FIG. 17 is a diagram showing the flow of current pulses for writing to the memory cell of FIG. 12 as in the third embodiment of the present invention.

도 18a~18g는 본 발명의 제 3 실시예와 같이 도 12의 메모리셀에 반전 기록하는 예를 나타내는 도면이다.18A to 18G are diagrams showing examples of inverting and writing to the memory cell of FIG. 12 as in the third embodiment of the present invention.

도 19는 본 발명의 제 4 실시예와 같이 MRAM 내의 메모리셀을 읽기 위해 사용되는 기준전류(reference current)를 생성하기(generating) 위한 전류 펄스의 흐름을 나타내는 도면이다.FIG. 19 is a diagram illustrating a flow of current pulses for generating a reference current used for reading memory cells in an MRAM as in a fourth embodiment of the present invention.

도 20a~20f는 본 발명의 제 4 실시예와 같이 도 12의 메모리셀을 이용하여 기준전류를 생성하는 예를 나타내는 도면이다.20A to 20F illustrate an example of generating a reference current using the memory cell of FIG. 12 as in the fourth embodiment of the present invention.

본 발명은 2005년 8월 3일자로 제출된 미국 임시출원 No. 60/704,885에 기재된 "낮은 기록 전류를 가진 반전 메모리셀을 기록하는 방법"이 주제에 관한 것으로, 이 우선권의 이점을 청구하고, 전체 내용은 참조로서 포함되어 있다.The present invention discloses U.S. Provisional Application No. "Method of writing an inverted memory cell with low write current" described in 60 / 704,885 relates to the subject matter and claims the advantages of this priority, the entire contents of which are incorporated by reference.

본 발명은 일반적으로 MRAM(magnetoresistive random access memory) 기기에 기록하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates generally to a method of writing to a magnetoresistive random access memory (MRAM) device.

MRAM은 SRAM, DRAM 및 플래시 메모리 등의 종래 메모리 소자에 대체로서 제안되어 오고 있다. MRAM은 자기 저항 효과를 이용하여 데이터를 저장하고, 물질의 전기 저항이 물질에 의해 영향을 받는 자기장에서 변화하는 현상을 참조한다. 이들 종래의 메모리와 비교하여, MRAM은 고속, 고집적 밀도, 저소비 전력, 방사 강도, 내구력 때문에 이점이 존재한다.MRAM has been proposed as a replacement for conventional memory devices such as SRAM, DRAM and flash memory. MRAM uses the magnetoresistive effect to store data and refers to the phenomenon in which the electrical resistance of a material changes in a magnetic field affected by the material. Compared with these conventional memories, MRAMs have advantages because of their high speed, high integration density, low power consumption, radiation intensity and durability.

Savtchnko et al.의 미국 특허 No. 6,545,906은 종래 MRAM 및 그 기록 방법을 공개하고, 미국 특허 No. 6,545,906의 도 1~4, 7~8, 5~6은 각각 도 1~8로서 여기에서 재현된다.US Patent No. Savtchnko et al. 6,545,906 discloses a conventional MRAM and a recording method thereof, and discloses a US patent no. 1-4, 7-8, 5-6 of 6,545,906 are reproduced here as FIGS. 1-8, respectively.

도 1은 MRAM 어레이(3)의 메모리셀(10)을 도시한다. 메모리셀(10)은 워드 라인(20) 및 디지트 라인(30) 사이에 끼워진다. 워드 라인(20) 및 디지트 라인(30)은 서로 수직하고, 전류가 통과할 수 있도록 도전 물질을 포함한다.1 shows a memory cell 10 of an MRAM array 3. The memory cell 10 is sandwiched between the word line 20 and the digit line 30. The word line 20 and the digit line 30 are perpendicular to each other and include a conductive material to allow current to pass through.

메모리셀(10)은 제 1자기 영역(15), 터널링 장벽(16), 제 2자기 영역(17)을 포함하고, 터널링 장벽(16)은 제 1자기 영역(15) 및 제 2자기 영역(17) 사이에 끼워진다.The memory cell 10 includes a first magnetic region 15, a tunneling barrier 16, and a second magnetic region 17, and the tunneling barrier 16 includes the first magnetic region 15 and the second magnetic region ( 17) sandwiched between.

제 1자기 영역(15)은 SAF(synthetic anti-ferromagnetic) 구조를 가지고, 2개의 강자성층(45, 55) 사이에 끼워진 비강자성 커플링 스페이서층(anti-ferromagnetic coupling spacer layer)(65)을 가진 3층 구조(18)를 포함한다. 비강자성 커플링 스페이서층(65)은 두께(86)를 가지고, 강자성층(44, 45)은 각각의 두께(41, 51)를 가진다. 제 2자기 영역(17)은 2개의 강자성층(46, 56) 사이에 끼워진 비강자성 커플링 스페이서층(66)을 가진 3층 구조를 가진다. 비강자성 커플링 스페이서층(66)은 두께(87)를 가지고, 강자성층(46, 56)은 각각의 두께(42, 52)를 가진다. 비강자성 커플링 스페이서층(65)의 두께(86)는 강자성층(45, 55)이 비강자성으로 커플되어서, 이를 테면, 강자성층(45)의 자기 모멘트 벡터(57) 및 강자성층(55)의 자기 모멘트 벡터(53)는 서로 역평행하지 않다. 유사하게, 비강자성 커플링 스페이서층(66)의 두께(87)는 강자성층(46, 56)이 비강자성으로 커플되어서, 이를 테면, 강자성층(46)의 자기 모멘트 벡터(58) 및 강자성층(56)의 자기 모멘트 벡터(59)는 서로 역평행하지 않다. 또한, 도 1은 자기 영역(15)의 합성 자기 모멘트 벡터(40) 이를 테면, 강자성층(45)의 모멘트 백터(57) 및 강자성층(55)의 모멘트 벡터(53)의 합성과, 자기 영역(17)의 합성 모멘트 벡터(50) 이를 테면, 강자성층(46)의 모멘트 백터(58) 및 강자성층(56)의 모멘트 벡터(59)의 합성을 도시한다.The first magnetic region 15 has a synthetic anti-ferromagnetic (SAF) structure and has an anti-ferromagnetic coupling spacer layer 65 sandwiched between two ferromagnetic layers 45 and 55. Three layer structure 18 is included. The non-ferromagnetic coupling spacer layer 65 has a thickness 86, and the ferromagnetic layers 44, 45 have respective thicknesses 41, 51. The second magnetic region 17 has a three-layer structure with a non-ferromagnetic coupling spacer layer 66 sandwiched between two ferromagnetic layers 46 and 56. The non-ferromagnetic coupling spacer layer 66 has a thickness 87 and the ferromagnetic layers 46 and 56 have respective thicknesses 42 and 52. The thickness 86 of the nonferromagnetic coupling spacer layer 65 is such that the ferromagnetic layers 45 and 55 are nonferromagnetically coupled, such as the magnetic moment vector 57 and the ferromagnetic layer 55 of the ferromagnetic layer 45. The magnetic moment vectors 53 are not antiparallel to each other. Similarly, the thickness 87 of the nonferromagnetic coupling spacer layer 66 is such that the ferromagnetic layers 46 and 56 are nonferromagnetically coupled, such as the magnetic moment vector 58 and the ferromagnetic layer of the ferromagnetic layer 46. The magnetic moment vectors 59 of 56 are not antiparallel to each other. In addition, FIG. 1 illustrates the synthesis of the composite magnetic moment vector 40 of the magnetic region 15, such as the moment vector 57 of the ferromagnetic layer 45 and the moment vector 53 of the ferromagnetic layer 55. Synthesis moment vector 50 of (17) such as the moment vector 58 of the ferromagnetic layer 46 and the moment vector 59 of the ferromagnetic layer 56 is shown.

도 2는 워드 라인(20) 및 디지트 라인(30)의 방향에 관하여 메모리셀(10)의 자기 모멘트를 도신한다. 도 2에서, 워드 라인(20)은 x축을 따라 수평으로 움직이도록 도시되고, 디지트 라인(30)은 y축을 따라 수직으로 움직이도록 도시된다. 3층 구조(18)는 2개의 자화용이축을 가진다. 포지티브 자화용이축은 포지티브 x축 방향 및 포지티브 y축 방향 둘다에서 45°각으로 있고, 네가티브 자화용이축은 네가티브 x축 방향 및 네가티브 y축 방향 둘다에서 45°각으로 있다. 자화용이축은 외부 자기장 또는 바이어스장의 부재에서 이상성 물질의 자기 다이폴 모멘트(magnetic dipole moment)의 고유 방위로서 한정된다. 그러므로, 강자성층(45)의 모멘트 벡터(57)는 포지티브 자화용이축 방향에 있고, 강자성층(55)의 모멘트 벡터(53)는 네가티브 자화용이축 방향에 있다. 그러므로, 자기 영역(15)의 합성 자기 모멘트 벡터(40)는 포지티브 자화용이축 방향 또는 네가티브 자화용이축 방향 중 하나에 있다. 도 2는 네가티브 자화용이축 방향이 될 자기 영역(51)의 합성 자기 모멘트 벡터(40)를 도시한다. 도 2에 도시되지 않더라도, 강자성층(46)의 모멘트 벡터(58)는 네가티브 자화용이축 방향내에 있고, 강자성층(56)의 모멘트 벡터(59)는 포지티브 자화용이축 방향내에 있고, 자기 영역(17)의 합성 자기 모멘트 벡터(50)는 네가티브 자화용이축 방향내에 있다.2 depicts the magnetic moment of memory cell 10 with respect to the direction of word line 20 and digit line 30. In FIG. 2, the word line 20 is shown moving horizontally along the x axis, and the digit line 30 is shown moving vertically along the y axis. The three-layer structure 18 has two axes for magnetization. The positive magnetization axis is at a 45 ° angle in both the positive x axis direction and the positive y axis direction, and the negative magnetization axis is at 45 ° angle in both the negative x axis direction and the negative y axis direction. The magnetizing biaxial is defined as the inherent orientation of the magnetic dipole moment of the ideal material in the absence of an external magnetic or bias field. Therefore, the moment vector 57 of the ferromagnetic layer 45 is in the positive biaxial direction, and the moment vector 53 of the ferromagnetic layer 55 is in the biaxial direction for negative magnetization. Therefore, the synthesized magnetic moment vector 40 of the magnetic region 15 is in either the positive magnetizing biaxial direction or the negative magnetizing biaxial direction. 2 shows a composite magnetic moment vector 40 of the magnetic region 51 to be in the negative biaxial direction. Although not shown in FIG. 2, the moment vector 58 of the ferromagnetic layer 46 is in the biaxial direction for negative magnetization, and the moment vector 59 of the ferromagnetic layer 56 is in the biaxial direction for positive magnetization, and the magnetic region ( The composite magnetic moment vector 50 of 17 is in the biaxial direction for negative magnetization.

일반적으로, 자기 영역(15)은 자유 강자성 영역이고, 자기 영역(17)은 구속된(pinned) 강자성 영역이다. 이를 테면, 자기 영역(15)의 자기 모멘트는 외부 자기장이 인가될 때 자유롭게 회전되고, 반면에 자기 영역(17)의 자기 모멘트는 적절하게 외부 자기장이 인가될 때 회전되지 않는다.In general, the magnetic region 15 is a free ferromagnetic region, and the magnetic region 17 is a pinned ferromagnetic region. For example, the magnetic moment of the magnetic region 15 is free to rotate when an external magnetic field is applied, while the magnetic moment of the magnetic region 17 is not properly rotated when an external magnetic field is applied.

그러므로, 터널링 장벽(16)의 전자 터널링 장벽 및 메모리셀(10)의 전기 저항은 자기장과 함께 변한다. 예를 들면, 강자성층(55)의 모멘트 벡터(53) 및 강자성층(46)의 모멘트 벡터(58)가 서로 평행일 때, 터널링 장벽(16)은 저전자(low electron) 터널링 장벽을 가지고, 메모리셀(10)은 저저항(low resistance)을 가진다. 강자성층(55)의 모멘트 벡터(53) 및 강자성층(46)의 모멘트 벡터(58)이 서로 역평행일 때, 터널링 장벽(16)은 고전자(high electron) 터널링 장벽을 가지고, 메모리셀(10)은 고저항(high resistance)을 가진다. 그러므로, 자기 영역(15)의 자기 모멘트 벡터를 교체함으로써, 데이터의 비트는 반대인 비트 "1" 또는 "0"을 각각 정의하는 고저 전기 저항을 가진 메모리셀(10)에 저장될 수 있다.Therefore, the electron tunneling barrier of the tunneling barrier 16 and the electrical resistance of the memory cell 10 change with the magnetic field. For example, when the moment vector 53 of the ferromagnetic layer 55 and the moment vector 58 of the ferromagnetic layer 46 are parallel to each other, the tunneling barrier 16 has a low electron tunneling barrier, The memory cell 10 has a low resistance. When the moment vector 53 of the ferromagnetic layer 55 and the moment vector 58 of the ferromagnetic layer 46 are antiparallel to each other, the tunneling barrier 16 has a high electron tunneling barrier, and the memory cell ( 10) has a high resistance. Therefore, by replacing the magnetic moment vector of the magnetic region 15, the bits of data can be stored in the memory cell 10 with the high and low electrical resistances defining the opposite bits "1" or "0", respectively.

메모리셀(10)을 독출하기 위해, 전압은 메모리셀(10)을 거쳐서 인가될 수 있고, 전류는 거기를 통하여 감지된다. 메모리 어레이(3)는 메모리셀(10)로서 동일한 구조를 가지는 적어도 하나의 더미(dummy) 메모리셀을 포함할 수 있다. 더미 메모리셀은 어떤 방식으로 구성되고 메모리 어레이(3)의 동작 동안에 교체되지 않는 자기 모멘트를 가질 수 있다. 메모리셀에 인가된 동일한 전압은 더미 메모리셀에 인가될 수 있고, 더미 메모리셀을 거쳐서 전류가 감지되고, 기준전류로서 이용될 수 있다. 그 다음, 메모리셀(10)을 거친 전류는 기준 전류와 비교되고, 그 차이는 메모리셀(10)이 거기에 저장된 "0" 또는 "1"을 가지는지 여부를 나타낸다.To read the memory cell 10, a voltage can be applied across the memory cell 10, and a current is sensed therethrough. The memory array 3 may include at least one dummy memory cell having the same structure as the memory cell 10. The dummy memory cell may be configured in some way and have a magnetic moment that is not replaced during operation of the memory array 3. The same voltage applied to the memory cell may be applied to the dummy memory cell, the current may be sensed through the dummy memory cell, and used as a reference current. Then, the current through the memory cell 10 is compared with the reference current, and the difference indicates whether the memory cell 10 has "0" or "1" stored therein.

워드 라인(20) 및 디지트 라인(30)에 제공된 전류는 자기장을 유발한다. 예를 들면, 도 1과 2를 참조하여, 워드 라인(20)을 거친 워드 전류(60)(lW)는 순환 워드 자기장(80)(HW)을 유발하고, 디지트 라인(30)을 거친 디지트 전류(70)(lD)는 순환 디지트 자기장(90)(HD)을 유발한다. 자기장(HW, HD)의 강도는 워드 전류(lW) 및 디지트 전류(lD)에 각각 비례한다. 워드 라인(20)은 상위 메모리셀(10)이고, 디지트 라인(30)은 하위 메모리셀(10)이다. 그러므로, 워드 전류(lW)가 포지티브일 때, HW는 메모리셀(10)의 평면에서 포지티브 y축 방향내에 있고, 디지트 전류(lD)가 포지티브일 때, HD는 메모리셀(10)의 평면에서 포지티브 x축 방향내에 있다. 자기장(HW, HD)하에서, 전자는 강자성층(45, 55) 플롭에 (소위 "스핀 플롭"(spin flop))에서 스핀되고, 모멘트 벡터(57, 53)는 회전될 수 있다. 결과적으로, 합성 자기 모멘트 벡터(40)도 회전된다. 합성 자기 모멘트 벡터(40)는 180°만큼 회전할 때, 강자성층(55)의 모멘트 벡터(53) 및 강자성층(46)의 모멘트 벡터(58)는 서로 역평행이고, "0"과 "1"로 한정되다는 것에 의존하여 메모리셀(10)은 "0"에서 "1" 또는 "1"에서 "0" 둘 중의 하나로 전환된다고 표현된다.Current provided to word line 20 and digit line 30 causes a magnetic field. For example, referring to FIGS. 1 and 2, the word current 60 (1 W ) across the word line 20 causes a cyclic word magnetic field 80 (H W ) and passes through the digit line 30. Digit current 70 ( D D ) causes a circulating digit magnetic field 90 (H D ). Magnetic field (H W , The intensity of H D ) is proportional to the word current l W and the digit current l D , respectively. The word line 20 is the upper memory cell 10, and the digit line 30 is the lower memory cell 10. Therefore, when the word current l W is positive, H W is in the positive y-axis direction in the plane of the memory cell 10, and when the digit current l D is positive, H D is the memory cell 10. Is in the positive x-axis direction in the plane of. Magnetic field (H W , Under H D ), electrons are spun in the ferromagnetic layers 45, 55 (so-called “spin flops”), and the moment vectors 57, 53 can be rotated. As a result, the synthetic magnetic moment vector 40 is also rotated. When the composite magnetic moment vector 40 rotates by 180 °, the moment vector 53 of the ferromagnetic layer 55 and the moment vector 58 of the ferromagnetic layer 46 are antiparallel to each other, and "0" and "1". Depending on being limited to ", memory cell 10 is expressed as being switched from one of" 0 "to" 1 "or" 1 "to" 0 ".

도 3은 다른 자기장(HW, HD)하에서 3층 구조(18)의 시뮬레이션 전환 작용을 도시하고, 여기서, HW와 HD는 도 4에 도시된 시퀀스(100)에 제공된 워드 전류의 펄스(lW)와 디지트 전류(lD)의 펄스에 의해 생성된다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 시간(t0)에서 lW과 lD는 차단이고, 시간(t4)에서 lD는 또한 차단된다. 도 3에서, x축은 에르스텟(Oersted)에서 워드 자기장(HW)의 진폭이고, y축은 에르스텟(Oersted)에서 워드 자기장(HD)의 진폭이다.3 is another magnetic field (H W , Simulation conversion action of the three-layer structure 18 under H D ) is shown, where H W and H D is generated by the pulse of the word current l W and the digit current l D provided in the sequence 100 shown in FIG. 4. In particular, as shown in FIG. 4, l W and l D are blocked at time t 0 , and l D is also blocked at time t 4 . In FIG. 3, the x-axis is the amplitude of the word magnetic field H W in Orsted, and the y-axis is the amplitude of the word magnetic field H D in Orsted.

도 3은 메모리셀(10)의 3가지 동작 영역을 도시한다. 첫째, "미전환(no swithching)" 영역에서, lW과 lD의 하나 또는 둘다 작고, HW와 HD의 대응하는 하나 또는 둘다 약하다. 메모리셀(10)은 전환 상태에 있지 않는다.3 illustrates three operating regions of the memory cell 10. First, in the "no swithching" region, one or both of l W and l D are small, and H W and The corresponding one or both of H D are weak. The memory cell 10 is not in the switched state.

메모리셀(10)의 제 2동작 영역은 "직접(direct)" 기록 영역으로서 참조되고, 여기서, lW과 lD는 크고, HW와 HD는 강하다. 시퀀스(100)에 적용될 때, lW과 lD는 메모리셀(10)에 직접적으로 기록된다. 예를 들면, lW과 lD가 포지티브이면, lW과 lD는 시퀀스(100)에 제공된 후에, 메모리셀의 초기 상태가 "0" 또는 "1"인지 여부에 상관없이 비트 "1"이 메모리셀에 기록된다. 유사하게, lW과 lD가 네가티브이면, lW과 lD는 시퀀스(100)에 제공된 후에, 비트 "0"이 메모리셀에 기록된다. 직접 기록하에서, 모멘트 벡터(53, 57) 사이의 불평형 이를 테면, 합성 모멘트 벡터(40)은 중요하다.The second operation area of the memory cell 10 is referred to as a "direct" recording area, where l W and l D are large, H W and H D is strong. When applied to the sequence 100, 1 W and 1 D are written directly to the memory cell 10. For example, if l W and l D are positive, then L W and l D are provided to sequence 100, so that bit “1” is set regardless of whether the initial state of the memory cell is “0” or “1”. It is written to the memory cell. Similarly, if 1 W and 1 D are negative, then 1 W and 1 D are provided to the sequence 100, and then a bit " 0 " is written to the memory cell. Under direct recording, an imbalance between moment vectors 53 and 57, such as composite moment vector 40, is important.

도 5a ~ 도 5e 및 도 6a ~ 도 6e는 메모리셀(10)에 직접 기록하는 예를 도시한다.5A to 5E and 6A to 6E show examples of writing directly to the memory cell 10.

도 5a ~ 도 5e는 포지티브 워드 전류(lW) 및 포지티브 디지트 전류(lD)를 인 가함으로써, "0"의 초기 상태를 가지는 메모리셀에 직접적으로 "1"을 기록하는 예를 도시한다. 강자성층(55)의 모멘트 벡터(53)는 네가티브 자화용이축 방향내에 있고, 강자성층(45)의 모멘트 벡터(57)는 포지티브 자화용이축 방향내에 있고, 모멘트(53)은 모멘트(57)보다 더 강하다고 가정한다. 또한, 강자성층(46)의 모멘트 벡터(58)는 네가티브 자화용이축 방향내에 있고, 강자성층(56)의 모멘트 벡터(59)는 포지티브 자화용이축 방향내에 있고, 모멘트(58)은 모멘트(59)보다 더 강하다고 가정한다. 게다가, 메모리셀(10)은 강자성층(55)의 모멘트 벡터(53) 및 강자성층(46)의 모멘트 벡터(58)가 서로 평행일 때 저장된 "0"의 비트를 가지고, 강자성층(55)의 모멘트 벡터(53) 및 강자성층(46)의 모멘트 벡터(58)가 서로 역평행일 때 저장된 "1"의 비트를 가진다.5A to 5E show an example in which " 1 " is written directly to a memory cell having an initial state of " 0 " by adding a positive word current l W and a positive digit current l D. The moment vector 53 of the ferromagnetic layer 55 is in the biaxial direction for negative magnetization, the moment vector 57 of the ferromagnetic layer 45 is in the positive biaxial direction, and the moment 53 is greater than the moment 57. Assume it is stronger. Further, the moment vector 58 of the ferromagnetic layer 46 is in the biaxial direction for negative magnetization, the moment vector 59 of the ferromagnetic layer 56 is in the biaxial direction for positive magnetization, and the moment 58 is the moment 59. Assume that is stronger than). In addition, the memory cell 10 has bits of " 0 " stored when the moment vector 53 of the ferromagnetic layer 55 and the moment vector 58 of the ferromagnetic layer 46 are parallel to each other, and the ferromagnetic layer 55 Has a bit of " 1 " stored when the moment vector 53 and the moment vector 58 of the ferromagnetic layer 46 are antiparallel to each other.

도 5a에 도시된 바와 같이, 시간(t0)에서, 강자성층(45)의 모멘트 벡터(57)은 포지티브 자화용이축 방향내에 있다. 강자성층(55)의 모멘트 벡터(53)은 네가티브 자화용이축 방향내에 있다. 모멘트 벡터(53)이 모멘트 벡터(57)보다 더 강하다고 가정하기 때문에, 합성 자기 모멘트 벡터(40)는 또한 네가티브 자화용이축 방향내에 있다. 메모리셀(10)은 거기에 저장된 "0"의 비트를 가진다.As shown in FIG. 5A, at time t 0 , the moment vector 57 of the ferromagnetic layer 45 is in the biaxial direction for positive magnetization. The moment vector 53 of the ferromagnetic layer 55 is in the biaxial direction for negative magnetization. Since the moment vector 53 is assumed to be stronger than the moment vector 57, the composite magnetic moment vector 40 is also in the biaxial direction for negative magnetization. The memory cell 10 has a bit of "0" stored therein.

도 5b를 참조하여, 시간(t1)에서, 포지티브 워드 전류(lW)가 포지티브 y축 방향으로 워드 자기장(HW)을 생성하도록 제공된다. 자기 모멘트가 시스템의 에너지를 낮추도록 외부 자기장과 함께 배열되는 경향이 있기 때문에, 모멘트 벡터(53, 57)는 HW의 방향 이를 테면, 포지티브 y축 방향을 향하여 회전하기 쉽다. 그러 나, 강자성층(45, 55)의 사이에서 커플링하는 비강자성체에 기인하고, 모멘트 벡터(53)가 모멘트 벡터(57)보다 강하다는 사실에 또한 기인하여, 모멘트 벡터(53, 57)는 외부 자기장의 자기 모멘트 벡터의 방향 이를 테면, 포지티브 y축 방향을 향하여 회전하는 합성 자기 모멘트 벡터(40)와 함께 시계방향으로 회전한다.Referring to FIG. 5B, at time t 1 , a positive word current l W is provided to generate a word magnetic field H W in the positive y-axis direction. Since the magnetic moments tend to be aligned with the external magnetic field to lower the energy of the system, the moment vectors 53 and 57 are likely to rotate in the direction of H W , such as in the positive y-axis direction. However, due to the non-ferromagnetic material coupling between the ferromagnetic layers 45, 55, and also due to the fact that the moment vector 53 is stronger than the moment vector 57, the moment vectors 53, 57 are The direction of the magnetic moment vector of the external magnetic field is rotated clockwise with a composite magnetic moment vector 40 which rotates towards the positive y-axis direction, for example.

도 5c를 참조하여, 시간(t2)에서, 포지티브 디지트 전류(lD)가 포지티브 x축 방향으로 디지트 자기장(HD)을 생성하도록 제공된다. HW와 HD가 동일한 크기를 가지다고 가정하면, 총 외부 자기장의 자기장 벡터는 포지티브 자화용이축 방향내에 있다. 상술한 동일 이유 대문에, 모멘트 벡터(53, 57)는 시계 방향으로 또한 회전하고, 합성 자기 모멘트 벡터(40)는 외부 자기장의 자기 모멘트 벡터의 방향을 향하여 회전한다.Referring to FIG. 5C, at time t 2 , a positive digit current l D is provided to generate a digit magnetic field H D in the positive x-axis direction. Assuming that H W and H D have the same magnitude, the magnetic field vector of the total external magnetic field is in the biaxial direction for positive magnetization. For the same reason described above, the moment vectors 53 and 57 also rotate clockwise, and the composite magnetic moment vector 40 rotates toward the direction of the magnetic moment vector of the external magnetic field.

도 5d를 참조하여, 시간(t3)에서, 워드 전류(lW)가 차단된다. 외부 자기장은 하나의 성분만 이를 테면 HD만을 포지티브 x축 방향에서 가진다. 모멘트 벡터(53, 57) 및 합성 자기 모멘트 벡터(40)는 시계 방향으로 또 회전한다. 모멘트 벡터(53)는 포지티브 자화용이축에 막 근접하고, 모멘트 벡터(56)는 네가티브 자화용이축에 근접해 있다. 합성 자기 모멘트 벡터(40)는 포지티브 x축에 근접해 있다.Referring to FIG. 5D, at time t 3 , the word current l W is cut off. The external magnetic field has only one component such as H D in the positive x axis direction. The moment vectors 53 and 57 and the composite magnetic moment vector 40 also rotate clockwise. The moment vector 53 is just close to the positive axis for magnetization, and the moment vector 56 is close to the axis for negative magnetization. The composite magnetic moment vector 40 is close to the positive x axis.

도 5e를 참조하여, 시간(t4)에서, 디지트 전류(lD)가 차단된다. 외부 자기장은 0이 된다. 모멘트 벡터(53, 57)는 자화용이축과 함께 배열된다. 모멘 트 벡터(53)가 포지티브 자화용이축에 근접했고, 모멘트 벡터(57)가 시간(t4) 이전에 네가티브 자화용이축에 근접했기 때문에, 모멘트 벡터(53)는 포지티브 자화용이축에 배열되고, 모멘트 벡터(57)는 네가티브 자화용이축에 배열된다. 즉, 모멘트 벡터(53, 57)는 도 5a에서의 초기 상태로부터 180° 회전되었다. 결과적으로, 모멘트 벡터(53)는 강자성층(46)의 모멘트 벡터(58)에 역평행이고, "1"의 비트가 메모리셀(10)에 기록된다.Referring to FIG. 5E, at time t 4 , the digit current l D is cut off. The external magnetic field is zero. The moment vectors 53 and 57 are arranged together with the easy axis for magnetization. Since the moment vector 53 is close to the positive magnetic axis, and the moment vector 57 is close to the negative magnetization axis before time t 4 , the moment vector 53 is arranged on the positive magnetization axis. The moment vector 57 is arranged on the axis for negative magnetization. That is, the moment vectors 53, 57 are rotated 180 degrees from the initial state in FIG. 5A. As a result, the moment vector 53 is antiparallel to the moment vector 58 of the ferromagnetic layer 46, and a bit of " 1 " is written to the memory cell 10. As shown in FIG.

도 6a ~ 도 6e는 "1"의 초기 상태를 가지는 메모리셀에 직접적으로 "1"을 기록하는 예를 도시한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 시간(t0)에서, 모멘트 벡터(53)는 포지티브 자화용이축 방향내에 있다. 모멘트 벡터(57)는 네가티브 자화용이축 방향내에 있다. 합성 자기 모멘트 벡터(40)는 포지티브 자화용이축 방향내에 있다. 메모리셀(10)은 거기에 저장된 "1"의 비트를 가진다.6A to 6E show an example of writing "1" directly to a memory cell having an initial state of "1". As shown in FIG. 6A, at time t 0 , moment vector 53 is in the biaxial direction for positive magnetization. The moment vector 57 is in the biaxial direction for negative magnetization. The compound magnetic moment vector 40 is in the biaxial direction for positive magnetization. The memory cell 10 has a bit of "1" stored therein.

도 6b에 도시된 바와 같이, 시간(t1)에서, 포지티브 워드 전류(lW)가 포지티브 y축 방향으로 워드 자기장(HW)을 생성하도록 제공된다. 모멘트 벡터(53)가 더 강하기 때문에, 모멘트 벡터(53, 57)의 최소 시계 방향의 회전만이 있을 것이다. 그러나, 합성 자기 모멘트 벡터(40)는 HW를 향하여 반시계 방향으로 회전한다.As shown in FIG. 6B, at time t 1 , a positive word current l W is provided to generate a word magnetic field H W in the positive y-axis direction. Since the moment vector 53 is stronger, there will only be a minimum clockwise rotation of the moment vectors 53, 57. However, the synthetic magnetic moment vector 40 rotates counterclockwise towards H W.

도 6c에 도시된 바와 같이, 시간(t2)에서, 포지티브 디지트 전류(lD)가 포지티브 x축 방향으로 디지트 자기장(HD)을 생성하도록 제공된다. 모멘트 벡터(53, 57)는 시계 방향으로 회전하고, 합성 자기 모멘트 벡터(40)는 포지티브 자화용이축 방향내인 외부 자기장의 자기장 벡터의 방향으로 회전한다.As shown in FIG. 6C, at time t 2 , a positive digit current l D is provided to generate a digit magnetic field H D in the positive x-axis direction. The moment vectors 53, 57 rotate clockwise, and the synthetic magnetic moment vector 40 rotates in the direction of the magnetic field vector of the external magnetic field in the positive magnetization biaxial direction.

도 6d에 도시된 바와 같이, 시간(t3)에서, 워드 전류(lW)가 차단된다. 외부 자기장은 하나의 성분만 이를 테면 HD만을 포지티브 x축 방향에서 가진다. 합성 모멘트 벡터(40)는 또한 HD를 향하여 시계방향으로 회전한다. 모멘트 벡터(53)가 포지티브 자화용이축에 근접했고, 모멘트 벡터(57)가 시간(t4) 이전에 네가티브 자화용이축에 근접했기 때문에, 모멘트 벡터(53)는 포지티브 자화용이축을 향하여 반시계 방향으로 회전하고, 모멘트 벡터(57)는 네가티브 자화용이축을 향하여 반시계 방향으로 회전한다.As shown in FIG. 6D, at time t 3 , the word current l W is interrupted. The external magnetic field has only one component such as H D in the positive x axis direction. The composite moment vector 40 also rotates clockwise towards H D. Because the moment vector 53 is close to the positive magnetizing biaxial, and the moment vector 57 is close to the negative magnetizing biaxial before time t 4 , the moment vector 53 is counterclockwise towards the positive magnetizing biaxial. And the moment vector 57 rotates counterclockwise toward the negative magnetization axis.

그 다음, 도 6e에 도시된 바와 같이, 디지트 전류(lD)가 시간(t4)에서 또한 차단될 때, 모멘트 벡터(53, 57)는 원래 상태로 돌아가고, 자화용이축을 따라 배열된다. 결과적으로, "1"의 비트는 메모리셀에 기록된다.Then, as shown in FIG. 6E, when the digit current l D is also interrupted at time t 4 , the moment vectors 53 and 57 return to their original states and are arranged along the easy axis for magnetization. As a result, a bit of "1" is written to the memory cell.

네가티브 전류(lW,lD)는 메모리셀에 "0"의 비트를 기록하도록 제공될 수 있다. "0"의 비트의 직접 기록 동안에 메모리셀(10)의 작용은 자기 모멘트의 극성이 다르다는 것을 제외하고는 도 5a ~ 도 5e 및 도 6a ~ 도 6e를 참조하여 상기 기재될 것들과 유사하므로 인해, 여기에서는 기재되지 않는다.A negative current l W , l D can be provided to write a bit of " 0 " to the memory cell. Due to the action of the memory cell 10 during the direct writing of a bit of " 0 " is similar to those described above with reference to FIGS. 5A-5E and 6A-6E, except that the polarities of the magnetic moments are different, It is not described here.

IW 및ID가 훨씬 더 크고 HW 및 HD가 훨씬 더 강하면, 메모리 셀(10)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, "반전" 영역("toggle" region)(97)이라 불리는 제 3 영역에서 동작한다. 큰 양의 전류 IW 및 ID가 순서(sequence)(100)에서 공급되면, 메모 리 셀(10)의 상태는 전환, 즉, "0"의 초기상태가 "1"로 전환되고, "1"의 초기상태는 "0"으로 전환된다. 이러한 기록방법은 "반전 기록"으로 언급된다. 반전기록 중에, 강한 HW와 HD가 공급되므로, 모멘트 벡터(moment vector)(53 및 57) 사이의 불균형(imbalance), 즉, 합성 모멘트 벡터(resultant moment vector)(40)는, 무의미하거나(insignificant) 약하다(weak).If I W and I D are much larger and H W and H D are much stronger, then memory cell 10 is referred to as a “toggle” region 97, as shown in FIG. 3. It works in the realm. When a large amount of currents I W and I D are supplied in sequence 100, the state of memory cell 10 is switched, that is, the initial state of "0" is switched to "1", and "1". The initial state of "is switched to" 0 ". This recording method is referred to as "inverted recording". During inversion recording, since the strong H W and H D are supplied, the imbalance between the moment vectors 53 and 57, i.e., the resultant moment vector 40, is meaningless ( insignificant) weak.

도 7a~7e는 "1"의 초기상태로 메모리 셀(10)에 반전기록하는 예를 나타내고 있다.7A to 7E show an example of inverting and writing the memory cell 10 in the initial state of "1".

도 7a에 나타낸 바와 같이, 시간(t0)에서, 강자성층(ferromagnetic layer)(55)의 모멘트 벡터(53)는 양의 자화(磁化) 용이축(easy axis) 방향이다. 강자성층(ferromagnetic layer)(45)의 모멘트 벡터(57)는 음의 자화 용이축(easy axis) 방향이다. 약한 합성 자기 모멘트 벡터(resultant magnetic moment vector)(40)는 양의 자화 용이축 방향이다. 메모리 셀(10)은 내부에 저장된 "1"의 비트를 가진다.As shown in FIG. 7A, at time t 0 , the moment vector 53 of the ferromagnetic layer 55 is in the positive easy axis direction. The moment vector 57 of the ferromagnetic layer 45 is in the direction of the negative easy axis. The weak synthetic magnetic moment vector 40 is in the positive axis of easy magnetization. The memory cell 10 has a bit of "1" stored therein.

도 7b에 나타낸 바와 같이, 시간(t1)에서, 양의 워드 전류(word current)(IW)가 공급되고, 강한 워드 자기장(word magnetic field)(HW)을 양의 y축 방향으로 생성한다. HW가 매우 강하므로, 모멘트 벡터(53 및 57)는 시계방향으로 회전하고, 합성 자기 모멘트 벡터(40)는 실질적으로 HW의 방향으로 정렬한다. 특히, 모멘트 벡터(53 및 57)는 이제 x축 위를 가리킨다.As shown in FIG. 7B, at time t 1 , a positive word current I W is supplied, generating a strong word magnetic field H W in the positive y-axis direction. do. Since H W is very strong, moment vectors 53 and 57 rotate clockwise, and composite magnetic moment vector 40 substantially aligns in the direction of H W. In particular, moment vectors 53 and 57 now point on the x-axis.

도 7c에 나타낸 바와 같이, 시간(t2)에서, 양의 숫자 전류(digit current)(ID)가 공급되고, 양의 x축 방향으로 강한 숫자 자기장(digit magnetic field)(HD)을 생성한다. 모멘트 벡터(53 및 57)는 시계방향으로 더욱 회전하고, 합성 자기 모멘트 벡터(40)는 실질적으로, 양의 자화 용이축 방향인, 외부 자기장(external magnetic field)의 자기장 벡터의 방향으로 정렬한다. 모멘트 벡터(53)는 이제 양의 x축과 양의 x축과 음의 y축 사이의 각의 2등분선 사이에 있다. 모멘트 벡터(57)는 이제 양의 y축과 음의 x축과 양의 y축 사이의 각의 2등분선 사이에 있다.As shown in FIG. 7C, at time t 2 , a positive digit current I D is supplied, creating a strong digital magnetic field H D in the positive x-axis direction. do. The moment vectors 53 and 57 further rotate clockwise, and the synthetic magnetic moment vector 40 substantially aligns in the direction of the magnetic field vector of the external magnetic field, which is in the direction of the positive magnetization axis. The moment vector 53 is now between the bisector of the angle between the positive x-axis and the positive x-axis and the negative y-axis. The moment vector 57 is now between the bisector of the angle between the positive y-axis and the negative x-axis and the positive y-axis.

도 7d에 나타낸 바와 같이, 시간(t3)에서, 워드 전류(IW)는 오프된다. 외부 자기장은 하나의 요소, 즉, 양의 x축 방향으로 HD만을 가진다. 합성 모멘트 벡터(40)는 실질적으로 HD로 정렬한다. 모멘트 벡터(53 및 57)는 시계방향으로 더욱 회전한다. 모멘트 벡터(53)는 이제 음의 자화 용이축에 더 가깝다. 모멘트 벡터(57)는 이제 양의 자화 용이축에 더 가깝다.As shown in FIG. 7D, at time t 3 , the word current I W is turned off. The external magnetic field has only one element, H D in the positive x-axis direction. The composite moment vector 40 is substantially aligned with H D. The moment vectors 53 and 57 further rotate clockwise. The moment vector 53 is now closer to the negative axis of magnetization. The moment vector 57 is now closer to the positive axis of easy magnetization.

다음으로, 도 7e에 나타낸 바와 같이, 숫자 전류(ID)도 시간(t4)에서 오프된다. 시간(t4)에 앞서, 모멘트 벡터(53)는 음의 자화 용이축에 더 가깝고, 모멘트 벡터(57)는 양의 자화 용이축에 더 가까우므로, 모멘트 벡터(53)는 음의 자화 용이축 방향으로 정렬하고, 모멘트 벡터(57)는 양의 자화 용이축 방향으로 정렬한다. 결과적으로, "0"의 비트가 메모리 셀(10)에 기록된다.Next, as shown in FIG. 7E, the numerical current I D is also turned off at time t 4 . Prior to time t 4 , moment vector 53 is closer to the negative magnetization axis, and moment vector 57 is closer to the positive magnetization axis, so moment vector 53 is negative. Direction, and the moment vector 57 aligns in the direction of the positive magnetization axis. As a result, a bit of "0" is written to the memory cell 10.

메모리 셀(10)이 "0"의 초기상태를 가질 때, 큰 양의 전류(IW 및ID)를 가지는 반전 기록은 "1"의 비트를 메모리 셀(10)에 기록한다. 도 8a~8e는, 도 4에 나타낸 바와 같이 IW 및ID가 순서(100)에서 공급될 때, 모멘트 벡터(40, 53 및 57)의 시간에 따른 변화를 나타낸다. "1"의 비트의 반전 기록 동안의 메모리 셀(10)의 동작은, 자기 모멘트의 극성이 반대인 것을 제외하고는, 도 7a~7e를 참조하여 상기한 내용과 유사하므로, 여기서는 설명하지 않는다.When the memory cell 10 has an initial state of "0", inverted write with a large amount of currents I W and I D writes a bit of "1" into the memory cell 10. 8A-8E show the change over time of moment vectors 40, 53, and 57 when I W and I D are supplied in sequence 100, as shown in FIG. The operation of the memory cell 10 during the inverted write of the bit of " 1 " is similar to that described above with reference to Figs. 7A to 7E except that the polarities of the magnetic moments are reversed, and thus are not described here.

반전 기록 동안, 메모리 셀(10)의 상태는 항상 변화하므로, 메모리 셀(10)의 초기 상태를 읽어 반전 기록이 수행되기에 앞서 기록된 상태와 비교해야 한다. 초기 상태가 기록될 데이터와 같으면, 반전 기록은 필요 없다. 초기 상태가 기록될 데이터와 다르면, 반전 기록이 수행된다. 따라서 직접 기록에 비하여, 반전 기록은 추가적인 논리 회로를 요구한다. 그러나 반전 기록은 메모리 셀의 상태가 변화될 필요가 있을 때에만 메모리 셀에 기록하므로, 반전 기록은 전력 소비가 더 적다.During the inversion write, the state of the memory cell 10 always changes, so the initial state of the memory cell 10 must be read and compared with the state written before the inversion write is performed. If the initial state is equal to the data to be recorded, reverse recording is not necessary. If the initial state is different from the data to be recorded, reverse recording is performed. Thus, in contrast to direct writing, inverted writing requires additional logic circuitry. However, inverted write writes to the memory cell only when the state of the memory cell needs to be changed, so inverted write consumes less power.

반전 기록은 강한 외부 자기장(HW 및 HD)을 요구하므로, 큰 기록 전류가 필요하다. 이러한 문제를 경감하기 위해, 엥겔 등이 미국특허공보 제 6633498호(Engel et al. U.S. Patent No. 6633498)에서 3층 구조(tri-layer structure)의 바이어스 자기장(bias magnetic field)(HBIAS)으로서 프린지(fringe)(또는 스트레이(stray)) 자기장을 생성하기 위해 자기 영역(magnetic region)(17)의 자기 모멘 트 벡터(50)의 양을 조절하여, 약한 자기장(HW 및HD) 만이 반전 기록 메모리 셀에 요구되는 것을 제안하였다. 미국특허공보 제 6663498호의 도 4 및 도 5는 여기에 각각 도 9 및 도 10으로서 전재되었다. 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 양의 HW 및HD가 메모리 셀(10)에 기록하기 위해 사용되면, 양의 x축 방향과 양의 y축 방향 사이의 방향의 바이어스 자기장(HBIAS)이 요구되는 HW 및HD의 값을 낮춘다. 마찬가지로, 음의 HW 및HD가 메모리 셀(10)에 기록하기 위해 사용되면, 음의 x축 방향과 음의 y축 방향 사이의 방향의 바이어스 자기장(HBIAS)이 요구되는 HW 및HD의 값을 낮춘다. 결과적으로, 낮은 전류(IW 및ID)가 요구된다. 바이어스 자기장(HBIAS)이 강해질수록, 전류(IW 및ID)는 낮아질 수 있다.Inverted recording requires strong external magnetic fields H W and H D , and therefore requires a large write current. In order to alleviate this problem, Engel et al. In Engel et al. US Patent No. 6633498 as a bias magnetic field (H BIAS ) of a tri-layer structure. By adjusting the amount of magnetic moment vector 50 of the magnetic region 17 to generate a fringe (or stray) magnetic field, only the weak magnetic fields H W and H D reverse. It is proposed that what is required for a write memory cell. 4 and 5 of U.S. Patent No. 6663498 have been reproduced here as FIGS. 9 and 10, respectively. 9 and 10, when positive H W and H D are used for writing to the memory cell 10, the bias magnetic field H BIAS in the direction between the positive x-axis direction and the positive y-axis direction Lower the value of H W and H D required. Similarly, a negative H W and H D, a memory cell 10 when used to record on, the negative x-axis direction and the negative bias magnetic field in a direction between the y-axis direction (H BIAS) is required H W and H are Lower the value of D. As a result, low currents I W and I D are required. As the bias magnetic field H BIAS becomes stronger, the currents I W and I D may be lower.

그러나, 강한 HBIAS는 기록 실패를 일으킬 수 있다. 특히, HBIAS가 강하고, 강자성층(45 및 55)의 끝 부분(end domain)의 자성화(magnetization)가 불규칙하면, 메모리 셀(10)이 기록 전류(IW 및ID)에 응답하여 전환되지 못할 수도 있다.However, strong H BIAS can cause recording failure. In particular, when H BIAS is strong and the magnetization of the end domains of the ferromagnetic layers 45 and 55 is irregular, the memory cell 10 switches in response to the write currents I W and I D. You may not be able to.

도 11a~11e는 반전 기록 방법이 HBIAS가 강할 때 "0"의 초기상태를 가지는 메모리 셀(10)로 "1"의 비트를 기록하는 것에 실패하는 예를 나타내고 있다. 11A to 11E show an example in which the inversion write method fails to write a bit of "1" into the memory cell 10 having an initial state of "0" when H BIAS is strong.

도 11a는 시간(t0)에서 메모리 셀(10)의 상태를 나타낸다. 강한 HBIAs가 양의 자화 용이축에서 생성된다. 강한 HBIAs로 인해, 강자성층(45 및 55)의 끝 부분 에서의 자성화가 불규칙하여 그 자기 모멘트 벡터(53 및 57)는, 도 11b에 나타낸 바와 같이, 반시계 방향으로 회전하고 각각 y축에 접근하거나 지나치게 된다. 그러므로, 도 11b에 나타낸 바와 같이, 시간(t1)에서, 양의 워드 전류(IW)가 공급되고, 양의 y축 방향으로 워드 자기장(word magnetic field)(HW)을 생성한다. 모멘트 벡터(53)가 양의 x축에 가깝고 모멘트 벡터(57)가 음의 x축에 가까우며, HW와 HBIAS의 결합은 양의 y축과 양의 x축 방향이므로, 모멘트 벡터(53 및 57)는 더욱 반시계방향으로 회전한다. 도 11c에 나타낸 바와 같이, 시간(t2)에서, 양의 숫자 전류(ID)가 공급되고, 양의 x축 방향으로 숫자 자기장(digit magnetic field)(HD)을 생성한다. 이에 응답으로, 모멘트 벡터(53 및 57)는 시계방향으로 회전하기 시작한다. 도 11d에 나타낸 바와 같이, 시간(t3)에서, 워드 전류(IW)가 오프되면, 모멘트 벡터(53 및 57)는 시계방향으로 더욱 회전한다. 이제 모멘트 벡터(53)는 음의 자화 용이축에 가깝고 모멘트 벡터(57)는 양의 자화 용이축에 가깝다. 도 11e에 나타낸 바와 같이, 시간(t4)에서, 숫자 전류(ID)가 오프되면, 모멘트 벡터(53 및 57)는 도 11a에 나타낸 바와 같은 그들의 원래 위치로 돌아간다. 따라서 모멘트 벡터(53 및 57)는 강한 바이어스 자기장(HBIAS)으로 인해 HW 하에서 잘못된 방향으로 회전하고, 메모리 셀(10)은 도 4의 순서(100)에서 IW 및ID가 공급된 후에 전환되지 못한다.11A shows the state of memory cell 10 at time t 0 . Strong H BIAs are produced on the positive axis of magnetization. Due to the strong H BIAs , the magnetization at the ends of the ferromagnetic layers 45 and 55 is irregular so that the magnetic moment vectors 53 and 57 rotate counterclockwise, as shown in FIG. Approaching or overreaching Therefore, as shown in FIG. 11B, at time t 1 , a positive word current I W is supplied, generating a word magnetic field H W in the positive y-axis direction. Since the moment vector 53 is close to the positive x axis, the moment vector 57 is close to the negative x axis, and the combination of H W and H BIAS is in the direction of the positive y axis and the positive x axis, the moment vectors 53 and 57 rotates more counterclockwise. As shown in FIG. 11C, at time t 2 , a positive numeric current I D is supplied, creating a digital magnetic field H D in the positive x-axis direction. In response, the moment vectors 53 and 57 begin to rotate clockwise. As shown in FIG. 11D, at time t 3 , when the word current I W is off, the moment vectors 53 and 57 further rotate clockwise. The moment vector 53 is now close to the negative easy magnetization axis and the moment vector 57 is close to the positive easy magnetization axis. As shown in FIG. 11E, at time t 4 , when the numeric currents I D are off, the moment vectors 53 and 57 return to their original positions as shown in FIG. 11A. Therefore, the moment vectors 53 and 57 rotate in the wrong direction under H W due to the strong bias magnetic field H BIAS , and the memory cell 10 is supplied after I W and I D are supplied in the order 100 of FIG. 4. Can't switch

메모리 셀(10)이 줄어들고, 자기 영역(magnetic region)(15 및 17)이 매우 작으면, 강자성 영역(15 및 17) 내의 자기장의 불균일성이 증가하므로, 상기한 문제는 악화된다. 결과적으로, 기록 전류(IW 및ID)를 만족스러운 수준까지 감소시키는 것은 어렵다.If the memory cell 10 is reduced and the magnetic regions 15 and 17 are very small, the non-uniformity of the magnetic field in the ferromagnetic regions 15 and 17 increases, so the above problem is exacerbated. As a result, it is difficult to reduce the write currents I W and I D to a satisfactory level.

제 1자기장(magnetic field)을 공급하는 단계와, 실질적으로 제 1방향에 수직인 제 2방향으로 제 2자기장을 공급하는 단계와, 제 1자기장을 끄는(turning off) 단계와, 제 1방향의 반대방향인 제 3 방향으로 제 3자기장을 공급하는 단계와, 제 2자기장을 끄는 단계와, 제 3자기장을 끄는 단계를 포함한다.Supplying a first magnetic field, supplying a second magnetic field in a second direction substantially perpendicular to the first direction, turning off the first magnetic field, and Supplying a third magnetic field in a third direction that is opposite, turning off the second magnetic field, and turning off the third magnetic field.

본 발명의 실시예와 같이, 자기저항 램(MRAM) 장치의 메모리 셀에 기록하는 방법은, 제 1방향으로 제 1자기장을 공급하는 단계와, 실질적으로 제 1방향에 수직인 제 2방향으로 제 2자기장을 공급하는 단계와, 제 1자기장을 끄는 단계와, 제 1방향의 반대방향인 제 3 방향으로 제 3자기장을 공급하는 단계와, 제 2자기장을 끄는 단계와, 제 2방향과 반대방향인 제 4 방향으로 제 4자기장으로 공급하는 단계와, 제 3자기장을 끄는 단계와 제 4자기장을 끄는 단계를 포함한다.As with embodiments of the present invention, a method of writing to a memory cell of a magnetoresistive RAM (MRAM) device includes supplying a first magnetic field in a first direction, and in a second direction substantially perpendicular to the first direction. Supplying a second magnetic field, turning off the first magnetic field, supplying a third magnetic field in a third direction opposite to the first direction, turning off the second magnetic field, and opposite the second direction Supplying to the fourth magnetic field in the fourth direction, turning off the third magnetic field and turning off the fourth magnetic field.

본 발명의 실시예와 같이, 자기저항 램(MRAM) 장치에 기록하는 방법이 제공된다. MRAM 장치는 복수의 워드 라인(word line) 중 하나와 복수의 디지트 라인(digit line) 중의 하나에 각각 대응하는 복수의 메모리 셀을 포함한다. MRAM 장치에 기록하는 방법은 제 1방향으로 제 1자기장을 공급하고, 제 1방향에 실질적 으로 직각인 제 2방향으로 제 2자기장을 공급하고, 제 1자기장을 끄고, 제 1방향과 반대인 제 3 방향으로 제 3자기장을 공급하고, 제 2자기장을 끄고, 제 3자기장을 끄는 것에 의해 메모리 셀 중 하나에 기록하는 단계를 포함한다.As with embodiments of the present invention, a method of writing to a magnetoresistive RAM (MRAM) device is provided. The MRAM device includes a plurality of memory cells each corresponding to one of a plurality of word lines and one of a plurality of digit lines. The method of writing to an MRAM device supplies a first magnetic field in a first direction, supplies a second magnetic field in a second direction substantially perpendicular to the first direction, turns off the first magnetic field, and reverses the first direction. Supplying a third magnetic field in three directions, turning off the second magnetic field, and turning off the third magnetic field to write to one of the memory cells.

본 발명의 실시예와 같이, 자기저항 램(MRAM) 장치에 기록하는 방법이 또한 제공된다. MRAM 장치는 복수의 워드 라인(word line) 중 하나와 복수의 디지트 라인(digit line) 중의 하나에 각각 대응하는 복수의 메모리 셀을 포함한다. MRAM 장치에 기록하는 방법은 제 1방향으로 제 1자기장을 공급하고, 제 1방향에 실질적으로 직각인 제 2방향으로 제 2자기장을 공급하고, 제 1자기장을 끄고, 제 1방향과 반대인 제 3 방향으로 제 3자기장을 공급하고, 제 2자기장을 끄고, 제 2방향과 반대인 제 4 방향으로 제 4자기장을 공급하고, 제 3자기장을 끄는 것에 의해 메모리 셀 중 하나에 기록하는 단계를 포함한다.As with an embodiment of the present invention, a method of writing to a magnetoresistive RAM (MRAM) device is also provided. The MRAM device includes a plurality of memory cells each corresponding to one of a plurality of word lines and one of a plurality of digit lines. The method of writing to an MRAM device supplies a first magnetic field in a first direction, supplies a second magnetic field in a second direction substantially perpendicular to the first direction, turns off the first magnetic field, and reverses the first direction. Supplying a third magnetic field in three directions, turning off the second magnetic field, supplying a fourth magnetic field in a fourth direction opposite to the second direction, and writing to one of the memory cells by turning off the third magnetic field do.

본 발명의 실시예와 같이, 자기저항 램(MRAM) 장치의 메모리 셀 내에서 자기 모멘트를 전환하는 방법은, 제 1방향으로 제 1자기장을 공급하는 단계를 포함하고, 제 1방향은 메모리셀이 속하는 바이어스 자기장(bias magnetic field)의 방향과 둔각(blunt angle)을 형성한다.As in an embodiment of the present invention, a method of switching a magnetic moment in a memory cell of a magnetoresistive RAM (MRAM) device includes supplying a first magnetic field in a first direction, wherein the first direction is a memory cell. It forms the direction and blunt angle of the bias magnetic field to which it belongs.

본 발명의 실시예와 같이, 자기저항 램(MRAM) 장치를 읽는 방법은, 기준전류(reference current)를 생성하기(generate) 위해 기준 메모리 셀(reference memory cell) 내의 자기 모멘트를 부분적으로 전환하는 단계와, 읽어낼 메모리 셀을 통하여 흐르는 읽기 전류(read current)를 측정하는 단계와, 읽어낼 메모리 셀의 상태를 판단하기 위하여 읽기 전류를 기준전류와 비교하는 단계를 포함한다.As with embodiments of the present invention, a method of reading a magnetoresistive RAM (MRAM) device comprises the steps of partially switching the magnetic moment in a reference memory cell to generate a reference current. And measuring a read current flowing through the memory cell to be read, and comparing the read current with a reference current to determine a state of the memory cell to be read.

본 발명의 추가적인 특징 및 장점들은, 일부는 이하에 기재된 내용으로 설명될 것이고, 일부는 상기 설명으로부터 명백해지거나 또는 본 발명의 실시에 의해 체득될 수 있을 것이다. 본 발명의 특징 및 장점들은 첨부된 청구의 범위에서 지적한 요소들의 수단 및 결합에 의해 실현 및 달성될 것이다.Additional features and advantages of the invention will be set forth in part in part in the description which follows, and in part will be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention. The features and advantages of the invention will be realized and attained by means and combination of the elements pointed out in the appended claims.

상기한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 예시적이며 설명을 위한 것이고, 청구된 바와 같은 본 발명의 추가적인 설명을 제공하고자 하는 것이다.The foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory, and are intended to provide further description of the invention as claimed.

이하, 첨부된 도면에 도시된 예를 참조하여, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 가능하면, 동일 또는 유사한 부분에 대하여는 동일한 참조부호를 사용한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the examples illustrated in the accompanying drawings. Wherever possible, the same reference numerals are used for the same or similar parts.

본 발명의 실시예와 같이, 낮은(low) 전류로 자기저항 램(magneto-resistive random access memory, MRAM) 장치(device)의 메모리 셀 내에서 자기 모멘트(magnetic moment)를 전환하는 방법이 제공된다. 또한, 본 발명의 실시예와 같은 자기 모멘트를 전환하는 방법을 사용하여 낮은 기록 또는 읽기 전류(writing or reading current)로 MRAM 장치에 기록하거나 MRAM 장치를 읽는 방법이 제공된다.As with embodiments of the present invention, a method is provided for converting magnetic moments within a memory cell of a magneto-resistive random access memory (MRAM) device at a low current. Further, a method of writing to or reading from an MRAM device with a low writing or reading current using a method of switching magnetic moments as in embodiments of the present invention is provided.

도 12는 메모리 셀의 배열(array)을 포함하는 MRAM 장치(200)의 일례를 나타낸다. 메모리 셀 중의 하나만, 즉, 메모리 셀(202)만이 도시되어 있다. MRAM 장치(200)는 복수의 기록 비트 라인(write bit line)(204)과 복수의 기록 워드 라인(write word line)(206)을 포함한다. 기록 비트 라인(204)과 기록 워드 라인(206)은 실질적으로 서로 수직이다. 각 메모리 셀은 하나의 기록 비트 라 인(204) 및 하나의 기록 워드 라인(206)에 해당한다.12 shows an example of an MRAM device 200 that includes an array of memory cells. Only one of the memory cells, ie memory cell 202, is shown. The MRAM device 200 includes a plurality of write bit lines 204 and a plurality of write word lines 206. The write bit line 204 and the write word line 206 are substantially perpendicular to each other. Each memory cell corresponds to one write bit line 204 and one write word line 206.

메모리 셀(202)은 구속 자기 영역(208), 자유 자기 영역(210) 및 구속 자기 영역(208)과 자유 자기 영역(210) 사이에 끼워진 터널링 장벽(tunneling barrier)(212)을 포함한다.The memory cell 202 includes a confinement magnetic region 208, a free magnetic region 210 and a tunneling barrier 212 sandwiched between the confinement magnetic region 208 and the free magnetic region 210.

구속 자기 영역(208)은 구속 강자성체 또는 합성의 비-강자성체(SAF) 구조를 포함해도 좋다. 도 12는, 구속 자기 영역(208)이 비-강자성체 결합 스페이서 층(anti-ferromagnetic coupling spacer layer)(218)을 끼우는 2개의 강자성층(214 및 216)을 포함하는 3층(three-layered) SAF 구조를 포함하는 것을 나타낸다. 강자성층(214 및 216)은, 예를 들면, 코발트-철(CoFe), 니켈-철(NiFe), 또는 코발트-철-붕소(CoFeB)를 포함해도 좋다. 스페이서 층(218)과 결합하는 비-강자성체는, 예를 들면, 루테늄(Ru) 또는 구리(Cu)를 포함해도 좋다. 비-강자성체 결합 스페이서 층(218)의 두께는 비-강자성체적으로 서로 결합된 강자성층(214 및 216)의 그것과 같다.Constrained magnetic region 208 may comprise a constrained ferromagnetic or synthetic non-ferromagnetic (SAF) structure. 12 shows a three-layered SAF in which the confining magnetic region 208 includes two ferromagnetic layers 214 and 216 sandwiching an anti-ferromagnetic coupling spacer layer 218. It includes a structure. The ferromagnetic layers 214 and 216 may include, for example, cobalt-iron (CoFe), nickel-iron (NiFe), or cobalt-iron-boron (CoFeB). The non-ferromagnetic material that couples with the spacer layer 218 may include, for example, ruthenium (Ru) or copper (Cu). The thickness of the non-ferromagnetically coupled spacer layer 218 is the same as that of the ferromagnetic layers 214 and 216 bonded non-ferromagnetically to each other.

자유 자기 영역(free magnetic region)(210)은 비-강자성체 결합 스페이서 층(224)을 끼우는 2개의 강자성층(220 및 222)을 포함하는 SAF를 포함해도 좋다. 강자성층(220 및 222)은, 예를 들면, 코발트-철(CoFe), 코발트-철-붕소(CoFeB), 또는 니켈-철(NiFe)을 포함해도 좋다. 비-강자성체 결합 스페이서 층(224)는, 예를 들면, 루테늄(Ru) 또는 구리(Cu)를 포함해도 좋다. 비-강자성체 결합 스페이서 층(224)의 두께는 비-강자성체적으로 서로 결합된 강자성층(220 및 222)의 그것과 같다. 비록 도 12는 3개의 층이 포함되도록 자유 자기 영역(210)을 나타내지 만, 3개의 층보다 더 멀티-층으로된 SAF 구조가 사용될 수 있는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 자유 자기 영역(210)은 결합 스페이서 층에 의해 분리된 3개 이상의 강자성층을 포함해도 좋다.The free magnetic region 210 may comprise a SAF comprising two ferromagnetic layers 220 and 222 sandwiching the non-ferromagnetically coupled spacer layer 224. The ferromagnetic layers 220 and 222 may include, for example, cobalt-iron (CoFe), cobalt-iron-boron (CoFeB), or nickel-iron (NiFe). The non-ferromagnetically coupled spacer layer 224 may, for example, comprise ruthenium (Ru) or copper (Cu). The thickness of the non-ferromagnetically coupled spacer layer 224 is the same as that of the ferromagnetic layers 220 and 222 bonded non-ferromagnetically to each other. Although FIG. 12 shows the free magnetic region 210 to include three layers, it will be appreciated that a SAF structure of more than three layers may be used. For example, the free magnetic region 210 may include three or more ferromagnetic layers separated by a coupling spacer layer.

터널링 장벽(tunneling barrier)(212)은, 예를 들면, 알루미늄 산화물(AlOx) 또는 마그네슘 산화물(MgO)을 포함해도 좋다.The tunneling barrier 212 may include, for example, aluminum oxide (AlOx) or magnesium oxide (MgO).

게다가, 비-강자성체 구속 층(anti-ferromagnetic pinning layer)(226), 버퍼 층(buffer layer)(228), 하부 전극(bottom electrode)(230) 및 유전체 층(232)은 구속된 자기 영역(208)과 기록 워드 라인(write word line)(206) 사이에 설치된다. 비-강자성체 구속 층(226)은, 예를 들면, 백금 망간(PtMn) 또는 망간 이리듐(MnIr)을 포함해도 좋다. 버퍼 층(228)은, 예를 들면, 니켈-철(NiFe), 니켈-철-크롬(NiFeCr) 또는 니켈-철-코발트(NiFeCo)를 포함해도 좋다. 상부 전극(234)은 자유 자기 영역(210)에 설치되고 유전체 층(236)은 상부 전극(234)과 기록 비트 랑인(write bit line)(204) 사이에 설치된다.In addition, an anti-ferromagnetic pinning layer 226, a buffer layer 228, a bottom electrode 230 and a dielectric layer 232 are constrained magnetic regions 208. And a write word line 206. The non-ferromagnetic constraining layer 226 may, for example, comprise platinum manganese (PtMn) or manganese iridium (MnIr). The buffer layer 228 may include, for example, nickel-iron (NiFe), nickel-iron-chromium (NiFeCr) or nickel-iron-cobalt (NiFeCo). The upper electrode 234 is provided in the free magnetic region 210 and the dielectric layer 236 is provided between the upper electrode 234 and the write bit line 204.

비-강자성체 구속 층(226)은 구속 자기 영역(208)의 자기 모멘트를 구속하며, 적당한 자기장가 적용될 때 구속 자기 영역(208)의 자기 모멘트는 회전하지 않는다. 반대로, 자유 자기 영역(210)의 자기 모멘트는 외부 자기장 하에서 회전하도록 자유롭다.The non-ferromagnetic constraining layer 226 constrains the magnetic moment of the constrained magnetic region 208, and the magnetic moment of the constrained magnetic region 208 does not rotate when a suitable magnetic field is applied. In contrast, the magnetic moment of the free magnetic region 210 is free to rotate under an external magnetic field.

따라서, 터널링 장벽(212)의 전자 터널링 장벽과, 메모리 셀(202)의 저항은 자기장와 변경된다. 예를 들면, 강자성층(216 및 220)의 각각의 자기 모멘트 벡터가 서로 병렬일 때, 터널링 장벽(212)은 낮은 전자 터널링 장벽을 가지고 메모리 셀(202)은 낮은 저항을 갖는다. 강자성층(216 및 220)의 각각의 자기 모멘트 벡터가 서로 역병렬(anti-parallel)일 때, 터널링 장벽(212)은 높은 전자 터널링 장벽을 가지고 메모리 셀(202)은 높은 저항을 갖는다. 따라서, 메모리 셀(202)은 그에 따른 저항값에 의해 정해진 “1” 또는 “0”의 1비트를 저장해도 좋다. 예를 들면, 메모리 셀(202)의 높은 저항은 “1”의 비트를 나타내고, 메모리 셀(202)의 낮은 저항은 “0”의 비트로 나타내도 좋고, 또는 반대여도 좋다.Thus, the electron tunneling barrier of the tunneling barrier 212 and the resistance of the memory cell 202 change with the magnetic field. For example, when the respective magnetic moment vectors of the ferromagnetic layers 216 and 220 are parallel to each other, the tunneling barrier 212 has a low electron tunneling barrier and the memory cell 202 has a low resistance. When the respective magnetic moment vectors of the ferromagnetic layers 216 and 220 are anti-parallel with each other, the tunneling barrier 212 has a high electron tunneling barrier and the memory cell 202 has a high resistance. Therefore, the memory cell 202 may store one bit of "1" or "0" determined by the resistance value accordingly. For example, the high resistance of the memory cell 202 may represent a bit of "1", and the low resistance of the memory cell 202 may be represented by a bit of "0" or vice versa.

MRAM 장치(200)는 또한 메모리 셀들 중 하나에 결합되는 복수의 트랜지스터를 포함한다. 특히, 도 12는 메모리 셀(202)의 하부 전극(230)에 결합된 하나의 트랜지스터(238)를 나타낸다. MRAM 장치(200)는 또한 메모리 셀들에 결합된 복수의 센스 증폭기를 포함한다. 특히, 도 12는 메모리 셀(202)을 통해 흐르는 전류를 감지하기 위해 메모리 셀(202)의 상부 전극(234)에 결합되고 또한 메모리 셀(202)의 상태를 결정하기 위한 기준 셀(reference cell)(도시하지 않음)을 통해 전류를 감지하기 위해 결합된 하나의 센스 증폭기(240)를 나타낸다. 어드레스 라인(address line)(도시하지 않음), 즉, 워드 라인 또는 비트 라인은 트랜지스터의 게이트와 메모리 셀들 중 하나를 선택하는 센스 증폭기들에 결합된다. 따라서, 메모리 셀(202)에 저장된 자료를 읽기 위해, 상응하는 워드 라인과 비트 라인은 메모리 셀(202)을 선택하기 위해 활성화되고, 따라서 트랜지스터(238)는 켜지고, 상부 전극(234)과 하부 전극(230) 사이에 전압이 적용되고, 메모리 셀(202)을 통한 전류는 센서 증폭기(240)에 의해 감지된다. 비록 도 12는, 상기 전극(234)에 직접적으로 결합된 센서 증폭기(240)를 나타냈지만, 센스 증폭기(240)는 상부 전극(234)에 기록 비트 라인(204)을 접속하는 유전체 층(236)에 설치된 전도성의 플러그와 함께, 기록 비트 라인(204)을 통해 상부 전극(234)에 결합되어도 좋다.MRAM device 200 also includes a plurality of transistors coupled to one of the memory cells. In particular, FIG. 12 shows one transistor 238 coupled to the lower electrode 230 of the memory cell 202. MRAM device 200 also includes a plurality of sense amplifiers coupled to memory cells. In particular, FIG. 12 is coupled to the upper electrode 234 of the memory cell 202 to sense the current flowing through the memory cell 202 and is also a reference cell for determining the state of the memory cell 202. One sense amplifier 240 coupled to sense current through (not shown) is shown. An address line (not shown), that is, a word line or a bit line, is coupled to sense amplifiers that select one of the gate and the memory cells of the transistor. Thus, to read the data stored in memory cell 202, the corresponding word line and bit line are activated to select memory cell 202, thus transistor 238 is turned on, top electrode 234 and bottom electrode. Voltage is applied between the 230 and the current through the memory cell 202 is sensed by the sensor amplifier 240. Although FIG. 12 shows the sensor amplifier 240 directly coupled to the electrode 234, the sense amplifier 240 connects the dielectric layer 236 to connect the write bit line 204 to the upper electrode 234. It may be coupled to the upper electrode 234 via a write bit line 204, with a conductive plug installed in it.

도 13은, 메모리 셀(202)을 상부로부터 보았을 때, 기록 비트 라인(204)과 기록 워드 라인(206)의 방향에 관하여 메모리 셀(202)에 자기 모멘트를 나타내는 평면도이다. 도 13에서, x축은 기록 비트 라인(204)의 방향을 따르고, y축은 기록 워드 라인(206)의 방향을 따른다. 특히, 도 13에서 양의(positive) x축은, 도 12에서 왼쪽으로부터 오른쪽으로 본 기록 비트 라인(204)을 따른 방향이고, 도 13에서 양의 y축은 문서의 외부로부터 문서의 평면으로 본 기록 워드 라인(206)에 따른 방향이다. 구속 자기 영역(208)과 자유 자기 영역(210)의 자화 용이 축들(easy axes)은 MRAM 장치(200)의 제조 동안에 설정될 수 있다. 구속 자기 영역(208)은 음의(negative) x축과 음의 y축 양쪽의 45°의 각도에서 자화 용이 축(Ep)을 가지고, 자유 자기 영역(210)은 양의 x축 방향과 양의 y축 방향 양쪽의 약 45°의 각도에서 양의 자화 용이 축(E+)과 음의 x축 방향과 음의 y축 방향 양쪽의 약 45°의 각도에서 음의 자화 용이 축(E_)을 갖는다. 외부의 자기장가 없을 경우에, 강자성층(214, 216, 220 및 222)의 자기 모멘트 벡터는 이지 축들 중 하나로 정렬된다. 특히, 도 13에서, 강자성층(216)의 자기 모멘트 벡터(A)는 자화 용이 축(Ep)으로 정렬되고, 강자성층(214)의 자기 모멘트 벡터(B)는 모멘트 벡터(A)와는 역병렬(anti-parllel)이다. 모멘트 벡터(A)는 모멘트 벡터(B)보다 더 큰 크기를 갖는 것이 추측된다. 따라서, 구속 자기 영역(208)의 합성 자기 모멘트 벡터(C)는 Ep 방향이다. 또한, 도 13에서, 강자성층(220)의 자기 모멘트 벡터(D)는 자화 용이 축(E_)으로 정렬되고, 강자성층(222)의 자기 모멘트 벡터(E)는 자화 용이 축(E+)으로 정렬된다. 모멘트 벡터(D)는 모멘트 벡터(E)보다 큰 크기를 갖는 것이 추측된다. 따라서, 자유 자기 영역(210)의 합성 자기 모멘트 벡터(F)는 E_ 방향이다. 모멘트 벡터들(A-F)은 또한 도 12에 상응하는 부분 상에서 분류된다. 도 12 및 도 13과 다음의 도면에서 모멘트 벡터(A-F)를 나타내는 화살표는 모멘트 벡터들의 방향만을 나타내고, 그에 따른 상대적인 크기를 나타내는 것은 아니다.FIG. 13 is a plan view showing magnetic moments in the memory cells 202 with respect to the directions of the write bit lines 204 and the write word lines 206 when the memory cells 202 are viewed from above. In FIG. 13, the x axis follows the direction of the write bit line 204 and the y axis follows the direction of the write word line 206. In particular, the positive x-axis in FIG. 13 is the direction along the recording bit line 204 seen from left to right in FIG. 12, and the positive y-axis in FIG. 13 is the recording word viewed in the plane of the document from the outside of the document. Direction along line 206. Easy axes of confinement magnetic region 208 and free magnetic region 210 may be set during manufacture of MRAM device 200. Constrained magnetic region 208 has an easy magnetization axis Ep at an angle of 45 ° both on the negative x axis and on the negative y axis, and the free magnetic area 210 has a positive x-axis direction and positive The positive easy magnetization axis (E + ) at an angle of about 45 ° on both sides of the y-axis direction and the negative easy magnetization axis (E _ ) at an angle of about 45 ° on both sides of the negative x-axis and negative y-axis directions. Have In the absence of an external magnetic field, the magnetic moment vectors of the ferromagnetic layers 214, 216, 220 and 222 are aligned with one of the easy axes. In particular, in FIG. 13, the magnetic moment vector A of the ferromagnetic layer 216 is aligned with the axis of easy magnetization E p , and the magnetic moment vector B of the ferromagnetic layer 214 is inverse to the moment vector A. It is anti-parllel. It is assumed that the moment vector A has a larger magnitude than the moment vector B. Therefore, the composite magnetic moment vector C of the constrained magnetic region 208 is in the Ep direction. In addition, in FIG. 13, the magnetic moment vector D of the ferromagnetic layer 220 is aligned with the easy magnetization axis E _ , and the magnetic moment vector E of the ferromagnetic layer 222 is the easy magnetization axis E + . Sorted by. It is assumed that the moment vector D has a larger magnitude than the moment vector E. FIG. Thus, the composite magnetic moment vector F of the free magnetic region 210 is in the E_ direction. The moment vectors AF are also classified on the part corresponding to FIG. 12. 12 and 13 and in the following figures, the arrows indicating the moment vectors AF represent only the directions of the moment vectors, and do not indicate relative magnitudes accordingly.

기록 비트 라인(204)과 기록 워드 라인(206)에 제공된 전류들은 외부의 자기장들을 야기시키고, 그들 사이의 관계는 도 12 및 도 13에 나타낸다. 기록 비트 라인(204)을 통한 디지트 전류(digit current, ID)는 순환 디지트 자기장(circular digit magnetic field, HD)를 야기하고, 기록 워드 라인(206)을 통한 워드 전류(word current, IW)는 순환 워드 자기장(circular word magnetic field, HW)를 야기한다. 자기장(HW 및 HD)의 세기는 워드 전류(IW)와 디지트 전류(ID)에 각각 비례한다. 기록 비트 라인(204)은 상위 메모리 셀(202)이고, 기록 워드 라인(206)은 하위 메모리 셀(202)이다. 따라서, 도 13에 나타낸 바와 같이, 워드 전류(IW)는 양이고, 즉, 양의 y축 방향일 때, HW는 사실상 메모리 셀(202)의 평면에서 양의 x축 방향이고; 디지트 전류(ID)는 양이고, 즉, 양의 x축 방향일 때, HD는 사실상 메모리 셀(202)의 평면에서 양의 x축 방향이다. 실례의 편의상, 다음의 설명 및 첨부한 도면에서, 야기된 외부의 자기장들은 양 또는 음의 x축 또는 y축 방향으로 설명 또는 보여진다. 이러한 야기된 외부의 자기장들은 양 또는 음의 x축 또는 y축 방향일 수도 있고 아닐 수도 있다.Currents provided to the write bit line 204 and the write word line 206 cause external magnetic fields, and the relationship between them is shown in FIGS. 12 and 13. The digit current (I D ) through the write bit line 204 causes a cyclic digit magnetic field (H D ) and the word current through the write word line 206 (word current, I W). ) Causes a circular word magnetic field (H W ). The strengths of the magnetic fields HW and HD are proportional to the word current IW and the digit current I D , respectively. The write bit line 204 is the upper memory cell 202 and the write word line 206 is the lower memory cell 202. Thus, as shown in FIG. 13, the word current IW is positive, that is, when in the positive y-axis direction, H W is in fact in the positive x-axis direction in the plane of the memory cell 202; The digit current ID is positive, ie when in the positive x-axis direction, H D is in fact in the positive x-axis direction in the plane of the memory cell 202. For convenience of illustration, in the following description and the accompanying drawings, the external magnetic fields caused are described or shown in the positive or negative x or y axis direction. These induced external magnetic fields may or may not be in the positive or negative x or y axis direction.

도 4에 나타낸 바와 같이, 시퀀스(100)에서 워드 전류(IW)의 펄스와 디지트 전류(ID)의 펄스를 제공함으로써, 상기 도 7a~7e 및 8a~8e에 기준으로 설명된 바와 같이, 강자성층(220 및 222)의 모멘트 벡터(D 및 E)는 회전이어도 좋고, 메모리 셀(202)은 반전 기록될 수 있다. 게다가, Engel et al.에 의해 제안된 바와 같이, 바이어스 자기장(HBIAS)는 구속 자기 영역(208)의 모멘트 벡터(C)를 조정하고, 그것에 의해 낮은 기록 전류(IW 및 ID)에 대해 허락함으로써 생성될 있다. 그러나, 상기에 나타낸 바와 같이, 반전 기록은 강한 바이어스 자기장 하에서 실패할 수 있고, 비교적 약한 바이어스 자기장만 사용될 수 있고 큰 기록 전류들은 더 요구된다. 특히, 양의 x축 방향과 양의 y축 방향 사이에 방향으로 바이어스 자기장(HBIAS)에서, 양의 워드 전류(IW)가 적용되었을 때 강자성층(220 및 222)의 모멘트 벡터(D 및 E)는 잘못된 방향으로 회전될 수 있다.As shown in FIG. 4, by providing a pulse of word current I W and a pulse of digit current ID in sequence 100, as described with reference to FIGS. 7A-7E and 8A-8E, ferromagnetic The moment vectors D and E of the layers 220 and 222 may be rotated, and the memory cells 202 may be inverted. In addition, as proposed by Engel et al., The bias magnetic field H BIAS adjusts the moment vector C of the constrained magnetic region 208, thereby allowing for low write currents I W and I D. Can be generated by allowing However, as indicated above, inverted writing can fail under strong bias magnetic fields, only relatively weak bias magnetic fields can be used and larger write currents are required. In particular, in the bias magnetic field H BIAS in the direction between the positive x-axis direction and the positive y-axis direction, the moment vectors D and D of the ferromagnetic layers 220 and 222 are applied when a positive word current I W is applied. E) can be rotated in the wrong direction.

본 발명의 제 1실시예와 일치한 MRAM 메모리 셀의 자기 모멘트를 전환하는 방법은 부분적으로 HBIAS를 상쇄하는, 즉, 외부의 자기장의 방향과 HBIAS의 방향이 무 딘 각도를 형성하는, 외부 자기장를 일시적으로 야기함으로써 강한 HBIAS로 인하여 상기 지적된 문제점을 회피한다.The method of switching the magnetic moment of an MRAM memory cell in accordance with the first embodiment of the present invention partially cancels H BIAS , i.e., the direction of the external magnetic field and the direction of the H BIAS form a blunt angle. By temporarily causing the magnetic field, the above-mentioned problems are avoided due to the strong H BIAS .

도 14a~14d는 본 발명의 제 1실시예와 일치하는 자기 모멘트를 전환하기 위한 방법의 설명을 위해 참조되었다.14A-14D are referred to for the explanation of the method for switching the magnetic moment consistent with the first embodiment of the present invention.

도 14a는 강한 바이어스 자기장(HBIAS)를 제공할 때, 모멘트 벡터(D 및 E)를 나타낸다. HBIAS는 사실상 E+ 방향이다. 결과로써, 모멘트 벡터(D 및 E)는 시계 방향과 반대 방향으로 회전할 수 있고 각각 y축을 접근하거나 통과할 수 있다.14A shows moment vectors D and E when providing a strong bias magnetic field H BIAS . H BIAS is in fact E + direction. As a result, the moment vectors D and E can rotate clockwise and in opposite directions and approach or pass through the y axis, respectively.

본 발명의 제 1실시예와 일치하고 도 14b에 나타낸 바와 같이, 음의 워드 전류는 음의 x축 방향에서 워드 자기장(HW)를 야기하는, 기록 워드 라인(206)에 제공된다. HW와 HBIAS 사이의 방향에서 결합된 자기 모멘트(HC)로 인하여, HW는 부분적으로 HBIAS를 상쇄한다. 하나의 양상에서, HC가 양의 y축 방향이 되도록 HW는 양의 x축 방향에서 HBIAS의 성분을 완전히 상쇄할 수도 있다. HW의 결과로써, 양쪽 모멘트 벡터(D 및 E)는 시계 방향으로 회전하고 자화 용이 축(E+ 및 E)에 접근한다.In accordance with the first embodiment of the present invention and as shown in Fig. 14B, a negative word current is provided to the write word line 206, which causes a word magnetic field H W in the negative x axis direction. Due to the combined magnetic moment H C in the direction between H W and H BIAS , H W partially cancels H BIAS . In one aspect, H W may completely cancel out components of H BIAS in the positive x-axis direction such that H C is in the positive y-axis direction. As a result of H W , both moment vectors D and E rotate clockwise and approach the axes of magnetization E + and E.

모멘트 벡터(D 및 E)를 회전하기 위한 형식적인 단계는 다음과 같다. 도 14c에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 모멘트 벡터들이 시계 방향으로 회전되어지는 것이 필요하다면, 양의 디지트 전류는 양의 y축 방향, 즉, HBIAS와 약 45°의 각도에서, 디지트 자기장(HD)를 야기하기 위해 제공될 수 있다.The formal steps for rotating the moment vectors D and E are as follows. As shown in Fig. 14C, for example, if the moment vectors need to be rotated clockwise, the positive digit current is in the positive y-axis direction, i.e., at an angle of about 45 ° with H BIAS , H D ) may be provided to cause.

형식적인 단계의 개시 후에, 음의 워드 전류는 중지될 수 있다. 예를 들면, 도 14에서, 음의 워드 전류가 중지된 후에, 모멘트 벡터(D 및 E)는 양의 워드 전류를 적용한 결과로, 더욱 시계 방향으로 회전한다.After initiation of a formal step, the negative word current can be stopped. For example, in Fig. 14, after the negative word current is stopped, the moment vectors D and E rotate more clockwise as a result of applying the positive word current.

따라서, 바이어스 자기장(HBIAS)를 일시적으로 상쇄함으로써, 강한 HBIAS에 관한 상기 기재된 문제점은 회피된다.Thus, by canceling the bias magnetic field (H BIAS) temporarily, the above-described problem of the strong H BIAS is avoided.

도 14b에서, HW는 음의 x축 방향이므로 HBIAS와 이루는 각도는 135°이다. 그러나, HW의 방향은 예를 들면, 기록 비트 라인(204) 및 기록 워드 라인(206) 양쪽에서 전류의 조합을 제공함으로써 HBIAS와 무딘 각도를 이룰 수도 있다.In FIG. 14B, since H W is in the negative x-axis direction, the angle formed by H BIAS is 135 °. However, the direction of H W may be at a blunt angle with H BIAS , for example by providing a combination of currents on both write bit line 204 and write word line 206.

본 발명의 제 1실시예와 일치하는 자기 모멘트를 전환하기 위한 방법은, 메모리 셀의 자기 모멘트 벡터가 회전되는 것이 필요할 때, 강한 바이어스 자기장(HBIAS)의 실재에서 MRAM 장치의 메모리 셀에 액세스하기 위해 적용될 수 있다. 본 발명의 제 2실시예와 일치하는 예를 위해, 본 발명의 제 1실시예와 일치하는 방법은 MRAM 장치를 반전 기록하도록 적용되는 것으로, 더 낮은 기록 전류 및 소비전력의 감소로 강한 바이어스 자기장를 허가할 수 있다.A method for converting magnetic moments consistent with the first embodiment of the present invention is directed to accessing a memory cell of an MRAM device in the presence of a strong bias magnetic field H BIAS when the magnetic moment vector of the memory cell needs to be rotated. Can be applied for For the example consistent with the second embodiment of the present invention, the method consistent with the first embodiment of the present invention is applied to reverse write an MRAM device, allowing a strong bias magnetic field with lower write current and reduced power consumption. can do.

본 발명의 제 2실시예와 일치함으로써, 3개의 연속되는 전류 펄스는 MRAM의 메모리 셀에 기록하도록 제공되는데, 메모리 셀은 강한 바이어스 자기장 아래이다. 예를 들면, MRAM 장치(200)의 추정하는 메모리 셀(202)은 양의 자화 용이 축(E+) 방향에서 강한 바이어스 자기장(HBIAS) 아래이고, 2개의 디지트 전류 펄스와 하나의 워 드 전류 펄스를 포함하는 3개의 전류 펄스는, 반전 기록 메모리 셀(202)에 제공될 수 있다. 도 15는 3개의 전류 펄스의 타이밍 관계를 나타낸다. 특히, 타임(t0)에서, 기록 전류는 제공되지 않는다. 타임(t1)에서, 음의 워드 전류(IW1)는 제공된다. 타임(t2)에서, 양의 디지트 전류(ID)가 제공된다. 타임(t3)에서, IW1은 꺼지고 양의 워드 전류(IW2)가 제공된다. 타임(t4)에서, ID는 꺼진다. 타임(t5)에서, IW2는 꺼진다. 하나의 양상에서, IW1과 IW2는 사실상 동일한 크기를 갖는다. 다른 양상에서, IW1은 IW2와 관계없는 적당한 크기를 갖는다.In accordance with the second embodiment of the present invention, three consecutive current pulses are provided to write to the memory cells of the MRAM, which are under a strong bias magnetic field. For example, the estimating memory cell 202 of the MRAM device 200 is under a strong bias magnetic field H BIAS in the positive E axis of magnetization E + , with two digit current pulses and one word current. Three current pulses, including the pulses, may be provided to the inversion write memory cell 202. 15 shows the timing relationship of three current pulses. In particular, at time t 0 , no write current is provided. At time t 1 , negative word current I W1 is provided. At time t 2 , a positive digit current I D is provided. At time t 3 , I W1 is turned off and a positive word current I W2 is provided. At time t 4 , I D is turned off. At time t 5 , I W2 is turned off. In one aspect, I W1 and I W2 have substantially the same size. In another aspect, I W1 has a suitable size independent of I W2 .

도 16a~16e는 본 발명의 제 2실시예와 일치하는 방법을 사용하는 반전 기록 메모리 셀(202)의 예를 설명한다. 도 16a~16e는 단지 강자성층(220 및 222)의 모멘트 벡터(D 및 E)의 위치를 각각 나타낸다. 도 16a~16e에서 자기장를 나타내는 화살표는 단지 자기장의 방향을 나타내고, 그것의 실질적인 크기는 나타내지 않는다.16A to 16E illustrate an example of the inverted write memory cell 202 using a method consistent with the second embodiment of the present invention. 16A-16E only show the positions of the moment vectors D and E of the ferromagnetic layers 220 and 222, respectively. Arrows indicative of the magnetic field in Figs. 16A-16E merely indicate the direction of the magnetic field and do not indicate its actual magnitude.

도 16a는 타임(t0)에서 메모리 셀(202)의 상태를 나타낸다. 강한 HBIAS 때문에, 강자성층(220 및 222)의 끝단 영역에서 자성을 띠는 것은 불규칙할 수 있으므로 그것의 자기 모멘트 벡터(D 및 E)는 반시계 방향으로 회전될 수 있고 y축에 각각 접근 또는 통과할 수 있다.16A shows the state of memory cell 202 at time t 0 . Because of the strong H BIAS , the magnetization in the end regions of the ferromagnetic layers 220 and 222 can be irregular so that its magnetic moment vectors D and E can be rotated counterclockwise and approach the y-axis respectively, or Can pass.

도 16b에 나타나는 바와 같이, 시간(t1)에 네거티브 워드 전류(Iw1)가 공급되어 예를 들면 HBIAS와 135°각도인 네거티브 x축 방향에서 워드 자기장(HW1)을 생성한 다.As shown in FIG. 16B, a negative word current I w1 is supplied at time t 1 to generate a word magnetic field H W1 in the negative x-axis direction, for example, at 135 ° with H BIAS .

도 16c에 나타나는 바와 같이, 시간(t2)에 포지티브 디지트(digit) 전류(ID)가 공급되어 포지티브 y축 방향에서 디지트 자기장(HD)을 생성한다. As shown in FIG. 16C, a positive digit current I D is supplied at time t 2 to generate a digit magnetic field H D in the positive y-axis direction.

도 16d에 나타나는 바와 같이, 시간(t3)에 네거티브 워드 전류(IW1)는 차단되고 포지티브 워드 전류(IW2)가 공급되어 포지티브 x축 방향에서 워드 자기장(HW2)을 생성한다. 모멘트 벡터(Moment vector)(D 및 E)는 시계방향으로 더 회전한다.As shown in FIG. 16D, at time t 3 , negative word current I W1 is interrupted and positive word current I W2 is supplied to generate word magnetic field H W2 in the positive x-axis direction. The moment vectors D and E further rotate clockwise.

도 16e에 나타나는 바와 같이, 시간(t4)에 디지트 전류(ID)는 차단되고 모멘트 벡터(D 및 E)는 시계방향으로 더 회전한다. 그때 모멘트 벡터(D)는 포지티브 자화용이 축 E+ 방향에 더 가까워지고, 모멘트 벡터(E)는 네거티브 자화용이(easy) 축 E- 방향에 더 가까워진다.As shown in FIG. 16E, at time t 4 , the digit current I D is interrupted and the moment vectors D and E further rotate clockwise. The moment vector D then becomes closer to the axis E + direction for the positive magnetization, and the moment vector E becomes closer to the axis E − direction for the easy magnetization.

도 16f에 나타나는 바와 같이, 시간(T5)에 포지티브 워드 전류(IW2) 또한 차단된다. 모멘트 벡터(D 및 E)는 자화용이 축에 가까운 지점에 위치한다. 시간(t5) 이전에 모멘트 벡터(D)가 포지티브 자화용이축 E+ 방향에 더 가깝고, 모멘트 벡터(D)는 네거티브 자화용이축 E- 방향에 더 가깝기 때문에, 모멘트 벡터(D)는 포지티브 자화용이축 E+ 방향에 가까운 위치에 자리 잡고, 모멘트 벡터(E)는 네거티브 자화용이축 E- 방향에 가까운 위치에 자리 잡는다. 한편, 모멘트 벡터(D 및 E)는 도 16a에 나타난 바와 같이 시간(t0)과 비교해서 연결된 위치를 갖으며, 메모리셀(202)은 성공적으로 연결된다.As shown in FIG. 16F, the positive word current I W2 is also interrupted at time T 5 . The moment vectors D and E are located at points close to the axis for magnetization. Time (t 5) prior to the moment vector (D) is positive easy axis E + closer to the direction of moment vector (D) has a negative easy axis E - because closer to the direction, moment vector (D) is a positive magnetization It is located at a position close to the easy axis E + direction, and the moment vector E is located at a position close to the negative easy axis E − direction. On the other hand, the moment vectors D and E have positions connected as compared to the time t 0 as shown in FIG. 16A, and the memory cells 202 are successfully connected.

MRAM 장치(200)의 다른 메모리셀은 상기와 같은 방법을 사용하여 기록될 수 있다.Other memory cells of the MRAM device 200 can be written using the same method as described above.

본 발명의 제 2 실시예와 동일하게, 부분적으로 HBIAS를 상쇄하기 위해 네거티브 워드 자기장(HW1)을 첫 번째로 적용함으로써, 모멘트 벡터(D 및 E)가 시계방향으로 회전하고, 모멘트 벡터(D 및 E)는 IW1, ID 및 IW2에서 시계방향으로 계속 회전한다. 따라서, 강한 바이어스 영역(HBIAS)에 의해 야기된 잘못된 방향으로의 자기 모멘트 벡터 회전의 문제는 작은 기록 전류(IW1, ID 및 IW2)가 적용되는 경우라도 제거된다.As in the second embodiment of the present invention, by applying the negative word magnetic field H W1 first to partially cancel the H BIAS , the moment vectors D and E rotate clockwise, and the moment vector ( D and E) continue to rotate clockwise at I W1 , I D and I W2 . Thus, the problem of magnetic moment vector rotation in the wrong direction caused by the strong bias region H BIAS is eliminated even when small write currents I W1 , I D and I W2 are applied.

본 발명의 제 3 실시예와 동일하게, 네 개의 순차 전류 펄스가 MRAM의 메모리셀 작성을 위해 공급되며, 여기서 메모리셀은 강한 바이어스 자기장에 놓여 진다. 예를 들면, 만일 MRAM 장치(200)의 메모리셀(202)이 포지티브 자화용이축(E+) 방향에서 강한 바이어스 자기장(HBIAS)에 놓인다면, 디지트 전류의 두 개의 펄스와 워드 전류의 두 개의 펄스를 포함하는 네 개의 전류 펄스가 메모리셀(202)을 기록하는데에 공급될 수 있다. 도 17은 상기 네 개의 펄스의 시간관계를 나타낸다. 특히, 시간(t0)에는 기록전류가 공급되지 않는다. 시간(t1)에는 네거 티브 워드 전류(IW1)가 공급된다. 시간(t2)에는 포지티브 디지트 전류(ID1)가 공급된다. 시간(t3)에는 네거티브 워드 전류(IW1)가 차단되고 포지티브 워드 전류(IW2)가 공급된다. 시간(t4)에는 포지티브 디지트 전류(ID1)가 차단되고 네거티브 디지트 전류(ID2)가 차단되고 네거티브 디지트 전류(ID2)가 공급된다. 시간(t)에는 포지티브 워드 전류(IW2)가 차단된다. 시간(t6)에는 네거티브 디지트 전류(ID2)가 차단된다. 일 관점에서, ID1 및 ID2 는 실질적으로 같은 크기를 갖는다. 다른 관점에서, ID1은 ID2에 독립적인 적절한 크기를 갖는다. 일 관점에서, IW1 및 IW2는 실질적으로 같은 크기를 갖는다. 다른 관점에서, IW1은 IW2에 독립적인 적절한 크기를 갖는다.As in the third embodiment of the present invention, four sequential current pulses are supplied for creating a memory cell of the MRAM, where the memory cell is placed in a strong bias magnetic field. For example, if the memory cell 202 of the MRAM device 200 is placed in a strong bias magnetic field H BIAS in the positive magnetization axis (E + ) direction, two pulses of digit current and two of word current Four current pulses, including the pulses, may be supplied to write the memory cell 202. 17 shows the time relationship of the four pulses. In particular, no writing current is supplied at time t 0 . At time t 1 , the negative word current I W1 is supplied. At time t 2 , a positive digit current I D1 is supplied. At time t 3 , negative word current I W1 is interrupted and positive word current I W2 is supplied. At time t 4 , the positive digit current I D1 is cut off, the negative digit current I D2 is cut off, and the negative digit current I D2 is supplied. At time t, the positive word current I W2 is interrupted. At time t 6 , the negative digit current I D2 is interrupted. In one aspect, I D1 and I D2 Have substantially the same size. In another aspect, I D1 has a suitable size independent of I D2 . In one aspect, I W1 and I W2 have substantially the same size. In another aspect, I W1 has a suitable size independent of I W2 .

도 18a 내지 도 18g는 본 발명의 제 3 실시예와 동일한 방법을 이용하여 메모리셀(202)을 기록하는 토글(toggle)의 예를 설명한다. 도 18a 내지 도 18g는 강자성 층(220 및 222)의 단지 모멘트 벡터(D 및 E)의 위치를 각각 나타난다. 도 18a 내지 도 18g에서 자기장을 나타내는 방향선은 단지 자기장의 방향을 나타내는 것이고 그 상대적인 세기를 나타내는 것이 아니다.18A to 18G illustrate an example of a toggle for writing the memory cell 202 using the same method as in the third embodiment of the present invention. 18A-18G show the location of only moment vectors D and E of ferromagnetic layers 220 and 222, respectively. The direction line representing the magnetic field in FIGS. 18A-18G merely indicates the direction of the magnetic field and does not indicate its relative intensity.

도 18a는 시간(t0)에서 메모리셀(202)의 상태를 나타낸다. 강한 HBIAS 때문에, 강자성 층(220 및 222) 말단 영역에서의 자화는 그 자성 모멘트 벡터(D 및 E)와 같이 불규칙할 수 있고, 시계 반대방향으로 회전할 수 있으며, 각각 y축에 접근 하거나 통과한다.18A shows the state of the memory cell 202 at time t 0 . Due to the strong H BIAS , the magnetization at the end regions of the ferromagnetic layers 220 and 222 can be irregular, like its magnetic moment vectors D and E, can rotate counterclockwise, approaching or passing through the y axis, respectively. do.

도 18b에 나타나는 바와 같이, 시간(t1)에는 네거티브 워드 전류(IW1)가 공급되어 네거티브 x축 방향에서 워드 자기장을 생성한다. 결과적으로, 모멘트 벡터(D 및 E)는 시계방향으로 회전한다.As shown in FIG. 18B, a negative word current I W1 is supplied at time t 1 to generate a word magnetic field in the negative x-axis direction. As a result, the moment vectors D and E rotate clockwise.

도 18(c)에 나타나는 바와 같이, 시간(t2)에는 포지티브 디지트 전류(ID1)는 공급되어 포지티브 y축 방향에 디지트 자기장(HD1)을 생성한다. 모멘트 벡터(D 및 E)는 시계방향으로 더 회전한다.As shown in FIG. 18C, a positive digit current I D1 is supplied at time t 2 to generate a digit magnetic field H D1 in the positive y-axis direction. The moment vectors D and E further rotate clockwise.

도 18(d)에 나타나는 바와 같이, 시간(t3)에는 네거티브 워드 전류(IW1)가 차단되고, 포지티브 워드 전류(IW2)가 공급되어 포지티브 x축 방향에 워드 자기장(HW2)을 생성한다. 모멘트 벡터(D 및 E)는 시계방향으로 더 회전한다.As shown in FIG. 18 (d), at time t 3 , the negative word current I W1 is cut off and the positive word current I W2 is supplied to generate the word magnetic field H W2 in the positive x-axis direction. do. The moment vectors D and E further rotate clockwise.

도 18e에 나타나는 바와 같이, 시간(t4)에는 포지티브 디지트 전류(ID1)는 차단되고 네거티브 디지트 전류(ID2)가 공급되어 네거티브 y축 방향에 디지트 자기장(HD2)을 생성한다. 결과적으로, 모멘트 벡터(D 및 E)는 시계방향으로 더 회전한다. 이때, 모멘트 벡터(D)는 포지티브 자화용이축(E+) 방향에 더 가깝고, 모멘트 벡터(E)는 네거티브 자화용이축(E-) 방향에 더 까깝다.As shown in FIG. 18E, at time t 4 , the positive digit current I D1 is interrupted and the negative digit current I D2 is supplied to generate a digit magnetic field H D2 in the negative y-axis direction. As a result, the moment vectors D and E further rotate clockwise. At this time, the moment vector (D) is closer to the positive magnetization axis (E + ) direction, the moment vector (E) is closer to the negative magnetization axis (E − ) direction.

도 18f에 나타나는 바와 같이, 시간(t5)에는 포지티브 워드 전류(IW2)가 차단된다. 포지티브 x축 방향의 자기장이 더 약하기 때문에, 모멘트 벡터(D 및 E)는 각각 y축 쪽으로 회전한다. 모멘트 벡터(D)는 포지티브 자화용이축(E+) 방향에 여전히 더 가깝고, 모멘트 벡터(E)는 네거티브 자화용이축(E-)에 더 가깝게 이동되었다.As shown in FIG. 18F, the positive word current I W2 is interrupted at time t 5 . Because the magnetic field in the positive x-axis direction is weaker, the moment vectors D and E each rotate toward the y-axis. The moment vector (D) was still closer to the positive magnetizing axis (E + ) direction, and the moment vector (E) was moved closer to the negative magnetizing axis (E − ).

도 18g에 나타나는 바와 같이, 시간(t6)에는 네거티브 디지트 전류(ID2)도 차단된다. 모멘트 벡터(D 및 E)는 시계반대 방향으로 약간 회전되나, 시간(t6) 이전에 모멘트 벡터(D)는 포지티브 자화용이축(E+) 방향에 더 가깝고, 모멘트 벡터(E)는 네거티브 자화용이축(E-) 방향에 더 가깝기 때문에, 모멘트 벡터(D)는 포지티브 자화용이축(E+) 방향에 가까운 위치에 자리 잡고, 모멘트 벡터(E)는 네거티브 자화용이축(E-) 방향에 가까운 위치에 자리 잡는다. 한편, 모멘트 벡터(D 및 E)는 도 18a에 나타난 바와 같이 시간(t0)과 비교하여 연결된 위치를 갖으며, 메모리셀(202)은 성공적으로 연결되어 진다. As shown in FIG. 18G, the negative digit current I D2 is also interrupted at time t 6 . The moment vectors (D and E) are rotated slightly counterclockwise, but before time (t 6 ) the moment vectors (D) are closer to the positive magnetization axis (E + ) direction, and the moment vectors (E) are negative magnetizations. because closer to the direction of moment vector (D) is situated in a position close to the positive orientation of magnetization easy axis (E +), moment vector (E) is negative easy axis (E -) - easy axis (E) in the direction It is located close to you. Meanwhile, the moment vectors D and E have positions connected to each other as compared to the time t 0 as shown in FIG. 18A, and the memory cells 202 are successfully connected.

MRAM 장치(200)의 다른 메모리셀은 상기와 같은 방법을 사용하여 기록될 수 있다.Other memory cells of the MRAM device 200 can be written using the same method as described above.

본 발명의 제 2 실시예와 비교하여, 본 발명의 제 3 실시예는 네거티브 디지트 전류(ID2)가 더 공급되어 모멘트 벡터(D 및 E)를 시계방향으로 더 회전한다. 결과적으로, 모멘트 벡터(D 및 E)는 각각의 자화용이축에 근접하게 이동함으로써, 기록 실패의 가능성을 더 감소시킨다. 그러므로, 본 발명의 제 3 실시예와 동일 하게, 기록전류(IW1, ID1, IW2 및 ID2)는 본 발명의 제 2 실시예에 의하여 요구되는 것과 같은 기록 전류(IW1, ID 및 IW2) 보다 한층 낮을 수 있다.Compared with the second embodiment of the present invention, the third embodiment of the present invention is further supplied with a negative digit current I D2 to further rotate the moment vectors D and E clockwise. As a result, the moment vectors D and E move close to their respective magnetizing axes, further reducing the possibility of writing failure. Therefore, as in the third embodiment of the present invention, the recording current (I W1, I D1, I W2 and I D2) are the write current (I W1, I D as required by the second embodiment of the present invention And I W2 ).

본 발명의 실시예들과 동일하게, MRAM 장치의 메모리셀을 읽기 위한 자성 모멘트를 연결하는 방법을 또한 제공한다. 특히, 기준전류는 우선 선택된 기준 메모리셀의 자성 모멘트를 부분적으로 연결하고, 기준 메모리셀을 통하여 전류를 검지함으로써 얻어진다. 예를 들면, 도 12 및 도 13에 나타나듯이, 만일 모멘트 벡터(D 및 E)가 자화용이축(E+ 및 E-)과 약 90°이고, 따라서 또한 모멘트 벡터(A)와 약 90°이면, 중간값, 예를 들면 모멘트 벡터(D)가 모멘트 벡터(A)와 평행할 때 메모리셀(202)의 저항보다 크고, 모멘트 벡터(D)가 모멘트 벡터(A)와 역평행일 때 메모리셀(202)의 저항보다 낮은 값을 갖는다. 그러므로, 전압이 메모리셀(202)에 적용되면, 이를 통한 전류 또한 중간값을 가지며, 기준전류로 사용될 수 있다. 기준 전류와 메모리셀을 통한 전류의 독출을 비교함으로써, 메모리셀의 상태가 측정될 수 있다.Similarly to embodiments of the present invention, there is also provided a method of connecting a magnetic moment for reading a memory cell of an MRAM device. In particular, the reference current is first obtained by partially connecting the magnetic moments of the selected reference memory cell and detecting the current through the reference memory cell. For example, as shown in Figures 12 and 13, if the moment vectors D and E are about 90 ° with the magnetizing axes E + and E-, and therefore also about 90 ° with the moment vector A, The intermediate value, for example, when the moment vector D is parallel to the moment vector A, is greater than the resistance of the memory cell 202, and when the moment vector D is antiparallel to the moment vector A, the memory cell ( Have a value lower than the resistance of 202. Therefore, when a voltage is applied to the memory cell 202, the current through it also has an intermediate value and can be used as a reference current. By comparing the reference current with the reading of the current through the memory cell, the state of the memory cell can be measured.

본 발명의 제 4 실시예와 동일하게 MRAM 메모리셀을 독출하는 예는 도 19 및 도 20a 내지 도 20f를 참조하여 이하에 기술되며, 기준 메모리셀와 같은 선택된 메모리셀(202)로 기준 전류의 생성을 설명한다.An example of reading an MRAM memory cell in the same manner as in the fourth embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS. 19 and 20A to 20F, and generates a reference current to a selected memory cell 202, such as a reference memory cell. Explain.

도 19는 본 발명의 제 4 실시예와 동일한 기준 전류 생성을 위해 메모리셀(202)에 적용된 세 개의 전류 펄스의 시간 관계를 나타낸다. 특히, 시간(t0)에는 전류가 공급되지 않는다. 시간(t1)에는 네거티브 워드 전류(IW1)가 공급된다. 시간(t2)에는 포지티브 디지트 전류(ID)가 공급된다. 시간(t3)에는 IW1는 차단되고 포지티브 워드 전류(IW2)가 공급된다. 도 19에서 시간(t4)에는 아래 논의되는 바와 같이, 기준 전류가 검지될 때 시간 지점을 나타낸다. 시간(t5)에는 IW2는 차단된다. 시간(t6)에는 ID는 차단된다. IW1 및 IW2는 실질적으로 같은 크기를 갖거나 갖지 않을 수 있다.19 shows the time relationship of three current pulses applied to the memory cell 202 to generate the same reference current as in the fourth embodiment of the present invention. In particular, no current is supplied at time t 0 . At time t 1 , the negative word current I W1 is supplied. At time t 2 , a positive digit current I D is supplied. At time t 3 , I W1 is shut off and the positive word current I W2 is supplied. 19, time t 4 represents the time point when the reference current is detected, as discussed below. At time t 5 I W2 is shut off. At time t 6 I D is blocked. IW1 and IW2 may or may not have substantially the same size.

도 20a 내지 도 20e는 도 19에서의 세 개의 전류 펄스가 적용될 때, 강자성 층(220 및 222)의 모멘트 벡터(D 및 E)의 위치를 설명한다. 도 20a는 시간(t0)에서의 메모리셀(202)의 상태를 나타낸다. 바이어스 자기장(HBIAS)은 고정된 자기 영역(208)의 모멘트 벡터(C) 조절에 의해 생성된다고 가정된다.20A-20E illustrate the position of moment vectors D and E of ferromagnetic layers 220 and 222 when three current pulses in FIG. 19 are applied. 20A shows the state of the memory cell 202 at time t 0 . The bias magnetic field H BIAS is assumed to be generated by adjusting the moment vector C of the fixed magnetic region 208.

HBIAS의 결과, 모멘트 벡터(D 및 E)는 시계반대 방향으로 회전할 수 있고, 각각 y축에 근접하거나 통과할 수 있다.As a result of H BIAS , the moment vectors D and E can rotate counterclockwise and can either approach or pass through the y axis, respectively.

도 20b에 나타나는 바와 같이, 시간(t1)에서 네거티브 워드 전류(IW1)가 공급되어 네거티브 x축 방향에 워드 자기장(HW1)을 생성한다. 결과적으로, 모멘트 벡터(D 및 E)는 시계방향으로 회전하고, 각각 자화용이축(E- 및 E+)에 각각 근접한다.As shown in FIG. 20B, at time t 1 , a negative word current I W1 is supplied to generate a word magnetic field H W1 in the negative x-axis direction. As a result, the moment vectors D and E rotate clockwise, and are close to the magnetizing easy axes E − and E + , respectively.

도 20(c)에 나타나는 바와 같이, 시간(t2)에는 포지티브 디지트 전류(ID)가 공급되어, 포지티브 y축 방향에 디지트 자기장(HD)을 생성한다. 모멘트 벡터(D 및 E)는 시계방향으로 더 회전한다.As shown in FIG. 20C, a positive digit current I D is supplied at time t2 to generate a digit magnetic field H D in the positive y-axis direction. The moment vectors D and E further rotate clockwise.

도 20(d)에 나타나는 바와 같이, 시간(t3)에는 네거티브 워드 전류(IW1)가 차단되고, 포지티브 워드 전류(IW2)가 공급되어, 포지티브 x축 방향에 워드 자기장(HW2)을 생성한다. 모멘트 벡터(D 및 E)는 시계방향으로 더 회전하고, 자화용이축(E+ 및 E-)과 약 90°각도로 모두 존재한다.As shown in FIG. 20 (d), at time t 3 , the negative word current I W1 is cut off, the positive word current I W2 is supplied, and the word magnetic field H W2 is applied in the positive x-axis direction. Create The moment vectors D and E rotate further clockwise and are present both at the magnetizing axis (E + and E − ) and at about 90 ° angles.

그 다음, 시간(t4) 및 도면에 나타나지 않은 시간에는 메모리셀(202)을 통한 전류가 기준전류로 검지된다.Then, at time t 4 and at a time not shown in the figure, the current through the memory cell 202 is detected as the reference current.

도 20e에 나타나는 바와 같이, 시간(t5)에 포지티브 워드 전류(IW2)가 차단된다. 결과적으로, 모멘트 벡터(D 및 E)는 시계반대방향으로 회전한다. 이때 모멘트 벡터(D)는 네거티브 자화용이축(E-) 방향과 가깝고, 모멘트 벡터(E)는 포지티브 자화용이축(E+) 방향과 가깝다.As shown in FIG. 20E, the positive word current I W2 is interrupted at time t 5 . As a result, the moment vectors D and E rotate counterclockwise. The moment vector (D) has a negative easy axis (E -) direction and is close, moment vector (E) is close to the positive easy axis (E +) direction.

도 20f에 나타나는 바와 같이, 시간(T6)에는 디지트 전류(ID)도 차단된다. 모멘트 전류(D 및 E)는 자화용이축에 가까운 위치에 자리 잡는다. 모멘트 벡터(D)가 시간(t6) 이전에 네거티브 자화용이축(E-)에 가깝고, 모멘드 벡터(E)가 포지티브 자화용이축(E+)에 가깝기 때문에, 모멘트 벡터(D 및 E)는 도 20a에 나타난 바와 같이 시간(t0)에 각각의 위치로 되돌아 간다.As shown in FIG. 20F, the digit current I D is also interrupted at time T 6 . The moment currents D and E are located close to the easy axis for magnetization. Since the moment vector (D) is close to the negative magnetizing axis (E − ) before time (t 6 ) and the moment vector (E) is close to the positive magnetizing axis (E + ), the moment vectors (D and E) Returns to each position at time t 0 as shown in FIG. 20A.

그 다음 시간(t4)에 획득된 기준전류는 메모리셀을 통하여 독출될 전류와 비교하기 위하여 사용될 수 있다. 메모리셀을 통하여 독출될 전류가 기준전류 보다 작은 경우에는, 독출될 메모리셀은 그 안에 저장된 "1"의 비트를 갖는 것으로 측정될 수 있고, 메모리셀(202)의 높은 저항은 "1" 비트를 나타내는 것으로 여겨진다. 만일 메모리셀을 통하여 독출될 전류가 기준 전류보다 큰 경우에는, 독출될 메모리셀은 그 안에 저장된 "0"의 비트를 갖는 것으로 측정될 수 있다. 메모리셀(202)은 또한 시간(t6) 이후에 통과된 전류를 점지하고, 기준전류와 검지된 전류를 비교함으로써 독출될 수 있다The reference current obtained at the next time t 4 can be used to compare with the current to be read out through the memory cell. If the current to be read out through the memory cell is less than the reference current, the memory cell to be read out can be measured as having a bit of "1" stored therein, and the high resistance of the memory cell 202 can cause a "1" bit. It is believed to indicate. If the current to be read through the memory cell is greater than the reference current, the memory cell to be read out can be measured as having a bit of "0" stored therein. The memory cell 202 can also be read by grasping the current passed after time t 6 and comparing the detected current with the reference current.

본 발명의 제 4 실시예와 동일한 방법의 상기 예에서, 바이어스 자기장(HBIAS)은 존재하는 것으로 가정되었다. 제 4 실시예와 동일한 방법은 이에 한정되지 않는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 만일 HBIAS가 없는 경우, 네거티브 워드 전류(IW1)는 필수적이지 않고, 단지 포지티브 디지트 전류(ID) 및 포지티브 워드 전류(IW1) 만이 필요하다. 또한 모멘트 벡터(D 및 D)는 기준전류의 측정을 위해 자화용이축(E+ 및 E-)과 약 90°의 각을 가져야 하는 것은 아니라는 것도 이해될 수 있다. 오히려, 모멘트 벡터(D 및 E)는 기준전류의 측정을 위해 자화용이축과 임의의 각에 있을 수도 있고, 기준전류는 메모리셀이 그 안에 저장된 "0" 또는 "1" 비트를 가질 때 메모리셀을 통하여 독출하는 전류와 충분히 다르다. 게다가, 도 19 및 도 20a 내지 도 20f에 도시된 이외에도, 모멘트 벡터(D 및 E)가 기준 전류의 측정을 위해 바람직한 위치로 회전하는 한, 전류는 어떠한 방법으로 비트선(204)을 기록하고 워드 라인(206)을 기록하기 위하여 공급될 수 있다는 것은 알 수 있다.In the above example of the same method as the fourth embodiment of the present invention, the bias magnetic field H BIAS is assumed to be present. It will be understood that the same method as the fourth embodiment is not limited thereto. For example, if there is no H BIAS , negative word current I W1 is not essential, only positive digit current I D and positive word current I W1 are needed. It can also be understood that the moment vectors D and D do not have to have an angle of about 90 ° with the magnetizing biaxial axes E + and E − for the measurement of the reference current. Rather, the moment vectors D and E may be at any angle with the easy axis for magnetization for the measurement of the reference current, the reference current being the memory cell when the memory cell has "0" or "1" bits stored therein. It is sufficiently different from the current being read through. Furthermore, in addition to those shown in Figs. 19 and 20A-20F, as long as the moment vectors D and E are rotated to the desired positions for the measurement of the reference current, the current writes the bit line 204 in some way and the word It can be appreciated that line 206 can be supplied to record.

본 발명의 상기 실시예에서는 편의를 위하여 메모리셀(202)이 상부로부터 보여질 경우, 자성 층(220 및 222)의 모멘트 벡터(D 및 E)가 시계방향으로 회전되는 방법으로 공급되는 것으로 가정되었다. 그러나, 모멘트 벡터(D 및 E)가 또한 양 방향 모두로 회전할 수 있다는 것도 이해될 수 있다. 예를 들면, 또한 본 발명의 제 1 실시예와 같이, 모멘트 벡터(D 및 E)가 성공적으로 시계반대방향으로 회전하게 하기 위해 네거티브 디지트 전류가 공급된 후 포지티브 워드 전류를 공급할 수 있다. 또한 본 발명의 제 2 실시예와 같이, 메모리셀(202)을 기록하기 위한 세 개의 펄스는 연속적으로 공급된 네거티브 디지트 전류, 포지티브 워드 전류 및 포지티브 디지트 전류를 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 제 3 실시예와 같이, 메모리셀(202)을 기록하기 위한 네 개의 전류 펄스는 연속적으로 공급된 네거티브 디지트 전류, 포지티브 워드 전류, 포지티브 디지트 전류 및 네거티브 워드 전류를 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 제 4 실시예와 같이, 세 개의 펄스는 네거티브 디지트 전류, 포지티브 워드 전류 및 포지티브 디지트 전류를 포함할 수 있으며, 포지티브 디지트 전류 이후에 포지티브 워드 전류는 차단된다.In the above embodiment of the present invention, it is assumed for convenience that when the memory cells 202 are viewed from above, the moment vectors D and E of the magnetic layers 220 and 222 are supplied in a clockwise rotation manner. . However, it can also be understood that the moment vectors D and E can also rotate in both directions. For example, as in the first embodiment of the present invention, the positive word current can be supplied after the negative digit current is supplied so that the moment vectors D and E can be successfully rotated counterclockwise. Also, as in the second embodiment of the present invention, three pulses for writing the memory cell 202 may include a negative digit current, a positive word current, and a positive digit current supplied continuously. In addition, as in the third embodiment of the present invention, four current pulses for writing the memory cell 202 may include a negative digit current, a positive word current, a positive digit current, and a negative word current supplied continuously. In addition, as in the fourth embodiment of the present invention, the three pulses may include a negative digit current, a positive word current, and a positive digit current, and the positive word current is blocked after the positive digit current.

상기에서, 자화용이축(E+ 및 E-)은 x축 및 y축과 약 45°의 각에 있는 것으로 가정되었다. 그러나, 자화용이축은 반드시 x축 또는 y축과 특정한 각이어야 하는 것은 아니나, x축 또는 y축과 어떠한 각일 수 있다는 것도 이해될 것이다. 본 기술분야에서 숙련된 기술자는 본 발명의 실시예와 같은 방법이 적절하게 변경될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들면, 본 발명의 제 2 실시예와 같이, 자유 자기 영역의 자화용이축이 워드 라인 및 디지트 라인과 임의의 각일 경우, 세 개의 연속 전류 펄스가 메모리 소가를 기록하기 위해 공급될 수 있으며, 세 개의 펄스는 워드 전류 또는 디지트 전류 단독보다는 워드 전류 및 디지트 전류의 조합이다. 또 다른 예로는, 본 발명의 제 3 실시예와 같이, 자유 자기 영역의 자화용이축이 워드 라인 및 디지트 라인과 임의의 각일 경우, 네 개의 연속 전류 펄스는 메모르 소자를 기록하기 위하여 공급될 수 있으며, 네 개의 펄스 각각은 워드 전류 및 디지트 전류 모두의 조합이다.In the above, the magnetizing easy axes E + and E − are assumed to be at an angle of about 45 ° with the x and y axes. However, it will be appreciated that the magnetizing axis does not necessarily have to be a specific angle with the x or y axis, but may be any angle with the x or y axis. Those skilled in the art will recognize that methods such as embodiments of the present invention may be appropriately modified. For example, as in the second embodiment of the present invention, when the easy axis of magnetization of the free magnetic region is at an arbitrary angle with the word line and the digit line, three consecutive current pulses can be supplied to write the memory value. The three pulses are a combination of word current and digit current rather than word current or digit current alone. As another example, as in the third embodiment of the present invention, when the easy axis of magnetization of the free magnetic region is at an arbitrary angle with the word line and the digit line, four consecutive current pulses may be supplied to write the memor element. Each of the four pulses is a combination of both word current and digit current.

본 발명의 실시예들과 같은 방법은 메모리셀(202) 또는 MRAM 장치(200)와 같은 구조를 갖는 메모리셀 또는 메모리 소자뿐만 아니라, 메모리셀이 자유 자성 층의 단일층 또는 상기된 바와 같은 3 이상의 층을 포함하는 자유 자기 영역을 갖는 MRAM 장치를 기록하는 데에도 적용가능하다는 것도 이해될 것이다.A method such as embodiments of the present invention is not only a memory cell or a memory device having the same structure as the memory cell 202 or the MRAM device 200, but also a memory cell having a single layer of free magnetic layer or three or more as described above. It will also be appreciated that it is also applicable to writing an MRAM device having a free magnetic region containing a layer.

본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 공개된 과정에서 다양한 개조과 변경이 만들어질 수 있음은 당해 기술분야에서 숙련된 기술자에게 명백할 것이다. 본 발명의 다른 실시예는 여기에 공개된 발명의 명세서 및 실행을 고려함으로써 당해 기술분야에서 숙련된 기술자에게 명백해질 것이다. 명세서 및 실시예는 단지 예시로 고려된 것일 뿐이며, 본 발명의 진정한 범위와 사상은 다음의 청구항에 의하여 나타내어진다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the disclosed process without departing from the spirit and scope of the invention. Other embodiments of the invention will become apparent to those skilled in the art upon consideration of the specification and practice of the invention disclosed herein. It is intended that the specification and examples be considered as exemplary only, with a true scope and spirit of the invention being indicated by the following claims.

메모리셀 또는 MRAM 장치와 같은 구조를 갖는 메모리셀 또는 메모리 소자뿐만 아니라, 메모리셀이 자유 자성 층의 단일층 또는 상기된 바와 같은 3 이상의 층을 포함하는 자유 자기 영역을 갖는 MRAM 장치를 기록하는 데에도 적용가능하다.In addition to memory cells or memory elements having the same structure as memory cells or MRAM devices, memory cells may also be used to write MRAM devices having a free magnetic region comprising a single layer of free magnetic layers or three or more layers as described above. Applicable.

Claims (47)

제 1방향에서 제 1자기장을 제공하고,Providing a first magnetic field in the first direction, 상기 제 1방향과 수직하는 제 2방향에서 제 2자기장을 제공하고,Providing a second magnetic field in a second direction perpendicular to the first direction, 상기 제 1자기장이 차단되면,If the first magnetic field is blocked, 상기 제 1방향과 대향하는 상기 제 3방향에서 제 3자기장을 제공하고,Providing a third magnetic field in the third direction opposite the first direction, 상기 제 2자기장이 차단되고, 제 3자기장이 차단되는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And the second magnetic field is cut off and the third magnetic field is cut off. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 메모리셀은 바이어스 자기장에 영향을 받고, Memory cells are affected by bias magnetic fields , 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 90°이상의 각도에서 제 1자기장을 제공하고,Providing a first magnetic field at an angle of at least 90 ° to the direction of the bias magnetic field, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 90°이하의 각도에서 제 2자기장을 제공하는 것을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And providing a second magnetic field at an angle of 90 degrees or less with respect to a direction of the bias magnetic field. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 메모리셀은 바이어스 자기장에 영향을 받고, Memory cells are affected by bias magnetic fields , 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 135°각도에서 제 1자기장을 제공하고,Providing a first magnetic field at an angle of 135 ° with respect to the direction of the bias magnetic field, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 45°각도에서 제 2자기장을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And a second magnetic field provided at an angle of 45 DEG to the direction of the bias magnetic field. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 메모리셀은 자유 자기 영역과, 구속된(pinned) 자기영역 및 상기 자유 자기 영역과 구속된 자기 영역 사이의 터널링 장벽을 포함하고,The memory cell includes a free magnetic region, a pinned magnetic region and a tunneling barrier between the free magnetic region and the constrained magnetic region, 상기 구속된 자기 영역은 상기 자유 자기 영역에서 상기 바이어스 자기장과, 상기 자유 자기 영역의 자화용이축과 동일한 방향에 위치되는 바이어스 자기장을 생성하고, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 135°각도에서 상기 제 1자기장을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.The constrained magnetic region generates the bias magnetic field in the free magnetic region and a bias magnetic field located in the same direction as the easy axis of magnetization of the free magnetic region, and the first magnetic field at 135 degrees with respect to the direction of the bias magnetic field. A memory cell writing method for a magnetoresistive random access memory device, characterized by providing a magnetic field. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 서로 수직하는 상기 제 1기록라인 및 제 2기록라인에 대응하는 상기 메모리셀은 상기 제 1자기장, 상기 제 2자기장 및 상기 제 3자기장을 제공하고, 상기 제 1 및 제 2기록라인상에 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.The memory cells corresponding to the first write line and the second write line perpendicular to each other provide the first magnetic field, the second magnetic field and the third magnetic field, and provide current on the first and second write lines. A memory cell writing method for a magnetoresistive random access memory device, characterized in that it is supplied. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 서로 수직하는 상기 제 1기록라인 및 제 2기록라인에 대응하는 메모리셀은 상기 제 1기록라인에 제 1전류를 공급하는 제 1자기장과,The memory cells corresponding to the first write line and the second write line perpendicular to each other may include a first magnetic field for supplying a first current to the first write line; 상기 제 2기록라인에 제 2전류를 공급하는 제 2자기장과,A second magnetic field for supplying a second current to the second recording line; 상기 제 1기록라인에 제 3전류를 공급하는 제 3자기장을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And a third magnetic field for supplying a third current to the first write line. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 3자기장은 상기 제 1자기장과 동일한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And the third magnetic field has the same size as the first magnetic field. 제 1방향에서 제 1자기장을 제공하고,Providing a first magnetic field in the first direction, 상기 제 1방향과 수직하는 제 2방향에서 제 2자기장을 제공하고,Providing a second magnetic field in a second direction perpendicular to the first direction, 상기 제 1자기장이 차단되면,If the first magnetic field is blocked, 상기 제 1방향과 대향하는 상기 제 3방향에서 제 3자기장을 제공하고,Providing a third magnetic field in the third direction opposite the first direction, 상기 제 2자기장이 차단되면,If the second magnetic field is blocked, 상기 제 2방향과 대향하는 제 4방향에서 제 4자기장을 제공하고,Providing a fourth magnetic field in a fourth direction opposite the second direction, 상기 제 3자기장이 및 상기 제 4자기장이 차단되는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And the third magnetic field and the fourth magnetic field are blocked. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 메모리셀을 바이어스 자기장에 영향을 받고, The memory cell is affected by the bias magnetic field , 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 90°이상의 각도에서 제 1자기장을 제공하고,Providing a first magnetic field at an angle of at least 90 ° to the direction of the bias magnetic field, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 90 °이하의 각도에서 제 2자기장을 제공하는 것을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And providing a second magnetic field at an angle of 90 [deg.] Or less with respect to the direction of the bias magnetic field. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 메모리셀을 바이어스 자기장에 영향을 받고, The memory cell is affected by the bias magnetic field , 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 135°각도에서 제 1자기장을 제공하고,Providing a first magnetic field at an angle of 135 ° with respect to the direction of the bias magnetic field, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 45°각도에서 제 2자기장을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And a second magnetic field provided at an angle of 45 DEG to the direction of the bias magnetic field. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 메모리셀은 자유 자기 영역과, 구속된(pinned) 자기영역 및 상기 자유 자기 영역과 구속된 자기 영역사이의 터널링 장벽을 포함하고,The memory cell comprises a free magnetic region, a pinned magnetic region and a tunneling barrier between the free magnetic region and the constrained magnetic region, 상기 구속된 자기 영역은 상기 자유 자기 영역에서 상기 바이어스 자기장과, 상기 자유 자기 영역의 자화용이축과 동일한 방향에 위치되는 바이어스 자기장을 생성하고, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 135°각도에서 상기 제 1자기장을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.The constrained magnetic region generates the bias magnetic field in the free magnetic region and a bias magnetic field located in the same direction as the easy axis of magnetization of the free magnetic region, and the first magnetic field at 135 degrees with respect to the direction of the bias magnetic field. A memory cell writing method for a magnetoresistive random access memory device, characterized by providing a magnetic field. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 메모리셀은 제 1기록라인 및 제 2기록라인에 대응하고, 상기 제 1기록라인 및 제 2기록라인은 서로 수직하고, 상기 제 1자기장, 상기 제 2자기장, 상기 제 3자기장 및 제 4자기장이 제공되고,The memory cell corresponds to a first write line and a second write line, wherein the first write line and the second write line are perpendicular to each other, and the first magnetic field, the second magnetic field, the third magnetic field and the fourth magnetic field. Is provided, 상기 제 1 및 제 2기록라인상에 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And a current is supplied on the first and second write lines. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 메모리셀은 제 1기록라인 및 제 2기록라인에 대응하고,The memory cell corresponds to the first write line and the second write line, 상기 제 1기록라인 및 제 2기록라인은 서로 수직하고, 상기 제 1기록라인에 제 1전류를 공급하는 제 1자기장과,      A first magnetic field perpendicular to each other and supplying a first current to the first recording line; 상기 제 2기록라인에 제 2전류를 공급하는 제 2자기장과,A second magnetic field for supplying a second current to the second recording line; 상기 제 1기록라인에 제 3전류를 공급하는 제 3자기장과,A third magnetic field for supplying a third current to the first recording line; 상기 제 2기록라인에 제 4전류를 공급하는 제 4자기장이 제공되는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And a fourth magnetic field for supplying a fourth current to the second write line is provided. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 3자기장은 상기 제 1자기장과 동일한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And the third magnetic field has the same size as the first magnetic field. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 4자기장은 상기 제 2자기장과 동일한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And the fourth magnetic field has the same size as the second magnetic field. 다수의 워드 라인 중 하나 및 다수의 디지트 라인 중 하나에 각각 대응하는 다수의 메모리셀을 포함하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자를 기록하는 방법에 있어서,A method of writing a magnetoresistive random access memory device comprising a plurality of memory cells respectively corresponding to one of a plurality of word lines and one of a plurality of digit lines, 상기 방법은,The method, 제 1방향에서 제 1자기장을 제공하고,Providing a first magnetic field in the first direction, 상기 제 1방향과 수직하는 제 2방향에서 제 2자기장을 제공하고,Providing a second magnetic field in a second direction perpendicular to the first direction, 상기 제 1자기장이 차단되면,If the first magnetic field is blocked, 상기 제 1방향과 대향하는 상기 제 3방향에서 제 3자기장을 제공하고,Providing a third magnetic field in the third direction opposite the first direction, 상기 제 2자기장 및 제 3자기장이 차단됨으로써 상기 메모리셀중 하나를 기록하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자기록방법.And recording one of the memory cells by blocking the second magnetic field and the third magnetic field. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 메모리셀을 바이어스 자기장에 영향을 받고, The memory cell is affected by the bias magnetic field , 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 90°이상의 각도에서 제 1자기장을 제공하고,Providing a first magnetic field at an angle of at least 90 ° to the direction of the bias magnetic field, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 90°이하의 각도에서 제 2자기장을 제공하는 것을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And providing a second magnetic field at an angle of 90 degrees or less with respect to a direction of the bias magnetic field. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 메모리셀을 바이어스 자기장에 영향을 받고, The memory cell is affected by the bias magnetic field , 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 135°각도에서 제 1자기장을 제공하고,Providing a first magnetic field at an angle of 135 ° with respect to the direction of the bias magnetic field, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 45°각도에서 제 2자기장을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And a second magnetic field provided at an angle of 45 DEG to the direction of the bias magnetic field. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 메모리셀중 하나는 자유 자기 영역과, 구속된(pinned) 자기영역 및 상기 자유 자기 영역과 구속된 자기 영역사이의 터널링 장벽을 포함하고,One of the memory cells includes a free magnetic region, a pinned magnetic region and a tunneling barrier between the free magnetic region and the constrained magnetic region, 상기 구속된 자기 영역은 상기 자유 자기 영역에서 상기 바이어스 자기장과, 상기 자유 자기 영역의 자화용이축과 동일한 방향에 위치되는 바이어스 자기장을 생성하고, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 135°각도에서 상기 제 1자기장을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.The constrained magnetic region generates the bias magnetic field in the free magnetic region and a bias magnetic field located in the same direction as the easy axis of magnetization of the free magnetic region, and the first magnetic field at 135 degrees with respect to the direction of the bias magnetic field. A memory cell writing method for a magnetoresistive random access memory device, characterized by providing a magnetic field. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제 1자기장, 상기 제 2자기장 및 상기 제 3자기장에 대응하는 워드 라인 및 디지트 라인상에 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And a current is supplied on word lines and digit lines corresponding to the first magnetic field, the second magnetic field and the third magnetic field. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제 1자기장은 대응하는 워드 라인 및 디지트 라인중 하나에 제 1전류를 제공하고,The first magnetic field provides a first current to one of the corresponding word line and digit line, 상기 제 2자기장은 상기 대응하는 워드 라인 및 디지트 라인중 다른 하나에 제 2전류를 제공하고,The second magnetic field provides a second current to the other of the corresponding word line and digit line, 상기 제 3자기장은 상기 대응하는 워드 라인 및 디지트 라인중 하나에 제 3전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And said third magnetic field supplies a third current to one of said corresponding word line and digit line. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제 3자기장은 상기 제 1자기장과 동일한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And the third magnetic field has the same size as the first magnetic field. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자(MRAM)의 다른 메모리셀이 기록되는 것을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀 기록방법.And writing another memory cell of the magnetoresistive random access memory device (MRAM). 다수의 워드 라인중 하나 및 다수의 디지트 라인중 하나에 각각 대응하는 다수의 메모리셀을 포함하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자를 기록하는 방법에 있어서,A method of writing a magnetoresistive random access memory device comprising a plurality of memory cells respectively corresponding to one of a plurality of word lines and one of a plurality of digit lines, 상기 방법은,The method, 제 1방향에서 제 1자기장을 제공하고,Providing a first magnetic field in the first direction, 상기 제 1방향과 수직하는 제 2방향에서 제 2자기장을 제공하고,Providing a second magnetic field in a second direction perpendicular to the first direction, 상기 제 1자기장이 차단되면,If the first magnetic field is blocked, 상기 제 1방향과 대향하는 상기 제 3방향에서 제 3자기장을 제공하고,Providing a third magnetic field in the third direction opposite the first direction, 상기 제 2자기장이 차단되면,If the second magnetic field is blocked, 상기 제 2방향에 대향하는 상기 제 4방향에서 제 4자기장을 제공하고,Providing a fourth magnetic field in the fourth direction opposite the second direction, 상기 제 3자기장 및 상기 제 4자기장을 차단함으로써 상기 메모리셀중 하나를 기록하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 기록방법.And recording one of the memory cells by blocking the third magnetic field and the fourth magnetic field. 제 24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 메모리셀은 바이어스 자기장에 영향을 받고, The memory cell is affected by a bias magnetic field , 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 90°이상의 각도에서 제 1자기장을 제공하고,Providing a first magnetic field at an angle of at least 90 ° to the direction of the bias magnetic field, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 90°이하의 각도에서 제 2자기장을 제 공하는 것을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 기록방법.And providing a second magnetic field at an angle of 90 degrees or less with respect to the direction of the bias magnetic field. 제 24항에 있어서,The method of claim 24, 메모리셀을 바이어스 자기장에 영향을 받고, The memory cell is affected by the bias magnetic field , 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 135°각도에서 제 1자기장을 제공하고,Providing a first magnetic field at an angle of 135 ° with respect to the direction of the bias magnetic field, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 45°각도에서 제 2자기장을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 기록방법.And a second magnetic field provided at an angle of 45 [deg.] To the direction of the bias magnetic field. 제 24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 메모리셀중 하나는 자유 자기 영역과, 구속된(pinned) 자기영역 및 상기 자유 자기 영역과 구속된 자기 영역사이의 터널링 장벽을 포함하고,One of the memory cells includes a free magnetic region, a pinned magnetic region and a tunneling barrier between the free magnetic region and the constrained magnetic region, 상기 구속된 자기 영역은 상기 자유 자기 영역에서 상기 바이어스 자기장과, 상기 자유 자기 영역의 자화용이축과 동일한 방향에 위치되는 바이어스 자기장을 생성하고, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 135°각도에서 상기 제 1자기장을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 기록방법.The constrained magnetic region generates the bias magnetic field in the free magnetic region and a bias magnetic field located in the same direction as the easy axis of magnetization of the free magnetic region, and the first magnetic field at 135 degrees with respect to the direction of the bias magnetic field. A method for writing a magnetoresistive random access memory device, comprising providing a magnetic field. 제 24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 제 1자기장, 상기 제 2자기장 및 상기 제 3자기장 및 제 4자기장에 대응하는 워드 라인 및 디지트 라인상에 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 자기저 항 랜덤 액세스 메모리소자의 기록방법.And a current is supplied on word lines and digit lines corresponding to the first magnetic field, the second magnetic field, and the third magnetic field and the fourth magnetic field. 제 24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 제 1자기장은 대응하는 워드 라인 및 디지트 라인중 하나에 제 1전류를 공급하고,The first magnetic field supplies a first current to one of a corresponding word line and a digit line, 상기 제 2자기장은 대응하는 워드 라인 및 디지트 라인중 하나에 제 2전류를 공급하고,The second magnetic field supplies a second current to one of a corresponding word line and a digit line, 상기 제 3자기장은 대응하는 워드 라인 및 디지트 라인중 하나에 제 3전류를 공급하고,The third magnetic field supplies a third current to one of a corresponding word line and a digit line, 상기 제 4자기장은 대응하는 워드 라인 및 디지트 라인중 다른 하나에 제 4전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 기록방법.And said fourth magnetic field supplies a fourth current to another one of a corresponding word line and a digit line. 제 24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 제 3자기장은 상기 제 1자기장과 동일한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 기록방법.And the third magnetic field has the same size as the first magnetic field. 제 24항에 있어서,       The method of claim 24, 상기 제 3자기장은 상기 제 2자기장과 동일한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 기록방법.And the third magnetic field has the same size as the second magnetic field. 제 24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 다른 메모리셀이 기록되는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 기록방법.And another memory cell of the magnetoresistive random access memory device. 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀에서 자기모멘트를 전환하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 기록방법에 있어서,A method of writing a magnetoresistive random access memory device for switching magnetic moments in a memory cell of a magnetoresistive random access memory device, 상기 메모리셀은 상기 바이어스 자기장에 영향을 받고,The memory cell is affected by the bias magnetic field, 상기 방법은,The method, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 둔각(blunt angle)을 형성하는 제 1방향에서 제 1자기장을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀내의 자기모멘트 전환방법.And providing a first magnetic field in a first direction forming a blunt angle with respect to a direction of the bias magnetic field. 제 33항에 있어서,The method of claim 33, 상기 방법은,The method, 상기 제 1방향에 대향하는 방향에서 상기 바이어스 자기장의 컴포넌트를 오프셋하기 위한 제 1자기장을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀내의 자기모멘트 전환방법.And a first magnetic field for offsetting components of the bias magnetic field in a direction opposite to the first direction. 제 33항에 있어서,The method of claim 33, 상기 방법은,The method, 상기 바이어스 자기장에 대해 135°각도의 한 방향에서 제 1자기장을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀내의 자기모멘트 전환방법.And a first magnetic field provided in one direction of 135 [deg.] With respect to the bias magnetic field. 제 33항에 있어서,The method of claim 33, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 예각을 형성하는 제 2방행에서In a second direction forming an acute angle with respect to the direction of the bias magnetic field 상기 제 2자기장을 제공하는 것을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀내의 자기모멘트 전환방법.And providing the second magnetic field, wherein the magnetoresistive random access memory device has a magnetic moment switching method in a memory cell. 제 36항에 있어서,The method of claim 36, 상기 제 2자기장이 제공된 후 상기 제 1자기장이 차단되는 것을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀내의 자기모멘트 전환방법.And the first magnetic field is shut off after the second magnetic field is provided. 제 33항에 있어서,The method of claim 33, 서로 수직하는 상기 제 1기록라인 및 제 2기록라인에 대응하는 메모리셀은 상기 제 1자기장, 상기 제 2자기장이 제공되고,Memory cells corresponding to the first recording line and the second recording line perpendicular to each other are provided with the first magnetic field and the second magnetic field, 상기 제 1 및 제 2기록라인상에 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 메모리셀내의 자기모멘트 전환방법.And a current is supplied on the first and second write lines. The magnetic moment switching method of the magnetoresistive random access memory device in the memory cell. 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자를 판독하는 방법에 있어서,A method of reading a magnetoresistive random access memory device, 기준전류를 발생하기 위한 기준 메모리셀내에 자기 모멘트를 부분적으로 전환하고,Partially converts the magnetic moment in the reference memory cell to generate the reference current, 판독해야할 메모리셀을 통해 판독된 전류를 측정하고,Measure the read current through the memory cell to be read, 판독해야할 상기 메모리셀의 상태를 판정하기 위해 상기 기준전류와 함께 판독된 전류를 비교하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 판독방법.And comparing the read current with the reference current to determine the state of the memory cell to be read. 제 39항에 있어서,The method of claim 39, 상기 방법은,The method, 상기 기준 메모리셀내의 자기 모멘트를 부분적으로 전환은, 제 1방향에서 제 1자기장을 제공하고,Partially switching the magnetic moment in the reference memory cell provides a first magnetic field in the first direction, 상기 제 1방향과 수직하는 제 2방향에서 제 2자기장을 제공하고,Providing a second magnetic field in a second direction perpendicular to the first direction, 상기 제 2자기장이 차단되고,The second magnetic field is blocked, 상기 제 1자기장이 차단되는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 판독방법.The method of reading a magnetoresistive random access memory device, characterized in that the first magnetic field is cut off. 제 40항에 있어서,The method of claim 40, 상기 기준 메모리는 제 1기록라인 및 제 2기록라인과 대응하고, 상기 제 1기 록라인 및 제 2기록라인은 서로 수직하고, The reference memory corresponds to the first write line and the second write line, the first write line and the second write line are perpendicular to each other, 상기 제 1자기장, 상기 제 2자기장이 제공되며,The first magnetic field and the second magnetic field are provided, 상기 제 1 및 제 2기록라인상에 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 판독방법.And a current is supplied on the first and second write lines. 제 40항에 있어서,The method of claim 40, 상기 기준메모리셀은 바이어스 자기장에 영향을 받고,The reference memory cell is affected by a bias magnetic field, 상기 방법은,The method, 상기 제 1자기장, 상기 제 2방향에 대향하고, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 둔각을 형성하는 제 3자기장이 제공되고,A third magnetic field is provided opposite to the first magnetic field and the second direction and forming an obtuse angle with respect to the direction of the bias magnetic field, 상기 제 2자기장을 제공하기 전에 상기 제 3자기장이 차단되는 것을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 판독방법.And the third magnetic field is blocked before providing the second magnetic field. 제 42항에 있어서,The method of claim 42, wherein 상기 기준메모리셀은 바이어스 자기장에 영향을 받고,The reference memory cell is affected by a bias magnetic field, 상기 바이어스 자기장의 방향에 대해 135°각도로 제 3자기장이 제공되는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 판독방법.And a third magnetic field is provided at an angle of 135 degrees with respect to the direction of the bias magnetic field. 제 42항에 있어서,The method of claim 42, wherein 상기 기준 메모리는 제 1기록라인 및 제 2기록라인과 대응하고, 상기 제 1기 록라인 및 제 2기록라인은 서로 수직하고,The reference memory corresponds to the first write line and the second write line, the first write line and the second write line are perpendicular to each other, 상기 제 1자기장, 상기 제 2자기장, 및 상기 제 3 자기장이 제공되며,The first magnetic field, the second magnetic field, and the third magnetic field are provided, 상기 제 1 및 제 2기록라인상에 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 판독방법.And a current is supplied on the first and second write lines. 제 40항에 있어서,The method of claim 40, 상기 제 2자기장을 차단하기 전에 상기 기준전류와 같은 기준 메모리셀을 통해 전류를 측정하는 것을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 판독방법.And measuring current through a reference memory cell equal to the reference current before shutting off the second magnetic field. 제 39항에 있어서,The method of claim 39, 상기 방법은,The method, 판독해야할 메모리셀을 통해 판독된 전류의 측정과, 상기 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 다른 메모리셀을 판독하기 위한 기준전류와 함께 판독된 전류의 비교를 반복하는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 판독방법.Measuring the current read through the memory cell to be read, and comparing the read current with a reference current for reading another memory cell of the magnetoresistive random access memory device. How to read. 제 39항에 있어서,The method of claim 39, 상기 기준메모리셀은 외부자기장에 영향을 받지 않는 것을 특징으로 하는 자기저항 랜덤 액세스 메모리소자의 판독방법.And the reference memory cell is not affected by an external magnetic field.
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