RU2012150042A - Самоотносимая ячейка mram с оптимизированной надежностью - Google Patents

Самоотносимая ячейка mram с оптимизированной надежностью Download PDF

Info

Publication number
RU2012150042A
RU2012150042A RU2012150042/08A RU2012150042A RU2012150042A RU 2012150042 A RU2012150042 A RU 2012150042A RU 2012150042/08 A RU2012150042/08 A RU 2012150042/08A RU 2012150042 A RU2012150042 A RU 2012150042A RU 2012150042 A RU2012150042 A RU 2012150042A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
storage
magnetization
magnetizations
reading
Prior art date
Application number
RU2012150042/08A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2591643C2 (ru
Inventor
Иоан Люсиан ПРЕЖБЕАНЮ
Original Assignee
Крокус Текнолоджи Са
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Крокус Текнолоджи Са filed Critical Крокус Текнолоджи Са
Publication of RU2012150042A publication Critical patent/RU2012150042A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2591643C2 publication Critical patent/RU2591643C2/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/161—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect details concerning the memory cell structure, e.g. the layers of the ferromagnetic memory cell
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1673—Reading or sensing circuits or methods
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1675—Writing or programming circuits or methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3263—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being symmetric, e.g. for dual spin valve, e.g. NiO/Co/Cu/Co/Cu/Co/NiO
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

1. Элемент магниторезистивной памяти с произвольным доступом (MRAM), подходящий для операции термической записи и для операции самоотносимого чтения и имеющий отношение магнитосопротивлений, причем элемент MRAM содержит область магнитного туннельного перехода, имеющую:- первую часть, содержащую:- первый слой запоминания, имеющий первую намагниченность запоминания;- первый слой считывания, имеющий первую свободную намагниченность; и- первый туннельный барьерный слой между первым слоем запоминания и первым слоем считывания; и- вторую часть, содержащую:- второй слой запоминания, имеющий вторую намагниченность запоминания;- второй слой считывания, имеющий вторую свободную намагниченность; и- второй туннельный барьерный слой между вторым слоем запоминания и вторым слоем считывания;причем область магнитного туннельного перехода дополнительно содержит антиферромагнитный слой, содержащийся между первым и вторым слоями запоминания и закрепляющий первую и вторую намагниченности запоминания при низком температурном пороге и освобождающий первую и вторую намагниченности запоминания при высоком температурном пороге,при этом во время операции записи первая и вторая свободные намагниченности способны на магнитное насыщение в соответствии с направлением магнитного поля записи при приложении магнитного поля записи, ипервая и вторая намагниченности запоминания способны на переключение в направлении, по существу, параллельном и соответствующем направлению насыщенных первой и второй свободных намагниченностей.2. Элемент MRAM по п. 1, который дополнительно выполнен таким образом, чтобы во время операции чтения первая

Claims (9)

1. Элемент магниторезистивной памяти с произвольным доступом (MRAM), подходящий для операции термической записи и для операции самоотносимого чтения и имеющий отношение магнитосопротивлений, причем элемент MRAM содержит область магнитного туннельного перехода, имеющую:
- первую часть, содержащую:
- первый слой запоминания, имеющий первую намагниченность запоминания;
- первый слой считывания, имеющий первую свободную намагниченность; и
- первый туннельный барьерный слой между первым слоем запоминания и первым слоем считывания; и
- вторую часть, содержащую:
- второй слой запоминания, имеющий вторую намагниченность запоминания;
- второй слой считывания, имеющий вторую свободную намагниченность; и
- второй туннельный барьерный слой между вторым слоем запоминания и вторым слоем считывания;
причем область магнитного туннельного перехода дополнительно содержит антиферромагнитный слой, содержащийся между первым и вторым слоями запоминания и закрепляющий первую и вторую намагниченности запоминания при низком температурном пороге и освобождающий первую и вторую намагниченности запоминания при высоком температурном пороге,
при этом во время операции записи первая и вторая свободные намагниченности способны на магнитное насыщение в соответствии с направлением магнитного поля записи при приложении магнитного поля записи, и
первая и вторая намагниченности запоминания способны на переключение в направлении, по существу, параллельном и соответствующем направлению насыщенных первой и второй свободных намагниченностей.
2. Элемент MRAM по п. 1, который дополнительно выполнен таким образом, чтобы во время операции чтения первая и вторая свободные намагниченности устанавливались, по существу, одновременно, и в направлении, по существу, параллельном.
3. Элемент MRAM по п. 1, который дополнительно выполнен таким образом, что первая часть магнитного туннельного перехода имеет первое произведение "сопротивление-площадь", которое, по существу, равно второму произведению "сопротивление-площадь" второй части магнитного туннельного перехода, так что отношение магнитосопротивлений элемента MRAM остается, по существу, неизменным во время операции записи.
4. Элемент MRAM по п. 1, в котором первый и второй туннельные барьерные слои содержат Al2O3 или MgO.
5. Элемент MRAM по п. 1, в котором первый и второй туннельные барьерные слои имеют, по существу, одну и ту же толщину.
6. Способ для записи в элемент MRAM, имеющий отношение магнитосопротивлений и содержащий область магнитного туннельного перехода, имеющую первую часть, содержащую: первый слой запоминания, имеющий первую намагниченность запоминания; первый слой считывания, имеющий первую свободную намагниченность; и первый туннельный барьерный слой между первым слоем запоминания и первым слоем считывания; и вторую часть, содержащую: второй слой запоминания, имеющий вторую намагниченность запоминания; второй слой считывания, имеющий вторую свободную намагниченность; и второй туннельный барьерный слой между вторым слоем запоминания и вторым слоем считывания;
причем область магнитного туннельного перехода дополнительно содержит антиферромагнитный слой, содержащийся между первым и вторым слоями запоминания и закрепляющий первую и вторую намагниченности запоминания при низком температурном пороге и освобождающий первую и вторую намагниченности запоминания при высоком температурном пороге,
при этом во время операции первая и вторая свободные намагниченности способны на магнитное насыщение в соответствии с направлением магнитного поля записи при приложении магнитного поля записи, и
первая и вторая намагниченности запоминания способны на переключение в направлении, по существу, параллельном и соответствующем направлению насыщенных первой и второй свободных намагниченностей,
при этом способ содержит этапы, на которых:
- нагревают элемент MRAM до высокого температурного порога;
- переключают первую и вторую намагниченности запоминания; и
- охлаждают элемент MRAM до низкого температурного порога, чтобы зафиксировать первую и вторую намагниченности запоминания в их записанном состоянии;
причем упомянутое переключение содержит приложение магнитного поля записи таким образом, чтобы выполнить магнитное насыщение первой и второй свободных намагниченностей в соответствии с направлением магнитного поля записи, и
первую и вторую намагниченности запоминания переключают, по существу, одновременно и в направлении, по существу, параллельном друг другу.
7. Способ для записи по п. 6, в котором элемент MRAM дополнительно содержит линию поля, связанную с первой и второй частями магнитного туннельного перехода, и в котором упомянутое переключение первой и второй намагниченностей запоминания выполняют при помощи магнитного поля, созданного путем пропускания тока поля по линии поля.
8. Способ для чтения из элемента MRAM, имеющего отношение магнитосопротивлений и содержащего область магнитного туннельного перехода, имеющую первую часть, содержащую: первый слой запоминания, имеющий первую намагниченность запоминания; первый слой считывания, имеющий первую свободную намагниченность; и первый туннельный барьерный слой между первым слоем запоминания и первым слоем считывания; и вторую часть, содержащую: второй слой запоминания, имеющий вторую намагниченность запоминания; второй слой считывания, имеющий вторую свободную намагниченность; и второй туннельный барьерный слой между вторым слоем запоминания и вторым слоем считывания;
причем область магнитного туннельного перехода дополнительно содержит антиферромагнитный слой, содержащийся между первым и вторым слоями запоминания и закрепляющий первую и вторую намагниченности запоминания при низком температурном пороге и освобождающий первую и вторую намагниченности запоминания при высоком температурном пороге,
при этом во время операции записи первая и вторая свободные намагниченности способны на магнитное насыщение в соответствии с направлением магнитного поля записи при приложении магнитного поля записи, и
первая и вторая намагниченности запоминания способны на переключение в направлении, по существу, параллельном и соответствующем направлению насыщенных первой и второй свободных намагниченностей,
при этом способ содержит этапы, на которых:
- устанавливают первую и вторую свободные намагниченности в первом направлении чтения;
- измеряют первое значение сопротивления перехода;
- устанавливают первую и вторую свободные намагниченности во втором направлении чтения; и
- измеряют второе значение сопротивления перехода,
причем упомянутое установление первой и второй свободных намагниченностей выполняют одновременно.
9. Способ чтения по п. 8, в котором элемент MRAM дополнительно содержит линию поля, связанную с первой и второй частями магнитного туннельного перехода, и при этом упомянутое установление первой и второй свободных намагниченностей в первом направлении чтения и втором направлении содержит приложение магнитного поля чтения путем пропускания тока чтения в линии поля, причем магнитное поле чтения имеет первое направление и второе направление, противоположное первому направлению, соответственно.
RU2012150042/08A 2011-11-22 2012-11-22 Самоотносимая ячейка mram с оптимизированной надежностью RU2591643C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11290533.6 2011-11-22
EP11290533.6A EP2597692A1 (en) 2011-11-22 2011-11-22 Self-referenced MRAM cell with optimized reliability

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012150042A true RU2012150042A (ru) 2014-05-27
RU2591643C2 RU2591643C2 (ru) 2016-07-20

Family

ID=45491346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012150042/08A RU2591643C2 (ru) 2011-11-22 2012-11-22 Самоотносимая ячейка mram с оптимизированной надежностью

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8885397B2 (ru)
EP (2) EP2597692A1 (ru)
JP (1) JP2013110417A (ru)
KR (1) KR20130056840A (ru)
CN (1) CN103137856B (ru)
RU (1) RU2591643C2 (ru)
TW (1) TWI529986B (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130018470A (ko) * 2011-08-09 2013-02-25 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 장치
US20150129946A1 (en) * 2013-11-13 2015-05-14 International Business Machines Corporation Self reference thermally assisted mram with low moment ferromagnet storage layer
EP2958108B1 (en) * 2014-06-17 2019-08-28 CROCUS Technology Self-referenced multibit MRAM cell having a synthetic antiferromagnetic storage layer
EP3023803B1 (en) * 2014-11-19 2020-03-18 Crocus Technology S.A. MLU cell for sensing an external magnetic field and a magnetic sensor device comprising the MLU cell
US9799387B1 (en) * 2016-12-21 2017-10-24 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Integrated circuits with programmable memory cells and methods for programming the same
TWI764313B (zh) * 2020-10-12 2022-05-11 素國 霍 垂直和面內混合自旋轉移矩磁性隨機存取存儲器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5869963A (en) * 1996-09-12 1999-02-09 Alps Electric Co., Ltd. Magnetoresistive sensor and head
JP4050446B2 (ja) * 2000-06-30 2008-02-20 株式会社東芝 固体磁気メモリ
US6822838B2 (en) * 2002-04-02 2004-11-23 International Business Machines Corporation Dual magnetic tunnel junction sensor with a longitudinal bias stack
JP3935049B2 (ja) * 2002-11-05 2007-06-20 株式会社東芝 磁気記憶装置及びその製造方法
JP3766380B2 (ja) * 2002-12-25 2006-04-12 株式会社東芝 磁気ランダムアクセスメモリ及びその磁気ランダムアクセスメモリのデータ読み出し方法
US6667901B1 (en) * 2003-04-29 2003-12-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Dual-junction magnetic memory device and read method
US7110287B2 (en) * 2004-02-13 2006-09-19 Grandis, Inc. Method and system for providing heat assisted switching of a magnetic element utilizing spin transfer
US7126202B2 (en) * 2004-11-16 2006-10-24 Grandis, Inc. Spin scattering and heat assisted switching of a magnetic element
US7180113B2 (en) * 2005-02-10 2007-02-20 Infineon Technologies Ag Double-decker MRAM cell with rotated reference layer magnetizations
RU2367057C2 (ru) * 2007-10-31 2009-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский Инженерно-Физический Институт (государственный университет)" Способ формирования структур магнитных туннельных переходов для магниторезистивной магнитной памяти произвольного доступа и структура магнитного туннельного перехода для магниторезистивной магнитной памяти произвольного доступа (варианты)
FR2925747B1 (fr) * 2007-12-21 2010-04-09 Commissariat Energie Atomique Memoire magnetique a ecriture assistee thermiquement
US8406041B2 (en) * 2009-07-08 2013-03-26 Alexander Mikhailovich Shukh Scalable magnetic memory cell with reduced write current
EP2276034B1 (en) 2009-07-13 2016-04-27 Crocus Technology S.A. Self-referenced magnetic random access memory cell

Also Published As

Publication number Publication date
TWI529986B (zh) 2016-04-11
US8885397B2 (en) 2014-11-11
CN103137856B (zh) 2017-03-01
US20130128659A1 (en) 2013-05-23
TW201342677A (zh) 2013-10-16
RU2591643C2 (ru) 2016-07-20
KR20130056840A (ko) 2013-05-30
EP2597693B1 (en) 2017-06-07
JP2013110417A (ja) 2013-06-06
EP2597692A1 (en) 2013-05-29
EP2597693A1 (en) 2013-05-29
CN103137856A (zh) 2013-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2477227B1 (en) Magnetic tunnel junction comprising a polarizing layer
US9734884B2 (en) Method for writing to a magnetic tunnel junction device
RU2012150042A (ru) Самоотносимая ячейка mram с оптимизированной надежностью
US8102701B2 (en) Magnetic memory with a thermally assisted writing procedure
JP5643230B2 (ja) スピン注入トルク磁気抵抗ランダムアクセスメモリでのビットラインの電圧制御
KR102051335B1 (ko) 열적 스위칭을 이용한 자기터널접합 제공 방법 및 시스템
RU2599948C2 (ru) Самоотносимый элемент магнитной оперативной памяти, содержащий синтетический запоминающий слой
KR20150054695A (ko) 스핀 전달 토크 자기 램의 응용 분야들에서 사용할 수 있는 이중 수직 자기 이방성 자기 접합
US8649214B2 (en) Magnetic memory including magnetic memory cells integrated with a magnetic shift register and methods thereof
RU2011143173A (ru) Многоуровневый магнитный элемент
RU2012155911A (ru) Самоотносимая ячейка mram и способ для записи в упомянутую ячейку с использованием операции записи с переносом спинового момента
RU2012140509A (ru) Ячейка магнитного оперативного запоминающего устройства (mram) с самоадресацией, содержащая ферримагнитные слои
KR20140093714A (ko) 저항성 재료들에 대한 데이터-마스크 아날로그 및 디지털 판독
RU2012121194A (ru) Многобитовая ячейка с синтетическим запоминающим слоем
RU2013104558A (ru) Самоотносимая ячейка магнитной памяти типа mram c линейным считывающим сигналом
KR20150079806A (ko) Mram 셀을 연결하는 구조
US8908423B2 (en) Magnetoresistive effect element, and magnetic random access memory
RU2012111795A (ru) Ячейка магнитной оперативной памяти с двойным переходом для применений троичной ассоциативной памяти
KR20130086396A (ko) 스핀 전달 토크 자기 랜덤 억세스 메모리

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181123