JP2003298025A - Magnetic storage device - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 素子を微細化しても、スイッチング磁界の増
大を防止でき、かつ安定な記憶保持動作を実現できる磁
気記憶装置を提供する。
【解決手段】 温度によってスイッチング磁界が変化す
る強磁性体で形成され外部磁界により磁化方向が変化す
る記録層、絶縁層、および強磁性体で形成された磁化固
着層を含む接合を持つトンネル磁気抵抗効果素子と、前
記トンネル磁気抵抗効果素子の記録層に積層された温度
制御層と、前記トンネル磁気抵抗効果素子に書き込み用
の電流磁界を与える、互いに交差する方向に配置された
ビット線およびディジット線とを有し、前記トンネル磁
気抵抗効果素子への書き込み時に、読み出し時よりも大
きい電流が通電される磁気記憶装置。
[PROBLEMS] To provide a magnetic storage device which can prevent an increase in a switching magnetic field even when a device is miniaturized, and can realize a stable storage holding operation. SOLUTION: A tunnel magnetoresistance having a junction including a recording layer, an insulating layer, and a magnetization pinned layer formed of a ferromagnetic material, the recording layer being formed of a ferromagnetic material whose switching magnetic field changes with temperature and whose magnetization direction changes by an external magnetic field. An effect element, a temperature control layer laminated on a recording layer of the tunnel magnetoresistive element, and a bit line and a digit line arranged in directions intersecting each other for applying a current magnetic field for writing to the tunnel magnetoresistive element. A magnetic storage device in which a larger current is applied during writing to the tunnel magnetoresistive element than during reading.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、強磁性層/絶縁層
/強磁性層の接合を有し外部磁界によりトンネル抵抗が
変化するトンネル磁気抵抗効果を記憶素子として用いた
高集積の磁気記憶装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly integrated magnetic memory device having a junction of ferromagnetic layer / insulating layer / ferromagnetic layer and using a tunnel magnetoresistive effect whose tunnel resistance is changed by an external magnetic field as a memory element. Regarding
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、不揮発性、高速性、長期信頼性な
どの特徴を持つ磁気記憶装置としてトンネル磁気抵抗効
果(TMR:Tunneling Magneto-Resistance effect)
を利用した磁気的ランダムアクセスメモリ(MRAM:
Magnetic Random Access Memory)が提案されている。
その動作原理については、例えば、 S. Tehrani et al.
によって "Recent Developments in Magnetic Tunnel J
unction MRAM" IEEE Trans. Magn., vol. 36, p.2752,
2000 に述べられている。2. Description of the Related Art In recent years, a tunneling magnetoresistive effect (TMR) has been used as a magnetic memory device having characteristics such as nonvolatility, high speed, and long-term reliability.
Magnetic random access memory (MRAM:
Magnetic Random Access Memory) has been proposed.
For its operating principle, see, for example, S. Tehrani et al.
By "Recent Developments in Magnetic Tunnel J
unction MRAM "IEEE Trans. Magn., vol. 36, p.2752,
2000.
【0003】上記MRAMの動作原理に関して以下に簡
単に説明する。まず、トンネル磁気抵抗効果を得るため
の主要部分である磁気的トンネル接合(MTJ:Magnet
ic Tunnel Junction)は、絶縁層を2つの強磁性層で挟
んだ構造を有しており、一方の強磁性層を外部磁界によ
り磁化方向が変化する記録層とし、他方の強磁性層を磁
化固着層としている。このMTJは、2つの強磁性層に
おける磁化の向きが互いに平行である場合と互いに反平
行である2通りの場合が安定状態であるような構造に作
られる。The principle of operation of the MRAM will be briefly described below. First, a magnetic tunnel junction (MTJ: Magnet) which is a main part for obtaining the tunnel magnetoresistive effect.
ic Tunnel Junction) has a structure in which an insulating layer is sandwiched between two ferromagnetic layers. One of the ferromagnetic layers is a recording layer whose magnetization direction is changed by an external magnetic field, and the other ferromagnetic layer is magnetically fixed. There are layers. This MTJ is made to have a stable state when the magnetization directions in the two ferromagnetic layers are parallel to each other and in two antiparallel directions.
【0004】磁化の向きが上下の強磁性層で互いに平行
になった場合、MTJ層を通して流れるトンネル電流は
最も大きく、つまりトンネル抵抗は最も小さい。一方、
磁化の向きが上下の強磁性層で互いに反平行になった場
合、トンネル電流は小さく、つまりトンネル抵抗は最も
大きい。このようにある磁界範囲において、トンネル抵
抗が2つの状態を取ることにより、それぞれの状態に
“1”と“0”を記憶させることができる。When the magnetization directions are parallel to each other in the upper and lower ferromagnetic layers, the tunnel current flowing through the MTJ layer is the largest, that is, the tunnel resistance is the smallest. on the other hand,
When the magnetization directions are antiparallel to each other in the upper and lower ferromagnetic layers, the tunnel current is small, that is, the tunnel resistance is the largest. As described above, by taking two states of the tunnel resistance in a certain magnetic field range, "1" and "0" can be stored in each state.
【0005】このMTJ層を通した電気抵抗の外部磁界
に対する変化は、図5に示すようないわゆるヒステリシ
ス曲線となる。このとき、記録層の磁化を反転させるた
めに必要な磁界がスイッチング磁界であり、その大きさ
はMTJ層の構造に大きく依存する。The change of the electric resistance through the MTJ layer with respect to the external magnetic field becomes a so-called hysteresis curve as shown in FIG. At this time, the magnetic field necessary for reversing the magnetization of the recording layer is the switching magnetic field, and the magnitude thereof largely depends on the structure of the MTJ layer.
【0006】図6にMRAMのメモリセルの構造を概略
的に示す。シリコン基板61上にはゲート酸化膜を介し
てゲート電極(ワード線)62が形成されており、ゲー
ト電極62の両側のシリコン基板61表面にはソース/
ドレイン領域63、64が形成されている。ソース領域
63には、グランド線65が接続されている。ドレイン
領域64には接続プラグ66が接続されている。接続プ
ラグ66には下部電極68が接続され、この下部電極6
8上にMTJ層69が形成されている。MTJ層69の
下方には図6の紙面に垂直な方向に延びるディジット線
67が形成され、MTJ層69の上方にはディジット線
67と交差する方向に延びるビット線70が形成されて
いる。FIG. 6 schematically shows the structure of an MRAM memory cell. A gate electrode (word line) 62 is formed on a silicon substrate 61 via a gate oxide film, and the source / source is formed on the surface of the silicon substrate 61 on both sides of the gate electrode 62.
Drain regions 63 and 64 are formed. A ground line 65 is connected to the source region 63. A connection plug 66 is connected to the drain region 64. The lower electrode 68 is connected to the connection plug 66, and the lower electrode 6
An MTJ layer 69 is formed on the surface 8. Below the MTJ layer 69, a digit line 67 extending in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 6 is formed, and above the MTJ layer 69, a bit line 70 extending in a direction intersecting with the digit line 67 is formed.
【0007】記憶動作としてMTJ層69に“1”また
は“0”の情報を書き込むには、互いに交差する方向に
配置された一対のビット線70およびディジット線67
を選択し、これらの両方に電流を流して電流磁界を各々
発生させる。この電流磁界の大きさを適切に選ぶと、ビ
ット線70とディジット線67とのクロスポイントに位
置している選択セルのMTJ層69にかかる磁界のみが
スイッチング磁界を超えるので、目的とする情報がMT
J層69に書き込まれる。In order to write "1" or "0" information to the MTJ layer 69 as a memory operation, a pair of bit line 70 and digit line 67 arranged in a direction intersecting with each other.
Is selected, and a current is applied to both of them to generate a current magnetic field. When the magnitude of the current magnetic field is appropriately selected, only the magnetic field applied to the MTJ layer 69 of the selected cell located at the cross point between the bit line 70 and the digit line 67 exceeds the switching magnetic field, and the target information is obtained. MT
Written to the J layer 69.
【0008】一方、MTJ層に書き込まれた“1”また
は“0“の情報を読み出すには、選択トランジスタとし
てのMOSFETのゲート電極(読み出し用のワード
線)62に電圧を印加して選択トランジスタをオン状態
とし、ビット線70からMTJ層69を通してグランド
線65に流れる電流値を検出して、異なるTMR素子間
のトンネル抵抗の違いを読み取ることにより、“1”ま
たは“0”の情報の判定が行われる。On the other hand, in order to read "1" or "0" information written in the MTJ layer, a voltage is applied to the gate electrode (read word line) 62 of the MOSFET serving as the selection transistor to select the selection transistor. By turning on, detecting the current value flowing from the bit line 70 to the ground line 65 through the MTJ layer 69, and reading the difference in tunnel resistance between different TMR elements, it is possible to determine the information of "1" or "0". Done.
【0009】以上のように、強磁性層/絶縁層/強磁性
層で構成されたMTJ層を有するMRAM構造によって
磁気記憶装置としての動作が得られる。しかし、将来的
にさらなる高集積化を達成するためには幾つかの問題が
ある。As described above, the operation as the magnetic memory device can be obtained by the MRAM structure having the MTJ layer composed of the ferromagnetic layer / insulating layer / ferromagnetic layer. However, there are some problems in achieving higher integration in the future.
【0010】前述したように、各メモリセルの記録層の
磁気特性に由来するスイッチング磁界強度により、書き
込み配線としてのビット線とディジット線に流す電流量
が決まる。ところが、素子の微細化に伴い記録層として
の強磁性体のサイズが小さくなるにつれてスイッチング
磁界が増大するという特性がある。このため、電流磁界
配線に流す電流量が増大し、MRAMの消費電力が増大
するという問題や高速動作の妨げとなるという問題が生
じる。As described above, the amount of current flowing through the bit line and the digit line as the write wiring is determined by the switching magnetic field strength derived from the magnetic characteristics of the recording layer of each memory cell. However, there is a characteristic that the switching magnetic field increases as the size of the ferromagnetic material as the recording layer becomes smaller with the miniaturization of the element. Therefore, the amount of current flowing through the current magnetic field wiring increases, which causes a problem of increasing the power consumption of the MRAM and a problem of hindering high-speed operation.
【0011】逆に、MTJ構造を工夫してスイッチング
磁界の増大を抑えたり、磁性体を併用した複雑な配線構
造により少ない電流でも大きな電流磁界を生じさせる構
造を採用した場合には、電流磁界により目的とするメモ
リセルに隣接するメモリセルにも書き込みがなされると
いうクロストークの問題や、記憶保持動作の長期安定性
が損なわれるという問題がある。On the contrary, when the MTJ structure is devised to suppress the increase of the switching magnetic field, or the structure which generates a large current magnetic field even with a small current due to the complicated wiring structure using the magnetic material is adopted, the current magnetic field causes There is a problem of crosstalk in which data is written also in a memory cell adjacent to a target memory cell and a problem of impairing long-term stability of a memory holding operation.
【0012】さらに、素子の微細化に伴う素子形状のば
らつきの増大によるスイッチング磁界のばらつきの増大
に対しては、ばらつきを考慮して余分に動作マージンを
取った大きな周辺回路が必要になるなどの問題があり、
高集積化を妨げる要因になる。Further, with respect to the increase of the variation of the switching magnetic field due to the increase of the variation of the element shape due to the miniaturization of the element, a large peripheral circuit having an extra operation margin in consideration of the variation is required. There is a problem,
It becomes a factor that hinders high integration.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、MTJ
層を記憶素子に用いた従来のMRAMでは、将来のさら
なる高集積化の要求に対応して微細化する上で問題があ
った。As described above, the MTJ
The conventional MRAM using layers as storage elements has a problem in miniaturization in response to future demand for higher integration.
【0014】本発明の目的は、素子を微細化しても、ス
イッチング磁界の増大を防止でき、かつ安定な記憶保持
動作を実現できる磁気記憶装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a magnetic memory device capable of preventing an increase in switching magnetic field and realizing a stable memory holding operation even if the element is miniaturized.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明の一態様に係る磁
気記憶装置(MRAM)は、温度によってスイッチング
磁界が変化する強磁性体で形成され外部磁界により磁化
方向が変化する記録層、絶縁層、および強磁性体で形成
された磁化固着層を含む接合を持つトンネル磁気抵抗効
果素子と、前記トンネル磁気抵抗効果素子に書き込み用
の電流磁界を与える、互いに交差する方向に配置された
ビット線およびディジット線と、前記ビット線と前記ト
ンネル磁気抵抗効果素子との間、または前記ディジット
線と前記トンネル磁気抵抗効果素子との間に設けられた
温度制御層とを有することを特徴とする特徴とする。A magnetic memory device (MRAM) according to an aspect of the present invention is a recording layer and an insulating layer formed of a ferromagnetic material whose switching magnetic field changes with temperature and whose magnetization direction changes with an external magnetic field. , And a tunnel magnetoresistive effect element having a junction including a magnetization pinned layer formed of a ferromagnetic material, and bit lines arranged to intersect each other for applying a current magnetic field for writing to the tunnel magnetoresistive effect element, and It has a digit line and a temperature control layer provided between the bit line and the tunnel magnetoresistive effect element or between the digit line and the tunnel magnetoresistive effect element. .
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。本発明の実施形態においては、記録層に温度変化に
よってスイッチング磁界が変化する強磁性体を用い、こ
の記録層に対して温度制御層を積層する。温度制御層と
しては発熱抵抗体層や熱電効果半導体層等が用いられ、
記録層の温度を上昇させたり、逆に温度を低下させたり
して記録層のスイッチング磁界を制御する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. In the embodiment of the present invention, the recording layer is made of a ferromagnetic material whose switching magnetic field changes according to temperature changes, and the temperature control layer is laminated on this recording layer. As the temperature control layer, a heating resistor layer or a thermoelectric effect semiconductor layer is used,
The switching magnetic field of the recording layer is controlled by raising the temperature of the recording layer or vice versa.
【0017】このような構成により、書き込み時には記
録層を磁気的にソフトにして小さなスイッチング磁界で
容易に磁化を反転させることができるようにするととも
に、記憶保持動作時および読み出し時には記録層を磁気
的にハードにして安定性を増大させることが可能とな
る。With such a configuration, the recording layer can be magnetically softened at the time of writing so that the magnetization can be easily reversed by a small switching magnetic field, and the recording layer is magnetically operated at the time of the memory holding operation and the reading. It is possible to increase the stability by making it hard.
【0018】以下、図面を参照しながら、本発明の実施
形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に
係る磁気記憶装置(MRAM)の1メモリセルを示す断
面図である。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing one memory cell of a magnetic memory device (MRAM) according to one embodiment of the present invention.
【0019】図1に示すように、ワード線12とディジ
ット線13とが同一のレベルで形成されている。ディジ
ット線13は図1の紙面に垂直な方向に延びている。ワ
ード線12上にはコンタクト層15が形成され、このコ
ンタクト層15に接続して下部電極16が形成されてい
る。前記ディジット線13上方に対応する下部電極16
上にMTJ層17および発熱抵抗体層18が形成されて
いる。MTJ層17は、反強磁性層171、磁化固着層
172、例えば1〜2nm程度のAlOxからなる絶縁
層(トンネルバリア)173、記録層(磁化自由層)1
74を順次積層した接合構造を有する。発熱抵抗体層1
8にはディジット線13と交差する方向に延びるビット
線21が接続されている。As shown in FIG. 1, the word line 12 and the digit line 13 are formed at the same level. The digit line 13 extends in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. A contact layer 15 is formed on the word line 12, and a lower electrode 16 is formed in contact with the contact layer 15. The lower electrode 16 corresponding to above the digit line 13
An MTJ layer 17 and a heating resistor layer 18 are formed on top. The MTJ layer 17 includes an antiferromagnetic layer 171, a magnetization fixed layer 172, an insulating layer (tunnel barrier) 173 made of AlO x having a thickness of, for example, about 1 to 2 nm, and a recording layer (magnetization free layer) 1.
It has a joining structure in which 74 is sequentially laminated. Heating resistor layer 1
A bit line 21 extending in a direction intersecting with the digit line 13 is connected to 8.
【0020】なお、図1は記録層174とそれに隣接し
た発熱抵抗体層18をビット線21側に設けた構造であ
るが、発熱抵抗体18およびMTJ層17の上下を逆転
してディジット線13側に発熱抵抗体層18と記録層1
74を設けてもよい。In FIG. 1, the recording layer 174 and the heating resistor layer 18 adjacent to the recording layer 174 are provided on the bit line 21 side, but the heating resistor 18 and the MTJ layer 17 are turned upside down and the digit line 13 is reversed. Heat generating resistor layer 18 and recording layer 1 on the side
74 may be provided.
【0021】MTJ層17の記録層174は、温度によ
ってスイッチング磁界が変化する強磁性体で形成されて
おり、この実施例では温度が上昇するほどスイッチング
磁界が低下する強磁性体が用いられている。The recording layer 174 of the MTJ layer 17 is made of a ferromagnetic material whose switching magnetic field changes with temperature. In this embodiment, a ferromagnetic material whose switching magnetic field decreases as the temperature rises is used. .
【0022】このMRAMにおいて、MTJ層17に情
報を書き込むには、互いに交差する方向に配置された一
対のビット線21およびディジット線13ならびにワー
ド線12を選択する。すなわち、ビット線21およびデ
ィジット線13の両方に通電して電流磁界を各々発生さ
せるとともに、ビット線21から発熱抵抗体層18、M
TJ層17、ワード線12へ電流を流すことにより発熱
抵抗体層18を発熱させてMTJ層17を加熱する。こ
の結果、MTJ層17の記録層174の磁気特性はソフ
トになりスイッチング磁界が低下するので、ビット線2
1およびディジット線13に低電流を流して低いスイッ
チング磁界で書き込みが可能になり、消費電力の増大を
防止することができる。In this MRAM, in order to write information to the MTJ layer 17, a pair of bit line 21, digit line 13 and word line 12 arranged in a direction intersecting with each other are selected. That is, both the bit line 21 and the digit line 13 are energized to generate a current magnetic field, and at the same time, from the bit line 21 to the heating resistor layers 18, M.
By passing a current through the TJ layer 17 and the word line 12, the heating resistor layer 18 is heated to heat the MTJ layer 17. As a result, the magnetic characteristics of the recording layer 174 of the MTJ layer 17 become soft and the switching magnetic field lowers.
A low current is passed through the 1 and digit lines 13 to enable writing with a low switching magnetic field, and an increase in power consumption can be prevented.
【0023】このとき、同じビット線につながる各セル
には電流が流れるため各セルの発熱抵抗体は発熱する
が、目的とするディジット線による電流磁界が印加され
ないため記録層の磁化は反転しない。また、同じディジ
ット線上に並ぶ各セルにはディジット線からの電流磁界
が及ぶが、記録層は加熱されないためその磁気特性はハ
ードのままであり、ディジット線からの電流磁界では磁
化が反転しない。したがって、記録層の加熱によるソフ
ト磁性化と電流磁界印加が同時に行われるクロスポイン
トにあるメモリセルのみでスイッチング動作がなされ
る。At this time, since the current flows through each cell connected to the same bit line, the heating resistor of each cell generates heat, but the magnetization of the recording layer is not reversed because the current magnetic field due to the intended digit line is not applied. Further, the current magnetic field from the digit line extends to each cell arranged on the same digit line, but since the recording layer is not heated, its magnetic characteristics remain hard, and the magnetization is not reversed by the current magnetic field from the digit line. Therefore, the switching operation is performed only in the memory cells at the cross points at which the softening of the recording layer by heating and the application of the current magnetic field are simultaneously performed.
【0024】一方、MTJ層17に書き込まれた情報を
読み出すには、ワード線12を選択してビット線21か
ら発熱抵抗体層18、MTJ層17、ワード線12へセ
ンス電流を流し、トンネル抵抗を検出する。ここで、図
1のメモリセルの構成はスイッチング素子を持たない単
純マトリックス構造であるが、ワード線12とディジッ
ト線13を分離することにより、簡単な周辺回路構成で
参照セルとの比較を行うことによって読み出しが可能に
なっている。このとき、MTJ層17に生じる磁気抵抗
変化を有効に検出するためには、発熱抵抗体18の抵抗
値はMTJ層17の抵抗値と同程度以下であることが望
ましい。On the other hand, in order to read the information written in the MTJ layer 17, the word line 12 is selected and a sense current is passed from the bit line 21 to the heating resistor layer 18, the MTJ layer 17 and the word line 12, and the tunnel resistance is set. To detect. Here, the memory cell structure of FIG. 1 is a simple matrix structure having no switching element, but by comparing the word line 12 and the digit line 13 with each other, comparison with the reference cell can be performed by a simple peripheral circuit structure. Can be read by. At this time, in order to effectively detect the change in magnetoresistance that occurs in the MTJ layer 17, it is desirable that the resistance value of the heating resistor 18 be equal to or less than the resistance value of the MTJ layer 17.
【0025】上記のように本発明の実施形態に係るMR
AMでは、読み出し時だけでなく書き込み時にもMTJ
層17に通電する点が従来のMRAMとは異なる。そし
て、書き込みにMTJ層17に通電される電流値を、読
み出しMTJ層17に通電される電流値よりも大きくな
るように設定する。すなわち、書き込み時にはMTJ層
17が発熱抵抗体層18の発熱によって十分加熱される
ようにして書き込みを容易にする。一方、読み出し時に
は磁気抵抗変化を検出できる程度の低いセンス電流を流
す。これは、読み出し時に大電流を流すと、発熱抵抗体
層18の発熱によってMTJ層17が加熱されすぎて、
既に記録されている磁化情報が消去されるおそれがある
ためである。As described above, the MR according to the embodiment of the present invention
In AM, MTJ is used not only for reading but also for writing.
Unlike the conventional MRAM, the layer 17 is energized. Then, the current value supplied to the MTJ layer 17 for writing is set to be larger than the current value supplied to the read MTJ layer 17. That is, at the time of writing, the MTJ layer 17 is sufficiently heated by the heat generation of the heating resistor layer 18 to facilitate writing. On the other hand, at the time of reading, a low sense current that allows a change in magnetoresistance to be detected is passed. This is because the MTJ layer 17 is overheated due to the heat generated by the heating resistor layer 18 when a large current is passed during reading.
This is because the magnetization information that has already been recorded may be erased.
【0026】次に、本発明の実施形態に係るMRAMの
各構成部材について、より詳細に説明する。Next, each component of the MRAM according to the embodiment of the present invention will be described in more detail.
【0027】記録層の材料として、Fe、Co,Niを
含む多くの強磁性合金は、温度上昇によってスイッチン
グ磁界が減少するため、適用可能である。また、記録層
の材料としては、読み出し時の記録層の温度におけるス
イッチング磁界が比較的大きく、かつ書き込み時の記録
層の温度よりもやや高いキュリー温度を持ち、温度に対
するスイッチング磁界の変化が大きいものが好ましい。As the material of the recording layer, many ferromagnetic alloys containing Fe, Co, and Ni are applicable because the switching magnetic field decreases with temperature rise. The material of the recording layer has a relatively large switching magnetic field at the temperature of the recording layer at the time of reading, has a Curie temperature slightly higher than the temperature of the recording layer at the time of writing, and has a large change in the switching magnetic field with respect to the temperature. Is preferred.
【0028】記録層の材料として、温度上昇によって磁
気的相転移を起こして強磁性が消失する材料も用いるこ
とができる。この場合、記録層を加熱して強磁性を消失
させた後、冷却して強磁性を生じさせる際に、ディジッ
ト線による電流磁界を印加することにより、メモリセル
に情報を書き込むことができる。As the material for the recording layer, a material in which ferromagnetism disappears by causing a magnetic phase transition due to temperature rise can also be used. In this case, information can be written in the memory cell by applying a current magnetic field by the digit line when the recording layer is heated to eliminate the ferromagnetism and then cooled to generate the ferromagnetism.
【0029】発熱抵抗体は、MTJ層と直列に接続され
ているため、実効的な磁気抵抗変化量を大きくとるには
なるべく小さい抵抗値が好ましいが、逆に発熱量を大き
くするには大きい抵抗値が好ましい。これらの兼ね合い
として、発熱抵抗体の抵抗値をMTJ層と例えば同程度
とする。Since the heating resistor is connected in series with the MTJ layer, the resistance value is preferably as small as possible in order to obtain a large effective magnetoresistance change amount, but conversely, a large resistance value is required in order to increase the heating amount. Values are preferred. As a balance between them, the resistance value of the heating resistor is set to be, for example, approximately the same as that of the MTJ layer.
【0030】いま、1Gbit級のMRAMを想定した
場合のMTJ層のサイズは幅0.1μm×長さ0.1μ
m程度であり、望ましい接合抵抗のRAは1kΩμm2
程度であるから、そのときの接合抵抗は約100kΩと
なる。発熱抵抗体の抵抗を、接合抵抗と同じ100kΩ
とするためには、MTJ層に直接つながる発熱抵抗体の
サイズを幅0.1μm×長さ0.1μm×厚さ0.05
μm程度と仮定して、2Ωcm程度の比抵抗を有する材
料が選択される。このような数Ωcm程度の比抵抗値を
有する材料としては、1019cm-3程度の高濃度にドー
プしたポリSiなどの半導体材料、TiOxNyやTaO
xNyなどの金属酸化窒化膜、カルコゲナイドなどが挙げ
られる。Now, assuming a 1 Gbit class MRAM, the size of the MTJ layer is 0.1 μm wide × 0.1 μm long.
m, and the desired junction resistance RA is 1 kΩμm 2
Therefore, the junction resistance at that time is about 100 kΩ. The resistance of the heating resistor is 100kΩ, which is the same as the junction resistance.
In order to set the size of the heating resistor directly connected to the MTJ layer, the width is 0.1 μm × length 0.1 μm × thickness 0.05.
Assuming about μm, a material having a specific resistance of about 2 Ωcm is selected. As a material having a specific resistance value of about several Ωcm, a semiconductor material such as poly Si doped at a high concentration of about 10 19 cm −3 , TiO x N y, or TaO is used.
Examples thereof include metal oxynitride films such as xN y and chalcogenide.
【0031】ここで、発熱抵抗体層に印加できる電力
は、主に直列に接続されたMTJ層の耐圧によって制限
される。Al2O3バリアを用いた二重接合のMTJ層の
耐圧は3V以上あるから、1重接合の動作範囲を1.5
Vとすると、同じ抵抗値を持つ発熱抵抗体にかかる電圧
も同じ1.5V程度である。Here, the electric power that can be applied to the heating resistor layer is limited mainly by the breakdown voltage of the MTJ layers connected in series. Since the withstand voltage of the MTJ layer of the double junction using the Al 2 O 3 barrier is 3 V or more, the operating range of the single junction is 1.5.
Assuming V, the voltage applied to the heating resistor having the same resistance value is also about 1.5V.
【0032】上記サイズの発熱抵抗体を比抵抗2Ωcm
の材料で作製した場合、発熱抵抗体で消費される電力は
1.5V印加時に15μWである。上記サイズのポリS
i発熱抵抗体に15μWの電力を印加した場合、通電加
熱による発熱抵抗体の温度上昇ΔTは、電力パルスの印
加時間を50ns、熱の逃げが無いと仮定して、約88
0Kとなる。この熱が主として発熱抵抗体の上下に伝導
するので(横方向は熱伝導率の低いSiOxに囲まれて
いるため)、発熱抵抗体に接するMTJ層の記録層の温
度を、十分にスイッチング磁界が低下するまで上昇させ
ることができる。A heat generating resistor of the above size has a specific resistance of 2 Ωcm.
In the case of using the above material, the power consumed by the heating resistor is 15 μW when 1.5 V is applied. Poly S of the above size
When a power of 15 μW is applied to the heat generating resistor, the temperature rise ΔT of the heat generating resistor due to energization heating is about 88, assuming that the power pulse application time is 50 ns and there is no heat escape.
It becomes 0K. Since this heat is conducted mainly above and below the heating resistor (because it is surrounded by SiO x having a low thermal conductivity in the lateral direction), the temperature of the recording layer of the MTJ layer in contact with the heating resistor is set to a sufficient switching magnetic field. Can be increased until
【0033】特に、発熱抵抗体/記録層/トンネルバリ
ア/固着層という層構造では、発熱抵抗体から流れる熱
が記録層を加熱する際に、その下の熱伝導率の低いAl
2O3トンネルバリア層が熱バリアとして働くため、より
効果的に記録層を加熱することが可能である。In particular, in the layer structure of the heating resistor / recording layer / tunnel barrier / fixed layer, when the heat flowing from the heating resistor heats the recording layer, Al having a low thermal conductivity thereunder is used.
Since the 2 O 3 tunnel barrier layer acts as a thermal barrier, it is possible to heat the recording layer more effectively.
【0034】上述したように、本発明の実施形態に係る
MRAMの動作の特徴は、書き込み動作時は発熱抵抗体
が十分に発熱し記録層の温度を上昇させるように大電流
を流し(バイアス電圧を高く設定)、読み出し動作時は
高速読み出しに必要な出力電圧が得られる程度の電流を
小さくする(バイアス電圧を低く設定)。As described above, the characteristic feature of the operation of the MRAM according to the embodiment of the present invention is that a large amount of current is applied (bias voltage is applied) so that the heating resistor generates sufficient heat during the write operation to raise the temperature of the recording layer. Is set high), and the current is set to be small enough to obtain the output voltage required for high-speed reading during the read operation (the bias voltage is set low).
【0035】1Gbit級のMRAMを想定した場合に
は、読み出し時のバイアス電圧は800mV程度とな
る。書き込み時のバイアス電圧はMTJ層の耐圧以内
で、読み出し時のバイアス電圧よりも高く、例えば1.
5V程度に設定する。このとき、発熱抵抗体の温度上昇
の量を、書き込み時には記録層のスイッチング磁界が十
分に低下するように、また読み出し時にはスイッチング
磁界があまり低下しないように設計する。発熱抵抗体の
温度上昇量は、発熱抵抗体材料の抵抗、体積、比熱を制
御し、回路的には印加電圧、印加パルス幅を制御して設
計することができる。When a 1 Gbit class MRAM is assumed, the bias voltage at the time of reading is about 800 mV. The bias voltage at the time of writing is within the breakdown voltage of the MTJ layer and higher than the bias voltage at the time of reading, for example, 1.
Set to about 5V. At this time, the amount of temperature rise of the heating resistor is designed so that the switching magnetic field of the recording layer is sufficiently reduced during writing and the switching magnetic field is not significantly reduced during reading. The temperature rise amount of the heating resistor can be designed by controlling the resistance, volume and specific heat of the heating resistor material, and controlling the applied voltage and the applied pulse width in terms of a circuit.
【0036】なお、特開2000−285668には、
磁気メモリ素子に加熱手段を設けることにより、小さな
動作磁界で、かつ隣接セルへの影響を低減させて情報の
記録再生を行うことが記載されている。この公知文献に
おいては、シート状の抵抗発熱層の上下にクロスポイン
ト型に発熱用の配線を設け、選択した配線の交差部を加
熱する方式となっている。また、メモリ素子の記録層は
磁界印加用の配線の上に配置されており、抵抗発熱層と
は配線をはさんだ反対側に位置する。しかし、このよう
な構造では有効に記録層を加熱することが難しい。つま
り、電流磁界配線は大電流を必要とするため、一般に配
線の厚みが大きく、しかも比抵抗の小さい金属材料が用
いられる。比抵抗の小さい金属材料は熱伝導率も高いた
め、このように厚い電流磁界配線の下側を加熱しても、
その熱はほとんど電流磁界配線を流れて逃げてしまい、
目的とするセルの記録層は十分に加熱されないと考えら
れる。逆に、記録層が十分に加熱されるような電力を印
加した場合には、発熱は周辺のセルまで及んでクロスト
ークを招くと考えられる。Incidentally, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-285668,
It is described that information is recorded / reproduced by providing a heating means in the magnetic memory element with a small operating magnetic field and reducing the influence on adjacent cells. In this publicly known document, a cross-point type heating wire is provided above and below a sheet-shaped resistance heating layer, and a crossing portion of the selected wiring is heated. Further, the recording layer of the memory element is arranged on the wiring for applying a magnetic field, and is located on the opposite side of the resistance heating layer from the wiring. However, it is difficult to effectively heat the recording layer with such a structure. That is, since the current magnetic field wiring requires a large current, a metal material having a large wiring thickness and a small specific resistance is generally used. Metallic materials with low specific resistance also have high thermal conductivity, so even if the lower side of such thick current magnetic field wiring is heated,
Most of the heat flows through the current magnetic field wiring and escapes,
It is considered that the recording layer of the target cell is not heated sufficiently. On the contrary, when electric power is applied so that the recording layer is sufficiently heated, it is considered that the heat generation reaches the peripheral cells and causes crosstalk.
【0037】これに対して本発明の実施形態に係るMR
AMでは、記録層に接して発熱抵抗体を配置し通電加熱
するので、熱の逃げを最小限に抑えて、有効に記録層を
加熱することができる。On the other hand, the MR according to the embodiment of the present invention
In the AM, the heating resistor is arranged in contact with the recording layer and is heated by energization, so that the escape of heat can be minimized and the recording layer can be effectively heated.
【0038】以上の議論をまとめると、従来のMRAM
や上記公知文献に対する、本発明の実施形態に係るMR
AMの構成上の特徴は以下の点にある。すなわち、
(1)記録層と発熱抵抗体を接して直列に設けているこ
と
(2)発熱抵抗体の抵抗値を接合抵抗と同程度とするこ
と
(3)通常の配線金属材料より比抵抗の高い材料を用い
ること
(4)書き込み時と読み出し時に接合を介して印加する
電圧パルス(または電流パルス)の大きさを変化させる
こと、である。To summarize the above discussion, the conventional MRAM
MR according to the embodiment of the present invention with respect to the above-mentioned publicly known documents
The structural features of AM are as follows. That is, (1) the recording layer and the heating resistor are provided in contact with each other in series (2) the resistance value of the heating resistor is set to be approximately the same as the junction resistance (3) Using a high material (4) changing the magnitude of the voltage pulse (or current pulse) applied through the junction during writing and reading.
【0039】図2(a)〜(d)を参照して図1のMR
AMの製造方法を説明する。まず、図2(a)に示すよ
うに、周辺回路を有する下部基板上に、層間絶縁膜とし
てのSiO2からなる第1の絶縁膜11を形成し、CM
P(Chemical Mechanical Polishing)法により平坦化
する。この第1の絶縁膜上にスパッタ法により配線とな
る200nm厚程度のAl−Cu膜を堆積する。フォト
リソグラフィにより形成したレジストマスクを用いて、
RIE(Reactive Ion Etching)法によりAl−Cu膜
をエッチングし、ワード線12およびディジット線13
を形成する。このとき周辺回路とのコンタクト領域(図
示せず)では、ワード線およびディジット線に対するコ
ンタクトも同時に形成される。全面に第2の絶縁膜14
を堆積し、フォトリソグラフィにより形成したレジスト
マスクを用いて、RIE法により第1のコンタクト層形
成用の溝を深さ約150nmとなるように形成する。M
OCVD(Metal Organic Chemical Vapor Depositio
n)法を用いて、溝内に例えばWを埋め込み、このWを
CMP法で平坦化して第1のコンタクト層15を形成す
る。The MR shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
A method of manufacturing the AM will be described. First, as shown in FIG. 2A, a first insulating film 11 made of SiO 2 as an interlayer insulating film is formed on a lower substrate having a peripheral circuit, and a CM
Planarization is performed by the P (Chemical Mechanical Polishing) method. An Al-Cu film having a thickness of about 200 nm to be wiring is deposited on the first insulating film by a sputtering method. Using a resist mask formed by photolithography,
The Al—Cu film is etched by the RIE (Reactive Ion Etching) method to form the word line 12 and the digit line 13.
To form. At this time, in the contact region (not shown) with the peripheral circuit, contacts for the word line and the digit line are simultaneously formed. The second insulating film 14 is formed on the entire surface.
Is deposited, and using a resist mask formed by photolithography, a groove for forming the first contact layer is formed to have a depth of about 150 nm by the RIE method. M
OCVD (Metal Organic Chemical Vapor Depositio
For example, W is embedded in the groove by the n) method, and the W is planarized by the CMP method to form the first contact layer 15.
【0040】次に、図2(b)に示すように、スパッタ
法により全面に第2のコンタクト層(下部電極)16、
MTJ層17、発熱抵抗体層18を形成し、さらに低温
プラズマCVD法によりマスク材としてのDLC(Diam
ond Like Carbon)層19を形成する。ここで、MTJ
層17は、反強磁性層171、磁化固着層172、例え
ば1〜2nm程度のAlOxからなる絶縁層(トンネル
バリア)173、記録層(磁化自由層)174を順次積
層した接合構造をなしている。次に、DLC層19をパ
ターニングした後、DLCパターンをマスクとして発熱
抵抗体層18およびMTJ層17をエッチングする。Next, as shown in FIG. 2B, a second contact layer (lower electrode) 16 is formed on the entire surface by sputtering.
An MTJ layer 17 and a heating resistor layer 18 are formed, and DLC (Diam as a mask material is used as a mask material by a low temperature plasma CVD method.
An ond Like Carbon) layer 19 is formed. Where MTJ
The layer 17 has a junction structure in which an antiferromagnetic layer 171, a magnetization fixed layer 172, an insulating layer (tunnel barrier) 173 made of AlO x having a thickness of, for example, about 1 to 2 nm, and a recording layer (magnetization free layer) 174 are sequentially stacked. There is. Next, after patterning the DLC layer 19, the heating resistor layer 18 and the MTJ layer 17 are etched using the DLC pattern as a mask.
【0041】次に、図2(c)に示すように、O2プラ
ズマアッシングによりマスク材としてのDLCパターン
を除去した後、全面に第3の絶縁層20を堆積し、エッ
チバック法により第3の絶縁層20を薄膜化する。レジ
ストマスクを用いたエッチングにより第3の絶縁層20
および第2のコンタクト層16のパターニングを行う。Next, as shown in FIG. 2C, after removing the DLC pattern as the mask material by O 2 plasma ashing, a third insulating layer 20 is deposited on the entire surface and a third insulating layer 20 is formed by an etch back method. The insulating layer 20 is thinned. The third insulating layer 20 is formed by etching using the resist mask.
Then, the second contact layer 16 is patterned.
【0042】さらに、図2(d)に示すように、全面に
第4の絶縁層を堆積した後、CMP法により平坦化を行
う。この絶縁膜にコンタクトホールを形成した後、スパ
ッタ法により配線となるAl−Cu層を堆積し、レジス
トマスクを用いてAl−Cu層のRIEを行うことによ
り、ビット線21を形成する。これにより発熱抵抗体層
18による加熱層を持つMRAM構造が完成する。Further, as shown in FIG. 2D, after the fourth insulating layer is deposited on the entire surface, planarization is performed by the CMP method. After forming a contact hole in this insulating film, an Al-Cu layer to be a wiring is deposited by a sputtering method, and RIE of the Al-Cu layer is performed using a resist mask to form the bit line 21. As a result, the MRAM structure having the heating layer of the heating resistor layer 18 is completed.
【0043】なお、二重接合構造のMTJ層の場合に
は、特に接合の近傍に発熱抵抗体を設けなくても、MT
J層自体で発熱できる可能性もある。図4に示すよう
に、Al 2O3のトンネルバリア層44中を流れるトンネ
ル電子はほとんどエネルギー消費がなく、ホットエレク
トロンとして固着層45から記録層43に流れ込む。記
録層43に流れ込んだ電子は、二重接合のバリア層4
4、42で挟まれた記録層43中で散乱を繰り返し、バ
イアス電圧として印加されたエネルギーを記録層43中
に放出する。記録層43中でホットエレクトロンから放
出されたエネルギーは熱に変換され、記録層43の温度
上昇に寄与する。記録層43中での電子の散乱が十分に
大きければ、印加したバイアス電圧とトンネル抵抗で決
まる電流量から導かれる印加エネルギーの大部分は熱エ
ネルギーに変換される。このため、それによる温度上昇
は上記の通電加熱と同様に考えることができる。ただし
この場合には、記録層43を直接通電加熱していること
になる。このとき、記録層43は熱伝導率の低いAl2
O3バリア層44、42で上下を挟まれている(横方向
は熱伝導率の低いSiOxに囲まれている)ために、熱
の逃げは小さく、より有効に記録層43が加熱されると
考えられる。In the case of the MTJ layer having a double junction structure,
Does not require a heating resistor especially near the junction.
There is a possibility that the J layer itself can generate heat. As shown in Figure 4
, Al 2O3Tunnel flowing through the tunnel barrier layer 44
Le electron has almost no energy consumption,
It flows into the recording layer 43 from the fixed layer 45 as a tron. Record
The electrons flowing into the recording layer 43 are the double-junction barrier layer 4
Repeated scattering in the recording layer 43 sandwiched between 4 and 42
The energy applied as the bias voltage in the recording layer 43
To release. Release from hot electrons in the recording layer 43
The released energy is converted into heat and the temperature of the recording layer 43 is changed.
Contribute to the rise. Electron scattering in the recording layer 43 is sufficient
If it is larger, it depends on the applied bias voltage and tunnel resistance.
Most of the applied energy derived from the total amount of current is thermal energy.
Converted to energy. Therefore, the temperature rise due to it
Can be considered in the same manner as the above-mentioned electric heating. However
In this case, the recording layer 43 should be directly energized and heated.
become. At this time, the recording layer 43 is made of Al having a low thermal conductivity.2
O3The upper and lower sides are sandwiched by the barrier layers 44, 42 (lateral direction
Is a low thermal conductivity SiOxBecause of the heat)
When the recording layer 43 is heated more effectively,
Conceivable.
【0044】図3(a)および(b)に、本発明の他の
実施形態に係るMRAMのメモリセルの断面図を示す。
図3(a)と図3(b)とは互いに直交する面で切断し
た断面図である。FIGS. 3A and 3B are sectional views of the memory cell of the MRAM according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3A and FIG. 3B are cross-sectional views taken along planes orthogonal to each other.
【0045】図3(a)に示すように、このMRAMで
は、図1の発熱抵抗体層18の代わりに、コンタクト層
31および熱電半導体層32が設けられている。図3
(b)に示すように、熱電半導体層32としてはN型半
導体およびP型半導体が用いられており、2つの熱電半
導体層32はコンタクト層31をはさんで2本のビット
線21の間に接続されて、熱電効果素子(ペルチェ素
子)を構成している。As shown in FIG. 3A, in this MRAM, a contact layer 31 and a thermoelectric semiconductor layer 32 are provided instead of the heating resistor layer 18 of FIG. Figure 3
As shown in (b), an N-type semiconductor and a P-type semiconductor are used as the thermoelectric semiconductor layer 32, and the two thermoelectric semiconductor layers 32 sandwich the contact layer 31 between the two bit lines 21. They are connected to form a thermoelectric effect element (Peltier element).
【0046】このMRAMの場合には、記録層174に
対する温度制御層として熱電半導体層32を用い、2種
の半導体層を接合させて構成される熱電効果素子に流す
電流の方向を変えることにより、加熱も冷却も可能にな
っている。加熱する場合には、図1のMRAMと同様
に、記録層174に温度上昇とともに保磁力が低下する
強磁性体を用いればよい。逆に、冷却する場合には、冷
却によって強磁性体から反強磁性体へと磁気相転移を起
こすFeRhなどの材料を用いればよい。In the case of this MRAM, the thermoelectric semiconductor layer 32 is used as the temperature control layer for the recording layer 174, and the direction of the current flowing in the thermoelectric effect element constituted by joining two kinds of semiconductor layers is changed, Both heating and cooling are possible. In the case of heating, as in the MRAM of FIG. 1, a ferromagnetic material whose coercive force decreases with increasing temperature may be used for the recording layer 174. On the contrary, when cooling, a material such as FeRh that causes a magnetic phase transition from a ferromagnetic material to an antiferromagnetic material by cooling may be used.
【0047】[0047]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、素
子を微細化しても、スイッチング磁界の増大を防止で
き、かつ安定な記憶保持動作を実現できる磁気記憶装置
を提供することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic memory device capable of preventing the increase of the switching magnetic field and realizing a stable memory holding operation even if the element is miniaturized.
【図1】本発明の一実施形態に係るMRAMの断面図。FIG. 1 is a sectional view of an MRAM according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1のMRAMの製造方法を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the MRAM in FIG.
【図3】本発明の他の実施形態に係るMRAMの断面
図。FIG. 3 is a cross-sectional view of an MRAM according to another embodiment of the present invention.
【図4】二重接合構造のMTJ層の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of an MTJ layer having a double junction structure.
【図5】MRAMの動作曲線を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an operation curve of an MRAM.
【図6】従来例のMRAMの一例を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing an example of a conventional MRAM.
11…第1の絶縁膜 12…ワード線 13…ディジット線 14…第2の絶縁膜 15…第1のコンタクト層 16…第2のコンタクト層(下部電極) 17…MTJ層 171…反強磁性層 172…磁化固着層 173…絶縁層(トンネルバリア) 174…記録層(磁化自由層) 18…発熱抵抗体層 19…DLC層 20…第3の絶縁層 21…ビット線 31…コンタクト層 32…熱電半導体層 11 ... First insulating film 12 ... Word line 13 ... Digit line 14 ... Second insulating film 15 ... First contact layer 16 ... Second contact layer (lower electrode) 17 ... MTJ layer 171 ... Antiferromagnetic layer 172 ... Magnetization pinned layer 173 ... Insulating layer (tunnel barrier) 174 ... Recording layer (magnetization free layer) 18 ... Heating resistor layer 19 ... DLC layer 20 ... Third insulating layer 21 ... Bit line 31 ... Contact layer 32 ... Thermoelectric semiconductor layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 知正 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 與田 博明 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 天野 実 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 岸 達也 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 西山 勝哉 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 浅尾 吉昭 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 岩田 佳久 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 Fターム(参考) 5F083 FZ10 GA11 GA30 JA24 JA36 JA37 JA39 JA40 JA60 MA06 MA16 MA19 PR40 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Tomomasa Ueda 1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Hiroaki Yasuda 1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Minoru Amano 1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Tatsuya Kishi 1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Katsuya Nishiyama 1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Yoshiaki Asao 8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Yoshihisa Iwata 1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Ceremony Company Toshiba Microelectronics Sen Inside F-term (reference) 5F083 FZ10 GA11 GA30 JA24 JA36 JA37 JA39 JA40 JA60 MA06 MA16 MA19 PR40
Claims (5)
強磁性体で形成され外部磁界により磁化方向が変化する
記録層、絶縁層、および強磁性体で形成された磁化固着
層を含む接合を持つトンネル磁気抵抗効果素子と、前記
トンネル磁気抵抗効果素子に書き込み用の電流磁界を与
える、互いに交差する方向に配置されたビット線および
ディジット線と、前記ビット線と前記トンネル磁気抵抗
効果素子との間、または前記ディジット線と前記トンネ
ル磁気抵抗効果素子との間に設けられた温度制御層とを
有することを特徴とする磁気記憶装置。1. A tunnel magnetic having a junction including a recording layer formed of a ferromagnetic material whose switching magnetic field changes according to temperature and whose magnetization direction changes according to an external magnetic field, an insulating layer, and a magnetization fixed layer formed of a ferromagnetic material. Between the resistance effect element, the bit line and the digit line which are arranged in directions intersecting each other for giving a current magnetic field for writing to the tunnel magnetoresistive effect element, between the bit line and the tunnel magnetoresistive effect element, or A magnetic memory device comprising: a temperature control layer provided between the digit line and the tunnel magnetoresistive effect element.
れた加熱層であることを特徴とする請求項1に記載の磁
気記憶装置。2. The magnetic memory device according to claim 1, wherein the temperature control layer is a heating layer formed of a heating resistor.
込み時に、読み出し時よりも大きい電流が通電されるこ
とを特徴とする請求項2に記載の磁気記憶装置。3. The magnetic storage device according to claim 2, wherein a current larger than that at the time of reading is supplied at the time of writing to the tunnel magnetoresistive effect element.
であることを特徴とする請求項1に記載の磁気記憶装
置。4. The magnetic memory device according to claim 1, wherein the temperature control layer is a layer having a thermoelectric effect.
性体で形成されていることを特徴とする請求項1乃至4
のいずれかに記載の磁気記憶装置。5. The recording layer is formed of a ferromagnetic material that causes a magnetic phase transition.
The magnetic storage device according to any one of 1.
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