JP2014063851A - Resistance change memory - Google Patents
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Abstract
【課題】周辺トランジスタを微細化しつつ、周辺トランジスタの信頼性が劣化するのを抑制する。
【解決手段】抵抗変化メモリ10は、メモリセルアレイ11と、メモリセルアレイ11の動作を制御する周辺回路12とを含む。メモリセルアレイ11は、複数のメモリセルMCを有し、各メモリセルMCは、可変抵抗素子20及び選択トランジスタ21を有する。可変抵抗素子20は、選択トランジスタ21の拡散層に電気的に接続されたコンタクトプラグ上に設けられる。周辺回路12は、抵抗素子51及び周辺トランジスタ50を含む。抵抗素子51は、周辺トランジスタ50の拡散層に電気的に接続されたコンタクトプラグ上に設けられる。抵抗素子51は、可変抵抗素子20と同じ構造を有する。
【選択図】 図15A peripheral transistor is miniaturized and the reliability of the peripheral transistor is prevented from deteriorating.
A resistance change memory includes a memory cell array and a peripheral circuit that controls the operation of the memory cell array. The memory cell array 11 includes a plurality of memory cells MC, and each memory cell MC includes a variable resistance element 20 and a selection transistor 21. The variable resistance element 20 is provided on a contact plug that is electrically connected to the diffusion layer of the selection transistor 21. The peripheral circuit 12 includes a resistance element 51 and a peripheral transistor 50. The resistance element 51 is provided on a contact plug that is electrically connected to the diffusion layer of the peripheral transistor 50. The resistance element 51 has the same structure as the variable resistance element 20.
[Selection] FIG.
Description
本発明の実施形態は、抵抗変化メモリに関する。 Embodiments described herein relate generally to a resistance change memory.
記憶素子の抵抗変化に応じてデータを記憶する抵抗変化メモリとして、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM:Magnetic Random Access Memory)が知られている。MRAMは、磁性層の磁化状態により抵抗値が変化する磁気抵抗(magnetoresistive)効果を利用したMTJ(Magnetic Tunnel Junction)素子を記憶素子として用いている。 2. Description of the Related Art Magnetic random access memory (MRAM) is known as a resistance change memory that stores data according to a resistance change of a storage element. The MRAM uses, as a storage element, an MTJ (Magnetic Tunnel Junction) element that uses a magnetoresistive effect in which a resistance value changes depending on the magnetization state of a magnetic layer.
MRAMのメモリセルは、MTJ素子と、このMTJ素子の一端に接続された選択トランジスタとから構成される。選択トランジスタでは、オン電流を増加させるため、例えば、オン時のゲート電圧を増加させる手法が用いられる。ゲート電圧の昇圧によって選択トランジスタのゲート絶縁膜に大きな垂直方向電界が印加されるとゲート絶縁膜の信頼性が劣化するため、例えばゲート絶縁膜の膜厚を厚くする対策がなされる。MRAMでは、選択トランジスタの寄生抵抗の他に、ビット線抵抗やMTJ抵抗の影響で、書き込み電流が減少して書き込み不良が発生する問題があるが、ゲート電圧の昇圧は書き込み電流を増加させるための有効な手段である。 The memory cell of the MRAM includes an MTJ element and a selection transistor connected to one end of the MTJ element. In the selection transistor, in order to increase the on-current, for example, a method of increasing the gate voltage when the transistor is on is used. When a large vertical electric field is applied to the gate insulating film of the select transistor by boosting the gate voltage, the reliability of the gate insulating film is deteriorated. In the MRAM, there is a problem that the write current is reduced due to the influence of the bit line resistance and the MTJ resistance in addition to the parasitic resistance of the select transistor, and a write failure occurs. However, boosting the gate voltage increases the write current. It is an effective means.
MRAMの大容量化を実現するには、メモリセルの微細化及びMRAMのチップサイズの縮小化が要求される。また、MRAMのチップサイズの縮小化には、メモリセルアレイを駆動する周辺回路(コア回路)のサイズも縮小することが重要になり、この際、周辺回路に含まれるMOSトランジスタのゲート長の縮小化が求められる。データ書き込み時にワード線に電源電圧より高い昇圧電圧Vppを印加する場合、ワード線を駆動する周辺回路内のMOSトランジスタのソース−ドレイン間に昇圧電圧Vppが印加される。ゲート長が縮小されたMOSトランジスタのソース−ドレイン間に昇圧電圧Vppが印加されると、短チャネル効果の抑制が困難になるとともに、HCI(Hot Carrier Injection)によるゲート絶縁膜の劣化や、ゲート絶縁膜の経時絶縁破壊(TDDB:Time Dependent Dielectric Breakdown)などが問題となる。 In order to increase the capacity of the MRAM, it is required to reduce the size of the memory cell and reduce the chip size of the MRAM. In order to reduce the chip size of the MRAM, it is important to reduce the size of the peripheral circuit (core circuit) that drives the memory cell array. At this time, the gate length of the MOS transistor included in the peripheral circuit is reduced. Is required. When a boosted voltage Vpp higher than the power supply voltage is applied to the word line during data writing, the boosted voltage Vpp is applied between the source and drain of the MOS transistor in the peripheral circuit that drives the word line. When the boosted voltage Vpp is applied between the source and drain of the MOS transistor having a reduced gate length, it becomes difficult to suppress the short channel effect, and the gate insulating film is deteriorated due to HCI (Hot Carrier Injection) or gate insulation. There is a problem such as time-dependent dielectric breakdown (TDDB) of the film.
実施形態は、周辺トランジスタを微細化しつつ、周辺トランジスタの信頼性が劣化するのを抑制することが可能な抵抗変化メモリを提供する。 The embodiment provides a resistance change memory capable of suppressing deterioration in reliability of a peripheral transistor while miniaturizing the peripheral transistor.
実施形態に係る抵抗変化メモリは、複数のメモリセルを有し、前記複数のメモリセルの各々は、可変抵抗素子及び選択トランジスタを有し、前記可変抵抗素子は、前記選択トランジスタの拡散層に電気的に接続されたコンタクトプラグ上に設けられる、メモリセルアレイと、前記メモリセルアレイの動作を制御し、抵抗素子及び周辺トランジスタを含み、前記抵抗素子は、前記周辺トランジスタの拡散層に電気的に接続されたコンタクトプラグ上に設けられる、周辺回路とを具備する。前記抵抗素子は、前記可変抵抗素子と同じ構造を有する。 The resistance change memory according to the embodiment includes a plurality of memory cells, and each of the plurality of memory cells includes a variable resistance element and a selection transistor, and the variable resistance element is electrically connected to a diffusion layer of the selection transistor. A memory cell array provided on the contact plugs connected to each other, and controls the operation of the memory cell array, and includes a resistance element and a peripheral transistor, and the resistance element is electrically connected to a diffusion layer of the peripheral transistor. And a peripheral circuit provided on the contact plug. The resistance element has the same structure as the variable resistance element.
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率などは必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置などによって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. However, it should be noted that the drawings are schematic or conceptual, and the dimensions and ratios of the drawings are not necessarily the same as the actual ones. The following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is specified by the shape, structure, arrangement, etc. of components. Is not to be done. In the following description, elements having the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
[1.シミュレーション及び考察]
抵抗変化メモリとしては、MRAM、抵抗ランダムアクセスメモリ(ReRAM:Resistive Random Access Memory)、相変化ランダムアクセスメモリ(PCRAM:Phase-Change Random Access Memory)など様々な種類のメモリを使用することが可能である。本実施形態では、抵抗変化メモリとしてMRAMを一例に挙げて説明する。MRAMは、磁気抵抗(magnetoresistive)効果を利用するMTJ(Magnetic Tunnel Junction)素子を記憶素子として備え、このMTJ素子の磁化配列により情報を記憶する。
[1. Simulation and Discussion]
As the resistance change memory, various types of memories such as MRAM, resistance random access memory (ReRAM), and phase-change random access memory (PCRAM) can be used. . In the present embodiment, an MRAM will be described as an example of the resistance change memory. The MRAM includes an MTJ (Magnetic Tunnel Junction) element that uses a magnetoresistive effect as a storage element, and stores information according to the magnetization arrangement of the MTJ element.
MRAMは、メモリセルアレイと、このメモリセルアレイを駆動する周辺回路(コア回路)とを備えている。図1は、MRAMの一部を抽出した回路図である。 The MRAM includes a memory cell array and a peripheral circuit (core circuit) that drives the memory cell array. FIG. 1 is a circuit diagram in which a part of the MRAM is extracted.
メモリセルアレイに含まれるメモリセルMCは、MTJ素子(磁気抵抗効果素子)20及び選択トランジスタ21から構成される。選択トランジスタ21は、例えば、NチャネルMOSFETからなる。MTJ素子20の一端は、ビット線BLに電気的に接続され、その他端は、選択トランジスタ21のドレインに電気的に接続されている。選択トランジスタ21のソースは、ビット線/BLに電気的に接続されている。
A memory cell MC included in the memory cell array includes an MTJ element (magnetoresistance effect element) 20 and a
図1では、メモリセルMCに接続される複数の回路及び素子が周辺回路に含まれる。ビット線BLは、カラム選択トランジスタCT1の電流経路の一端に電気的に接続され、カラム選択トランジスタCT1の電流経路の他端は、書き込み回路に電気的に接続されている。ビット線/BLは、カラム選択トランジスタCT2の電流経路の一端に電気的に接続され、カラム選択トランジスタCT2の電流経路の他端は、書き込み回路に電気的に接続されている。カラム選択トランジスタCT1、CT2のゲートには、カラムデコーダからカラム選択信号CSLが供給される。 In FIG. 1, a plurality of circuits and elements connected to the memory cell MC are included in the peripheral circuit. The bit line BL is electrically connected to one end of the current path of the column selection transistor CT1, and the other end of the current path of the column selection transistor CT1 is electrically connected to the write circuit. The bit line / BL is electrically connected to one end of the current path of the column select transistor CT2, and the other end of the current path of the column select transistor CT2 is electrically connected to the write circuit. A column selection signal CSL is supplied from the column decoder to the gates of the column selection transistors CT1 and CT2.
ワード線WLには、ドライバDR1が接続されている。ドライバDR1は、例えばPチャネルMOSFET T1、及びNチャネルMOSFET T2から構成される。ワード線WLは、PチャネルMOSFET T1とNチャネルMOSFET T2との接続ノードN1に電気的に接続されている。PチャネルMOSFET T1のソースは、昇圧電圧Vppの電源端子に電気的に接続されている。昇圧電圧Vppは、電源電圧Vccより高く、電源電圧Vccを昇圧して生成される。NチャネルMOSFET T2のソースは、接地端子Vssに電気的に接続されている。PチャネルMOSFET T1、及びNチャネルMOSFET T2のゲートは、接続ノードN2を介してドライバDR2に接続されている。 A driver DR1 is connected to the word line WL. The driver DR1 is composed of, for example, a P-channel MOSFET T1 and an N-channel MOSFET T2. The word line WL is electrically connected to a connection node N1 between the P-channel MOSFET T1 and the N-channel MOSFET T2. The source of the P-channel MOSFET T1 is electrically connected to the power supply terminal of the boost voltage Vpp. Boosted voltage Vpp is higher than power supply voltage Vcc, and is generated by boosting power supply voltage Vcc. The source of the N-channel MOSFET T2 is electrically connected to the ground terminal Vss. The gates of the P-channel MOSFET T1 and the N-channel MOSFET T2 are connected to the driver DR2 via the connection node N2.
ドライバDR2は、例えばPチャネルMOSFET T3、及びNチャネルMOSFET T4から構成される。PチャネルMOSFET T3、及びNチャネルMOSFET T4のドレインは、接続ノードN2に電気的に接続されている。PチャネルMOSFET T3のソースは、昇圧電圧Vppの電源端子に電気的に接続されている。NチャネルMOSFET T4のソースは、接地端子Vssに電気的に接続されている。PチャネルMOSFET T3、及びNチャネルMOSFET T4のゲートには、制御信号DSが供給される。 The driver DR2 is composed of, for example, a P-channel MOSFET T3 and an N-channel MOSFET T4. The drains of the P-channel MOSFET T3 and the N-channel MOSFET T4 are electrically connected to the connection node N2. The source of P-channel MOSFET T3 is electrically connected to the power supply terminal of boosted voltage Vpp. The source of the N-channel MOSFET T4 is electrically connected to the ground terminal Vss. A control signal DS is supplied to the gates of the P-channel MOSFET T3 and the N-channel MOSFET T4.
ワード線WLの選択時には、制御信号DSがハイレベルになる。制御信号DSがハイレベルになると、接続ノードN2がローレベルになり、ワード線WLに昇圧電圧Vppが印加される。すなわち、本実施形態では、ワード線WLに電源電圧Vccより高い昇圧電圧Vppを印加することができる。これにより、選択トランジスタ21の駆動力が増加し、MTJ素子20に流れる書き込み電流を増加させることができる。
When the word line WL is selected, the control signal DS becomes high level. When the control signal DS becomes high level, the connection node N2 becomes low level, and the boosted voltage Vpp is applied to the word line WL. That is, in the present embodiment, a boosted voltage Vpp higher than the power supply voltage Vcc can be applied to the word line WL. Thereby, the driving force of the
図2は、セルトランジスタ及び周辺トランジスタのサイズ、バイアス条件、及び特性に関する目標値(ターゲット)を示す図である。セルトランジスタは、メモリセルMCに含まれる選択トランジスタを指している。周辺トランジスタは、周辺回路に含まれるNチャネルMOSFETを指しており、例えば図1のT2が該当する。 FIG. 2 is a diagram showing target values (targets) regarding the sizes, bias conditions, and characteristics of the cell transistors and peripheral transistors. The cell transistor refers to a selection transistor included in the memory cell MC. The peripheral transistor refers to an N-channel MOSFET included in the peripheral circuit, and corresponds to, for example, T2 in FIG.
図2において、ゲート長Lg(nm)、フィン型半導体の幅Wfin(nm)、ゲート酸化膜厚(nm)、ドレイン電圧Vd/ゲート電圧Vg(V)、飽和領域の閾値電圧Vtsat(V)、オン電流Ion(μA/μm)、オフ電流Ioff(nA/μm)である。また、図2は、セルトランジスタ及び周辺トランジスタとしてフィン型MOSFETを使用した場合のシミュレーション結果である。セルトランジスタ及び周辺トランジスタとしては、プレーナ型FET、フィン型FET、RCAT(Recess Channel Array Transistor)、サドルフィン型FETなど様々なトランジスタを使用することができる。 In FIG. 2, gate length Lg (nm), fin-type semiconductor width Wfin (nm), gate oxide film thickness (nm), drain voltage Vd / gate voltage Vg (V), threshold voltage Vtsat (V) in the saturation region, The on-current Ion (μA / μm) and the off-current Ioff (nA / μm). FIG. 2 shows a simulation result when a fin-type MOSFET is used as the cell transistor and the peripheral transistor. As the cell transistor and the peripheral transistor, various transistors such as a planar FET, a fin FET, an RCAT (Recess Channel Array Transistor), and a saddle fin FET can be used.
図3は、セルトランジスタ及び周辺トランジスタの特性に関するシミュレーション結果を示す図である。図3の周辺トランジスタは、サイズ(例えばゲート長やソース/ドレイン領域のサイズ)及びバイアス条件以外のパラメータ(拡散層の不純物濃度、及びイオン注入条件などを含む)をセルトランジスタと同じにしている。周辺トランジスタをセルトランジスタと同じパラメータで形成すると、周辺トランジスタの閾値電圧Vtsatがターゲットに比べて若干高くなっている。 FIG. 3 is a diagram illustrating simulation results regarding the characteristics of the cell transistor and the peripheral transistor. The peripheral transistors in FIG. 3 have the same parameters (including the impurity concentration of the diffusion layer, ion implantation conditions, etc.) as the cell transistors except for the size (for example, the gate length and the size of the source / drain regions) and the bias conditions. When the peripheral transistor is formed with the same parameters as the cell transistor, the threshold voltage Vtsat of the peripheral transistor is slightly higher than the target.
図4は、周辺トランジスタに関するパラメータ調整後のシミュレーション結果を示す図である。図4のケース1では、周辺トランジスタの閾値電圧Vtsatをターゲットに合わせるために、チャネルイオン注入を行っている。すなわち、周辺トランジスタのチャネル領域に、閾値電圧を下げるための不純物イオンを注入している。図4のケース1では、周辺トランジスタの閾値電圧Vtsatは、ターゲットと同じに調整されているが、オン電流Ionがターゲットの1.65倍になっている。このため、HCIによるゲート酸化膜の劣化や、ゲート酸化膜のTDDBが懸念される。
FIG. 4 is a diagram illustrating a simulation result after adjusting parameters for peripheral transistors. In
図4のケース2では、ケース1の調整に加えて、ソース/ドレイン領域(拡散層)の不純物濃度を調整することで、オン電流Ionの調整を行っている。ケース2では、オン電流Ionがターゲットに近い値に調整できている。
In the
図5は、周辺トランジスタのソース/ドレイン領域とシリサイド(コンタクトプラグ)とのコンタクト抵抗率ρcoと閾値電圧Vtとの関係を示すグラフである。図5の縦軸は、周辺トランジスタの閾値電圧Vt(V)、図5の横軸は、ソース/ドレイン領域とシリサイドとのコンタクト抵抗率ρco(Ω・μm2)を表している。シリサイドは、ソース/ドレイン領域に接続するコンタクトプラグの接触部に形成される層である。図5には、線形領域及び飽和領域の閾値電圧のグラフを載せている。図5から、コンタクト抵抗率ρcoを変化させても、閾値電圧Vtはほとんど変化しないことが分かる。また、シリサイド材料が決まれば、コンタクト抵抗率ρcoは、ソース/ドレイン領域とシリサイドとの界面の不純物濃度によって決まると考えることができる。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the contact resistivity ρco and the threshold voltage Vt between the source / drain regions of the peripheral transistors and the silicide (contact plug). The vertical axis in FIG. 5 represents the threshold voltage Vt (V) of the peripheral transistor, and the horizontal axis in FIG. 5 represents the contact resistivity ρco (Ω · μm 2 ) between the source / drain regions and the silicide. Silicide is a layer formed at the contact portion of the contact plug connected to the source / drain region. FIG. 5 shows a graph of threshold voltages in the linear region and the saturation region. FIG. 5 shows that the threshold voltage Vt hardly changes even when the contact resistivity ρco is changed. If the silicide material is determined, it can be considered that the contact resistivity ρco is determined by the impurity concentration at the interface between the source / drain regions and the silicide.
図6は、周辺トランジスタのオン電流Ion(及びオフ電流Ioff)と、ソース/ドレイン領域とシリサイドとのコンタクト抵抗率ρcoとの関係を示すグラフである。図6の縦軸は、周辺トランジスタのオン電流Ion(A/μm)及びオフ電流Ioff(nA/μm)、図5の横軸は、ソース/ドレイン領域とシリサイドとのコンタクト抵抗率ρco(Ω・μm2)を表している。図6には、ドレイン電圧Vd=1.8V、Vd=0.1Vの場合のオフ電流Ioffのグラフを載せている。図6より、コンタクト抵抗率ρcoが増加(ソース/ドレイン領域とシリサイドとの界面の不純物濃度が減少することに対応する)するにつれて、オフ電流Ioffは同じままでオン電流Ionが減少することが分かる。例えばρco=10Ω・μm2の時にIon≒400μA/μmとなっている。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the on-current Ion (and off-current Ioff) of the peripheral transistor and the contact resistivity ρco between the source / drain region and the silicide. The vertical axis in FIG. 6 represents the on-state current Ion (A / μm) and the off-current Ioff (nA / μm) of the peripheral transistor, and the horizontal axis in FIG. 5 represents the contact resistivity ρco (Ω · μm 2 ). FIG. 6 shows a graph of the off current Ioff when the drain voltage Vd = 1.8V and Vd = 0.1V. As can be seen from FIG. 6, as the contact resistivity ρco increases (corresponding to the decrease in the impurity concentration at the interface between the source / drain regions and the silicide), the off-current Ioff remains the same and the on-current Ion decreases. . For example, when ρco = 10Ω · μm 2 , Ion≈400 μA / μm.
図7は、周辺トランジスタのチャネル領域の横方向電界Eと、ソース/ドレイン領域とシリサイドとのコンタクト抵抗率ρcoとの関係を示すグラフである。図7の縦軸は、周辺トランジスタのチャネル領域の横方向電界E(MV/cm)、図7の横軸は、ソース/ドレイン領域とシリサイドとのコンタクト抵抗率ρco(Ω・μm2)を表している。なお、図7は、周辺トランジスタがオン時における横方向電界Eの最大値(ドレイン端での横方向電界)をプロットしている。図7より、コンタクト抵抗率ρcoが増加するにつれて、周辺トランジスタのドレイン端での横方向電界が低減することが分かる。例えばρco=10Ω・μm2の時にE≒0.6MV/cmとなっており、コンタクト抵抗率ρcoを増加することは、ホットキャリア抑制に効果がある。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the lateral electric field E in the channel region of the peripheral transistor and the contact resistivity ρco between the source / drain region and the silicide. The vertical axis in FIG. 7 represents the lateral electric field E (MV / cm) of the channel region of the peripheral transistor, and the horizontal axis in FIG. 7 represents the contact resistivity ρco (Ω · μm 2 ) between the source / drain region and the silicide. ing. FIG. 7 plots the maximum value of the lateral electric field E (lateral electric field at the drain end) when the peripheral transistor is on. FIG. 7 shows that the lateral electric field at the drain end of the peripheral transistor decreases as the contact resistivity ρco increases. For example, when ρco = 10 Ω · μm 2 , E≈0.6 MV / cm, and increasing the contact resistivity ρco is effective in suppressing hot carriers.
以上のシミュレーションから、周辺トランジスタのソース/ドレイン領域に電気的に接続されるコンタクトプラグのコンタクト抵抗率を調整することで、周辺トランジスタを所望の特性に調整することが可能である。さらに、コンタクト抵抗率を増加させることで、周辺トランジスタの閾値電圧をほとんど変化させずに、オン電流及びチャネル領域の横方向電界を低減することができる。 From the above simulation, the peripheral transistor can be adjusted to a desired characteristic by adjusting the contact resistivity of the contact plug electrically connected to the source / drain region of the peripheral transistor. Further, by increasing the contact resistivity, the on-state current and the lateral electric field in the channel region can be reduced with almost no change in the threshold voltage of the peripheral transistors.
そこで、本実施形態では、周辺トランジスタにセルトランジスタと同じ構造のMOSFETを使用し、さらに周辺トランジスタの特性に関する目標値(ターゲット)を満たすようにするために、MTJ素子を抵抗素子として使用し、MTJ素子の抵抗値を周辺トランジスタのコンタクトプラグに寄生抵抗として付加する。これにより、周辺トランジスタのソース/ドレイン領域に電気的に接続されるコンタクトプラグの寄生抵抗を調整することで、周辺トランジスタとセルトランジスタとを同じ構造及びサイズにしつつ、所望の特性を有する周辺トランジスタを実現する。 Therefore, in the present embodiment, a MOSFET having the same structure as the cell transistor is used as the peripheral transistor, and the MTJ element is used as a resistance element in order to satisfy a target value (target) related to the characteristics of the peripheral transistor. The resistance value of the element is added as a parasitic resistance to the contact plug of the peripheral transistor. Thus, by adjusting the parasitic resistance of the contact plug electrically connected to the source / drain region of the peripheral transistor, the peripheral transistor having the desired characteristics can be obtained while making the peripheral transistor and the cell transistor have the same structure and size. Realize.
[2.MRAMの全体構成]
図8は、本実施形態に係るMRAM(磁気メモリ)10のブロック図である。MRAM10は、メモリセルアレイ11、及び周辺回路(コア回路)12を備えている。メモリセルアレイ11は、複数のメモリセルMCを備えている。各メモリセルMCは、MTJ素子(磁気抵抗効果素子)20及び選択トランジスタ21から構成される。メモリセルアレイ11には、それぞれがロウ方向に延在する複数のワード線WL、及びそれぞれがカラム方向に延在する複数のビット線対BL,/BLが配設されている。
[2. Overall configuration of MRAM]
FIG. 8 is a block diagram of an MRAM (magnetic memory) 10 according to this embodiment. The
複数のワード線WLには、ロウデコーダ13が接続されている。ロウデコーダ13は、ロウアドレスに基づいて、複数のワード線WLのいずれか1本を選択及び駆動する。
A
複数のビット線対BL,/BLには、カラム選択回路14を介して、書き込み回路15及び読み出し回路(センスアンプ)16が接続されている。カラム選択回路14は、複数のビット線対BL,/BLに対応する数のカラム選択トランジスタを備えている。カラム選択トランジスタは、例えばNチャネルMOSFETから構成される。カラム選択回路14は、カラムデコーダ17の指示に応じて、動作に必要なビット線対BL,/BLを選択する。カラムデコーダ17は、カラムアドレスをデコードし、このデコード信号(カラム選択信号CSL)をカラム選択回路14に送る。
A
書き込み回路15は、外部から書き込みデータを受ける。書き込み回路15は、書き込み対象である選択メモリセルに接続されたビット線対BL,/BLに書き込み電流を流すことで、選択メモリセルにデータを書き込む。
The
センスアンプ16は、読み出し対象である選択メモリセルに接続されたビット線対BL,/BLに例えば読み出し電流を流し、この読み出し電流に基づいて、選択メモリセルに記憶されたデータを検知する。センスアンプ16によって読み出されたデータは、外部に出力される。
The
[3.メモリセルアレイの構成]
図9は、メモリセルアレイ11のレイアウト図である。図10は、図9に示したA−A´線に沿ったメモリセルアレイ11の断面図である。図11は、図9に示したB−B´線に沿ったメモリセルアレイ11の断面図である。
[3. Configuration of memory cell array]
FIG. 9 is a layout diagram of the
P型半導体基板30は、その表面領域に素子分離絶縁層31が形成され、素子分離絶縁層31が形成されていない領域が素子を形成する素子領域(アクティブ領域)AAである。アクティブ領域AAは、半導体基板30に複数個設けられている。1本のビット線対BL,/BLの下方に配置された複数のアクティブ領域AAは、千鳥配置(ジグザグ配置)を有する。素子分離絶縁層31は、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)により構成される。
The P-
各アクティブ領域AAには、NチャネルMOSFETからなる選択トランジスタ21が設けられている。選択トランジスタ21は、ソース領域32、ドレイン領域33、ゲート絶縁膜34、ゲート電極GC、キャップ層35、及び側壁36から構成される。
Each active area AA is provided with a
ソース領域32及びドレイン領域33は、アクティブ領域AA内に互いに離間して設けられ、また、アクティブ領域AA内に高濃度のN型不純物を導入して形成されたN+型拡散層により構成される。ソース領域32及びドレイン領域33間のアクティブ領域AA上には、ゲート絶縁膜34を介して、Y方向に延在するゲート電極GCが設けられている。ゲート電極GCは、ワード線WLとして機能する。ゲート電極GC上には、絶縁性のキャップ層35が設けられている。ゲート電極GCの側面には、絶縁性の側壁36が設けられている。ソース領域32上には、コンタクトプラグ(CB)37が設けられている。ドレイン領域33上には、コンタクトプラグ(CB)38が設けられている。
The
以下では、ビット線対BL1,/BL1に接続されるメモリセルアレイの構造について説明するが、その他のビット線対BL,/BLに接続されるメモリセルアレイの構造は、ビット線対BL1,/BL1の繰り返しである。 Hereinafter, the structure of the memory cell array connected to the bit line pair BL1, / BL1 will be described. The structure of the memory cell array connected to the other bit line pair BL, / BL is the same as that of the bit line pair BL1, / BL1. It is repetition.
コンタクトプラグ38上には、MTJ素子20が設けられている。MTJ素子20上には、Y方向に延在する上部電極UEが設けられている。複数のMTJ素子20は、複数のワード線WL間に1個置きに配置される。また、ビット線対BL1,/BL1の下方に配置された複数のMTJ素子20は、千鳥配置(ジグザグ配置)を有する。
An
コンタクトプラグ37上には、ビアプラグV0が設けられている。ビアプラグV0上には、Y方向に延在する上部電極UEが設けられている。各上部電極UEは、Y方向に隣接するMTJ素子20とビアプラグV0とを電気的に接続している。
On the
上部電極UE上かつビアプラグV0の上方には、ビアプラグV1が設けられている。ビアプラグV1は、X方向に延在するビット線対BL1,/BL1(M1)の一方に電気的に接続される。半導体基板30とビット線との間は、層間絶縁層39で満たされている。
A via plug V1 is provided on the upper electrode UE and above the via plug V0. The via plug V1 is electrically connected to one of the bit line pair BL1, / BL1 (M1) extending in the X direction. A space between the
次に、メモリセルアレイ11の回路構成について説明する。図12は、メモリセルアレイ11の回路図である。前述したように、ビット線対BL1,/BL1の下方に配置された複数のMTJ素子20は、千鳥配置(ジグザグ配置)を有する。これに起因して、ビット線対BL1,/BL1の下方に配置された複数のMTJ素子20は、ビット線対BL1,/BL1に交互に電気的に接続される。
Next, the circuit configuration of the
具体的には、第1のMTJ素子20の一端は、ビット線/BL1に電気的に接続され、その他端は、選択トランジスタ21のドレインに電気的に接続されている。第1のMTJ素子20に接続された選択トランジスタ21のソースは、ビット線BL1に電気的に接続されている。
Specifically, one end of the
第1のMTJ素子20に隣接する第2のMTJ素子20の一端は、ビット線BL1に電気的に接続され、その他端は、選択トランジスタ21のドレインに電気的に接続されている。第2のMTJ素子20に接続された選択トランジスタ21のソースは、ビット線/BL1に電気的に接続されている。
One end of the
次に、MTJ素子20の構成について説明する。図13は、MTJ素子20の断面図である。
Next, the configuration of the
MTJ素子20は、下から順に、下地層40、記憶層41、非磁性層(トンネルバリア層)42、参照層43、ハードマスク層44が積層されて構成されている。図中の矢印は、磁化の様子を表している。MTJ素子20の平面形状については特に制限はなく、例えば円や楕円である。
The
記憶層41及び参照層43はそれぞれ、強磁性材料からなり、膜面に垂直方向の磁気異方性を有し、それらの容易磁化方向は膜面に対して垂直である。すなわち、MTJ素子20は、記憶層41及び参照層43の磁化方向がそれぞれ膜面に対して垂直方向を向く、垂直磁化MTJ素子である。なお、MTJ素子20は、記憶層41及び参照層43の磁化方向がそれぞれ面内方向を向く、面内磁化MTJ素子であってもよい。
Each of the
記憶層41は、磁化方向が可変である(反転する)。参照層43は、磁化方向が不変である(固着している)。参照層43は、記憶層41よりも十分大きな垂直磁気異方性エネルギーを持つように設計される。磁気異方性の設定は、材料構成や膜厚を調整することで可能である。このようにして、記憶層41の磁化反転電流を小さくし、参照層43の磁化反転電流を記憶層41のそれよりも大きくする。これにより、所定の書き込み電流に対して、磁化方向が可変の記憶層41と磁化方向が不変の参照層43とを備えたMTJ素子20を実現できる。
The
非磁性層42は、非磁性金属、非磁性半導体、絶縁体などを用いることができる。非磁性層42として絶縁体を用いた場合はトンネルバリア層と呼ばれる。トンネルバリア層42としては、酸化マグネシウム(MgO)などが用いられる。
The
下地層40は、非磁性材料からなり、記憶層41の結晶配向を制御するために設けられている。ハードマスク層44は、例えば金属からなり、MTJ素子20を加工する際のマスクとして用いられる。ハードマスク層44としては、タンタル(Ta)などを用いることができる。
The
本実施形態では、MTJ素子20に直接に書き込み電流を流し、この書き込み電流によってMTJ素子20の磁化状態を制御するスピン注入書き込み方式を採用する。MTJ素子20は、記憶層41と参照層43との磁化の相対関係が平行か反平行かによって、低抵抗状態と高抵抗状態とのいずれかをとることができる。
In the present embodiment, a spin injection writing method is adopted in which a write current is directly supplied to the
MTJ素子20に対して、記憶層41から参照層43へ向かう書き込み電流を流すと、記憶層41と参照層43との磁化の相対関係が平行になる。この平行状態の場合、MTJ素子20の抵抗値は最も低くなり、MTJ素子20は低抵抗状態に設定される。MTJ素子20の低抵抗状態を、例えばデータ“0”と規定する。
When a write current from the
一方、MTJ素子20に対して、参照層43から記憶層41へ向かう書き込み電流を流すと、記憶層41と参照層43との磁化の相対関係が反平行になる。この反平行状態の場合、MTJ素子20の抵抗値は最も高くなり、MTJ素子20は高抵抗状態に設定される。MTJ素子20の高抵抗状態を、例えばデータ“1”と規定する。
On the other hand, when a write current from the
これにより、MTJ素子20を1ビットデータ(2値データ)を記憶可能な記憶素子として使用することができる。MTJ素子20の抵抗状態とデータとの割り当ては任意に設定可能である。
Thereby, the
MTJ素子20からデータを読み出す場合は、MTJ素子20に読み出し電圧を印加し、この時にMTJ素子20に流れる読み出し電流に基づいてMTJ素子20の抵抗値を検知する。この読み出し電圧は、スピン注入によって磁化反転する閾値よりも十分小さい値に設定される。
When reading data from the
[4.周辺回路の構成]
次に、周辺回路12に含まれる周辺トランジスタの構成について説明する。この周辺トランジスタは、図1のMOSFET T1〜T4のいずれかに対応する。周辺回路12に含まれる周辺トランジスタは、例えば、メモリセルアレイ11が形成される半導体基板に形成される。
[4. Peripheral circuit configuration]
Next, the configuration of the peripheral transistors included in the
本実施形態では、周辺トランジスタのソース/ドレイン領域(拡散層)に電気的に接続されるコンタクトプラグにMTJ素子を電気的に接続することで、コンタクトプラグの寄生抵抗を増加させる。MTJ素子を配置する位置については、周辺トランジスタのソース領域又はドレイン領域の上方に1個のMTJ素子を配置する第1の実施例と、周辺トランジスタのソース領域及びドレイン領域の上方に2個のMTJ素子を配置する第2の実施例とが挙げられる。最初に、第1の実施例について説明する。 In this embodiment, the parasitic resistance of the contact plug is increased by electrically connecting the MTJ element to the contact plug electrically connected to the source / drain region (diffusion layer) of the peripheral transistor. With respect to the position where the MTJ element is arranged, the first embodiment in which one MTJ element is arranged above the source region or drain region of the peripheral transistor and two MTJ elements above the source region and drain region of the peripheral transistor are arranged. And a second embodiment in which elements are arranged. First, the first embodiment will be described.
なお、以下の説明では、周辺トランジスタがNチャネルMOSFETから構成される場合を例に挙げて説明するが、周辺トランジスタがPチャネルMOSFETである場合も同様に実現可能である。周辺トランジスタがPチャネルMOSFETから構成される場合は、ウェル及び拡散層の導電型を逆に制御すればよい。 In the following description, a case where the peripheral transistor is formed of an N-channel MOSFET will be described as an example. However, the case where the peripheral transistor is a P-channel MOSFET can be similarly realized. When the peripheral transistor is composed of a P-channel MOSFET, the conductivity types of the well and the diffusion layer may be controlled in reverse.
図14は、第1の実施例に係る周辺回路12のレイアウト図である。図15は、図14に示したA−A´線に沿った周辺回路12の断面図である。図16は、図14に示したB−B´線に沿った周辺回路12の断面図である。
FIG. 14 is a layout diagram of the
周辺回路12は、複数の周辺トランジスタ50、及び複数のMTJ素子51を備えている。周辺トランジスタ50のサイズ及び構造は、メモリセルMCに含まれる選択トランジスタ21のサイズ及び構造と同じである。MTJ素子51の積層構造は、メモリセルMCに含まれるMTJ素子20の積層構造と同じである。MTJ素子51の配置も、メモリセルアレイ11に含まれるMTJ素子20と同じである。図14乃至図16に示した周辺回路12のレイアウトは、図9乃至図11に示したメモリセルアレイ11のレイアウトと同じである。なお、図14では、ビット線BLが信号線SLに置き換えられ、ワード線WLがゲート電極GCに置き換えられている。
The
このように構成された周辺回路12では、複数のビアプラグV1の一部をMTJ素子51に置き換えることができる。すなわち、周辺トランジスタ50では、そのドレイン領域33に電気的に接続されたコンタクトプラグ38に、MTJ素子51の抵抗値を寄生抵抗として付加することができる。ビアプラグV1の抵抗値は、例えば100Ω未満であり、MTJ素子51の抵抗値は、例えば数kΩである。よって、本実施形態では、コンタクトプラグ38に数kΩの抵抗を付加することができる。
In the
また、第1の実施例では、周辺回路12のMTJ素子の配置密度は、メモリセルアレイ11のMTJ素子の配置密度と同じである。第1の実施例では、周辺回路12とメモリセルアレイ11とでMTJ素子の配置密度が同じであるため、周辺回路12とメモリセルアレイ11とでMTJ素子を同じデザインルールで形成することが可能であり、プロセス難易度が高くならないというメリットがある。
In the first embodiment, the arrangement density of the MTJ elements in the
図17は、第2の実施例に係る周辺回路12のレイアウト図である。図18は、図17に示したA−A´線に沿った周辺回路12の断面図である。図19は、図17に示したB−B´線に沿った周辺回路12の断面図である。
FIG. 17 is a layout diagram of the
周辺トランジスタ50のソース領域32上のコンタクトプラグ37上には、MTJ素子51が設けられている。周辺トランジスタ50のドレイン領域33上のコンタクトプラグ38上には、MTJ素子51が設けられている。すなわち、第2の実施例では、第1の実施例のビアプラグV0がMTJ素子51に置き換えられており、複数のMTJ素子51が格子状に配置されている。その他の構成は、第1の実施例と同じである。
An
第2の実施例では、周辺トランジスタ50のソース領域32に電気的に接続されたコンタクトプラグ37と、周辺トランジスタ50のドレイン領域33に電気的に接続されたコンタクトプラグ38との両方に、MTJ素子51の抵抗値を寄生抵抗として付加することができる。
In the second embodiment, both the
図20は、メモリセルアレイ11及び周辺回路12のMTJ素子の配置密度を説明する図である。図20(a)は、メモリセルアレイ11のMTJ素子を示しており、図20(b)は、周辺回路12のMTJ素子を示している。図中のF(minimum feature size)は、最小加工寸法である。MTJ素子の直径は、Fである。
FIG. 20 is a diagram for explaining the arrangement density of MTJ elements in the
メモリセルアレイ11では、X方向及びY方向の各々において、MTJ素子が4Fピッチで配置されている。また、斜め方向において、MTJ素子が2√2Fピッチで配置されている。
In the
周辺回路12では、X方向及びY方向の各々において、MTJ素子が2Fピッチで配置されている。また、斜め方向において、MTJ素子が2√2Fピッチで配置されている。
In the
第2の実施例では、周辺回路12のMTJ素子の配置密度は、メモリセルアレイ11のMTJ素子の配置密度より高くなっている。このため、周辺回路12のMTJ素子を形成する際のプロセス難易度が高くなる。第2の実施例では、ナノインプリント技術などを用いることで、MTJ素子を高密度に形成することが可能である。第2の実施例では、ソース領域及びドレイン領域の両方にMTJ素子を配置するため、寄生抵抗の増加が第1の実施例よりも大きく、HCIによるゲート絶縁膜の劣化や、ゲート絶縁膜のTDDBを抑制するのにより有効である。
In the second embodiment, the arrangement density of MTJ elements in the
なお、MTJ素子の磁化反転電流IcはMTJ素子のサイズに依存することが知られており、MTJ素子のサイズが大きくなると磁化反転電流Icが大きくなる。本実施形態のようにビアプラグをMTJ素子に置き換える場合、周辺トランジスタ50を動作させている間にMTJ素子51(具体的には記憶層41)の磁化が反転すると、MTJ素子51の抵抗値が変化してしまう。これにより、周辺回路12の動作に支障をきたす可能性がある。よって、周辺トランジスタ50が動作中にMTJ素子51の磁化が反転しにくいようにすることが望ましい。
It is known that the magnetization reversal current Ic of the MTJ element depends on the size of the MTJ element, and the magnetization reversal current Ic increases as the size of the MTJ element increases. When the via plug is replaced with an MTJ element as in this embodiment, the resistance value of the
MTJ素子51の磁化が反転しにくいようにする第1の手法としては、周辺回路12のMTJ素子51のサイズ(平面形状のサイズ)を、メモリセルアレイ11のMTJ素子20のサイズより大きくする。図20の例では、MTJ素子51のサイズは、Fより大きく2F未満に設定される。
As a first method for making the magnetization of the
また、MTJ素子51の磁化が反転しにくいようにする第2の手法としては、MTJ素子51の記憶層の膜厚を参照層の膜厚と同程度に設定する。図21は、MTJ素子51の断面図である。MTJ素子51の積層構造は、MTJ素子20の積層構造と同じである。MTJ素子51の記憶層41の膜厚は、MTJ素子20の記憶層41の膜厚より厚くなっている。また、MTJ素子51の記憶層41の膜厚は、参照層43の膜厚と同程度である。この場合、MTJ素子51のサイズは、MTJ素子20のサイズと同じでよく、図20の例では、MTJ素子51のサイズは、MTJ素子20のサイズと同じFに設定される。
Further, as a second method for making it difficult for the magnetization of the
上記第1の手法又は第2の手法を用いることで、MTJ素子51に電流を流した場合に、記憶層41の磁化反転が起こりにくくなる。すなわち、MTJ素子51の抵抗変化が起こる第1の磁化反転電流は、MTJ素子20の抵抗変化が起こる第2の磁化反転電流より大きくなる。これにより、周辺トランジスタ50が動作中にMTJ素子51の抵抗値が変化するのを抑制することができる。
By using the first method or the second method, when a current is passed through the
[5.効果]
以上詳述したように本実施形態では、MRAM(抵抗変化メモリ)10は、各々がMTJ素子(可変抵抗素子)20及び選択トランジスタ21を有する複数のメモリセルMCを備えるメモリセルアレイ11と、メモリセルアレイ11の動作を制御し、MTJ素子(抵抗素子)51及び周辺トランジスタ50を含む周辺回路12とを備えている。MTJ素子20は、選択トランジスタ21の拡散層に電気的に接続されたコンタクトプラグ上に設けられる。同様に、MTJ素子51は、周辺トランジスタ50の拡散層に電気的に接続されたコンタクトプラグ上に設けられる。そして、周辺トランジスタ50は、選択トランジスタ21と同じレイアウトで構成される。さらに、MTJ素子51をコンタクトプラグの抵抗値を増加させるための寄生抵抗として使用するようにしている。
[5. effect]
As described above in detail, in the present embodiment, the MRAM (resistance change memory) 10 includes a
従って本実施形態によれば、周辺トランジスタ50を微細化しつつ、周辺トランジスタ50の信頼性が劣化するのを抑制することができる。これにより、メモリセルアレイ11のサイズが縮小化された場合に、周辺回路12のサイズも縮小することが可能となり、結果として、MRAM10のチップサイズを縮小することが可能となる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress deterioration of the reliability of the
また、メモリセルアレイ11と周辺回路12とが同じ構成を有しているため、メモリセルアレイ11と周辺回路12とを同一基板上に同時に形成することができる。これにより、製造コストを抑えながら、所望の特性を有する周辺トランジスタ50を形成することができる。
In addition, since the
また、周辺トランジスタが所望の特性を有しつつ、周辺トランジスタのサイズ(チャネル長及び拡散層のサイズを含む)を、選択トランジスタのサイズと同じにすることができる。これにより、周辺回路12のサイズ縮小化が可能となる。さらに、MTJ素子20の微細化に伴いメモリセルアレイ11のサイズが縮小された場合に、これに合わせて周辺回路12のサイズを縮小することができる。この結果、MRAM10のチップサイズを縮小することができる。また、周辺トランジスタ50のサイズ(ゲート長を含む)を選択トランジスタ21と同じにした場合でも、MTJ素子51を用いてソース/ドレイン領域のコンタクト抵抗を制御することで、所望の特性を有する周辺トランジスタ50を実現できる。
Further, the size of the peripheral transistor (including the channel length and the size of the diffusion layer) can be made the same as the size of the selection transistor while the peripheral transistor has desired characteristics. Thereby, the size of the
また、MTJ素子51の磁化反転電流をMTJ素子20より大きくすることで、周辺回路12が動作している間にMTJ素子51の抵抗値が変化しにくくしている。これにより、周辺回路12の動作が不安定になるのを抑制することができる。
Further, by making the magnetization reversal current of the
なお、本実施形態では、周辺回路12において、周辺トランジスタ50のコンタクト抵抗を増加させるためにMTJ素子51を使用しているが、MTJ素子51を抵抗素子として使用する手法としては上記に限定されるものではない。周辺回路12やその他の回路で必要な抵抗素子としてMTJ素子51を使用してもよい。
In the present embodiment, the
上記実施形態では、抵抗変化メモリとしてMRAMを例に挙げて説明しているが、他の抵抗変化メモリとして、抵抗ランダムアクセスメモリ(ReRAM:Resistive Random Access Memory)、及び相変化ランダムアクセスメモリ(PCRAM:Phase-Change Random Access Memory)などにも適用可能である。 In the above embodiment, the MRAM is described as an example of the resistance change memory. However, as another resistance change memory, a resistance random access memory (ReRAM) and a phase change random access memory (PCRAM) are used. It can also be applied to Phase-Change Random Access Memory.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…MRAM、11…メモリセルアレイ、12…周辺回路、13…ロウデコーダ、14…カラム選択回路、15…書き込み回路、16…読み出し回路、17…カラムデコーダ、20…MTJ素子、21…選択トランジスタ、30…半導体基板、31…素子分離絶縁層、32…ソース領域、33…ドレイン領域、34…ゲート絶縁膜、35…キャップ層、36…側壁、37,38…コンタクトプラグ、39…層間絶縁層、40…下地層、41…記憶層、42…トンネルバリア層、43…参照層、44…ハードマスク層、50…周辺トランジスタ、51…MTJ素子。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記メモリセルアレイの動作を制御し、抵抗素子及び周辺トランジスタを含み、前記抵抗素子は、前記周辺トランジスタの拡散層に電気的に接続されたコンタクトプラグ上に設けられる、周辺回路と、
を具備し、
前記抵抗素子は、前記可変抵抗素子と同じ構造を有し、
前記抵抗素子の抵抗変化が起こる第1の電流は、前記可変抵抗素子の抵抗変化が起こる第2の電流より大きく、
前記抵抗素子のサイズは、前記可変抵抗素子のサイズより大きく、
前記可変抵抗素子及び前記抵抗素子の各々は、磁気抵抗効果素子からなり、
前記磁気抵抗効果素子は、磁化方向が可変の記憶層と、磁化方向が不変の参照層と、前記記憶層及び前記参照層に挟まれた非磁性層とを含み、
前記抵抗素子の記憶層の膜厚は、前記可変抵抗素子の記憶層の膜厚より大きいことを特徴とする抵抗変化メモリ。 Each of the plurality of memory cells includes a variable resistance element and a selection transistor, and the variable resistance element is on a contact plug electrically connected to a diffusion layer of the selection transistor. A memory cell array provided;
A peripheral circuit that controls an operation of the memory cell array and includes a resistance element and a peripheral transistor, and the resistance element is provided on a contact plug electrically connected to a diffusion layer of the peripheral transistor;
Comprising
The resistance element has the same structure as the variable resistance element,
The first current at which the resistance change of the resistance element occurs is larger than the second current at which the resistance change of the variable resistance element occurs,
The size of the resistance element is larger than the size of the variable resistance element,
Each of the variable resistance element and the resistance element comprises a magnetoresistive element,
The magnetoresistive element includes a storage layer whose magnetization direction is variable, a reference layer whose magnetization direction is unchanged, and a nonmagnetic layer sandwiched between the storage layer and the reference layer,
The resistance change memory according to claim 1, wherein a film thickness of the memory layer of the resistance element is larger than a film thickness of the memory layer of the variable resistance element.
前記メモリセルアレイの動作を制御し、抵抗素子及び周辺トランジスタを含み、前記抵抗素子は、前記周辺トランジスタの拡散層に電気的に接続されたコンタクトプラグ上に設けられる、周辺回路と、
を具備し、
前記抵抗素子は、前記可変抵抗素子と同じ構造を有することを特徴とする抵抗変化メモリ。 Each of the plurality of memory cells includes a variable resistance element and a selection transistor, and the variable resistance element is on a contact plug electrically connected to a diffusion layer of the selection transistor. A memory cell array provided;
A peripheral circuit that controls an operation of the memory cell array and includes a resistance element and a peripheral transistor, and the resistance element is provided on a contact plug electrically connected to a diffusion layer of the peripheral transistor;
Comprising
The resistance change memory, wherein the resistance element has the same structure as the variable resistance element.
前記磁気抵抗効果素子は、磁化方向が可変の記憶層と、磁化方向が不変の参照層と、前記記憶層及び前記参照層に挟まれた非磁性層とを含むことを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の抵抗変化メモリ。 Each of the variable resistance element and the resistance element comprises a magnetoresistive element,
3. The magnetoresistive element includes a storage layer having a variable magnetization direction, a reference layer having an invariable magnetization direction, and a nonmagnetic layer sandwiched between the storage layer and the reference layer. The resistance change memory according to any one of 1 to 4.
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