JP2003174149A

Magnetoresistive memory storage element and magnetic random access memory device

Abstract

[Task] A TMR element that can reduce the write current and is suitable for miniaturization and integration, and a magnetic random access memory device using the TMR element are obtained.

Solution.The TMR element 4 is composed of a spin free layer 1 made of a cylindrical magnetic material having an open upper portion and a spin fixing layer 3 made of a columnar magnetic material formed in the cylinder via a thin insulating layer 2. , The occupied area is significantly reduced. Further, the spin fixing layer 3 fixes the spin direction to one of the circumferential directions of the columnar magnetic material in advance, and a tunnel current is passed between the spin free layer 1 and the spin fixing layer 3 through the insulating layer 2 to generate a rotating magnetic field. By using it efficiently, the spin of the spin free layer 1 can be easily set in the circumferential direction of the cylinder.

JP2003174149A, drawing sheet 1
Sheet 1 of 2

Term

Term ended

Projected expiry passed 7 December 2021, 4.8 years ago.

  1. Priority and filed
  2. Published
  3. Projected expiry
  4. Today

12 claims: 5 independent, 7 dependent

  1. 1
    【特許請求の範囲】 【請求項1】 磁化方向が可変で、一端が開放された円筒状の第1の磁性体と、該第1の磁性体の円筒内に絶縁層を介して形成され、磁化方向が一方の周方向に固定された柱状の第2の磁性体とを備え、上記第1、第2の磁性体間にトンネル電流を流すことにより回転磁場を発生させて上記第1の磁性体の磁化方向を一方または他方の周方向に設定し、上記第2の磁性体の磁化方向に対する上記第1の磁性体の磁化方向による磁気抵抗変化を二値信号として利用することを特徴とする磁気抵抗記憶素子。
  2. 2
    【請求項2】 磁化方向が可変で、柱状パターンおよび該柱状パターンの周りに一端を開放して配設された円筒状パターンで一体的に構成される第1の磁性体と、該第1の磁性体の該円筒状パターン内で該柱状パターンの周りに絶縁層を介して形成され、磁化方向が一方の周方向に固定され、一端が開放された円筒状の第2の磁性体とを備え、上記第1、第2の磁性体間にトンネル電流を流すことにより回転磁場を発生させて上記第1の磁性体の磁化方向を一方または他方の周方向に設定し、上記第2の磁性体の磁化方向に対する上記第1の磁性体の磁化方向による磁気抵抗変化を二値信号として利用することを特徴とする磁気抵抗記憶素子。
  3. 3
    【請求項3】 第1の磁性体と第2の磁性体との互いに対面する表面を粗面化して表面積を広くしたことを特徴とする請求項1または2記載の磁気抵抗記憶素子。
  4. 4
    【請求項4】 磁性体の円筒内底部に形成された絶縁層が、円筒内側壁に形成された絶縁層よりも膜厚が厚いことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の磁気抵抗記憶素子。
  5. 5
    【請求項5】 磁化方向が可変で、両端が開放された円筒状の磁性体と、該磁性体の円筒内を貫通するように絶縁層を介して形成された柱状の配線層とを備え、上記配線層に電流を流すことにより回転磁場を発生させて上記磁性体の磁化方向を一方または他方の周方向に設定し、上記配線層を流れる電流の大小で上記磁性体の磁化方向を読み出すことを特徴とする磁気抵抗記憶素子。
  6. 6
    【請求項6】 半導体基板上に、上記請求項1~4のいずれかに記載の磁気抵抗記憶素子と、アクセストランジスタと、上記磁気抵抗記憶素子の上層に形成された共通電極とを備え、上記磁気抵抗記憶素子の一方の磁性体を上記共通電極に、他方を上記アクセストランジスタに接続したことを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ装置。
  7. 7
    【請求項7】 半導体基板上に、上記請求項1~4のいずれかに記載の磁気抵抗記憶素子と、PN接合を形成するダイオードと、上記磁気抵抗記憶素子の上層に形成された共通電極とを備え、上記磁気抵抗記憶素子の一方の磁性体を上記共通電極に、他方を上記ダイオードに接続したことを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ装置。
  8. 8
    【請求項8】 半導体基板上に、上記請求項5記載の磁気抵抗記憶素子と、アクセストランジスタと、上記磁気抵抗記憶素子の上層に形成された共通電極とを備え、上記磁気抵抗記憶素子の柱状の配線層を縦方向に配置して上記共通電極と上記アクセストランジスタとを接続する配線としたことを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ装置。
  9. 9
    【請求項9】 半導体基板上に、上記請求項5記載の磁気抵抗記憶素子と、PN接合を形成するダイオードと、上記磁気抵抗記憶素子の上層に形成された共通電極とを備え、上記磁気抵抗記憶素子の柱状の配線層を縦方向に配置して上記共通電極と上記ダイオードとを接続する配線としたことを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ装置。
  10. 10
    【請求項10】 半導体基板に形成された第1導電型のウェル領域と、該ウェル領域内に形成され磁気抵抗記憶素子に接続された第2導電型の拡散層とでダイオードを構成することを特徴とする請求項7または9記載の磁気ランダムアクセスメモリ装置。
  11. 11
    【請求項11】 半導体基板にSOI基板を用い、該SOI基板に形成された互いに隣接する第1、第2導電型の拡散層でダイオードを構成することを特徴とする請求項7または9記載の磁気ランダムアクセスメモリ装置。
  12. 12
    【請求項12】 半導体基板に形成された配線層と磁気抵抗記憶素子とを接続孔を介して接続し、該接続孔内に縦方向にダイオードを構成したことを特徴とする請求項7または9記載の磁気ランダムアクセスメモリ装置。
Independent claims12