使用铁磁隧道结器件的磁存储装置制造方法及图纸

目的是提供一种能够确保将存储数据写入到铁磁隧道结器件并且具有低功耗的磁存储装置。在本发明专利技术中，提供一种使用铁磁隧道结器件的磁存储装置，该装置构成为，通过在铁磁隧道结器件上施加写入磁力将存储数据写入该铁磁隧道结器件，并且通过检测该铁磁隧道结器件的电阻值进行写入到该铁磁隧道结器件中的存储数据的读取，其中将其构成为能够改变写入磁力的幅度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用铁磁隧道结器件的磁存储装置。
技术介绍
近来，作为计算机的存储装置，一直期望可以进行高度写入、没有写入次数限制并且进一步是非易失性的存储装置。作为具有这些性能的存储装置，使用铁磁隧道结器件的磁存储装置已经引起人们的注意，该铁磁隧道结器件通过层叠固定磁化层和自由磁化层以及在其间放置的隧道势垒层形成。这种使用铁磁隧道结器件的磁存储装置是一种利用由铁磁隧道结器件产生的巨磁阻效应的存储装置。在下列情况下该隧道势垒层的电阻值彼此不同其中将该铁磁隧道结器件的自由磁化层磁化为与固定磁化层的磁化方向相同的方向的情况，和其中在与固定磁化层的磁化方向相反的方向磁化该自由磁化层的情况。通过利用电阻值的差，在下列两种情况下形成磁化方向的两种不同状态其中将该自由磁化层磁化为与固定磁化层的磁化方向相同的方向的一种情况和将该自由磁化层磁化为与该固定磁化层的磁化方向相反的方向的另一种情况。该磁存储装置通过使磁化方向的这两种不同状态分别与“0”和“1”的两个存储数据相关从而存储数据。更具体地说，使用铁磁隧道结器件的该磁存储装置在半导体衬底上设置铁磁隧道结器件，在前和后位置以及右和左位置处具有预定的空间。该磁存储装置进一步在每个铁磁隧道结器件的上部布设向着垂直于固定磁化层的磁化方向的方向延伸的位线。该磁存储装置还在每个铁磁隧道结器件的下部布设向着固定磁化层的磁化方向延伸的写入字线和读取字线。此外，该磁存储装置将写入电流产生电路连接到每个位线和每个写入字线。另一方面，该磁存储装置连接每个位线和每个读取字线之间的读取电阻检测电路。然后，将由写入电流产生电路产生的电流分别施加给位线和写入字线，从而产生垂直于位线的位线磁力和垂直于该写入字线的字线磁力。将通过组合位线磁力和字线磁力产生的写入磁力施加给该铁磁隧道结器件的自由磁化层，以便将该自由磁化层磁化为与该固定磁化层的磁化方向相同或者相反的方向。由此，将存储数据写入铁磁隧道结器件。另一方面，当在位线和读取字线之间施加预定电压时，基于流过该铁磁隧道结器件的电流幅度，通过读取电阻检测电路来检测隧道势垒层的电阻值。然后，基于该电阻值确定该自由磁化层的磁化方向。这样，进行该铁磁隧道结器件中存储数据的读取。当在具有上述结构的磁存储装置中的铁磁隧道结器件中写入存储数据时，不可能在不对自由磁化层施加具有预定幅度的写入磁力的情况下磁化自由磁化层。结果，在没有写入磁力的情况下不可能将任何存储数据写入该铁磁隧道结器件。下面借助于图9所示的存储状态说明图来进行描述。该存储状态说明图借助于表示字线磁力幅度的横轴和表示位线磁力幅度的纵轴示出了根据写入磁力的方向取得的“0”或者“1”的存储数据值，所述写入磁力方向是字线磁力和位线磁力的组合。当将写入磁力定向在横轴以上的方向时，表示存储了存储数据“0”。当将写入磁力定向在横轴以下的方向时，表示存储了存储数据“1”。当该写入磁力存在于如存储状态说明图的中心所示的原点周围的由星形曲线所封闭的区(下文将该区称作“不可存储区”)中时，该写入磁力的幅度太小，以致于不能磁化该自由磁化层，并且将存储数据写入该铁磁隧道结器件是不可能的。据此，常规技术设定了该写入磁力的幅度，以便该写入磁力可以位于由星形曲线封闭的不可存储区的外部，并且分别给位线和写入字线施加产生写入磁力所需的电流。此外，为了简化写入电流产生电路，常规技术固定了在位线和写入字线中流动的电流幅度，而不考虑待写入的“0”或者“1”的存储数据值，并且仅通过位线颠倒该电流的流动方向来进行存储数据的写入。然而，存在一种情况，其中由于该铁磁隧道结器件的制造工艺的原因，该铁磁隧道结器件的不可存储区向着存储状态说明图的上、下、右或者左移动。尽管设计成位于不可存储区的外部，但是由于写入磁力的幅度实际上在不可存储区内，因此存在存储数据不能写入该铁磁隧道结器件中的可能性。那么，使用铁磁隧道结器件的常规磁存储装置使其能够通过对写入磁力的幅度添加一定程度的裕度、使得即使该铁磁隧道结器件的不可存储区稍微有些偏移、也能够使写入磁力作用在该自由磁化层上，从而将存储数据写入铁磁隧道结器件。该常规磁存储装置利用通过给位线和写入字线施加的具有不可改变的固定幅度的电流产生的裕度产生写入磁力。即，由于将使用铁磁隧道结器件的常规磁存储装置构成为不能改变写入磁力幅度的结构，因此该常规磁存储装置通过使电流大于流过位线或者写入字线所需的电流而产生了太充足以致于不能磁化自由磁化层的写入磁力。从而，增加了写入时流过位线或者字线的电流，因此增加了该磁存储装置的电功耗。据此，本专利技术的目的是提供一种使用铁磁隧道结器件的磁存储装置，它可以改变写入磁力的幅度，以便即使当不可存储区偏移，该写入磁力的幅度也位于该铁磁隧道结器件的不可存储区的外部。
技术实现思路
更具体地说，构建本专利技术以便能够改变具有铁磁隧道结器件的磁存储装置中写入磁力的幅度，构建该装置，以便给铁磁隧道结器件施加写入磁力，从而将存储数据写入该铁磁隧道结器件中，并且检测该铁磁隧道结器件的电阻值，以便进行写入该铁磁隧道结器件中的存储数据的读取。通过借助于可变电压源改变用于产生写入磁力的电流，使写入磁力的幅度改变，或者使该幅度能够从外部进行设定。此外，通过检测能够写入存储数据的多个写入磁力的幅度、并且通过比较所读取的写入铁磁隧道结器件中的存储数据与所写入的存储数据，使写入磁力的幅度设定在写入时电功耗变成最小的值。附图说明图1是铁磁隧道结器件的说明图。图2是使用铁磁隧道结器件的磁存储装置的说明图。图3是铁磁隧道结器件的等效电路的电路图。图4是写入电流产生电路的电路图。图5是另一个写入电流产生电路的电路图。图6是另一个写入电流产生电路的电路图。图7是另一个写入电流产生电路的电路图。图8是写入电流的决定方法的说明图。图9是铁磁隧道结器件的状态说明图。具体实施例方式根据本专利技术，使用铁磁隧道结器件的磁存储装置在半导体衬底上形成多个铁磁隧道结器件，在前和后位置以及右和左位置处具有预定空间。该磁存储装置在每个铁磁隧道结器件的上部进一步布设位线，该位线向着垂直于固定磁化层的磁化方向的方向延伸。该磁存储装置还在每个铁磁隧道结器件的下部布设写入字线和读取字线，这些字线都向着固定磁化层的磁化方向延伸。此外，该磁存储装置将写入电流产生电路连接到每个位线和写入字线。另一方面，该磁存储装置将读取电阻检测电路连接在每个位线和每个读取字线之间。然后，将由写入电流产生电路产生的电流分别施加给位线和写入字线，从而产生垂直于位线的位线磁力和垂直于该写入字线的字线磁力。将通过组合位线磁力和字线磁力产生的写入磁力施加给该铁磁隧道结器件的自由磁化层，以便将该自由磁化层磁化为与该固定磁化层的磁化方向相同或者相反的方向。由此，将存储数据写入铁磁隧道结器件。另一方面，当在位线和读取字线之间施加预定电压时，基于流过该铁磁隧道结器件的电流幅度，通过读取电阻检测电路来检测隧道势垒层的电阻值。然后，基于该电阻值确定该自由磁化层的磁化方向。这样，进行铁磁隧道结器件中存储数据的读取。如上所述，使用铁磁隧道结器件的磁存储装置构成如下。即，该磁存储装置通过使写入磁力作用在铁磁隧道结器件上从而将存储数据写入铁磁隧道结器件。此外，该磁存储装置检测铁磁隧道结器件的电阻值，以便进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用铁磁隧道结器件的磁存储装置，该装置构建为通过在所述铁磁隧道结器件上施加写入磁力将存储数据写入所述铁磁隧道结器件、并且通过检测所述铁磁隧道结器件的电阻值进行在所述铁磁隧道结器件中写入的存储数据的读取，所述磁存储装置的特征在于， 构成铁磁隧道结器件，以便能够改变所述写入磁力的幅度。

【技术特征摘要】
JP 2002-3-20 077818/20021.一种使用铁磁隧道结器件的磁存储装置，该装置构建为通过在所述铁磁隧道结器件上施加写入磁力将存储数据写入所述铁磁隧道结器件、并且通过检测所述铁磁隧道结器件的电阻值进行在所述铁磁隧道结器件中写入的存储数据的读取，所述磁存储装置的特征在于，构成铁磁隧道结器件，以便能够改变所述写入磁力的幅度。2.根据权利要求1的使用铁磁隧道结器件的磁存储装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：森山胜利，森宽伸，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]