半导体装置及该半导体装置的数据写入方法制造方法及图纸

一种半导体装置，其特征在于包括：　　　　存储部，该存储部具有分别具有难磁化轴和易磁化轴的多个磁阻效应元件，二值数据中的一种数据写入到所有这些磁阻效应元件中；以及　　　　以只将上述二值数据中的另一种数据只写入上述磁阻效应元件中的被选择的选择磁阻效应元件的方式流过写入电流的电路部。（*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，特别是涉及包括利用隧道磁阻(TMR)效应，存储“1”、“0”信息的MTJ(磁隧道结)元件的磁随机存取存储器(MRAM)。
技术介绍
近年来，利用隧道磁阻效应的磁随机存取存储器(以下称MRAM)有望作成高速且大容量的存储媒体。在这样的MRAM中，如图10及图11所示，第一写入布线(例如位线)WL1和第二写入布线(例如字线)WL2互相正交配置，MTJ元件10配置在这些第一及第二写入布线WL1、WL2的交点上。该MTJ元件10由固定层11、自由层(记录层)13、以及被固定层11及自由层13夹在中间的隧道绝缘膜12构成。在这样的MRAM中，为了将数据“1”或数据”0”写入MTJ元件10中，如图12所示，使第一写入布线WL1的一端呈接地电位，使另一端呈±电位，电流I1、I3沿两个方向流过第一写入布线WL1。就是说，如图10所示，晶体管Tr1a、Tr1b、Tr2a、Tr2b作为写入用的开关元件被配置在第一写入布线WL1的两端，晶体管Tr1b、Tr2b的电流路径的一端分别连接在接地端子上。因此，使用晶体管Tr1a、Tr1b时，写入电流I1流过第一写入布线WL1，使用晶体管Tr2a、Tr2b时，写入电流I3流过第一写入布线WL1。这样，写入电流I1、I3在第一写入布线WL1中沿两个方向流。在以上这样的现有的MRAM中，使电流I1流过第一写入布线WL1，并使电流流过第二写入布线WL2，例如将数据“0”写入MTJ元件10中，然后使与电流I1方向相反的电流I3流过第一写入布线WL1，并使电流流过第二写入布线WL2，例如能将数据“1”写入MTJ元件10中。就是说，能将与一次写入的数据相反的数据再次写入MTJ元件10中。可是，其另一方面，由于能这样进行数据的改写，所以例如通过改写图像等，会发生不能谋求著作权的权利保护的情况。因此，对于作为新的存储媒体的MRAM来说，要求不能改写一次写入的数据的结构。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种能防止一次写入的数据的改写的。为了达到上述目的，本专利技术采用以下所示的方法。本专利技术的第一方面是一种半导体装置，其特征在于包括存储部，该存储部具有分别具有难磁化轴和易磁化轴的多个磁阻效应元件，二值数据中的一种数据写入到这些磁阻效应元件中的全部中；以及以只将上述二值数据中的另一种数据只写入上述磁阻效应元件中的被选择的选择磁阻效应元件的方式流过写入电流的电路部。本专利技术的第二方面是一种半导体装置的数据写入方法，该半导体装置包括具有多个磁阻效应元件的存储部、以及以只将二值数据中的一种数据写入该存储部中的方式进行驱动的周边部，其特征在于包括以下工序在将上述一种数据写入上述多个磁阻效应元件中被选择的选择磁阻效应元件中的情况下，作为初始状态，将上述二值数据中的另一种数据设定在上述多个磁阻效应元件的全部中的工序；以及将上述一种数据写入上述选择磁阻效应元件中的工序。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式的MRAM的电路图。图2是表示本专利技术的第一实施方式的MRAM的斜视图。图3是表示本专利技术的第一实施方式的第一写入布线的不可逆电流方向的图。图4(a)是表示本专利技术的第一实施方式的MRAM的写入前的初始状态的图，图4(b)是表示本专利技术的第一实施方式的MRAM的写入后的状态的图。图5(a)是表示现有技术的数据写入可能状态的图，图5(b)是表示本专利技术的第一实施方式的数据写入可能状态的图。图6是表示本专利技术的第二实施方式的第一模块结构的斜视图。图7是表示本专利技术的第二实施方式的第二模块结构的斜视图。图8是表示本专利技术的第二实施方式的第三模块结构的斜视图。图9是表示本专利技术的第二实施方式的第一至第三模块结构的俯视图。图10是表示现有技术的MRAM的电路图。图11是表示现有技术的MRAM的斜视图。图12是表示现有技术的第一写入布线的不可逆电流方向的图。具体实施例方式本专利技术的实施方式是涉及利用隧道磁阻效应，存储“1”、“0”信息的磁随机存取存储器。这里，作为利用该磁阻效应的元件(磁阻效应元件)，利用MTJ元件。以下参照附图说明本专利技术的实施方式。进行该说明时，全部图中相同的部分标以相同的附图标记。在第一实施方式中，说明能防止一次写入的数据的改写的MRAM的结构。图1及图2表示本专利技术的第一实施方式的MRAM的简略的电路图及斜视图。图3表示本专利技术的第一实施方式的第一写入布线的不可逆电流方向。如图1及图2所示，在存储部中，第一写入布线(例如位线)WL1和第二写入布线(例如字线)WL2互相正交配置，MTJ元件10配置在这些第一及第二写入布线WL1、WL2的交点上。该MTJ元件10由固定层11、自由层(记录层)13、以及被这些固定层11及自由层13夹在中间的隧道绝缘膜12构成。而且，第一写入布线WL1沿着MTJ元件10的难磁化轴方向延伸，设定成使写入电流I1只沿一个方向流。就是说，如图3所示，使第一写入布线WL1的一端为接地电位，使另一端为某一电位(例如+电位)，设计得只能施加能进行充分的写入程度的一种电位。作为具体的结构，写入用的开关元件Tr1a、Tr1b设置在第一写入布线WL1的两端。就是说，PMOS晶体管Tr1a的电流路径的一端(扩散层)连接在电源端子VDD上，该电流路径的另一端(扩散层)连接在第一写入布线WL1的一端上。另外，NMOS晶体管Tr1b的电流路径的一端(扩散层)连接在第一写入布线WL1的另一端上，该电流路径的另一端(扩散层)连接在接地端子VSS上。这样处理后，写入电流I1在第一写入布线WL1中只沿图1中的箭头方向流。另一方面，第二写入布线WL2沿着MTJ元件10的易磁化轴方向延伸，既可以设定成使写入电流只沿一个方向流，也可以设定成使写入电流沿两个方向流。在这样的结构中，由于电流I1在第一写入布线WL1中只沿一个方向流，所以“1”、“0”这样的二值数据中只有一种数据被写入MTJ元件10中。其次，用图2至图4(a)、4(b)，说明上述的电路结构中的数据写入方法。如图4(a)所示，举例示出了多条第一及第二写入布线(图中未示出)正交配置，在该第一及第二写入布线(图中未示出)的交点上配置了多个由MTJ元件10构成的单元的单元阵列结构。这里，沿MTJ元件10的难磁化轴方向延伸的多条写入布线分别设定成电流只沿一个方向流。首先，作为存储器的初始状态，为了写入二值数据中的一种数据(例如数据“0”)，使存储单元部内的全部MTJ元件10的磁化方向与易磁化轴方向(图4(a)中沿纸面的左右方向中的某一个)一致。这里，使MTJ元件10中的固定层11及自由层13两者的磁化方向沿纸面向右，以此为存储器的初始状态。其次，如图2所示，在选择单元SC中，使写入电流I1流过第一写入布线WL1，发生与易磁化轴平行方向的磁场Hx，使写入电流I2流过第二写入布线WL2，发生与难磁化轴平行方向的磁场Hy。因此，在磁场Hy的作用下，MTJ元件10的磁化朝向难磁化轴方向，在磁场Hx的作用下，MTJ元件10的磁化朝向易磁化轴方向。其结果，如图4(b)所示，只有选择单元SC能沿纸面向左改写自由层13的磁化，能写入二值数据中的另一种数据(例如数据“1”)。另外，由于设定成电流I1在第一写入布线WL1中只沿一个方向流，所以不能使选择单元S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于包括存储部，该存储部具有分别具有难磁化轴和易磁化轴的多个磁阻效应元件，二值数据中的一种数据写入到所有这些磁阻效应元件中；以及以只将上述二值数据中的另一种数据只写入上述磁阻效应元件中的被选择的选择磁阻效应元件的方式流过写入电流的电路部。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于上述存储部包括在上述磁阻效应元件附近，沿上述难磁化轴方向延伸，连接在上述电路部上，电流只沿一个方向流的第一写入布线；以及在上述磁阻效应元件附近，沿上述易磁化轴方向延伸的第二写入布线。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于上述电路部包括一端连接在上述第一写入布线的一端上，另一端连接在电源端子上的第一电路；以及一端连接在上述第一写入布线的另一端上，另一端连接在接地端子上的第二电路。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于上述第一及第二电路是晶体管。5.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于上述电路部包括第一电流路径的一端连接在上述第一写入布线的一端上，上述第一电流路径的另一端连接在电源端子上的PMOS晶体管；以及第二电流路径的一端连接在上述第一写入布线的另一端上，上述第二电流路径的另一端连接在接地端子上的NMOS晶体管。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于还包括将具有上述存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：梶山健，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：