发明名称 磁性切换元件及磁性记忆体
摘要 本发明系一种磁性切换元件与磁性记忆体,其特征为提供具备实质固定磁化(M1)方向之强磁性层(20)与,由设置于从前述强磁性层之磁场达到之范围内,且施加电压之情况,从常磁性状态迁移至强磁性状态之磁性半导体层,并施加电压于前述磁性半导体层时,因应前述强磁性层之前述磁化方向之磁化(M2)则被形成于前述磁性半导体层之情况之磁性切换元件,以及根据设置此2个之情况进行对于磁性电阻效果元件之记录层的写入之磁性记忆体。
申请公布号 TW573376 申请公布日期 2004.01.21
申请号 TW091137188 申请日期 2002.12.24
申请人 东芝股份有限公司 发明人 齐藤好昭
分类号 H01L43/08 主分类号 H01L43/08
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种磁性切换元件,其特征为具备有实质固着磁化方向之强磁性层与,由设置于从前述强磁性层之磁场达到之范围内,且施加电压之情况,从常磁性状态迁移至强磁性状态之磁性半导体层,其中施加电压于前述磁性半导体层时,因应前述强磁性层之前述磁化方向之磁化则被形成于前述磁性半导体层。2.如申请专利范围第1项之磁性切换元件,其特征为邻接前述强磁性层设置反强磁性层之情况。3.如申请专利范围第1项之磁性切换元件,其特征为邻接前述强磁性层依序堆积非磁性层,强磁性膜,反强磁性层,并前述强磁性膜与前述强磁性层之磁化方向呈相互相反方向之情况。4.一种磁性切换元件,其特征为具备有闸道电极与,根据施加电压之情况,从常磁性状态迁移至强磁性状态之磁性半导体层与,设置在前述闸道电极与前述磁性半导体层之间或与前述闸道电极相反侧之实质固着磁化方向之强磁性层,其中并藉由前述闸道电极来施加电压于前述磁性半导体层时,因应前述强磁性层之前述磁化方向之磁化则被形成于前述磁性半导体层。5.如申请专利范围第4项之磁性切换元件,其特征为更具备设置在前述闸道电极与前述磁性半导体层之间的闸道绝缘膜。6.如申请专利范围第4项之磁性切换元件,其特征为前述强磁性层系设置于前述闸道电极与前述磁性半导体层之间,并具有电绝缘性之情况。7.如申请专利范围第4项之磁性切换元件,其特征为邻接前述强磁性层设置反强磁性层之情况。8.如申请专利范围第4项之磁性切换元件,其特征为邻接前述强磁性层依序堆积非磁性层,强磁性膜,反强磁性层,并前述强磁性膜与前述强磁性层之磁化方向呈相互相反方向之情况。9.一种磁性记忆体,其特征为具备有具有实质固着磁化于第1方向之强磁性层与,由设置于从前述第1强磁性层之磁场达到之范围内,且施加电压之情况,从常磁性状态迁移至强磁性状态之第1磁性半导体层,并施加电压于前述第1磁性半导体层时,因应前述第1强磁性层之前述磁化方向之磁化则被形成于前述磁性半导体层之第1磁性切换元件与,具有实质固着磁化于与前述第1方向不同之第2方向之第2强磁性层与,由设置于从前述第2强磁性层之磁场达到之范围内,且施加电压之情况,从常磁性状态迁移至强磁性状态之第2磁性半导体层,并施加电压于前述第2磁性半导体层时,因应前述第2强磁性层之前述磁化方向之磁化则被形成于前述磁性半导体层之第2磁性切换元件与,拥有具有由强磁性体而成之记录层的磁性电阻效果元件之记忆体元件,另于前述第1磁性切换元件之前述第1磁性半导体层形成前述磁化时,而因应其磁化之磁化则被形成于前述记录层,而于前述第2磁性切换元件之前述第2磁性半导体层形成前述磁化时,而因应其磁化之磁化则被形成于前述记录层。10.如申请专利范围第9项之磁性记忆体,其特征为前述磁性电阻效果元件系具有由强磁性体而成之固着层与,设置在前述记录层与前述固着层之间的隧道阻挡层。11.如申请专利范围第9项之磁性记忆体,其特征为前述第1方向与前述第2方向呈相互略相反之方向。12.如申请专利范围第11项之磁性记忆体,其特征为前述前述记录层系具有其磁化可容易地沿着规定轴之方向的一轴异方性,并前述磁化成为容易之方向则与形成在第1及第2磁性半导体层之前述磁化之方向呈略平行之情况。13.一种磁性记忆体,其特征为具备有具有第1闸道电极与,根据施加电压之情况,从常磁性状态迁移至强磁性状态之第1磁性半导体层与,设置在前述第1闸道电极与前述第1磁性半导体层之间或与前述第1磁性半导体层之前述第1闸道电极相反侧而实质固着磁化方向于第1方向之第1强磁性层,并藉由前述第1闸道电极来施加电压于前述第1磁性半导体层时,因应前述第1强磁性层之前述磁化方向之磁化则被形成于前述第1磁性半导体层之第1磁性切换元件与,具有第2闸道电极与,根据施加电压之情况,从常磁性状态迁移至强磁性状态之第2磁性半导体层与,设置在前述第2闸道电极与前述第2磁性半导体层之间或与前述第2磁性半导体层之前述第2闸道电极相反侧而实质固着磁化方向于与第1方向不同之第2方向之第2强磁性层,并藉由前述第2闸道电极来施加电压于前述第2磁性半导体层时,因应前述第2强磁性层之前述磁化方向之磁化则被形成于前述第2磁性半导体层之第2磁性切换元件与,拥有具有由强磁性体而成之记录层的磁性电阻效果元件之记忆体元件,另于前述第1磁性切换元件之前述第1磁性半导体层形成前述磁化时,而因应其磁化之磁化则被形成于前述记录层,而于前述第2磁性切换元件之前述第2磁性半导体层形成前述磁化时,而因应其磁化之磁化则被形成于前述记录层。14.如申请专利范围第13项之磁性记忆体,其特征为更具备设置在前述第1闸道电极与前述第1磁性半导体层之间的第1闸道绝缘膜与设置在前述第2闸道电极与前述第2磁性半导体层之间的第2闸道绝缘膜之情况。15.如申请专利范围第13项之磁性记忆体,其特征为前述第1强磁性层系设置于前述第1闸道电极与前述第1磁性半导体层之间,并具有电绝缘性,而前述第2强磁性层系设置于前述第2闸道电极与前述第2磁性半导体层之间,并具有电绝缘性之情况。16.如申请专利范围第13项之磁性记忆体,其特征为邻接前述第1强磁性层设置第1反强磁性层,并邻接前述第2强磁性层设置第2反强磁性层之情况。17.如申请专利范围第13项之磁性记忆体,其特征为邻接前述第1及第2强磁性层之任何一方,并依序堆积非磁性层,强磁性膜,反强磁性层,并前述第1及第2强磁性层之前述任何一方与强磁性膜之磁化方向呈相互相反方向,而前述第1及第2强磁性层之磁化方向则朝相反方向之情况。18.如申请专利范围第13项之磁性记忆体,其特征为前述磁性电阻效果元件系具有由强磁性体而成之固着层与,设置在前述记录层与前述固着层之间的隧道阻挡层。19.如申请专利范围第13项之磁性记忆体,其特征为前述第1方向与前述第2方向呈相互略相反之方向。20.如申请专利范围第19项之磁性记忆体,其特征为前述前述记录层系具有其磁化可容易地沿着规定轴之方向的一轴异方性,并前述磁化成为容易之方向则与形成在第1及第2磁性半导体层之前述磁化之方向呈略平行之情况。21.一种磁性记忆体,其特征为具备有具有实质固着磁化于第1方向之强磁性层与,由设置于从前述第1强磁性层之磁场达到之范围内,且施加电压之情况,从常磁性状态迁移至强磁性状态之第1磁性半导体层,并施加电压于前述第1磁性半导体层时,因应前述第1强磁性层之前述磁化方向之磁化则被形成于前述磁性半导体层之第1磁性切换元件与,具有实质固着磁化于与前述第1方向不同之第2方向之第2强磁性层与,由设置于从前述第2强磁性层之磁场达到之范围内,且施加电压之情况,从常磁性状态迁移至强磁性状态之第2磁性半导体层,并施加电压于前述第2磁性半导体层时,因应前述第2强磁性层之前述磁化方向之磁化则被形成于前述磁性半导体层之第2磁性切换元件与,拥有具有由强磁性体而成之记录层的磁性电阻效果元件之记忆体元件,另将于前述第1磁性切换元件之前述第1磁性半导体层形成前述磁化时,而因应其磁化之磁化则被形成于前述记录层,而于前述第2磁性切换元件之前述第2磁性半导体层形成前述磁化时,而因应其磁化之磁化则被形成于前述记录层所构成之记忆体元件采用复数个来设置成矩阵状,并根据选择这些记忆体元件,施加前述电压于其记忆体元件之前述第1及第2前述磁性半导体层之任何一个的情况,作为可对其记忆体元件之前述磁性半导体层之前述记录层写入因应2値资讯之任何一个之磁化之情况。图式简单说明:【图1】为说明本发明之磁性切换元件之要不构成及其动作之概念图。【图2】表示使磁性半导体层10与强磁性层20之重叠顺序反转之构造的模式图。【图3】表示将闸道绝缘膜与强磁性层一体化之磁性切换元件之模式图。【图4】为说明本发明之磁性记忆体之单位元件之写入原理之概念图。【图5】为说明本发明之磁性记忆体之单位元件之写入原理之概念图。【图6】为说明本发明之磁性记忆体之单位元件之写入原理之概念图。【图7】为说明本发明之磁性记忆体之单位元件之写入原理之概念图。【图8】说明针对图5所例示之第1形式之记忆体元件之写入之模式图。【图9】说明针对图6所例示之第2形式之记忆体元件之写入之模式图。【图10】例示本发明之磁性记忆体之矩阵构成之模式图。【图11】例示记录层52之平面形状及其磁化方向之模式图。【图12】表示具有强磁性一重隧道接合之磁性电阻效果元件之剖面构造之模式图。【图13】表示具有强磁性一重隧道接合之磁性电阻效果元件之剖面构造之模式图。【图14】表示具有强磁性2重隧道接合之磁性电阻效果元件之剖面构造之模式图。【图15】表示具有强磁性2重隧道接合之磁性电阻效果元件之剖面构造之模式图。【图16】表示具有强磁性2重隧道接合之磁性电阻效果元件之剖面构造之模式图。【图17】表示可采用于本发明之磁性记忆体之读出用结构之第1具体例之模式图。【图18】表示采用图5所例示之第1形式记忆体元件之单纯矩阵型磁性记忆体之具体例。【图19】表示将磁性电阻效果元件50作为强磁性2重隧道接合之具体例。【图20】表示采用图6所例示之第2形式记忆体元件之单纯矩阵型磁性记忆体之具体例。【图21】表示将磁性电阻效果元件50作为强磁性2重隧道接合之具体例。【图22】表示可采用于本发明之磁性记忆体之读出用结构之第2具体例之模式图。【图23】表示可采用于本发明之磁性记忆体之读出用结构之第2具体例之模式图。【图24】表示可采用于本发明之磁性记忆体之读出用结构之第3具体例之模式图。【图25】表示可采用在使用第1形式之记忆体元件之情况的本发明磁性记忆体之读出用结构之第3具体例模式图。【图26】表示可采用在使用第1形式之记忆体元件之情况的本发明磁性记忆体之读出用结构之第3具体例模式图。【图27】表示读出用结构之第4具体例之模式图。【图28】表示采用第1形式之记忆体元件之读出用结构之第4具体例模式图。【图29】表示采用第2形式之记忆体元件之读出用结构之第4具体例模式图。【图30】表示本发明之磁性探头及磁性磁头之基本构成之概念图。【图31】表示附加反强磁性层于切换元件之本发明之磁性探头及磁性磁头的基本构成概念图。
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