[发明专利]磁存储器装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁存储器装置，特别是涉及包含显示强磁性隧道效应的存储元件的磁存储器装置。

背景技术

以往已经知道有利用磁来记录数据的非易失性存储器即MRAM(MagneticRandom Access Memory，磁随机存储器)。关于该MRAM，在NIKKEIELECTRONICS 1999.11.15(NO.757)PP.49-56等已经详细揭示。

图9及图10为说明上述文献揭示的MRAM存储元件构造用的示意图。参照图9，已有的MRAM存储元件110具有强磁性层101、强磁性层103、以及在强磁性层101与103之间配置的非磁性层102。

强磁性层101比强磁性层103难于翻转。这里，所谓强磁性是指磁性原子或金属的自由原子由于正的交换相互作用而使磁矩平行排列形成自发磁化时的磁性，将显示该强磁性的物质称为强磁性体。强磁性层101及103由该强磁性体构成。另外，向来，作为非磁性层102是采用利用金属的GMR(GiantMagnetoresistance，巨磁阻)膜。近年来，开发了利用绝缘体的TMR(TunnelingMagneto Resistance，隧道磁阻)膜作为非磁性层102。该TMR膜具有电阻大于GMR膜的优点。具体来说，GMR膜的MR比(电阻变化率)为10％左右，而TMR膜的MR比(电阻变化率)为20％以上。下面将由该TMR膜构成的存储元件110称为TMR元件110。

下面参照图9及图10说明采用已有的TMR元件110的MRAM的存储原理。首先，如图9所示，使2个强磁性层101及103的磁化为相同方向(平行)的状态与数据“0”对应。又如图10所示，使2个强磁性层101及103的磁化为相反方向(反向平行)的状态与数据“1”对应。这里，TMR元件110具有下述性质，即在磁化方向平行时，电阻(R0)小，在反向平行时，电阻(R1)大。该磁化方向平行时和反向平行时TMR元件110的电阻不同，利用这一性质判别是“0”还是“1”。

图11所示为已有的利用1个TMR元件及1个晶体管构成存储单元的情况下的MRAM的总体结构方框图。下面参照图11，说明已有的MRAM150的构成。

存储单元阵列151由多个存储单元120配置成矩阵状而构成(在图11中，为了简化画面，仅画出4个存储单元120)。1个存储单元120由1个TMR元件110及1个NMOS晶体管111构成。

在行方向排列的各存储单元120中，NMOS晶体管111的栅极与公共的读出用字线RWLa～RWLn连接。另外，在行方向排列的各存储单元120中，在TMR元件110的一个强磁性层上配置重写用字线WWLa～WWLn。

在列方向排列的各存储单元120中，TMR元件110的一个强磁性层与公共的位线BLa～BLn连接。

各读出用字线RWLa～RWLn与行译码器152连接，各位线BLa～BLn与列译码器153连接。

从外部指定的行地址及列地址输入至地址引脚154。该行地址及列地址从地址引脚154传送给地址锁存器155。用地址锁存器155锁存的各地址中，行地址通过地址缓冲器156传送给行译码器152，列地址通过地址缓冲器156传送给列译码器153。

行译码器152在各读出用字线RWLa～RWLn中，选择与用地址锁存器155锁存的行地址对应的读出用字线RWL，同时在各重写用字线WWLa～WWLn中，选择与用地址锁存器155锁存的行地址对应的重写用字线WWL。另外，行译码器152根据来自电压控制电路157的信号，控制各读出用字线RWLa～RWLn的电位及各重写用字线WWLa～WWLn的电位。

列译码器153在各位线BLa～BLn中选择与用地址锁存器155锁存的列地址对应的位线BL，同时根据来自电压控制电路158的信号，控制各位线BLa～BLn的电位。

从外部指定的数据输入至数据引脚159。该数据从数据引脚159通过输入缓冲器160传送给列译码器153。列译码器153对应于该数据，控制各位线BLa～BLn的电位。

从任意存储单元120读出的数据，从各位线BLa～BLn通过列译码器153传送给读出放大器组161。读出放大器组161为电流读出放大器。用读出放大器组161判别的数据从输出缓冲器162通过数据引脚159向外部输出。

另外，上述各电路(152～162)的动作利用控制核心电路163进行控制。