[发明专利]磁存储装置

说明书

本申请是下述申请的分案申请

发明名称：磁存储装置

申请日：2005年10月21日

申请号：200510128349.4

技术领域

本发明涉及一种磁存储装置，特别涉及一种利用磁隧穿结的磁存储装置。

背景技术

由两个强磁体夹持绝缘体的结构称为磁隧穿结(Magnetic Tunnel Junction：MTJ)。

在该结构中，测定绝缘体的隧道电流时，观测到因两个强磁体层的磁化方向而使电流值不同的现象。

该现象被称为隧道磁电阻(Tunnel Magnetic Resistance：TMR)效应。并且，在专利文献1中详细说明TMR效应。

利用TMR效应，存储使两个强磁体层的磁化方向对应于0或1的数据的装置是MRAM(Magnetic Random Access Memory)。

在MRAM中，采用了借助通过写入布线即位线和数字线中流过的电流所产生的磁场，来控制强磁体层磁化方向的结构，位线被设置在上侧的强磁体层上方，数字线被设置在下侧的强磁体层下方，以从平面上看为正交的方式来设置两条布线。

而且，在现有的MRAM中采用使MTJ元件尽可能接近位线的结构，例如，如专利文献2的图1所示，多数采用MTJ元件直接接触位线的下面的结构。

[专利文献1]特开2002-231904号公报

[专利文献2]特开2003-86773号公报

上述说明中，在采用MTJ元件直接接触位线下面的结构情况，通过位线和数字线，向MTJ元件进行信息写入所需要的电流密度会有差别，其结果是两条写入布线的寿命差异很大，存在难以共同确保两条写入布线的可靠性的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是通过使存储单元结构最优化来共同确保两条写入布线的可靠性。

本发明的技术方案1记载的磁存储装置包括：非接触交叉的第一和第二写入布线；以及设置在上述第一和第二写入布线的交叉部且含有磁隧穿结的磁隧穿结元件，上述磁隧穿结元件具有由强磁体构成的自由层，上述强磁体的磁化方向随上述第一和第二写入布线中流过的电流引起的磁场而可变更，在上述第一写入布线的厚度方向中心和上述自由层厚度方向中心的距离为L1，上述第二写入布线的厚度方向中心和上述自由层厚度方向中心的距离为L2，上述第一写入布线的宽度方向的截面积为S2，上述第二写入布线的宽度方向的截面积为S1的情况下，设定上述距离L1、上述距离L2、上述截面积S1和上述截面积S2，以便在上述距离L1对于上述距离L2的比为L1/L2≥1的情况下，满足(1/3)·(L1/L2)≤S2/S1≤1，在上述距离L1对于上述距离L2的比为L1/L2≤1的情况下，满足1≤S2/S1≤3(L1/L2)。

由本发明技术方案1记载的磁存储装置可知，通过设定距离L1、距离L2、截面积S1和截面积S2，以使在L1/L2≥1的情况下，满足(1/3)·(L1/L2)≤S2/S1≤1，在L1/L2≤1的情况下，满足1≤S2/S1≤3(L1/L2)，从而通过第一写入布线和第二写入布线防止各个电流密度产生大的差值，使两条布线寿命差不超过1位数，进而能共同确保两条布线的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例的MRAM结构的剖面图。

图2是说明MTJ元件结构的斜视图。

图3是说明本发明实施例的MRAM结构的平面图。

图4是说明本发明实施例的MRAM动作特性图。

图5是示出本发明实施例的MRAM结构模式的平面图。

图6是示出本发明实施例的MRAM结构模式的剖面图。

图7是示出本发明实施例的MRAM结构模式的剖面图。

具体实施方式

<A.装置结构>

首先，使用图1说明本发明实施例的MRAM100的剖面结构。图1只示出构成MRAM100的多个存储单元中的一个存储单元。并且，在MRAM100中，以具有对应于一个MOS晶体管的一个MTJ元件8的存储单元为前提。

如图1所示，在半导体基板1的主面内选择性地电设置分离氧化膜2，由分离氧化膜2规定有源区域AR。