[发明专利]磁存储器、半导体装置、电子设备和读取磁存储器的方法

说明书

提供一种存储多级信息的、能够在充分地确保读裕度的同时进行读取的磁存储器。提供一种磁存储器，其包括：第一磁存储元件和第二磁存储元件，其设置在彼此交叉的第一配线和第二配线之间，并且串联地电连接；第三配线，其在所述第一磁存储元件和所述第二磁存储元件之间电连接；第一确定单元，其基于通过所述第三配线流向所述第一磁存储元件的电流来确定所述第一磁存储元件的磁化状态；和第二确定单元，其基于通过所述第一配线流向所述第一磁存储元件和所述第二磁存储元件的电流来确定所述第二磁存储元件的磁化状态，其中基于所述第一确定单元的确定结果来改变所述第二确定单元的确定状态。

技术领域

本公开涉及一种磁存储器、半导体装置、电子设备和读取磁存储器的方法。

背景技术

随着从大容量服务器到移动终端的各种信息装置的迅速发展，在元件例如构成各种信息装置的存储器和逻辑电路中追求更高的性能，例如更高的集成、更高的速度和更低的功耗。特别是，非易失性半导体存储器的进展是显著的。例如，作为大容量文件存储器的快闪存储器正在广泛地被使用并且几乎排除了硬盘驱动器。另一方面，考虑到对于代码存储和工作存储器的应用，已经开发了各种类型的半导体存储器，例如铁电随机存取存储器(FeRAM)、磁性随机存取存储器(MRAM)、和相变随机存取存储器(PCRAM)，以替换当前通常使用的NOR快闪存储器、动态随机存取存储器(DRAM)等等。请注意，这些中的一些已经投入实际使用。

以上中的一种，MRAM，利用通过改变MRAM的磁存储元件的磁体的磁化状态引起的电阻变化而存储信息。因此，可以通过确定由磁化状态的变化确定的磁存储元件的电阻状态(具体地，磁存储元件的电阻的大小)来读取存储的信息。此种MRAM能够高速运行，可以几乎无限地进行重写(超过1015次)，并且具有高可靠性，因此MRAM已经被用于例如工业自动化和飞行器等领域。此外，由于其高速的运行和高可靠性，MRAM预期在未来发展为代码存储器和工作存储器。

此外，在MRAM中，使用自旋转矩磁化反转将磁体的磁化反转的MRAM具有以上优点例如高速运行，并且可以实现低电耗和大容量，因此具有更高的期待值。请注意，这种使用自旋转矩磁化反转的MRAM被称为自旋转移扭矩磁性随机存取存储器(STT-MRAM)(自旋注入型MRAM)。

此外，为了提高存储容量，换言之提高容量，正在考虑STT-MRAM的高密度化。实现高密度化的一种方法是将多个磁存储元件放在一个存储单元中并且将多级信息存储在一个存储单元中。例如，如以下专利文献1中所公开，可能提及了其中相对于基板垂直堆叠的两个磁存储元件在一个存储单元中串联电连接的结构。此外，以下专利文献2公开了读取存储多级信息的存储单元的方法。

在写入其中如上所述的多个磁存储元件布置在一个存储单元中并且多级信息被存储在一个存储单元中的磁存储器时，可以将一个存储单元在包括的两个不同的磁存储元件放入两种电阻状态中(高电阻状态和低电阻状态)。例如，在一个存储单元中，存在四种电阻状态(例如，Ra+Rb、Ra+Rb+ΔRb、Ra+Rb+ΔRa和Ra+Rb+ΔRa+ΔRb四种)的组合，并且在读取存储单元时，通过确定四种电阻状态来读取存储的信息。

引用目录

专利文献

专利文献1：日本专利申请特许公开号2005-310829

专利文献2：国际公开2011/135984

非专利文献

非专利文献1：S.Mangin等人，Nature materials，vol.5March 2006，p.210

发明内容

本发明待解决的问题