[发明专利]磁存储器、磁存储器记录方法以及磁存储器读取方法

说明书

提供了一种磁存储器，该磁存储器可以在一个存储单元(10)中记录多值信息的同时抑制制造成本的增加，该存储器包括：第一和第二隧道结元件(100a、100b)，该第一和第二隧道结元件(100a、100b)分别具有叠层结构，该叠层结构包括具有固定磁化方向的参考层(202)、具有可逆磁化方向的记录层(206)、以及被夹在参考层与记录层之间的绝缘层(204)；第一选择晶体管(300)，该第一选择晶体管(300)电连接至第一和第二隧道结元件的第一端；第一配线(400a)，该第一配线(400a)电连接至第一隧道结元件的第二端；以及第二配线(400b)，该第二配线(400b)电连接至第二隧道结元件的第二端。

技术领域

本公开涉及磁存储器、磁存储器的记录方法以及磁存储器的读取方法。

背景技术

随着从大容量服务器到移动终端的各种信息设备的巨大发展，在构成信息设备的元件(诸如，存储器和逻辑元件)中追求更高的性能，诸如，更高的集成度、更高的速度、更低的功耗等。尤其，非易失性半导体存储器的发展是引人注目的，并且例如，用作大容量文件存储器的闪存存储器已经以驱逐硬盘驱动器的速度得到广泛使用。同时，随着代码存储的使用和对工作存储器的进一步应用，为了代替当前通常使用的NOR闪存存储器、动态随机存取存储器(DRAM)等，已经开发了各种类型的半导体存储器，诸如，铁电随机存取存储器(FeRAM)、磁随机存取存储器(MRAM)和相变随机存取存储器(PCRAM)。注意，这些存储器中的一些已经投入实际使用。

作为上述存储器中的一个的MRAM通过逆转MRAM中包括的存储元件的磁体的磁化方向，通过使用存储元件的电阻变化来记录信息。因此，能够通过确定由磁化方向的逆转确定的存储元件的电阻状态(更详细地为存储元件的电阻的大小)来读取记录的信息。这种MRAM可以高速运行，可以几乎无限地重写(10¹⁵次或更多)，并且具有高可靠性，因此，MRAM已经用于诸如工业自动化和飞机等领域。此外，由于其高速运行和高可靠性，所以MRAM有望在未来扩展到代码存储和工作存储器中。

此外，关于MRAM，对通过使用自旋扭矩磁化逆转来逆转磁体的磁化方向的MRAM寄予了更高的期望，因为可以实现低功耗和高容量，同时具有诸如高速运行等上述优点。注意，使用自旋扭矩磁化逆转的这种MRAM被称为自旋转移扭矩-磁随机存取存储器(STT-MRAM)(自旋注入型MRAM)(例如，见非专利文献1和2)。

此外，作为进一步增加MRAM的记录密度的方法，调研了在每个存储单元中记录多值信息。例如，下面的专利文献1公开了一种磁存储器，其中，在一个存储单元中提供两个隧道结元件(也称为磁隧道结(MTJ)元件)，并且在一个存储单元中记录多值信息。更详细地，在专利文献1中，一个存储单元包括彼此并联连接的两个MTJ元件和与其连接的一个选择晶体管。在这种配置中，为了在存储单元中的其中一个MTJ元件中选择性地记录信息或者为了区分和读取记录在每个MTJ元件中的信息，两个MTJ元件的磁特性(反向电流、元件电阻值等)彼此不同。更具体地，在专利文献1中，两个MTJ元件具有彼此不同的叠层结构。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开第2008-277542号

非专利文献

非专利文献1：《物理评论B》，54，9353(1996)

非专利文献2：《磁性与磁性材料杂志》，159，L1(1996)

发明内容

本发明要解决的问题

在专利文献1中，如上所述，为了使包括在一个存储单元中的两个MTJ元件的磁特性彼此不同，形成具有彼此不同的叠层结构的两个MTJ元件。然而，利用专利文献1中公开的技术，不同的叠层结构单独地进行生产，导致制造磁存储器的工艺数量增加，并且因此难以抑制磁存储器的制造成本的增加。