專利名稱：磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制作方法
(相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)是基于2001年11月30日提出的在先日本專利申請(qǐng)?zhí)?001-367755，和2001年11月30日提出的申請(qǐng)?zhí)?001-367941，并主張其優(yōu)先權(quán)，在這里作為參考引用其全部?jī)?nèi)容。)
磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，利用MTJ元件，存儲(chǔ)“1”、“0”-信息。MTJ元件具有由兩層磁性層(強(qiáng)磁性層)夾著絕緣層(隧道勢(shì)壘)的構(gòu)造。存入MTJ元件的信息，由兩層磁性層的自旋方向?yàn)槠叫谢蚍雌叫衼砼袛唷?br> 這里，所謂平行，是指兩層磁性層的自旋方向?yàn)橄嗤?，所謂反平行(anti-parallel)，是指兩層磁性層的自旋方向?yàn)橄喾础?br> 一般，構(gòu)成MTJ元件的兩層磁性層中的一層成為固定自旋方向的固定層。把“1”、“0”-信息存入MTJ元件的場(chǎng)合，隨寫入信息，改變這兩層磁性層中另一層(自由層)的自旋方向。
本發(fā)明第二方面的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器具備具有多層疊置的多個(gè)MTJ元件的陣列；配置于該陣列內(nèi)的第1導(dǎo)電線；以及配置于該陣列內(nèi)，具有與該第1導(dǎo)電線同樣功能，配置在該第1導(dǎo)電線上邊的第2導(dǎo)電線，該第1和第2導(dǎo)電線為串聯(lián)或并聯(lián)連接。
本發(fā)明第三方面的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器具備具有多層疊置的多個(gè)MTJ元件的陣列；以及沿上述多個(gè)MTJ元件疊置的方向延伸，在寫入時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)的第1寫入線。
圖2是表示關(guān)于布線共用的發(fā)明參考例的剖面圖。
圖3是表示關(guān)于是布線共用的發(fā)明第1例的剖面圖。
圖4是表示關(guān)于是布線共用的發(fā)明第2例的剖面圖。
圖5是表示關(guān)于布線共用的發(fā)明第3例的剖面圖。
圖6是表示關(guān)于串聯(lián)/并聯(lián)連接布線的發(fā)明參考例的平面圖。
圖7是表示關(guān)于串聯(lián)/并聯(lián)連接布線的發(fā)明第1例的平面圖。
圖8是圖7的X方向的剖面圖。
圖9是圖7的Y方向的剖面圖。


圖10表示關(guān)于串聯(lián)/并聯(lián)連接布線的發(fā)明第2例的剖面圖。
圖11是圖10的Y方向的剖面圖。
圖12表示關(guān)于串聯(lián)/并聯(lián)連接布線的發(fā)明第3例的剖面圖。
圖13表示關(guān)于串聯(lián)/并聯(lián)連接布線的發(fā)明第4例的剖面圖。
圖14表示關(guān)于串聯(lián)/并聯(lián)連接布線的發(fā)明第5例的剖面圖。
圖15是圖14的構(gòu)造Y方向的剖面圖。
圖16是表示關(guān)于串聯(lián)/并聯(lián)連接布線的發(fā)明第6例的剖面圖。
圖17是表示關(guān)于三維布線的發(fā)明參考例的立體圖。
圖18是表示關(guān)于三維布線的發(fā)明參考例的剖面圖。
圖19是表示關(guān)于三維布線的發(fā)明參考例的立體20是表示關(guān)于三維布線的發(fā)明參考例的剖面圖。
圖21是表示關(guān)于三維布線的發(fā)明第1例的立體22是表示關(guān)于三維布線的發(fā)明第2例的立體圖。
圖23是表示關(guān)于三維布線的發(fā)明第3例的立體圖。
圖24是表示關(guān)于三維布線的發(fā)明第4例的立體圖。
圖25是表示關(guān)于三維布線的發(fā)明第5例的立體圖。
圖26是表示寫入線與MTJ元件的位置關(guān)系的平面圖。
圖27是表示關(guān)于三維布線的發(fā)明第6例的立體圖。
圖28是表示關(guān)于三維布線的發(fā)明第7例的立體圖。
圖29是表示關(guān)于三維布線的發(fā)明第8例的立體圖。
1.布線的共用化(1)背景技術(shù)近年來，提出了各種器件構(gòu)造或電路構(gòu)造的MRAM，其中之一，具有將多個(gè)MTJ元件連接到1個(gè)開關(guān)元件(選擇晶體管)的器件構(gòu)造。該構(gòu)造，有利于達(dá)到單元高密度或讀出容限的提高。
例如，梯形單元構(gòu)造中，在上部線與下部線之間并聯(lián)連接多個(gè)MTJ元件。如圖1所示，該單元構(gòu)造中，在襯底上邊多層(本例中，為4層)疊置多個(gè)MTJ元件10。并且，在各層中，將多個(gè)MTJ元件10并聯(lián)連接到上部線11與下部線12之間。
上部線11沿X方向延伸，其一端連到選擇晶體管14。下部線12也沿X方向延伸，其一端連到讀出放大器(S/A)15等外圍電路。本例中，讀出電流沿著上部線11、MTJ元件10、下部線12的路徑，即，沿X方向流動(dòng)。寫入線13與MTJ元件10鄰接進(jìn)行配置，并沿Y方向延伸。
圖2的單元構(gòu)造是將圖1下部線與寫入線一體化的例子。即，下部線12沿Y方向延伸，其一端連到讀出放大器(S/A)。寫入時(shí)下部線12起寫入線功能，讀出時(shí)，下部線12起讀出(read)線功能。即，讀出電流首先流入上部線(X方向)11，而后，經(jīng)由MTJ元件10流到下部線(Y方向)12。
磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的基本構(gòu)造是，每1個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1個(gè)開關(guān)元件(選擇晶體管)的1單元-1晶體管構(gòu)造。但是，多層疊置MTJ元件的器件構(gòu)造中，如果每1個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1個(gè)開關(guān)元件的話，開關(guān)元件數(shù)就不斷增加，將不利于單元高密度化。
因此，采用多層疊置MTJ元件10的器件構(gòu)造場(chǎng)合，即使每1個(gè)MTJ元件不對(duì)應(yīng)1個(gè)開關(guān)元件，也采用能進(jìn)行讀出動(dòng)作或?qū)懭雱?dòng)作這樣的器件構(gòu)造。
例如，圖1和圖2中表示的器件構(gòu)造中，對(duì)于MTJ元件10的陣列各層，把多個(gè)MTJ元件10連接到上部線11與下部線12之間。而且，例如，將選擇晶體管14連接到上部線11的一端，將讀出放大器(S/A)15連接到下部線12的一端。
可是，這時(shí)，圖1的例子中，在MTJ元件10的陣列各層上，需要配置上部線(讀出/寫入線)11、下部線(讀出線)12和寫入線13總計(jì)3條線，并且，圖2的例子中，MTJ元件10的各層上，需要配置上部線(讀出/寫入線)11和下部線(讀出/寫入線)12總計(jì)2條線。
而且，在襯底上邊多層疊置的MTJ元件陣列內(nèi)，配置這種寫入線或讀出線(電流總線)時(shí)，隨著MTJ元件的疊置數(shù)繼續(xù)增多，器件構(gòu)造將復(fù)雜化，而且，因制造步驟數(shù)的增大而引起工藝成本增加就成了問題。
并且，MTJ元件的特性，受其配置的表面(底膜)的平整度影響很大。該平整度因MTJ元件的疊置數(shù)越多越惡化，所以隨MTJ元件的疊置數(shù)增加，MTJ元件特性的惡化變成問題。
(2)概要本發(fā)明例(共用布線)應(yīng)用于具有多層疊置MTJ元件陣列構(gòu)造的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。本發(fā)明例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的特征是，在由上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件共用1個(gè)MTJ元件上需要的2條寫入線中的1條。并且，2個(gè)MTJ元件相對(duì)于共用的1條寫入線為對(duì)稱配置。
因此，可以減少M(fèi)TJ元件陣列內(nèi)配置的導(dǎo)線數(shù)，能夠達(dá)到因制造步驟數(shù)削減而降低工藝成本。并且，也能抑制伴隨MTJ元件疊置數(shù)增加帶來的平整度惡化，能夠提高M(jìn)TJ元件的特性。
(3)實(shí)施例①第1實(shí)施例圖3表示本發(fā)明第1實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分。
半導(dǎo)體襯底上邊，把多個(gè)MTJ元件疊置成多層(本例中，為4層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。圖3中，省去了有關(guān)沿Y方向的MTJ元件列。
寫入線13配置在上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件10之間，并沿Y方向延伸著。而且，本例中，因?yàn)橛缮舷路较蜞徑拥?個(gè)MTJ元件共用寫入線13，所以采用以下這樣的單元構(gòu)造。即，寫入線13不是在全部的層之間配置，而是例如，從半導(dǎo)體襯底一側(cè)數(shù)起，配置在奇數(shù)層的MTJ元件10正上方，但在偶數(shù)層的MTJ元件10正下方。
本例中，從半導(dǎo)體襯底一側(cè)數(shù)起，在第1層MTJ元件與第2層MTJ元件之間和第3層MTJ元件與第4層MTJ元件之間，分別配置寫入線13。即，從半導(dǎo)體襯底一側(cè)數(shù)起，第2層MTJ元件與第3層MTJ元件之間沒有配置寫入線13。
并且，本例中，相對(duì)于寫入線13，對(duì)稱配置其上下存在的2個(gè)MTJ元件。
即，MTJ元件10是由兩層磁性層(強(qiáng)磁性層)和夾于其間的絕緣層(隧道勢(shì)壘)構(gòu)成，兩層磁性層中固定自旋方向的固定層(或稱釘扎層)，被配置在遠(yuǎn)離寫入線13的位置。并且，兩層磁性層中能自由改變自旋方向的自由層被配置在靠近寫入線13的位置。寫入線13位于距該上下存在的2個(gè)MTJ元件10等距離的位置離開這2個(gè)MTJ元件。
各層中，MTJ元件10的固定層上連接有起讀出線功能的第1導(dǎo)電線11A。第1導(dǎo)電線11A為沿X方向延伸，而且，共同連接到X方向配置的多個(gè)MTJ元件10的固定層。讀出放大器(S/A)15連接到第1導(dǎo)電線11A的一端。
并且，各層中，起寫入線和讀出線功能的第2導(dǎo)電線12A連接到MTJ元件10的自由層。第2導(dǎo)電線12A沿X方向延伸，而且，共同連接到X方向配置的多個(gè)MTJ元件10的自由層。起選擇晶體管功能的選擇晶體管14連接到第2導(dǎo)電線12A的一端。
按照這種第1實(shí)施例的單元構(gòu)造，為了給1個(gè)MTJ元件寫入數(shù)據(jù)，由上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件，使需要2條寫入線之中的1條共有化。因此，可以減少M(fèi)TJ元件陣列內(nèi)所配置的導(dǎo)線數(shù)，能夠達(dá)到因制造步驟次數(shù)的削減而降低工藝成本。并且，也能抑制伴隨MTJ元件的疊置數(shù)增加帶來的平整度惡化，可以提高M(jìn)TJ元件特性。
并且，按照第1實(shí)施例的單元構(gòu)造，把配置于寫入線上下的2個(gè)MTJ元件配置成使其對(duì)于該寫入線互相對(duì)稱。因此，關(guān)于由寫入線中流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)，作用于其上下配置的2個(gè)MTJ元件自由層的磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)質(zhì)上變成相同，能夠控制作用于各MTJ元件的磁場(chǎng)離散。
②第2實(shí)施例圖4表示本發(fā)明第2實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分。
本實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的特征是，與圖3的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器比較時(shí)，省略圖3的讀出線12A，使圖3的寫入線13具有讀出線的功能。
在半導(dǎo)體襯底上，把多個(gè)MTJ元件10疊置成多層(本例中，為4層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。圖4中，省去了有關(guān)沿Y方向的MTJ元件列。
各層中，MTJ元件10的自由層上連接省起寫入線和讀出線功能的第1導(dǎo)電線11A。第1導(dǎo)電線11A沿X方向延伸，而且，共同連接到X方向配置的多個(gè)MTJ元件10的自由層。第1導(dǎo)電線11A的一端，連接有作為選擇晶體管的選擇晶體管14。
并且，各層中，MTJ元件10的固定層上連接有起寫入線和讀出線功能的第2導(dǎo)電線12A。第2導(dǎo)電線12A沿Y方向延伸，而且，共同連接到Y(jié)方向配置的多個(gè)MTJ元件10的固定層。讀出放大器(S/A)15連接到第2導(dǎo)電線12A的一端。
第2導(dǎo)電線12A被配置在上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件10之間。即，第2導(dǎo)電線12A被其上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件所共用。為此，第2導(dǎo)電線12A不是配置于全部的層之間，而是配置于例如，從半導(dǎo)體襯底一側(cè)數(shù)起，第奇數(shù)個(gè)MTJ元件10正上方，而且，在第偶數(shù)個(gè)MTJ元件10正下方。
本例中，從半導(dǎo)體襯底一側(cè)數(shù)起，在第1層MTJ元件與第2層MTJ元件之間和第3層MTJ元件與第4層MTJ元件之間，分別配置第2導(dǎo)電線12A。即，從半導(dǎo)體襯底一側(cè)數(shù)起，第2層MTJ元件與第3層MTJ元件之間沒有配置第2導(dǎo)電線12A。
并且，本例中，相對(duì)于第2導(dǎo)電線12A，對(duì)稱配置其上下存在的2個(gè)MTJ元件。即，MTJ元件10是由兩層磁性層(強(qiáng)磁性層)和夾于其間的絕緣層(隧道勢(shì)壘)構(gòu)成，2個(gè)磁性層中固定自旋方向的固定層，被配置在靠近第2導(dǎo)電線12A的位置。并且，兩層磁性層中能自由改變自旋方向的自由層，被配置在遠(yuǎn)離第2導(dǎo)電線12A的位置。
按照這種第2實(shí)施例的單元構(gòu)造，為了給1個(gè)MTJ元件寫入數(shù)據(jù)，由上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件，使需要2條寫入線之中的1條共有化。因此，不用寫入專用的導(dǎo)線或讀出專用的導(dǎo)線，把1條導(dǎo)線使用于寫入和讀出，所以能夠大幅度減少導(dǎo)線數(shù)。本例中，對(duì)1個(gè)MTJ元件的導(dǎo)線數(shù)實(shí)質(zhì)上為1.5條。因此，能夠達(dá)到因制造步驟次數(shù)的削減而降低工藝成本。并且，也能抑制伴隨MTJ元件的疊置數(shù)增加帶來的平整度惡化，可以提高M(jìn)TJ元件特性。
并且，按照第2實(shí)施例，把配置于寫入線上下的2個(gè)MTJ元件配置成使其對(duì)于該寫入線互相對(duì)稱。因此，關(guān)于由寫入線中流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)，作用于其上下配置的2個(gè)MTJ元件自由層的磁場(chǎng)強(qiáng)度，基本上變成相同，能夠控制作用于各MTJ元件的磁場(chǎng)離散。
③第3實(shí)施例圖5表示本發(fā)明第3實(shí)施例磁的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分。
本實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的特征是，與圖4的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器比較時(shí)，圖4的第1導(dǎo)電線(寫入線和讀出線)11A被其上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件所共用。
半導(dǎo)體襯底上邊，把多個(gè)MTJ元件疊置成多層(本例中，為8層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。圖5中，省去了有關(guān)沿Y方向的MTJ元件列。
各層中，MTJ元件10的自由層上，連接有起寫入線和讀出線功能的第1導(dǎo)電線11A。第1導(dǎo)電線11A沿X方向延伸，而且，共同連接到X方向配置的多個(gè)MTJ元件10的自由層。第1導(dǎo)電線11A的一端，連接有作為選擇晶體管的選擇晶體管14。
第1導(dǎo)電線11A被配置在上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件10之間。即，第1導(dǎo)電線11A被其上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件所共用。為此，第1導(dǎo)電線11A，不是配置于全部的層之間，而是配置于例如，從半導(dǎo)體襯底一側(cè)數(shù)起，第奇數(shù)個(gè)MTJ元件10的正下方，而且，在第偶數(shù)個(gè)MTJ元件10的正上方。
本例中，從半導(dǎo)體襯底一側(cè)數(shù)起，在第1層MTJ元件的正下方與第2層MTJ元件和第3層MTJ元件之間、第4層MTJ元件與第5層MTJ元件之間，第6層MTJ元件與第7層MTJ元件之間。第8層MTJ元件的正上方，分別配置第1導(dǎo)電線11A。
并且，本例中，相對(duì)于第1導(dǎo)電線11A，對(duì)稱配置其上下存在的2個(gè)MTJ元件。即，MTJ元件10是由兩層磁性層(強(qiáng)磁性層)和夾于其間的絕緣層(隧道勢(shì)壘)構(gòu)成，兩層磁性層中固定自旋方向的固定層，被配置在遠(yuǎn)離第1導(dǎo)電線11A的位置。并且，兩層磁性層中能自由改變自旋方向的自由層，被配置在離第1導(dǎo)電線11A很近的位置。
并且，各層中，MTJ元件10的固定層上，連接有起寫入線和讀出線功能的第2導(dǎo)電線12A。第2導(dǎo)電線12A沿Y方向延伸，而且，共同連接到沿Y方向配置的多個(gè)MTJ元件10的固定層。讀出放大器(S/A)15連接到第2導(dǎo)電線12A的一端。
第2導(dǎo)電線12A被配置在上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件10之間。即，第2導(dǎo)電線12A被其上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件所共用。為此，第2導(dǎo)電線12A不是配置于全部的層之間，而是配置于例如，從半導(dǎo)體襯底一側(cè)數(shù)起，第奇數(shù)個(gè)MTJ元件10的正上方，而且，在第偶數(shù)個(gè)MTJ元件10的正下方。
本例中，從半導(dǎo)體襯底一側(cè)數(shù)起，在第1層MTJ元件與第2層MTJ元件之間、第3層MTJ元件與第4層MTJ元件之間、第5層MTJ元件與第6層MTJ元件之間、以及第7層MTJ元件與第8層MTJ元件之間，分別配置第2導(dǎo)電線12A。
并且，本例中，相對(duì)于第2導(dǎo)電線12A，對(duì)稱配置其上下存在的2個(gè)MTJ元件。即，MTJ元件10是由兩層磁性層(強(qiáng)磁性層)和夾于其間的絕緣層(隧道勢(shì)壘)構(gòu)成，兩層磁性層中固定自旋方向的固定層，被配置在靠近第2導(dǎo)電線12A的位置。并且，兩層磁性層中能自由改變自旋方向的自由層，被配置在遠(yuǎn)離第2導(dǎo)電線12A的位置。
按照這種第3實(shí)施例的單元構(gòu)造，把連接MTJ元件自由層的導(dǎo)線和連接固定層的導(dǎo)線，規(guī)定可用作寫入線和讀出線，而且，由上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件共用。
因此，可以大幅度減少M(fèi)TJ元件陣列內(nèi)配置的導(dǎo)線數(shù)，能夠達(dá)到因制造步驟次數(shù)的削減而降低工藝成本。并且，也能抑制伴隨MTJ元件的疊置數(shù)增加帶來的平整度惡化，可以提高M(jìn)TJ元件特性。
并且，按照第3實(shí)施例的單元構(gòu)造，把配置于寫入線上下的2個(gè)MTJ元件配置成使其對(duì)于該寫入線互相對(duì)稱。因此，關(guān)于由寫入線中流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)，作用于其上下配置的2個(gè)MTJ元件自由層的磁場(chǎng)強(qiáng)度，實(shí)質(zhì)上變成相同，能夠控制作用于各MTJ元件的磁場(chǎng)離散。
(4)其它上述第1到第3實(shí)施例中，對(duì)多層疊置MTJ元件的陣列構(gòu)造的各層，都將X方向或Y方向的MTJ元件上共同連接寫入線(或讀出線)的器件作為前提進(jìn)行說明，但是本發(fā)明的應(yīng)用不限于這樣的器件。
本發(fā)明只要是具有多層疊置MTJ元件陣列構(gòu)造的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，也都可能應(yīng)用于這樣構(gòu)造的器件。
并且，上述的第1到第3實(shí)施例中，與MTJ元件陣列內(nèi)導(dǎo)線連接的晶體管一般的是MOS晶體管，但也可以是雙極晶體管或二極管。
(5)結(jié)束語以上，如說明的那樣，按照本發(fā)明例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，采用在其上下存在的MTJ元件之間共用寫入線的至少1條的辦法，可以減少M(fèi)TJ元件陣列內(nèi)配置的導(dǎo)線數(shù)，能夠達(dá)到因制造步驟次數(shù)的削減而降低工藝成本。并且，因?yàn)闇p少M(fèi)TJ元件陣列內(nèi)配置的導(dǎo)線數(shù)，所以能夠抑制伴隨MTJ元件的疊置數(shù)增加帶來的平整度惡化，可以提高M(jìn)TJ元件特性。
2.串聯(lián)(蛇形)/并聯(lián)連接布線(1)背景技術(shù)磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的基本構(gòu)造是，1個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1個(gè)開關(guān)元件(選擇晶體管)的1單元-1晶體管構(gòu)造。但是，多層疊置MTJ元件的器件構(gòu)造中，如果1個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1個(gè)開關(guān)元件的話，開關(guān)元件數(shù)就不斷增加，將不利于單元高密度化。
因此，在多層疊置MTJ元件10的器件構(gòu)造場(chǎng)合，即使1個(gè)MTJ元件不對(duì)應(yīng)1個(gè)開關(guān)元件，也采用能進(jìn)行讀出動(dòng)作或?qū)懭雱?dòng)作這樣的器件構(gòu)造。
例如，圖1和圖2中表示的器件構(gòu)造中，對(duì)于MTJ元件10的陣列各層，把多個(gè)MTJ元件10連接到上部線11與下部線12之間。而且，例如，將選擇晶體管14連接到上部線11的一端，將讀出放大器(S/A)15連接到下部線12的一端。
可是，這時(shí)，圖1的例子中，對(duì)于各個(gè)MTJ元件10的陣列各層上配置的上部線11就需要選擇晶體管。并且，如圖6所示，上部線11在MTJ元件10的陣列16上邊，沿X方向延伸。即，規(guī)定集中于陣列16的端部區(qū)域17，配置連接到上部線11的選擇晶體管。
同樣，對(duì)于各個(gè)在MTJ元件10的陣列各層上配置的下部線(讀出線)12就需要讀出放大器(晶體管)。即，如圖6所示，下部線12在MTJ元件10的陣列16上邊沿X方向延伸，所以規(guī)定集中于陣列16的端部區(qū)域18，配置連接到下部線12的選擇晶體管。
同樣，對(duì)于各個(gè)在MTJ元件10的陣列各層上配置的寫入線13，也需要選擇晶體管。即，如圖6所示，寫入線13在MTJ元件10的陣列16上邊沿Y方向延伸，所以規(guī)定集中于陣列16的端部區(qū)域19A、19B，配置連接到寫入線13的選擇晶體管。
盡管，大家都知道，在對(duì)MTJ元件的數(shù)據(jù)寫入/讀出動(dòng)作的方面，起因于MTJ元件的特性，需要大電流。因此，可以預(yù)料，連接到下部線12和寫入線13的晶體管尺寸必然需要增大。
因而，配置用于在陣列16外圍配置電流驅(qū)動(dòng)晶體管的區(qū)域17、18、19A、19B的面積也將增大，無法實(shí)現(xiàn)芯片尺寸的縮小、每芯片制造成本的降低等。并且，因?yàn)镸TJ元件與疊置數(shù)成比例，選擇晶體管的個(gè)數(shù)也增加，MTJ元件疊置個(gè)數(shù)變成非常多的話，在選擇晶體管的布局方面需要很多時(shí)間，開發(fā)時(shí)間就拉長(zhǎng)了。
(2)概要本發(fā)明例(串聯(lián)/并聯(lián)連接布線)將應(yīng)用于具有多層疊置MTJ元件陣列構(gòu)造的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
本發(fā)明例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的特征是，在MTJ元件陣列的1行或1列內(nèi)，串聯(lián)或并聯(lián)連接1層中每1個(gè)配置有相同功能的多條導(dǎo)線(例如，寫入線、讀出線等)。這時(shí)，對(duì)串聯(lián)/并聯(lián)連接的導(dǎo)線而言，其一端只要配置1個(gè)，或，其兩端各配置1個(gè)晶體管就行，因而可以減少M(fèi)TJ元件陣列端部配置的晶體管數(shù)。
并且，按照本發(fā)明例的器件構(gòu)造，不管MTJ元件的疊置數(shù)，只要把晶體管連接到MTJ元件陣列內(nèi)的1行或1列內(nèi)串聯(lián)或并聯(lián)連接的導(dǎo)線上就行，所以即使增加MTJ元件的疊置數(shù)，增大存儲(chǔ)器容量，既沒有增加晶體管數(shù)，也不會(huì)使其布局復(fù)雜化。
進(jìn)而，在MTJ元件布局的1行或1列內(nèi)，不管MTJ元件的疊置數(shù)，晶體管數(shù)常常固定，所以把MTJ元件陣列制成1個(gè)小塊，集合多個(gè)塊成為大的存儲(chǔ)單元陣列也行。這時(shí)，MTJ元件陣列的正下方，可以配置晶體管或讀出放大器等的核心電路。
(3)實(shí)施例①第1實(shí)施例圖7表示本發(fā)明第1實(shí)施例磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分布局。圖8表示沿圖7的單元陣列部分的X方向剖面圖，即，沿圖7的VIII-VIII線的剖面圖。
在半導(dǎo)體襯底上邊，把多個(gè)MTJ元件10疊置成多層(本例中，為3層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。
上部線11和下部線12一起沿X方向延伸，并在兩線11、12之間，配置沿X方向配置的多個(gè)MTJ元件10。上部線11的一端，連接有選擇晶體管14。并且，下部線12的一端，連接有讀出放大器(S/A)15等的外圍電路。
本實(shí)施例中，上部線11和下部線12起讀出線功能。即，讀出數(shù)據(jù)時(shí)，讀出電流沿著上部線11、MTJ元件10、下部線12這樣的路徑，即，沿X方向流動(dòng)。
就具體的讀出方法來說，首先，在上部線11和下部線12中流動(dòng)讀出電流，例如，用讀出放大器，檢測(cè)這時(shí)的下部線12電位。其次，給選定的MTJ元件(存儲(chǔ)單元)寫入規(guī)定數(shù)據(jù)(“0”或“1”)，而后，再次在上部線11和下部線12中流動(dòng)讀出電流，用讀出放大器，檢測(cè)這時(shí)的下部線12的電位。在第1次和第2次的讀出中，如果用讀出放大器檢出的電位相同，那么就將選定的MTJ元件數(shù)據(jù)判斷為與規(guī)定數(shù)據(jù)相同，如果不同，則選定的MTJ元件數(shù)據(jù)判斷為與規(guī)定數(shù)據(jù)不同。最后，給選定的MTJ元件重新寫入正確的數(shù)據(jù)。
在MTJ元件10陣列的各層，寫入線13被配置在MTJ元件10上邊，并沿Y方向延伸。并且，寫入線13接近MTJ元件10的自由層進(jìn)行配置。進(jìn)而，把沿X方向配置的多個(gè)MTJ元件構(gòu)成的組規(guī)定為1列，把沿Y方向偏置的多個(gè)MTJ元件構(gòu)成的組規(guī)定為1行的場(chǎng)合，本例中，MTJ元件10陣列的1行內(nèi)，串聯(lián)連接各層配置的寫入線13。
即，如圖9所示，在MTJ元件10陣列的端部，通過接觸塞，把上層的寫入線13與下層的寫入線13互相電連接起來。圖9中，為了簡(jiǎn)化，省去了上部線和下部線。
就具體的寫入方法來說，例如，在作為寫入線功能的選定1列內(nèi)的下部線12里，根據(jù)寫入數(shù)據(jù)值，流動(dòng)向著一方向或另一方向的寫入電流。同時(shí)，在選定1行內(nèi)的寫入線13里流動(dòng)向著一方向的寫入電流。因此，給配置于下部線12與寫入線13之間的MTJ元件(存儲(chǔ)單元)10寫入規(guī)定數(shù)據(jù)。
這樣，本實(shí)施例中，MTJ元件10陣列的1行內(nèi)，采用各層配置具有同樣功能的線，即，串聯(lián)地連接的寫入線的辦法，對(duì)該寫入線，只要其兩端每端配置1個(gè)晶體管就行。因此，能夠大幅度減少M(fèi)TJ元件10的陣列16的端部區(qū)域19A、19B上配置的晶體管數(shù)。
并且，按照這種器件構(gòu)造，不管MTJ元件10的疊置數(shù)，MTJ元件10的陣列16的1行內(nèi)，只要把晶體管連接到串聯(lián)連接的導(dǎo)線上就行，即使增加MTJ元件10的疊置數(shù)，謀求存儲(chǔ)容量的增大，也沒有增加晶體管，也不會(huì)使其布局復(fù)雜化。
進(jìn)而，連接到MTJ元件10的陣列16的行內(nèi)各層中配置的寫入線13的晶體管數(shù)常常為固定，所以把MTJ元件10的陣列16制成1個(gè)小塊，集合多個(gè)塊構(gòu)成大的存儲(chǔ)單元陣列也行。這時(shí)，如圖9所示，各塊內(nèi)MTJ元件10的正下方，可以配置晶體管或讀出放大器等的核心電路。
另外，圖7中，記載著疊置的的MTJ元件、沿X方向延伸和沿Y方向洋使的線，各自在各層內(nèi)使其互相偏移，這是為了分開容易說明的緣故，實(shí)際上不管互相偏移，或完全重疊，哪種也都可以。
②第2實(shí)施例圖10表示本發(fā)明第2實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分。
本實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的特征是，若與圖8的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器比較，把圖8的MTJ元件10疊置數(shù)分成4層。至于其它方面，成為與圖8的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器同樣。
在半導(dǎo)體襯底上邊，把多個(gè)MTJ元件疊置成多層(本例中，為4層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。
上部線11和下部線12一起沿X方向延伸，并在兩線11、12之間，配置沿X方向配置的多個(gè)MTJ元件10。上部線11的一端，連接有選擇晶體管14。并且，下部線12的一端，連接有讀出放大器(S/A)15等的外圍電路。
上部線11和下部線12起讀出線功能。即，讀出數(shù)據(jù)時(shí)，讀出電流沿著上部線11、MTJ元件10、下部線12這樣的路徑，即，沿X方向流動(dòng)。
在MTJ元件10的陣列各層，寫入線13被配置在MTJ元件10上邊，并沿Y方向延伸。并且，寫入線13接近MTJ元件10的自由層進(jìn)行配置。進(jìn)而，把沿X方向配置的多個(gè)MTJ元件構(gòu)成的組規(guī)定為1列，把沿Y方向偏置的多個(gè)MTJ元件構(gòu)成的組規(guī)定為1行的場(chǎng)合，本例中，MTJ元件10的陣列1行內(nèi)，串聯(lián)連接各層配置的寫入線13。
即，如圖11所示，在MTJ元件10的陣列端部，通過接觸塞，把上層的寫入線13與下層的寫入線13互相電連接起來，圖11中，為了簡(jiǎn)化，省去了上部線和下部線。
本實(shí)施例中，MTJ元件10的疊置數(shù)為4層。即，MTJ元件10的疊置數(shù)為偶數(shù)層(2、4、6、…層)的場(chǎng)合，如圖1所示，將用于連接寫入線13和晶體管的2個(gè)接觸部分，一起配置在MTJ元件10陣列部的一個(gè)端部。
這時(shí)，如圖11所示，例如，在鄰接塊BK0的塊BK1陣列的正下方，配置與塊BK0內(nèi)寫入線13的一端連接的晶體管，并在塊BK0陳列的正下方，配置與塊BK0內(nèi)寫入線13的另一端連接的晶體管。
另外，正如上述第1實(shí)施例一樣，MTJ元件10的疊置數(shù)為奇數(shù)層(3、5、7、…層)的場(chǎng)合，如圖9所示，在MTJ元件10陣列部分的一個(gè)端部配置用于連接寫入線13的一端和晶體管的接觸部，在與MTJ元件10陣列部分的一端部對(duì)向的另一端部配置用于連接寫入線13另一端和晶體管的接觸部。
于是，這時(shí)，如圖9所示，例如，在塊BK0的陣列的正下方，各自配置連接塊BK0內(nèi)的寫入線13一端和另一端的晶體管。
這樣，本實(shí)施例中，MTJ元件10陣列的1行內(nèi)，采用各層配置具有同樣功能的線，即，串聯(lián)地連接的寫入線的辦法，對(duì)該寫入線，只要其兩端每端配置1個(gè)晶體管就行。因此，能夠大幅度減少M(fèi)TJ元件10的陣列16的端部配置的晶體管數(shù)。
并且，按照這種器件構(gòu)造，不管MTJ元件10的疊置數(shù)，MTJ元件10的陣列1行內(nèi)，只要把晶體管連接到串聯(lián)連接的導(dǎo)線上就行，所以即使增加MTJ元件10的疊置數(shù)，謀求存儲(chǔ)容量的增大，也沒有增加晶體管，也不會(huì)使其布局復(fù)雜化。
進(jìn)而，連接到MTJ元件10的陣列行內(nèi)的各層中配置的寫入線13的晶體管數(shù)常常為固定，所以把MTJ元件10的陣列制成1個(gè)小塊，集合多個(gè)塊構(gòu)成大的存儲(chǔ)單元陣列也行。這時(shí)，如圖11所示，各塊內(nèi)MTJ元件10的正下方，可以配置晶體管或讀出放大器等的核心電路。
③第3實(shí)施例圖12表示本發(fā)明第3實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分。
本實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的特征是，若與圖10的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器比較，對(duì)每1層改變圖10的MTJ元件10的固定層磁化方向，至于其它方面，都與圖10的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器同樣。
在半導(dǎo)體襯底上邊，把多個(gè)MTJ元件疊置成多層(本例中，為4層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。
上部線11和下部線12一起沿X方向延伸，并在兩線11、12之間，配置沿X方向配置的多個(gè)MTJ元件10。上部線11的一端，連接有選擇晶體管14。并且，下部線12的一端，連接有讀出放大器(S/A)15等的外圍電路。
上部線11和下部線12起讀出線功能。即，讀出數(shù)據(jù)時(shí)，讀出電流沿著上部線11、MTJ元件10、下部線12這樣的路徑，即，沿X方向流動(dòng)。
在MTJ元件10的陣列各層，寫入線13被配置在MTJ元件10上，并沿Y方向延伸。并且，寫入線13接近MTJ元件10的自由層進(jìn)行配置。進(jìn)而，把沿X方向配置的多個(gè)MTJ元件構(gòu)成的組規(guī)定為1列，把沿Y方向偏置的多個(gè)MTJ元件構(gòu)成的組規(guī)定為1行的場(chǎng)合，本例中，MTJ元件10的陣列1行內(nèi)，串聯(lián)連接各層配置的寫入線13。
即，如圖11所示，在MTJ元件10的陣列端部，通過接觸塞，把上層的寫入線13與下層的寫入線13互相電連接起來。
盡管，上述第2實(shí)施例中，由圖11很清楚，在Y-Z平面內(nèi)蛇形配置寫入線13。這時(shí)，如圖12所示，寫入線13里流動(dòng)一個(gè)方向電流時(shí)，在各層中，寫入線13里流動(dòng)的電流方向，每1層變成互相相反方向。
圖12的場(chǎng)合，對(duì)第奇數(shù)層的寫入線13，即，最靠近半導(dǎo)體襯底的第1層的寫入線13和第3層的寫入線13來說，從紙面表面向內(nèi)流動(dòng)寫入電流，對(duì)第偶數(shù)層的寫入線13，即，第2層和第4層的寫入線13來說，從紙面內(nèi)向外表面流動(dòng)寫入電流。
在這種狀況下，例如，假設(shè)全部MTJ元件10的固定層磁化方向都是相同的，例如，給第奇數(shù)層的MTJ元件和第偶數(shù)層的MTJ元件寫入相同數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，寫入線13里應(yīng)該流動(dòng)不同方向的寫入電流。
即，全部MTJ元件10的固定層磁化方向?yàn)橄嗤?，下部線12的寫入電流方向?yàn)橐欢ǖ膱?chǎng)合，如要是寫入線13里只流動(dòng)一個(gè)方向的寫入電流的話，那么各層MTJ元件10的自由層磁化方向，對(duì)每層變成相反方向。即，各層MTJ元件10的磁化狀態(tài)，對(duì)每1層，變成平行、反平行，也不管同樣動(dòng)作，對(duì)于各層的MTJ元件10，寫入不同的數(shù)據(jù)。
這樣，第2實(shí)施例中，寫入線13里流動(dòng)一方向電流的場(chǎng)合，各層中，流過寫入線13的電流變成互相相反方向，所以有可能使寫入動(dòng)作的控制方法復(fù)雜化。
因此，本實(shí)施例中，為了解決這種事情，如圖12所示，提出每1層改變MTJ元件10的固定層磁化方向的方案。這時(shí)，如果寫入線13里只流動(dòng)一方向?qū)懭腚娏鳎鲗覯TJ元件10的自由層磁化方向，對(duì)每1層都變成相反方向，而各層MTJ元件10的磁化狀態(tài)對(duì)于各層變成相同(平行或反平行)。即，給各層的MTJ元件10，寫入同樣數(shù)據(jù)。
關(guān)于MTJ元件10的固定層磁化方向，按照現(xiàn)有的工藝，能夠很容易對(duì)每1層改變磁化方向。即，為了使每1層變更MTJ元件10的固定層磁化方向，淀積構(gòu)成固定層的材料時(shí)，就可以調(diào)整磁場(chǎng)的方向。
另外，本實(shí)施例中，通過對(duì)每1層變更MTJ元件10的固定層磁化方向，解決寫入線13蛇形變動(dòng)的問題，但除此以外，也有幾個(gè)解決方法。
例如，雖然寫入控制變?yōu)閺?fù)雜，但是如上述那樣，也可以一面給寫入線13流動(dòng)不同方向的電流，并且，一面變更流入下部線12的寫入電流的方向。并且，可以認(rèn)為，各層以不同的磁化狀態(tài)保存同一數(shù)據(jù)，對(duì)各層變更數(shù)據(jù)判定的條件也行。
這樣，本實(shí)施例中，變更每1層中MTJ元件的固定層磁化方向。這時(shí)，寫入線里只流動(dòng)一方向?qū)懭腚娏鞯脑挘鲗覯TJ元件的自由層磁化方向在每1層就變?yōu)橄喾捶较?，然而各層的MTJ元件磁化狀態(tài)，對(duì)各層卻成了相同(平行或反平行)。
因而，按照本實(shí)施例，獲得與上述第2實(shí)施例磁的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器同樣的效果，同時(shí)也沒有使寫入動(dòng)作的控制方法復(fù)雜化。
④第4實(shí)施例圖13表示本發(fā)明第4實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器單元陣列部分概要圖。圖13中，為了簡(jiǎn)化，省去了連接MTJ元件的上部線和下部線。
本實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的特征是，若與圖11的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器比較，不是串聯(lián)連接，而是并聯(lián)累進(jìn)圖11的MTJ元件10的各層中配置的寫入線13，至于其它方面，都與圖11的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器同樣。
在半導(dǎo)體襯底上邊，把多個(gè)MTJ元件疊置成多層(本例中，為4層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。
關(guān)于本實(shí)施例，也如圖10所示，上部線11和下部線12一起沿X方向延伸，并在兩線11、12之間，配置沿X方向配置的多個(gè)MTJ元件10。上部線11的一端，連接有選擇晶體管14。并且，下部線12的一端，連接有讀出放大器(S/A)15等的外圍電路。
如圖13所示，在MTJ元件10的陣列各層，寫入線13被配置在MTJ元件10上邊，并沿Y方向延伸。并且，寫入線13接近MTJ元件10的自由層進(jìn)行配置。進(jìn)而，把沿X方向配置的多個(gè)MTJ元件構(gòu)成的組規(guī)定為1列，把沿Y方向偏置的多個(gè)MTJ元件構(gòu)成的組規(guī)定為1行的場(chǎng)合，本例中，MTJ元件10的陣列1行內(nèi)，并聯(lián)連接各層配置的寫入線13。
即，在MTJ元件10的陣列端部，通過接觸塞，把上層的寫入線13與下層的寫入線13互相電連接起來。
盡管，上述的第2實(shí)施例中，因?yàn)楦鲗拥膶懭刖€13互相串聯(lián)連接，從圖11很清楚，寫入線13在Y-Z平面內(nèi)為蛇形配置。對(duì)此，本實(shí)施例中，因?yàn)楦鲗拥膶懭刖€13互相并聯(lián)連接，從圖13很清楚，寫入線13在Y-Z平面內(nèi)呈梯子狀。
本實(shí)施例中，寫入線13里流動(dòng)一方向電流的場(chǎng)合，與第2實(shí)施例不同，各層中。寫入線13里流動(dòng)的電流方向，成為互相相同方向。
所以，按照本實(shí)施例，獲得與上述第2實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器同樣的效果，同時(shí)如上述第2實(shí)施例那樣，即使不采取對(duì)每1層變更MTJ元件的固定層磁化方向的對(duì)策，也容易控制寫入動(dòng)作。
并且，本實(shí)施例中，因?yàn)楦鲗拥膶懭刖€并聯(lián)連接，在與MTJ元件陣列互相對(duì)向的2個(gè)端部各設(shè)置一個(gè)寫入線與晶體管的接觸部。因此，把MTJ元件陣列制成1個(gè)小塊，集合多個(gè)塊構(gòu)成存儲(chǔ)單元陣列也行。這時(shí)，各塊內(nèi)的MTJ元件陣列的正下方，很容易配置晶體管或讀出放大器等的核心電路。
⑤第5實(shí)施例圖14表示本發(fā)明第5實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分。圖15表示沿圖14的單元陣列部分的Y方向剖面圖。
第5實(shí)施例是組合上述第1實(shí)施例與「共用布線」的例子。
在半導(dǎo)體襯底上邊，把多個(gè)MTJ元件疊置成多層(本例中，為4層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。
寫入線13配置在上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件10之間，并沿Y方向延伸。而且，本例中，由上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件共用寫入線13。即，寫入線13不是配置在全部層之間，而是例如，從半導(dǎo)體襯底一側(cè)數(shù)起，配置于第奇數(shù)層的MTJ元件10的正上方和第偶數(shù)層的MTJ元件10的正下方。
并且，把沿X方向配置的多個(gè)MTJ元件構(gòu)成的組規(guī)定為1列，把沿Y方向偏置的多個(gè)MTJ元件構(gòu)成的組規(guī)定為1行的場(chǎng)合，本例中，MTJ元件10的陣列1行內(nèi)，把各層配置的寫入線13串聯(lián)連接起來。
并且，相對(duì)于寫入線13，對(duì)稱配置其上下存在的MTJ元件。即，MTJ元件10的兩層磁性層中固定自旋方向的固定層配置于遠(yuǎn)離寫入線13的位置，并且，能自由改變MTJ元件10的兩層磁性層中自旋方向的自由層被配置在靠近寫入線13的位置。寫入線13位于距該上下存在的2個(gè)MTJ元件10等距離的位置，而且，離開這2個(gè)MTJ元件10。
各層中，MTJ元件10的固定層上，連接有起讀出線功能的第1導(dǎo)電線11A。第1導(dǎo)電線11A沿X方向延伸，而且，共同連接到X方向配置的多個(gè)MTJ元件10的固定層。讀出放大器(S/A)15連接到第1導(dǎo)電線11A的一端。
并且，各層中，起寫入線和讀出線功能的第2導(dǎo)電線12A連接到MTJ元件10的自由層。第2導(dǎo)電線12A沿X方向延伸，而且，共同連接到X方向配置的多個(gè)MTJ元件10的自由層。起選擇晶體管功能的選擇晶體管14連接到第2導(dǎo)電線12A的一端。
按照這樣的第5實(shí)施例的單元構(gòu)造，除獲得與第1實(shí)施例同樣的效果外，進(jìn)而，也能獲得有關(guān)上述「共用布線」的效果。
⑥第6實(shí)施例圖16表示本發(fā)明第6實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分。
第6實(shí)施例是把1列內(nèi)存在的多層疊置的多個(gè)MTJ元件，集中連接到1個(gè)讀出放大器上的例子。
在半導(dǎo)體襯底上邊，把多個(gè)MTJ元件疊置成多層(本例中，為4層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。
寫入線13配置在上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件10之間，并沿Y方向延伸。而且，本例中，由上下方向鄰接的2個(gè)MTJ元件共用寫入線13。即，寫入線13不是配置在全部層之間，而是例如，從半導(dǎo)體襯底一側(cè)數(shù)起，配置于第奇數(shù)層的MTJ元件10的正上方和第偶數(shù)層的MTJ元件10的正下方。
并且，相對(duì)于寫入線13，對(duì)稱配置其上下存在的MTJ元件。即，MTJ元件10的兩層磁性層中固定自旋方向的固定層(pin layer)配置于遠(yuǎn)離寫入線13的位置，并且，能自由改變MTJ元件10的兩層磁性層中自旋方向的自由層(freelayer)被配置在靠近寫入線13的位置。寫入線13位于距該上下存在的2個(gè)MTJ元件10等距離的位置，而且，離開這2個(gè)MTJ元件10。
各層中，MTJ元件10的固定層上，連接有起讀出線功能的第1導(dǎo)電線11A。第1導(dǎo)電線11A沿X方向延伸，而且，共同連接到X方向配置的多個(gè)MTJ元件10的固定層。
本例中，把由X方向配置的多個(gè)MTJ元件組成的組規(guī)定為1列的場(chǎng)合，MTJ元件10的陣列1列內(nèi)，將在各層配置的第1導(dǎo)電線11A的一端共同連接起來。共同連接的第1導(dǎo)電線11A連接到讀出放大器(S/A)15。
并且，各層中，起寫入線和讀出線功能的第2導(dǎo)電線12A連接到MTJ元件10的自由層。第2導(dǎo)電線12A沿X方向延伸，而且，共同連接到X方向配置的多個(gè)MTJ元件10的自由層。
本例中，MTJ元件10的陣列11列內(nèi)，對(duì)于各層中配置的第2導(dǎo)電線12A，也將其一端共同連接起來。第2導(dǎo)電線12A連接到起選擇晶體管功能的選擇晶體管14。
這樣，第6實(shí)施例的單元構(gòu)造中，共同連接第1導(dǎo)電線11A的一端，而且，將其連接點(diǎn)連到1個(gè)讀出放大器(S/A)。并且，對(duì)第2導(dǎo)電線12A的一端也將其共同連接起來，并將該連接點(diǎn)連到選擇晶體管14。
按照這種構(gòu)成，也能獲得與第1實(shí)施例同樣的效果，例如，減少配置于存儲(chǔ)單元陣列外圍的晶體管數(shù)這樣的效果。進(jìn)而，本例中，也能獲得有關(guān)上述「共用布線」的效果。
(4)其它上述第1到第5實(shí)施例中，對(duì)多層疊置MTJ元件的陣列構(gòu)造中，有關(guān)串聯(lián)或并聯(lián)連接配置于1行內(nèi)各層的寫入線(寫入專用線)的場(chǎng)合進(jìn)行說明，但是本發(fā)明的應(yīng)用于除該寫入線以外的MTJ元件陣列內(nèi)配置的線。
例如，與第6實(shí)施例同樣，也可以分別把本發(fā)明應(yīng)用于圖1的上部線11和下部線12，并且圖2的上部線11和下部線12。
并且，第1到第4實(shí)施例中，雖然以配置于多層疊置的MTJ元件各層的線為例進(jìn)行說明，但是例如，對(duì)于由上下MTJ元件共用線場(chǎng)合等，具有同樣功能的線，不是配置于各層，而是每隔1層進(jìn)行配置。
即使這樣的場(chǎng)合，如第5實(shí)施例所示，也可以串聯(lián)或并聯(lián)連接每隔1層配置的線，構(gòu)成本發(fā)明。
進(jìn)而，在第1到第4實(shí)施例中，與MTJ元件陣列內(nèi)的線連接的晶體管，一般是MOS晶體管，但也可以是雙極晶體管或二極管。
只要是具有多層疊置MTJ元件的單元陣列構(gòu)造的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，不管構(gòu)造如何，本發(fā)明都可以應(yīng)用。
(5)結(jié)束語如以上說明的那樣，按照本發(fā)明例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，在多層疊置MTJ元件的陣列構(gòu)造中，由于串聯(lián)或并聯(lián)連接各層中配置的具有同樣功能的導(dǎo)線，該導(dǎo)線上，只要在其一端配置1個(gè)，或在其兩端每端配置晶體管就行，可以減少配置于MTJ元件陣列端部的晶體管數(shù)。
并且，不管MTJ元件的疊置數(shù)，只要在MTJ元件陣列1行或1列內(nèi)串聯(lián)或并聯(lián)連接的導(dǎo)線上連接晶體管就行。因此，即使增加MTJ元件的疊置數(shù)，謀求增大存儲(chǔ)容量，既沒有增大晶體管數(shù)，并且，也不會(huì)使其布局復(fù)雜化。
進(jìn)而，因?yàn)檫B接到MTJ元件陣列1列內(nèi)配置的導(dǎo)線的晶體管數(shù)是固定的，因此把MTJ元件陣列制成1個(gè)小塊，集合多個(gè)塊構(gòu)成大的存儲(chǔ)單元陣列也行。這時(shí)，可在MTJ元件陣列的正下方，配置晶體管或讀出放大器等的核心電路。
3.三維布線(1)背景技術(shù)圖17和圖18表示本發(fā)明例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的背景技術(shù)。
在半導(dǎo)體襯底上邊，多層(本例中，為3層)疊置多個(gè)MTJ元件10。并且，各層中，在上部線11與下部線12之間并聯(lián)連接多個(gè)MTJ元件10。
上部線11X方向延伸，其一端連接到選擇晶體管14。下部線12也沿X方向延伸，其一端連接到讀出放大器(S/A)15等外圍電路。本例中，讀出電流沿著上部線11、MTJ元件10、下部線12這樣的路徑，即沿X方向流動(dòng)。寫入線13鄰接MTJ元件10配置，并沿Y方向延伸。
圖19和圖20表示對(duì)于圖17和圖18的單元構(gòu)造，將下部線和寫入線一體化的例子。
下部線12沿Y方向延伸，其一端連到讀出放大器(S/A)。寫入時(shí)，下部線12起到寫入線的功能。讀出時(shí)，下部線12起讀出線功能。首先，讀出電流流入上部線(X方向)11，而后，經(jīng)由MTJ元件10流到下部線(Y方向)12。
磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元基本構(gòu)造是1個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1個(gè)開關(guān)元件(選擇晶體管)的1單元-1晶體管構(gòu)造。但是，多層疊置MTJ元件的器件構(gòu)造中，如果每1個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1個(gè)開關(guān)元件的話，開關(guān)元件數(shù)將增加，不利于單元高密度化。
因而，多層疊置MTJ元件10的器件構(gòu)造的場(chǎng)合，采用每1個(gè)MTJ元件不對(duì)應(yīng)1個(gè)開關(guān)元件，也能進(jìn)行讀出動(dòng)作或?qū)懭雱?dòng)作的這種器件構(gòu)造。
例如，按圖17到圖20中所示的器件構(gòu)造，在MTJ元件10的陣列各層中，把多個(gè)MTJ元件10連接到上部線11與下部線12之間。而且，例如，將選擇晶體管14連到上部線11的一端，將讀出放大器(S/A)15連到下部線12的一端。
但是，這時(shí)，圖17和圖18的例子中，在MTJ元件10的陣列各層，需要配置上部線(讀出/寫入線)11、下部線(讀出線)12和寫入線13的合計(jì)3條線。并且，圖19和圖20的例子中，MTJ元件10的陣列各層中，需要配置上部線(讀出/寫入線)11和下部線(讀出/寫入線)12的合計(jì)2條線。
而且，襯底上多層疊置的MTJ元件陣列內(nèi)，配置這種寫入線或讀出線(電流總線)的場(chǎng)合，隨著MTJ元件的疊置數(shù)增加，器件構(gòu)造將復(fù)雜起來，發(fā)生以下這樣的問題。
a.MTJ元件的特性受到其所配置的面(底膜)的平整度很大影響。該平整度因MTJ元件疊置數(shù)越多變得越惡化，所以隨MTJ元件的疊置數(shù)增加，產(chǎn)生MTJ元件特性的惡化。
b.使用3條或其以上的線對(duì)MTJ元件進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入/讀出的場(chǎng)合(例如，圖17和圖18)，1條讀出線與1條寫入線必須互相絕緣，而且，該條讀出線必須接觸MTJ元件。即，使1條寫入線僅多離開MTJ元件1條讀出線的厚度部分。
盡管，眾所周知的事實(shí)是由讀出線里流動(dòng)電流發(fā)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度與距離的二次方成反比。所以，正如上述那樣，使用3條或其以上條線的場(chǎng)合，1條寫入線與MTJ元件間的距離增大，其離散也將增加。即，由該條寫入線里流動(dòng)電流而施加于MTJ元件的磁場(chǎng)離散增加，對(duì)寫入需要的磁場(chǎng)，必須確保充分的余量。
c.在MTJ元件陣列各層配置的導(dǎo)線各個(gè)端部，連接有晶體管。并且，這些導(dǎo)線在MTJ元件陣列上，沿X方向或Y方向延伸。因此，與這些導(dǎo)線連接的晶體管就應(yīng)集中配置陣列端部區(qū)域(或陣列外圍部分)(參照?qǐng)D6)另一方面，至于對(duì)MTJ元件的數(shù)據(jù)寫入/讀出動(dòng)作，大家都知道，起因于MTJ元件的特性，需要大電流。為此，連到這些導(dǎo)線的晶體管尺寸(或間距)必然要加大。
因此，MTJ元件的疊置數(shù)增加的話，與其成正比，1行或1列內(nèi)需要設(shè)置的晶體管數(shù)增加，不可能在陣列的外圍部分配置全部的晶體管，MTJ元件的間距又受晶體管的間距影響，不能提高M(jìn)TJ元件的集成度。
(2)概要本發(fā)明例(三維布線)是應(yīng)用于具有多層疊置MTJ元件陣列構(gòu)造的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
本發(fā)明例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的特征是，在MTJ元件陣列內(nèi)三維配置用于數(shù)據(jù)寫入/讀出的多條線。
即，現(xiàn)有，全部使用于數(shù)據(jù)寫入/讀出的線都沿X方向或Y方向延伸。對(duì)此，本發(fā)明例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中，設(shè)定多層疊置MTJ元件的方向?yàn)閆軸方向，在各層中MTJ元件都在X-Y軸方向構(gòu)成陣列的場(chǎng)合，使用于數(shù)據(jù)寫入/讀出的多條導(dǎo)線中，至少1條沿Z方向延伸。
這樣，通過三維配置使用于數(shù)據(jù)寫入/讀出的導(dǎo)線，可以減少X-Y軸方向延伸的導(dǎo)線數(shù)。Z方向延伸的導(dǎo)線，例如，可用接觸工藝很容易形成。由以上，即使增加MTJ元件的疊置數(shù)，也能實(shí)現(xiàn)提高底膜平整度，提高M(jìn)TJ元件特性。
并且，要是三維配置使用于數(shù)據(jù)寫入/讀出的導(dǎo)線，就會(huì)增加陣列內(nèi)導(dǎo)線布局的自由度，例如，可在MTJ元件近旁配置2條寫入線，能夠抑制MTJ元件上所加磁場(chǎng)的離散。
進(jìn)而，關(guān)于Z方向延伸的導(dǎo)線，其一端應(yīng)該在MTJ元件陣列的正下方。因此，很容易在陣列的正下方形成連到該導(dǎo)線的晶體管，不必在陣列外圍部分集中晶體管。(3)實(shí)施例①第1實(shí)施例圖21表示本發(fā)明第1實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分的布局。
在半導(dǎo)體襯底上邊，把多個(gè)MTJ元件10疊置成多層(本例中，為3層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。
上部線11起讀出線功能，沿X方向延伸。上部線11，例如，接觸MTJ元件10的自由層。下部線12起讀出線和寫入線功能，沿Y方向延伸。下部線12，例如，接觸MTJ元件10的固定層。并且，例如，上部線11的一端，連接有選擇晶體管，下部線12的一端，連接有讀出放大器(S/A)。
寫入線13沿Z軸方向延伸，并配置在Z軸方向疊置的多個(gè)MTJ元件10的近旁。向MTJ元件10寫入的數(shù)據(jù)(自由層的磁化方向)，通過由流入下部線12的沿Y軸方向流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)和由流入寫入線13的沿Z軸方向流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)的合成磁場(chǎng)來決定。
寫入線13的襯底側(cè)一端，連接有選擇晶體管(例如，MOS晶體管)14。該選擇晶體管14配置在MTJ元件10的陣列正下方。
按照這種器件構(gòu)造，在Z軸方向，延伸使用于數(shù)據(jù)寫入/讀出的多條導(dǎo)線之中的至少1條(本例中，為寫入線13)。
例如，如果打算使用3條導(dǎo)線實(shí)行寫入/讀出的場(chǎng)合，以往，因?yàn)樵?條導(dǎo)線全都是沿X軸方向或Y軸方向延伸，所以MTJ元件陣列的每1層，需要至少3此多層布線工藝。對(duì)此，本發(fā)明例中，關(guān)于Z軸方向延伸的導(dǎo)線，可用接觸工藝形成，因而可以減少M(fèi)TJ元件陣列每1層的多層布線工藝次數(shù)。
因此，即使增加MTJ元件的疊置數(shù)，也能實(shí)現(xiàn)提高底膜的平整度和提高M(jìn)TJ元件的特性。
并且，要是三維配置數(shù)據(jù)寫入/讀出中所用的導(dǎo)線的話，陣列內(nèi)線的布局自由度就增加。
例如，如果打算使用3條線實(shí)行寫入/讀出的場(chǎng)合，以往，就形成在寫入專用的導(dǎo)線與MTJ元件之間配置讀出線的構(gòu)造，寫入專用導(dǎo)線與MTJ元件的距離加大了。對(duì)此，本發(fā)明例中，例如，采用在Z軸方向延伸寫入專用導(dǎo)線的辦法，可在MTJ元件近旁配置該寫入專用導(dǎo)線，能夠抑制加到MTJ元件上的磁場(chǎng)離散。
進(jìn)而，關(guān)于沿Z軸方向延伸的寫入線，其一端應(yīng)該存在于MTJ元件陣列的下方。所以，很容易在陣列正下方形成連到該導(dǎo)線的晶體管，能夠緩和在陣列外圍部分密集晶體管。
另外，本實(shí)施例中，MTJ元件陣列內(nèi)配置三種類型的導(dǎo)線，各導(dǎo)線互相垂直，而且，制成互相沿不同的方向延伸這樣的器件構(gòu)造。這樣，就可以在襯底上邊分散配置與各導(dǎo)線連接的晶體管。
但是，本發(fā)明中，Z方向延伸的導(dǎo)線至少有1條就足夠，此外的導(dǎo)線多條存在的場(chǎng)合，至于這些導(dǎo)線，無論沿同一方向延伸，或，無論沿不同的方向延伸，也都無妨。
②第2實(shí)施例上述第1實(shí)施例中，表示MTJ元件陣列內(nèi)配置了三種類型導(dǎo)線的場(chǎng)合，然而本發(fā)明也可以應(yīng)用于MTJ元件陣列內(nèi)，只配置具有起讀出/寫入線功能的兩種導(dǎo)線的場(chǎng)合。
圖22表示本發(fā)明第2實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分的布局。
在半導(dǎo)體襯底上邊，把多個(gè)MTJ元件10疊置成多層(本例中，為3層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。
MTJ元件10上邊，形成導(dǎo)電圖形11C。用作寫入線和讀出線(電流總線)功能的導(dǎo)線13沿Z軸方向延伸，并配置在Z軸方向疊置的多個(gè)MTJ元件10近旁。并且，寫入線13，連接到Z軸方向疊置的多個(gè)MTJ元件10的導(dǎo)電圖形11C。
導(dǎo)線13的襯底側(cè)一端，連接選擇晶體管(例如，MOS晶體管)14。該選擇晶體管14配置在MTJ元件10的陣列正下方。
下部線12用作寫入線和讀出線(電流總線)功能，沿Y方向延伸。下部線12，例如，與MTJ元件10的固定層接觸。并且，例如，下部線12的一端，連接讀出放大器(S/A)。
由MTJ元件10寫入的數(shù)據(jù)(自由層的磁化方向)通過由隨流入下部線12沿Y軸方向流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)和隨流入寫入線13里沿Z軸方向流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)的合成磁場(chǎng)來決定。
按照這種器件構(gòu)造，沿Z軸方向延伸使用于數(shù)據(jù)寫入/讀出的多條導(dǎo)線之中至少1條(本例中，導(dǎo)線13)。關(guān)于Z軸方向延伸的導(dǎo)線，可用接觸工藝形成，因而可以減少M(fèi)TJ元件陣列每1層的多層布線工藝次數(shù)。
本實(shí)施例中，MTJ元件陣列的各層中，沿X方向或Y方向延伸的導(dǎo)線只有1條，所以與上述第1實(shí)施例比較，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)提高底膜的平整度，提高M(jìn)TJ元件的特性。
并且，采用三維配置數(shù)據(jù)寫入/讀出中所用導(dǎo)線的辦法，增加陣列內(nèi)導(dǎo)線布局的自由度，并且，能夠抑制給與MTJ元件的磁場(chǎng)的離散。
進(jìn)而，關(guān)于Z軸方向延伸的寫入線，其一端配置在MTJ元件陣列的正下方。即，通過將與該導(dǎo)線連接的晶體管配置在MTJ元件陣列的正下方，可以緩和陣列外圍部分的晶體管密集。
③第3實(shí)施例本實(shí)施例是上述第1實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的變形例。
上述第1實(shí)施例中，MTJ元件陣列的1個(gè)層內(nèi)，雖然對(duì)1個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1條寫入線，但是本實(shí)施例中，在MTJ元件陣列的1個(gè)層內(nèi)，對(duì)X方向鄰接的2個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1條寫入線。即，在MTJ元件陣列的層內(nèi)，1條寫入線夾入2個(gè)MTJ元件中間。
由于形成這樣的構(gòu)成，可將Z軸方向延伸的寫入線條數(shù)減少到上述第1實(shí)施例中需要條數(shù)的一半，正因此，能夠?qū)崿F(xiàn)MTJ元件的高密度。
圖23表示本發(fā)明第3實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分的布局。
在半導(dǎo)體襯底上邊，把多個(gè)MTJ10元件疊置成多層(本例中，為3層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。
上部線11起讀出線功能，沿X方向延伸。上部線11，例如與MTJ元件10的自由層接觸。下部線12起讀出線和寫入線功能，沿Y方向延伸。下部線12，例如接觸MTJ元件10的固定層。并且，例如，上部線11的一端，連接選擇晶體管，下部線12的一端連接讀出放大器(S/A)。
寫入線13沿Z軸方向延伸，配置在Z軸方向疊置的多個(gè)MTJ元件10近旁。
進(jìn)而，本實(shí)施例中，在MTJ元件10的陣列1層內(nèi)，對(duì)X方向鄰接的2個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1條寫入線13。即，在MTJ元件陣列的層內(nèi)，將1條寫入線13夾入2個(gè)MTJ元件中間。
通過形成這樣的構(gòu)成，可減少Z軸方向延伸的寫入線13的條數(shù)，正因此，能夠?qū)崿F(xiàn)MTJ元件的高密度。
導(dǎo)線13的襯底側(cè)一端，連接選擇晶體管(例如，MOS晶體管)14。該選擇晶體管14配置在MTJ元件10的陣列正下方。
向MTJ元件10寫入的數(shù)據(jù)(自由層的磁化方向)通過由流入下部線12沿Y軸方向流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)和由流入寫入線13里沿Z軸方向流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)的合成磁場(chǎng)來決定。
這里，本實(shí)施例中，在寫入線13向著一方向流動(dòng)電流的場(chǎng)合，如圖26所示，MTJ元件10的陣列1層內(nèi)，給予存在于寫入線13左側(cè)MTJ元件的磁場(chǎng)方向a1與給與存在于寫入線13右側(cè)MTJ元件的磁場(chǎng)方向a2成為互相相反。
于是，對(duì)同一寫入的動(dòng)作，存在于寫入線13左右的2個(gè)MTJ元件磁化狀態(tài)變成互相不同。
即，這時(shí)，假如存入2個(gè)MTJ元件的數(shù)據(jù)是相同的，就需要使讀出存入寫入線13左側(cè)MTJ元件的數(shù)據(jù)時(shí)的判定“1”/“0”的條件和讀出存入寫入線13右側(cè)MTJ元件的數(shù)據(jù)時(shí)的判定“1”/“0”的條件互相相反。
按照這種器件構(gòu)造，沿Z軸方向延伸使用于數(shù)據(jù)寫入/讀出的多條導(dǎo)線之中的至少1條(本例中，寫入線13)。即，關(guān)于沿Z軸方向延伸的導(dǎo)線，因?yàn)榭捎媒佑|工藝形成，所以能夠減少M(fèi)TJ元件陣列每1層的的多層布線工藝次數(shù)。
因此，即使增加MTJ元件的疊置數(shù)，也能實(shí)現(xiàn)提高底膜的平整度和提高M(jìn)TJ元件的特性。
并且，采用三維配置數(shù)據(jù)寫入/讀出中所用導(dǎo)線的辦法，增加陣列內(nèi)導(dǎo)線布局的自由度。并且，例如，采用沿Z軸方向延伸寫入專用導(dǎo)線的辦法，可在MTJ元件近旁配置該寫入專用的導(dǎo)線，能夠抑制給與MTJ元件的磁場(chǎng)的離散。
進(jìn)而，關(guān)于Z軸方向延伸的寫入線，其一端配置在MTJ元件陣列的正下方。于是，很容易在陣列的正下方配置與該導(dǎo)線連接的晶體管，可以緩和陣列外圍部分晶體管密集。
并且，本實(shí)施例中，MTJ元件陣列的1個(gè)層內(nèi)，對(duì)X方向鄰接的2個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1條寫入線。即，在MTJ元件陣列的1個(gè)層內(nèi)，將1條寫入線夾入2個(gè)MTJ元件中間。通過形成這樣的構(gòu)成，可以減少沿Z軸方向延伸的寫入線條數(shù)，正因此，才能夠?qū)崿F(xiàn)高密度MTJ元件。
另外，本實(shí)施例中，MTJ元件陣列內(nèi)配置三種類型的導(dǎo)線，各導(dǎo)線互相垂直，而且，形成互相沿不同的方向延伸這樣的器件構(gòu)造。這就是在襯底上分散配置與各導(dǎo)線連接的晶體管的原因。
但是，本發(fā)明中，Z方向延伸的導(dǎo)線至少有1條就足夠，此外的導(dǎo)線存在多條的場(chǎng)合，至于這些導(dǎo)線，無論沿相同方向延伸，或，無論沿不同的方向延伸也都無妨。
④第4實(shí)施例上述第3實(shí)施例中，表示MTJ元件陣列內(nèi)配置了三種類型導(dǎo)線的場(chǎng)合。本實(shí)施例中，說明有關(guān)MTJ元件的陣列內(nèi)只配置具有起讀出/寫入線功能的兩種類型導(dǎo)線的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
圖24表示本發(fā)明第4實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分的布局。
在半導(dǎo)體襯底上邊，把多個(gè)MTJ元件10疊置成多層(本例中，為了簡(jiǎn)單，只示出1層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。
MTJ元件10上，形成導(dǎo)電圖形11C。用作寫入線和讀出線(電流總線)功能的導(dǎo)線13沿Z軸方向延伸，并配置在Z軸方向疊置的多個(gè)MTJ元件10近旁。并且，寫入線13連到Z軸方向疊置的多個(gè)MTJ元件10的導(dǎo)電圖形11C。
進(jìn)而，本實(shí)施例中，MTJ元件10的陣列1個(gè)層內(nèi)，對(duì)X方向鄰接的2個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1條寫入線13。即，在MTJ元件陣列的1個(gè)層內(nèi)，將條寫入線13夾入2個(gè)MTJ元件中間。
通過形成這樣的構(gòu)成，可以減少沿Z軸方向延伸的寫入線13條數(shù)，正因此，才能實(shí)現(xiàn)高密度MTJ元件。
導(dǎo)線13的襯底側(cè)一端，連接選擇晶體管(例如，MOS晶體管)14。該選擇晶體管14配置在MTJ元件10的陣列正下方。
下部線12起寫入線和讀出線(電流總線)功能，沿Y方向延伸。下部線12，例如接觸MTJ元件10的固定層。并且，例如，下部線12的一端連接讀出放大器(S/A)。
向MTJ元件10寫入的數(shù)據(jù)(自由層的磁化方向)通過由流入下部線12沿Y軸方向流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)和由流入寫入線13里沿Z軸方向流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)的合成磁場(chǎng)來決定。
按照這種器件構(gòu)造，沿Z軸方向延伸使用于數(shù)據(jù)寫入/讀出的多條導(dǎo)線之中至少1條(本例中，導(dǎo)線13)。關(guān)于Z軸方向延伸的導(dǎo)線，可用接觸工藝形成，因而可以減少M(fèi)TJ元件陣列每1層的多層布線工藝次數(shù)。
本實(shí)施例中，MTJ元件陣列的各層中，沿X方向或Y方向延伸的導(dǎo)線只有1條，所以與上述第3實(shí)施例比較，進(jìn)而，可以實(shí)現(xiàn)提高底膜的平整度，提高M(jìn)TJ元件的特性。
并且，采用三維配置數(shù)據(jù)寫入/讀出中所用導(dǎo)線的辦法，增加陣列內(nèi)導(dǎo)線布局的自由度，并且，能夠抑制給與MTJ元件的磁場(chǎng)的離散。
進(jìn)而，關(guān)于Z軸方向延伸的寫入線，其一端配置在MTJ元件陣列的正下方。即，應(yīng)該將與該導(dǎo)線連接的晶體管配置在MTJ元件陣列的正下方，可以緩和在陣列外圍部分晶體管密集。
并且，本實(shí)施例中，MTJ元件陣列的1個(gè)層內(nèi)，對(duì)X方向鄰接的2個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1條寫入線。即，在MTJ元件陣列的1個(gè)層內(nèi)，將1條寫入線夾入2個(gè)MTJ元件中間。通過形成這樣的構(gòu)成，可以減少沿Z軸方向延伸的寫入線條數(shù)，正因此，才能夠?qū)崿F(xiàn)高密度MTJ元件。
⑤第5實(shí)施例上述第1到第4實(shí)施例中，說明有關(guān)沿Z軸方向延伸寫入專用導(dǎo)線，或作為讀出/寫入線功能導(dǎo)線的場(chǎng)合。但是，本發(fā)明的特征是，在沿Z軸方向延伸配置于MTJ元件陣列內(nèi)的多種導(dǎo)線至少1條。
因而，本實(shí)施例中，說明有關(guān)沿Z軸方向延伸讀出專用導(dǎo)線場(chǎng)合的例子。
圖25表示本發(fā)明第5實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分的布局。
在半導(dǎo)體襯底上邊，將多個(gè)MTJ元件10疊置成多層(本例中，為了簡(jiǎn)單，只示出1層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。
MTJ元件10上邊，形成導(dǎo)電圖形11C。讀出專用線(電流總線)11沿Z軸方向延伸，并配置在Z軸方向疊置的多個(gè)MTJ元件10近旁。并且，讀出專用線1共同連到Z軸方向疊置的多個(gè)MTJ元件10的導(dǎo)電圖形11C。
進(jìn)而，本實(shí)施例中，MTJ元件10的陣列1個(gè)層內(nèi)，對(duì)X方向鄰接的2個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1條讀出專用線11。即，在MTJ元件陣列的1個(gè)層內(nèi)，將讀出專用線1夾入2個(gè)MTJ元件中間。
通過形成這樣的構(gòu)成，可以減少沿Z軸方向延伸的讀出專用線條數(shù)，正因此，才能實(shí)現(xiàn)高密度MTJ元件。
讀出專用線1的襯底側(cè)一端，連接有選擇晶體管(例如，MOS晶體管)14。該選擇晶體管14被配置在MTJ元件10的陣列的正下方。
MTJ元件10的上方，配置著與MTJ元件10接近、而不與之接觸的寫入專用線13。寫入專用線13沿X方向延伸。寫入專用線13的一端或兩端上，連接選擇晶體管。
下部線12起讀出線和寫入線功能，沿Y方向延伸。下部線12，例如接觸MTJ元件10的固定層。并且，下部線12的一端，連接讀出放大器(S/A)。
向MTJ元件10寫入的數(shù)據(jù)(自由層的磁化方向)通過由流入下部線12里沿Y軸方向流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)和由流入寫入線13里沿Z軸方向流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)的合成磁場(chǎng)來決定。
按照這種器件構(gòu)造，沿Z軸方向延伸使用于數(shù)據(jù)寫入/讀出的多條導(dǎo)線之中至少1條(本例中，讀出專用線11)。即，關(guān)于Z軸方向延伸的線，可用接觸工藝形成，因而可以減少M(fèi)TJ元件陣列每1層的多層布線工藝次數(shù)。
因此，即使增加MTJ元件的疊置數(shù)，也能實(shí)現(xiàn)提高底膜的平整度，提高M(jìn)TJ元件的特性。
并且，采用三維配置數(shù)據(jù)寫入/讀出中所用導(dǎo)線的辦法，能夠增加陣列內(nèi)導(dǎo)線布局的自由度。并且，例如，采用沿Z軸方向延伸讀出專用導(dǎo)線的辦法，可以在MTJ元件的正上方或近旁配置沿X方向延伸的專用導(dǎo)線，能夠抑制給與MTJ元件的磁場(chǎng)的離散。
進(jìn)而，關(guān)于Z軸方向延伸的專用線，其一端就存在MTJ元件陣列的正下方。于是，很容易在陣列的正下方，形成與該導(dǎo)線連接的晶體管，可以緩和在陣列外圍部分晶體管密集。
并且，本實(shí)施例中，MTJ元件陣列的1個(gè)層內(nèi)，對(duì)X方向鄰接的2個(gè)MTJ元件對(duì)應(yīng)1條寫入線。即，在MTJ元件陣列的1個(gè)層內(nèi)，將1條專用線夾入2個(gè)MTJ元件中間。通過形成這樣的構(gòu)成，可以減少沿Z軸方向延伸的專用線條數(shù)，正因此，才能夠?qū)崿F(xiàn)高密度MTJ元件。
⑥第6實(shí)施例圖27表示本發(fā)明第6實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元陣列部分的布局。
在半導(dǎo)體襯底上邊，將多個(gè)MTJ元件10疊置成多層(本例中，為3層)。并且，各層中，MTJ元件10在X-Y平面內(nèi)構(gòu)成陣列。
上部線11起讀出線功能，沿X方向延伸。上部線11，例如，與MTJ元件10的自由層接觸。下部線12起讀出線和寫入線功能，沿Y方向延伸。下部線12，例如，接觸MTJ元件10的固定層。并且，例如，上部線11的一端，連接選擇晶體管，下部線12的一端連接讀出放大器(S/A)。
寫入線13沿Z軸方向延伸，配置在Z軸方向疊置的多個(gè)MTJ元件10近旁。向MTJ元件10寫入的數(shù)據(jù)(自由層的磁化方向)通過由流入下部線12里沿Y軸方向流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)和由流入寫入線13里沿Z軸方向流動(dòng)的電流發(fā)生的磁場(chǎng)的合成磁場(chǎng)來決定。
至少2條寫入線13互相串聯(lián)連接起來。串聯(lián)連接的寫入線13一端或另一端上，分別連接選擇晶體管14(例如，MOS晶體管)。該選擇晶體管14被配置在MTJ元件10的陣列的正下方。
即使這種器件構(gòu)造，數(shù)據(jù)的寫入/讀出中所用的多條導(dǎo)線中，至少1條(本例中，寫入線13)沿Z軸方向延伸。因此，也能獲得與第1實(shí)施例同樣的效果，例如，即使增加MTJ元件的疊置數(shù)，也能實(shí)現(xiàn)提高底膜的平整度，提高M(jìn)TJ元件特性的這種效果。
⑦第7實(shí)施例上述第1到第6實(shí)施例中，沿Z軸方向延伸的導(dǎo)線，可用接觸工藝來形成。但是，如果MTJ元件的疊置數(shù)非常多的話，就難以用1次蝕刻工序形成接觸孔。
因而，本實(shí)施例中，提出一種不僅一次形成沿Z軸方向延伸的導(dǎo)線，而且分成多次形成導(dǎo)線的技術(shù)。
圖28中，關(guān)于多層疊置MTJ元件的陣列構(gòu)造，提出在每1層形成MTJ元件和沿X方向和Y方向延伸的導(dǎo)線，同時(shí)也形成沿Z軸方向延伸的導(dǎo)線。這時(shí)，沿Z軸方向延伸的導(dǎo)線，由多個(gè)部分1-1、1-2、1-3、1-4的集合構(gòu)成。
圖29的例子是改進(jìn)圖28的例子。
圖28的例子中，沿Z軸方向延伸的導(dǎo)線各部分1-1、1-2、1-3、1-4中發(fā)生對(duì)準(zhǔn)偏移的場(chǎng)合，發(fā)生斷線、線電阻增大等問題。因而，在圖29例子中，關(guān)于多層疊置的MTJ元件的陣列構(gòu)造，在每1層形成沿Z軸方向延伸的導(dǎo)線，同時(shí)考慮其上對(duì)準(zhǔn)的偏移，形成中間層2-1、2-2、2-3。因此，即使在沿Z軸方向延伸的導(dǎo)線各部分1-1、1-2、1-3、1-4中發(fā)生對(duì)準(zhǔn)偏移，也不會(huì)發(fā)生斷線、線電阻增大等問題。
(4)其它上述第1到第6實(shí)施例中，與MTJ元件陣列內(nèi)的線連接的晶體管，一般的是MOS晶體管，但也可以是雙極晶體管、二極管等。
本發(fā)明只要是具有多層疊置MTJ元件的單元陣列構(gòu)造的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，不管構(gòu)造也能應(yīng)用。
(5)結(jié)束語以上，如說明的那樣，按照本發(fā)明例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，在縱向(MTJ元件疊置的方向)，使MTJ元件陣列內(nèi)配置的多種線之中的至少1條線延伸。
其結(jié)果，可以減少橫向延伸的線數(shù)，就能防止底膜平整度的惡化，抑制MTJ元件特性惡化。并且，提高陣列內(nèi)的布局自由度，縮小給與MTJ元件的磁場(chǎng)的離散。進(jìn)而，因?yàn)楝F(xiàn)在已經(jīng)可以在陣列下方配置晶體管，所以能夠緩和在陣列外圍分晶體管密集。
其它的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的。因此，本發(fā)明概括起來說，并不限于這里表示和描述的具體細(xì)節(jié)和表現(xiàn)的各實(shí)施例。所以，在不脫離由附屬權(quán)利要求書及其等同物所限定的本發(fā)明總構(gòu)思的精神或范圍的前提下，可以作各種各樣的修改。
權(quán)利要求
1.一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，包括由固定自旋方向的第1磁性層、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的第2磁性層、和夾入該第1與第2磁性層之間的絕緣層構(gòu)成的第1和第2MTJ元件；以及配置于該第1和第2MTJ元件之間，產(chǎn)生作用于該第1和第2MTJ元件的磁場(chǎng)的第1寫入線，其特征在于構(gòu)成該第1MTJ元件的第1磁性層、絕緣層和第2磁性層，與構(gòu)成該第2MTJ元件的第1磁性層、絕緣層和第2磁性層的位置關(guān)系為，相對(duì)于該第1寫入線對(duì)稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1和第2MTJ元件是在半導(dǎo)體襯底上疊置起來的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于從第1寫入線到第1MTJ元件的距離與從第1寫入線到第2MTJ元件的距離實(shí)質(zhì)上是相等的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第2磁性層配置在比第1磁性層更靠近第1寫入線的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1寫入線交叉，與第1MTJ元件的第1磁性層接觸，且產(chǎn)生作用于第1MTJ元件的磁場(chǎng)的第2寫入線，且第1寫入線與第1和第2MTJ元件是分離的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1MTJ元件的第2磁性層連接，用于從第1MTJ元件讀出數(shù)據(jù)的第1讀出線，且第2寫入線還具有用于從該第1MTJ元件讀出該數(shù)據(jù)的第2讀出線功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1寫入線交叉，與第2MTJ元件的第1磁性層接觸，且產(chǎn)生作用于第2MTJ元件的磁場(chǎng)的第2寫入線，且第1寫入線與第1和第2MTJ元件是分離的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第2MTJ元件的第2磁性層連接，用于從第2MTJ元件讀出數(shù)據(jù)的第1讀出線，且第2寫入線還具有用于從第2MTJ元件讀出數(shù)據(jù)的第2讀出線功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1寫入線交叉，與第1MTJ元件的與第1磁性層接觸，且產(chǎn)生作用于第1MTJ元件的磁場(chǎng)的第2寫入線，且第1寫入線與第1和第2MTJ元件的第2磁性層接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1寫入線還具有用于從該第1MTJ元件讀出數(shù)據(jù)的第1讀出線功能，第2寫入線還具有用于從第1MTJ元件讀出數(shù)據(jù)的第2讀出線功能。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1寫入線交叉，與第2MTJ元件的第1磁性層接觸，且產(chǎn)生作用于第2MTJ元件的磁場(chǎng)的第2寫入線，且第1寫入線接觸第1和第2MTJ元件的第2磁性層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1寫入線還具有用于從第2MTJ元件讀出數(shù)據(jù)的第1讀出線功能，第2寫入線還具有用于從第2MTJ元件讀出數(shù)據(jù)的第2讀出線功能。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1磁性層配置在比第2磁性層更靠近第1寫入線的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1寫入線交叉，與第1MTJ元件的第2磁性層接觸，且產(chǎn)生作用于第1MTJ元件的磁場(chǎng)的第2寫入線，且第1寫入線與第1和第2MTJ元件是分離的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1和第2MTJ元件的第1磁性層連接，用于從第1MTJ元件讀出數(shù)據(jù)的第1讀出線，且第2寫入線還具有用于從第1MTJ元件讀出數(shù)據(jù)的第2讀出線功能。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1寫入線交叉，與第2MTJ元件的第2磁性層接觸，且產(chǎn)生作用于第1MTJ元件的磁場(chǎng)的第2寫入線，且第1寫入線與第1和第2MTJ元件是分離的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第2MTJ元件的第1磁性層接觸，用于從第2MTJ元件讀出數(shù)據(jù)的第1讀出線，且第2寫入線還具有用于從第2MTJ元件讀出數(shù)據(jù)的第2讀出線功能。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1寫入線交叉，與第1MTJ元件的第2磁性層接觸，且產(chǎn)生作用于第1MTJ元件的磁場(chǎng)的第2寫入線，且第1寫入線與第1和第2MTJ元件的第1磁性層接觸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1寫入線還具有用于從第1MTJ元件讀出數(shù)據(jù)的第1讀出線功能，第2寫入線還具有用于從第1MTJ元件讀出該數(shù)據(jù)的第2讀出線功能。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1寫入線交叉，與第2MTJ元件的第2磁性層接觸，且產(chǎn)生作用于第2MTJ元件的磁場(chǎng)的第2寫入線，且第1寫入線與第1和第2MTJ元件的第1磁性層接觸。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1寫入線還具有用于從第2MTJ元件讀出數(shù)據(jù)的第1讀出線功能，第2寫入線還具有用于從第2MTJ元件讀出該數(shù)據(jù)的第2讀出線功能。
22.一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，包括由固定自旋方向的第1磁性層、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的第2磁性層、和夾入該第1與第2磁性層之間的絕緣層構(gòu)成的第1和第2MTJ元件；配置于該第1和第2MTJ元件之間，產(chǎn)生作用于該第1和第2MTJ元件的磁場(chǎng)的第1寫入線；以及配置于該第2和第3MTJ元件之間，產(chǎn)生作用于該第2和第3MTJ元件的磁場(chǎng)的第2寫入線；其特征在于構(gòu)成該第1MTJ元件的第1磁性層、絕緣層和第2磁性層，與構(gòu)成該第2MTJ元件的第1磁性層、絕緣層和第2磁性層的位置關(guān)系為相對(duì)于第1寫入線對(duì)稱，而且構(gòu)成該第2MTJ元件的第1磁性層、絕緣層和第2磁性層，與構(gòu)成該第3MTJ元件的第1磁性層、絕緣層和第2磁性層的位置關(guān)系為相對(duì)于第2寫入線對(duì)稱。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1、第2和第3MTJ元件是在半導(dǎo)體襯底上疊置起來的。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1寫入線與第1和第2MTJ元件的第1磁性層接觸，第2寫入線與第2和第3MTJ元件的第2磁性層接觸，第1和第2寫入線互相交叉。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1寫入線與第1和第2MTJ元件的第2磁性層接觸，第2寫入線與第2和第3MTJ元件的第1磁性層接觸，第1和第2寫入線互相交叉。
26.一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，包括具有疊置成多層的多個(gè)MTJ元件的陣列；配置于該陣列內(nèi)的第1導(dǎo)電線；以及配置在該陣列內(nèi)，具有與該第1導(dǎo)電線同樣功能，且配置于該第1導(dǎo)電線上邊的第2導(dǎo)電線，其特征在于該第1和第2導(dǎo)電線是串聯(lián)連接的。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1和第2導(dǎo)電線是在陣列的端部互相連接的。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1和第2導(dǎo)電線整體上蛇形配置在陣列內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1和第2導(dǎo)電線用于寫入動(dòng)作或讀出動(dòng)作。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1和第2導(dǎo)電線沿同一方向延伸。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括配置在陣列端部，連接到第1和第2導(dǎo)電線的接觸塞；以及連接到接觸塞的晶體管。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于晶體管配置在陣列的正下方。
33.根據(jù)權(quán)利要求26所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于由第1和第2導(dǎo)電線構(gòu)成的線的一端和另一端，一起位于陣列的一端部。
34.根據(jù)權(quán)利要求26所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于由第1和第2導(dǎo)電線構(gòu)成的線的一端位于陣列的一端部，由該第1和第2導(dǎo)電線構(gòu)成的線的另一端位于陣列的另一端部。
35.根據(jù)權(quán)利要求26所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于多個(gè)MTJ元件中，相同層內(nèi)配置的MTJ元件固定層的磁化方向是相同的。
36.根據(jù)權(quán)利要求26所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于多個(gè)MTJ元件中，不同層內(nèi)配置的MTJ元件固定層的磁化方向是相同的。
37.根據(jù)權(quán)利要求26所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于多個(gè)MTJ元件中，不同層內(nèi)配置的MTJ元件固定層的磁化方向是不同的。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于多個(gè)MTJ元件固定層的磁化方向，每1層都是不同的。
39.根據(jù)權(quán)利要求26所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于陣列具有疊置的第1、第2、第3和第4MTJ元件，第1導(dǎo)電線配置在該第1與第2MTJ元件之間，第2導(dǎo)電線配置在該第3與第4MTJ元件之間。
40.一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，包括具有疊置成多層的多個(gè)MTJ元件的陣列；配置在陣列內(nèi)的第1導(dǎo)電線；以及配置在陣列內(nèi)，具有與該第1導(dǎo)電線同樣功能，且配置于第1導(dǎo)電線上邊的第2導(dǎo)電線，其特征在于該第1和第2導(dǎo)電線是并聯(lián)連接的。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1和第2導(dǎo)電線是在陣列的端部互相連接的。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1和第2導(dǎo)電線整體上具有梯子形狀。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1和第2導(dǎo)電線用于寫入動(dòng)作或讀出動(dòng)作。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1和第2導(dǎo)電線沿同一方向延伸。
45.根據(jù)權(quán)利要求40所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括配置在陣列端部，連接到第1和第2導(dǎo)電線的接觸塞；以及連接到接觸塞的晶體管。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于晶體管配置在陣列的正下方。
47.根據(jù)權(quán)利要求40所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于由第1和第2導(dǎo)電線構(gòu)成的線的一端和另一端，一起位于陣列的一端部。
48.根據(jù)權(quán)利要求40所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于由第1和第2導(dǎo)電線構(gòu)成的線的一端位于陣列的一端部，由第1和第2導(dǎo)電線構(gòu)成的線的另一端位于陣列的另一端部。
49.根據(jù)權(quán)利要求40所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于多個(gè)MTJ元件固定層的磁化方向全部是相同的。
50.根據(jù)權(quán)利要求40所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于陣列具有疊置的第1、第2、第3和第4MTJ元件，第1導(dǎo)電線配置在第1與第2MTJ元件之間，第2導(dǎo)電線配置在第3與第4MTJ元件之間。
51.根據(jù)權(quán)利要求40所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括具有疊置成多層的多個(gè)MTJ元件的陣列；以及沿上述多個(gè)MTJ元件疊置的方向延伸，在寫入時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)的第1寫入線。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1寫入線與多個(gè)MTJ元件是分離的。
53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1寫入線是由多個(gè)MTJ元件共用的。
54.根據(jù)權(quán)利要求51所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1寫入線交叉，在寫入時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)的第2寫入線。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1和第2寫入線交叉的導(dǎo)電線。
56.根據(jù)權(quán)利要求51所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1寫入線連接到配置于該陣列正下方的開關(guān)元件上。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于開關(guān)元件是MOS晶體管。
58.根據(jù)權(quán)利要求51所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1寫入線是由疊置的多個(gè)接觸塞構(gòu)成的。
59.一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，包括具有疊置成多層的多個(gè)MTJ元件的陣列；以及沿上述多個(gè)MTJ元件疊置的方向延伸，且在讀出時(shí)產(chǎn)生讀出電流的第1寫入線。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1寫入線與多個(gè)MTJ元件相連接。
61.根據(jù)權(quán)利要求59所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1寫入線是由多個(gè)MTJ元件共用的。
62.根據(jù)權(quán)利要求59所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1寫入線交叉，在讀出時(shí)用來流動(dòng)讀出電流的第2寫入線。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，還包括與第1和第2寫入線交叉的導(dǎo)電線。
64.根據(jù)權(quán)利要求59所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1讀出線連接到配置于該陣列正下方的開關(guān)元件上。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于開關(guān)元件是MOS晶體管。
66.根據(jù)權(quán)利要求59所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1讀出線是由疊置的多個(gè)接觸塞構(gòu)成。
67.根據(jù)權(quán)利要求59所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于第1讀出線還具有寫入線功能。
全文摘要
提供一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。將MTJ元件在半導(dǎo)體襯底上邊疊置成多層。MTJ元件的固定層上，連接有起讀出線功能沿X方向延伸的第1導(dǎo)電線。MTJ元件的自由層上，連接有起寫入線和讀出線功能沿X方向延伸的第2導(dǎo)電線。寫入線沿Y方向延伸，并為在其上下存在的兩個(gè)MTJ元件所共用。在寫入線上下存在的兩個(gè)MTJ元件，相對(duì)于其寫入線對(duì)稱地進(jìn)行配置。
文檔編號(hào)G11C11/15GK1431663SQ02151849
公開日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者梶山健 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝