DE102004059409A1 - Magnetische Speichervorrichtung - Google Patents

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    • G11C11/15Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using thin-film elements using multiple magnetic layers

Abstract

Ein Direktzugriffsspeicher (MRAM), der eine magnetische Speicherzelle umfasst, die unter dem Einfluss eines Magnetfeldes zwischen zwei Zuständen umschaltbar ist, ist offenbart. Der MRAM umfasst außerdem eine elektrische Bitleitung, die mit der magnetischen Speicherzelle gekoppelt ist, zum Erzeugen des Magnetfeldes. Die elektrische Bitleitung umfasst eine leitfähige Komponente und eine magnetische Komponente, um einen Magnetfluss, der dem Magnetfeld zugeordnet ist, in Richtung der magnetischen Speicherzelle zu führen. Ein Wärmeisolator ist zwischen dem leitfähigen Abschnitt und der magnetischen Speicherzelle positioniert und die magnetische Komponente weist zumindest einen Führungsabschnitt auf, der sich von der leitfähigen Komponente in Richtung der magnetischen Speicherzelle erstreckt, um den Magnetfluss um zumindest einen Abschnitt des Wärmeisolators herumzuführen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf magnetische Speichervorrichtungen und insbesondere auf Verfahren und Strukturen zum Speichern von Daten in einer magnetischen Speichervorrichtung.
  • Nichtflüchtige Speichervorrichtungen, wie z. B. magnetische Direktzugriffsspeicher- (MRAM-) Vorrichtungen, sind im Austausch für flüchtige Speichervorrichtungen, wie z. B. dynamische Direktzugriffsspeicher- (DRAM-) Vorrichtungen, von Interesse. Derartige MRAM-Vorrichtungen umfassen ein Array einzelner MRAM-Zellen, die Tunnelungs-Magnetowiderstands-Speicherzellen (TMR-Zellen), Kolossal-Magnetowiderstands-Speicherzellen (CMR-Zellen) oder Riesen-Magnetowiderstands-Speicherzellen (GMR-Zellen) sein können.
  • Im allgemeinen umfassen die MRAM-Zellen eine Datenschicht und eine Referenzschicht. Die Datenschicht besteht aus einem magnetischen Material und während einer Schreiboperation kann die Magnetisierung der Datenschicht zwischen zwei entgegengesetzten Zuständen durch ein angelegtes Magnetfeld umgeschaltet werden und so können Binärinformationen gespeichert werden. Die Referenzschicht umfasst üblicherweise ein magnetisches Material, in dem die Magnetisierung festgelegt bzw. gepinnt ist, so dass das Magnetfeld, das an die Datenschicht angelegt wird und das teilweise die Referenzschicht durchdringt, eine ausreichende Stärke aufweist, um die Magnetisierung in der Referenzschicht umzuschalten.
  • In einer TMR-Zelle z. B. sind die Datenschicht und die Referenzschicht durch eine dünne dielektrische Schicht getrennt, die so angeordnet ist, dass ein Tunnelungsübergang gebildet wird. Die Wahrscheinlichkeit, dass Elektronen durch die dielektrische Schicht hindurch tunneln, hängt von der Richtung der Magnetisierung in der Datenschicht relativ zu der Richtung der Magnetisierung in der Referenzschicht ab. Deshalb ist die Struktur „magneto-resistent" bzw. „magneto-resistiv" und gespeicherte Informationen können aus der Größe von Tunnelungsströmen durch die Speicherzelle hergeleitet werden.
  • Im allgemeinen ist es von Vorteil, wenn die magnetischen Speicherzellen so klein wie möglich sind, um die Speicherdichte zu erhöhen und die Kosten zu reduzieren. Mit immer kleiner werdenden Zellen jedoch werden Wärmestabilitätsprobleme immer wichtiger. Um zu gewährleisten, dass gespeicherte Informationen nicht aufgrund eines zufälligen Umschaltens verloren gehen, das durch Umwelteinflüsse induziert wird, ist es nötig, dass die Datenschichten kleiner magnetischer Speicherzellen so angeordnet sind, dass die Magnetfeldstärke, die zum Umschalten der Magnetisierung erforderlich ist, höher als die für größere Speicherzellen ist. Leider macht die Notwendigkeit einer Erzeugung der größeren Feldstärken ein Umschalten der Speicherzellen während der Schreiboperation schwieriger.
  • Es ist bekannt, dass das Erhöhen der Temperatur der magnetischen Speicherzelle die Magnetfeldstärke, die zum Umschalten benötigt wird, senkt. Wenn z. B. ein elektrischer Strom durch die magnetische Speicherzelle läuft, entwickelt sich in der Zelle Wärme. Die entwickelte Wärme wird jedoch ohne weiteres durch die Bitleitungen weg von der Speicherzelle geleitet und kann deshalb nicht verwendet werden, um ein Umschalten der magnetischen Speicherzelle zu erleichtern.
  • Deshalb besteht ein Bedarf nach einer magnetischen Speichervorrichtung, in der ein Verlust von Wärme aus der magnetischen Speicherzelle reduziert ist und deshalb die Wärme zur Erleichterung eines Umschaltens verwendet werden kann.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Speichervorrichtung, ein Computersystem oder ein Verfahren mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Speichervorrichtung gemäß Anspruch 1, ein Computersystem gemäß Anspruch 15 oder ein Verfahren gemäß Anspruch 16 oder 19 gelöst.
  • Kurz gesagt umfasst ein Ausführungsbeispiel eines magnetischen Direktzugriffsspeichers (MRAM) der vorliegenden Erfindung eine magnetische Speicherzelle, die unter dem Einfluss eines Magnetfeldes zwischen zwei Zuständen umschaltbar ist. Der MRAM umfasst außerdem eine elektrische Bitleitung, die mit der magnetischen Speicherzelle gekoppelt ist, zum Erzeugen des Magnetfeldes. Die elektrische Bitleitung umfasst eine leitfähige Komponente und eine magnetische Komponente, um einen Magnetfluss, der dem Magnetfeld zugeordnet ist, in Richtung der magnetischen Speicherzelle zu führen. Ein Wärmeisolator bzw. thermischer Isolator ist zwischen dem leitfähigen Abschnitt und der magnetischen Speicherzelle positioniert und das magnetische Medium weist zumindest einen Führungsabschnitt auf, der sich von der leitfähigen Komponente in Richtung der magnetischen Speicherzelle erstreckt, um den Magnetfluss um zumindest einen Abschnitt des Wärmeisolators herum zu führen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer magnetischen Speichervorrichtung gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Speicherzelle einer magnetischen Speichervorrichtung gemäß einem weiteren spezifischen Ausführungsbeispiel;
  • 3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Speicherzelle einer magnetischen Speichervorrichtung gemäß einem weiteren spezifischen Ausführungsbeispiel;
  • 4 eine schematische Darstellung eines Computersystems, das die in 1 gezeigte magnetische Speichervorrichtung ausführt;
  • 5 ein Flussdiagramm für ein Verfahrensausführungsbeispiel; und
  • 6 ein Flussdiagramm für ein weiteres Verfahrensausführungsbeispiel.
  • 1 stellt einen magnetischen Direktzugriffsspeicher (MRAM) dar, der hierin durch das allgemeine Bezugszeichen 100 bezeichnet ist. Der MRAM 100 umfasst eine Anzahl magnetischer Speicherzellen 102. In diesem Fall ist jede Speicherzelle 102 eine Tunnelungs-Magnetowiderstands-Speicherzelle (TMR-Zelle) . Jede Zelle 102 ist auf einer elektrisch leitfähigen Bitleitung 104 positioniert. Jede magnetische Speicherzelle 102 ist ebenso in Kontakt mit einer Wortleitung 106 (zur Klarheit ist nur eine Wortleitung 106 gezeigt), so dass die magnetischen Speicherzellen zwischen Bitleitungen 104 und Wortleitungen 106 angeordnet sind.
  • 1 zeigt schematisch eine Schaltungseinheit 108 an, die einen Strom durch die Bitleitungen 104 erzeugt. Die Schaltungseinheit kann auch einen Strom durch die Wortleitungen 106 erzeugen (zur Klarheit sind elektrische Verbindungen zu der Schaltungseinheit 110 nur für die Bitleitungen 104 gezeigt und elektrische Verbindungen für die Wortleitungen 106 sind nicht gezeigt). Da die magnetischen Speicherzellen 102 einen endlichen spezifischen Widerstand aufweisen, kann auch ein Strom zwischen der Wortleitung 106 und Bitleitun gen 104 durch jeweilige magnetische Speicherzellen 102 fließen.
  • Die Bitleitungen 104 weisen einen leitfähigen Kern 110 und eine magnetische Komponente 112 auf, die den leitfähigen Kern 110 umhüllt. Der leitfähige Kern 110 ist aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit gebildet, wie z.B. Kupfer, und trägt den elektrischen Strom, der das Magnetfeld erzeugt, das zum Umschalten der Zellen 102 benötigt wird. Die Vorrichtung umfasst außerdem einen Wärmeisolator 114.
  • Die magnetische Umhüllung führt einen Magnetfluss, der dem Magnetfeld zugeordnet ist, das in dem leitfähigen Kern 110 erzeugt wird, in Richtung der magnetischen Speicherzelle, so dass eine ausreichende Magnetfeldstärke verfügbar ist, um ein Umschalten der magnetischen Speicherzelle zu ermöglichen.
  • Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Leseschaltung zum Erfassen des Widerstandswerts ausgewählter Speicherzellen 102 während Leseoperationen. Während Leseoperationen wird eine konstante Versorgungsspannung oder ein Massepotential an die Bitleitung 104 angelegt. Die konstante Versorgungsspannung kann durch eine externe Schaltung bereitgestellt werden. Die Leseschaltung ist nicht gezeigt, um die Beschreibung zu vereinfachen.
  • Die Vorrichtung 100 kann ein Array aufweisen, das eine beliebige Anzahl von Speicherzellen 102 aufweist, die in einer Anzahl von Zeilen und Spalten angeordnet sind. Ferner kann die Vorrichtung 100 weitere magnetische Speicherzellen aufweisen, wie z. B. Kolossal-Magnetowiderstands-Speicherzellen (CMR-Zellen) oder Riesen-Magnetowiderstands-Speicherzellen (GMR-Zellen).
  • 2 stellt ein weiteres MRAM-Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar und wird hierin durch das allgemeine Bezugszeichen 200 bezeichnet. 2 zeigt einen Ab schnitt eines MRAM 200 und einer Speicherzelle 202 detaillierter. Die Speicherzelle 202 weist eine Datenschicht 204 und eine Referenzschicht 206 auf. Die Referenzschicht 206 besteht aus einem magnetischen Material, in dem die Richtung einer Magnetisierung festgelegt bzw. gepinnt ist. Die Datenschicht 204 umfasst ein magnetisches Material und die Richtung der Magnetisierung ist als eine Funktion eines angelegten Magnetfelds umschaltbar. Zwischen der Datenschicht 204 und der Referenzschicht 206 angeordnet befindet sich eine dünne dielektrische Schicht 208, so dass, wenn ein geeignetes elektrisches Potential angelegt wird, ein Tunnelungsstrom durch die dielektrische Schicht fließt.
  • Im allgemeinen kann die Magnetisierung der Datenschicht 204 zwei entgegengesetzte Richtungen aufweisen, so dass Binärinformationen als eine Funktion der Richtung des Magnetfeldes gespeichert werden können.
  • Die Tunnelungswahrscheinlichkeit und deshalb der effektive Widerstandswert der Speicherzelle hängen von der Richtung der Magnetisierung in der Datenschicht 204 relativ zu der der Referenzschicht 206 ab. Deshalb ist es möglich, die Ausrichtung der Magnetisierung in der Datenschicht aus dem Tunnelungsstrom zu bestimmen, der von dem Widerstandswert der Speicherzelle 202 abhängt.
  • Die Speicherzelle 202 ist zwischen der Wortleitung 210 und der Bitleitung 212 angeordnet. Wenn ein Strom entlang der Bitleitung 212 angelegt wird, umgibt ein Magnetfeld die Bitleitung 212, das verwendet werden kann, um die Magnetisierung der Datenschicht 204 umzuschalten. Jede magnetische Speicherzelle kann eine Anzahl zusätzlicher Schichten aufweisen.
  • Die Bitleitung 212 weist einen leitfähigen Kern 214 und eine magnetische Komponente 216 auf, die den leitfähigen Kern 214 umhüllt. Der leitfähige Kern 214 ist aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit gebildet, wie z. B. Kup fer, und trägt den elektrischen Strom, der das Magnetfeld erzeugt, das zum Umschalten der Magnetisierung der Datenschicht 204 erforderlich ist. Die Vorrichtung umfasst außerdem einen Wärmeisolator 218. Die magnetische Umhüllung 216 weist zwei entfernte Führungsabschnitte auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel in Kontakt mit der Datenschicht 204 stehen und den Wärmeisolator 218 umhüllen.
  • Die magnetische Umhüllung führt einen Magnetfluss, der dem Magnetfeld zugeordnet ist, das in dem leitfähigen Kern 214 erzeugt wird, in Richtung der magnetischen Speicherzelle. Ferner kann aufgrund der entfernten Führungsabschnitte, die den Magnetfluss in die Nähe der Speicherzelle führen, der leitfähige Kern 214 der Bitleitung etwas entfernt von der magnetischen Speicherzelle 302 positioniert sein. Folglich ist der Bereich, durch den Wärme aus der magnetischen Speicherzelle in den leitfähigen Kern entweichen kann, verglichen mit Vorrichtungen des Stands der Technik reduziert. Ein Wärmeverlust der Speicherzelle kann deshalb reduziert werden und mehr Wärme kann verwendet werden, um ein Umschalten der magnetischen Speicherzelle zu erleichtern. Ferner wird, da der Wärmeisolator 218 zwischen dem leitfähigen Kern 214 und der Datenschicht 204 angeordnet ist, ein Wärmeverlust der Speicherzelle weiter reduziert.
  • Die magnetische Umhüllung 216 der Bitleitung 212 weist bei diesem Ausführungsbeispiel eine im wesentlichen U-förmige Querschnittsform auf und die Schenkel der U-förmigen Querschnittsform stehen in Kontakt mit der Datenschicht 204, so dass der leitfähige Kern 214 durch die magnetische Umhüllung 216 und den Wärmeisolator 218 umgeben ist, wobei der Wärmeisolator 218 durch den Kern 214, die magnetische Umhüllung 216 und die Datenschicht 204 umgeben ist.
  • Zur Klarheit zeigt 2 nur einen Abschnitt der Vorrichtung 200. Es ist zu erkennen, dass die gesamte Vorrichtung ferner Merkmale aufweist, wie z. B. ein Array magnetischer Speicherzellen 202, die durch Wort- und Bitleitungen ver bunden sind, wie z. B. 210 bzw. 212. Ferner sollte zu erkennen sein, dass jede magnetische Speicherzelle eine Anzahl zusätzlicher Schichten, wie z. B. Abdeck-, AF- und Keimschicht, aufweisen kann.
  • Bezug nehmend auf 3 ist ein MRAM gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel beschrieben. 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Abschnitts der Vorrichtung 300, die eine Speicherzelle 302 aufweist, die eine Datenschicht 304, eine dielektrische Schicht 306 und eine Referenzschicht 308 aufweist. Die Speicherzelle 302 wird durch die Wortleitung 310 kontaktiert.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Bitleitung 312 vorgesehen, die einen leitfähigen Kern 314 und eine magnetische Umhüllung 316 aufweist. Der leitfähige Kern 314 und die magnetische Umhüllung 316 sind analog zu denjenigen, die in 3 gezeigt und oben beschrieben sind. Ein Wärmeisolator 318 ist zwischen den Kern 314 und der magnetischen Speicherzelle 302 angeordnet. Der Wärmeisolator 318 ist analog zu dem, der in 2 gezeigt ist. Die magnetische Umhüllung 316 umhüllt den leitfähigen Kern 314, steht bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch nicht in Kontakt mit der Datenschicht 304.
  • Eine zusätzliche thermisch und elektrisch isolierende Schicht 320 ist zwischen der magnetischen Umhüllung 316, dem Wärmeisolator 318 und der magnetischen Speicherzelle 302 angeordnet. In diesem Fall stehen die thermisch isolierende Schicht 320 und der Wärmeisolator 318 in Kontakt miteinander und es sollte zu erkennen sein, dass beide wärmeisolierenden Medien 318 und 320 einstückig aus einem Material geformt sein können. Ein dünner Leseleiter 322 ist ebenso zwischen der Datenschicht 304 und der wärmeisolierenden Schicht 320 angeordnet.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel zeigen die Schenkel der U-förmigen Querschnittsform der Umhüllung 316 in Richtung der Datenschicht 304 und stehen in Kontakt mit der wärmeisolierenden Schicht 320. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Magnetfluss, der dem Magnetfeld zugeordnet ist, das in dem leitfähigen Kern 314 erzeugt wird, durch die Schenkel der Umhüllung 316 geführt und durchdringt dann die wärmeisolierende Schicht 320 und den dünnen Leseleiter 322, bevor er in die Datenschicht 304 durchdringt.
  • Da die magnetische Umhüllung 314 nicht in Kontakt mit der Datenschicht 304 steht, kann ein Wärmeverlust aus der magnetischen Speicherzelle 302 weiter reduziert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel steht der dünne Leseleiter 322 in Kontakt mit der Datenschicht 304, um eine elektrische Verbindung bereitzustellen, um die magnetische Speicherzelle während einer Leseoperation zu lesen. Der Leseleiter 322 weist eine Dicke von weniger als 50 nm auf und die Dicke liegt üblicherweise in dem Bereich zwischen 5 und 20 nm. In diesem Fall umfasst der Leseleiter 322 Titan, das eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, so dass ein Wärmeverlust durch den Leseleiter 322 eingeschränkt ist. Es sollte ferner zu erkennen sein, dass weitere Schichten zwischen dem magnetischen Material der magnetischen Speicherzelle 302 und der Bitleitung 312 angeordnet sein können.
  • Zur Klarheit zeigt 3 nur einen Abschnitt der Vorrichtung 300. Die Vorrichtung weist ein Array magnetischer Speicherzellen 302 auf, die durch eine Wort- und Bitleitungen, wie z. B. 310 bzw. 312, verbunden sind.
  • Bei beiden Ausführungsbeispielen können die magnetischen Umhüllungen 216 und 316 jedes geeignete magnetische Material umfassen und umfassen in diesen Fällen Nickel-Eisen- oder Kobalt-Eisen-Legierungen. Die leitfähigen Kerne 214 und 314 umfassen ein geeignetes leitfähiges Material, wie z. B. Kupfer. Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen weisen die magnetischen Umhüllungen 216 und 316 eine Dicke von etwa 10 nm auf und die Kerne 214 und 314 weisen eine Querschnittsfläche von etwa 100 × 200 nm auf. Das wärmeisolierende Material 218 und 318 und die wärmeisolierende Schicht 320 umfassen SiO2 oder Silizium-Nitrid, können jedoch auch jedes andere geeignete wärmeisolierende Material umfassen.
  • Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Wärmeisolator 218 eine Dicke von 100 nm auf. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Wärmeisolator 318 eine Dicke von 100 nm auf und das wärmeisolierende Material 320 weist eine Dicke von 50 nm auf.
  • Die Bitleitungen 212 und 312, die in den 2 bzw. 3 gezeigt sind, können wie folgt hergestellt werden. Bei einem Damaszener-Verfahren wird zuerst ein Graben in ein dielektrisches Substrat geätzt. Der Graben wird dann mit dem magnetischen Umhüllungsmaterial ausgekleidet, gefolgt durch die Aufbringung von Kupfer, um den Graben aufzufüllen. Bei einem chemisch-mechanischen Polier- (CMP-) Verfahren wird die Struktur dann planar gemacht. Das Kupfer wird dann vorzugsweise von der Oberseite der Struktur entfernt, entweder durch ein CMP-Verfahren, chemisches Nassätzen oder Ionenätzen. Die Vertiefungen, die in dem Kupfer zurückbleiben, werden dann durch das wärmeisolierende Material gefüllt. Der letzte Schritt beinhaltet ein weiteres CMP-Verfahren, um eine planare Oberfläche zu erzeugen, auf der nur magnetisches Umhüllungsmaterial und wärmeisolierendes Material (wie bei dem Fall der Bitleitung 212) freiliegen. In dem Fall der Bitleitung 312 beinhaltet der letzte Schritt die Aufbringung einer isolierenden Schicht 320 auf die planarisierte Oberfläche. Die magnetischen Speicherzellen werden dann auf dem Substrat und über den Bitleitungen unter Verwendung von in der Technik bekannten Herstellungstechniken erzeugt.
  • 4 zeigt ein Computersystem 400, das die in 1 gezeigte Speichervorrichtung ausführt. Das Computersystem 400 weist eine Hauptplatine 402, die mit einer zentralen Verarbeitungseinheit 404 und Magnetspeichervorrichtungsarrays 406 verbunden ist, auf. Die Magnetspeichervorrichtungsarrays 406 umfassen eine magnetische Speichervorrichtung, wie z. B. diejenige, die in 1 gezeigt ist. Das Magnetspeichervorrichtungsarray 406 und die zentrale Verarbeitungseinheit 404 sind mit einem gemeinsamen Bus 408 verbunden. Das Computersystem 404 weist einen Bereich weiterer Komponenten auf, die zur Klarheit nicht gezeigt sind.
  • 5 stellt ein Verfahrensausführungsbeispiel zum Speichern von Daten in einer magnetischen Speichervorrichtung, wie z. B. der in 1 gezeigten Vorrichtung 100, dar. Das Verfahren umfasst einen Schritt 502 eines Erwärmens der magnetischen Speicherzelle, einen Schritt 504 eines Anlegens eines elektrischen Stroms durch die Bitleitung der Vorrichtung, um das Magnetfeld zu erzeugen, und einen Schritt 506 eines Führens eines Magnetflusses, der dem Magnetfeld zugeordnet ist, durch eine magnetische Komponente entlang eines Wärmeleiters und in Richtung der magnetischen Speicherzelle, um ein Umschalten der Zelle zu erleichtern.
  • 6 stellt ein Verfahrensausführungsbeispiel zum Herstellen eines Leiters, wie z. B. der Bitleitung 104, für die magnetische Speichervorrichtung dar. Das Verfahren umfasst einen Schritt 602 eines Ätzens eines Grabens in ein Substrat, einen Schritt 604 eines Umhüllens des Grabens mit einem Umhüllungsmaterial, einen Schritt 606 eines Füllens eines leitfähigen Materials in den umhüllten Graben, einen Schritt 608 eines Entfernens eines Abschnitts des leitfähigen Materials aus dem gefüllten Graben, um einen Kanal innerhalb des leitfähigen Materials zu erzeugen, und einen Schritt 610 eines Füllens des Kanals mit einem wärmeisolierenden Material.
  • Obwohl die Erfindung Bezug nehmend auf bestimmte Beispiele beschrieben wurde, sollte für Fachleute auf diesem Gebiet zu erkennen sein, dass die Erfindung in vielen anderen For men ausgeführt sein kann. Die magnetischen Speicherzellen können z. B. Kolossal-Magnetowiderstands-Speicherzellen (CMR-Zellen) oder Riesen-Magnetowiderstands-Speicherzellen (GMR-Zellen) sein.
  • Ferner umhüllt die magnetische Komponente unter Umständen den Kern der Bitleitung nicht. Die Bitleitung kann z. B. auch keinen Kern aufweisen und kann selbst die magnetische Komponente umfassen. Zusätzlich kann ein isolierendes Material zwischen Wortleitungen und den magnetischen Speicherzellen angeordnet sein und die Wortleitungen können außerdem ein Umhüllungsmaterial aufweisen, das einen Abschnitt des Wärmeisolierers umgibt. Ebenso sollte zu erkennen sein, dass es unter Umständen nicht notwendig ist, die Schichten der Vorrichtungen 200 und 300, wie in den 2 und 3 gezeigt, auszurichten. Zumindest einer der entfernten Führungsabschnitte jeder magnetischen Komponente 216 bzw. 316 kann z. B. nicht in Kontakt mit den isolierenden Materialien 218 bzw. 318 stehen, so dass der Magnetfluss asymmetrisch in Richtung der jeweiligen magnetischen Speicherzellen geführt wird.

Claims (19)

  1. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung (100, 200, 300) mit folgenden Merkmalen: einer magnetischen Speicherzelle (102, 202, 302), die unter dem Einfluss eines Magnetfeldes zwischen zwei Zuständen umschaltbar ist; einer elektrischen Bitleitung (104, 212, 312), die mit der magnetischen Speicherzelle (102, 202, 302) gekoppelt ist, zum Erzeugen des Magnetfeldes, wobei die elektrische Bitleitung (104, 212, 312) eine leitfähige Komponente (110, 214, 314) und eine magnetische Komponente (112, 216, 316) aufweist, um einen Magnetfluss, der dem Magnetfeld zugeordnet ist, in Richtung der magnetischen Speicherzelle (102, 202, 302) zu führen; und einem thermischen Isolator (114, 218, 318), der zwischen der leitfähigen Komponente (110, 214, 314) und der magnetischen Speicherzelle (102, 202, 302) positioniert ist, wobei die magnetische Komponente (112, 216, 316) zumindest einen Führungsabschnitt aufweist, der sich von der leitfähigen Komponente (110, 214, 314) in Richtung der magnetischen Speicherzelle (102, 202, 302) erstreckt, um den Magnetfluss um zumindest einen Abschnitt des thermischen Isolators (114, 218, 318) herum zu führen.
  2. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der: der zumindest eine Führungsabschnitt sich entlang eines Abschnitts des thermischen Isolators (114, 218, 318) erstreckt.
  3. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der: die magnetische Komponente (112, 216, 316) und die leitfähige Komponente (110, 214, 314) einstückig aus einem magnetischen und leitfähigen Material gebildet sind.
  4. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der: die leitfähige Komponente (110, 214, 314) ein leitfähiger Kern (110, 214, 314) ist und die magnetische Komponente (112, 216, 316) um zumindest einen Abschnitt des Kerns (110, 214, 314) angeordnet ist.
  5. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der: die magnetische Komponente (112, 216, 316) den leitfähigen Kern (110, 214, 314) umhüllt.
  6. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der: die magnetische Komponente (112, 216, 316) zwei Führungsabschnitte aufweist, die sich von dem leitfähigen Kern erstrecken.
  7. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, bei der: die magnetische Komponente (112, 216, 316) eine im wesentlichen U-förmige Querschnittsform aufweist.
  8. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der: die magnetische Komponente in Kontakt mit einem magnetischen Material der magnetischen Speicherzelle steht.
  9. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der: der zumindest eine Führungsabschnitt der magnetischen Komponente in Kontakt mit der magnetischen Speicherzelle steht.
  10. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der: die magnetische Komponente (112, 216, 316) entfernt von der magnetischen Speicherzelle angeordnet ist.
  11. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung gemäß Anspruch 10, bei der: eine thermische Isolierungsschicht (320) zwischen der magnetischen Speicherzelle (302) und der magnetischen Komponente (316) angeordnet ist.
  12. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung gemäß Anspruch 11, bei der: der zumindest eine Führungsabschnitt in Kontakt mit der thermischen Isolierungsschicht steht.
  13. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung gemäß Anspruch 12, bei der: ein Leseleiter, der elektrisch mit dem magnetischen Material der magnetischen Speicherzelle verbunden ist, zwischen der magnetischen Speicherzelle und der thermischen Isolierungsschicht angeordnet ist.
  14. Magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die magnetische Direktzugriffsspeichervorrichtung (100, 200, 300) eine eines Arrays magnetischer Speichervorrichtungen ist.
  15. Computersystem mit folgenden Merkmalen: einer zentralen Verarbeitungseinheit (404); einer Hauptplatine (402), die mit der zentralen Verarbeitungseinheit (404) und einer Mehrzahl magnetischer Speichervorrichtungen (406) gekoppelt ist, die mit der Hauptplatine (402) gekoppelt sind, wobei jede magnetische Speichervorrichtung (406) folgende Merkmale aufweist: eine magnetische Speicherzelle (102, 202, 302), die unter dem Einfluss eines Magnetfeldes zwischen zwei Zuständen umschaltbar ist; eine elektrische Bitleitung (104, 212, 312), die mit der magnetischen Speicherzelle (102, 202, 302) gekoppelt ist, zum Erzeugen des Magnetfeldes, wobei die elektrische Bitleitung (104, 212, 312) eine leitfähige Komponente (110, 214, 314) und eine magnetische Komponente (112, 216, 316) aufweist, um einen Magnetfluss, der dem Magnetfeld zugeordnet ist, in Richtung der magnetischen Speicherzelle (102, 202, 302) zu führen; und einen thermischen Isolator (114, 218, 318), der zwischen der leitfähigen Komponente (110, 214, 314) und der magnetischen Speicherzelle (102, 202, 302) positioniert ist, wobei die magnetische Komponente (112, 216, 316) zumindest einen Führungsabschnitt aufweist, der sich von der leitfähigen Komponente (110, 214, 314) in Richtung der magnetischen Speicherzelle (102, 202, 302) er streckt, um den Magnetfluss um zumindest einen Abschnitt des thermischen Isolators (114, 218, 318) herum zu führen.
  16. Verfahren zum Speichern von Daten in einer magnetischen Speichervorrichtung des Typs, die eine magnetische Speicherzelle, die bei dem Anlegen eines Magnetfeldes an die Zelle zwischen zwei Zuständen umschaltbar ist, und eine Bitleitung für die Erzeugung des Magnetfeldes aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erwärmen (502) der magnetischen Speicherzelle; Anlegen (504) eines elektrischen Stroms durch die Bitleitung, um das Magnetfeld zu erzeugen; und Führen (506) eines Magnetflusses, der dem Magnetfeld zugeordnet ist, durch eine magnetische Komponente entlang eines thermischen Isolators und in Richtung der magnetischen Speicherzelle, um ein Umschalten der Zelle zu erleichtern.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 16, bei dem: der Schritt des Führens (506) des Magnetflusses durch die magnetische Komponente so ausgeführt wird, dass der Magnetfluss von der magnetischen Komponente direkt zu dem magnetischen Material der magnetischen Speicherzelle geführt wird.
  18. Verfahren gemäß Anspruch 16, bei dem: der Schritt des Führens (506) des Magnetflusses durch die magnetische Komponente so ausgeführt wird, dass der Magnetfluss durch die magnetische Komponente geführt wird und dann durch ein zusätzliches Material durchdringt, das zwischen der magnetischen Komponente und dem magnetischen Material der magnetischen Speicherzelle angeordnet ist, bevor der Magnetfluss die magnetische Speicherzelle durchdringt.
  19. Verfahren zum Herstellen eines Leiters für eine magnetische Speichervorrichtung, mit folgenden Schritten: Ätzen (602) eines Grabens in ein Substrat; Umhüllen (604) des Grabens mit einem Umhüllungsmaterial; Füllen (606) eines leitfähigen Materials in den umhüllten Graben; Entfernen (608) eines Abschnitts des leitfähigen Materials aus dem gefüllten Graben, um einen Kanal innerhalb des leitfähigen Materials zu erzeugen; und Füllen (610) des Kanals mit einem wärmeisolierenden Material.
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