DE10362176B4 - Magnetische Speichervorrichtung mit wahlfreiem Zugriff (MRAM) mit nicht parallelen Haupt- und Bezugs-Magnetwiderständen - Google Patents

Abstract

Magnetspeichervorrichtungsstruktur mit wahlfreiem Zugriff mit einer Hauptzellenzone (A1, A2) und einer Bezugszellenzone (B) benachbart der Hauptzellenzone, wobei die Magnetspeichervorrichtungsstruktur mit wahlfreiem Zugriff folgendes aufweist: eine Vielzahl an Hauptmagnetwiderständen (40a), die in der Hauptzellenzone (A1, A2) entlang von Reihen und Spalten angeordnet sind, wobei jede der Hauptmagnetwiderstände (40a) eine erste Breite und eine erste Länge aufweist, und zwar gesehen in einer Draufsicht; und eine Vielzahl an Bezugsmagnetwiderständen (40b), die in der Bezugszellenzone (B) entlang einer Spalte angeordnet sind, wobei jeder der Bezugsmagnetwiderstände (40b) eine zweite Breite und eine zweite Länge aufweist, wobei eine Längenrichtung der Hauptmagnetwiderstände (40a) eine Längenrichtung der Bezugsmagnetwiderstände (40b) in einem Winkel von 90° schneidet, wobei: die erste und die zweite Länge größer sind als jeweils die erste und die zweite Breite, und bei der jeder der Hauptmagnetwiderstände (40a) und der Bezugsmagnetwiderstände (40b) eine rechteckförmige Gestalt oder eine ovale Gestalt aufweist, gesehen in Draufsicht.

Description

• Die Erfindung betrifft beispielhaft integrierte Schaltungsspeichervorrichtungen und beispielhaft Betriebsverfahren derselben, und spezieller magnetische Speicherzellen mit wahlfreiem Zugriff (MRAM) und beispielhaft Betriebsverfahren derselben.
• MRAMs wurden weit verbreitet eingesetzt und in nichtflüchtigen Speichervorrichtungen verwendet, die mit niedriger Spannung und einer hohen Geschwindigkeit arbeiten können. In einer MRAM-Zelle werden Daten in einem magnetischen Widerstand gespeichert, der einen magnetischen Tunnel-Junction (MTJ) enthält, mit ersten und zweiten ferromagnetischen Schichten und mit einer Tunnel-Isolierschicht dazwischen. Bei einigen Ausführungsformen wird die magnetische Polarisation der ersten ferromagnetischen Schicht, die auch als freie Schicht bezeichnet wird, unter Verwendung eines magnetischen Feldes, welches den MTJ kreuzt, geändert. Das magnetische Feld kann durch irgendeinen elektrischen Strom induziert werden, der um den MTJ herum verläuft, und die magnetische Polarisation der freien Schicht kann parallel oder antiparallel zu der magnetischen Polarisation der zweiten ferromagnetischen Schicht verlaufen, die auch als eine gepinnte Schicht bezeichnet wird. Gemäß der Spintronik (spintronics), die auf der Quantenmechanik basiert, kann ein Tunnelstrom, der durch den MTJ in der parallelen Richtung hindurch verläuft, größer sein als derjenige in der antiparallelen Richtung. Daher können die magnetischen Polarisationen der freien Schicht und der gepinnten Schicht den elektrischen Widerstand des magnetischen Widerstandes festlegen, um eine Anzeige der gespeicherten Information in dem MRAM zu liefern.
• Eine MRAM-Vorrichtung wird in der Veröffentlichung von Durlam et al. mit dem Titel ”A Low Power 1 Mbit MRAM Based on 1T1MTJ Bit Cell Integrated With Copper Interconnects”, 2002 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers, S. 158–161, beschrieben. 7 der Veröffentlichung von Durlam et al., die hier als 1 reproduziert ist, veranschaulicht den MRAM-Speicherkernblock mit einer Mittelpunktbezugsgenerator-Schaltungsanordnung. 6 von Durlam et al., die hier als 2 reproduziert ist, veranschaulicht graphisch den gemessenen minimalen, maximalen und mittleren Widerstand und veranschaulicht die berechneten Mittelwiderstandskurven, aufgetragen gegenüber der Vorspannung für eine Mittelpunktgenerator-Bezugszelle.
• Ein anderer Mittel-Bezugsgenerator für eine MRAM-Vorrichtung ist in dem US-Patent US 6 445 612 B1 von Naji beschrieben, mit dem Titel ”MRAM With Midpoint Generator Reference and Method for Readout”. Wie in dem Abstract dieses Patents beschrieben ist, enthält die MRAM-Architektur eine Datensäule von Speicherzellen und eine Bezugssäule, die einen Mittelpunktgenerator benachbart der Datensäule auf einem Substrat positioniert, enthält. Die Speicherzellen und der Mittelpunktgenerator enthalten ähnliche magneto-resistive Speicherelemente, z. B. MTJ-Elemente. Die MTJ-Elemente des Generators werden jeweils gesetzt auf eines von Rmax und Rmin und werden miteinander verbunden, um einen Gesamtwiderstand eines Mittelpunktes zwischen Rmax und Rmin vorzusehen. Eine Differenz-Ausleseschaltung ist an die Datensäule gekoppelt und auch an die Bezugssäule gekoppelt, um differentiell eine Datenspannung mit der Bezugsspannung zu vergleichen.
• Ein anderer Mittelpunktbezugsgenerator für eine MRAM-Vorrichtung ist in dem US-Patent US 6 055 178 A von Naji beschrieben, mit dem Titel ”Magnetic Random Access Memory With a Reference Memory Array”. Wie in diesem Patent beschrieben ist, enthält eine MRAM-Vorrichtung ein Speicherarray und ein Bezugsspeicherarray. Das Speicherarray ordnet magnetische Speicherzellen in Reihen und Spalten an, um Informationen zu speichern, und das Bezugsspeicherarray bildet Bezugsspeicherzellen zum Halten von Bezugsinformationen in einer Reihenzeile. Die magnetische Speicherzelle besitzt einen Maximalwiderstand und einen Minimalwiderstand gemäß den magnetischen Zuständen in der Zelle. Jede Bezugsspeicherzelle besitzt eine magnetische Speicherzelle und einen Transistor, die in Reihe gekoppelt sind und wobei ein Bezugswiderstand über der Bezugsspeicherzelle und dem Transistor geschaltet ist. Der Transistor wird durch eine Bezugsreihenleitungssteuerung gesteuert, wie dies auch bei dem Bezugswiderstand der Fall ist, um einen Mittelwert zwischen dem maximalen Widerstand und dem minimalen Widerstand der magnetischen Speicherzelle anzuzeigen. Ein Bitleitungsstrom und ein Bezugsbitstrom werden für die magnetische Speicherzelle und die Bezugsspeicherzelle jeweils erzeugt. Die magnetischen Zustände wechseln den Bitleitungsstrom ab, der mit dem Bezugsbitstrom verglichen wird, um eine Ausgangsgröße zu liefern.
• Andere MRAM-Vorrichtungen sind in dem US-Patent US 5 982 660 A von Bhattacharyya et al. beschrieben, mit dem Titel ”Magnetic Memory Cell With Off-Axis Reference Layer Orientation for Improved Response”, und auch in dem US-Patent 6,479,353 von Bhattacharyya beschrieben, mit dem Titel ”Reference Layer Structure in a Magnetic Storage Cell”.
• Weiterer relevanter Stand der Technik wird in folgenden Druckschriften offenbart:
  QI YUNONG, XING D. Y., DONG JINMING: ”Relation between Julliere and Slonczewski models of tunneling magnetoresistance” Phys. Rev. 13 Bd. 58 Nr. 5, 1.8.1998, 2783–2787;
  JEONG, W. C.; KIM, H. J.; PARK, J. H., JEONG, C. W.; LEE, E. Y.; OH, J. H.; JEONG, G. T.; KOH, G. H.; KOO H. C., LEE, S. H.; LEE, S. Y.; SHIN, J. M.; JEONG, H. S.; KINAM KIM: ”A new refernce signal generation method for MRAM using a 90-degree rotated MTJ” IEEE Transactions of Magnetics, Bd. 40, Nr. 4, Juli 2004, 2628–2630;
  VAN DER HEIJDEN P. A. A., SWÜSTE C. H. W., DE JONGE W. J. M., GAINES J. M., VAN EEMEREN J. T. W. M., SCHEP K. M.: ”Evidence for Roughness Driven 90° Coupling in FE₃O₄/NiO/Fe₃O₄ Trilayers” Phys. Rev. Lett., Bd. 82, Nr 5, 1.2.1999, 1020–1023;
  PARKIN, S. S. P.; ROCHE, K. P.: SAMANT, M. G.; RICE, P. M.; O'SULLIVAN, E. J.; BROWN, S. L.; BUCCHIGANO, J.; ABRAHAM, D. W.; LU, YU; ROOKS, M.; TROUILLOUD, P. L.; WANNER, R. A.; GALLAGHER, W. J.: ”Exchange-biased magnetic tunnel junctions and application to nonvolatile magnetic random access memory (invited)” Journal of Applied Physics, Bd. 85, Nr. 8, 15. April 1999, 5828–5833;
  JEONG, H. S.; JEONG, G. T.; KOH G. H., SONG I. H., PARK W. J., KIM T. W., CHUNG S. J., HWANG Y. N., AHN S. J., KIM H. J., HONG J. S., JEONG W. C., LEE S. H., PARK J. H., CHO W. Y., KIM J. S., PARK S. O., CHUNG U. I., KIM K.: ”Fully integrated MRAM with novel reference cell scheme,” in IEDM Tech. Dig., 8.–11. Dez. 2002, 551–554;
  US 6 392 923 B1 ;
  US 6 317 376 B1 ;
  US 6 426 907 B1 ;
  US 5 946 228 A und
  DE 101 64 283 A1 .
• Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Magnetspeichervorrichtungsstruktur mit wahlfreiem Zugriff (MRAM) mit einer Hauptzellenzone (A1, A2) und einer Bezugszellenzone (B) bereitzustellen, bei der die die benötigte Fläche möglichst klein ist.
• Die Aufgabe wird gelöst durch eine Magnetspeichervorrichtungsstruktur nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• 1 ist ein Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen MRAM-Speicherkernblocks mit einer Mittelpunktbezugsgenerator-Schaltungsanordnung.
• 2 veranschaulicht in graphischer Form einen gemessenen minimalen, maximalen und mittleren Widerstand und veranschaulicht berechnete mittlere Widerstandswertkurven gegenüber einer Vorspannung einer Mittelpunktgeneratorbezugszelle von 1.
• 3 ist eine Draufsicht, die einen Abschnitt einer magnetischen Speichervorrichtung mit wahlfreiem Zugriff gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• 4 bis 6 zeigen Querschnittsansichten entlang einer Linie I-I von 3, wobei Verfahren zur Herstellung von magnetischen Speichervorrichtungen mit wahlfreiem Zugriff gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht sind.
• 7 ist eine äquivalente Schaltung einer magnetischen Speichervorrichtung mit wahlfreiem Zugriff, die in 3 gezeigt ist, wobei ein Leseverstärker daran angeschlossen mit enthalten ist.
• Detaillierte Beschreibung
• Die vorliegende Erfindung wird nun im folgenden vollständiger unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Die Erfindung kann jedoch in sehr unterschiedlichen Formen realisiert werden und sie ist nicht auf die hier dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr dienen diese Ausführungsformen dazu, um eine sorgfältige und komplette Offenbarung der Erfindung zu liefern und um die Erfindung Fachleuten voll verständlich zu machen. In den Zeichnungen sind die Größe und relativen Größen und Schichten und auch Zonen der Übersichtlichkeit halber übertrieben dargestellt. Darüber hinaus enthält jede hier beschriebene und veranschaulichte Ausführungsform auch eine Ausführungsform vom komplementären Leitfähigkeitstyp. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen auch gleiche Elemente.
• Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn ein Element als ”verbunden oder angeschlossen” oder als ”gekoppelt” mit einem anderen Element bezeichnet wird, es direkt verbunden oder angeschlossen oder mit dem anderen Element gekoppelt sein kann oder auch mit Zwischenfügung von Elementen gekoppelt sein kann. Es sei auch darauf hingewiesen, daß dann, wenn ein Element, wie beispielsweise eine Schicht, eine Zone oder ein Substrat so bezeichnet wird, daß es ”auf” einem anderen Element vorhanden ist, es direkt auf dem anderen Element vorhanden sein kann oder auch Elemente zwischengefügt sein können. Ferner werden relative Ausdrücke wie ”unterhalb”, ”Boden” oder ”äußere” hier verwendet, um eine Beziehung von einer Schicht oder Zone zu einer anderen Schicht oder Zone relativ zu einem Substrat oder einer Basisschicht zu beschreiben, wie dies in den Figuren veranschaulicht ist. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Ausdrücke alle unterschiedlichen Orientierungen der Vorrichtungen zusätzlich zu der Orientierung, die in den Figuren herausgegriffen ist, mit umschließen. Schließlich bedeutet der Ausdruck ”direkt”, daß keine dazwischen gefügten Elemente vorhanden sind.
• 3 ist eine Draufsicht, die einen Abschnitt einer Zellenarrayzone einer MRAM-Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• Gemäß 3 umfaßt eine Zellenarrayzone eine Vielzahl an aktiven Zonen 13a, die zweidimensional auf einer Fläche eines MRAM-Substrats, wie beispielsweise einem Halbleitersubstrat entlang Reihen oder Spalten aufgereiht oder angeordnet sind. Es sei darauf hingewiesen, daß die hier verwendeten Ausdrücke ”Reihe” und ”Spalte” dazu verwendet werden, um unterschiedliche Richtungen auf einer MRAM-Substratfläche zu bezeichnen und dabei nicht eine absolut horizontale oder vertikale Richtung angegeben werden soll. Bei einigen Ausführungsformen verlaufen die Reihen parallel zu einer x-Achse und die Spalten verlaufen parallel zu einer y-Achse. Auch enthält eine Zellenarrayzone eine Bezugszellenzone B als auch eine erste Hauptzellenzone A1 und eine zweite Hauptzellenzone A2, die auf sich gegenüber liegenden Seiten von jeweils der Bezugszellenzone B gelegen sind. Die aktiven Zonen 13a in der Bezugszellenzone B sind eindimensional entlang einer Spalte angeordnet und die aktiven Zonen 13a in den ersten und zweiten Hauptzellenzonen A1 und A2 sind zweidimensional entlang den Reihen und Spalten angeordnet. Alle aktiven Zonen 13a in der Bezugszellenzone B und die erste und die zweite Hauptzellenzone A1 und A2 sind parallel zu den y-Achsen bei einigen Ausführungsformen angeordnet.
• Eine Vielzahl an Wortleitungen 15 sind über den aktiven Zonen 13a angeordnet. Mehr im einzelnen ist ein Paar von Wortleitungen 15 über den jeweiligen aktiven Zonen 13a angeordnet. Daher sind die Wortleitungen 15 parallel zur x-Achse verlaufend angeordnet. Gemeinsame Sourcezonen sind an den aktiven Zonen 13a zwischen dem Paar der Wortleitungen 15 ausgebildet und es sind Drainzonen an beiden Enden der aktiven Zonen 13a ausgebildet. Als ein Ergebnis ist ein Paar von Zugriffstransistoren an den jeweiligen aktiven Zonen 13a ausgebildet. Eine gemeinsame Leitung, die auch als gemeinsame Sourceleitung 21b bezeichnet wird, ist zwischen dem Paar der Wortleitungen 15 angeordnet. Die gemeinsame Sourceleitung 21b ist elektrisch mit den Sourcezonen über gemeinsame Sourceleitungskontaktlöcher 20 verbunden, welche die gemeinsamen Sourcezonen freilegen. Auch ist ein Paar von Ziffernleitungen 21a auf sich gegenüber liegenden Seiten der gemeinsamen Sourceleitung 21b jeweils angeordnet. Die Ziffernleitungen 21a besitzen Öffnungen 21', die über den Drainzonen gelegen sind, die in den jeweiligen Reihe aufgereiht sind.
• Eine Vielzahl an länglichen Magnetwiderständen sind zweidimensional entlang den Reihen und Spalten über dem Substrat aufgereiht angeordnet, welches die Ziffernleitungen 21a und die gemeinsame Sourceleitung 21b aufweist. Jeder der Magnetwiderstände ist über den jeweiligen Drainzonen gelegen. Die Magnetwiderstände umfassen Hauptmagnetwiderstände 40a, die in den Hauptzellenzonen A1 und A2 aufgereiht angeordnet sind, als auch Bezugsmagnetwiderstände 40b, die in der Bezugszellenzone B aufgereiht sind. Als ein Ergebnis sind die Hauptmagnetwiderstände 40a zweidimensional entlang den Reihen und Spalten angeordnet und es sind die Bezugsmagnetwiderstände 40b eindimensional entlang einer Spalte aufgereiht angeordnet. Die Bodenflächen der Magnetwiderstände 40a und 40b sind elektrisch mit den Drainzonen über Kontaktlöcher 25 verbunden, die jeweils die Drainzonen freilegen. Die Kontaktlöcher 25 verlaufen durch zentrale Zonen der Öffnungen 21' der Ziffernleitungen 21a. Demzufolge sind die Magnetwiderstände 40a und 40b von den Ziffernleitungen 21a isoliert.
• Jeder der länglichen Magnetwiderstände 40a und 40b besitzt eine Breite oder Weite W und eine Länge L, die größer ist als die Breite W, und zwar gesehen in einer Draufsicht. Somit besitzen die jeweiligen Magnetwiderstände 40a und 40b eine rechteckförmige Gestalt, wenn man, wie in 3 in Draufsicht, die Widerstände betrachtet. Alternativ können die jeweiligen Magnetwiderstände 40a und 40b auch eine ovale oder eine andere längliche Gestalt haben, und zwar mit einer Länge L und einer Breite W, wenn man in Draufsicht blickt.
• Die Hauptmagnetwiderstände 40a sind so angeordnet, daß sie parallel zu einer einzelnen Richtung verlaufen. Beispielsweise können die Hauptmagnetwiderstände 40a so angeordnet sein, daß sie parallel zu der x-Achse (den Reihen) verlaufen, wie in 3 gezeigt ist. Im Gegensatz dazu können die Bezugsmagnetwiderstände 40b so aufgereiht bzw. angeordnet sein, daß sie die einzelne Richtung in einem von Null verschiedenen Winkel kreuzen. Somit erstreckt sich die Vielzahl der länglichen Bezugsmagnetwiderstände 40b entlang der Substratfläche nicht parallel zu der Vielzahl der länglichen Hauptmagnetwiderstände 40a. Bei einigen Ausführungsformen können die Bezugsmagnetwiderstände 40b so angeordnet sein, daß sie senkrecht zu der einzelnen Richtung verlaufen. Mit anderen Worten sind die Bezugsmagnetwiderstände 40b so angeordnet, daß sie parallel zu einer Richtung angeordnet sind, die senkrecht zu den Hauptmagnetwiderständen 40a auf der x-y-Ebene verläuft, wie in 3 gezeigt ist.
• Jeder der Magnetwiderstände 40a und 40b umfaßt eine Bodenelektrode, eine MTJ-Struktur und eine obere Elektrode, die aufeinanderfolgend gestapelt sind. Bei einigen Ausführungsformen besitzen die Hauptmagnetwiderstände 40a die gleiche Struktur und Abmessungen wie die Bezugsmagnetwiderstände 40b. Somit ist jede der Bodenelektroden elektrisch mit den jeweiligen Drainzonen verbunden. Um mehr in Einzelheiten zu gehen, so umfaßt jeder der Hauptmagnetwiderstände 40a eine Hauptbodenelektrode, eine Haupt-MTJ-Struktur und eine obere Hauptelektrode, die sequentiell aufeinandergestapelt sind und jeder der Bezugsmagnetwiderstände 40b umfaßt eine Bezugsbodenelektrode, eine Bezugs-MTJ-Struktur und eine obere Bezugselektrode, die sequentiell übereinandergestapelt sind. Jede der Haupt-MTJ-Strukturen umfaßt eine Haupt-Pinning-Schicht, eine gepinnte Hauptschicht, eine Haupt-Tunnelschicht und eine freie Hauptschicht, die aufeinanderfolgend gestapelt sind, und jede der Bezugs-MTJ-Strukturen umfaßt eine Bezugs-Pinning-Schicht, eine gepinnte Bezugsschicht, eine Bezugs-Tunnelschicht und eine freie Bezugsschicht, die sequentiell aufgestapelt sind.
• Eine Vielzahl der Bitleitungen ist über dem Substrat angeordnet, welches die Magnetwiderstände 40a und 40b aufweist. Die Bitleitungen sind parallel zu der y-Achse angeordnet. Die Bitleitungen umfassen Hauptbitleitungen 45a, die in den Hauptzellenzonen A1 und A2 angeordnet sind, als auch Bezugsbitleitungen 45b, die in der Bezugszellenzone B angeordnet sind. Jede der Hauptbitleitungen 45a ist elektrisch mit den oberen Oberflächen der Hauptmagnetwiderstände 40a (z. B. den oberen Hauptelektroden) verbunden, die in den jeweiligen Reihen aufgereiht sind, und zwar über Hauptbitleitungskontaktlöcher 43a. In ähnlicher Weise ist die Bezugsbitleitung 45b elektrisch mit den oberen Oberflächen der Bezugsmagnetwiderstände 40b verbunden (z. B. den oberen Bezugselektroden), und zwar über Bezugsbitleitungskontaktlöcher 43b.
• Die 4 bis 6 zeigen Querschnittsansichten, und zwar entlang der Linie I-I in 3, um beispielhafte Verfahren zur Herstellung einer MRAM-Vorrichtung zu veranschaulichen.
• Gemäß den 3 und 4 ist eine Isolierschicht 13 an einer vorbestimmten Zone eines p-leitenden Halbleitersubstrats 11 benachbart einer Fläche 11a ausgebildet, wobei das Substrat 11 eine Hauptzellenzone und eine Bezugszellenzone B aufweist. Die Isolierschicht 13 definiert aktive Zonen 13a. Die Hauptzellenzone umfaßt eine erste Hauptzellenzone A1 und eine zweite Hauptzellenzone A2, die voneinander getrennt sind. Die Bezugszellenzone B ist zwischen der ersten und der zweiten Hauptzellenzone A1 und A2 zwischengefügt. Alternativ können die erste und die zweite Hauptzellenzone A1 und A2 in eine Hauptzellenzone zusammengeführt sein. In diesem Fall kann die Bezugszellenzone B an einer Seite der Hauptzellenzone gelegen sein.
• An den Oberflächen der aktiven Zonen 13a ist eine Gateisolierschicht (nicht gezeigt) ausgebildet. Eine Gateleiterschicht ist auf der Fläche 11a des Substrats ausgebildet, welches die Gateisolierschicht aufweist. Die Gateleiterschicht ist in ein Muster geformt, um eine Vielzahl von Wortleitungen (15 in 3) zu bilden, die über den aktiven Zonen 13a diese kreuzend verlaufen. Es sind n-leitende Fremdstoffionen in die aktive Zone 13a implantiert, und zwar unter Verwendung der Wortleitungen 15 und der Isolierschicht 13 als Ionenimplantationsmasken, wodurch gemeinsame Sourcezonen und Drainzonen 17 an den Oberflächen der aktiven Zonen 13a gebildet sind. Demzufolge ist ein Paar von Zugriffstransistoren an den jeweiligen aktiven Zonen 13a ausgebildet. Das Paar der Zugriffstransistoren benutzt die einzelne gemeinsame Sourcezone gemeinsam.
• Eine erste Zwischenschicht-Isolierschicht 19 ist auf der Fläche 11a des Substrats gebildet, welches die Zugriffstransistoren enthält. Die erste Zwischenschicht-Isolierschicht 19 ist in ein Muster gebracht, um gemeinsame Sourceleitungskontaktlöcher (20 von 3) zu bilden, die die gemeinsamen Sourcezonen freilegen. Eine leitende Schicht wurde dann auf der Fläche 11a des Substrats gebildet, welches die gemeinsamen Sourceleitungskontaktlöcher 20 aufweist. Die leitende Schicht ist in ein Muster geformt, um Ziffernleitungen 21a (digit lines) zu bilden, die über die Drainzonen 17 kreuzen, und die gemeinsamen Sourceleitungen (21b in 3) zu bilden, welche elektrisch mit den gemeinsamen Sourcezonen verbunden sind. Die Ziffernleitungen 21a sind so ausgebildet, daß sie Öffnungen 21' besitzen, die über den Drainzonen 17 gelegen sind.
• Gemäß den 3 und 5 ist eine zweite Zwischenlagen-Isolierschicht 23 auf dem Substrat ausgebildet, welches gemeinsame Sourceleitungen und Ziffernleitungen 21a aufweist. Die zweite Zwischenlagen-Isolierschicht 23 und die erste Zwischenlagen-Isolierschicht 21 werden aufeinanderfolgend in ein Muster geformt, um Kontaktlöcher 25 auszubilden, welche in zentrale Zonen der Öffnungen 21' eindringen und die Drainzonen 17 freilegen. Es werden Kontaktpfropfen 27 in den Kontaktlöchern 25 ausgebildet, was in herkömmlicher Weise erfolgen kann. Eine Bodenelektrodenschicht, eine Pinning-Schicht, eine gepinnte Schicht, eine Tunnelschicht, eine freie Schicht und eine obere Elektrodenschicht werden nachfolgend auf der Fläche 11a des Substrats ausgebildet, welches die Kontaktpfropfen 27 aufweist. Bei einigen Beispielen wird die Bodenelektrodenschicht als eine Titanschicht oder eine Tantalschicht ausgebildet und die Pinning-Schicht ist als eine nicht-ferromagnetische Schicht ausgebildet, wie beispielsweise als eine FeMn-Schicht, eine IrMn-Schicht oder eine PtMn-Schicht. Auch sind bei einigen Beispielen die gepinnte Schicht und die freie Schicht aus einer ferromagnetischen Schicht gebildet, wie beispielsweise als eine CoFe-Schicht oder eine NiFe-Schicht. Ferner ist bei einigen Beispielen die Tunnelschicht als Isolierschicht ausgebildet, wie beispielsweise in Form einer Aluminiumoxidschicht (Al₂O₃), und die obere Elektrodenschicht ist als eine Tantalschicht ausgebildet.
• Die obere Elektrodenschicht, die freie Schicht, die Tunnelschicht, die gepinnte Schicht, die Pinning-Schicht und die Bodenelektrodenschicht werden sequentiell in ein Muster gebracht, um Magnetwiderstände zu bilden, welche die Kontaktpfropfen 27 abdecken. Die Magnetwiderstände umfassen Hauptmagnetwiderstände 40a, die in den Hauptzellenzonen A1 und A2 ausgebildet sind, und Bezugsmagnetwiderstände 40b, die in der Bezugszellenzone B ausgebildet sind. Jeder der Hauptmagnetwiderstände 40a enthält eine Hauptbodenelektrode 29a, eine Haupt-MTJ-Struktur 38a, eine obere Hauptelektrode 39a, die aufeinanderfolgend gestapelt sind. In ähnlicher Weise enthält jeder der Bezugsmagnetwiderstände 40b eine Bezugsbodenelektrode 29b, eine Bezugs-MTJ-Struktur 38b und eine obere Bezugselektrode 39b, die sequentiell gestapelt sind. Auch enthält die Haupt-MTJ-Struktur 38a eine Haupt-Pinning-Schicht 31a, eine gepinnte Hauptschicht 33a, eine Haupt-Tunnelschicht 35a und eine freie Hauptschicht 37a, die sequentiell aufeinandergestapelt sind. In ähnlicher Weise enthält die Bezugs-MTJ-Struktur 38b eine Bezugs-Pinning-Schicht 31b, eine gepinnte Bezugsschicht 33b, eine Bezugs-Tunnelschicht 35b und eine freie Bezugsschicht 37b, die sequentiell gestapelt sind. Als ein Ergebnis werden die Drainzonen 17 elektrisch mit den Bodenelektroden 29a und 29b über die Kontaktpfropfen 27 verbunden.
• Jeder der länglichen Magnetwiderstände 40a und 40b ist in ein Muster gebracht, so daß diese eine Weite W und eine Länge L besitzen, die größer ist als die Weite W. Demzufolge besitzt jeder der länglichen Magnetwiderstände 40a und 40b eine Längenrichtung. Bei einigen Beispielen sind die länglichen Hauptmagnetwiderstände 40a so ausgebildet, daß sie parallel zu den Ziffernleitungen 21a verlaufen, und die länglichen Bezugsmagnetwiderstände 40b sind so ausgebildet, daß sie senkrecht zu den Ziffernleitungen 21a verlaufen.
• Das Substrat, welches die Magnetwiderstände 40a und 40b aufweist wird in einen Ofen oder eine Kammer geladen. Das Substrat in dem Ofen oder in der Kammer wird dann getempert, und zwar bei einer Temperatur zwischen etwa 200°C und etwa 300°C. Außerhalb von dem Ofen oder der Kammer ist ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet angeordnet, und zwar während des Anlaßprozesses. Somit werden magnetische Spins in den gepinnten Schichten 33a und 33b aufgereiht angeordnet und werden zu einer gewünschten Richtung hin fixiert. Bei einigen Beispielen wird das Substrat so eingeladen, daß die Längenrichtung der Hauptmagnetwiderstände 40a parallel zu der Magnetfeldrichtung verläuft, und zwar von dem Magneten, der außerhalb des Ofens oder der Kammer installiert ist. In diesem Fall werden alle die magnetischen Spins in den gepinnten Hauptschichten 33a und den gepinnten Bezugsschichten 33b so angeordnet und fixiert, daß sie parallel zu der Längenrichtung der Hauptmagnetwiderstände 40a verlaufen, wie in 5 gezeigt ist. Die festgelegten Spins drehen sich nicht weiter, obwohl das angelassene Substrat dann aus dem Ofen oder der Kammer entladen wird und lediglich ein neues Magnetfeld an das wärmebehandelte Substrat angelegt wird. Dies ergibt sich auf Grund des Vorhandenseins der Pinning-Schichten 31a und 31b, die in direktem Kontakt mit den gepinnten Schichten 33a und 33b stehen.
• Die Magnetspins in den freien Schichten 37a und 37b können auch zeitweilig so angeordnet werden, daß sie parallel mit den feststehenden oder festgelegten Spins in den gepinnten Schichten 33a und 33b während des Anlaßprozesses angeordnet werden. Jedoch gehen die magnetischen Spins in den freien Schichten 37a und 37b zurück zu ihren stabilen Zuständen, und zwar nach dem Anlaßprozeß. Das heißt mit anderen Worten, der Anlaßprozeß, der mit dem Magnetfeld begleitet wird, legt die magnetischen Spins in den freien Schichten 37a und 37b nicht dauerhaft fest. Vielmehr neigt die Anordnungsrichtung der magnetischen Spins in den freien Schichten 37a und 37b dazu, von der Gestalt der freien Schichten 37a und 37b abhängig zu sein. Um mehr ins einzelne zu gehen, können für den Fall, daß die freien Schichten 37a und 37b Längenrichtungen in der oben geschilderten Weise aufweisen, die magnetischen Spins in den freien Schichten 37a und 37b so angeordnet werden, daß sie parallel zu den Längenrichtungen derselben verlaufen, und zwar nach dem Anlaßprozeß, wie in 5 gezeigt ist. Als ein Ergebnis sind dann die magnetischen Spins in den freien Hauptschichten 37a so angeordnet, daß sie parallel oder antiparallel mit den festgelegten Spins sind, während die magnetischen Spins in den freien Bezugsschichten 37b in einer Richtung angeordnet oder aufgereiht sind, die senkrecht zu den festen Spins verläuft. Somit können die Bezugsmagnetwiderstände 40b so konfiguriert werden, daß sie einen Widerstand zwischen einem maximalen Widerstand und einem minimalen Widerstand aufweisen.
• Beispielsweise kann die spezifische Leitfähigkeit G des Magnetwiderstandes, der eine untere ferromagnetische Schicht, eine isolierende Tunnelschicht und eine obere ferromagnetische Schicht aufweist, die sequentiell gestapelt sind, durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden, wie sie in dem Artikel von Slonczewski beschrieben ist, mit dem Titel ”Conductance and Exchange Coupling of Two Ferromagnets Spearated by a Tunneling Barrier”, Physical Review B, Band 39, Nr. 10, 1. April 1989, S. 6995–7002: G(θ) = G(π/2)[1 + P₁ × P₂ × cos(θ)]; worin ”θ” einen Winkel zwischen den Spins in der unteren ferromagnetischen Schicht und den Spins in der oberen ferromagnetischen Schicht angibt, und ”P₁” und ”P₂” die Polarisationswerte der unteren bzw. oberen ferromagnetischen Schichten angeben.
• Wie anhand der oben angegebenen Gleichung ersehen werden kann, hängt die spezifische Leitfähigkeit G des Magnetwiderstandes voll von dem Winkel θ ab. Daher hat für den Fall, daß der Winkel θ gleich 0° ist (parallel) der Magnetwiderstand einen maximalen Widerstand R_max). Im Gegensatz dazu hat für den Fall, daß der Winkel θ gleich 180° ist (antiparallel) der Magnetwiderstand einen minimalen Widerstand R_min. Wenn ferner der Winkel θ gleich 90° ist (senkrecht), hat der Magnetwiderstand einen Mittelwert in der Mitte zwischen dem maximalen Widerstand R_max und dem minimalen Widerstand R_min.
• Wenn als ein Ergebnis die Bezugsmagnetwiderstände 40b so angeordnet werden, daß sie senkrecht zu den Hauptmagnetwiderständen 40a verlaufen und die Magnetspins in den gepinnten Bezugsschichten 33b so angeordnet und fixiert sind, daß sie parallel mit einer Breitenrichtung (beispielsweise einer x-Achsenrichtung von 3) der Bezugsmagnetwiderstände 40b auf Grund des Anlaßprozesses, der durch das außenseitige Magnetfeld begleitet wird, verlaufen, können die Bezugsmagnetwiderstände 40b einen Mittelwertwiderstand haben in der Mitte zwischen dem maximalen Widerstand und dem minimalen Widerstand der Bezugsmagnetwiderstände 40b, z. B. von den Hauptmagnetwiderständen 40a nach dem Anlaßprozeß.
• Gemäß den 3 und 6 wird eine dritte Zwischenlagen-Isolierschicht 41 auf der Substratfläche 11a ausgebildet, die darauf die Magnetwiderstände 40a und 40b enthält. Die dritte Zwischenlagen-Isolierschicht 41 wird so in ein Muster gebracht, um Hauptbitleitungskontaktlöcher 43a und Bezugsbitleitungskontaktlöcher 43b auszubilden, welche die oberen Hauptelektroden 39a und die oberen Bezugselektroden 39b jeweils freilegen. Eine leitende Schicht, wie beispielsweise eine Metallschicht, wird auf dem Substrat ausgebildet, welches die Bitleitungskontaktlöcher 43a und 43b aufweist. Die leitende Schicht wird dann in ein Muster gebracht, um eine Vielzahl an Hauptbitleitungen 45a und Bezugsbitleitungen 45b auszubilden, die die Ziffernleitungen 21a kreuzen. Die Hauptbitleitungen 45a werden in den Hauptzellenzonen A1 und A2 ausgebildet, und die Bezugsbitleitung 45b wird in der Bezugszellenzone B ausgebildet. Als ein Ergebnis wird jede der Hauptbitleitungen 45a elektrisch mit den oberen Hauptelektroden 39a verbunden, die in einer der Spalten angeordnet sind, und zwar über die Hauptbitleitungskontaktlöcher 43a, wobei die Bezugsbitleitung 45b elektrisch mit den oberen Bezugselektroden 39b verbunden wird, die eindimensional in der Bezugszellenzone B angeordnet sind, wobei die Verbindung über die Bezugsbitleitungskontaktlöcher 43b erfolgt.
• Im Betrieb, bei dem Daten in eine Hauptzelle geschrieben werden, die aus den MRAM-Zellen ausgewählt wurde, und zwar entsprechend einiger Beispiele, wird dadurch realisiert, indem ein geeigneter Strom gezwungen wird, in der Ziffernleitung 21a und der Hauptbitleitung 43a zu fließen, die mit einer ausgewählten Hauptzelle verbunden sind. In diesem Fall können die Magnetspins in der freien Hauptschicht 37a der ausgewählten Hauptzelle so angeordnet werden, daß sie parallel oder antiparallel zu den feststehenden Spins verlaufen, wie in 6 gezeigt ist. Jedoch werden die Magnetspins in der freien Bezugsschicht 37b zu einer Richtung hin angeordnet, die senkrecht zu den feststehenden Spins verläuft, und zwar selbst nach der Schreiboperation.
• 7 zeigt ein Äquivalent-Schaltungsdiagramm der MRAM-Vorrichtungsstruktur, die in 3 dargestellt ist, und einen Leseverstärker, der daran angeschlossen ist.
• Wie in 7 gezeigt ist, umfaßt eine MRAM-Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Zellenarrayabschnitt mit einem Hauptzellenarrayabschnitt und einem Bezugszellenarrayabschnitt B. Der Hauptzellenarrayabschnitt kann aus einem ersten Hauptzellenarrayabschnitt A1 und einem zweiten Hauptzellenarrayabschnitt A2 zusammengesetzt sein, die voneinander getrennt sind. In diesem Fall kann der Bezugszellenarrayabschnitt B zwischen dem ersten und dem zweiten Hauptzellenarrayabschnitt A1 und A2 gelegen sein.
• Der Bezugszellenarrayabschnitt B enthält eine Bezugsbitleitung 45b. Eine Vielzahl an Bezugszellen C_ref sind parallel mit der Bezugsbitleitung 45b geschaltet. Jede der Bezugszellen C_ref umfaßt einen einzelnen Bezugszugriffstransistor T_r und einen einzelnen Bezugsmagnetwiderstand 40b, die in Reihe geschaltet sind. Jeder Bezugsmagnetwiderstand 40b besitzt einen ersten Anschluß und einen zweiten Anschluß. Die ersten Anschlüsse der Bezugsmagnetwiderstände 40b sind elektrisch mit der Bezugsbitleitung 45b verbunden, und die zweiten Anschlüsse der Bezugsmagnetwiderstände 40b sind elektrisch mit Drainzonen der Bezugszugriffstransistoren T_r jeweils verbunden. Die Bezugsbitleitung 45b ist elektrisch mit einem ersten Eingangsport eines Leseverstärkers SA verbunden.
• Die Gateelektroden der Bezugszugriffstransistoren T_r sind jeweils elektrisch mit einer Vielzahl von Wortleitungen 15 verbunden. Die Wortleitungen 15 erstrecken sich in die ersten und die zweiten Hauptzellenarrayabschnitte A1 und A2.
• Die Hauptzellenarrayabschnitte A1 und A2 umfassen eine Vielzahl an Hauptbitleitungen 45a. Die Hauptbitleitungen 45a sind elektrisch mit einem zweiten Eingangsport des Leseverstärkers SA verbunden. Somit vergleicht der Leseverstärker SA einen Hauptzellenstrom, der durch eine ausgewählte eine der Hauptbitleitungen 45a fließt, mit einem Bezugszellenstrom, der durch die Bezugsbitleitung 45b in einem Lesemodus fließt, wodurch dann ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches einer logischen ”1” oder ”0” entspricht. Das Ausgangssignal des Leseverstärkers SA wird zu einem I/O-(Eingabe/Ausgabe)-Port gesendet.
• Eine Vielzahl der Hauptzellen C_m ist parallel mit den jeweiligen Hauptbitleitungen 45a verbunden. Jede der Hauptzellen C_m umfaßt einen einzelnen Hauptzugriffstransistor T_m und einen einzelnen Hauptmagnetwiderstand 40a, die in Reihe geschaltet sind. Jeder der Hauptmagnetwiderstände 40a enthält auch einen ersten Anschluß und einen zweiten Anschluß. Die ersten Anschlüsse der Hauptmagnetwiderstände 40a sind elektrisch mit den Hauptbitleitungen 45a verbunden, und die zweiten Anschlüsse der Hauptmagnetwiderstände 40a sind elektrisch mit den Drainzonen der jeweiligen Hauptzugriffstransistoren T_m verbunden. Auch sind die Gateelektroden der Hauptzugriffstransistoren T_m elektrisch mit den Wortleitungen 15 verbunden. Als ein Ergebnis ist jede der Wortleitungen 15 elektrisch mit den Hauptzellen C_m und einer Bezugszelle C_ref verbunden, die in einer Reihe aufgereiht oder angeordnet sind.
• Die Sourcezonen der Hauptzugriffstransistoren T_m und der Bezugszugriffstransistoren T_r sind elektrisch mit einer gemeinsamen Sourceleitung 21b verbunden. Zusätzlich umfaßt der Hauptzellenarrayabschnitt eine Vielzahl an Ziffernleitungen 21a. Die Ziffernleitungen 21a erstrecken sich zu dem Bezugszellenarrayabschnitt B. Bei einigen Ausführungsformen besitzt jeder der Bezugsmagnetwiderstände 40b einen festgelegten Bezugswiderstand, der einem Mittelwert entspricht, und zwar in der Mitte zwischen einem maximalen Widerstand und einem minimalen Widerstand der Hauptmagnetwiderstände 40a.
• Ein Betrieb gemäß dem Einschreiben von Daten in eine ausgewählte eine der Hauptzellen Cm wird gemäß einigen Beispielen dadurch erreicht, indem ein geeigneter Strom gezwungen wird, in einer ausgewählten einen der Ziffernleitungen 21a und einer ausgewählten einen der Hauptbitleitungen 43a zu fließen. Somit wird eine Hauptzelle, die mit der ausgewählten Ziffernleitung 21a und der ausgewählten Hauptbitleitung 43a verbunden ist, ausgewählt. Als ein Ergebnis wird der Hauptmagnetwiderstand 40a der ausgewählten Hauptzelle magnetisiert, so daß dieser einen maximalen Widerstand oder einen minimalen Widerstand erreicht.
• Anschließend kann eine Leseoperation dadurch erreicht werden, indem eine Erdungsspannung an die gemeinsame Sourceleitung 21b angelegt wird und indem eine Bezugsspannung V_ref an die Bezugsbitleitung 45b und an eine ausgewählte eine der Hauptbitleitungen 45a angelegt wird und indem eine Stromversorgungsspannung Vcc an eine ausgewählte Wortleitung 15 angelegt wird. In diesem Fall wird eine Hauptzelle, die mit der ausgewählten Hauptbitleitung 45a und der ausgewählten Wortleitung 15 verbunden ist, ausgewählt. Als ein Ergebnis wird der Hauptzugriffstransistor T_m der ausgewählten Hauptzelle eingeschaltet und es fließt ein Hauptzellenstrom durch die ausgewählte Hauptbitleitung 45a. Die Größe oder das Ausmaß des Hauptzellenstroms wird entsprechend dem Widerstandswert des Hauptmagnetwiderstandes 40a der ausgewählten Hauptzelle C_m bestimmt. Mit anderen Worten, wenn der ausgewählte Hauptmagnetwiderstand 40a einen maximalen Widerstandswert hat, erreicht der Hauptzellenstrom einen minimalen Stromwert. Wenn im Gegensatz dazu der ausgewählte Hauptmagnetwiderstand 40a einen minimalen Widerstandswert hat, erreicht der Hauptzellenstrom einen maximalen Stromwert.
• Während der Leseoperation wird eine Bezugszelle, die an die ausgewählte Wortleitung 15 angeschlossen ist, ebenfalls ausgewählt. Somit wird der Bezugszugriffstransistor T_r der ausgewählten Bezugszelle eingeschaltet und es fließt ein Bezugszellenstrom durch die Bezugsbitleitung 45b. Bei einigen Ausführungsformen haben die Bezugsmagnetwiderstände 40b der Bezugszellen C_ref einen Widerstandswert, der einen mittleren Wert in der Mitte zwischen dem maximalen Widerstand und dem minimalen Widerstand der Hauptmagnetwiderstände 40a entspricht. In diesem Fall liegt der Bezugszellenstrom bei einem Mittelwert in der Mitte zwischen einem maximalen Stromwert und einem minimalen Stromwert. Es ist demzufolge möglich, die Lesegrenze des Leseverstärkers SA in dem Lesemodus zu erhöhen oder zu maximieren.
• Bei einigen Beispielen umfaßt eine Einheitsbezugszelle einen einzelnen Bezugszugriffstransistor und einen einzelnen Bezugsmagnetwiderstand, ähnlich wie die Hauptzelle. Des wird daher möglich, einen kompakt ausgeführten Zellenarrayabschnitt zu realisieren, und zwar verglichen mit einem herkömmlichen Zellenarrayabschnitt, der eine Einheitsbezugszelle enthält, die zwei Zugriffstransistoren und vier Magnetwiderstände und vier Magnetwiderstände aufweist. Mit anderen Worten wird es möglich, die Integrationsdichte der MRAM-Vorrichtung zu erhöhen. Es wird ferner möglich, Bezugszellen zu realisieren, die einen Mittelwert aufweisen, und zwar in der Mitte zwischen dem maximalen Widerstand und dem minimalen Widerstand der Hauptzellen. Daher kann die Lesegrenze des Leseverstärkers verbessert werden.

Claims (8)

1. Magnetspeichervorrichtungsstruktur mit wahlfreiem Zugriff mit einer Hauptzellenzone (A1, A2) und einer Bezugszellenzone (B) benachbart der Hauptzellenzone, wobei die Magnetspeichervorrichtungsstruktur mit wahlfreiem Zugriff folgendes aufweist: eine Vielzahl an Hauptmagnetwiderständen (40a), die in der Hauptzellenzone (A1, A2) entlang von Reihen und Spalten angeordnet sind, wobei jede der Hauptmagnetwiderstände (40a) eine erste Breite und eine erste Länge aufweist, und zwar gesehen in einer Draufsicht; und eine Vielzahl an Bezugsmagnetwiderständen (40b), die in der Bezugszellenzone (B) entlang einer Spalte angeordnet sind, wobei jeder der Bezugsmagnetwiderstände (40b) eine zweite Breite und eine zweite Länge aufweist, wobei eine Längenrichtung der Hauptmagnetwiderstände (40a) eine Längenrichtung der Bezugsmagnetwiderstände (40b) in einem Winkel von 90° schneidet, wobei: die erste und die zweite Länge größer sind als jeweils die erste und die zweite Breite, und bei der jeder der Hauptmagnetwiderstände (40a) und der Bezugsmagnetwiderstände (40b) eine rechteckförmige Gestalt oder eine ovale Gestalt aufweist, gesehen in Draufsicht.
2. Magnetspeichervorrichtungsstruktur mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 1, bei der jeder der Hauptmagnetwiderstände eine Hauptbodenelektrode (29a), eine Haupt-MTJ-Struktur und eine obere Hauptelektrode (39b) aufweist, die sequentiell gestapelt sind und wobei jeder der Bezugsmagnetwiderstände (40b) eine Bezugsbodenelektrode (29b), eine Bezugs-MTJ-Struktur (38b) und eine obere Bezugselektrode (39b) aufweist, die sequentiell gestapelt sind.
3. Magnetspeichervorrichtungsstruktur mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 2, bei der die Haupt-MTJ-Struktur (38a) eine Hauptpinningschicht (31a), eine gepinnte Hauptschicht (33a), eine Haupttunnelschicht (35a) und eine freie Hauptschicht (37a) aufweist, die sequentiell übereinander gestapelt sind und bei der die Bezugs-MTJ-Struktur (38b) eine Bezugspinningschicht (31b), eine gepinnte Bezugsschicht (33b), eine Bezugstunnelschicht (35b) und eine freie Bezugsschicht (37b) aufweist, die sequentiell gestapelt sind.
4. Magnetspeichervorrichtungsstruktur mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 1, ferner mit einer Bezugsbitleitung (45b), die in der Bezugszellenzone (B) angeordnet ist, wobei die Bezugsbitleitung (45b) parallel zu einer Spalte verläuft und die Bezugsbitleitung (45b) elektrisch mit den oberen Oberflächen der Bezugsmagnetwiderstände (40b) verbunden ist, die eindimensional entlang einer Spalte unter der Bezugsbitleitung (45b) angeordnet sind.
5. Magnetspeichervorrichtungsstruktur mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 1, ferner mit einer Vielzahl an parallelen Hauptbitleitungen (45a), die in der Hauptzellenzone (A1, A2) angeordnet sind, wobei die Hauptbitleitungen (45a) parallel zu den Spalten verlaufen und wobei jede der Hauptbitleitungen elektrisch mit den oberen Oberflächen der Hauptmagnetwiderstände (40a) verbunden sind, die eindimensional entlang der Spalte unter den jeweiligen Hauptbitleitungen (45a) aufgereiht bzw. angeordnet sind.
6. Magnetspeichervorrichtungsstruktur mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 1, ferner mit einer Vielzahl an parallelen Ziffernleitungen (21a), die unter den Hauptmagnetwiderständen (40a) und den Bezugsmagnetwiderständen (40b) angeordnet sind, wobei die Ziffernleitungen (21a) sich parallel zu den Reihen erstrecken und von den Hauptmagnetwiderständen (40a) und den Bezugsmagnetwiderständen (40b) isoliert sind.
7. Magnetspeichervorrichtungsstruktur mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 1, ferner mit: einer Vielzahl an Hauptzugriffstransistoren (T_m) in der Hauptzellenzone, die elektrisch mit den Bodenflächen der jeweiligen Hauptmagnetwiderstände (40a) verbunden sind; einer Vielzahl an Bezugszugriffstransistoren (T_r) in der Bezugszellenzone, die elektrisch mit den Bodenflächen der Bezugsmagnetwiderstände (40b) jeweils verbunden sind.
8. Magnetspeichervorrichtungsstruktur mit wahlfreiem Zugriff nach Anspruch 7, bei der die Hauptzugriffstransistoren (T_m) und die Bezugszugriffstransistoren (T_r), die in jeweiligen Reihen aufgereiht sind oder angeordnet sind, eine einzelne Wortleitung gemeinsam verwenden.

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