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Dokumentenidentifikation DE19942447A1 15.03.2001
Titel Speicherzellenanordnung und Verfahren zu deren Betrieb
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Schwarzl, Siegfried, Dr.rer.nat. Dipl.-Phys., 85579 Neubiberg, DE;
Miethaner, Stefan, Dr.rer.nat. Dipl.-Phys., 80997 München, DE
Vertreter Epping, Hermann & Fischer GbR, 80339 München
DE-Anmeldedatum 06.09.1999
DE-Aktenzeichen 19942447
Offenlegungstag 15.03.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.03.2001
IPC-Hauptklasse G11C 11/15
IPC-Nebenklasse H01L 27/22   H01L 43/08   
Zusammenfassung Eine Speicherzellenanordnung weist Speicherzellen auf, die jeweils zwei magnetoresistive Elemente enthalten. Wenn die magnetoresistiven Elemente jeder Speicherzelle so magnetisiert sind, daß sie unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen, läßt sich die in der Speicherzelle gespeicherte Information über eine Widerstandshalbbrückenschaltung dadurch bestimmen, daß an einem Ausgang bewertet wird, ob das dort abgegriffene Signal größer oder kleiner Null ist.

Beschreibung[de]

Im Hinblick auf nichtflüchtige Schreib-/Lesespeicher werden zunehmend Speicherzellenanordnungen untersucht, in denen magnetoresistive Elemente zur Informationsspeicherung Verwendung finden.

Als magnetoresistives Element, auch Magnetowiderstandselement genannt, wird in der Fachwelt eine Struktur verstanden, die mindestens zwei ferromagnetische Schichten und eine dazwischen angeordnete nichtmagnetische Schicht aufweist. Je nach Aufbau der Schichtstruktur wird dabei unterschieden zwischen GMR-Element, TMR-Element und CMR-Element (siehe S. Mengel, Technologieanalyse Magnetisumus, Band 2, XMR-Technologien, Herausgeber VDI Technologiezentrum Physikalische Technologien, August 1997).

Der Begriff GMR-Element wird für Schichtstrukturen verwendet, die mindestens zwei ferromagnetische Schichten und eine dazwischen angeordnete nichtmagnetische, leitende Schicht aufweisen und den sogenannten GMR (giant magnetoresistance)- Effekt zeigen. Unter dem GMR-Effekt wird die Tatsache verstanden, daß der elektrische Widerstand des GMR-Elementes abhängig davon ist, ob die Magnetisierungen in den beiden ferromagnetischen Schichten parallel oder antiparallel zueinander ausgerichtet sind. Der GMR-Effekt ist im Vergleich zum sogenannten AMR (anisotropic magnetoresistance)-Effekt groß. Als AMR-Effekt wird die Tatsache verstanden, daß der Widerstand in magnetisierten Leitern parallel und senkrecht zur Magnetisierungsrichtung verschieden ist. Bei dem AMR-Effekt handelt es sich um einen Volumeneffekt, der in ferromagnetischen Einfachschichten auftritt.

Der Begriff TMR-Element wird in der Fachwelt für "Tunneling Magnetoresistance"-Schichtstrukturen verwendet, die mindestens zwei ferromagnetische Schichten und eine dazwischen angeordnete isolierende, nichtmagnetische Schicht aufweisen. Die isolierende Schicht ist dabei so dünn, daß es zu einem Tunnelstrom zwischen den beiden ferromagnetischen Schichten kommt. Diese Schichtstrukturen zeigen ebenfalls einen magnetoresistiven Effekt, der durch einen spinpolarisierten Tunnelstrom durch die zwischen den beiden ferromagnetischen Schichten angeordnete isolierende, nichtmagnetische Schicht bewirkt wird. Auch in diesem Fall ist der elektrische Widerstand des TMR-Elementes abhängig davon, ob die Magnetisierungen in den beiden ferromagnetischen Schichten parallel oder antiparallel zueinander ausgerichtet sind. Die relative Widerstandsänderung beträgt dabei etwa 6 bis 40 Prozent bei Raumtemperatur.

Es ist vorgeschlagen worden, (siehe zum Beispiel D. D. Tang et al. IEDM 95, Seiten 997 bis 999, J. M. Daughton, Thin Solid Films, Bd. 216 (1992), Seiten 162 bis 168, Z. Wang et al. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Bd. 155 (1996), Seiten 161 bis 163) GMR-Elemente als Speicherelemente in einer Speicherzellenanordnung zu verwenden. Die Speicherelemente werden über Leseleitungen in Reihe verschaltet. Quer dazu verlaufen Wortleitungen, die sowohl gegenüber den Leseleitungen als auch gegenüber den Speicherelementen isoliert sind. An die Wortleitungen angelegte Signale verursachen durch den in jeder Wortleitung fließenden Strom ein Magnetfeld, das bei hinreichender Stärke die Magnetisierungen der darunter befindlichen Speicherelemente beeinflußt. Zum Einschreiben von Information werden x/y-Leitungen verwendet, die sich an der zu beschreibenden Speicherzelle kreuzen. Sie werden mit Signalen beaufschlagt, die am Kreuzungspunkt ein für die Ummagnetisierung ausreichendes magnetisches Feld verursachen. Dabei wird die Magnetisierungsrichtung in der einen der beiden ferromagnetischen Schichten umgekehrt. Die Magnetisierungsrichtung in der anderen der beiden ferromagnetischen Schichten bleibt dagegen unverändert. Das Festhalten der Magnetisierungsrichtung in der zuletzt genannten ferromagnetischen Schicht erfolgt durch eine benachbarte antiferromagnetische Schicht, die die Magnetisierungsrichtung festhält, oder dadurch, daß die Schaltschwelle der ferromagnetischen Schicht durch anderes Material oder andere Dimensionierung, zum Beispiel andere Schichtdicke, im Vergleich zu der zuerst genannten ferromagnetischen Schicht vergrößert wird. Zum Auslesen der Information wird die Wortleitung mit einem gepulsten Signal beaufschlagt, durch das die betreffende Speicherzelle zwischen den beiden Magnetisierungszuständen hin und hergeschaltet wird. Gemessen wird der Strom durch die Bitleitung, aus dem der Widerstandswert des, entsprechenden Speicherelementes ermittelt wird.

Aus US 5 173 873 ist eine magnetoresistive Speicherzellenanordnung bekannt, bei der zur Auswahl auszulesender Speicherzellen Transistoren vorgesehen sind.

Aus US 5 640 343 ist eine Speicherzellenanordnung bekannt, in der als Speicherelemente mit einer Diode in Reihe verschaltete TMR-Elemente verwendet werden. Die Diode dient zum Auslesen der Information der einzelnen Speicherzellen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Speicherzellenanordnung mit magnetoresistiven Elementen anzugeben, die bei hoher Packungsdichte und niedrigem prozeßtechnischen Aufwand ein sicheres Auslesen der gespeicherten Information ermöglichen.

Ferner soll ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Speicherzellenanordnung angegeben werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Speicherzellenanordnung gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu deren Betrieb gemäß Anspruch 10. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Speicherzellenanordnung weist Speicherzellen auf, wobei jede Speicherzelle zwei magnetoresistive Elemente enthält. Vorzugsweise werden als magnetoresistive Elemente TMR- Elemente oder GMR-Elemente verwendet, da diese bei Zimmertemperatur ausreichend große Widerstandsänderungen bei Ummagnetisierung zeigen und gleichzeitig mit vertretbaren Magnetfeldern ummagnetisierbar sind.

Diese Speicherzellenanordnung ermöglicht einerseits die Speicherung von Daten im Sinne einer Multi-Level-Logik, das heißt in einer Speicherzelle sind bezüglich der Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente vier verschiedene Zustände möglich, die vier verschiedenen logischen Werten zugeordnet werden können. Dadurch kann eine erhöhte Speicherdichte und damit Packungsdichte erzielt werden.

Alternativ können die magnetoresistiven Elemente in jeder Speicherzelle so magnetisiert sein, daß sie immer unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen. In diesem Fall sind je Speicherzelle zwei unterschiedliche Zustände möglich, die zwei logischen Werten zugeordnet werden können. Diese Ausgestaltung der Speicherzellenanordnung ist mit reduziertem Schaltungsaufwand auslesbar, so daß die Speicherzellenanordnung mit reduziertem Platzbedarf herstellbar ist und höhere Sicherheit beim Auslesen ermöglicht.

Zum Auslesen dieser Speicherzellenanordnung werden die magnetoresistiven Elemente einer Speicherzelle vorzugsweise jeweils zwischen einen Spannungspegel und eine Signalleitung geschaltet, wobei der Spannungspegel betragsmäßig für beide magnetoresistive Elemente gleich ist, jedoch unterschiedliche Polarität aufweist. Die Signalleitung ist für beide magnetoresistiven Elemente gleich. An der Signalleitung wird bewertet, ob die dort abfallende Spannung größer oder kleiner Null ist. Zum Auslesen der Information ist somit eine einfache Brückenschaltung ausreichend.

Dabei ist es vorteilhaft, die magnetoresistiven Elemente einer Speicherzelle zueinander benachbart anzuordnen. Auf diese Weise werden technologisch bedingte Eigenschaftsinhomogenitäten der magnetoresistiven Elemente, die auf systematischen Prozeßinhomogenitäten insbesondere bei der Abscheidung, Lithographie, Ätzung etc. beruhen, keinen Einfluß auf das Bewertungssignal ausüben. Ferner ist die äußere Beschaltung, die für die Brückenschaltung erforderlich ist, symmetrisch.

Die Speicherzellenanordnung kann sowohl durch schaltendes als auch durch nichtschaltendes Auslesen bewertet werden. Unter nichtschaltendem Auslesen, das schneller und einfacher zu realisieren ist als schaltendes Auslesen, wird die Tatsache verstanden, daß beim Auslesevorgang die Ströme im Leiterbahnraster unterkritisch sind, das heißt die Schaltschwellen für das Ummagnetisieren der Speicherelemente nicht erreicht werden. Die Speicherzellenzustände bleiben unverändert, so daß ein zeitraubendes Wiedereinlesen der ursprünglichen Speicherinformation nach dem Auslesen nicht erforderlich ist.

In dieser Speicherzellenanordnung werden die verschiedenen logischen Zustände, die Null und Eins zugeordnet werden, über das unterschiedliche Vorzeichen des Lesesignals erkannt. Signale mit unterschiedlichen Vorzeichen sind schaltungstechnisch einfach zu unterscheiden. Daher ist die Speicherzellenanordnung mit hoher Bewertungssicherheit auszulesen.

Im Hinblick auf eine großflächige Speicherzellenanordnung ist es vorteilhaft, erste und zweite Leitungen vorzusehen. Dabei verlaufen die ersten Leitungen zueinander parallel und die zweiten Leitungen zueinander parallel. Die ersten Leitungen kreuzen die zweiten Leitungen. Die magnetoresistiven Elemente sind jeweils zwischen eine der ersten Leitungen und eine der zweiten Leitungen geschaltet. Dabei sind die magnetoresistiven Elemente einer der Speicherzellen jeweils mit zwei verschiedenen ersten Leitungen und derselben zweiten Leitung verbunden. Zum Auslesen der in der Speicherzelle gespeicherten Information werden die beiden ersten Leitungen mit Spannungspegeln beaufschlagt, die dem Betrag nach gleich sind, jedoch entgegengesetzte Polarität aufweisen, die übrigen ersten Leitungen werden mit Referenzpotential, insbesondere Erde, verbunden. An der zweiten Leitung, die mit den magnetoresistiven Elementen der ausgewählten Speicherzelle verbunden ist, wird das Signal bewertet. Das an der zweiten Leitung generierte Spannungssignal weist abhängig von der gespeicherten Information unterschiedliche Polarität auf. Die Signalhöhe ist abhängig von den Magnetowiderstandswerten der magnetoresistiven Elemente, von dem an den ersten Leitungen angelegten Spannungspegeln sowie von der Anzahl der vorhandenen ersten Leitungen. Mit zunehmender Anzahl erster Leitungen sinkt die Pegelhöhe des Signals.

Um den Einfluß der Anzahl der ersten Leitungen auf die Pegelhöhe des Signals zu kompensieren, ist es vorteilhaft, die zweiten Leitungen mit einem Stromfolger zu verbinden. Der Stromfolger weist einen rückgekoppelten Operationsverstärker auf, dessen invertierender Eingang mit der jeweiligen zweiten Leitung verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang ist mit Erdpotential verbunden. Dadurch wird an der zweiten Leitung das Potential auf Null geregelt. Am Ausgang des Operationsverstärkers liegt ein Signal an, aus dem die Polarität des Ausgangssignals der Speicherzellenanordnung abgelesen werden kann.

Vorzugsweise weisen die magnetoresistiven Elemente jeweils mindestens ein erstes ferromagnetisches Schichtelement, ein nichtmagnetisches Schichtelement und ein zweites ferromagnetisches Schichtelement auf, wobei das nichtmagnetische Schichtelement zwischen dem ersten ferromagnetischen Schichtelement und dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement angeordnet ist. Je Speicherzelle sind in einem der magnetoresistiven Elemente die Magnetisierungen in dem ersten ferromagnetischen Schichtelement und dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement parallel zueinander ausgerichtet, während in dem anderen der magnetoresistiven Elemente die Magnetisierungen in dem ersten ferromagnetischen Schichtelement und dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement antiparallel zueinander ausgerichtet sind.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß das erste ferromagnetische Schichtelement und das zweite ferromagnetische Schichtelement mindestens eines der Materialien Fe, Ni, Co, Cr, Mn, Bi, Gd und/oder Dy enthalten und daß sie senkrecht zur Schichtebene jeweils eine Dicke zwischen 2 und 20 nm aufweisen.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß das nichtmagnetische Schichtelement Al2O3, NiO, HfO2, TiO2, NbO, SiO2, Cu, Au, Ag und/oder Al enthält und senkrecht zur Schichtebene eine Dicke zwischen 1 nm und 5 nm aufweist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer Speicherzellenanordnung mit Speicherzellen, die jeweils zwei magnetoresistive Elemente aufweisen.

Fig. 2 zeigt eine Schaltskizze der erfindungsgemäßen Speicherzellenanordnung, anhand der der Auslesevorgang erläutert wird.

Fig. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild einer auszulesenden Speicherzelle.

Fig. 9 zeigt eine alternative Beschaltung zum Auslesen der Speicherzellenanordnung.

Fig. 5 zeigt eine Schaltskizze, anhand der das Schreiben von Information erläutert wird.

Eine Speicherzellenanordnung umfaßt streifenförmige, untereinander parallel verlaufende erste Leitungen LIi, i = 1 . . . m. Ferner umfaßt die Speicherzellenanordnung zweite Leitungen LIIj, j = 1 . . . n. Die zweiten Leitungen LIIj sind ebenfalls streifenförmig und verlaufen untereinander parallel. Die ersten Leitungen LIi und die zweiten Leitungen LIIj kreuzen einander (siehe Fig. 1).

An den Kreuzungspunkten zwischen einer der ersten Leitungen LIi und einer der zweiten Leitungen LIIj ist jeweils ein magnetoresistives Element MRij angeordnet und zwischen die betreffenden Leitungen geschaltet. Jedes der magnetoresistiven Elemente MRij umfaßt ein erstes ferromagnetisches Schichtelement FM1, ein nichtmagnetisches Schichtelement NM und ein zweites ferromagnetisches Schichtelement FM2. Das erste ferromagnetische Schichtelement FM1 umfaßt CoFe und weist eine Dicke von 2 bis 10 nm auf. Die Magnetisierung dieses Schichtelementes kann durch eine darunterliegende antiferromagnetische Schicht aus zum Beispiel FeMn oder InMn in einer bestimmten Richtung festgehalten werden. Das nichtmagnetische Schichtelement NM enthält Al2O3 und weist eine Dicke von 0,5 bis 3 nm auf. Das zweite ferromagnetische Schichtelement FM2 enthält NiFe und weist eine Schichtdicke von 2 bis 8 nm auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist das erste ferromagnetische Schichtelement FM1 aufgrund seiner Materialzusammensetzung eine größere magnetische Härte als das zweite ferromagnetische Schichtelement FM2 auf.

Je zwei benachbarte, mit verschiedenen ersten Leitungen LIi, LIi+1 verbundene magnetoresistive Elemente MRij, MRi+1j bilden eine Speicherzelle Sii+1j. Die Speicherzellen Sii+1j sind in Fig. 1 durch gestrichelte Linien markiert. Die beiden magnetoresistiven Elemente MRij, MRi+1j einer Speicherzelle Sii+1j sind dabei mit derselben zweiten Leitung LIIj verbunden.

Die Magnetisierungen der ferromagnetischen Schichtelemente FM1, FM2 in den magnetoresistiven Elementen MRij, MRi+1j ein und derselben Speicherzelle Sii+1j sind so ausgerichtet, daß in dem einen der magnetoresistiven Elemente MRij, MRi+1j die Magnetisierungsrichtungen in dem ersten ferromagnetischen Element FM1 und dem zweiten ferromagnetischen Element FM2 parallel zueinander ausgerichtet sind und in dem anderen antiparallel zueinander. Die Magnetisierungen in den ersten ferromagnetischen Elementen FM1 sind zudem einheitlich in eine Richtung ausgerichtet (in Fig. 1 parallel zu den Leitungen LIIj). Dadurch weisen die magnetoresistiven Elemente MRij, MRi+1j ein und derselben Speicherzelle Sii+1j unterschiedliche Widerstandswerte auf. Eine digitale Information mit zwei logischen Werten wird in den Speicherzellen Sii+1j durch die Anordnung der unterschiedlichen Widerstandswerte gespeichert, das heißt dadurch, daß das magnetoresistive Element MRij den kleineren und das magnetoresistive Element MRi+1j den größeren Widerstandswert aufweist oder daß das magnetoresistive Element MRij den größeren und das magnetorestive Element MRi+1j den kleineren der Widerstandswerte aufweist.

Die Magnetisierungen in den ersten und zweiten ferromagnetischen Elementen (FM1 bzw. FM2) können sämtlich parallel zu den ersten Leitungen LIi oder parallel zu den zweiten Leitungen LIIj, wie in Fig. 1 dargestellt, gerichtet sein.

Die Speicherzellenanordnung stellt eine Widerstandsmatrix dar. In Fig. 2 ist eine Schaltskizze dieser Widerstandsmatrix dargestellt, in der die magnetoresistiven Elemente MRij durch ihren Widerstand Rij gekennzeichnet sind.

Zum Auslesen einer Speicherzelle Sii+1j mit den Widerständen Rij und Ri+1j werden die zugehörigen ersten Leitungen LIi, LIi+1 mit von Null verschiedenen Spannungspegeln beaufschlagt. Dabei wird die erste Leitung LIi mit -U/2 und die erste Leitung LIi+1 mit +U/2 beaufschlagt. Die übrigen ersten Leitungen LIx mit x ≠ i, i+1 werden mit Massepotential(Potential 0) verbunden. An der zweiten Leitung LIIi, die mit den Widerständen Rij und Ri+1j der Speicherzelle Sii+1j verbunden ist, wird ein Ausgangssignal bewertet. Der Mittelkontakt der Spannungsquelle, die die Spannungen -U/2 und +U/2 liefert, liegt ebenfalls auf Massepotential.

Die Pegelhöhe Uj des an der zweiten Leitung LIIj abgegriffenen Signals läßt sich folgendermaßen abschätzen: Die Widerstände Rxj mit x ≠ i, i+1, die einerseits über die ersten Leitungen LIx mit x ≠ i, i+1 mit Massepotential und andererseits mit der zweiten Leitung LIIj verbunden sind, bilden zusammen den Querwiderstand Rj einer Halbbrücke, die von Rij und Ri+1,j gebildet wird.

Für den Widerstand Rj gilt



Ro/(m - 2) ≤ Rj (Ro + ΔR)/(m - 2)

Dabei ist Ro der kleinere und Ro + ΔR der größere der beiden Widerstandswerte, den die magnetoresistiven Elemente MRij annehmen können. Der untere Wert für Rj gilt für den Fall, daß alle Widerstände den Wert Ro annehmen. Die obere Grenze gilt für den Fall, daß alle Widerstände Ro + ΔR annehmen. Für den Betrag Ujo des Pegels Uj des Signals an der zweiten Leitung LIIj gilt





Der Pegel Uj des Signals kann je nach gespeicherter logischer Information die Werte +Ujo oder -Ujo annehmen.





Zum Auslesen der Information ist es daher ausreichend, an der zweiten Leitung LIIj zu bestimmen, ob der Pegel größer oder kleiner Null ist. Diese Bewertung erfolgt vorzugsweise durch eine bistabile Schaltung, zum Beispiel einen Schmitt-Trigger oder einen Differenzverstärker mit hoher Verstärkung. Die Höhe des Betrags Ujo ist umgekehrt proportional zur Anzahl m der ersten Leitungen LIi. Mit zunehmender Anzahl m der ersten Leitungen LIi nimmt die Signalhöhe daher ab.

Zur sicheren Bewertung des Signal Uj unabhängig von der Anzahl der ersten Leitungen LIi werden die zweiten Leitungen LIIj jeweils mit dem invertierenden Eingang eines über den Widerstand Rkj rückgekoppelten Operationsverstärkers OPj verbunden (siehe Fig. 4). Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers OPj wird mit Masse verbunden. Am Ausgang dieses als Stromfolger verschalteten Operationsverstärkers OPj wird ein Signal Uj' abgegriffen, dessen Signalhöhe Ujo' unabhängig von der Anzahl der ersten Leitungen LIm ist. Für den Betrag Ujo' gilt.





Das Signal Uj' kann wiederum die Werte +Ujo' oder -Ujo' annehmen, je nachdem, welche logische Information in der Speicherzelle Sii+1j gespeichert ist.





Zum Einschreiben von Information werden die erste Leitung LIi mit einem positiven Strom + Iw und die erste Leitung LIi+1 mit einem negativen Strom -Iw beaufschlagt (siehe Fig. 5). Die Ströme sind dem Betrag nach gleich. Diese Ströme können aus einer gemeinsamen Stromquelle fließen, sofern die ersten Leitungen LIi, LIi+1 über einen Schalter S miteinander verbunden sind. Die zugehörige zweite Leitung LIIj wird mit einem Strom IB beaufschlagt. Die Ströme IB und Iw bewirken an den Kreuzungspunkten zwischen den ersten Leitungen LIi, LIi+1 und der zweiten LIIj, an denen die magnetoresistiven Elemente MRij, MRi+1j mit den Widerständen Rij, Ri+1,j angeordnet sind, ein ausreichend großes Magnetfeld, um die Magnetisierungen in den zweiten ferromagnetischen Schichtelementen FM2 zu schalten. Die Magnetisierungen in den ersten ferromagnetischen Schichtelementen FM1, die aufgrund ihrer Materialwahl magnetisch härter sind, bleiben dabei unverändert (siehe Fig. 5). Zum Schreiben sind die Ströme Iw und IB so zu wählen, daß die resultierenden Magnetfelder am Ort der Widerstände Rij, Ri+1,j die Schaltschwellen der zweiten ferromagnetischen Schichtelemente FM2 übersteigen. Durch die Richtung des Stromes Iw wird die einzuschreibende Information festgelegt. Die zweiten Leitungen LIIj wirken als Signalleitungen.

Die ersten Leitungen LIi können jeweils als Wortleitungen, die zweiten Leitungen LIIj können als Bitleitungen verwendet werden. Alternativ ist es möglich, die ersten Leitungen LIi als Bitleitungen und die zweiten Leitungen LIIj als Bitleitungen zu verwenden.


Anspruch[de]
  1. 1. Speicherzellenanordnung mit Speicherzellen, wobei jede Speicherzelle zwei magnetoresistive Elemente aufweist.
  2. 2. Speicherzellenanordnung nach Anspruch 1, bei der die magnetoresistiven Elemente TMR- oder GMR-Elemente sind.
  3. 3. Speicherzellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der in jeder Speicherzelle die magnetoresistiven Elemente so magnetisiert sind, daß sie unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen.
  4. 4. Speicherzellenanordnung nach Anspruch 3, bei der die magnetoresistiven Elemente einer Speicherzelle einander benachbart in einer Ebene angeordnet sind.
  5. 5. Speicherzellenanordnung nach Anspruch 3 oder 9, bei der die magnetoresistiven Elemente einer der Speicherzellen über eine Signalleitung in Reihe verschaltet sind und die beiden Enden des so gebildeten Gesamtwiderstandes an Spannungen gleicher Größe aber entgegengesetzter Polarität gelegt werden.
  6. 6. Speicherzellenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
    1. - bei der erste Leitungen und zweite Leitungen vorgesehen sind, wobei die ersten Leitungen und die zweiten Leitungen jeweils untereinander parallel verlaufen und die ersten Leitungen und die zweiten Leitungen sich kreuzen,
    2. - bei der die magnetoresistiven Elemente jeweils zwischen eine der ersten Leitungen und eine der zweiten Leitungen geschaltet sind,
    3. - bei der die magnetoresistiven Elemente einer der Speicherzellen jeweils mit verschiedenen ersten Leitungen und derselben zweiten Leitung verbunden sind.
  7. 7. Speicherzellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    1. - bei der die magnetoresistiven Elemente jeweils mindestens ein erstes ferromagnetisches Schichtelement, ein nichtmagnetisches Schichtelement und ein zweites ferromagnetisches Schichtelement aufweisen, wobei das nichtmagnetische Schichtelement zwischen dem ersten ferromagnetischen Schichtelement und dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement angeordnet ist,
    2. - bei der je Speicherzelle in feinem der magnetoresistiven Elemente die Magnetisierungen in dem ersten ferromagnetischen Schichtelement und dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement parallel zueinander und in dem anderen der magnetoresistiven Elemente die Magnetisierungen in dem ersten ferromagnetischen Schichtelement und dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement antiparallel zueinander ausgerichtet sind.
  8. 8. Speicherzellenanordnung nach Anspruch 7,
    1. - bei der das erste ferromagnetische Schichtelement und das zweite ferromagnetische Schichtelement jeweils mindestens eines der Elemente Fe, Ni, Co, Cr, Mn, Bi, Gd und/oder Dy enthalten und senkrecht zur Schichtebene jeweils eine Dicke zwischen 2 nm und 20 nm aufweisen,
    2. - bei der das nichtmagnetische Schichtelement Al2O3, NiO, HfO2, TiO2, NbO, SiO2, Cu, Au, Ag und/oder Al enthält und senkrecht zur Schichtebene eine Dicke zwischen 1 nm und 5 nm aufweist.
  9. 9. Speicherzellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die zweiten Leitungen jeweils mit einem Stromfolger verbunden sind.
  10. 10. Verfahren zum Betrieb einer Speicherzellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    1. - bei dem die magnetoresistiven Elemente in einer der Speicherzellen jeweils so magnetisiert werden, daß sie unterschiedliche Widerstände aufweisen,
    2. - bei dem zum Auslesen der Information einer Speicherzelle die magnetoresistiven Elemente der Speicherzelle jeweils zwischen einen Spannungspegel und eine Signalleitung geschaltet werden, wobei der Spannungspegel betragsmäßig für beide magnetoresistiven Elemente gleich ist, jedoch unterschiedliche Polarität aufweist und die Signalleitung für beide magnetoresistiven Elemente gleich ist,
    3. - bei dem an der Signalleitung bewertet wird, ob die dort abfallende Spannung größer oder kleiner Null ist,
    4. - bei dem zum Ändern der in einer Speicherzelle gespeicherten Information die Widerstandswerte beider magnetoresistiver Elemente der Speicherzelle geändert werden.






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