CN113366662A - 磁畴壁移动元件、磁记录阵列和半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本实施方式的磁畴壁移动元件包括：第1铁磁性层；向第2方向延伸、能够进行磁记录的第2铁磁性层；非磁性层；以及具有第1中间层的第1导电部和具有第2中间层的第2导电部，所述第1中间层在第1方向上被与所述第2铁磁性层相接表现第1磁化方向的第1磁化区域和表现与所述第1磁化方向不同的第2磁化方向的第2磁化区域夹持，所述第2中间层在所述第1方向上被与所述第2铁磁性层相接表现所述第2磁化方向的第3磁化区域和表现所述第1磁化方向的第4磁化区域夹持，在沿着所述第1方向和所述第2方向的截断面，所述第1磁化区域的面积比所述第2磁化区域的面积大，所述第3磁化区域的面积比所述第4磁化区域的面积小。

Description

磁畴壁移动元件、磁记录阵列和半导体装置
技术领域
本发明涉及磁畴壁移动元件、磁记录阵列和半导体装置。本申请基于2019年5月15日在日本提出申请的日本特愿2019-092181和2020年3月30日在日本提出申请的日本特愿2020-061064主张优先权，在此处引用其内容。
背景技术
代替在细微化上已显界限的闪存等的下一代非易失性存储器受到瞩目。例如，作为下一代非易失性存储器已知有MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory：磁阻式随机存取存储器)、ReRAM(Resistive Randome Access Memory：阻变随机存储器)、PCRAM(Phase Change Random Access Memory：相变随机存储器)等。
MRAM在数据记录中利用通过磁化的方向的变化产生的电阻值变化。为了实现记录存储器的大容量化，正在研究构成存储器的元件的小型化，构成存储器的每一个元件的记录比特的多值化。
在专利文献1和2中，记载有通过使磁畴壁移动，能够在多值或数字中记录数据的磁畴壁移动元件。此外，在专利文献1和2中记载有将限制磁畴壁的移动范围的磁化固定区域设置在数据记录层(磁化自由层)的两端的结构。设置在两端的磁化固定区域各自的磁化的取向方向不同。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5397384号公报
专利文献2：日本特开2010-219104号公报
发明内容
发明所要解决的问题
元件的初始状态，例如通过施加外部磁场得到。但是，当2个磁化固定区域的磁化的取向方向各自不同时，难以仅通过施加一个方向的磁场来产生初始状态。如果为了使2个磁化固定区域稳定而施加2个方向的磁场，则会产生磁化向与所期望的磁化方向不同的方向取向的部分，元件的可靠性下降。
本发明是鉴于上述问题而完成的，提供容易规定初始状态的磁畴壁移动元件、磁记录阵列和半导体装置。
用于解决问题的方式
为了解决上述问题，本发明提供以下的方式。
(1)第一方式的磁畴壁移动元件包括：第1铁磁性层；相对于所述第1铁磁性层位于第1方向，沿与所述第1方向不同的第2方向延伸，能够进行磁记录的第2铁磁性层；位于所述第1铁磁性层与所述第2铁磁性层之间的非磁性层；和与所述第2铁磁性层分别分离地连接，具有第1中间层的第1导电部和具有第2中间层的第2导电部，所述第1中间层，在所述第1方向上，被显示第1磁化方向的第1磁化区域和显示与所述第1磁化方向不同的第2磁化方向的第2磁化区域夹持，所述第2中间层，在所述第1方向上，被显示所述第2磁化方向的第3磁化区域和显示所述第1磁化方向的第4磁化区域夹持，在沿着所述第1方向和所述第2方向的截断面，所述第1磁化区域的面积比所述第2磁化区域的面积大，所述第3磁化区域的面积比所述第4磁化区域的面积小。
(2)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：所述第1磁化区域的面积比所述第3磁化区域的面积大。
(3)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：在所述第1方向上处于和所述第3磁化区域的与所述第2中间层相接的面相反侧的、所述第3磁化区域的第1面，相对于与所述第1方向正交的面倾斜。
(4)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：所述第2导电部的所述第2方向的长度比所述第1导电部的所述第2方向的长度长。
(5)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：所述第2磁化区域的面积与所述第4磁化区域的面积不同。
(6)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：所述第2磁化区域的面积与所述第4磁化区域的面积相等。
(7)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：所述第1磁化区域和所述第3磁化区域分别由单一的材料构成。
(8)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：所述第1磁化区域和所述第3磁化区域分别由多个层构成。
(9)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：所述第1磁化区域和所述第3磁化区域由与所述第2铁磁性层相同的材料构成。
(10)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：所述第1中间层与所述第2中间层的所述第1方向的高度位置相同。
(11)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：所述第1导电部与所述第2导电部，在所述第1方向上，以所述第2铁磁性层为基准向相反方向延伸。
(12)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：所述第1导电部与所述第2导电部中、以所述第2铁磁性层为基准向与所述第1铁磁性层叠层的方向相同的方向延伸的导电部与所述第1铁磁性层的所述第2方向的距离，比所述第1导电部与所述第2导电部中、以所述第2铁磁性层为基准向所述第1铁磁性层叠层侧的相反方向延伸的导电部与所述第1铁磁性层的所述第2方向的距离长。
(13)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：将所述第1磁化区域和所述第3磁化区域在与所述第2方向正交的面截断得到的截面积，比将所述第2铁磁性层在与所述第2方向正交的面截断得到的截面积大。
(14)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：在所述非磁性层与所述第2铁磁性层之间，还包括第3铁磁性层。
(15)在上述方式的磁畴壁移动元件中，也可以是：所述第1导电部和所述第2导电部以所述第2铁磁性层为基准向所述第1方向延伸，所述第1磁化区域，朝向所述第1导电部延伸侧的相反侧、从所述第2铁磁性层突出，或者，所述第3磁化区域，朝向所述第2导电部延伸侧的相反侧、从所述第2铁磁性层突出。
(16)第二方式的磁记录阵列也可以具有多个上述方式的磁畴壁移动元件。
(17)第三方式的半导体装置包括上述方式的磁畴壁移动元件和与所述磁畴壁移动元件电连接的多个开关元件。
发明的效果
根据上述方式的磁畴壁移动元件、磁记录阵列和半导体装置，容易规定元件的初始状态。
附图说明
图1是第1实施方式的磁记录阵列的结构图。
图2是第1实施方式的磁记录阵列的特征部的截面图。
图3是第1实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图4是第1实施方式的磁畴壁移动元件的俯视图。
图5是表示第1实施方式的磁畴壁移动元件的第一制造方法的一部分的截面图。
图6是表示第1实施方式的磁畴壁移动元件的第二制造方法的一部分的截面图。
图7是第1变形例的磁畴壁移动元件的截面图。
图8是第2实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图9是第2实施方式的磁畴壁移动元件的俯视图。
图10是第2变形例的磁畴壁移动元件的截面图。
图11是第2变形例的磁畴壁移动元件的俯视图。
图12是第3变形例的磁畴壁移动元件的截面图。
图13是第3变形例的磁畴壁移动元件的俯视图。
图14是第4变形例的磁畴壁移动元件的截面图。
图15是第4变形例的磁畴壁移动元件的俯视图。
图16是第5变形例的磁畴壁移动元件的截面图。
图17是第5变形例的磁畴壁移动元件的俯视图。
图18是第3实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图19是第6变形例的磁畴壁移动元件的截面图。
图20是第4实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图21是第7变形例的磁畴壁移动元件的截面图。
图22是第5实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
图23是第5实施方式的磁畴壁移动元件的变形例的截面图。
图24是第6实施方式的磁畴壁移动元件的截面图。
具体实施方式
以下，适当参照附图，详细地说明本实施方式。以下的说明中使用的附图中，存在为了便于使本发明的特征容易明白而将成为特征的部分放大表示的情况，各构成要素的尺寸比例等有时与实际不同。以下的说明中例示的材料、尺寸等只是一个例子，本发明并不限定于此，能够在起到本发明的效果的范围内适当地变更而实施。
首先对方向进行定义。+x方向、-x方向、+y方向和-y方向是与后述的基板Sub(参照图2)的一个面大致平行的方向。+x方向是沿后述的磁记录层20延伸的一个方向，且是从后述的第1导电部40朝向第2导电部50的方向。-x方向是与+x方向相反的方向。在不对+x方向与-x方向进行区分的情况下，仅称为“x方向”。x方向是第2方向的一个例子。+y方向是与x方向正交的一个方向。-y方向是与+y方向相反的方向。在不对+y方向与-y方向进行区分的情况下，仅称为“y方向”。+z方向是从后述的基片Sub朝向磁畴壁移动元件101的方向。-z方向是与+z方向相反的方向。在不对+z方向与-z方向进行区分的情况下，仅称为“z方向”。z方向是第1方向的一个例子。在本说明书中“沿x方向延伸”例如是指，与x方向、y方向和z方向的各尺寸至最小的尺寸相比，x方向的尺寸大。沿其它方向时也一样。
[第1实施方式]
图1是第1实施方式的磁记录阵列的结构图。磁记录阵列200包括多个磁畴壁移动元件101、多个第1配线Cm1～Cmn、多个第2配线Wp1～Wpn、多个第3配线Rp1～Rpn、多个第1开关元件110、多个第2开关元件120和多个第3开关元件130。磁记录阵列200例如能够用于磁存储器、积和运算器、神经形态装置。
＜第1配线，第2配线，第3配线＞
第1配线Cm1～Cmn是共用配线。共用配线例如是能够在数据的写入时和读出时这两种情况下使用的配线。第1配线Cm1～Cmn电连接基准电位与1个以上磁畴壁移动元件101。基准电位例如是地线。第1配线Cm1～Cmn既可以与多个磁畴壁移动元件101分别连接，也可以遍及多个磁畴壁移动元件101地连接。
第2配线Wp1～Wpn是写入配线。写入配线例如是在数据的写入时使用的配线。第2配线Wp1～Wpn将电源与1个以上的磁畴壁移动元件101电连接。第3配线Rp1～Rpn是读出配线。读出配线例如是在读出数据时使用的配线。第3配线Rp1～Rpn将电源与1个以上的磁畴壁移动元件101电连接。电源在使用时与磁记录阵列200的一端连接。
＜第1开关元件，第2开关元件，第3开关元件＞
图1所示的第1开关元件110、第2开关元件120、第3开关元件130与多个磁畴壁移动元件101分别连接。将在磁畴壁移动元件101连接有开关元件的装置称为半导体装置。第1开关元件110连接于各个磁畴壁移动元件101与第1配线Cm1～Cmn之间。第2开关元件120连接于各个磁畴壁移动元件101与第2配线Wp1～Wpn之间。第3开关元件130连接于各个磁畴壁移动元件101与第3配线Rp1～Rpn之间。
当将第1开关元件110和第2开关元件120设为ON时，在与规定的磁畴壁移动元件101连接的第1配线Cm1～Cmn和第2配线Wp1～Wpn之间流动写入电流。当将第1开关元件110和第3开关元件130设为ON时，在与规定的磁畴壁移动元件101连接的第1配线Cm1～Cmn和第3配线Rp1～Rpn之间流动读出电流。
第1开关元件110、第2开关元件120和第3开关元件130是控制电流的流动的元件。第1开关元件110、第2开关元件120和第3开关元件130例如是：如晶体管、双向阈值开关(OTS：Ovonic Threshold Switch)那样的利用结晶层的相变化的元件；如金属绝缘体转变(MIT)开关那样的利用能带结构的变化的元件；如齐纳二极管和雪崩二极管那样的利用击穿电压的元件；以及伴随着原子位置的传导性发生变化的元件。
也可以在连接于相同的配线的磁畴壁移动元件101共用第1开关元件110、第2开关元件120、第3开关元件130的任一个开关元件。例如，在共用第1开关元件110的情况下，在第1配线Cm1～Cmn的上游设置一个第1开关元件110。例如，在共用第2开关元件120的情况下，在第2配线Wp1～Wpn的上游设置一个第2开关元件120。例如，在共用第3开关元件130的情况下，在第3配线Rp1～Rpn的上游设置一个第3开关元件130。
图2是第1实施方式的磁记录阵列200的特征部的截面图。图2是以通过磁记录层20的y方向的宽度的中心的xz平面截断图1的一个磁畴壁移动元件101的截面。图2聚焦于一个磁畴壁移动元件101，表示与磁畴壁移动元件101连接的第1开关元件110和第2开关元件120。第3开关元件130与电极EL连接，例如位于图2的纸面进深方向(-y方向)位置。电极EL是与磁畴壁移动元件101的第1铁磁性层10连接的导电体，是用于向磁畴壁移动元件100流动读出电流的电极。图2所示的磁畴壁移动元件101为后述的第1铁磁性层10与磁记录层20相比离基片Sub远的位置的顶销结构。
图2所示的第1开关元件110和第2开关元件120为晶体管Tr。晶体管Tr具有栅极电极G、栅极绝缘膜GI以及在基片Sub形成的源极区域S和漏极区域D。基片Sub例如为半导体基片。
各个晶体管Tr与磁畴壁移动元件101经由连接配线Cw而电连接。连接配线Cw还连接于第1配线Cm和第2配线Wp与晶体管Tr之间。连接配线Cw包含具有导电性的材料。连接配线Cw沿z方向延伸。连接配线Cw是在绝缘层60的开口部形成的通孔配线。
磁畴壁移动元件100与晶体管Tr，除连接配线Cw以外，通过绝缘层60电分离。绝缘层60是将多层配线的配线间和元件间绝缘的绝缘层。绝缘层60例如为氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、碳化硅(SiC)、氮化铬、碳氮化硅(SiCN)、氧氮化硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrOx)等。
“磁畴壁移动元件”
图3是第1实施方式的磁畴壁移动元件101的截面图。图4是第1实施方式的磁畴壁移动元件101的俯视图。磁畴壁移动元件101具有第1铁磁性层10、磁记录层20、非磁性层30、第1导电部40和第2导电部50。图3是以通过磁记录层20的y方向的中心的xz平面(图4的A-A面)截断磁畴壁移动元件101时的截面图。磁畴壁移动元件101作为一个例子，作为存储元件使用。
“第1铁磁性层”
第1铁磁性层10面对非磁性层30。第1铁磁性层10具有向一个方向取向的磁化M10。第1铁磁性层10的磁化M10在被施加规定的外力时与磁记录层20的磁化相比取向方向不易变化。规定的外力例如是通过外部磁场施加磁化的外力、通过自旋极化电流施加磁化的外力。有时第1铁磁性层10称为磁化固定层、磁化参照层。磁化M10例如向z方向取向。
以下，使用磁化向z轴向取向的例子进行说明，不过磁记录层20和第1铁磁性层10的磁化可以向xy面内的任意方向取向。在磁化向z方向取向的情况下，与磁化向xy面内取向的情况相比，磁畴壁移动元件101的电力消耗、动作时的发热受到抑制。此外，在磁化向z方向取向的情况下，与磁化向xy面内取向的情况相比，施加相同强度的脉冲电流时的磁畴壁27的移动幅度小。另一方面，在磁化向xy面内的任意取向的情况下，与磁化向z方向取向的情况相比磁畴壁移动元件101的磁阻变化幅度(MR比)大。
第1铁磁性层10包含铁磁性体。作为构成第1铁磁性层10的铁磁性材料，例如能够使用选自Cr、Mn、Co、Fe和Ni的金属、包含这些金属的1种以上的合金、包含这些金属与B、C和N的至少1种以上的元素的合金等。第1铁磁性层10例如是Co-Fe、Co-Fe-B、Ni-Fe。
构成第1铁磁性层10的材料也可以为惠斯勒合金。惠斯勒合金是半金属，具有高的自旋极化率。惠斯勒合金是含有具有XYZ或X2YZ的化学组成的金属间化合物。X在周期表上为Co、Fe、Ni或者Cu族的过渡金属元素或贵金属元素，Y为Mn、V、Cr或者Ti族的过渡金属或X的元素种类，Z为第III族至第V族的典型元素。作为惠斯勒合金，例如能够列举Co2FeSi、Co2FeGe、Co2FeGa、Co2MnSi、Co2Mn1-aFeaAlbSi1-b、Co2FeGe1-cGac等。
第1铁磁性层10的膜厚在令第1铁磁性层10的易磁化轴为z方向(作为垂直磁化膜)的情况下，优选为1.5nm以下，更优选为1.0nm以下。当将第1铁磁性层10的膜厚形成得薄时，在第1铁磁性层10与其它层(非磁性层30)的界面，在第1铁磁性层10增加垂直磁各向异性(界面垂直磁各向异性)，第1铁磁性层10的磁化容易向z方向取向。
在令第1铁磁性层10的易磁化轴为z方向(作为垂直磁化膜)的情况下，优选令第1铁磁性层10为选自Co、Fe、Ni的铁磁性体与选自Pt、Pd、Ru、Rh的非磁性体的叠层体，更优选将选自Ir、Ru的中间层插入叠层体的任意位置。当将铁磁性体与非磁性体叠层时，能够增加垂直磁各向异性，通过插入中间层使得第1铁磁性层10的磁化容易向z方向取向。
“磁记录层”
磁记录层20沿x方向延伸。磁记录层20是第2铁磁性层的一个例子。磁记录层20例如在z方向上的俯视中是x方向为长轴、y方向为短轴的矩形。磁记录层20是夹持非磁性层30与第1铁磁性层10相对的磁性层。磁记录层20将第1导电部40与第2导电部50之间连接起来。
磁记录层20是能够根据内部的磁态的变化对信息进行磁记录的层。磁记录层20在内部具有第1磁区28和第2磁区29。第1磁区28的磁化M28与第2磁区29的磁化M29例如向相反方向取向。第1磁区28与第2磁区29的边界为磁畴壁27。磁记录层20能够在内部具有磁畴壁27。图3所示的磁记录层20的第1磁区28的磁化M28向+z方向取向，第2磁区29的磁化M29向-z方向取向。
磁畴壁移动元件101能够根据磁记录层20的磁畴壁27的位置，多值或连续地记录数据。在磁记录层20记录的数据，在施加读出电流时作为磁畴壁移动元件101的电阻值变化被读出。
磁记录层20的第1磁区28与第2磁区29的比率在磁畴壁27移动时发生变化。第1铁磁性层10的磁化M10例如为与第1磁区28的磁化M28相同的方向(平行)，为与第2磁区29的磁化M29相反方向(反平行)。当磁畴壁27向+x方向移动，在z方向上的俯视中与第1铁磁性层10重叠的部分的第1磁区28的面积扩大时，磁畴壁移动元件101的电阻值变低。反之，当磁畴壁27向-x方向移动，在z方向上的俯视中与第1铁磁性层10重叠的部分的第2磁区29的面积扩大时，磁畴壁移动元件101的电阻值变高。
磁畴壁27通过向磁记录层20的x方向流动写入电流或施加外部磁场而移动。例如，当向磁记录层20的+x方向施加写入电流(例如，电流脉冲)时，电子向与电流相反的-x方向流动，磁畴壁27向-x方向移动。在电流从第1磁区28流向第2磁区29的情况下，在第2磁区29自旋极化后的电子使第1磁区28的磁化M28磁化反转。通过第1磁区28的磁化M28磁化反转，磁畴壁27向-x方向移动。
磁记录层20由磁性体构成。构成磁记录层20的磁性体能够使用选自Cr、Mn、Co、Fe和Ni的金属，将这些金属含有1种以上的合金，含有这些金属与B、C和N的至少1种以上的元素的合金等。具体而言，能够列举Co-Fe、Co-Fe-B、Ni-Fe。
磁记录层20优选具有选自Co、Ni、Pt、Pd、Gd、Tb、Mn、Ge、Ga的至少一个元素。磁记录层20例如也可以为Co与Ni的叠层膜、Co与Pt的叠层膜、Co与Pd的叠层膜。磁记录层20例如也可以含有MnGa类材料、GdCo类材料、TbCo类材料。MnGa类材料、GdCo类材料、TbCo类材料等的铁磁性体的饱和磁化小，含有这些材料的磁记录层20的移动磁畴壁所需的阈值电流小。此外，Co与Ni的叠层膜、Co与Pt的叠层膜、Co与Pd的叠层膜的矫顽力大，含有这些叠层膜的磁记录层20的磁畴壁的移动速度慢。此外，磁记录层20也可以为多个铁磁性层夹持中间层反铁磁性耦合的结构(合成铁(synthetic-ferri)结构)。中间层例如为Ru，多个铁磁性层例如为CoFe与Pd的叠层膜。
“非磁性层”
非磁性层30位于第1铁磁性层10与磁记录层20之间位置。非磁性层30叠层于磁记录层20的一个面。
非磁性层30例如由非磁性的绝缘体、半导体或金属构成。非磁性的绝缘体例如为Al2O3、SiO2、MgO、MgAl2O4和该Al、Si、Mg的一部分替换成Zn、Be等的材料。这些材料的带隙大，绝缘性优异优异。在非磁性层30由非磁性的绝缘体构成的情况下，非磁性层30为隧道阻挡层。非磁性的金属例如为Cu、Au、Ag等。非磁性的半导体例如为Si、Ge、CuInSe2、CuGaSe2、Cu(In，Ga)Se2等。
非磁性层30的厚度优选为
Figure BDA0003174839410000111
以上，更优选为
Figure BDA0003174839410000112
以上。如果非磁性层30的厚度厚，则磁畴壁移动元件101的电阻面积积(RA)变大。磁畴壁移动元件101的电阻面积积(RA)优选为1×105Ωμm2以上，更优选为1×106Ωμm2以上。磁畴壁移动元件101的电阻面积积(RA)以一个磁畴壁移动元件101的元件电阻与磁畴壁移动元件101的元件截面积(以xy平面截断非磁性层30时的截断面的面积)的积表示。
“第1导电部，第2导电部”
第1导电部40和第2导电部50在x方向上夹持磁记录层20的至少一部分。第1导电部40与第2导电部50隔开间隔，与磁记录层20分别连接。第1导电部40和第2导电部50例如分别与连接配线Cw连接(参照图2)。第1导电部40和第2导电部50例如也可以分别为连接配线Cw的一部分。第1导电部40例如与磁记录层20的第1端部连接，第2导电部50例如与磁记录层20的第2端部连接。
从z方向看第1导电部40和第2导电部50时的俯视形状没有什么关系。例如，图4所示的第1导电部40和第2导电部50在z方向上的俯视中为矩形。第1导电部40和第2导电部50既可以为圆形也可以为椭圆形。第1导电部40和第2导电部50的y方向的宽度w1、w2例如比磁记录层20的y方向的宽度w20宽。
第1导电部40具有第1磁性层41、第2磁性层42和第1中间层43。第1导电部40从靠近磁记录层20的一侧起依次具有第1磁性层41、第1中间层43和第2磁性层42。第1磁性层41与磁记录层20相接。
第1磁性层41和第2磁性层42含有铁磁性体。第1磁性层41和第2磁性层42例如包含与适用于第1铁磁性层10、磁记录层20的材料同样的材料。第1磁性层41和第2磁性层42例如既可以为由单一的材料构成的单层，也可以为多层。图3例示第1磁性层41和第2磁性层42为单层的情况。第1磁性层41的磁化M41与第2磁性层42的磁化M42向不同的方向取向。第1磁性层41的磁化M41例如向+z方向取向，第2磁性层42的磁化M42例如向-z方向取向。+z方向是第1磁化方向的一个例子，-z方向是第2磁化方向的一个例子。
第1中间层43是将2个铁磁性体磁耦合的层。第1中间层43有时称为磁耦合层、插入层。第1中间层43由非磁性体构成。第1中间层43例如含有选自Ru、Ir、Rh的至少一者。第1中间层43的厚度例如为2nm以下，优选为1nm以下。
第1中间层43被2个磁化区域(第1磁化区域A1和第2磁化区域A2)夹持。在图3的磁畴壁移动元件101，第1磁化区域A1与第1磁性层41一致，第2磁化区域A2与第2磁性层42一致。第1磁化区域A1与第2磁化区域A2例如隔着第1中间层43，反铁磁性耦合。
第2导电部50具有第3磁性层51、第4磁性层52和第2中间层53。第2导电部50从靠近磁记录层20的一侧起依次具有第3磁性层51、第2中间层53和第4磁性层52。第3磁性层51与磁记录层20相接。
第3磁性层51和第4磁性层52含有铁磁性体。第3磁性层51和第4磁性层52例如包含与适用于第1铁磁性层10、磁记录层20的材料同样的材料。第3磁性层51和第4磁性层52例如既可以为由单一的材料构成的单层，也可以为多层。图3例示第3磁性层51和第4磁性层52为单层的情况。第3磁性层51的磁化M51例如向与第1磁性层41和第4磁性层52的磁化M41、M52不同的方向取向。第3磁性层51的磁化M51例如向与第2磁性层42的磁化M42相同的方向取向。第4磁性层52的磁化M52例如向与第2磁性层42和第3磁性层52的磁化M42、M51不同的方向取向。第4磁性层52的磁化M52例如向与第1磁性层41的磁化M41相同的方向取向。第3磁性层51的磁化M51例如向-z方向取向，第4磁性层52的磁化M52例如向+z方向取向。
第2中间层53是将2个铁磁性体磁耦合的层。第2中间层53有时称为磁耦合层、插入层。构成第2中间层53的材料、厚度与第1中间层43相同。第2中间层53被2个磁化区域(第3磁化区域A3和第4磁化区域A4)夹持。在图3的磁畴壁移动元件101，第3磁化区域A3与第3磁性层51一致，第4磁化区域A4与第4磁性层52一致。第3磁化区域A3与第4磁化区域A5例如隔着第2中间层53，反铁磁性耦合。
第1磁化区域A1的z方向的厚度h1比第2磁化区域A2的z方向的厚度h2厚。第1导电部40的x方向的长度L1在z方向的各个位置大致一定。大致一定是指，相对于平均值的变化量为10％以下。因此，厚度h1、h2的差异能够换算成面积，第1磁化区域A1的面积比第2磁化区域A2的面积大。此外，第1导电部40的y方向的宽度w1(参照图4)也在x方向的各个位置大致一定。因此，厚度h1、h2的差异还能够换算成体积。
第3磁化区域A3的z方向的厚度h3比第4磁化区域A4的z方向的厚度h4薄。第2导电部50的x方向的长度L2和y方向的宽度w2大致一定。厚度h3、h4的差异能够换算成面积和体积。第3磁化区域A3的面积比第4磁化区域A4的面积小。
第2磁化区域A2的厚度h2与第4磁化区域A4的厚度h4例如相等。此处，相等并不限定于完全一致的情况，而容许10％左右度的误差。即，第2磁化区域A2的厚度h2与第4磁化区域A4的厚度h4例如相等。第2磁化区域A2的面积与第4磁化区域A4的面积例如相等(大致一致)。第1中间层43与第2中间层53分别叠层于第2磁化区域A2与第4磁化区域A4上。第1中间层43与第2中间层53例如处于z方向上相同的高度位置。通过使得第1中间层43与第2中间层53的z方向的高度位置一致，能够一次性将第1中间层43和第2中间层53成膜。
第1磁化区域A1的厚度h1例如比第3磁化区域A3的厚度h3厚。第1磁化区域A1的面积例如比第3磁化区域A3的面积大。
第1磁化区域A1和第3磁化区域A3的厚度h1、h3，例如比磁记录层20的厚度h20厚。此外，第1磁化区域A1和第3磁化区域A3的y方向的宽度w1、w2，例如比磁记录层20的y方向的宽度w20宽。以yz平面截断第1磁化区域A1和第3磁化区域A3的截面的面积(h1×w1或h3×w3)，例如，比以yz平面截断磁记录层20的截面的面积(h20×w20)大。通过使得第1磁化区域A1和第3磁化区域A3的电流密度比磁记录层20的电流密度大，能够进一步抑制磁畴壁27向第1磁化区域A1和第3磁化区域A3的侵入。
磁畴壁移动元件100的第1铁磁性层10、磁记录层20、第1导电部40和第2导电部50各自的磁化的方向，例如能够通过测定磁化曲线来确认。磁化曲线例如能够利用MOKE(Magneto Optical Kerr Effect：磁光克尔效应)进行测定。利用MOKE的测定是通过向测定对象物入射直线偏振光，利用其偏振光方向的旋转等引起的磁光学效应(磁Kerr效应)进行的测定方法。
对磁记录阵列200的制造方法进行说明。磁记录阵列200通过各层的叠层工序和将各层的一部分加工成规定的形状的加工工序形成。各层的叠层溅射法，化学气相沉积(CVD)法，电子束蒸镀法(EB蒸镀法)，原子激光沉积法等。各层的加工能够利用光刻、离子铣削等进行。
首先在基片Sub的规定的位置，杂质掺杂而形成源极区域S、漏极区域D。接着，在源极区域S与漏极区域D之间，形成栅极绝缘膜GI、栅极电极G。源极区域S、漏极区域D、栅极绝缘膜GI和栅极电极G成为晶体管Tr。
接着，以覆盖晶体管Tr的方式形成绝缘层60。此外，在绝缘层60形成开口部，在开口部内填充导电体，由此形成连接配线Cw。第1配线Cm、第2配线Wp、第3配线Rp通过在将绝缘层60叠层至规定的厚度后，在绝缘层60形成槽，在槽填充导电体而形成。
构成第1导电部40和第2导电部50的各层也可以在绝缘层60形成开口，在该开口内依次叠层。此外，也可以在将构成第1导电部40和第2导电部50的各层叠层后，仅留下成为第1导电部40和第2导电部50的部分地进行除去。
第1磁性层41与第3磁性层51的厚度h1、h3的差异，例如通过在将构成第1导电部40和第2导电部50的各层叠层后对其一部分进行铣削而产生。图5是表示磁畴壁移动元件101的第一制造方法的一部分的截面图。
在绝缘层60的内部形成第1导电部40、第2导电部50和磁记录层20。磁记录层20例如的情况下溅射法在绝缘层60的一个面成膜。接着，利用保护膜P包覆第1导电部40和磁记录层20的表面。保护膜P例如为抗蚀剂。然后对叠层膜照射离子束IB。由保护膜P保护的第1导电部40和磁记录层20不被离子束IB除去，而第2导电部50的第3磁性层51的一部分被离子束IB除去。其结果是，第3磁性层51的厚度h3变得比第1磁性层41的厚度h1薄。
最后，通过在与磁记录层20在z方向上重叠的位置，依次叠层非磁性层、铁磁性层，并加工成规定的形状，成为非磁性层30、第1铁磁性层10。按这样的顺序，能够制作磁畴壁移动元件101。
此外，图6是表示磁畴壁移动元件101的第二制造方法的一部分的截面图。如图6所示，也可以在叠层非磁性层30和第1铁磁性层10后，照射离子束IB。能够同时进行非磁性层30和第1铁磁性层10的加工与第3磁性层51的加工。
第1实施方式的磁畴壁移动元件101能够仅通过向一个方向施加外部磁场而容易地规定初始状态。此处初始状态对出厂前的初始状态和使用过程中的数据的刷新后的初始状态的任何状态都包括。出厂前的初始状态的规定对成品率的提高特别有用。
例如对磁畴壁移动元件101向+z方向施加大的磁场。当施加足够大的磁场时，构成磁畴壁移动元件101的所有磁化M10、M28、M29、M41、M42、M51、M52向+z方向取向。当停止外部磁场的施加时，磁化M41和磁化M42要向相反方向取向。这是因为，第1磁性层41与第2磁性层42在隔着第1中间层43反铁磁性耦合。同样，磁化M51与磁化M52要向相反方向取向。这是因为第3磁性层51与第4磁性层52在隔着第2中间层53反铁磁性耦合。
第1磁性层41比第2磁性层42厚，第1磁性层41比第2磁性层42矫顽力能量大。矫顽力能量是饱和磁化与厚度(面积)的积成比例的能量。矫顽力能量大时磁化更难。第1磁性层41的磁化M41维持+z方向的取向，第2磁性层42的磁化M42向-z方向取向。
与此相对，第3磁性层51比第4磁性层52薄，第3磁性层51比第4磁性层52矫顽力能量小。第4磁性层52的磁化M52维持+z方向的取向，第3磁性层51的磁化M51向-z方向取向。
与磁记录层20分别相接的第1磁性层41与第3磁性层51的磁化M41、M51的取向方向各不相同。为了消除取向方向的差异，在磁记录层20的内部产生磁畴壁27。即，仅通过向一个方向施加外部磁场，就能够在磁记录层20的两端形成不同的磁化状态，在内部生成磁畴壁27。由于磁畴壁27在任意的位置形成，所以能够简单地规定初始状态。
对第1实施方式的磁畴壁移动元件101的一个例子进行了详细说明，不过第1实施方式的磁畴壁移动元件101能够在本发明的主旨的范围内进行各种变形/变更。
(第1变形例)
图7是第1变形例的磁畴壁移动元件101A的截面图。图7所示的磁畴壁移动元件101A的第1磁性层41和第3磁性层51为2层结构，这与图3所示的磁畴壁移动元件101不同。其它结构与磁畴壁移动元件101相同，对同样的结构标注同一附图标记，省略说明。
第1磁性层41具有第1层411和第2层412。第1层411由与磁记录层20同样的材料构成。不存在第1层411与磁记录层20的边界，与第1中间层43在z方向上重叠的部分为第1层411。第2层412由与第1层411不同的材料构成。第1层411与第2层412相互磁耦合。将第1层411与第2层412合起来的区域为第1磁化区域A1。
第3磁性层51具有第1层511和第2层512。第1层511由与磁记录层20相同的材料构成。不存在第1层511与磁记录层20的边界，与第2中间层53在z方向上重叠的部分为第1层511。第2层512由与第1层511不同的材料构成。第1层511与第2层512相互磁耦合。第1层511与第2层512合起来的区域为第3磁化区域A3。
磁畴壁移动元件101A通过在形成第2层412、512和绝缘层60后，在其上将磁性层进行成膜而得到。成膜的磁性层的一部分分别成为第1层411、511和磁记录层20。
第1变形例的磁畴壁移动元件101A的第1磁化区域A1比第2磁化区域A2矫顽力能量大，第3磁化区域A3比第4磁化区域A4矫顽力能量小，因此能够获得与第1实施方式的磁畴壁移动元件101同样的效果。
[第2实施方式]
图8是第2实施方式的磁畴壁移动元件102A的截面图。图8是以通过磁记录层20的y方向的中心的xz平面(图9的A-A面)截断磁畴壁移动元件102A时的截面图。图9是第2实施方式的磁畴壁移动元件102A的俯视图。磁畴壁移动元件102A的第1铁磁性层10A、非磁性层30A、磁记录层20A、第2导电部50A的形状与第1实施方式的磁畴壁移动元件101不同。其它结构与磁畴壁移动元件101相同，对同样的结构标注同一附图标记，省略说明。
第1铁磁性层10A和非磁性层30A的x方向的侧面10s、30s相对于xy平面向x方向倾斜。第1铁磁性层10A和非磁性层30A随着接近磁记录层20而x方向的宽度变大。此外，第1铁磁性层10A和非磁性层30A的y方向的侧面10s、30s也相对于xy平面向y方向倾斜。侧面10s与侧面30s相互连续。连续是指，切线的倾斜角不逐步变化，包含切线的倾斜角恒定的情况，切线的倾斜角连续地变化的情况。
磁记录层20A在第2导电部50A侧的端部具有倾斜面20s，这与第1实施方式的磁记录层20不同。倾斜面20s相对于xy平面向x方向倾斜。倾斜面20s与侧面10s、30s不连续。在侧面30s与倾斜面20s之间存在台阶差。
第2导电部50A的第3磁性层51A的形状与第1实施方式的第2导电部50不同。图8的第3磁性层51A的面积比第4磁性层52的面积小。因此，第3磁化区域A3的面积比第4磁化区域A4小。此外，第3磁性层51A具有与第4磁性层52相比厚度薄的部分。第3磁性层51A的第1面50a相对于xy平面向x方向倾斜。第1面50a是在第3磁性层51A的z方向上接近第1铁磁性层10A的一侧的面，和与第3磁化区域A3的第2中间层53相接的面在z方向上处于相反侧。第1面50a与倾斜面20s连续。
磁畴壁移动元件102A在将第2导电部50A与第1铁磁性层10A和非磁性层30A分别加工的情况下(采用图5所示的制造条件的情况下)，容易形成。
第2实施方式的磁畴壁移动元件102A的第1磁化区域A1比第2磁化区域A2矫顽力能量大，第3磁化区域A3比第4磁化区域A4矫顽力能量小，因此能够获得与第1实施方式的磁畴壁移动元件101同样的效果。此外，通过第1面50a和倾斜面20s从第2导电部50A流至磁记录层20的电流的流动变得顺畅，能够抑制能量损失。
(第2变形例)
图10是第2变形例的磁畴壁移动元件102B的截面图。图11是第2变形例的磁畴壁移动元件102B的俯视图。磁畴壁移动元件102B的磁记录层20和第2导电部50B的形状与磁畴壁移动元件102A不同。对与磁畴壁移动元件102A同样的结构标注同一附图标记，省略说明。
磁记录层20与第1实施方式的磁记录层20相同。
第2导电部50B的第3磁性层51B的形状与第1实施方式的第2导电部50不同。图10的第3磁性层51B的面积比第4磁性层52的面积小。因此，第3磁化区域A3的面积比第4磁化区域A4小。此外，第3磁性层51B具有与第4磁性层52相比厚度薄的部分。第3磁性层51B的第1面50b由平坦面50b1和倾斜面50b2构成。平坦面50b1与xy平面平行。倾斜面50b2相对于xy平面向x方向倾斜。
磁畴壁移动元件102B在将第2导电部50B与第1铁磁性层10A和非磁性层30A分别加工的情况下(采用图5所示的制造条件的情况下)，容易形成。
第2变形例的磁畴壁移动元件102B能够获得与磁畴壁移动元件102A同样的效果。由于不在磁记录层20形成倾斜面20s，所以能够使磁记录层20内的电流密度的变动小。磁畴壁27的移动条件根据电流密度的变化而变化。当磁记录层20内的电流密度的变动小时，磁畴壁27的动作稳定。
(第3变形例)
图12是第3变形例的磁畴壁移动元件102C的截面图。图13是第3变形例的磁畴壁移动元件102C的俯视图。磁畴壁移动元件102C的侧面10s、30s，倾斜面20s，第1面50a连续，这与磁畴壁移动元件102A不同。对与磁畴壁移动元件102A同样的结构标注同一附图标记，省略说明。
侧面10s、30s，倾斜面20s，第1面50a连续。磁畴壁移动元件102C在侧面30s与倾斜面20s之间没有台阶差。
磁畴壁移动元件102C在将第2导电部50A与第1铁磁性层10A和非磁性层30A同时加工的情况下(采用图6所示的制造条件的情况下)，容易形成。通过将第2导电部50A与第1铁磁性层10A和非磁性层30A同时加工，简化制造工艺。通过将第2导电部50A与第1铁磁性层10A、磁记录层20和非磁性层30A的y方向的加工同时进行，第2导电部50A的y方向的宽度w2与磁记录层20的y方向的宽度w20大致一致。
第3变形例的磁畴壁移动元件102C能够获得与磁畴壁移动元件102A同样的效果。
(第4变形例)
图14是第4变形例的磁畴壁移动元件102D的截面图。图15是第4变形例的磁畴壁移动元件102D的俯视图。磁畴壁移动元件102D的第1铁磁性层10A和非磁性层30A与第2导电部50B重叠，这与磁畴壁移动元件102B不同。对与磁畴壁移动元件102B同样的结构标注同一附图标记，省略说明。
第1铁磁性层10A和非磁性层30A与磁记录层20相比向+x方向突出。磁记录层20在+z方向上的俯视中，被第1铁磁性层10A和非磁性层30A遮挡。非磁性层30A的一部分与第2导电部50B的平坦面50b1相接。侧面10s、30s和倾斜面50b2连续。
磁畴壁移动元件102D在将第2导电部50B与第1铁磁性层10A和非磁性层30A同时加工的情况下(采用6所示的制造条件的情况下)，容易形成。通过将第2导电部50B与第1铁磁性层10A和非磁性层30A同时加工，简化制造工艺。通过将第2导电部50B与第1铁磁性层10A和非磁性层30A的y方向的加工同时进行，第2导电部50B的y方向的宽度w2与磁记录层20的y方向的宽度w20大致一致。
第4变形例的磁畴壁移动元件102D能够获得与磁畴壁移动元件102B同样的效果。
(第5变形例)
图16是第5变形例的磁畴壁移动元件102E的截面图。图17是第5变形例的磁畴壁移动元件102E的俯视图。磁畴壁移动元件102E的第2导电部50E的形状与磁畴壁移动元件102A不同。对与磁畴壁移动元件102A同样的结构标注同一附图标记，省略说明。
第2导电部50E的x方向的长度L2’比第1导电部40的x方向的长度L1长，这与磁畴壁移动元件102A不同。当第2导电部50E的x方向的长度L2’长时，相对于第1面50a的xy平面的倾斜角变得缓和。这是因为，例如在通过离子铣削削成相同厚度的情况下，x方向的长度变长。
当相对于第1面50a的xy平面的倾斜角变得缓和时，能够抑制磁记录层20A与第2导电部50E的界面的电流密度的急剧的变化。其结果是，从第2导电部50A流至磁记录层20的电流的流动变得顺畅，能够抑制磁畴壁27向第2导电部50E的侵入。
[第3实施方式]
图18是第3实施方式的磁畴壁移动元件103A的截面图。图18是以通过磁记录层20的y方向的中心的xz平面截断磁畴壁移动元件103A时的截面图。磁畴壁移动元件103A的第2导电部55的结构与图3所示的磁畴壁移动元件101不同。对与磁畴壁移动元件101同样的结构标注同一附图标记，省略说明。
第2导电部55具有第3磁性层51、第4磁性层52与和第2中间层53。第2导电部55的第1面55a处在与磁记录层20的第1面20a相同的高度位置。第1面55a与第1面20a形成平坦面。
第1磁化区域A1的厚度h1与第3磁化区域A3的厚度h3例如相同(大致一样)。第1磁化区域A1的面积与第3磁化区域A3的面积例如相同(大致一样)。与此相对，第2磁化区域A2的厚度h2比第4磁化区域A4的厚度h4薄。第2磁化区域A2的面积比第4磁化区域A4的面积小。
第3实施方式的磁畴壁移动元件103A的第1磁化区域A1比第2磁化区域A2矫顽力能量大，第3磁化区域A3比第4磁化区域A4矫顽力能量小，因此能够获得与第1实施方式的磁畴壁移动元件101同样的效果。
(第6变形例)
图19是第6变形例的磁畴壁移动元件103B的截面图。图19所示的磁畴壁移动元件103B的第2导电部56向+z方向延伸，这与图18所示的磁畴壁移动元件103A不同。对与磁畴壁移动元件103A同样的结构标注同一附图标记，省略说明。
也可以如第6变形例所示的磁畴壁移动元件103B那样，第1导电部40与第2导电部56延伸的方向不同。第1导电部40与第2导电部56以磁记录层20为基准向不同的方向延伸。半导体装置按每层阶形成。基于配线等的牵绕的关系，还存在第1导电部40与第2导电部56延伸的方向不同的情况。
第2导电部56与第1铁磁性层10的x方向的距离L3，例如比第1导电部40与第1铁磁性层10的x方向的距离L4长。第2导电部56是以磁记录层20为基准、向与叠层有第1铁磁性层10的方向相同的方向延伸的导电部。第1导电部40是以磁记录层20基准、向与叠层有第1铁磁性层10的方向相反方向延伸的导电部。通过将第2导电部56与第1铁磁性层10分离，使第2导电部56容易加工。
[第4实施方式]
图20是第4实施方式的磁畴壁移动元件104的截面图。图20是以通过磁记录层20的y方向的中心的xz平面截断磁畴壁移动元件104时的截面图。磁畴壁移动元件104包括第1铁磁性层15的结构和第3铁磁性层70，这与图3所示的磁畴壁移动元件101不同。对与磁畴壁移动元件101同样的结构省略说明。
第3铁磁性层70位于磁记录层20与非磁性层30之间位置。第3铁磁性层70包含磁性体。第3铁磁性层70反映磁记录层20的磁态。构成第3铁磁性层70的磁性体能够使用与第1实施方式的第1铁磁性层10同样的磁性体。
第3铁磁性层70与磁记录层20彼此相邻。也可以在第3铁磁性层70与磁记录层20之间具有中间层。中间层例如为Ru。
第3铁磁性层70的磁化M78、M79与磁记录层20的磁化M28、M29磁耦合。第3铁磁性层70反映磁记录层20的磁态。第3铁磁性层70与磁记录层20铁磁性耦合的情况下，第3铁磁性层70的磁态变得与磁记录层20的磁态相同。第3铁磁性层70与磁记录层20反铁磁性耦合的情况下，第3铁磁性层70的磁态变得与磁记录层20的磁态相反。在第3铁磁性层70的内部，形成第1磁区78和第2磁区79。
磁畴壁移动元件104的磁阻变化(MR比)根据夹持非磁性层30的2个磁性体(第5铁磁性层13和第3铁磁性层70)的磁态的变化而产生。第3铁磁性层70优选在与第1铁磁性层10之间包含容易获得相干隧道效应的材料。另一方面，磁记录层20优选包含使得磁畴壁27的移动速度变慢的材料。
第1铁磁性层15具有第4铁磁性层11、第3中间层12和第5铁磁性层13。构成第5铁磁性层13的材料与第1实施方式的第1铁磁性层10相同。第4铁磁性层11例如既可以为与第1铁磁性层10同样的材料，也可以含有IrMn、PtMn等。构成第3中间层12的材料与第1中间层43相同。第4铁磁性层11的磁化M11与第5铁磁性层13的磁化M13反铁磁性耦合。当第4铁磁性层11和第5铁磁性层13反铁磁性耦合时，第4铁磁性层11和第5铁磁性层13的矫顽力变大。第1铁磁性层15为合成反铁磁结构(SAF结构)。
第4实施方式的磁畴壁移动元件104的第1磁化区域A1比第2磁化区域A2矫顽力能量大，第3磁化区域A3比第4磁化区域A4矫顽力能量小，因此能够获得与第1实施方式的磁畴壁移动元件101同样的效果。此外，通过使得第1铁磁性层15为SAF结构，第4铁磁性层11的矫顽力大，MR比提高。进一步，由于磁记录层20不是夹持非磁性层30的2个磁性体，所以磁记录层20的材料选择的自由度高。
(第7变形例)
图21是第7变形例的磁畴壁移动元件104A的截面图。图21所示的磁畴壁移动元件104A的非磁性层31和第3铁磁性层71延伸至与第1导电部40和第2导电部55在z方向上重叠的位置，这与图20所示的磁畴壁移动元件104不同。对与磁畴壁移动元件104同样的结构标注同一附图标记，省略说明。
第3铁磁性层71具有与第1导电部40在z方向上重叠的第1重叠区域71A和与第2导电部55在z方向上重叠的第2重叠区域71B。第1磁化区域A1由第1磁性层41和第1重叠区域71A构成。第3磁化区域A3由第3磁性层51和第2重叠区域71B构成。
第7变形例的磁畴壁移动元件104A也能够获得与第4实施方式的磁畴壁移动元件104同样的效果。
[第5实施方式]
图22是第5实施方式的磁畴壁移动元件105的截面图。图22是以通过磁记录层20的y方向的中心的xz平面截断磁畴壁移动元件105时的截面图。磁畴壁移动元件105为与磁记录层20相比第1铁磁性层10位于离基片Sub更近的位置的底销结构。对与图20同样的结构，标注同一附图标记，省略说明。
第1铁磁性层15、非磁性层30和第3铁磁性层70与磁记录层20、第1导电部40和第2导电部50在z方向上重叠。
第1中间层43在z方向上被第1磁化区域A1和第2磁化区域A2夹持。第3铁磁性层70与第1磁性层41在z方向上重叠的部分与第1磁性层41磁耦合。因此，磁畴壁移动元件105的第1磁化区域A1是将第1磁性层41和第3铁磁性层70的与第1磁性层41在z方向上重叠的部分合起来的区域。第2磁化区域A2与第2磁性层42一致。
第2中间层53在z方向上被第3磁化区域A3和第4磁化区域A4夹持。在第3铁磁性层70与第3磁性层51在z方向上重叠的部分与第3磁性层51磁耦合。因此，磁畴壁移动元件105的第3磁化区域A3是将第3磁性层51和第3铁磁性层70的与第3磁性层51在z方向上重叠的部分合起来的区域。第4磁化区域A4与第4磁性层52一致。
在磁畴壁移动元件105也是第1磁化区域A1的面积比第2磁化区域A2的面积大。此外，在磁畴壁移动元件105也是第3磁化区域A3的面积比第4磁化区域A4的面积小。第1磁化区域A1的厚度h1比第2磁化区域A2的厚度h2厚，第3磁化区域A3的厚度h3比第4磁化区域A4的厚度h4薄。第2磁化区域A2的厚度h2与第4磁化区域A4的厚度h4的厚度差例如通过对第1导电部40进行铣削而产生。
第5实施方式的磁畴壁移动元件105的第1磁化区域A1比第2磁化区域A2矫顽力能量大，第3磁化区域A3比第4磁化区域A4矫顽力能量小，因此能够获得与第1实施方式的磁畴壁移动元件101同样的效果。
此外，图23是第5实施方式的磁畴壁移动元件的变形例。如图23所示的磁畴壁移动元件105A那样，在底销结构中，也以磁记录层20为基准，第1导电部40延伸的方向与第2导电部50延伸的方向不同。
[第6实施方式]
图24是第6实施方式的磁畴壁移动元件106的截面图。图24是以通过磁记录层20的y方向的中心的xz平面截断磁畴壁移动元件106时的截面图。磁畴壁移动元件106的第1导电部40的一部分与磁记录层20相比向z方向突出，这与图3所示的磁畴壁移动元件101不同。对与磁畴壁移动元件101同样的结构，省略说明。
第1导电部40具有与磁记录层20相比向z方向突出的突出部PA。突出部PA属于第1磁性层41，属于第1磁化区域A1。突出部PA向与第1导电部40以磁记录层20为基准延伸的一侧相反侧、从磁记录层20突出，在图24中，第1导电部40以磁记录层20基准向-z方向延伸，突出部PA以磁记录层20为基准向+z方向突出。
在图5和图6中，通过在将各层叠层后对其一部分进行铣削，产生第1磁性层41与第3磁性层51的厚度h1、h3的差异。与此相对，在本实施方式中，能够通过在将各层叠层后，额外叠层突出部PA，产生第1磁性层41与第3磁性层51的厚度h1、h3的差异。
第6实施方式的磁畴壁移动元件106的第1磁化区域A1比第2磁化区域A2矫顽力能量大，第3磁化区域A3比第4磁化区域A4矫顽力能量小，因此能够获得与第1实施方式的磁畴壁移动元件101相同的效果。
以上，对本发明的优选实施方式进行了详细说明，不过本发明并不限定于特定的实施方式，而能够在权利请求的范围内记载的本发明的主旨的范围内，进行各种变形/变更。
例如，也可以将第1实施方式至第5实施方式中的特征性的结构分别进行组合。此外，还可以将各实施方式的变形例应用于其它实施方式。
附图标记的说明
10、10A、15 第1铁磁性层
11 第4铁磁性层
12 第3中间层
13 第5铁磁性层
20 磁记录层
27 磁畴壁
28、78 第1磁区
29、79 第2磁区
30、30A、31 非磁性层
40 第1导电部
41 第1磁性层
42 第2磁性层
43 第1中间层
50、50A、50B、50E、55、56 第2导电部
51、51A、51B第3磁性层
52 第4磁性层
53 第2中间层
60 绝缘层
70、71 第3铁磁性层
71A 第1重叠区域
71B 第2重叠区域
101、101A、102A、102B、102C、102D、102E、103A、103B、104、104A、105、105A、106 磁畴壁移动元件
110 第1开关元件
120 第2开关元件
130 第3开关元件
200 磁记录阵列
A1 第1磁化区域
A2 第2磁化区域
A3 第3磁化区域
A4 第4磁化区域

Claims (17)

1.一种磁畴壁移动元件，其特征在于，包括：
第1铁磁性层；
相对于所述第1铁磁性层位于第1方向，沿与所述第1方向不同的第2方向延伸，能够进行磁记录的第2铁磁性层；
位于所述第1铁磁性层与所述第2铁磁性层之间的非磁性层；和
与所述第2铁磁性层分别分离地连接，具有第1中间层的第1导电部和具有第2中间层的第2导电部，
所述第1中间层，在所述第1方向上，被显示第1磁化方向的第1磁化区域和显示与所述第1磁化方向不同的第2磁化方向的第2磁化区域夹着，
所述第2中间层，在所述第1方向上，被显示所述第2磁化方向的第3磁化区域和显示所述第1磁化方向的第4磁化区域夹着，
在沿着所述第1方向和所述第2方向的截断面，所述第1磁化区域的面积比所述第2磁化区域的面积大，所述第3磁化区域的面积比所述第4磁化区域的面积小。
2.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
所述第1磁化区域的面积比所述第3磁化区域的面积大。
3.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
在所述第1方向上处于和所述第3磁化区域的与所述第2中间层相接的面相反侧的、所述第3磁化区域的第1面，相对于与所述第1方向正交的面倾斜。
4.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
所述第2导电部的所述第2方向的长度比所述第1导电部的所述第2方向的长度长。
5.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
所述第2磁化区域的面积与所述第4磁化区域的面积不同。
6.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
所述第2磁化区域的面积与所述第4磁化区域的面积相等。
7.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
所述第1磁化区域和所述第3磁化区域分别由单一的材料构成。
8.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
所述第1磁化区域和所述第3磁化区域分别由多个层构成。
9.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
所述第1磁化区域和所述第3磁化区域由与所述第2铁磁性层相同的材料构成。
10.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
所述第1中间层与所述第2中间层的所述第1方向的高度位置相同。
11.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
所述第1导电部与所述第2导电部，在所述第1方向上，以所述第2铁磁性层为基准向相反方向延伸。
12.如权利要求11所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
所述第1导电部与所述第2导电部中、以所述第2铁磁性层为基准向与所述第1铁磁性层叠层的方向相同的方向延伸的导电部与所述第1铁磁性层的所述第2方向的距离，
比所述第1导电部与所述第2导电部中、以所述第2铁磁性层为基准向所述第1铁磁性层叠层侧的相反方向延伸的导电部与所述第1铁磁性层的所述第2方向的距离长。
13.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
将所述第1磁化区域和所述第3磁化区域在与所述第2方向正交的面截断得到的截面积，比将所述第2铁磁性层在与所述第2方向正交的面截断得到的截面积大。
14.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
在所述非磁性层与所述第2铁磁性层之间，还包括第3铁磁性层。
15.如权利要求1所述的磁畴壁移动元件，其特征在于：
所述第1导电部和所述第2导电部以所述第2铁磁性层为基准向所述第1方向延伸，
所述第1磁化区域，朝向所述第1导电部延伸侧的相反侧、从所述第2铁磁性层突出，
或者，
所述第3磁化区域，朝向所述第2导电部延伸侧的相反侧、从所述第2铁磁性层突出。
16.一种磁记录阵列，其特征在于：
具有多个权利要求1所述的磁畴壁移动元件。
17.一种半导体装置，其特征在于，包括：
权利要求1所述的磁畴壁移动元件；和
与所述磁畴壁移动元件电连接的多个开关元件。
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