CN1606094A - 磁阻效应元件、磁存储单元及磁存储器 - Google Patents

Abstract

提供一种能够高效率地利用因导线上流动的电流而形成的磁场、使信息写入稳定进行的磁阻效应元件以及设有该元件的磁存储器。使与一对磁轭(4a、4b)的回转方向垂直的截面的面积分别在与层叠体(S20a、S20b)相向的连接部分(14a、14b)成为最小而构成。由此能够使通过写入电流在写入位线(5a、5b)及写入字线(6)中流动而产生的回流磁场(16a、16b)的磁通密度在连接部分(14a、14b)最高，使有效、稳定的信息写入成为可能。

Description

磁阻效应元件、磁存储单元及磁存储器

技术领域

本发明涉及含有磁化方向随外部磁场变化而变化的感磁层的磁阻效应元件、磁存储单元以及利用此磁阻效应元件、磁存储单元中的感磁层的磁化方向变化进行信息记录、读出的磁存储器。

背景技术

作为计算机及通信设备等信息处理装置中采用的通用存储器，传统上使用的是DRAM(Dynamic Random Access Memory)及SRAM(StaticRAM)等易失性存储器。在这些易失性存储器中，为了保持存储，必须不断地提供电流，进行刷新。并且，一旦电源切断，全部信息将丢失，因此除了这些易失性存储器之外，作为用于记录信息的手段，必须设计非易失性存储器，例如采用刷新式EEPROM及磁硬盘装置等。

在这些非易失性存储器中，伴随信息处理的高速化，存取的高速化成为重要的课题。另外，伴随便携式信息设备的迅速普及和高性能化，正在迅速推进以能够无论何时、无论何地都能进行信息处理的所谓泛在计算(ubiquitous computing)作为目标的信息设备开发。作为这种信息设备开发中心的关键器件，大力寻求开发对应于高速处理的非易失性存储器。

在非易失性存储器的高速化中，作为有效的技术，将按照强磁性层易磁化轴的磁化方向而存储信息的磁存储元件排列成矩阵状的磁随机存取存储器(以下称作MRAM：Magnetic Random Access Memory)是公知的技术。在MRAM中能够利用2个强磁性体中磁化方向的组合，记录信息。而通过检测磁化方向对于作为某一基准的方向是平行的情况、还是反平行的情况而产生的电阻变化(即电流或电压的变化)，进行存储信息的读出。因为利用这种原理动作，所以为了进行稳定的写入及读出，重要的是在MRAM中电阻变化率要尽量大。

目前实用化的MRAM是利用巨大磁阻(GMR：Giant Magneto-Resistive)效应的MRAM。GMR效应是在使2层磁性层的易磁化轴方向成为互相平行而配置各磁性层时，如果各层的磁化方向沿易磁化轴平行，则电阻值最小，如果反平行，则电阻值最大的现象。作为利用具有这种GMR效应的GMR元件的MRAM(以下记作GMR-MRAM)，例如在专利文献1中公开的技术已为人所知。

以进一步提高存储速度及存取速度为目标，最近提出以具有利用隧道磁阻效应(TMR：Tunneling Magneto-Resistive)的TMR元件的MRAM(以下记作TMR-MRAM)代替GMR-MRAM。TMR效应是通过绝缘层而流动的隧道电流根据夹着极薄的绝缘层(隧道势垒层)的2层强磁性层之间的磁化方向的相对角度变化而变化的效应。2层强磁性层中的磁化方向互相平行时，电阻值最小，互相反平行时，电阻值最大。在TMR-MRAM中，如果TMR元件例如是「CoFe/铝氧化物/CoFe」这种结构，则电阻变化率高40％左右，另外，由于电阻值也大，因此如果与MOSFET等半导体器件组合，则易于匹配。所以，与GMR-MRAM相比，容易获得更高的输出，可以期待存储容量及存取速度的提高。在TMR-MRAM中，电流在作为配置于TMR元件附近的写入线的导线上流动，从而使电流磁场变化，利用这一点，能够使TMR元件的磁性层磁化方向变为指定的方向来存储信息。作为读出存储信息的方法，众所周知的有使电流在垂直于隧道势垒层的方向流动、检测TMR元件的电阻变化的方法。关于这种TMR-MRAM技术，已在专利文献2或专利文献3中公开。

另外，最近对于作为磁存储元件的更高密度化的要求正在提高，随之TMR元件的微细化也成为必要。TMR元件越微细化，由于其两端部磁极引起的反磁场影响，为了使存储信息的磁性层(自由层)中磁化方向与指定方向一致，就越需要有大的磁场，越有增大写入信息时所需的写入电流的倾向。针对这个问题，提出在TMR元件附近的导线(写入线)的周围，与自由层一起形成闭磁路的结构(例如参照专利文献4)。根据专利文献4，由于与记录有关的自由层形成闭磁路，因此能够避免反磁场引起的不良影响，能够实现集成度高的磁存储器。而且，在这种情况下，由于2根写入线双方都通过闭磁路的内侧，因此能够高效率地进行磁化的反转。

〔专利文献1〕美国专利第5343422号说明书

〔专利文献2〕美国专利第5629922号说明书

〔专利文献3〕特开平9-91949号公报

〔专利文献4〕特开2001-273759号公报

发明内容

但是，即使对于具有上述专利文献4中公开的这种结构的磁存储器，如果存在写入电流的变动，则闭磁路中形成的回流磁场的大小也将变动。因此，可以预想：今后在推进写入电流的微弱化中，进行充分稳定的写入动作是困难的。

本发明鉴于这种问题而提出，其目的在于提供一种能够高效率地利用因导线上流动的电流而形成的磁场、使信息写入稳定进行的磁阻效应元件、磁存储单元以及以它们作为构成部分的磁存储器。

本发明的磁阻效应元件具有在沿导线的延伸方向的部分区域上为围住导线而沿回转方向而配置的磁轭，以及包含磁化方向随外部磁场变化而变化的感磁层、在磁性上与磁轭连接的层叠体，并使与磁轭回转方向垂直相交的截面面积在与层叠体的连接部分中为最小。这里，本发明的「围住」的意思是指除了包括为了形成完全封闭的环状而围住的情况之外，也包括以部分断开的状态(不完全地)围住的情况。而「回转方向」意味着环绕导线周围的方向。而「外部磁场」意味着由流经导线的电流产生的磁场或者在磁轭中产生的回流磁场。

本发明的磁存储单元具有分别包括为了围住导线而在沿导线的延伸方向的部分区域上沿回转方向而配置的磁轭以及包含磁化方向随外部磁场变化而变化的感磁层、在磁性上与磁轭连接的层叠体的一对磁阻效应元件，该对磁阻效应元件互相共有磁轭的一部分，与磁轭回转方向垂直相交的截面面积在与层叠体的连接部分为最小。

本发明的磁存储器中设有：(1)第一写入线；(2)与第一写入线相交叉地延伸并在对应于与第一写入线交叉区域的部分与第一写入线并行的第二写入线；以及(3)含有一对磁阻效应元件而构成的磁存储单元。各对磁阻效应元件分别包括为了围住第一及第二写入线而在沿第一及第二写入线的延伸方向的部分区域上沿回转方向而配置的磁轭和含有磁化方向随外部磁场变化而变化的感磁层、在磁性上与磁轭连接的层叠体，同时互相共有磁轭的一部分，与磁轭回转方向垂直相交的截面面积在与层叠体的连接部分为最小。

在本发明的磁阻效应元件、磁存储单元及磁存储器中，由于与磁轭的回转方向垂直相交的截面面积在与层叠体的连接部分为最小，因此因电流在导线(第一及第二写入线)上流动而在磁轭中产生的回流磁场的磁通密度在连接部分中成为最高。

在本发明的磁阻效应元件、磁存储单元及磁存储器中，也可以使磁轭的截面面积随着接近连接部分而逐渐减小来构成。在这种情况下也可以使磁轭的宽度随着接近连接部分而逐渐减小，在连接部分为最小，也可以使磁轭的厚度随着接近连接部分而逐渐减小，在连接部分为最小。本发明的「宽度」是指导线(第一及第二写入线)的延伸方向的长度，本发明的「厚度」是指远离导线的方向或者接近导线的方向上的长度。具体地说，若将磁轭看作1个环，是指该环的半径方向上的磁轭尺寸。

在本发明的磁阻效应元件、磁存储单元及磁存储器中，也可以使磁轭包含沿层叠体的层叠面的方向延伸并具有连接部分的一个梁式磁轭而构成。另外，也可以使磁轭包含(1)夹着导线(第一及第二写入线)而互相对向、且沿与层叠体的层叠面垂直相交的方向延伸的一对柱式磁轭以及(2)将该对柱式磁轭中层叠体侧的各一端彼此连接并含有连接部分的一个梁式磁轭而构成，并且具有部分断开的截面形状。另外，也可以使磁轭包含(1)隔着导线(第一及第二写入线)而互相对向、且沿与层叠体的层叠面垂直相交的方向延伸的一对柱式磁轭、(2)将该对柱式磁轭中层叠体侧的各一端彼此连接并含有连接部分的一个梁式磁轭以及(3)将该对柱式磁轭的各另一端彼此连接的第二梁式磁轭而构成，并且具有封闭的截面形状。

另外，在本发明的磁阻效应元件、磁存储单元及磁存储器中，连接部分可以兼作感磁层。

本发明的磁阻效应元件、磁存储单元及磁存储器，由于使与磁轭的回转方向垂直相交的截面面积在与层叠体的连接部分为最小，因此能够使因电流在导线(第一及第二写入线)上流动而在磁轭中产生的回流磁场的磁通密度在连接部分达到最高。因此，即使是较小的写入电流，也能够高效率地进行感磁层的磁化反转。另外，由于在连接部分能够使回流磁场的磁通密度接近饱和状态，因此稳定的写入动作成为可能。所以能够应对更高的密度化和集成化。

附图说明

图1是表示本发明实施例1中磁存储器的整体结构的框图。

图2是表示图1所示的磁存储器写入线结构的平面图。

图3是表示图1所示的磁存储器的存储单元群的主要部分结构的部分平面图。

图4是表示图1所示的磁存储器的存储单元群的主要部分结构的主要部分透视图。

图5是表示从图4所示的磁存储单元的V箭头方向所看到的平面结构的平面图。

图6是表示沿图5所示的磁存储单元的VI-VI线的切断面的箭头方向上结构的剖面图。

图7是将图6所示的磁存储单元在概念上分解为2个TMR元件加以表示的剖面图。

图8是表示图1所示的磁存储器的存储单元群主要部分结构的另一部分平面图。

图9是表示沿图8所示的磁存储单元的IX-IX线的切断面结构的剖面图。

图10是表示图1所示的磁存储器电路结构的电路图。

图11(A)是表示图6所示的磁存储单元的剖面结构中写入电流方向与回流磁场方向(磁化方向)的关系的第一说明图。

图11(B)是表示图6所示的磁存储单元的剖面结构中写入电流方向与回流磁场方向(磁化方向)的关系的第二说明图。

图12(A)是表示图10的电路结构中的第一局部放大图。

图12(B)是表示图10的电路结构中的第二局部放大图。

图13是表示图1所示的磁存储器的制造方法中一个工序的放大剖面图。

图14是表示接着图13的一个工序的放大剖面图。

图15(A)是表示接着图14的一个工序的放大剖面图。

图15(B)是表示对应于图15(A)的平面结构的放大平面图。

图16(A)是表示接着图15(A)的一个工序的放大剖面图。

图16(B)是表示对应于图16(A)的平面结构的放大平面图。

图17是表示接着图16的一工序的放大剖面图。

图18是表示接着图17的一工序的放大剖面图。

图19是表示接着图18的一工序的放大剖面图。

图20是表示接着图19的一工序的放大剖面图。

图21是表示接着图20的一工序的放大剖面图。

图22是表示接着图21的一工序的放大剖面图。

图23是表示接着图22的一工序的放大剖面图。

图24是表示接着图23的一工序的放大剖面图。

图25是表示接着图24的一工序的放大剖面图。

图26是表示接着图25的一工序的放大剖面图。

图27是表示接着图26的一工序的放大剖面图。

图28是表示接着图27的一工序的放大剖面图。

图29是表示接着图28的一工序的放大剖面图。

图30(A)是表示图5所示的磁存储单元的变形例1的平面图。

图30(B)是表示图5所示的磁存储单元的变形例1的剖面图。

图31(A)是表示图5所示的磁存储单元的变形例2的平面图。

图31(B)是表示图5所示的磁存储单元的变形例2的剖面图。

图32(A)是表示图5所示的磁存储单元的变形例3的平面图。

图32(B)是表示图5所示的磁存储单元的变形例3的剖面图。

图33(A)是表示本发明实施例2中磁存储器的主要部分结构的剖面图。

图33(B)是将图33(A)所示的磁存储单元在概念上分解为2个TMR元件加以表示的剖面图。

图34(A)是表示图33(A)所示的磁存储单元的剖面结构中写入电流方向与回流磁场方向(磁化方向)的关系的第一说明图。

图34(B)是表示图33(A)所示的磁存储单元的剖面结构中写入电流方向与回流磁场方向(磁化方向)的关系的第二说明图。

图35是表示作为图30(A)及图30(B)所示的变形例1的磁存储单元中连接部分的宽度与感磁层磁化反转所需要的写入电流之关系的特性图。

图36是表示作为图31(A)及图31(B)所示的变形例2的磁存储单元中设置于连接部分两旁的凸部厚度与感磁层磁化反转所需要的写入电流之关系的特性图。

图37是表示作为图32(A)及图32(B)所示的变形例3的磁存储单元中具有与磁轭4内的连接部分相等厚度的区域长度与感磁层磁化反转所需要的写入电流之关系的特性图。

图38是表示图5所示的磁存储单元的变形例4的剖面图。

图39是表示图5所示的磁存储单元的变形例5的剖面图。

图40(A)是表示图5所示的磁存储单元的变形例6的平面图。

图40(B)是表示图5所示的磁存储单元的变形例6的剖面图。

图41是表示图5所示的磁存储单元的变形例7的透视图。

图42是表示图10的电路结构中整流元件变形例的剖面结构的剖面图。

图43是表示含有作为图42所示的变形例的整流元件的电路结构主要部分的电路图。

【符号说明】

1存储单元；1a、1b磁阻效应(TMR)元件；2第一磁性层；3隧道势垒层；4磁轭；5写入位线；6写入字线；7绝缘膜；8第二磁性层；10平行部分；14、84连接部分；16回流磁场；S20层叠体；31基体；32读出字线；33读出位线；34共有部分；41第一梁式磁轭；41AK倾斜面；41T凸部；42柱式磁轭；43第二梁式磁轭；46写入字线引出电极；47写入位线引出电极；48读出字线引出电极；49读出位线引出电极；

具体实施方式

实施例1

下面参照图面，详细说明本发明的实施例。

首先参照图1～图10，说明本发明实施例之一的磁存储器结构。

图1是表示本实施例中磁存储器的整体结构的概念图。磁存储器中设有地址缓冲器51、数据缓冲器52、控制逻辑部53、存储单元群54、第一驱动控制电路部56、第二驱动控制电路部58、外部地址输入端子A0～A20以及外部数据端子D0～D7。

存储单元群54具有将多个备有1对隧道磁阻效应元件(以下称作TMR元件)的存储单元1排列在互相垂直的字线方向(X方向)及位线方向(Y方向)的矩阵结构。存储单元1是磁存储器中存储数据的最小单位，是对应于本发明中「磁存储单元」的一个具体实例。下面详细说明存储单元1。

第一驱动控制电路部56包括Y方向上地址译码器电路56A、读出放大器电路56B、电流驱动电路56C，第二驱动控制电路部58包括X方向上地址译码器电路58A、恒流电路58B、电流驱动电路58C。

地址译码器电路56A、58A选择对应于被输入的地址信号的后述的字译码线72(后述)及位译码线71(后述)。读出放大器电路56B及恒流电路58B是进行读出动作时驱动的电路，电流驱动电路56C及58C是进行写入动作时驱动的电路。

读出放大器电路56B和存储单元群54通过读出动作时检测电流流过的多根位译码线71连接。同样地，恒流电路58B和存储单元群54通过读出动作时检测电流流过的多根字译码线72连接。

Y方向电流驱动电路56C和存储单元群54通过写入动作时必要的写入位线5(后述)连接。同样地，X方向电流驱动电路58C和存储单元群54通过写入动作时必要的写入字线6(后述)连接。

地址缓冲器51设有外部地址输入端子A0～A20，同时通过Y方向地址线57、X方向地址线55，与第一驱动控制电路部56内的Y方向地址译码器电路56A、第二驱动控制电路部58内的X方向地址译码器电路58A连接。该地址缓冲器51从外部地址输入端子A0～A20取得来自外部的地址信号，并通过设置在内部的缓冲放大器(未图示)将该信号在Y方向地址译码器电路56A、X方向地址译码器电路58A中放大到必要的电平。另外，地址缓冲器51具有以下机能：使放大的地址信号分为2个，通过Y方向地址线57输出到Y方向地址译码器电路56A，同时通过X方向地址线55输出到X方向地址译码器电路58A。

数据缓冲器52由输入缓冲器52A、输出缓冲器52B构成，设有外部数据端子D0～D7，同时与控制逻辑部53连接，通过来自控制逻辑部53的输出控制信号53A而动作。输入缓冲器52A具有以下机能：即通过Y方向及X方向写入用数据总线61、60，分别与第一驱动控制电路部56内的Y方向电流驱动电路56C、第二驱动控制电路部58内的X方向电流驱动电路58C连接，在对存储单元群54进行写入动作时，取得外部数据端子D0～D7的信号电压，通过内部缓冲放大器(未图示)放大到必要的电平，然后通过X方向写入用数据总线60及Y方向写入用数据总线61，传送到X方向电流驱动电路58C、Y方向电流驱动电路56C。输出缓冲器52B具有以下机能：即通过Y方向读出用数据总线62与读出放大器电路56B连接，在读出存储单元群54中存储的信息信号时，通过设置在内部的缓冲放大器(未图示)将从读出放大器电路56B输入的信息信号放大，然后以低阻抗输出到外部数据端子D0～D7。

控制逻辑部53设有基片选择端子CS及写入使能端子WE，并与数据缓冲器52连接。控制逻辑部53具有这样的功能，即取得来自从多个存储单元群54中选择作为读出及写入对象的单元的基片选择端子CS的信号电压和来自为输出写入许可信号输出而工作的写入使能端子WE的信号电压，并将输出控制信号53A向数据缓冲器52输出。

下面说明图1所示的磁存储器中有关信息写入动作的结构。

图2是表示存储单元群54中有关写入动作的主要部分平面结构的概念图。如图2所示，本实施例的磁存储器包含多根写入位线5a、5b以及分别与多根写入位线5a、5b相交叉地延伸的多根写入字线6，在写入位线5a、5b及写入字线6交叉的各区域中，有写入位线5a、5b和写入字线6互相平行地延伸的平行部分10a、10b。具体地说，如图2所示，写入字线6以矩形波状沿X方向延伸，而写入位线5a和写入位线5b互相并列以沿Y方向直线延伸。写入字线6中矩形波状的上升部分和下降部分与写入位线5a、5b共同形成多个平行部分10a、10b。在写入位线5a、5b与写入字线6交叉的各区域上设置存储单元1，使它至少包含各自的平行部分10a、10b一部分。这里，在交叉的区域上设置存储单元1，也包含在交叉点的附近设置存储单元1的情况。存储单元1由TMR元件1a及TMR元件1b构成，TMR元件1a设置在写入位线5a与写入字线6交叉的各区域上，而TMR元件1b设置在写入位线5b与写入字线6交叉的各区域上。这里，TMR元件1a及TMR元件1b是与本发明的「1对磁阻效应元件」相对应的1个具体实例子。

写入位线5a、5b及写入字线6上，分别流过来自Y方向电流驱动电路56C、X方向电流驱动电路58C的电流。这里，流过写入位线5a的电流和流过写入位线5b的电流一定互为相反方向，例如，如图2中箭头所示，在写入位线5a的电流方向为+Y方向时，写入位线5b的电流方向为-Y方向。所以，假定这时流过写入字线6的电流方向全部为+X方向(在纸面上从左向右)，则流过TMR元件1a内部的写入位线5a及写入字线6的电流方向互相平行。流过TMR元件1b内部的写入位线5b及写入字线6的电流方向也互相平行。另外，以下不必特别区别电流方向时，写入位线5a、5b简单表示为写入位线5。另外，写入字线6是对应于本发明的「第一写入线」的一个具体实例子，写入位线5是对应于本发明的「第二写入线」的一个具体实例子。

图3是更具体地表示存储单元群54的主要部分平面结构的图。图3所示的写入位线5a、5b、写入字线6及存储单元1(TMR元件1a、1b)与图2对应。TMR元件1a、1b配置在写入位线5a、5b与写入字线6的平行部分10a、10b。TMR元件1a、1b分别设有包含感磁层的层叠体S20a、S20b和磁轭4a、4b，因流过平行部分10a、10b中写入位线5a、5b及写入字线6两者的电流而产生的磁场(即磁轭4a、4b中的外部磁场)，使感磁层的磁化方向变化。这时平行部分10a、10b中的写入位线5a、5b和写入字线6设置在XY平面中大体一致的位置上，但在Z方向上具有一定的间隔，电气上互相绝缘。

各写入位线5的两端分别设有写入位线引出电极47。各写入位线引出电极47的一端分别与Y方向电流驱动电路56C连接，另一端最终接地。同样地，在各写入字线6的两端分别设置写入字线引出电极46。各写入字线引出电极46的一端分别与X方向电流驱动电路58C连接，另一端最终接地。另外，为了在图3中容易见到写入字线6的形状，图中略去了一部分写入位线5。

图4是存储单元1的放大透视图。图5是从图4所示的箭头方向V所看到的平面图。图6是表示图5所示的VI-VI切断线的箭头方向上剖面结构的图。另外，图7中将图6所示的存储单元1在概念上分解为TMR元件1a、TMR元件1b加以图示。

如图4～图7所示，存储单元1中设有分别包含磁轭4a、4b和层叠体S20a、S20b的一对TMR元件1a、1b。写入字线6、写入位线5a、5b及磁轭4a、4b隔着绝缘膜7a、7b在电气上互相绝缘。层叠体S20a、S20b夹着写入字线6，在与写入位线5a、5b相反侧的磁轭4a、4b的表面上形成。读出字线32在磁轭4a、4b的与形成层叠体S20a、S20b的面相反侧的面上沿X方向延伸地设置。这对层叠体S20a、S20b在电气上与在磁轭4a、4b相反侧上形成的导电层36a、36b(后述)连接。一对导电层36a、36b构成一对肖特基二极管75a、75b(后述)的一部分，该肖特基二极管75a、75b的另一端与沿Y方向延伸的读出位线33a、33b(后述)连接。肖特基二极管75a、75b埋设在基体31(后述)中。另外，层叠体S20a、S20b设置在磁轭4a、4b的下侧(基体31一侧)，为了容易把握层叠体S20a、S20b与磁轭4a、4b的位置关系以及磁轭4a、4b的形状，图4中示出的是从下往上看的情况。

存储单元1中的TMR元件1a对应于写入位线5a及写入字线6交叉的区域(平行部分10a)配置，该元件包含为将写入位线5a及写入字线6的四周包围而沿回转方向配置的磁轭4a和为了在磁性上与含有作为磁化方向随外部磁场变化而变化的感磁层的第二磁性层8a的磁轭4a连接、同时使电流沿垂直于层叠面的方向流动而构成的层叠体S20a。其中的另一TMR元件1b对应于写入位线5b及写入字线6交叉的区域(平行部分10b)配置，该元件包含为将写入位线5b及写入字线6的四周包围而沿回转方向配置的磁轭4b和为了在磁性上与含有作为磁化方向随外部磁场变化而变化的感磁层的第二磁性层8b的磁轭4b连接、同时使电流沿垂直于层叠面的方向流动而构成的层叠体S20b。该对TMR元件1a、1b互相共有作为磁轭4a、4b一部分的共有部分34。如图5及图6所示，构成一对磁轭4a、4b，与回转方向垂直相交的截面面积随着接近与层叠体S20a、20b的连接部分14a、14b分别逐渐变小，在连接部分14a、14b中变为最小。也就是说，磁轭4a、4b的宽度和厚度随着接近连接部分14a、14b，逐渐变小，并在连接部分14a、14b中变为最小。也就是，磁轭4a、4b的宽度和厚度随着接近连接部分14a、14b而逐渐变小，在连接部分14a、14b中成为最小。连接部分14a、14b构成磁轭4a、4b的一部分，并且在磁性上与层叠体S20a、S20b连接。

如图6及图7所示，层叠体S20a、S20b是从磁轭4a、4b(连接部分14a、14b)的一侧起依次包含第二磁性层8a、8b、隧道势垒层3a、3b和磁化方向被固定的第一磁性层2a、2b的、为使电流沿垂直于层叠面的方向流动而构成的TMR膜。为表现层叠体S20a、S20b的结构，图6及图7中它们的尺寸比周围相对夸大地表示。作为感磁层(也称作无磁层)的第二磁性层8a、8b在磁性上与连接部分14a、14b交互耦合。

如果使一对TMR元件1a、1b互相反转为反平行方向，则在共有部分34中由写入位线5a、5b和写入字线6产生的电流磁场变为同一的方向，磁通密度增大。因此，能更有效地利用电流磁场，能更加减小使磁轭4a、4b的连接部分14a、14b及第二磁性层8a、8b的磁化反转所需的电流。另外，由于使磁轭4共有，因此能使一对TMR元件1a、1b易于制作，同时能缩小存储单元1的制作面积，并使存储信息的大容量化成为可能。

如果在第一磁性层2a、2b与第二磁性层8a、8b之间在层叠面上施加垂直方向的电压，则层叠体S20a、S20b，例如第一磁性层2a、2b的电子能够穿过隧道势垒层3a、3b移动到第二磁性层8a、8b，隧道电流能够流动。此隧道电流根据与隧道势垒层3矫捷的界面部分中第一磁性层2a、2b的自旋与第二磁性层8a、8b的自旋之间的相对角度而变化。也就是说，在第一磁性层2a、2b的自旋与第二磁性层8a、8b的自旋互相平行时电阻值成为最小，在反平行时电阻值成为最大。磁阻变化率(MR比)可用这些电阻值以式(1)定义：

(MR比)＝dR/R  ……(1)

这里，「dR」为自旋互相平行时与反平行时的电阻值之差，「R」为自旋互相平行时的电阻值。

对隧道电流的电阻值(以下称作隧道电阻Rt)强烈依赖于隧道势垒层3的膜厚T。如式(2)所示，在低压区域隧道电阻Rt相对于隧道势垒层3的膜厚T按指数函数增加。

Rt∝exp(2x^T)，x＝{8л²m*(φ·Ef)^0.5}/h  ……(2)

这里，「φ」表示阻挡层高度，「m*」表示电子的有效质量，「Ef」表示费米能级，h表示普朗克常数。一般地说，在采用TMR元件的存储元件中，为了实现与晶体管等半导体器件的匹配，隧道电阻Rt为几十kΩ·(μm)2左右是适当的。但是，为了实现磁存储器中高密度化及动作高速度化，隧道电阻Rt应为10kΩ·(μm)²以下，最好为1kΩ·(μm)²以下。所以，为了达到上述的隧道电阻Rt，隧道势垒层3a、3b的厚度T2应为nm以下，最好1.5nm以下。

通过减薄隧道势垒层3a、3b的厚度T，能够一直降低隧道电阻Rt，但会产生由于与第一磁性层2a、2b及第二磁性层8a、8b的结合界面的凹凸引起的漏电流，因此MR比下降。为了防止这一点，隧道势垒层3a、3b的厚度T必须具有达到漏电流不流动的厚度，具体地说，最好具有0.3nm以上的厚度。

层叠体S20a、S20b最好具有顽磁力差型结构，使第一磁性层2a、2b的顽磁力大于第二磁性层8a、8b的顽磁力。具体地说，第一磁性层2的顽磁力最好大于(50/4π)×10³A/m，尤其是大于(100/4π)×10³A/m。因为这样，就能够防止第一磁性层2a、2b中磁化方向受到外部干扰磁场等不需要磁场的影响。第一磁性层2a、2b例如由厚度为5nm的钴铁合金(CoFe)构成，另外，在第一磁性层2a、2b中可以采用单质钴(Co)、钴铂合金(CoPt)、镍铁钴合金(NiFeCo)等。第二磁性层8a、8b可以由单质钴(Co)、钴铁合金(CoFe)、钴铂合金(CoPt)、镍铁合金(NiFe)或镍铁钴合金(NiFeCo)等构成。另外，为了使第一磁性层2a、2b及第二磁性层8a、8b的磁化方向在互相平行或反平行的状态下稳定化，第一磁性层2a、2b及第二磁性层8a、8b的易磁化轴最好平行。

磁轭4a、4b这样延伸地构成，环状地围住写入位线5a、5b及写入字线6中平行部分10a、10b中的至少一部分，由流过该平行部分10a、10b的电流在磁轭4a、4b内部产生回流磁场。更详细地说，如图7所示，磁轭4a可以包含(1)夹着写入位线5a及写入字线6而相对的、沿与层叠体S20a的层叠面垂直相交的方向(Z方向)延伸的一对柱式磁轭42a(421、422)、(2)将一对柱式磁轭42a(421、422)的层叠体S20a侧的各一端彼此连接的第一梁式磁轭41a以及(3)将一对柱式磁轭42a(421、422)的各另一端彼此连接的第二梁式磁轭43a而构成，并具有封闭的截面形状。磁轭4b可以包含(1)夹着写入位线5b及写入字线6而相对的、沿与层叠体S20b的层叠面垂直相交的方向(Z方向)延伸的一对柱式磁轭42b(422、423)、(2)将一对柱式磁轭42b(422、423)的层叠体S20b侧的各一端彼此连接的第一梁式磁轭41b以及(3)将一对柱式磁轭42b(422、423)的各另一端彼此连接的第二梁式磁轭43b而构成，也具有封闭的截面形状。第一梁式磁轭41a含有固有区域411和共有区域412，第一梁式磁轭41b含有固有区域413和共有区域412。一对柱式磁轭42a包含固有柱式磁轭421和共有柱式磁轭422，一对柱式磁轭42b包含固有柱式磁轭423和共有柱式磁轭422。第二梁式磁轭43a含有固有区域431和共有区域432，第二梁式磁轭43b含有固有区域433和共有区域432。TMR元件1a和TMR元件1b互相共有第一梁式磁轭41a、41b的共有区域412、柱式磁轭42a、42b的共有柱式磁轭422和第二梁式磁轭43a、43b的共有区域432，将它们合并，如图5所示，形成共有部分34。

这种磁轭4a、4b通过其内部产生的上述回流磁场而分别反转各自的磁化方向。随着此回流磁场引起的磁轭4a、4b的磁化方向反转，第二磁性层8a、8b的磁化方向就反转，从而具有作为存储信息的存储层的功能。

例如，如图5所示，磁轭4a、4b中第一梁式磁轭41a、41b具有这样的结构：例如其与层叠体S20a、S20b平行的截面作成哑铃形状，使沿写入位线5a、5b及写入字线6的延伸方向(Y方向)的宽度越接近连接部分14a、14b越小，在连接部分14a、14b上成为最小。另外，例如，如图6及图7所示，构成第一梁式磁轭41a、41b具有这样的结构：连接部分14a、14b中的层叠体S20a、S20b的层叠方向(Z方向)的长度即厚度越接近连接部分14a、14b越小，在连接部分14a、14b上成为最小。具体地说，第一梁式磁轭41a、41b的结构是：夹着连接部分14a、14b的相邻部分具有倾斜面41AK，随着偏离连接部分14a、14b，其厚度沿层叠体S20a、S20b的层叠方向(Z方向)朝与层叠体S20a、S20b相对的一侧增大。另外，第一梁式磁轭41a、41b分别有向层叠体S20a、S20b一侧突出的凸部41T，具有比连接部分14a、14b大的厚度。按照这种结构，在写入电流流过写入位线5a、5b及写入字线6而在磁轭4a、4b上产生了回流磁场时，在连接部分14a、14b中能够获得最高而稳定的磁通密度。

另外，最好具有这样的结构，在(100/4π)×10³A/m以下的范围内使连接部分14a、14b的顽磁力小于第一磁性层2a、2b的顽磁力。因为在大于(100/4π)×10³A/m的顽磁力下，写入电流增加引起的发热可能造成作为TMR膜的层叠体S20a、S20b自身的劣化。另外，是因为：如果连接部分14a、14b的顽磁力为第一磁性层2a、2b的顽磁力的同等程度以上，则写入电流增大，从而使作为磁化固定层的第一磁性层2a、2b的磁化方向变化，作为存储元件的层叠体S20a、S20b被破坏。另外，为了使写入位线5a、5b及写入字线6产生的电流磁场集中于磁轭4a、4b，磁轭4a、4b的透磁率最好更大一些。具体地说，大于2000，最好大于6000。

写入位线5及写入字线6的任何一方都具有依次层叠厚度为10nm的钛(Ti)、厚度为10nm的氮化钛(TiN)和厚度为500nm的铝(Al)的结构，通过绝缘膜7在电气上互相绝缘。写入位线5及写入字线6例如也可以由铝(Al)、铜(Cu)及钨(W)中的至少1种构成。采用这些写入位线5及写入字线6的存储单元1的更具体的写入动作将在后文说明。

下面参照图8及图9，说明图1所示的磁存储器中与信息读出动作有关的结构。图8是表示与存储单元群54中读出动作有关的主要部分平面结构，对应于图3。图9是表示图8所示的IX-IX切断线中箭头方向的剖面结构图。

如图8所示，在XY平面上多根读出字线32和多根读出位线33的每个交叉点上各配置一个存储单元1。这里，位于存储单元1下面的层叠体S20a、S20b通过一对肖特基二极管75a、75b，与一对读出位线33a、33b连接，其上面(与层叠体S20a、S20b相反的一侧)与读出字线32连接。读出位线33a、33b向各存储单元1中的一对TMR元件1a、1b分别提供读出电流，一根读出字线32将流过TMR元件1a、1b的各读出电流导入地线。在各读出位线33的两端分别设置读出位线引出电极49。而在各读出字线32的两端分别设置读出字线引出电极48。

如图9所示，本实施例的磁存储器具有这样的结构：含有存储单元1的区域中，在设有作为整流元件工作的肖特基二极管75(以下简单称作二极管75)的基体31上依次形成一对层叠体S20a、S20b和磁轭4a、4b。

一对二极管75a、75b从层叠体S20a、S20b一侧起依次包含导电层36a、36b、外延层37和衬底38，在导电层36a、36b与外延层37之间形成肖特基势垒。二极管75a与二极管75b之间，除了隔着层叠体S20a、S20b与环状磁性层4相连接之外，不具有电气上的相互连接部分。衬底38是n型硅晶片。一般地说，在n型硅晶片上施以磷(P)杂质扩散，作为衬底38，采用通过磷的高浓度扩散而形成n⁺⁺型硅晶片。而外延层37通过磷低浓度扩散，成为n^-型。通过使该n^-型半导体的外延层37与由金属构成的导电层36a、36b接触，产生能带隙，形成肖特基势垒。另外，一对二极管75a、75b分别经由连接层33T与读出位线33a、33b连接。

下面参照图10，说明与本实施例的磁存储器中读出动作有关的电路结构。

图10是由存储单元群54及其读出电路组成的电路系统结构图。该读出电路系统的存储单元1是由一对TMR元件1a、1b组成的差动放大型存储单元。这里，将分别流过TMR元件1a、1b的读出电流(从读出位线33a、33b分别流入TMR元件1a、1b、再流出到共通的读出字线32的电流)的差值作为输出而进行各存储单元1的信息读出。

在图10中，存储单元群54的每个位列的存储单元1和包含读出放大器电路56B的一部分，构成作为读出电路重复单位的单位读出电路80(...、80n、80n+1、...)，在位列方向并列配置。各单位读出电路80n通过位译码线71(...、70n、70n+1、...)与Y方向地址译码器电路56A连接，通过Y方向读出用数据总线62与输出缓冲器52B连接。

在存储单元群54中，通过排列于X方向的读出字线32(...、32m、32m+1、...)和排列于Y方向的一对读出位线33a、33b，形成矩阵状布线。各存储单元1配置在与由一对读出位线33a、33b夹着的区域中的与读出字线32交叉的位置。各存储单元1中的TMR元件1a、1b各自的一端分别通过一对二极管75a、75b，与读出位线33a、33b连接，各自的另一端分别与共通的读出字线32连接。

各读出字线32的一端分别通过读出字线引出电极48与各读出开关83(...、83m、83m+1、...)连接，并进而与共通的恒流电路58B连接。各读出开关83具有这样的结构：分别通过字译码线72(...、72m、72m+1、...)与X方向地址译码器电路58A连接，并且一旦输入来自X方向地址译码器电路58A的选择信号就导通。恒流电路58B具有使流过读出字线32的电流成为恒定的功能。

各读出位线33的一端通过读出位线引出电极49分别与读出放大器电路56B连接，另一端最终分别接地。读出放大器电路56B在每个单位读出电路80设置1个，它具有在各单位读出电路80中取得一对读出位线33a、33b之间的电位差，并将该电位差放大的功能。各读出放大器电路56B分别与输出线82(...、82n、82n+1、...)连接，最终通过Y方向读出用数据总线62，与输出缓冲器52B连接。

下面说明本实施例的磁存储器中的动作。

首先，参照图2、图11(A)及图11(B)，说明存储单元1中信息的写入动作。图11(A)、图11(B)表示图6所示的存储单元1的剖面结构中写入电流方向与回流磁场方向(磁化方向)的关系。图11(A)、图11(B)中各磁性层所示的箭头表示该磁性层中的磁化方向。但是，对于磁轭4a、4b在内部形成的磁路的磁场方向也一起表示。这里，第一磁性层2a、2b使磁化固定在-X方向。图11(A)、图11(B)表示写入电流沿互相同一的方向流过通过存储单元1的互相平行的写入位线5及写入字线6的情况。图11(A)对应于图2所示的写入电流方向。图11(A)表示的是：写入电流在TMR元件1a中沿垂直于纸面的方向由纸面向里(+Y方向)流入，并按顺时针方向在围住写入位线5a及写入字线6的磁轭4a内部产生回流磁场16a；同时写入电流在TMR元件1b中沿垂直于纸面的方向由里向纸面(-Y方向)流出，并按反时针方向在围住写入位线5b及写入字线6的磁轭4b内部产生回流磁场16b的情况。在这种情况下，连接部分14a及第二磁性层8a的磁化方向为-X方向，连接部分14b及第二磁性层8b的磁化方向为+X方向。另一方面，图11(B)对应于流过写入位线5及写入字线6的电流方向设为与图11(A)所示的状态完全相反的电流方向时的情况。也就是说，图11(B)表示的是写入电流在TMR元件1a中沿垂直于纸面的方向由里向纸面(-Y方向)流出，并按反时针方向在围住写入位线5a及写入字线6的磁轭4a内部产生回流磁场16a，同时写入电流在TMR元件1b中沿垂直于纸面的方向由纸面向里(+Y方向)流入，并按顺时针方向在围住写入位线5b及写入字线6的磁轭4b内部产生回流磁场16b的情况。在这种情况下，连接部分14a及第二磁性层8a的磁化方向为+X方向，连接部分14b及第二磁性层8b的磁化方向为-X方向。

在图11(A)、图11(B)所示的情况下，穿过TMR元件1a的写入位线5a及写入字线6的电流方向与穿过TMR元件1b的写入位线5b及写入字线6的电流方向成为相反的方向，因此，可以将流过相当于磁轭4a、4b的共有部分34的柱式磁轭422(参照图6)的回流磁场16a、16b的方向设为同一方向(在图11(A)中是-Z方向，在图11(B)中是+Z方向。)

从图11(A)、图11(B)可知：按照由流过穿过磁轭4a、4b的写入位线5及写入字线6两者的电流所产生的回流磁场16a、16b的方向，连接部分14a及第二磁性层8a与连接部分14b及第二磁性层8b的磁化方向成为互为反向地变化，利用这一点能够在存储单元1中存储信息。

也就是说，如果电流沿同一方向流过写入位线5a、5b及写入字线6，则第二磁性层8a、8b的磁化方向随着磁轭4a、4b的磁化方向反转而变化，就能够存储「0」或「1」双值信息。例如，如果使「0」对应于图11(A)的状态，即连接部分14a及第二磁性层8a磁化为-X方向、而连接部分14b及第二磁性层8b磁化为+X方向的状态，则使「1」对应于图11(B)的状态，即连接部分14a及第二磁性层8a磁化为+X方向、而连接部分14b及第二磁性层8b磁化为-X方向的状态，从而能够进行存储。

在这种情况下，如果在TMR元件1a、1b中第一磁性层2a、2b及第二磁性层8a、8b的磁化方向是平行的，则变为大的隧道电流流动的低电阻状态，如果是反平行的，则变为仅有小的隧道电流流动的高电阻状态。即在成对的TMR元件1a及TMR元件1b中必然一个是低电阻，另一个变为高电阻，从而能存储信息。另外，在写入电流沿相反方向流过写入位线5及写入字线6的情况下，或者写入电流仅流过任何一方的情况下，各第二磁性层8的磁化方向不反转，不能进行数据的改写。

总之，根据形成上述结构的本实施例的磁存储器中的存储单元1，通过同一方向的电流在写入位线5及写入字线6两者中流动，从而在磁轭4的内部由写入位线5产生的电流磁场和由写入字线6产生的电流磁场为同一方向，就能够形成合成磁场。所以，与不设置磁轭4的情况和写入位线5及写入字线6垂直相交的情况等相比，能够获得大的磁通密度，因此能够更有效地利用电流磁场，能够将反转第二磁性层8的磁化所需的电流再减小。

另外，通过在隧道势垒层3与磁轭4的连接部分14之间设置第二磁性层8，可以得到以下优点：即能够形成连接部分14与第二磁性层8的交互耦合，使第二磁性层8中磁化方向更好地相一致，从而能更稳定地写入。另外，由于能够将连接部分14的顽磁力抑制得更小，因此能够降低写入动作时的电流值，从而能够降低发热量，能够充分发挥作为磁存储器的机能。

如上所述，在本实施例的磁存储器中，通过电流在写入位线5及写入字线6两者中流动，能够形成封闭的磁路，因此能够有效地进行TMR元件1a、1b的磁轭4a、4b中磁化反转，同时对于与作为写入对象的存储单元1相邻的存储单元，能够降低磁影响。另外，能够利用磁轭4a、4b产生的屏蔽效应，配置得使衬底上相邻的存储单元彼此的间隔变得更狭窄，这对于磁存储器的高集成化、高密度化是有利的。

另外，本实施例中，使与一对磁轭4a、4b的回转方向垂直相交的截面面积分别在与层叠体S20a、S20b相对的连接部分14a、14b中为最小而构成，因此通过写入电流流过写入位线5a、5b及写入字线6而产生的回流磁场16a、16b的磁通密度在连接部分14a、14b能够变为最高，且能够使之更稳定。因此，即使是较小的写入电流，也能够高效率进行第二磁性层8a、8b的磁化反转，能够更稳定地进行写入动作。

下面参照1、图10、图12(A)及图12(B)，说明本实施例的磁存储器中的读出动作。

首先，由第一驱动控制电路部56中地址译码器电路56A，选择多根位译码线71中的1根，将控制信号传送到对应的读出放大器电路56B。结果，读出电流流入读出位线33a、33b，在TMR元件1a、1b中层叠体S20a、S20b一侧上施加正电位。同样地，由第二驱动控制电路部58中X方向地址译码器电路58A，选择多根字译码线72中的1根，驱动对应位置的读出开关83。被选中的读出开关83成为通电状态，读出电流流入对应的读出字线32，在与层叠体S20a、S20b相反的一侧上施加负电位。因此，能够在由Y方向地址译码器电路56A及X方向地址译码器电路58A选中的1个存储单元1中流入读出所需的读出电流。根据此读出电流，能够检测一对第二磁性层8a、8b的磁化方向，读出被存储的信息。

图12(A)、图12(B)用电路图表示存储单元1的周边部。白色箭头分别表示层叠体S20a、S20b的各第一磁性层2a、2b的磁化方向，黑色箭头表示第二磁性层8a、8b的磁化方向。第一磁性层2a、2b的磁化方向都固定在左方向。图12(A)中，在层叠体S20a上第一磁性层2a和第一磁性层2b成为平行的磁化方向，而在层叠体S20b上第一磁性层2b和第二磁性层2b成为反平行的磁化方向。在这种情况下，层叠体S20a为低电阻状态，层叠体S20b为高电阻状态，例如对应于「0」。另一方面，图12(B)与图12(A)的情况相反，层叠体S20a为高电阻状态，层叠体S20b为低电阻状态，例如对应于「1」。通过利用层叠体S20a和层叠体S20b的电阻值大小分别检测其上流过的电流值之差，能够获得这种双值信息。

下面说明具有上述结构的本实施例的磁存储单元制造方法及磁存储器的制造方法。

下面参照图13～图29，具体说明磁存储器中的存储单元1的制造方法。另外，图13～图29是对应于图9的剖面图，按顺序表示其制造过程。

在第一工序中在衬底31上隔着层叠体S20a、S20b，形成第一梁式磁轭41。

这里，如图13所示，首先准备在埋设了二极管75a、75b的衬底31上已形成层叠体S20a、S20b及覆盖其周围的绝缘膜17A的衬底。再有，在图13后的图14～图29中，省略衬底31的详细图示。如图14所示，再在绝缘膜17A上有选择地形成沟17H。如图15(A)所示，接着在绝缘膜17A上形成确定预定形状的光刻胶图案30A，然后在未被光刻胶图案30A覆盖的区域的绝缘膜17A及层叠体S20a、S20b上通过例如溅射等，形成由NiFe等构成的镀覆底膜41S。镀覆底膜41S的厚度例如为20nm。之后，浸渍在镀覆槽内，利用镀覆底膜41S作为电极进行镀覆处理，形成磁性层前体41AZ。一般地说，将这种薄膜图案形成方法称为结构式镀覆法。图15(B)对应于图15(A)，它表示形成磁性层前体41AZ后的状态的平面结构。也就是说，沿图15(B)中XV(A)-XV(A)切断线的箭头方向的剖面结构对应于图15(A)。如图16(A)及图16(B)所示，在形成磁性层前体41AZ后，通过有选择地刻蚀对应于层叠体S20a、S20b的区域的磁性层前体41AZ，形成具有倾斜面41AK的磁性层41A(411A、412A、413A)。由此，在对应于层叠体S20a、S20b的部分中，在层叠体S20a、S20b的层叠方向(Z方向)上中间窄，同时在后工序中形成的写入位线5a、5b及写入字线6延伸的方向(Y方向)上也一次完成具有形状为中间窄的第一梁式磁轭41。

接着在第二工序中，在第一梁式磁轭41上形成3个下部柱式磁轭42B(421B、422B、423B)和写入字线6。

如图17所示，在第二工序中，首先在各磁性层411A、412A、413A上例如采用结构式镀覆法，形成由Ni_0.8Fe_0.2组成的3个下部柱式磁轭42B。然后，在3个下部柱式磁轭42B各2根之间隔着绝缘膜7A分别形成写入字线6。首先如图18所示，例如采用CVD装置，形成由Al₂O₃等构成的绝缘膜7A，覆盖整个面。接着如图19所示，通过溅射等形成例如由铜形成的镀覆底膜6S，将绝缘膜7A覆盖。然后如图20所示，有选择地形成光刻胶图案30B，将下部柱式磁轭42B之间的区域残留；再如图21所示，形成金属层6Z，至少将下部柱式磁轭42B之间的区域掩埋。这里，通过在镀覆槽内浸渍，进行利用以镀覆底膜6S作为电极的镀覆处理，形成由铜构成的金属层6Z。然后，剥离光刻胶图案30B，通过研磨等除去露出的镀覆底膜6S。再如图22所示，通过溅射等形成例如由Al₂O₃等构成的绝缘膜17B，将整个面覆盖；然后如图23所示，例如采用CMP装置对整个面进行研磨，并进行平坦化，以形成预定的厚度，进行平坦化。由此，写入字线6形成。

在接下来的第三工序中形成绝缘膜7B，将写入字线6的上面覆盖，并将绝缘膜7A与写入字线6的周围围住。具体地说，如图24所示，在除了在表面上露出的写入字线6、镀覆底膜6S和绝缘膜7A的区域以外的区域上，有选择地形成光刻胶图案30C；然后如图25所示，以光刻胶图案30C作为掩膜，进行溅射，从而形成例如由Al₂O₃等构成的绝缘膜7B。再通过除去光刻胶图案30C，使覆盖写入字线6、镀覆底膜6S和绝缘膜7A的绝缘膜7B露出。这里，如果预先在光刻胶图案30C的下部形成凹进部分，就能使剥离容易。

在接下来的第四工序中，在3个下部柱式磁轭42B(421B、422B、423B)上，例如采用结构式镀覆法，分别形成由Ni_0.8Fe_0.2构成的3个上部柱式磁轭42U(421U、422U、423U)。在接下来的第五工序中，隔着绝缘膜7C在上部柱式磁轭42U之间形成写入位线5(5a、5b)。通过重复进行与图18～图25所示的写入字线6形成工序相同的操作，能够形成写入位线5。在接着的工序6中形成绝缘膜7D，将写入位线5的上面覆盖，并将绝缘膜7C和写入位线5的周围围住。下面参照图26，具体说明上述第五及第六工序。

在第四工序中形成了上部柱式磁轭42U后，剥离用镀覆处理形成的光刻胶图案，通过研磨等除去露出的镀覆底膜。在第五工序中，例如采用CVD装置形成由Al₂O₃等构成的绝缘膜7C，将整个面覆盖；然后通过溅射等形成例如由铜构成的镀覆底膜5S，将绝缘膜7C覆盖。接着，有选择地形成光刻胶图案(未图示)，将上部柱式磁轭42U之间的区域残留；然后形成写入位线5，至少将上部柱式磁轭42U之间的区域掩埋。这里，通过在镀覆槽内浸渍，进行以镀覆底膜5S作为电极的镀覆处理，形成由铜构成的写入位线5。写入位线5形成之后，将光刻胶图案剥离，通过研磨等，除去镀覆底膜5S。然后，用溅射等形成例如由Al2O3等构成的绝缘膜17D，将整个面覆盖；接着，例如采用CMP(Chemical Mechanical Polishing)装置对整个面研磨，进行平坦化，形成预定厚度。在接着的第六工序中，在除了表面上露出的写入位线5、镀覆底膜5S和绝缘膜7C的区域以外的区域上，有选择地形成光刻胶图案(未图示)；然后，以此光刻胶图案作为掩膜进行溅射，从而形成例如由Al₂O₃等构成的绝缘膜7D。除去光刻胶图案，使覆盖写入位线5、镀覆底膜5S和绝缘膜7C的绝缘膜7D露出。

在接下来的第七工序中，通过设置第二梁式磁轭43将上部柱式磁轭42U和绝缘膜7D覆盖，最终形成由第一梁式磁轭41、柱式磁轭421～423(下部及上部下部柱式磁轭42B、42U)和第二梁式磁轭43构成的磁轭4。具体地说，如图27所示，为了覆盖整个面，首先采用溅射等，形成底膜43S。然后，如图28所示，为了除去镀覆底膜43S上对应于第一梁式磁轭41形成区的区域，有选择地形成光刻胶图案30D，然后，以它作为掩膜，施以利用镀覆底膜43S的镀覆处理，从而形成例如由Ni_0.8Fe_0.2构成的第二梁式磁轭43。在形成第二梁式磁轭43之后，将光刻胶图案30D剥离，通过研磨等除去露出的镀覆底膜43S。接着，在整个面上形成由Al₂O₃等构成的绝缘膜17F，然后，如图29所示，为了形成指定的厚度，例如采用CMP装置，对整个面进行研磨，以达到平坦化。由此，磁轭4形成，完成了存储单元1。然后，为了在电气上与第二梁式磁轭43连接，形成具有所要宽度的读出字线32。

然后，在写入字线6的各两端形成写入字线引出电极46，在写入位线5的各两端形成写入位线引出电极47，在读出字线32的各两端形成读出字线引出电极48，另外，在读出位线33的各两端形成读出位线引出电极49。

通过以上工序，包含存储单元1的存储单元群54的形成全部结束。

再经过用溅射装置及CVD装置等形成氧化硅(SiO₂)或氧化铝(A₂O₃)等保护层的工序和研磨此保护膜、使各引出电极46～49露出的工序，磁存储器的制造即告完成。

如以上所述，在本实施例中通过镀覆生长，形成磁轭4中的下部与上部柱式磁轭42、第二梁式磁轭43以及写入位线5与写入字线6，但它们也可以通过溅射等的干式成膜法与研磨法、反应性离子刻蚀法等干式图形形成法等组成的干式成膜法而形成。但是，与溅射等干法而形成的情况相比，由镀覆成长而形成时边缘角度易于增大，能够以更高的精度、足够的厚度形成磁轭4、写入位线5以及写入字线6，因此结果是令人满意的。

<变形例>

下面参照图30(A)～图32(B)，说明本实施例中的3个变形例。作为图30(A)～图32(B)所示的变形例的任何一个存储单元具有的磁轭4V1～4V3的形状都不同于图4～图6所示的存储单元1中的磁轭。下面按顺序说明。

<变形例1>

图30(A)与图30(B)表示作为本实施例中的第一变形例(变形例1)的存储单元1V1的结构。图30(A)表示与层叠体S20a、S20b的层叠面平行的XY平面的结构，图30(B)表示沿图30(A)中XXX(B)-XXX(B)线的箭头方向的剖面结构。如上所述，在本实施例中，磁轭4a、4b中的第一梁式磁轭41a、41b以如下方式构成：使沿写入位线5a、5b及写入字线6的延伸方向(Y方向)的宽度在连接部分14a、14b为最小，同时使连接部分14a、14b中层叠体S20a、S20b的层叠方向(Z方向)的宽度，即厚度在连接部分14a、14b为最小。与此对应，如图30(A)、图30(B)所示，本变形例的存储单元1V1以如下方式构成磁轭4V1：使第一梁式磁轭41的厚度成为均匀，并使沿连接部分14a、14b的Y方向的宽度W14比其相邻部分的宽度W1更狭窄。

<变形例2>

图31(A)及图31(B)表示作为本实施例中第二变形例(变形例2)的存储单元1V2的结构。图31(A)表示与层叠体S20a、S20b的层叠面平行的XY平面的结构，图31(B)表示沿图31(A)中XXXI(B)-XXXI(B)线的箭头方向的剖面结构。在上述变形例1的存储单元1V1中，使第一梁式磁轭41V1的厚度成为均匀，使沿连接部分14a、14b的Y方向的宽度比其相邻部分更狭窄，但也可以如图31(A)、图31(B)所示的存储单元1V2那样，使沿第一梁式磁轭41V2的Y方向的宽度成为均匀，使连接部分14a、14b的厚度T14比其相邻部分更小而构成。具体地说，存储单元1V2这样构成：使第一梁式磁轭41V2在层叠体S20a、S20b一侧具有突出了高度T1的凸部41T，从而具有比连接部分14a、14b的厚度T14大高度T1的厚度T41。

<变形例3>

下面，图32(A)及图32(B)表示作为本实施例中第三变形例(变形例3)的存储单元1V3的结构。图32(A)表示与层叠体S20a、S20b的层叠面平行的XY平面的结构，图32(B)表示沿图31(A)中XXXII(B)-XXXII(B)线的箭头方向的剖面结构。在上述变形例2的存储单元1V2中，在层叠体S20a、S20b一侧设置突出的凸部41T，但也可以如图32(A)、图32(B)所示的存储单元1V3那样，使第一梁式磁轭41V3在连接部分14a、14b的两旁具有倾斜面41AK，并随着偏离连接部分14a、14b，使厚度沿层叠体S20a、S20b的层叠方向(Z方向)向与层叠体S20a、S20b相反的一侧增加而构成。作为这种结构，也可以使连接部分14a、14b的厚度T14小于与第一梁式磁轭41V3中的连接部分14a、14b相邻的部分的厚度T41。

作为上述变形例1～3的存储单元1V1～1V3这样构成：在连接部分14a、14b上使与围住写入位线5a、5b及写入字线6周围的方向垂直相交的截面面积为最小，因此在连接部分14a、14b能够获得最高的磁通密度。这样，即使较小的写入电流，也能高效率地进行第二磁性层8a、8b的磁化反转，进行更稳定的写入动作。

实施例2

下面参照图33(A)～图34(B)，说明本发明实施例2的磁存储器。

图33(A)、图33(B)表示本实施例的磁存储器中存储单元121的剖面结构，与上述实施例1中图5的存储单元1对应。在图33(A)、图33(B)中，与图6及图7所示的结构要素实质上相同的部分采用相同的符号。

以下的说明中，对于本实施例的磁存储器的结构及其制造方法，主要就与上述实施例1的不同点进行说明，其它的说明适当省略。

上述实施例1的存储单元1的一对TMR元件1a、1b分别包含磁轭4a、4b和层叠体S20a、S20b(前者具有将写入位线5a、5b及写入字线6的周围整个围住的结构，后者的结构是，与包含磁化方向随外部磁场变化而变化的感磁层即第二磁性层8a、8b，在磁性上与磁轭4a、4b连接、并使电流沿垂直于层叠面的方向流动)，并互相共有磁轭4a、4b的一部分。而本实施例的存储单元121如图33(A)、图33(B)所示，构成磁轭4一部分的连接部分84a、84b兼作层叠体S21a、S21b中的感磁层。

也就是说，在TMR元件121a、121b中，构成磁轭4a、4b一部分的连接部分84a、84b的也作为层叠体S21a、S21b中感磁层发挥机能。因此，可以省去设置在TMR元件1a、1b上的第二磁性层8a、8b，可以作成结构比存储单元1简单的存储单元121。

但是，这时最好第一磁性层2a、2b和连接部分84a、84b的易磁化轴为互相平行。这是为了设成使第一磁性层2a、2b和连接部分84a、84b的磁化方向在互相平行或反平行的状态下成为稳定。磁轭4a、4b在连接部分84a、84b中截面方向的厚度例如为20nm。最好这样构成：使连接部分84a、84b的顽磁力范围为(50/4π)×10³A/m以上、(100/4π)×10³A/m以下，而且比第一磁性层2a、2b的顽磁力更小。其原因是：在顽磁力小于(50/4π)×10³A/m时，连接部分84a、84b中磁化方向有时会由于外部干扰磁场等无用磁场的干扰而紊乱。而在顽磁力大于(100/4π)×10³A/m时，由于写入电流增大引起发热，TMR元件121a、121b自身有可能完全劣化。另外，如果连接部分84a、84b的顽磁力与第一磁性层2a、2b的顽磁力相等或以上，则写入电流增大，作为磁化固定层的第一磁性层2a、2b的磁化方向被改变，作为存储元件的TMR元件121a、121b遭到破坏。

另外，在存储单元121中连接部分84a、84b作为存储信息的存储层而发挥机能。也就是说，由于在写入位线5及写入字线6中流动的写入电流而产生的回流磁场，连接部分84a、84b的磁化方向反转，从而进行信息存储。下面参照图34(A)、图34(B)，具体说明存储单元121中的写入动作。图34(A)、图34(B)表示图33所示的存储单元121的剖面结构中写入电流方向和回流磁场方向(磁化方向)之间的关系。

图34(A)、图34(B)表示写入电流沿互相同一的方向在通过TMR元件121a、121b的互相平行的写入位线5a、5b和写入字线6中流动的情况。图34(A)表示的是写入电流在TMR元件121a中沿垂直于纸面的方向由读者面前向里(+Y方向)流动，并按顺时针方向在围住写入位线5a的部分磁轭4的内部产生回流磁场16a，同时写入电流在TMR元件121b中沿垂直于纸面的方向由里向读者面前(-Y方向)流动，并按反时针方向在围住写入位线5b的部分磁轭4b的内部产生回流磁场16b的情况。这时，连接部分84a的磁化方向成为-X方向，连接部分84b的磁化方向成为+X方向。而图34(B)对应于在写入位线5和写入字线6流动的电流方向为与图34(A)所示的状态完全相反的电流方向的情况。也就是说，图34(B)表示的是写入电流在TMR元件121a中沿垂直于纸面的方向由里向读者面前(-Y方向)流动，并按反时针方向在围住写入位线5a的部分磁轭4a的内部产生回流磁场16a，同时写入电流在TMR元件121b中沿垂直于纸面的方向由读者面前向里(+Y方向)流动，并按顺时针方向在围住写入位线5b的部分环状磁性层4的内部产生回流磁场16b的情况。这时，连接部分84a的磁化方向成为+X方向，连接部分84b的磁化方向成为-X方向。

如果电流这样沿同一方向流过写入位线5及写入字线6，则连接部分84a、84b的磁化方向反转，记录0或1。例如若将图34(A)的状态设为0，则图34(B)的状态作为1而识别。这里，若写入电流沿互为相反的方向流动，或者写入电流仅在任何一方流动，则连接部分84a、84b的磁化方向不反转，数据不能进行重写。

总之，根据本实施例的磁存储器，构成磁轭4a、4b一部分的连接部分84a、84b也用作层叠体S21a、S21b中的感磁层，因此能够获得结构更简单的存储单元121。另外，在本实施例的磁存储器的结构中，使一对磁轭4a、4b的与回转方向垂直相交的截面面积分别在与层叠体S21a、S21b的连接部分84a、84b成为最小。因此能够使通过写入电流在写入位线5a、5b及写入字线6中流动而产生的回流磁场16a、16b在连接部分84a、84b的磁通密度更加提高，而且稳定。因此，即使较小的写入电流，也能够高效率进行作为感磁层的连接部分84a、84b的磁化反转，使更稳定的写入动作成为可能。

〔具体实例〕

下面，说明上述实施例1中的具体实例。在本具体实例中，根据上述实施例1说明的制造方法，对于上述变形例1～3分别制作了磁存储器的样品。

〔具体实例1〕

本具体实例1对于图30(A)、图30(B)所示的存储单元1V1测定了磁轭4中连接部分14的宽度W14与第二磁性层8a、8b磁化反转所需要的写入电流IW之间的关系。这里，将隔着第一梁式磁轭41V1中的连接部分14a、14b的相邻部分的Y方向上的宽度W1取为200nm，将层叠体S20a、S20b的XY平面的尺寸取为100nm平方，将层叠体S20a和层叠体S20b之间的间隔取为600nm。另外，将连接部分14a、14b的Z方向的厚度取为20nm，将柱式磁轭421～423的Z方向高度取为420nm，将柱式磁轭421、423的X方向的长度取为250nm，将柱式磁轭422的X方向的长度取为300nm，将第二梁式磁轭43的Z方向的厚度取为200nm。另外，对于写入位线5a、5b及写入字线6，将X方向的长度取为200nm，将Z方向的厚度取为150nm。这种存储单元1V1的测定结果如图35所示。图35中横轴表示宽度W14(单位为纳米「nm」)，纵轴表示写入电流IW(单位为毫安「mA」)。这里，第一梁式磁轭41V1完全没有缩颈的状态是宽度W14＝200nm。如图35所示，可知：在完全没有缩颈的宽度W14＝200nm时，写入电流IW具有最高值，且宽度W14越窄，写入电流IW越能降低。

〔具体实例2〕

本具体实例2中，对于图31(A)、图31(B)所示的存储单元1V2调查了凸部41T的厚度T1与第二磁性层8a、8b磁化反转所需写入电流IW之间的关系。这里，将第一梁式磁轭41V2中Y方向的宽度W1取为200nm，将层叠体S20a、S20b的XY平面尺寸取为100nm平方，将层叠体S20a和层叠体S20b之间的间隔取为600nm。另外，将连接部分14a、14b的Z方向的厚度取为20nm，将柱式磁轭421～423的Z方向高度取为420nm，将柱式磁轭421、423的X方向的长度取为250nm，将柱式磁轭422的X方向的长度取为300nm，将第二梁式磁轭43的Z方向的厚度取为200nm。另外，对于写入位线5a、5b及写入字线6，将X方向的长度取为200nm，将Z方向的厚度取为150nm。这种存储单元1V2的测定结果如图36所示。图36中横轴表示凸部41T的厚度T1(单位为纳米「nm」)，纵轴表示写入电流I_W(单位为毫安「mA」)。这里，完全没有凸部41T时的情况相当于厚度T1＝0nm。如图36所示，可知：在完全没有凸部41T的厚度T1＝0nm时，写入电流I_W具有最高值，厚度T1越厚，写入电流I_W越能降低。

〔具体实例3〕

本具体实例3中，对于图32(A)、图32(B)所示的存储单元1V3调查了具有厚度与磁轭4中连接部分14相同的区域的长度D与第二磁性层8a、8b磁化反转所需写入电流I_W之间的关系。这里，将第一梁式磁轭41V3中的Y方向宽度W1取为200nm，将层叠体S20a、S20b的XY平面的尺寸取为100nm平方，将层叠体S20a和层叠体S20b之间的间隔取为600nm。另外，将连接部分14a、14b的Z方向的厚度T14取为20nm，将柱式磁轭421～423的Z方向高度取为420nm，将柱式磁轭421、423的X方向的长度取为250nm，将柱式磁轭422的X方向的长度取为300nm，将第二梁式磁轭43的Z方向的厚度取为200nm。另外，对于写入位线5a、5b及写入字线6，将X方向的长度取为200nm，将Z方向的厚度取为150nm。使倾斜面41AK对层叠体S20a、S20b的层叠面的倾斜角度成45°。这种存储单元1V3的测定结果如图37所示。图37中横轴表示长度D(单位为纳米「nm」)，纵轴表示写入电流I_W(单位为毫安「mA」)。这里，完全没有倾斜面41AK的状态相当于长度D＝200nm。由图37所示可知：通过使长度D变窄到与层叠体S20a、S20b的长度大致相等(100nm)，能降低写入电流I_W。

以上，通过列举几个实施例和具体实例对本发明作了说明，但本发明并不限于上述实施例和具体实例，各种变形都是可能的。例如，在上述实施例1、2以及具体实例中，作为磁轭的形状在变形例1～3中列举的3种图形(以及将它们全部组合的图形)进行了说明，但并不限于此，也可构成为使与磁轭的回转方向垂直相交的截面面积在与层叠体的连接部分成为最小。

另外，在上述实施例1、2以及具体实例中，对于整个围住第一及第二写入线周围而构成的磁轭一部分被磁存储单元中一对磁阻效应元件互相共有的情况进行了说明，但并不限于此。具体地说，也可以如图38所示的存储单元122(变形例4)那样，将2个围住第一及第二写入线周围的一部分而构成的、其截面在与层叠体相反的一侧上具有开口部的成“コ”形状的磁轭(具有部分断开的截面形状的磁轭)连接。存储单元122中有包含磁轭4a的TMR元件122a和包含磁轭4b的TMR元件122b，其中：磁轭4a由互相对向并沿与层叠体S20a的层叠面垂直相交的方向延伸的一对柱式磁轭421、422和将一对柱式磁轭421、422中层叠体S20a一侧的各一个端子彼此连接的一个梁式磁轭141a组成，而磁轭4b由互相对向并沿与层叠体S20b的层叠面垂直相交的方向延伸的一对柱式磁轭422、423和将一对柱式磁轭422、423中层叠体S20b一侧的各一个端子彼此连接的一个梁式磁轭141b组成；成为一对的TMR元件122a、122b共有柱式磁轭422。作为这种结构的存储单元122，通过使与磁轭的回转方向垂直相交的截面面积在与层叠体的连接部分为最小而构成，从而能在连接部分获得最高的磁通密度。因此，即使较小的写入电流，也能够高效率进行层叠体S20a、S20b的感磁层的磁化反转，使更稳定的写入动作成为可能。另外，这种场合也可以不设置柱式磁轭421～423。也就是说，也可采用具有去掉图38所示的存储单元122中的柱式磁轭421～423的形状的存储单元。

另外，作为层叠体的结构，并不限于上述实施例1及2中说明的图6或图33所示的层叠体S20a、S20b或者层叠体S21a、S21b的结构。例如，也可以如图39所示的存储单元123(变形例5)的层叠体S23a、S23b那样，作为感磁层的第二磁性层8a、8b是包含第一自由层181a、181b和顽磁力大于它的第二自由层182a、182b的双层结构。另外，也可以在层叠体S20a、S20b或层叠体S21a、S21b中的第一磁性层2a、2b的与隧道势垒层3a、3b相反的一侧设置反强磁层(未图示)，使第一磁性层2a、2b的磁化稳定。另外，层叠体不限于构成为使电流沿与层叠体垂直相交的方向流动，也可以构成为使电流沿层叠面的方向流动。

另外，在上述实施例1及2中说明了具有一对磁阻效应元件的磁存储单元，但并不限于此。例如，也可以如图40(A)、图40(B)所示的存储单元124(变形例6)那样，采用具有1个磁轭4和1个层叠体S20的单质TMR元件124作为磁存储元件。图40(A)表示平行于TMR元件124中层叠体S20a、S20b的层叠面的平面结构，图40(B)是表示沿图40(A)中XXXX(B)-XXXX(B)线的箭头方向的剖面结构。

另外，在上述实施例1及2中将磁轭的柱式磁轭取作角柱形状，但并不限于此。例如，也可以如图41所示的存储单元125那样，具有园柱形状的柱式磁轭142。

另外，作为本实施例中作为读出电路中的整流元件，采用1对二极管，但并不限于此。例如，也可以如图42及图43那样，采用一对双极性晶体管76a、76b。图42表示双极性晶体管76a、76b的剖面结构，图43表示在读出位线33a、33b与层叠体S20a、S20b之间设置双极性晶体管76a、76b的情况下电路的主要部分结构。如图42及图43所示，各存储单元1中TMR元件1a、1b的各自一端通过一对双极性晶体管76a、76b分别与读出位线33a、33b连接，而各自的另一端分别与共通的读出字线32连接。更详细地说，一对双极性晶体管76a、76b中基极B与字译码线72连接，集电极C通过连接层29与读出位线33a、33b连接，另外，发射极E通过连接层27，分别与层叠部分20a、20b连接。在这种情况下，如果来自字译码线72的控制信号到达被选中的一对双极性晶体管76a、76b中的基极B，则集电极C与发射极E之间即成为导通状态，读出电流在层叠体S20a、S20b(层叠部分20a、20b)流动，从而就能进行信息的读出。

Claims (22)

1.一种磁阻效应元件，其特征在于：

设有在沿导线延伸方向的一部分区域上为包围所述导线而沿回转方向配置的磁轭，以及

包含磁化方向因外部磁场而变化的感磁层、在磁性上与所述磁轭连接的层叠体；

所述磁轭的垂直于所述回转方向的截面的面积在与所述层叠体的连接部分处为最小。

2.如权利要求1记载的磁阻效应元件，其特征在于：

所述磁轭的所述截面的面积随着接近所述连接部分而逐渐变小。

3.如权利要求1或权利要求2记载的磁阻效应元件，其特征在于：

所述磁轭的宽度在所述连接部分处成为最小，

4.如权利要求1至权利要求3中任一项记载的磁阻效应元件，其特征在于：

所述磁轭的所述宽度随着接近所述连接部分而逐渐变小。

5.如权利要求1至权利要求4中任一项记载的磁阻效应元件，其特征在于：

所述磁轭的厚度在所述连接部分处成为最小。

6.如权利要求1至权利要求5中任一项记载的磁阻效应元件，其特征在于：

所述磁轭的所述厚度随着接近所述连接部分而逐渐变小。

7.如权利要求1至权利要求6中任一项记载的磁阻效应元件，其特征在于：

所述磁轭包含一个沿所述层叠体的层叠面的方向延伸、具有所述连接部分的梁式磁轭。

8.如权利要求1至权利要求6中任一项记载的磁阻效应元件，其特征在于：

所述磁轭，

包含夹着所述导线而互相对向的、在与所述层叠体的层叠面垂直的方向延伸的一对柱式磁轭，以及

将所述一对柱式磁轭中所述层叠体侧的各一端彼此连接的、具有所述连接部分的一个梁式磁轭；

并具有部分断开的截面形状。

9.如权利要求1至权利要求6中任一项记载的磁阻效应元件，其特征在于：

所述磁轭，

包含夹着所述导线而互相对向的、在垂直于所述层叠体的层叠面的方向延伸的一对柱式磁轭，

将所述一对柱式磁轭中所述层叠体侧的各一端彼此连接的、具有所述连接部分的第一梁式磁轭，以及

将所述一对柱式磁轭的各另一端彼此连接的第二梁式磁轭；

并具有封闭的截面形状。

10.如权利要求1至权利要求9中任一项记载的磁阻效应元件，其特征在于：

所述连接部分兼作所述感磁层。

11.一种磁存储单元，其特征在于：

含有一对磁阻效应元件，

它们分别具有在沿导线延伸方向的一部分区域上为包围导线而沿回转方向配置的磁轭，以及

含有磁化方向因外部磁场而变化的感磁层的、在磁性上与所述磁轭连接的层叠体；

所述一对磁阻效应元件互相共有所述磁轭的一部分；

所述磁轭的垂直于所述回转方向的截面的面积在与所述层叠体的连接部分处成为最小。

12.如权利要求11记载的磁存储单元，其特征在于：

所述磁轭的所述截面的面积随着接近所述连接部分而逐渐变小。

13.一种磁存储器件，其特征在于：

设有第一写入线，

与所述第一写入线交叉而延伸、在对应于与所述第一写入线的交叉区域的部分上与所述第一写入线并排的第二写入线，以及

含有一对磁阻效应元件的磁存储单元；

所述一对磁阻效应元件的每一个，

分别有在沿所述第一与第二写入线的延伸方向的一部分区域上为包围所述第一与第二写入线而沿回转方向配置的磁轭，以及含有磁化方向因外部磁场而变化的感磁层的、在磁性上与所述磁轭连接的层叠体，并互相共有所述磁轭的一部分；

所述磁轭的垂直于所述回转方向的截面的面积在与所述层叠体的连接部分处成为最小。

14.如权利要求13记载的磁存储器件，其特征在于：

所述磁轭的所述截面的面积随着接近所述连接部分而逐渐变小。

15.如权利要求13或权利要求14记载的磁存储器件，其特征在于：

所述磁轭的宽度在所述连接部分处成为最小。

16.如权利要求13至权利要求15中任一项记载的磁存储器件，其特征在于：

所述磁轭的所述宽度随着接近所述连接部分而逐渐变小。

17.如权利要求13至权利要求16中任一项记载的磁存储器件，其特征在于：

所述磁轭的厚度在所述连接部分处成为最小。

18.如权利要求13至权利要求17中任一项记载的磁存储器件，其特征在于：

所述磁轭的所述厚度随着接近所述连接部分而逐渐变小。

19.如权利要求13至权利要求18中任一项记载的磁存储器件，其特征在于：

所述一对磁轭分别包含沿所述层叠体的层叠面的方向延伸的、具有所述连接部分的一个梁式磁轭。

20.如权利要求13至权利要求18中任一项记载的磁存储器件，其特征在于：

所述一对磁轭分别包含夹着所述第一与第二写入线而互相对向的、在垂直于所述层叠体的层叠面的方向延伸的一对柱式磁轭，以及将所述一对柱式磁轭中所述层叠体侧的各一端彼此连接的、具有所述连接部分的一个梁式磁轭，

并具有部分断开的截面形状；

所述一对磁阻效应元件至少互相共有所述一对柱式磁轭中的一个。

21.如权利要求13至权利要求18中任一项记载的磁存储器件，其特征在于：

所述一对磁轭分别包含，

夹着所述第一与第二写入线而互相对向的、在与所述层叠体的层叠面垂直的方向延伸的一对柱式磁轭，

将所述一对柱式磁轭中所述层叠体侧的各一端彼此连接的、具有所述连接部分的第一梁式磁轭，以及

将所述一对柱式磁轭的各另一端彼此连接的第二梁式磁轭，

并具有封闭的截面形状；

所述一对磁阻效应元件至少互相共有所述一对柱式磁轭中的一个。

22.如权利要求13至权利要求21中任一项记载的磁存储器件，其特征在于：

所述连接部分兼作所述感磁层。

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