DE60212903T2 - Magnetisches Aufzeichnungselement, magnetischer Speicher, magnetisches Aufzeichnungsverfahren, Herstellungsverfahren für ein magnetisches Aufzeichnungselement, und Herstellungsverfahren für einen magnetischen Speicher - Google Patents

Magnetisches Aufzeichnungselement, magnetischer Speicher, magnetisches Aufzeichnungsverfahren, Herstellungsverfahren für ein magnetisches Aufzeichnungselement, und Herstellungsverfahren für einen magnetischen Speicher Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Magnetaufzeichnungselement und einen Magnetspeicher, die bevorzugt für ein RAM (Random Access Memory – Lese-/Schreibspeicher mit wahlfreiem Zugriff) verwendbar sind, sowie Magnetaufzeichnungsverfahren, die das Magnetaufzeichnungselement und den Magnetspeicher nutzen, und Verfahren zur Herstellung des Magnetaufzeichnungsmediums und des Magnetspeichers.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Herkömmlicherweise wird ein Halbleiter-RAM (Halbleiter-Lese-/Schreibspeicher), der aus einem gegebenen Halbleiterspeicher besteht, hauptsächlich als RAM (Lese-/Schreibspeicher) genutzt. Wenn ein solches Halbleiter-RAM unter schwierigen Bedingungen eingesetzt wird, kann die Stabilität leiden. Der Trend zum Stabilitätsverfall wird augenfällig, wenn das Halbleiterelement miniaturisiert wird.
  • Daher ist ein zusätzliches Verfahren, wie etwa ein Refresh-Betrieb (Auffrischungsbetrieb), wobei dafür gesorgt wird, dass ein gegebener Strom fließt, um die Daten zu erhalten und somit einen stabilen Betrieb zu realisieren, bei einem Halbleiter-RAM, wie etwa einem dynamischen RAM (DRAM), erforderlich. Bei anderen Halbleiter-RAMs, die kein solches zusätzliches Verfahren benötigen, ist die Zugriffsdauer länger.
  • Ausgehend von diesem Gesichtspunkt, wurde in letzter Zeit Magnet-RAMs (MRAMs), die ein Magnetaufzeichnungselement nutzen, mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Beim MRAM wird ein Signal von "0" oder "1" in Übereinstimmung mit der Magnetisierungsrichtung aufgezeichnet. Da sich die Magnetisierungsrichtung nur dann nicht ändert, wenn kein externes Magnetfeld an das MRAM angelegt wird, werden die im MRAM gespeicherten Daten bemerkenswert stabil erhalten.
  • Ein Magnetaufzeichnungselement, wie etwa eines, das einen GMR-Film (giant magnetoresisitve film – Riesenmagnetwiderstandsfilm) oder einen TMR-Film (tunneling magnetoresistive film – Magnetischer Tunnelwiderstandsfilm) aufweist, wird für das MRAM vorgeschlagen. Bei einem solchen Magnetaufzeichnungselement wird jedoch, da die magnetischen Eigenschaften, wie etwa das MR-Verhältnis, die zum Auslesen der Daten "0" und "1" erforderlich sind, nicht völlig zufrieden stellend sind, kein in der Praxis verwendbares MRAM realisiert. Die europäischen Patentschriften EP 0 996 113 , auf der der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert, und EP 0 933 782 betreffen beide Magnetaufzeichnungselemente, die Magnetfilme enthalten. Keines dieser Dokumente beschreibt jedoch ein Medium, das wahlweise für ein MRAM geeignet wäre.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neuartiges Magnetaufzeichnungselement, das in der Praxis für ein MRAM verwendbar ist, und einen Magnetspeicher bereitzustellen, der das Magnetaufzeichnungselement nutzt. Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Magnetaufzeichnungsverfahren, die das Magnetaufzeichnungsmedium und den Magnetspeicher nutzen, sowie Verfahren zur Herstellung des Magnetaufzeichnungselements und des Magnetspeichers bereitzustellen.
  • Um die vorstehenden Ziele zu erreichen, stellt die Erfindung ein Magnetaufzeichnungselement bereit, das umfasst: einen ersten Magnetfilm, der mittels eines externen Magnetfelds einen Spinwirbel erzeugt, und einen zweiten Magnetfilm auf dem ersten Magnetfilm, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Magnetfilm in seinem Zentrum eine Magnetisierung besitzt, die im Wesentlichen senkrecht zu seinen Oberflächen verläuft, und der Spinwirbel in dem ersten Magnetfilm eine gegebene vertikale Magnetisierung erzeugt, und zwar entweder parallel oder antiparallel zur Magnetisierung des zweiten Magnetfilms.
  • Die Erfinder haben intensive Studien betrieben, um ein neuartiges Magnetaufzeichnungsmedium zu entwickeln, das in Praxis für ein MRAM verwendbar ist. Infolge dessen haben sie herausgefunden, dass ein solches Magnetaufzeichnungsmedium erhalten werden kann, so dass ein erster Magnetfilm zum Erzeugen eines Spinwirbels mittels eines externen Magnetfelds und ein zweiter Magnetfilm, der in seinem Zentrum eine Magnetisierung besitzt, die senkrecht zu seinen Oberflächen verläuft, übereinander gestapelt sind.
  • Die 1 und 2 sind Strukturansichten, die ein erfindungsgemäßes Magnetaufzeichnungsmedium zeigen. Das in den 1 und 2 gezeigte Magnetauf zeichnungsmedium 10 umfasst einen ersten Magnetfilm 1, um durch ein externes Magnetfeld einen Spinwirbel zu erzeugen, und einen zweiten Magnetfilm 2, der die senkrecht zu seinen Oberflächen verlaufende Magnetisierung C besitzt und auf dem ersten Magnetfilm 1 ausgebildet ist. Die Magnetisierung des zweiten Magnetfilms 2 variiert hierbei von der senkrechten Magnetisierung im Zentrum zur Längsmagnetisierung an seiner Peripherie, welche nicht dargestellt ist. Darüber hinaus ist eine Isolierschicht 3 zwischen dem ersten Magnetfilm 1 und dem zweiten Magnetfilm 2 ausgebildet, um einen durch das Magnetaufzeichnungsmedium 10 fließenden Strom zu steuern (unterdrücken).
  • Wenn ein externes Magnetfeld in Vorwärtsrichtung an den ersten Magnetfilm 1 angelegt und dann ein Spinwirbel in Richtung A erzeugt wird, wird im Zentrum des Spinwirbels eine gegebene vertikale Magnetisierung in Richtung B erzeugt. Wenn andererseits ein externes Magnetfeld in Rückwärtsrichtung an den ersten Magnetfilm 1 angelegt und dann ein Spinwirbel in Richtung D erzeugt wird, wird eine gegebene Magnetisierung in Richtung E erzeugt, die der Richtung B entgegengesetzt ist.
  • In 1 verlaufen die Magnetisierung B des ersten Magnetfilms 1 und die Magnetisierung C des zweiten Magnetfilms 2 parallel zueinander und in 2 verlaufen die Magnetisierung B des ersten Magnetfilms 1 und die Magnetisierung E des zweiten Magnetfilms 2 antiparallel zueinander. Daher fließt unter der Bedingung, dass der in 1 gezeigte magnetische Zustand erfüllt wird, anstelle der Bedingung, dass der in 2 gezeigte magnetische Zustand erfüllt wird, viel Strom.
  • Wenn daher die Daten "0" und "1" in Übereinstimmung mit der Magnetisierungsrichtung des ersten Magnetfilms 1 aufgezeichnet werden, kann der magnetische Zustand als die durch das Magnetaufzeichnungsmedium fließende Strommenge ausgelesen werden.
  • Das bedeutet, bei dem erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungselement wird die Magnetaufzeichnung anhand der Magnetisierungsrichtung des Spinwirbels des ersten Magnetfilms und das magnetische Lesen anhand der durch das Magnetaufzeichnungselement fließenden Strommenge durchgeführt, die von der Richtung des Spinwirbels des ersten Magnetfilms in gleicher Weise abhängig ist wie bei einem herkömmlichen MRAM. Daher kann ein neuartiges Struktur-MRAM durch das erfindungsgemäße Magnetaufzeichnungselement erhalten werden. Ein erfindungsgemäßer Magnetspeicher ist so gebaut, dass mehrere erfindungsgemäße Magnetaufzeich nungselemente auf einem gegebenen Substrat angeordnet sind. Ein brauchbares MRAM besteht aus einem solchen erfindungsgemäßen Magnetspeicher.
  • Der Begriff "Spinwirbel" bezeichnet hierin einen vertikal in einem Film erzeugten Magnetisierungszustand. Mehrere bevorzugte Ausführungsformen des Magnetaufzeichnungselements und des Magnetspeichers sind nachfolgend beschrieben. Magnetaufzeichnungsverfahren, die das Magnetaufzeichnungsmedium und den Magnetspeicher nutzen, und Verfahren zur Herstellung des Magnetaufzeichnungselements und des Magnetspeichers sind ebenfalls nachfolgend beschrieben.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigt:
  • 1 eine Strukturansicht, die ein erfindungsgemäßes Magnetaufzeichnungselement darstellt,
  • 2 eine weitere Strukturansicht, die ein erfindungsgemäßes Magnetaufzeichnungselement darstellt,
  • 3 eine schematische Ansicht, die einen erfindungsgemäßen Magnetspeicher darstellt,
  • 4 eine Schnittansicht, die einen Schritt eines Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungselements darstellt,
  • 5 eine Schnittansicht, die einen Schritt nach dem in 4 gezeigten Schritt darstellt,
  • 6 eine Schnittansicht, die einen Schritt nach dem in 5 gezeigten Schritt dar stellt, und
  • 7 eine Schnittansicht, die einen Schritt nach dem in 6 gezeigten Schritt darstellt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Die Konfiguration des ersten Magnetfilms ist nicht eingeschränkt, er ist jedoch bevorzugt als runde Scheibe ausgeformt, wie in den 1 und 2 gezeigt. In diesem Fall kann im ersten Magnetfilm 1 leicht ein Spinwirbel erzeugt werden.
  • Die Art des Materials zur Herstellung des ersten Magnetfilms 1 ist nur dann nicht eingeschränkt, wenn der Spinwirbel im ersten Magnetfilm 1 durch ein externes Magnetfeld erzeugt wird. Der erste Magnetfilm 1 ist bevorzugt aus einem weichen magnetischen Material, wie etwa Permalloy, Supermalloy oder Eisen, und insbesondere aus Permalloy gefertigt. In diesem Fall kann der Spinwirbel leicht im ersten Magnetfilm 1 erzeugt werden. Es ist erwünscht, dass die Dicke und die Zusammensetzung des ersten Magnetfilms 1 gesteuert sind, so dass die Koerzitivkraft des ersten Magnetfilms 1 auf einen kleineren Wert festgelegt wird als die Koerzitivkraft des zweiten Magnetfilms 2.
  • Der Durchmesser des ersten Magnetfilms 1 ist bevorzugt auf 0,05-50 μm festgelegt, um darin auf effektive und einfache Weise durch ein externes Magnetfeld einen Spinwirbel zu erzeugen. Wenn der erste Magnetfilm 1, wie vorstehend erwähnt, aus einem weichen magnetischen Material gefertigt ist, kann auch dann ein großer Spinwirbel erzeugt werden, wenn der Durchmesser des ersten Magnetfilms 1 auf kleiner als 0,1 μm festgelegt ist.
  • Die Dicke des ersten Magnetfilms 1 ist auf 1 μm oder darunter festlegt, um darin auf effektive und einfache Weise durch ein externes Magnetfeld einen Spinwirbel zu erzeugen, wie vorstehend erwähnt. Wenn der ersten Magnetfilm 1, wie vorstehend erwähnt, aus einem weichen magnetischen Material gefertigt ist, kann auch dann ein großer Spinwirbel erzeugt werden, wenn die Dicke des ersten Magnetfilms 1 auf bis zu 1 nm reduziert wird.
  • Die Konfiguration des zweiten Magnetfilms ist nicht eingeschränkt, da darin kein Spinwirbel erzeugt wird. Gemäß dem Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungselements ist jedoch die Konfiguration des zweiten Magnetfilms 2 der des ersten Magnetfilms 1 ähnlich, da sie gleichzeitig mittels eines Photolackmusters hergestellt werden. Wenn daher die Form des ersten Magnetfilms auf die einer runden Scheibe festgelegt ist, hat folglich auch der zweite Magnetfilm 2 die Form einer runden Scheibe.
  • Die Art des Materials zur Herstellung des zweiten Magnetfilms 2 ist nur dann nicht eingeschränkt, wenn die Magnetisierung senkrecht zu seinen Oberflächen verläuft. Angesichts der großen gesättigten Magnetisierung und der Bildung einer Vorzugsachse der Magnetisierung senkrecht zu den Oberflächen des zweiten Magnetfilms 2, ist es jedoch erwünscht, den zweiten Magnetfilm 2 aus Co (Kobalt) oder einer Co-basierten Legierung zu fertigen. Insbesondere wird der Film 2 bevorzugt aus Co hergestellt, da Co leicht verfügbar ist.
  • Die Dicke des zweiten Magnetfilms 2 ist auf 1 μm oder darunter festgelegt, um darin eine Vorzugsachse der Magnetisierung zu erzeugen, die senkrecht zu seinen Oberflächen verläuft. Wenn der zweite Magnetfilm 2, wie vorstehend erwähnt, aus einem magnetischen Material, wie etwa Co, gefertigt ist, kann die gesättigte Magnetisierung des zweiten Magnetfilms 2 auch dann vergrößert werden, wenn die Dicke des zweiten Magnetfilms 2 auf bis zu 0,05 μm verringert wird.
  • Daher kann, wenn der erste Magnetfilm 1 aus einem weichen magnetischen Material, wie etwa Permalloy, und der zweite Magnetfilm 2 aus einem magnetischen Material, wie etwa Co, gefertigt ist, wie vorstehend erwähnt, das Magnetaufzeichnungselement 10 in ausreichendem Maße miniaturisiert werden. Wenn derartige winzige Magnetaufzeichnungselemente auf einem gegebenen Substrat angeordnet werden, dann kann erfindungsgemäß ein Magnetspeicher mit hoher Dichte erhalten werden. Wenn die Größen des ersten Magnetfilms 1 und des zweiten Magnetfilms 2 angemessen vergrößert werden, kann die Größe des Magnetaufzeichnungselements 10 bis zu einer Größenordnung von mehreren zehn μm vergrößert werden.
  • Wie vorstehend erwähnt, wird beim Auslesen aufgezeichneter Daten aus dem Magnetaufzeichnungselement 10 ein gegebenes elektrisches Feld senkrecht zum Magnetaufzeichnungselement 10 angelegt und die Daten "0" und "1" werden dann anhand der durch das Magnetaufzeichnungselement 10 fließenden Strommenge ausgeiesen. Wenn jedoch der zweite Magnetfilm 2 direkt auf ersten Magnetfilm 1 ausgebildet ist, wird der absolute Wert des durch das Magnetaufzeichnungselement 10 fließenden Stroms zu groß, so dass die Strommenge möglicherweise nicht exakt bestimmt werden kann.
  • In diesem Fall ist es erwünscht, die Isolierschicht 3 zwischen dem ersten Magnetfilm 1 und dem zweiten Magnetfilm 2 auszubilden, wie in den 1 und 2 gezeigt. Wenn ein gegebenes elektrisches Feld senkrecht an das Magnetaufzeichnungselement 10 angelegt wird, fließt nur ein gegebener Tunnelstrom durch die Isolierschicht 3, so dass der absolute Wert des durch das Magnetaufzeichnungselement 10 fließenden Stromes angemessen verringert werden kann.
  • Die Dicke der Isolierschicht 3 ist bevorzugt auf 1-10 nm festgelegt. Die Isolierschicht 3 ist bevorzugt aus einem Isoliermaterial, wie etwa Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Magnesiumoxid oder Strontium/Titanoxid (STO), gefertigt.
  • 3 ist eine schematische Ansicht, die einen erfindungsgemäßen Magnetspeicher zeigt. Bei dem in 3 gezeigten Magnetspeicher 20 sind die Magnetaufzeichnungselemente 10-1 bis 10-9 in einer Matrix auf einem gegebenen Substrat (nicht gezeigt) angeordnet. Die Drähte oder Leitungen 11-1 bis 11-3 und 12-1 bis 12-3 sind so angeordnet, dass sie die Magnetaufzeichnungselemente 10-1 bis 10-9 umgeben.
  • Wenn gegebene externe Magnetfelder jeweils an die Magnetaufzeichnungselemente 10-1 bis 10-9 angelegt werden, wird das Schreiben bei jedem der Elemente wie in den 1 und 2 gezeigt durchgeführt. Ein erfindungsgemäßes Magnetaufzeichnungsverfahren ist nachfolgend unter Bezugnahme auf den in 3 gezeigten Magnetspeicher 20 beschrieben.
  • Beispielsweise wird das Schreiben bei dem Magnetaufzeichnungselement 10-1 durchgeführt, indem man in den Drähten 12-1 und 12-2, die das Element 10-1 umgeben, einen Strom in Richtung F fließen lässt. In diesem Fall wird ein nach oben gerichtetes Magnetfeld in dem durch die Drähte 12-1 und 12-2 umgebenen Gebiet in Übereinstimmung mit der Stromrichtung F erzeugt. Daher wird durch das nach oben gerichtete Magnetfeld ein Spinwirbel in dem ersten Magnetfilm 1 und somit darin die nach oben gerichtete Magnetisierung B erzeugt, wie in 1 gezeigt. Infolge dessen können die Daten "0" und "1" im Magnetaufzeichnungsmedium 10-1 in Übereinstimmung mit der Magnetisierungsrichtung B aufgezeichnet werden.
  • Wenn in den Drähten 12-1 und 12-2, die das Magnetaufzeichnungselement 10-1 umgeben, in Richtung G ein Strom fließt, wird in dem durch die Drähte 12-1 und 12-2 umgebenen Gebiet in Übereinstimmung mit der Stromrichtung G ein nach unten gerichtetes Magnetfeld erzeugt. Daher wird durch das nach unten gerichtete Magnetfeld ein Spinwirbel in dem Magnetfilm 1 und somit die nach unten gerichtete Magnetisierung E in dem ersten Magnetfilm 1 erzeugt, wie in 2 gezeigt. Infolge dessen werden die Daten "0" oder "1" in die Daten "1" oder "0" umgeschrieben.
  • Wie in Bezug auf die 1 und 2 erläutert, wird der zweite Magnetfilm 2 in Richtung C senkrecht zu seinen Oberflächen magnetisiert. Wenn daher ein gegebenes elektrisches Feld senkrecht zu dem Magnetaufzeichnungselement 10-1 angelegt wird, wird der durch das Magnetaufzeichnungselement 10-1 fließende Strom abhängig von dem magnetischen Zustand des ersten Magnetelements 10-1 verändert. Das bedeutet, im magnetischen Zustand der Magnetisierung B fließt mehr Strom durch das Magnetaufzeichnungselement 10-1 als im magnetischen Zustand der Magnetisierung E. Infolge dessen können die Daten "0" oder "1" durch Messen der durch das Magnetaufzeichnungselement 10 fließenden Strommenge ausgelesen werden.
  • Wenn der absolute Wert eines Stromes, der fließen soll, geregelt (erhöht) wird, kann in einem Magnetaufzeichnungselement auch dann ein Spinwirbel erzeugt werden, wenn der Strom nicht in allen Drähten fließt, die das Magnetaufzeichnungselement umgeben. Da beispielsweise die Magnetaufzeichnungselemente 10-1, 10-4 und 10-7 in der Nähe des Drahtes 11-1 angeordnet sind, werden, wenn im Draht 11-1 in Richtung H ein großer Strom fließt, Spinwirbel in den Elementen 10-1, 10-4 und 10-7 nur durch das Magnetfeld erzeugt, das durch den großen Strom erzeugt wird.
  • Da die Magnetaufzeichnungselemente 10-1 bis 10-3 in der Nähe des Drahtes 12-1 angeordnet sind, kann in den Magnetaufzeichnungselementen 10-1 bis 10-3 jeweils auch nur dann ein Spinwirbel erzeugt werden, wenn im Draht 12-1 ein großer Strom in eine Richtung fließt, z.B. in die durch den Pfeil I angezeigte Richtung.
  • Darüber hinaus kann, beispielsweise in dem Magnetaufzeichnungselement 10-1, wenn in den Drähten 11-1 und 12-1 große Ströme in die entsprechenden Richtungen H bzw. I fließen, in dem Magnetaufzeichnungselement 10-1 effektiv ein Spinwirbel erzeugt werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren des Magnetaufzeichnungselements ist nachfolgend beschrieben. Die 4-7 sind Schnittansichten, die die Schritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zeigen. Zuallererst wird, wie in 4 gezeigt, ein Photolackfilm 32 mittels einer Rotationsbeschichtungsmaschine mit einer Dicke von 0,1-5 μm auf ein gegebenes Substrat 31 aufgebracht. Der Photolackfilm 32 wird dann belichtet und entwickelt, um ein Photolackmuster 33 mit einer Öffnung 33A zu formen, wobei die Hauptoberfläche 31A des Substrats 31 freigelegt wird, wie in 5 gezeigt.
  • Dann werden, wie in 6 gezeigt, der erste Magnetfilm, der zweite Magnetfilm und, sofern erforderlich, auch die Isolierschicht über das Photolackmuster 33 als Maske wiederum durch Zerstäuben oder Aufdampfen auf dem Substrat 31 ausgebildet, um das Magnetaufzeichnungselement 10 in der Öffnung 33A herzustellen. Das Photolackmuster 33 wird dann abgenommen, um das Magnetaufzeichnungselement 10 auf dem Substrat 31 zu fertigen, wie in 7 gezeigt.
  • Der erfindungsgemäße Magnetspeicher kann auf dieselbe Art und Weise wie vorstehend ausgeführt hergestellt werden. Das bedeutet, in dem in 5 gezeigten Schritt wird ein Photolackmuster mit mehreren Öffnungen auf demselben Substrat ausgebildet. Dann werden in dem in 6 gezeigten Schritt über das Photolackmuster jeweils mehrere Magnetaufzeichnungselemente in den Öffnungen hergestellt.
  • Das Magnetaufzeichnungselement kann wie folgt hergestellt werden. Das heißt, es wird dort eine Mehrschichtenstruktur hergestellt, wo der erste Magnetfilm, der zweite Magnetfilm und, sofern erforderlich, auch die Isolierschicht ausgebildet und gleichmäßig übereinander gestapelt werden. Die Mehrschichtenstruktur wird dann über eine gegebene Maske mittels Ionenstrahlätzen (Ion Milling) unter Verwendung von Ar-Ionen teilweise geätzt bis das Substrat teilweise freigelegt ist, um das Magnetaufzeichnungselement herzustellen. In diesem Fall kann der Magnetspeicher unter Verwendung eines Photolackmusters mit mehreren Öffnungen als Maske hergestellt werden.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorstehenden Beispiele im Detail beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die vorstehende Offenbarung beschränkt und es können Variationen und Modifikationen aller Art durchgeführt werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann erfindungsgemäß ein neuartiges Strukturmagnetaufzeichnungselement bereitgestellt werden, bei dem das Schreiben in Übereinstimmung mit der Richtung der durch einen Spinwirbel erzeugen Magnetisierung durchgeführt wird, und außerdem ein Magnetspeicher erhalten werden, der das Magnetaufzeichnungselement umfasst. Daher kann, wenn das Magnetaufzeichnungselement oder der Magnetspeicher eingesetzt wird, ein in der Praxis verwendbares MRAM bereitgestellt werden.

Claims (16)

  1. Magnetaufzeichnungselement (10) mit: einem ersten Magnetfilm (1), der mittels eines externen Magnetfelds einen Spinwirbel (A, D) erzeugt, und einem zweiten Magnetfilm (2) auf dem ersten Magnetfilm (1), dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Magnetfilm (2) in seinem Zentrum eine Magnetisierung (C) besitzt, die im Wesentlichen senkrecht zu seinen Oberflächen verläuft, und der Spinwirbel (A, D) in dem ersten Magnetfilm (1) eine gegebene vertikale Magnetisierung (B, E) erzeugt, und zwar entweder parallel oder antiparallel zur Magnetisierung (C) des zweiten Magnetfilms (2).
  2. Magnetaufzeichnungselement (10) nach Anspruch 1, wobei der erste Magnetfilm (1) als kreisförmige Plattenform ausgebildet ist.
  3. Magnetaufzeichnungselement (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Magnetfilm (1) aus Permalloy besteht.
  4. Magnetaufzeichnungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Durchmesser des ersten Magnetfilms (1) auf 0,05-50 μm festgelegt ist.
  5. Magnetaufzeichnungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stärke des ersten Magnetfilms (1) auf 1 μm oder darunter festgelegt ist.
  6. Magnetaufzeichnungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der zweite Magnetfilm (2) aus Co besteht.
  7. Magnetaufzeichnungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Stärke des zweite Magnetfilms (2) auf 1 μm oder darunter festgelegt ist.
  8. Magnetaufzeichnungselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das ferner eine Isolierschicht (3) zwischen dem ersten Magnetfilm (1) und dem zweiten Magnetfilm (2) umfasst.
  9. Magnetaufzeichnungselement (10) nach Anspruch 8, wobei die Stärke der Isolierschicht (3) auf 1-10 nm festgelegt ist.
  10. Magnetspeicher (20) mit mehreren Magnetaufzeichnungselementen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die auf gleicher Ebene auf einem gegebenen Substrat (31) angeordnet sind.
  11. Magnetspeicher (20) nach Anspruch 10, der ferner Leitungen (11-1, 11-2, 11-3, 12-1, 12-2, 12-3) umfasst, die so angeordnet sind, dass sie jeweils die Magnetaufzeichnungselemente (10) umgeben.
  12. Magnetaufzeichnungsverfahren, das die Schritte umfasst: Anordnen mehrerer Magnetaufzeichnungselemente (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auf gleicher Ebene auf einem gegebenen Substrat (31), Anordnen von Leitungen (11-1, 11-2, 11-3, 12-1, 12-2, 12-3) auf dem Substrat (31) derart, dass sie jeweils die Magnetaufzeichnungselemente (10) umgeben, Fließenlassen eines Stromes in wenigstens einer der Leitungen (11-1, 11-2, 11-3, 12-1, 12-2, 12-3) in eine Vorwärts-Richtung, um einen Vorwärts-Spinwirbel (A) zu erzeugen und dann eine Vorwärts-Magnetisierung (B, C) in wenigstens einem der Magnetaufzeichnungselemente (10) zu generieren, und magnetisches Schreiben gegebener Daten auf die Vorwärts-Magnetisierung (B, C).
  13. Magnetaufzeichnungsverfahren nach Anspruch 12, das ferner die Schritte umfasst: Fließenlassen eines Stromes in der wenigstens einen Leitung (11-1, 11-2, 11-3, 12-1, 12-2, 12-3) in eine Rückwärts-Richtung, die der Vorwärts-Richtung entgegengesetzt ist, um einen Rückwärts-Spinwirbel (D) zu erzeugen und dann eine Rückwärts-Magnetisierung (E, C), die der Vorwärts-Magnetisierung entgegengesetzt ist, in wenigstens einem Magnetaufzeichnungselement (10) zu generieren, und magnetisches Umschreiben der bereits auf die Rückwärts-Magnetisierung (E, C) geschriebenen Daten.
  14. Verfahren zum Herstellen eines Magnctaufzeichnungselements (10), das die Schritte umfasst: Ausbilden eines Photolackfilms (32) gleichmäßig auf einem gegebenen Substrat (31), Belichten und Entwickeln des Photolackfilms (32), um ein Photolackmuster (33) mit wenigstens einer Öffnung (33A) herzustellen, wobei die Hauptoberfläche des Substrats (31) freigelegt wird, und Ausbilden wenigstens eines Magnetaufzeichnungselements (10), das einen ersten Magnetfilm (1) und einen zweiten Magnetfilm (2) innerhalb der wenigstens einen Öffnung (33A) umfasst, wobei der erste Magnetfilm (1) mittels eines externen Magnetfelds einen Spinwirbel erzeugt und der zweite Magnetfilm (2) eine Magnetisierung (C) besitzt, die senkrecht zu seinen Oberflächen verläuft, und zwar wiederum über das Photolackmuster (33).
  15. Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, das ferner den Schritt des Ausbildens einer Isolierschicht (3) zwischen dem ersten Magnetfilm (1) und dem zweiten Magnetfilm (2) umfasst.
  16. Herstellungsverfahren nach Anspruch 14 oder 15, das ferner den Schritt des Ausbildens von Leitungen (11-1, 11-2, 11-3, 12-1, 12-2, 12-3) derart umfasst, dass diese jeweils die Magnetaufzeichnungselemente (10) umgeben.
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