JP2000187976A - Magnetic thin film memory and its recording and reproducing method - Google Patents

Magnetic thin film memory and its recording and reproducing method

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JP2000187976A
JP2000187976A JP10359633A JP35963398A JP2000187976A JP 2000187976 A JP2000187976 A JP 2000187976A JP 10359633 A JP10359633 A JP 10359633A JP 35963398 A JP35963398 A JP 35963398A JP 2000187976 A JP2000187976 A JP 2000187976A
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magnetic
magnetic layer
thin film
magnetic thin
film memory
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Naoki Nishimura
直樹 西村
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Canon Inc
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a high integration degree by arranging plural layers of magnetic thin film memory elements which have magnetoresistance films each consisting of a first magnetic layer having low coercive force and a second magnetic layer having high coercive force laminated through a nonmagnetic layer and the films showing different resistance depending on the relative angle of the magnetization direction, and which have writing lines made of a conductive material near the magnetoresistance films. SOLUTION: The magnetic thin film memory elements having magnetoresistance films 1 in which information is to be recorded and writing lines 2 made of a good conductive metal arranged near the magnetoresistance films 1 are laminated in plural layers with the magnetoresistance films 1 electrically connected to one another in parallel on a substrate. A current is applied on the writing lines 2 in the perpendicular direction to generate a magnetic field which determines the magnetization direction of the magnetoresistance film. An insulating material 3 such as SiO2 and SiNx is preferably disposed between the magnetoresistance film 1 and the writing line 2 so as to prevent electric connection between the writing line 2 and the magnetoresistance film 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は磁性薄膜メモリに関
し、さらに詳しくは集積度の向上した磁性薄膜メモリに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic thin film memory, and more particularly, to a magnetic thin film memory with an improved degree of integration.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体メモリには、DRAMのように電
源を失うと情報が消失する揮発性メモリと、フラッシュ
メモリ、強誘電体メモリなど、電源を失っても情報が消
失しない不揮発性メモリがある。
2. Description of the Related Art Semiconductor memories include volatile memories, such as DRAM, which lose information when power is lost, and non-volatile memories, such as flash memories and ferroelectric memories, which retain information even when power is lost. .

【0003】DRAM、強誘電体メモリは、情報を記録
する部分がコンデンサからなり、このコンデンサに貯え
られた電荷の有無もしくは分極の向きにより情報が記録
されるため、一つのメモリセルには最低一つのトランジ
スタが必要となる。フラッシュメモリは、フローティン
グゲートに電荷が蓄積されるかどうかでトランジスタの
コントロールゲートのしきい電圧を変化させるので、や
はり一つのメモリセルに最低一つのトランジスタが必要
となる。
In a DRAM or a ferroelectric memory, a portion for recording information is composed of a capacitor, and information is recorded according to the presence or absence of charges stored in the capacitor or the direction of polarization. One transistor is required. In a flash memory, a threshold voltage of a control gate of a transistor is changed depending on whether or not charges are accumulated in a floating gate. Therefore, at least one transistor is required for each memory cell.

【0004】一方、トランジスタは、Si結晶中にボロ
ン、リンなどの不純物元素を注入してp型もしくはn型
の半導体を形成することにより作成される。この際のS
i結晶は、適正なバンド構造の半導体物性値を得るため
に、欠陥のない結晶構造が必要である、または不純物元
素の注入に耐え得る程度の膜厚が必要である。これらの
理由により、トランジスタを形成したSi基板の上にさ
らにSi膜を作成して、トランジスタを積み重ねて作成
することは、極めて困難で実用化に至っていない。
On the other hand, a transistor is formed by implanting an impurity element such as boron or phosphorus into a Si crystal to form a p-type or n-type semiconductor. S at this time
The i-crystal needs to have a defect-free crystal structure or to have a film thickness that can withstand implantation of an impurity element in order to obtain a semiconductor property value having an appropriate band structure. For these reasons, it is extremely difficult to form a transistor by stacking transistors by further forming a Si film on the Si substrate on which the transistors have been formed.

【0005】したがって、従来の半導体メモリでは、一
つのメモリセルに最低一つのトランジスタが必要で、か
つ、そのトランジスタを重ねて作成するができないた
め、膜厚方向に複数のメモリセルを積層して作成するこ
とが不可能であった。
Therefore, in a conventional semiconductor memory, at least one transistor is required for one memory cell, and it is not possible to form the transistors in an overlapping manner. Therefore, a plurality of memory cells are stacked in the film thickness direction. It was impossible to do.

【0006】また、巨大磁気抵抗効果膜を用いた不揮発
の磁気固体メモリの提案が、最近行われている。例えば
USP.NO.5,432,734(特開平7−660
33)では図13の示す磁気メモリのマトリックス構成
が示されている。図13では(a)は平面図、(b)は
断面図である。MR素子15は、2つの磁性層の間に非
磁性層を設けた巨大磁気抵抗膜からなり、低い保磁力の
磁性層の磁化方向によってデジタルデータを保存する。
高い保磁力の磁性層は、あらかじめ所定の方向に磁化さ
れている。記録は、磁性膜の上部に設けたワード線W1
〜W5とセンス線S1〜S5に電流を流してワード線と
センス線が交差する箇所に大きな磁化を発生させて行
う。再生は磁化情報をもった保磁力の小さい磁性層の磁
化を反転させ、これによって生じる抵抗変化を検出して
行う。このため、再生した後は、再書込みを行うことが
必要である。
[0006] A nonvolatile magnetic solid-state memory using a giant magnetoresistive film has recently been proposed. For example, USP. NO. 5,432,734 (JP-A-7-660)
33) shows a matrix configuration of the magnetic memory shown in FIG. 13A is a plan view and FIG. 13B is a cross-sectional view. The MR element 15 is composed of a giant magnetoresistive film having a nonmagnetic layer provided between two magnetic layers, and stores digital data according to the magnetization direction of the magnetic layer having a low coercive force.
The magnetic layer having a high coercive force is magnetized in a predetermined direction in advance. Recording is performed on a word line W1 provided above the magnetic film.
To W5 and the sense lines S1 to S5 to generate a large magnetization at the intersection of the word line and the sense line. The reproduction is performed by reversing the magnetization of the magnetic layer having the coercive force having the magnetization information and detecting the resistance change caused by the reversal. Therefore, it is necessary to perform rewriting after reproduction.

【0007】また、USP.NO.5,432,734
などの公知の巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気固体メモ
リでは、基板面上に直列に配列されたメモリ素子が1段
のみ配列されてなり、メモリ素子を積層した構造および
積層する方法が開示されていない。
Further, USP. NO. 5,432,734
In a known solid-state magnetic memory using a giant magnetoresistive effect film, a memory element serially arranged on a substrate surface is arranged in only one stage, and a structure in which memory elements are stacked and a method of stacking the memory elements are disclosed. Not.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このため、従来の半導
体メモリおよび巨大磁気抵抗効果膜を用いた磁気固体メ
モリでは、1ビットの記録に1個のメモリセル面積が必
要であるため、集積度をさらに高めることが困難であっ
た。本発明はこの点に鑑み、集積度を従来に比べて飛躍
的に向上できる磁気固体メモリの実現を目的とする。
Therefore, in the conventional semiconductor memory and the magnetic solid-state memory using the giant magnetoresistive film, one memory cell area is required for 1-bit recording. It was difficult to further increase. In view of this point, an object of the present invention is to realize a magnetic solid-state memory in which the degree of integration can be significantly improved as compared with the related art.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の磁性薄膜メモリ
は、低い保磁力を有する第1磁性層と、高い保磁力を有
する第2磁性層が、非磁性層を介して積層され、該第1
磁性層の磁化の向きと該第2磁性層の磁化の向きの相対
角度によって異なる抵抗値を示す磁気抵抗膜と、該磁気
抵抗膜近傍に設けられた良導体からなる書込み線とを有
する磁性薄膜メモリ素子が、基板上に少なくとも2個以
上積層して配列してなり、かつ、前記磁気抵抗膜が並列
に接続されてなることを特徴とする磁性薄膜メモリから
なる。
According to the magnetic thin film memory of the present invention, a first magnetic layer having a low coercive force and a second magnetic layer having a high coercive force are laminated via a non-magnetic layer. 1
A magnetic thin film memory having a magnetoresistive film exhibiting a resistance value that differs depending on the relative angle between the direction of magnetization of the magnetic layer and the direction of magnetization of the second magnetic layer, and a write line formed of a good conductor provided near the magnetoresistive film A magnetic thin film memory is characterized in that at least two or more elements are stacked and arranged on a substrate, and the magnetoresistive films are connected in parallel.

【0010】また、前記第1磁性層の磁化と前記第2磁
性層の磁化が、外部磁界が0のときに反平行に配向して
いることを特徴とする磁性薄膜メモリからなる。
The magnetic thin film memory is characterized in that the magnetization of the first magnetic layer and the magnetization of the second magnetic layer are oriented antiparallel when the external magnetic field is zero.

【0011】また、前記非磁性層が良導体からなり、前
記第1磁性層と前記第2磁性層と前記非磁性層がともに
並列に接続されることを特徴とする。
The non-magnetic layer is made of a good conductor, and the first magnetic layer, the second magnetic layer, and the non-magnetic layer are connected in parallel.

【0012】また、前記非磁性層が絶縁層からなり、前
記第1磁性層と前記第2磁性層が異なる電極に接続され
ることを特徴とする。
Further, the non-magnetic layer comprises an insulating layer, and the first magnetic layer and the second magnetic layer are connected to different electrodes.

【0013】また、前記磁気抵抗膜が、上方および下方
に設けられた少なくとも2本の書込み線に流れる電流に
よって記録磁界が印加されて情報記録が行われることを
特徴とする磁性薄膜メモリからなる。
Further, the magnetoresistive film comprises a magnetic thin film memory wherein information is recorded by applying a recording magnetic field by a current flowing through at least two write lines provided above and below.

【0014】また、該並列に接続された磁気抵抗膜の端
部に該磁気抵抗膜の抵抗値を検出する回路が接続され、
前記書込み線には電流を供給する回路が接続されてなる
ことを特徴とする磁性薄膜メモリからなる。
A circuit for detecting a resistance value of the magnetoresistive film is connected to an end of the magnetoresistive film connected in parallel,
A circuit for supplying a current is connected to the write line.

【0015】また、前記磁性薄膜メモリが基板面上にマ
トリックス状に配列されており、該磁気抵抗膜の端部が
電界効果トランジスタもしくはダイオードからなる半導
体素子に電気的に接続していることを特徴とする磁性薄
膜メモリからなる。
Further, the magnetic thin-film memories are arranged in a matrix on a substrate surface, and an end of the magnetoresistive film is electrically connected to a semiconductor element comprising a field-effect transistor or a diode. And a magnetic thin film memory.

【0016】また、前記書込み線に電流を流し該電流に
より生じる磁界により前記第2磁性層の磁化方向を定
め、前記書込み線の電流方向を変えることにより“0”
と“1”の状態を記録することを特徴とする磁性薄膜メ
モリの記録方法からなる。
A current is caused to flow through the write line, a magnetization direction of the second magnetic layer is determined by a magnetic field generated by the current, and the current direction of the write line is changed to “0”.
And the state of "1" is recorded.

【0017】また、再生時の書込み電流により生じる磁
界により、前記メモリ素子の第1磁性層のみの磁化方向
が反転することにより生じる抵抗変化を利用して第2磁
性層に記録した情報を読み込むことを特徴とする磁性薄
膜メモリの再生方法からなる。
Further, information recorded in the second magnetic layer is read by utilizing a resistance change caused by reversing the magnetization direction of only the first magnetic layer of the memory element by a magnetic field generated by a write current at the time of reproduction. And a reproducing method of the magnetic thin film memory.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下に本発明の磁性薄膜メモリに
用いられる磁気抵抗膜の各層の特徴を述べる。第1磁性
層、第2磁性層は、Ni,Fe,Coの少なくとも一種
を主成分として用いられるか、CoFeを主成分とする
アモルファス合金としても用いられることが望ましい。
例えばNiFe,NiFeCo,Fe,FeCo,C
o,CoFeBなどの磁性膜からなる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The characteristics of each layer of a magnetoresistive film used in a magnetic thin film memory according to the present invention will be described below. The first magnetic layer and the second magnetic layer are desirably used with at least one of Ni, Fe, and Co as a main component, or as an amorphous alloy containing CoFe as a main component.
For example, NiFe, NiFeCo, Fe, FeCo, C
o, made of a magnetic film such as CoFeB.

【0019】(第1磁性層の材料)第1磁性層は、第2
磁性層よりも低い保磁力を有する。このため、第1磁性
層には、Niを含む軟磁性膜が望ましく、具体的には、
特にNiFe,NiFeCoを主成分として用いられて
なることが望ましい。またFeCoでFe組成の多い磁
性膜、CoFeBなどの保磁力の低いアモルファス磁性
膜でもよい。
(Material of First Magnetic Layer) The first magnetic layer is made of the second magnetic layer.
It has a lower coercive force than the magnetic layer. For this reason, the first magnetic layer is desirably a soft magnetic film containing Ni.
In particular, it is desirable to use NiFe and NiFeCo as main components. Further, a magnetic film of FeCo having a large Fe composition or an amorphous magnetic film having a low coercive force such as CoFeB may be used.

【0020】NiFeCoの原子組成比は、NixFe
yCozとした場合、xは40以上95以下、yは0以
上40以下、zは0以上50以下、好ましくは、xは5
0以上90以下、yは0以上30以下、zは0以上40
以下、さらに好ましくは、xは60以上85以下、yは
10以上25以下、zは0以上30以下がよい。
The atomic composition ratio of NiFeCo is NixFe
In the case of yCoz, x is 40 or more and 95 or less, y is 0 or more and 40 or less, z is 0 or more and 50 or less, and preferably, x is 5 or less.
0 or more and 90 or less, y is 0 or more and 30 or less, z is 0 or more and 40 or less
Hereafter, more preferably, x is 60 or more and 85 or less, y is 10 or more and 25 or less, and z is 0 or more and 30 or less.

【0021】また、FeCoの原子組成は、FexCo
100-x とした場合、xは50以上100以下、好ましく
は、xは60以上90以下がよい。
The atomic composition of FeCo is FexCo
When 100-x, x is 50 or more and 100 or less, preferably x is 60 or more and 90 or less.

【0022】また、CoFeBの原子組成は、(Cox
Fe100-x )100-y By とした場合、xは80以上96
以下、yは5以上30以下がよい。好ましくは、xは8
6以上93以下、yは10以上25以下がよい。
The atomic composition of CoFeB is (Cox
Fe100-x) 100-y By, x is 80 or more and 96
Hereinafter, y is preferably 5 or more and 30 or less. Preferably, x is 8
6 to 93 and y is preferably 10 to 25.

【0023】(第2磁性層の材料)第2磁性層は、第1
磁性層よりも高い保磁力を有する。例としては、第1磁
性層と比較してCoを多く含む磁性膜が望ましい。
(Material of the Second Magnetic Layer) The second magnetic layer is made of the first magnetic layer.
It has a higher coercive force than the magnetic layer. As an example, a magnetic film containing more Co than the first magnetic layer is desirable.

【0024】NixFeyCozは、それぞれ原子組成
比で、xは0以上40以下、yは0以上50以下、zは
20以上95以下、好ましくは、xは0以上30以下、
yは5以上40以下、zは40以上90以下、さらに好
ましくは、xは5以上20以下、yは10以上30以
下、zは50以上85以下がよい。
NixFeyCoz is an atomic composition ratio, wherein x is 0 to 40, y is 0 to 50, z is 20 to 95, preferably x is 0 to 30;
y is 5 or more and 40 or less, z is 40 or more and 90 or less, more preferably x is 5 or more and 20 or less, y is 10 or more and 30 or less, and z is 50 or more and 85 or less.

【0025】FexCo100-x は、原子組成比で、xは
0以上50以下がよい。また、第2磁性層に保磁力の制
御、耐食性の向上などの目的でPtなどの添加元素を加
えてもよい。
FexCo100-x is an atomic composition ratio, and x is preferably 0 or more and 50 or less. Further, an additional element such as Pt may be added to the second magnetic layer for the purpose of controlling the coercive force and improving the corrosion resistance.

【0026】(保磁力制御の方法)CoにFeを添加す
ると保磁力は小さくなり、Ptを添加すると保磁力は大
きくなるので、第2磁性層を例えばCo100-x-y Fex
Ptyとして元素組成xおよびyを調節して保磁力を制
御すればよい。Ni添加によっても保磁力を下げること
ができる。また成膜時の基板温度高くすることによって
も保磁力を高めることができるので別の保磁力の制御方
法として成膜の基板温度を調節することもよい。この方
法と前述した強磁性薄膜の組成を調節する方法とを組み
合わせてもよい。また第1磁性層の保磁力の調節も上述
と同様に、膜組成と成膜時の基板温度で調節することが
できる。また、膜厚を厚くすると保磁力が高まるので、
膜厚を変えることで保磁力差をつけてもよい。
(Method of Coercive Force Control) When Fe is added to Co, the coercive force decreases, and when Pt is added, the coercive force increases. Therefore, the second magnetic layer is made of, for example, Co100-xy Fex.
The coercive force may be controlled by adjusting the element compositions x and y as Pty. The coercive force can also be reduced by adding Ni. Since the coercive force can also be increased by increasing the substrate temperature during film formation, another method of controlling the coercive force may be to adjust the substrate temperature for film formation. This method may be combined with the above-described method of adjusting the composition of the ferromagnetic thin film. The coercive force of the first magnetic layer can be adjusted by the film composition and the substrate temperature at the time of film formation in the same manner as described above. Also, increasing the film thickness increases the coercive force,
The coercive force difference may be provided by changing the film thickness.

【0027】(第1磁性層の膜厚)第1磁性層の膜厚
は、散乱型の巨大磁気抵抗効果が効率よく発生するよう
に設定する。具体的には、第1磁性層の膜厚が電子の平
均自由行程より大幅に大きくなると、フォノン散乱を受
けてその効果が薄れるため、少なくとも200オングス
トローム以下であることが望ましい。さらに好ましくは
150オングストローム以下がよい。しかし、薄すぎる
とセルの抵抗値が小さくなり再生信号出力が減少してし
まい、また磁化を保持できなくなるので、20オングス
トローム以上が望ましく、さらに80オングイストロー
ム以上が望ましい。
(Thickness of First Magnetic Layer) The thickness of the first magnetic layer is set so that the scattering type giant magnetoresistance effect is efficiently generated. Specifically, if the thickness of the first magnetic layer is significantly larger than the mean free path of electrons, phonon scattering is exerted and the effect is reduced. Therefore, it is desirable that the thickness is at least 200 Å or less. More preferably, the thickness is 150 Å or less. However, if the thickness is too small, the resistance value of the cell becomes small, the output of the reproduction signal decreases, and the magnetization cannot be maintained. Therefore, the thickness is preferably 20 Å or more, and more preferably 80 Å or more.

【0028】(第2磁性層の膜厚)第2磁性層の膜厚も
第1磁性層の場合と同様に、散乱型の巨大磁気抵抗効果
が効率よく発生するように、少なくとも200オングス
トローム以下であることが望ましい。さらに好ましくは
150オングストローム以下がよい。しかしあまり薄す
ぎるとメモリ保持性能が劣化し、また再生信号出力が減
少するため、また、セル抵抗値が小さくなり、また磁化
を保持できなくなるので、20オングストローム以上が
望ましく、さらには80オングストローム以上が望まし
い。
(Thickness of Second Magnetic Layer) Like the first magnetic layer, the thickness of the second magnetic layer is at least 200 angstroms or less so that the scattering giant magnetoresistance effect can be efficiently generated. Desirably. More preferably, the thickness is 150 Å or less. However, if the thickness is too small, the memory retention performance deteriorates, the output of the reproduced signal decreases, the cell resistance decreases, and the magnetization cannot be maintained. Therefore, the thickness is preferably 20 Å or more, and more preferably 80 Å or more. desirable.

【0029】(非磁性層の材料、膜厚)非磁性層は良導
体からなり、好ましくはCuを主成分として用いられる
ことが、磁性層とフェルミエネルギー準位が近く、密着
性もよいため、磁化方向が変わるときに界面で抵抗が生
じ易く大きな磁気抵抗比を得るのに好都合である。ま
た、非磁性層の膜厚は5オングストローム以上60オン
グストローム以下であることが望ましい。
(Material and Film Thickness of Non-magnetic Layer) The non-magnetic layer is made of a good conductor, and is preferably made of Cu as a main component. When the direction changes, resistance is easily generated at the interface, which is convenient for obtaining a large magnetoresistance ratio. Further, it is desirable that the thickness of the nonmagnetic layer is not less than 5 angstroms and not more than 60 angstroms.

【0030】(その他)第1磁性層と非磁性層の間、も
しくは第2磁性層と非磁性層の間、もしくは第1磁性層
と非磁性層の間および第2磁性層と前記非磁性層の間に
Coを主成分とする磁性層が設けられると、磁気抵抗比
が高くなるため、より高いS/N比が得られるため望ま
しい。この場合のCoを主成分とする層の厚みは20オ
ングストローム以下が好ましい。またS/Nの向上させ
るために、{第1磁性層/非磁性層/第2磁性層/非磁
性層}を1つのユニットとして、このユニットを積層し
てもよい。積層する組数は多いほどMR比が大きくなり
好ましいが、あまり多くするとMR磁性層が厚くなり電
流を多く必要とする。このため、積層の回数は40組以
下、さらに好ましくは3〜20組程度に設けられるのが
好ましい。
(Others) Between the first magnetic layer and the non-magnetic layer, between the second magnetic layer and the non-magnetic layer, or between the first magnetic layer and the non-magnetic layer, and between the second magnetic layer and the non-magnetic layer It is desirable to provide a magnetic layer containing Co as a main component between them, because the magnetoresistance ratio becomes high and a higher S / N ratio can be obtained. In this case, the thickness of the layer containing Co as a main component is preferably 20 Å or less. Further, in order to improve the S / N, the {first magnetic layer / non-magnetic layer / second magnetic layer / non-magnetic layer} may be formed as one unit and the units may be stacked. The larger the number of sets to be stacked, the higher the MR ratio, which is preferable. For this reason, the number of laminations is preferably 40 or less, more preferably about 3 to 20.

【0031】本発明のメモリ素子の別の例として、本明
細書実施例7に記載のように、電流を膜面垂直に流すC
PP(Current Perpendicular to the film plane) −
MR効果を用いる方法がある。この例としてスピントン
ネル型のGMR膜が挙げられる。以下にスピントンネル
膜について述べる。
As another example of the memory element of the present invention, as described in the seventh embodiment of the present invention, a C
PP (Current Perpendicular to the film plane) −
There is a method using the MR effect. An example of this is a spin tunnel type GMR film. The spin tunnel film will be described below.

【0032】(スピントンネル膜の材料、膜厚)スピン
トネリングによる磁気抵抗効果は、第1磁性層/非磁性
層/第2磁性層の構造をなすが、非磁性層には薄い絶縁
層を用いる。そして、再生時に電流を膜面に対して垂直
に流した際に第1磁性層から第2磁性層へ電子のトンネ
ル現象が起きるようにする。
(Material and Film Thickness of Spin Tunneling Film) The magnetoresistance effect by spin tunneling has a structure of first magnetic layer / non-magnetic layer / second magnetic layer, but a thin insulating layer is formed on the non-magnetic layer. Used. Then, when a current is caused to flow perpendicular to the film surface during reproduction, a tunnel phenomenon of electrons from the first magnetic layer to the second magnetic layer occurs.

【0033】本発明のスピントンネル型の磁性薄膜メモ
リ素子は、強磁性体金属において伝導電子がスピン偏極
を起こしているため、フェルミ面における上向きスピン
と下向きスピンの電子状態が異なっており、このような
強磁性体金属を用いて、強磁性体と絶縁体と強磁性体か
らなる強磁性体トンネル接合を作ると、伝導電子はその
スピンを保ったままトンネルするため、両磁性層の磁化
状態によってトンネル確率が変化し、それがトンネル抵
抗の変化となって現れる。これにより、第1磁性層と第
2磁性層の磁化が平行の場合は抵抗が小さく第1磁性層
と第2磁性層の磁化が反平行の場合は抵抗が大きくな
る。上向きスピンと下向きスピンの状態密度の差が大き
い方がこの抵抗値は大きくなりより大きな再生信号が得
られるので、第1磁性層と第2磁性層はスピン分極率の
高い磁性材料を用いることが望ましい。
In the spin tunneling type magnetic thin film memory element of the present invention, the conduction state of the ferromagnetic metal causes spin polarization, so that the electronic state of the upward spin and the downward spin on the Fermi surface is different. When a ferromagnetic tunnel junction consisting of a ferromagnetic material, an insulator, and a ferromagnetic material is made using such a ferromagnetic metal, the conduction electrons tunnel while maintaining their spins. This changes the tunnel probability, which appears as a change in tunnel resistance. Thereby, the resistance is small when the magnetizations of the first and second magnetic layers are parallel, and the resistance is large when the magnetizations of the first and second magnetic layers are antiparallel. The larger the difference between the state densities of the upward spin and the downward spin, the greater the resistance value and a greater reproduction signal can be obtained. Therefore, the first magnetic layer and the second magnetic layer should be made of a magnetic material having a high spin polarizability. desirable.

【0034】スピントンネル膜の第1磁性層と第2磁性
層は、前述のスピン依存散乱膜の第1磁性層、第2磁性
層の各材料とそれぞれ同じ材料を用いることができる
が、大きな磁気抵抗比を得るためには、望ましくはフェ
ルミ面における上下スピンの偏極量が大きいFeを選定
し、Coを第2成分として選定してなるのがよい。Ni
を添加してもよい。このため好ましくは、Fe,FeC
o,Co,NiFe,NiFeCoがよい。NiFeと
しては、具体的にはNi72Fe28,Ni51Fe49,Ni
42Fe58,Ni25Fe75,Ni9 Fe91などが得られ
る。
For the first magnetic layer and the second magnetic layer of the spin tunnel film, the same materials as those of the first magnetic layer and the second magnetic layer of the spin-dependent scattering film can be used. In order to obtain the resistance ratio, it is desirable to select Fe having a large amount of polarization of the upper and lower spins on the Fermi surface, and to select Co as the second component. Ni
May be added. Therefore, preferably, Fe, FeC
o, Co, NiFe, NiFeCo are preferred. As NiFe, specifically, Ni72Fe28, Ni51Fe49, Ni
42Fe58, Ni25Fe75, Ni9Fe91 and the like are obtained.

【0035】さらに、第1磁性層は保磁力を小さくする
ために、NiFe,NiFeCo,Feなどがより望ま
しい。また、第2磁性層は、保磁力を大きくするため
に、Coを主成分とする材料が望ましい。
Further, the first magnetic layer is preferably made of NiFe, NiFeCo, Fe or the like in order to reduce the coercive force. The second magnetic layer is preferably made of a material containing Co as a main component in order to increase the coercive force.

【0036】(磁性層の膜厚)本発明の磁性薄膜メモリ
素子の第1磁性層および第2磁性層の膜厚は、100オ
ングストロームを超え、5000オングストローム以下
であることが望ましい。
(Thickness of Magnetic Layer) The thickness of the first magnetic layer and the second magnetic layer of the magnetic thin film memory element of the present invention is desirably more than 100 Å and not more than 5000 Å.

【0037】これは、第1に非磁性層に酸化物を用いる
場合、酸化物の影響で、磁性層の非磁性層側の界面の磁
性が弱まり、この影響が膜厚が薄い場合大きいことが挙
げられる。
First, when an oxide is used for the non-magnetic layer, the magnetism at the interface of the magnetic layer on the non-magnetic layer side is weakened due to the effect of the oxide. No.

【0038】第2に、酸化アルミニウム非磁性層を、A
lを成膜したのちに酸素を導入して酸化させて作成する
場合、アルミニウムが数10オングストローム残り、こ
の影響が、磁性層が100オングストローム以下である
場合、大きくなって適切なメモリ特性が得られないため
である。
Second, the aluminum oxide nonmagnetic layer is
In the case where oxygen is introduced and then oxidized after film formation, aluminum remains for several tens of angstroms, and this effect is increased when the magnetic layer is less than 100 angstroms, and appropriate memory characteristics can be obtained. Because there is no.

【0039】第3に、特にサブミクロンにメモリ素子を
微細化した場合、第1磁性層のメモリ保持性能が、ま
た、第2磁性層の一定の磁化の保持機能が衰えるからで
ある。また厚すぎるとセルの抵抗値が大きくなりすぎる
などの問題があるので、5000オングストローム以下
が望ましく、より望ましくは1000オングストローム
以下がよい。
Third, especially when the memory element is miniaturized to a submicron, the memory holding performance of the first magnetic layer and the function of holding the constant magnetization of the second magnetic layer deteriorate. On the other hand, if the thickness is too large, there is a problem that the resistance value of the cell becomes too large. Therefore, the thickness is preferably 5000 Å or less, more preferably 1000 Å or less.

【0040】(非磁性層の材料)上述のように本発明の
磁気抵抗メモリ素子はスピントンネリングによる磁気抵
抗効果を用いるため、非磁性層は、電子がスピンを保持
してトンネルするために、絶縁層でなければならない。
非磁性膜の全部が絶縁層であっても、その一部が絶縁層
であってもよい。一部を絶縁層にしてその厚みを極小に
することにより、磁気抵抗効果をさらに高めることがで
きる。非磁性金属膜を酸化させた酸化層にする例として
は、Al膜の一部を空気中で酸化させてAl2 O3 層を
形成する例が挙げられる。非磁性層は絶縁体からなり、
好ましくは、酸化アルミニウムAlOx、窒化アルミニ
ウムAlNx、酸化シリコンSiOx、窒化シリコンS
iNxであることが望ましい。NiOxを主成分として
もよい。これは、スピントンネルが起きるには、第1磁
性層と第2磁性層の伝導電子のエネルギーに、適切なポ
テンシャルバリアーが存在することが必要であるが、上
述の材料では、このバリアーを得ることが比較的容易
で、製造上も有利であるからである。
(Material of Non-Magnetic Layer) As described above, the magneto-resistance memory element of the present invention uses the magneto-resistance effect by spin tunneling, and the non-magnetic layer is insulated because electrons hold spins and tunnel. Must be layers.
The entire non-magnetic film may be an insulating layer or a part thereof may be an insulating layer. The magnetoresistive effect can be further enhanced by partially forming the insulating layer and minimizing its thickness. As an example of forming an oxide layer by oxidizing a nonmagnetic metal film, there is an example of forming an Al2 O3 layer by oxidizing a part of an Al film in air. The non-magnetic layer is made of an insulator,
Preferably, aluminum oxide AlOx, aluminum nitride AlNx, silicon oxide SiOx, silicon nitride S
Desirably, iNx. NiOx may be the main component. This is because in order for spin tunneling to occur, it is necessary that an appropriate potential barrier exists for the energies of conduction electrons in the first magnetic layer and the second magnetic layer. Is relatively easy and is advantageous in production.

【0041】(非磁性層膜厚)また、前記非磁性層は数
10オングストローム程度の均一な層であって、その絶
縁部分の膜厚は5オングストローム以上30オングスト
ローム以下であることが望ましい。これは、5オングス
トローム未満である場合、第1磁性層と第2磁性層が電
気的にショートしてしまう可能性があるからであり、3
0オングストロームを超える場合、電子のトンネル現象
が起きにくくなるからである。さらに、望ましくは、4
オングストローム以上25オングストローム以下である
ことが望ましい。より望ましくは6オングストローム以
上18オングストロームがよい。
(Non-Magnetic Layer Thickness) The non-magnetic layer is a uniform layer having a thickness of about several tens of angstroms, and the thickness of the insulating portion thereof is desirably 5 to 30 angstroms. This is because if the thickness is less than 5 angstroms, the first magnetic layer and the second magnetic layer may be electrically short-circuited.
If the thickness exceeds 0 angstroms, electron tunneling becomes difficult to occur. More preferably, 4
It is desirable that the thickness be in the range of Å to 25 Å. More preferably, the thickness is 6 angstroms or more and 18 angstroms.

【0042】(反強磁性膜)本発明の磁性薄膜メモリ素
子において、第2磁性層の非磁性層と反対側の面に接し
て反強磁性層を設け、該反強磁性層と該第2磁性層が交
換結合して該第2磁性層の磁化が固定してもよい。反強
磁性層との交換結合によって、第2磁性層の保磁力を大
きくすることが可能となる。この場合、第1磁性層と第
2磁性層に同じ材料を用いることも可能であるので、保
磁力を大きくするためにMR比を犠牲にするといったこ
とがなく、材料の選択の幅が広がる。反強磁性層として
は酸化ニッケルNiO,鉄マンガンFeMn、イリジウ
ムマンガンIrMn、酸化コバルトCoOなどが挙げら
れる。
(Antiferromagnetic Film) In the magnetic thin film memory element of the present invention, an antiferromagnetic layer is provided in contact with the surface of the second magnetic layer opposite to the nonmagnetic layer, and the antiferromagnetic layer and the second The magnetic layers may be exchange-coupled to fix the magnetization of the second magnetic layer. The exchange coupling with the antiferromagnetic layer makes it possible to increase the coercive force of the second magnetic layer. In this case, since the same material can be used for the first magnetic layer and the second magnetic layer, there is no need to sacrifice the MR ratio in order to increase the coercive force, and the range of material selection can be widened. Examples of the antiferromagnetic layer include nickel oxide NiO, iron manganese FeMn, iridium manganese IrMn, and cobalt oxide CoO.

【0043】[0043]

【作用】本発明に関わる磁性薄膜メモリにおいては、並
列に接続されたメモリセルが、基板の膜厚方向に積層さ
れているため、集積度が高く、チップの単位面積当たり
の記録容量が大きい磁性薄膜メモリを、複雑な製造プロ
セスを必要とすることなく、実現することができる。ま
た、再生後の再書込みが不要であるため、再生速度が早
く、消費電力が少ないという利点を有する。
In the magnetic thin film memory according to the present invention, since the memory cells connected in parallel are stacked in the thickness direction of the substrate, the degree of integration is high and the recording capacity per unit area of the chip is large. Thin film memories can be realized without the need for complicated manufacturing processes. Further, since rewriting after reproduction is not required, there are advantages that the reproduction speed is high and the power consumption is small.

【0044】また、電源が断たれても情報を失わない、
繰り返し書換え回数が無限回に近く、放射線が入射する
と記録に内容が消失する危険性がないなど、半導体メモ
リと比較して有利な点がある。
Further, even if the power is cut off, the information is not lost.
The number of times of rewriting is almost infinite, and there is no danger of losing the contents of the recording when radiation is incident.

【0045】[0045]

【実施例】本発明の実施例を、図面を用いてより詳細に
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

【0046】(実施例1)図1は本発明の磁性薄膜メモ
リの一例について、その断面を示した図である。図1に
示したように、本発明の磁性薄膜メモリは、情報が記録
される磁気抵抗膜1と、磁気抵抗膜1近傍に設けられた
良導体金属からなる書込み線2を有する磁性薄膜メモリ
素子が、磁気抵抗膜1が電気的に並列に接続された形
で、基板上に少なくとも2段以上に積層して構成され
る。磁気抵抗膜1の両端には電極4,5が設けられてお
り、この電極4,5には、図示していないが、この間の
抵抗変化を測定することができるような、センス回路が
接続される。電極4,5は、抵抗値の低い良導体とする
ことが望ましい。こうすると、情報保存に無関係な部分
の抵抗値を小さくすることができ、SN比の良いメモリ
素子を作成することができる。電極4,5の良導体とし
ては電気抵抗値が磁気抵抗膜よりも小さい材料、例え
ば、アルミニウム、銅などを含む材料が望ましい。また
は、特に磁気抵抗膜を微細化した際に端面において生じ
るスピンカーリングの悪影響をなくしスピン配向性をよ
くするために、電極4,5に軟磁性膜、例えばNiF
e,FeNやGdFeなどの垂直磁化膜を用いてもよ
く、また、内側に軟磁性膜もしくは垂直磁化膜、外側に
良導体とした2重構造としてもよい。
Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram showing a cross section of an example of a magnetic thin film memory according to the present invention. As shown in FIG. 1, the magnetic thin film memory of the present invention comprises a magnetic thin film memory element having a magnetoresistive film 1 on which information is recorded and a write line 2 made of a good conductor metal provided near the magnetoresistive film 1. , The magnetoresistive films 1 are electrically connected in parallel, and are laminated on a substrate in at least two stages. Electrodes 4 and 5 are provided at both ends of the magnetoresistive film 1, and a sense circuit (not shown) that can measure a resistance change between the electrodes 4 and 5 is connected to the electrodes 4 and 5. You. It is desirable that the electrodes 4 and 5 be good conductors having a low resistance value. This makes it possible to reduce the resistance value of a portion irrelevant to information storage, and to create a memory element having a good SN ratio. As a good conductor of the electrodes 4 and 5, a material having an electric resistance smaller than that of the magnetoresistive film, for example, a material containing aluminum, copper, or the like is desirable. Alternatively, a soft magnetic film such as NiF is formed on the electrodes 4 and 5 in order to improve the spin orientation by eliminating the adverse effect of spin curling generated on the end face particularly when the magnetoresistive film is miniaturized.
e, a perpendicular magnetization film of FeN, GdFe, or the like may be used, or a double structure having a soft magnetic film or a perpendicular magnetization film on the inside and a good conductor on the outside may be used.

【0047】磁気抵抗膜1の近傍には書込み線2を設け
る。書込み線2は、紙面に対して垂直方向に電流を流し
て、その際に発生する磁界によって、磁気抵抗膜の磁化
方向を決定するために設けられたものである。磁化方向
は電流の向きで、磁界の大きさは流す電流の大きさで変
えることができる。磁気抵抗膜1と書込み線2の間に
は、SiO2 ,SiNxなどからなる絶縁体3を設ける
ことが望ましい。これは、書込み線2と磁気抵抗膜1が
電気的に接続されるのを防ぐためである。
A write line 2 is provided near the magnetoresistive film 1. The write line 2 is provided to allow a current to flow in a direction perpendicular to the plane of the paper and determine the magnetization direction of the magnetoresistive film by a magnetic field generated at that time. The magnetization direction is the direction of the current, and the magnitude of the magnetic field can be changed by the magnitude of the flowing current. It is desirable to provide an insulator 3 made of SiO 2 , SiN x or the like between the magnetoresistive film 1 and the write line 2. This is to prevent the write line 2 and the magnetoresistive film 1 from being electrically connected.

【0048】図2は、図1に示した磁気抵抗膜1を、よ
り詳細に示したものである。磁気抵抗膜1は、図2に示
すように、主に膜面内に一方向に磁化配向しており低い
保磁力を有する第1磁性層11と、主に膜面内に一方向
に磁化配向しており高い保磁力を有する第2磁性層12
が、非磁性層13を介して積層される。保磁力の小さい
第1磁性層は、第2磁性層に保存された磁化情報を、磁
気抵抗効果を利用して読み出すために設けられたもので
ある。保磁力の大きい第2磁性層は、磁化情報を保存す
るために設けられたものである。
FIG. 2 shows the magnetoresistive film 1 shown in FIG. 1 in more detail. As shown in FIG. 2, the magnetoresistive film 1 has a first magnetic layer 11 having a low coercive force mainly in one direction in the film plane and a magnetic orientation in one direction mainly in the film plane. Second magnetic layer 12 having a high coercive force
Are laminated via the non-magnetic layer 13. The first magnetic layer having a small coercive force is provided for reading out the magnetization information stored in the second magnetic layer using the magnetoresistance effect. The second magnetic layer having a large coercive force is provided for storing magnetization information.

【0049】磁気抵抗膜1は、第1磁性層11の磁化と
該第2磁性層12の磁化が、図2(a)に示すように平
行のときは低い抵抗値を示し、図2(b)に示すように
反平行のときは高い抵抗値を示す。このため、“0”,
“1”のデジタル情報を、例えば、図2(a)、図2
(b)に示すように第2磁性層12の磁化方向に対応さ
せれば、後述するように抵抗値の差で記録されたデジタ
ル情報を検出することができる。情報は、書込み線一つ
に対して1ビット記録される。すなわち、書込み線2の
数がn個あれば、nビットの情報が保存されることにな
る。
The magnetoresistive film 1 has a low resistance when the magnetization of the first magnetic layer 11 and the magnetization of the second magnetic layer 12 are parallel as shown in FIG. As shown in ()), when antiparallel, a high resistance value is shown. Therefore, “0”,
The digital information of “1” is read, for example, as shown in FIG.
As shown in (b), by making the magnetization direction correspond to the magnetization direction of the second magnetic layer 12, it is possible to detect digital information recorded by a difference in resistance value as described later. One bit of information is recorded for one write line. That is, if the number of the write lines 2 is n, n-bit information is stored.

【0050】本発明の磁性薄膜メモリ素子に記録された
情報を再生する場合には、書込み線に記録時よりも弱い
電流を流して、弱い磁界を発生させる。そして磁化情報
を保存する第2磁性層の磁化の向きはそのままで、第1
磁性層の磁化のみが反転するようにする。例えば図11
(a)に示したように時間Tに伴い正から負に変化する
パルス電流を書込み線2に流して、第1磁性層11の磁
化の向きを左向きから右向きに変化させる。こうすると
第2磁性層に“0”が記録された場合、電流を図11
(b)のように紙面から手前に向かって流し(電流の向
き301)、次に図11(c)のように手前から紙面に
向かって流すと(電流の向き302)、抵抗値は低い値
から高い値へ変化する。第2磁性層に“1”が記録され
た場合には、図11(d)から図11(e)へ変化する
ため抵抗値は高い値から低い値へ変化する。したがって
磁気抵抗膜の抵抗変化によって第2磁性層に記録された
磁化情報を検出することができる。
When reproducing information recorded in the magnetic thin film memory element of the present invention, a weaker magnetic field is generated by applying a weaker current to the write line than in recording. The direction of magnetization of the second magnetic layer for storing magnetization information is not changed, and the first
Only the magnetization of the magnetic layer is reversed. For example, FIG.
As shown in (a), a pulse current that changes from positive to negative with time T is supplied to the write line 2 to change the direction of magnetization of the first magnetic layer 11 from left to right. In this case, when “0” is recorded in the second magnetic layer, the current is reduced as shown in FIG.
As shown in FIG. 11B, when the current flows from the paper surface toward the viewer (current direction 301) and then flows from the viewer toward the paper surface (current direction 302) as shown in FIG. 11C, the resistance value becomes low. To high values. When “1” is recorded in the second magnetic layer, the resistance changes from a high value to a low value because the state changes from FIG. 11D to FIG. 11E. Therefore, magnetization information recorded on the second magnetic layer can be detected by a change in resistance of the magnetoresistive film.

【0051】第1磁性層の保磁力は2 Oe以上で20
Oe以下、第2磁性層の保磁力は5 Oe以上50
Oe以下にすることが望ましい。また、第1磁性層の保
磁力は第2磁性層の保磁力の半分程度にすることが望ま
しい。
The coercive force of the first magnetic layer is 20 at 2 Oe or more.
The coercive force of the second magnetic layer is 5 Oe or more and 50 or less.
It is desirable to make it Oe or less. Further, it is desirable that the coercive force of the first magnetic layer be about half of the coercive force of the second magnetic layer.

【0052】図2に示した構造は、保磁力の大きい第2
磁性層を書込み線側に設けているが、保磁力の小さい第
1磁性層を書込み線側に設けてもよい。しかし、保磁力
が大きい磁性層は磁化反転させるためにより大きな電流
を要するため、保磁力の大きい第2磁性層を書込み線側
に設けた方が消費電流が小さくなるので、より望まし
い。
The structure shown in FIG. 2 has a large coercive force.
Although the magnetic layer is provided on the write line side, the first magnetic layer having a small coercive force may be provided on the write line side. However, since a magnetic layer having a large coercive force requires a larger current for reversing the magnetization, it is more desirable to provide a second magnetic layer having a large coercive force on the write line side, since current consumption is reduced.

【0053】図1に示したように、本発明の構造では、
図13に示した従来例と比べると、簡単な構造で、しか
も、1個のメモリセルの面積に複数のビットの記録が可
能であるため、高い集積度を達成することが可能であ
る。また再生後の再書込みは不要である。
As shown in FIG. 1, in the structure of the present invention,
Compared with the conventional example shown in FIG. 13, since a plurality of bits can be recorded in one memory cell area with a simple structure, a high degree of integration can be achieved. Further, rewriting after reproduction is unnecessary.

【0054】(実施例2)並列配列したメモリ素子の数
を増やすと、時定数が大きくなって読み込み速度が低下
し、全体の抵抗値の増大に伴って熱雑音が増加する。こ
の悪影響を抑えるためには、1つの並列構造に配列する
メモリ素子の数は、256個以内とすることがよい。
(Embodiment 2) When the number of memory elements arranged in parallel is increased, the time constant is increased, the reading speed is reduced, and the thermal noise is increased as the overall resistance value is increased. In order to suppress this adverse effect, the number of memory elements arranged in one parallel structure is preferably 256 or less.

【0055】また、並列に接続したメモリ素子の数を増
やすと、検出する際の抵抗変化率が低下する。例えば、
n個の磁気抵抗膜を並列にして、そのうちの1つの磁気
抵抗膜の抵抗値が最小値R1minから最大値R1ma
xに変化し、残りのn−1個の磁気抵抗膜の抵抗値はす
べてR1maxと同じ抵抗値をもつとする。このときの
全体の抵抗値が最小値RTminから最大値RTmax
に変化したすると、式(1)(数1)で定義される並列
接続された全体のメモリ素子の抵抗変化率MRTは、
When the number of memory elements connected in parallel is increased, the rate of change in resistance at the time of detection decreases. For example,
The n magnetoresistive films are arranged in parallel, and one of the magnetoresistive films has a resistance value from the minimum value R1min to the maximum value R1ma.
x, and the resistance values of the remaining n-1 magnetoresistive films all have the same resistance value as R1max. At this time, the overall resistance value is changed from the minimum value RTmin to the maximum value RTmax.
, The resistance change rate MRT of all the memory elements connected in parallel defined by Expression (1) (Equation 1) becomes

【0056】[0056]

【数1】 式(2)(数2)で定義される1個の磁気抵抗膜の抵抗
変化率MRを用いると、全体の変化率MRTは、式
(3)(数3)で表わされる。
(Equation 1) Using the resistance change rate MR of one magnetoresistive film defined by Expression (2) (Equation 2), the overall change rate MRT is expressed by Expression (3) (Equation 3).

【0057】[0057]

【数2】 (Equation 2)

【0058】[0058]

【数3】 すなわち、抵抗変化率は、並列にするメモリ素子数の増
加に伴って、減少する。また、残りのn−1個の磁気抵
抗膜の抵抗値をすべてR1minとすると、全体の抵抗
変化率MRTは、式(4)(数4)で表わされる。
(Equation 3) That is, the resistance change rate decreases as the number of memory elements arranged in parallel increases. Further, assuming that the resistance values of the remaining n-1 magnetoresistive films are all R1min, the overall resistance change rate MRT is expressed by Expression (4) (Equation 4).

【0059】[0059]

【数4】 式(2)と式(4)より、並列配列の場合には、再生す
るメモリ素子以外の他のメモリ素子は、高い抵抗値を有
する方が、全体の磁気抵抗比が高くなり再生にやや有利
であることがわかる。このため、本発明のメモリ素子
は、例えば、GMR膜を用いる場合、第1磁性層と第2
磁性層の磁化が再生前に反平行状態となる構成がより望
ましい。これは例えば、第1磁性層と第2磁性層の間に
磁化が、外部磁界が0のときに反平行となるような磁気
的結合が働くようにすればよい。
(Equation 4) From the equations (2) and (4), in the case of the parallel arrangement, the memory element other than the memory element to be reproduced has a higher resistance value, the overall magnetoresistance ratio becomes higher, and the reproduction is slightly advantageous. It can be seen that it is. For this reason, when the memory element of the present invention uses a GMR film, for example, the first magnetic layer and the second magnetic layer
It is more desirable that the magnetization of the magnetic layer be in an anti-parallel state before reproduction. This may be achieved by, for example, causing a magnetic coupling between the first magnetic layer and the second magnetic layer such that the magnetization becomes antiparallel when the external magnetic field is zero.

【0060】図3には、式(2)および式(3)で表わ
されるMRTを縦軸に、横軸の並列配列する素子数nを
プロットしたものである。プロットされた2つの曲線の
上が式(2)、下が式(3)の値である。MRは0.2
とした。これはスピントンネル膜の代表的な値である。
FIG. 3 is a graph in which the vertical axis represents the MRT expressed by the equations (2) and (3), and the horizontal axis represents the number n of elements arranged in parallel. The upper part of the two plotted curves is the value of equation (2), and the lower one is the value of equation (3). MR is 0.2
And This is a typical value of the spin tunnel film.

【0061】図3より、MRTはおおよそ、n=2で
0.1、n=4では0.05となる。前述したとおり、
再生に第1磁性層の磁化を左右に反転させて行う差動検
出法を用いれば、磁気抵抗比が小さくても熱雑音の影響
が出ない程度であれば検出が可能であるが、より安定な
再生を実現するためには、磁気抵抗比は0.04以上で
あることがよく、さらには0.1程度あることが望まし
い。このため、並列接続するメモリ素子の数は、10個
以下が望ましく、さらに望ましくは、4個以下がよい。
From FIG. 3, the MRT is approximately 0.1 when n = 2 and 0.05 when n = 4. As mentioned earlier,
If a differential detection method in which the magnetization of the first magnetic layer is reversed left and right is used for reproduction, detection is possible as long as the effect of thermal noise does not occur even if the magnetoresistance ratio is small, but more stable. In order to realize accurate reproduction, the magnetoresistance ratio is preferably 0.04 or more, and more preferably about 0.1. Therefore, the number of memory elements connected in parallel is preferably 10 or less, and more preferably 4 or less.

【0062】また、本発明の効果を発揮するためには最
低でも2個のメモリ素子を並列配列しなければならな
い。このため、1つの並列構造に配列するメモリ素子の
数は、最低2個以上で250個以下として、望ましく
は、10個以下、さらに望ましくは、4個以下がよい。
In order to exhibit the effect of the present invention, at least two memory elements must be arranged in parallel. Therefore, the number of memory elements arranged in one parallel structure is at least 2 and at most 250, preferably at most 10 and more preferably at most 4.

【0063】また、メモリ素子を本発明のように並列に
接続する場合と従来例のように直列に接続する場合とを
比較すると、配線遅延が並列構造の方が少なく、スピー
ドの速いメモリ素子を実現することができる。
Further, when comparing the case where memory elements are connected in parallel as in the present invention and the case where memory elements are connected in series as in the conventional example, a memory element with a shorter wiring delay and a higher speed can be used. Can be realized.

【0064】(実施例3)また、図1には、磁気抵抗膜
の1段に1個のメモリ素子を並列配列した場合を示した
が、図4に示すように磁気抵抗膜の1段に複数個のメモ
リ素子を直列に配列してさらにそれらを並列に配置して
もよい。この場合には、単位面積当たりの集積度をさら
に高くすることができる。図4では書込み線2の一部は
点線で省略して示してある。
(Embodiment 3) FIG. 1 shows a case where one memory element is arranged in parallel on one stage of a magnetoresistive film. However, as shown in FIG. A plurality of memory elements may be arranged in series and further arranged in parallel. In this case, the degree of integration per unit area can be further increased. In FIG. 4, a part of the write line 2 is omitted by a dotted line.

【0065】ただし、あまり直列配列する素子の個数を
増やすと、磁気抵抗比が小さくなるので、1段に直列配
列する素子の数は、10個以下、望ましくは5個以下、
さらに望ましくは2個程度がよい。
However, if the number of elements arranged in series is increased too much, the magnetoresistance ratio becomes small. Therefore, the number of elements arranged in series in one stage is 10 or less, preferably 5 or less.
More preferably, about two are good.

【0066】(実施例4)本発明の磁性薄膜メモリは、
前述のように並列構造において少なくとも250個以下
のメモリ素子が並ぶように配列する。このため、1つの
メモリチップにおいて数100Mバイト、もしくは数G
バイトの容量を達成する場合には、例として図1,4に
示した並列構造を一単位としたものを数多く配列してマ
トリックス構造として全体のメモリを構成することが望
ましい。
(Embodiment 4) A magnetic thin film memory according to the present invention
As described above, at least 250 or less memory elements are arranged in a parallel structure. Therefore, several 100 Mbytes or several G in one memory chip
In order to achieve the capacity of bytes, it is desirable to form a matrix structure by arranging a large number of parallel structures shown in FIGS. 1 and 4 as one unit.

【0067】このマトリックス構造は、回路図面で示し
た場合、例えば図5に示した一単位の並列構造をマトリ
ックス状に配列して図6に示したように構成する。図6
では、周囲にある大部分の回路構造を省略して、4個の
並列構造をマトリックス化したものを示している。各並
列構造間の電気的な相互干渉を解消するためには、トラ
ンジスタやダイオードなどの半導体素子を各並列構造に
接続することが望ましく、より好ましくは、半導体素子
には、電界効果トランジスタなどのアクティブ素子を設
けることが望ましい。図5,6には、磁気抵抗膜の一端
をトランジスタに接続し、他端は電源電圧VDDに接続し
た例を示している。各並列構造の選択は、トランジスタ
のゲート電極に接続されている選択線に電位をかけてト
ランジスタをオンさせて行う。こうすると、磁気抵抗膜
に接続されたトランジスタのゲート電極に電圧を印加し
て多数ある並列構造のうち、一つを選択することができ
る。さらに選択された並列構造のうち、読もうとするメ
モリセル上に置かれた書込み線に電流を流して磁界を発
生させる。発生した磁界はメモリセルのうち、検出層の
みの磁化を反転させる。これによって抵抗値の変化が生
じ、その変化はセンス回路によって増幅されて検出され
る。こうして多数あるメモリセルの中から、特定のメモ
リセルの情報を読むことができる。なお、書込み線は、
他の並列構造と共有化することで配線の複雑化をなくす
ことができる。
When this matrix structure is shown in a circuit diagram, for example, one unit of the parallel structure shown in FIG. 5 is arranged in a matrix and configured as shown in FIG. FIG.
In FIG. 7, most of the surrounding circuit structures are omitted, and a matrix of four parallel structures is shown. In order to eliminate the electric mutual interference between the parallel structures, it is desirable to connect a semiconductor element such as a transistor or a diode to each parallel structure. More preferably, the semiconductor element includes an active element such as a field effect transistor. It is desirable to provide an element. 5 and 6 show an example in which one end of the magnetoresistive film is connected to a transistor and the other end is connected to a power supply voltage VDD. Selection of each parallel structure is performed by turning on the transistor by applying a potential to a selection line connected to the gate electrode of the transistor. In this case, a voltage can be applied to the gate electrode of the transistor connected to the magnetoresistive film to select one of the many parallel structures. Further, in the selected parallel structure, a current is applied to a write line placed on a memory cell to be read to generate a magnetic field. The generated magnetic field reverses the magnetization of only the detection layer in the memory cell. This causes a change in the resistance value, and the change is amplified and detected by the sense circuit. Thus, information of a specific memory cell can be read from a large number of memory cells. The writing line is
By sharing with another parallel structure, the complexity of wiring can be eliminated.

【0068】図7,8はトランジスタを設けたデバイス
構造の断面図の例を示したもので、図7は図1、図8は
図4の構造にそれぞれMOS(Metal-Oxide-Semiconduct
or)トランジスタを設けた構造を示している。磁気抵抗
膜を並列化した電極は一端は電界効果トランジスタのド
レイン領域に電気的に接続し、他端は一定電圧VDDに接
続する。また、p基板にn型ウエル9,10を形成し
て、ソース、ドレイン領域を作り、ゲート電極8を設け
てMOS(Metal-Oxide-Semiconductor) トランジスタを
形成している。
FIGS. 7 and 8 show examples of cross-sectional views of a device structure provided with a transistor. FIGS. 7 and 8 show MOS (Metal-Oxide-Semiconductduct) structures in FIGS. 1 and 4, respectively.
or) shows a structure provided with a transistor. One end of the electrode in which the magnetoresistive films are arranged in parallel is electrically connected to the drain region of the field effect transistor, and the other end is connected to a constant voltage VDD. Further, source and drain regions are formed by forming n-type wells 9 and 10 on a p substrate, and a gate electrode 8 is provided to form a MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) transistor.

【0069】図9は、図1の構造を側面から見たもので
ある。書込み線は各並列構造をまたがって配置されてい
る。図9は、磁気抵抗膜1をMOSトランジスタのn型
ウエル10に接続線5を介して接続した場合を示してい
る。この書込み線の端部は、トランジスタなどのスイッ
チング素子に電気的に接続されている。これらのトラン
ジスタによって書込み線を選択することができる。
FIG. 9 is a side view of the structure of FIG. Write lines are arranged across each parallel structure. FIG. 9 shows a case where the magnetoresistive film 1 is connected to the n-type well 10 of the MOS transistor via the connection line 5. The end of the write line is electrically connected to a switching element such as a transistor. A write line can be selected by these transistors.

【0070】(実施例5)磁性薄膜メモリ素子がマトリ
ックス状に配列されてなる本発明の磁性薄膜メモリにお
いては、情報の記録は、前記書込み線とメモリ素子本体
に電流を流し該電流により生じる合成磁界により、前記
第2磁性層の磁化方向を定め、前記書込み線の電流を流
す方向を変えることにより“0”と“1”の状態を記録
して行う。
(Embodiment 5) In a magnetic thin film memory according to the present invention in which magnetic thin film memory elements are arranged in a matrix, information is recorded by applying a current to the write line and the memory element body and generating the current. The magnetization direction of the second magnetic layer is determined by a magnetic field, and the state of “0” and “1” is recorded by changing the direction of current flow of the write line.

【0071】本発明の磁性薄膜メモリに情報を記録する
場合には、記録しようとする磁気抵抗素子上に積層され
た書込み線に電流を流して、磁界を発生させる。これを
書込み電流と呼ぶ。書込み線に電流を流すと同時に記録
しようとする磁気抵抗素子のラインにも電流を流す。こ
れをセンス電流と呼ぶ。記録時に、この書込み電流が磁
気抵抗素子に漏洩することがないように、書込み線は、
磁気抵抗素子上に絶縁体を介して積層され磁気抵抗素子
と電気的に絶縁される。
When information is recorded in the magnetic thin film memory of the present invention, a current is caused to flow through a write line laminated on the magnetoresistive element to be recorded to generate a magnetic field. This is called a write current. At the same time as applying a current to the write line, a current is also applied to the line of the magnetoresistive element to be recorded. This is called a sense current. To prevent this write current from leaking to the magnetoresistive element during recording, the write line
It is laminated on the magnetoresistive element via an insulator and is electrically insulated from the magnetoresistive element.

【0072】書込み電流とセンス電流によって、記録し
ようとする磁気抵抗素子のみに直交するように、磁界が
印加される。直交した部分の磁気抵抗素子は磁界が他の
部分より大きくなるので、多数の磁気抵抗素子の中から
特定の一つの素子が選択して記録を行うことができる。
A magnetic field is applied by a write current and a sense current so as to be orthogonal to only the magnetoresistive element to be recorded. Since the magnetic field of the magnetoresistive element in the orthogonal portion is larger than that of the other portions, a specific one element can be selected from a large number of magnetoresistive elements to perform recording.

【0073】また、本発明のメモリ素子では、磁気抵抗
膜の上下に2本の書込み線が隣接しているため、図10
に示すように、上部の書込み線2と下部の書込み線2に
逆向きの電流を供給すれば、印加できる磁界を大きくす
ることができる。図10では上部書込み線に紙面から手
前方向に流れる電流の向き201と下部書込み線には紙
面に向かう電流の向き202を示している。こうすれば
磁界抵抗膜に右向きの強い磁界を印加することができ
る。電流の向きを逆にすれば、左向きの強い磁界を印加
することができる。なお、このように、上下2本の書込
み線を使用する場合には、書込み線は、最下部に1本追
加する。図7は、このような例を示している。
In the memory element of the present invention, two write lines are adjacent above and below the magnetoresistive film.
As shown in (1), if a current is supplied to the upper write line 2 and the lower write line 2 in opposite directions, the magnetic field that can be applied can be increased. In FIG. 10, the direction 201 of the current flowing in the front direction from the paper surface on the upper write line and the direction 202 of the current flowing in the paper surface on the lower write line are shown. This makes it possible to apply a strong rightward magnetic field to the magnetic field resistance film. By reversing the direction of the current, a strong leftward magnetic field can be applied. When two upper and lower write lines are used, one write line is added at the bottom. FIG. 7 shows such an example.

【0074】(実施例6)本発明の磁性薄膜メモリに用
いられる磁気抵抗膜の例としては、スピン依存散乱によ
って磁気抵抗効果を生じさせる膜が挙げられる。このス
ピン依存散乱により磁気抵抗効果は、伝導電子の散乱が
スピンによって大きく異なることに由来している。すな
わち磁化と同じ向きのスピンをもつ伝導電子はあまり散
乱されないため抵抗値が小さくなるが、磁化と反対向き
のスピンをもつ伝導電子は散乱によって抵抗値が大きく
なる。このため、第1磁性層と第2磁性層の磁化が反対
向きである場合は、同じ向きである場合の抵抗値よりも
大きくなる。再生時の電流方向としては、電流を膜面に
平行に流す場合(CIP(Currennt Inplan to thefilm
Plane)) と膜面垂直に流す場合(CPP(Current Pe
rpendicular to thefilm Plane))とがあり、スピン依
存散乱では、CIP,CPPの両方が可能であるが、C
IPの方が抵抗の絶対値を大きくとれ出力電圧が大きく
なるので、CIPを用いるのが望ましい。
(Embodiment 6) As an example of the magnetoresistive film used in the magnetic thin film memory of the present invention, a film which produces a magnetoresistive effect by spin-dependent scattering can be cited. The magnetoresistance effect due to this spin-dependent scattering is derived from the fact that the scattering of conduction electrons differs greatly depending on the spin. That is, conduction electrons having spins in the same direction as the magnetization are not scattered so much that the resistance value is small. However, conduction electrons having spins in the opposite direction to the magnetization have a large resistance value due to scattering. For this reason, when the magnetizations of the first magnetic layer and the second magnetic layer are in opposite directions, the resistance value is larger than when the magnetizations are in the same direction. As a current direction during reproduction, a case where a current flows parallel to the film surface (CIP (Currennt Inplan to the film)
Plane)) and flow perpendicular to the film surface (CPP (Current Pe
rpendicular to the film Plane)), and in spin-dependent scattering, both CIP and CPP are possible.
It is desirable to use CIP because IP has a larger absolute value of the resistance and the output voltage becomes larger.

【0075】(実施例7)本発明のメモリ素子の別の例
として、電流を膜面垂直に流すCPP(CurrentPerpend
icular to the film plane) −MR効果を用いる方法
がある。この例として図12にメモリ素子構造を示し
た。この構造では、第2磁性層112は、電極5に接続
され、第1磁性相111は、電極6に接続されている。
このため、電極4と電極5の間に電位を印加すると、磁
気抵抗膜には、第1磁性層111、非磁性層113、第
2磁性層112の順、もしくはこの逆の順に電流が流れ
る。この例として前記のスピントンネル型のGMR膜が
挙げられる。
(Embodiment 7) As another example of the memory element of the present invention, CPP (Current Perpend
(icular to the film plane)-There is a method using the MR effect. FIG. 12 shows a memory element structure as this example. In this structure, the second magnetic layer 112 is connected to the electrode 5, and the first magnetic phase 111 is connected to the electrode 6.
Therefore, when a potential is applied between the electrode 4 and the electrode 5, a current flows through the magnetoresistive film in the order of the first magnetic layer 111, the nonmagnetic layer 113, and the second magnetic layer 112, or vice versa. An example of this is the above-described spin tunnel type GMR film.

【0076】(比較例1)従来の構造の磁性薄膜メモリ
素子は、図13に示すように磁気抵抗膜を積層していな
いため、1ビットに一つの磁性薄膜メモリ素子の面積が
必要となる。これに対して本発明の磁性薄膜メモリ素子
は積層されているため、1ビットのメモリ素子の面積
に、2ビット以上の情報を保存することができる。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 A magnetic thin film memory device having a conventional structure does not have a magnetoresistive film laminated thereon as shown in FIG. 13, and therefore requires one magnetic thin film memory device area per bit. On the other hand, since the magnetic thin film memory element of the present invention is stacked, two or more bits of information can be stored in the area of one bit memory element.

【0077】例えば図1に示した磁性薄膜メモリ素子は
8段積層されているため、1ビットのセル面積に8ビッ
トの集積化が可能となる。積層回数を増せば、集積度は
さらに向上する。このため、集積度が従来の構造のメモ
リと比較して飛躍的に向上する。
For example, since the magnetic thin film memory elements shown in FIG. 1 are stacked in eight stages, it is possible to integrate 8 bits in a 1-bit cell area. If the number of laminations is increased, the degree of integration is further improved. Therefore, the degree of integration is dramatically improved as compared with a memory having a conventional structure.

【0078】[0078]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、従来の
半導体メモリと比較して、より高い集積度を実現できる
という効果を有する。
As described above, the present invention has an effect that a higher degree of integration can be realized as compared with a conventional semiconductor memory.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の磁性薄膜メモリの構造例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a structural example of a magnetic thin film memory of the present invention.

【図2】本発明の磁性薄膜メモリに用いられる磁性薄膜
メモリ素子の例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a magnetic thin film memory element used for the magnetic thin film memory of the present invention.

【図3】n個のメモリ素子を並列化した場合の全体の磁
気抵抗比MRTの変化を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a change in the overall magnetoresistance ratio MRT when n memory elements are arranged in parallel.

【図4】本発明の磁性薄膜メモリの構造の例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of the structure of a magnetic thin film memory according to the present invention.

【図5】本発明の磁性薄膜メモリの回路の例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of a circuit of the magnetic thin film memory of the present invention.

【図6】本発明の磁性薄膜メモリの回路の例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an example of a circuit of a magnetic thin film memory according to the present invention.

【図7】本発明の磁性薄膜メモリの構造の例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an example of the structure of a magnetic thin film memory according to the present invention.

【図8】本発明の磁性薄膜メモリの構造の例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing an example of the structure of a magnetic thin film memory according to the present invention.

【図9】本発明の磁性薄膜メモリの構造の例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an example of the structure of a magnetic thin film memory according to the present invention.

【図10】本発明の磁性薄膜メモリに用いられる磁性薄
膜メモリ素子の例を示す。
FIG. 10 shows an example of a magnetic thin film memory element used for the magnetic thin film memory of the present invention.

【図11】本発明の磁性薄膜メモリの再生プロセスの例
を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a reproducing process of the magnetic thin film memory of the present invention.

【図12】本発明の磁性薄膜メモリの構造の例を示す
図。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the structure of a magnetic thin film memory according to the present invention.

【図13】従来例の磁性薄膜メモリの構造を示す図。FIG. 13 is a view showing the structure of a conventional magnetic thin film memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁気抵抗膜 2 書込み線 3 絶縁膜 4 電極 5 電極 7 ソース電極 8 ゲート電極 9 n型領域 10 n型領域 11 第1磁性層 12 第2磁性層 13 非磁性層 201,301 電流の方向を示す記号(電流が紙面
から手前方向に流れることを示す) 202,302 電流の方向を示す記号(電流が手前
から紙面に向かって流れること示す) 111 第1磁性層 112 第2磁性層 113 非磁性層
REFERENCE SIGNS LIST 1 magnetoresistive film 2 write line 3 insulating film 4 electrode 5 electrode 7 source electrode 8 gate electrode 9 n-type region 10 n-type region 11 first magnetic layer 12 second magnetic layer 13 nonmagnetic layer 201, 301 Indicates the direction of current Symbols (indicating that the current flows from the paper toward the front) 202, 302 Symbols indicating the direction of the current (indicating that the current flows from the surface toward the paper) 111 First magnetic layer 112 Second magnetic layer 113 Nonmagnetic layer

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 低い保磁力を有する第1磁性層と、高い
保磁力を有する第2磁性層が、非磁性層を介して積層さ
れ、該第1磁性層の磁化の向きと該第2磁性層の磁化の
向きの相対角度によって異なる抵抗値を示す磁気抵抗膜
と、該磁気抵抗膜近傍に設けられた良導体からなる書込
み線とを有する磁性薄膜メモリ素子が、基板上に少なく
とも2個以上積層して配列してなり、かつ、前記磁気抵
抗膜が並列に接続されてなることを特徴とする磁性薄膜
メモリ。
1. A first magnetic layer having a low coercive force and a second magnetic layer having a high coercive force are stacked via a non-magnetic layer, and the direction of magnetization of the first magnetic layer and the second magnetic layer are stacked. At least two or more magnetic thin film memory elements each having a magnetoresistive film having a resistance value that differs depending on the relative angle of the magnetization direction of the layer and a write line formed of a good conductor provided near the magnetoresistive film are stacked on a substrate. A magnetic thin film memory, wherein the magnetic resistance films are connected in parallel.
【請求項2】 請求項1記載の磁性抵抗膜が2〜250
個並列で接続されていることを特徴とする請求項1記載
の磁性薄膜メモリ。
2. The magnetic resistance film according to claim 1, wherein
2. The magnetic thin film memory according to claim 1, wherein the magnetic thin film memory is connected in parallel.
【請求項3】 請求項1記載の磁性抵抗膜が2〜10個
並列で接続されていることを特徴とする請求項1記載の
磁性薄膜メモリ。
3. The magnetic thin film memory according to claim 1, wherein 2 to 10 magnetoresistive films according to claim 1 are connected in parallel.
【請求項4】 請求項1記載の磁性抵抗膜が2〜5個並
列で接続されていることを特徴とする請求項1記載の磁
性薄膜メモリ。
4. The magnetic thin film memory according to claim 1, wherein two to five magnetoresistive films according to claim 1 are connected in parallel.
【請求項5】 請求項1記載の磁性抵抗膜が直列に接続
され、それが2個以上並列で接続されていることを特徴
とする請求項1記載の磁性薄膜メモリ。
5. The magnetic thin film memory according to claim 1, wherein the magnetoresistive films according to claim 1 are connected in series, and two or more of them are connected in parallel.
【請求項6】 請求項1記載の磁性薄膜メモリであっ
て、外部磁界が0のときに前記第1磁性層の磁化と前記
第2磁性層の磁化が反平行に配向していることを特徴と
する磁性薄膜メモリ。
6. The magnetic thin film memory according to claim 1, wherein the magnetization of the first magnetic layer and the magnetization of the second magnetic layer are oriented antiparallel when an external magnetic field is zero. Magnetic thin film memory.
【請求項7】 請求項1〜5の何れか記載の磁性薄膜メ
モリであって、前記非磁性層が良導体からなり、前記第
1磁性層と前記第2磁性層と前記非磁性層がともに並列
に接続されることを特徴とする磁性薄膜メモリ。
7. The magnetic thin-film memory according to claim 1, wherein said non-magnetic layer is made of a good conductor, and said first magnetic layer, said second magnetic layer, and said non-magnetic layer are all arranged in parallel. A magnetic thin film memory connected to a magnetic thin film memory.
【請求項8】 請求項1〜5の何れか記載の磁性薄膜メ
モリであって、前記非磁性層が絶縁層からなり、前記第
1磁性層と前記第2磁性層が異なる電極に接続されるこ
とを特徴とする磁性薄膜メモリ。
8. The magnetic thin film memory according to claim 1, wherein said non-magnetic layer comprises an insulating layer, and said first magnetic layer and said second magnetic layer are connected to different electrodes. A magnetic thin film memory characterized by the above.
【請求項9】 請求項1〜5の何れか記載の磁性薄膜メ
モリであって、前記磁気抵抗膜が、上方および下方に設
けられた少なくとも2本の書込み線に流れる電流によっ
て記録磁界が印加されて情報記録が行われることを特徴
とする磁性薄膜メモリ。
9. The magnetic thin film memory according to claim 1, wherein a recording magnetic field is applied to said magnetoresistive film by a current flowing through at least two write lines provided above and below. A magnetic thin-film memory characterized in that information is recorded by using a magnetic thin-film memory.
【請求項10】 請求項1〜5の何れか記載の磁性薄膜
メモリであって、該並列に接続された磁気抵抗膜の端部
に該磁気抵抗膜の抵抗値を検出する回路が接続され、前
記書込み線には電流を供給する回路が接続されてなるこ
とを特徴とする磁性薄膜メモリ。
10. The magnetic thin film memory according to claim 1, wherein a circuit for detecting a resistance value of said magnetoresistive film is connected to an end of said magnetoresistive film connected in parallel, A magnetic thin film memory, wherein a circuit for supplying a current is connected to the write line.
【請求項11】 請求項1〜5の何れか記載の磁性薄膜
メモリが基板面上にマトリックス状に配列されており、
該磁気抵抗膜の端部が電界効果トランジスタもしくはダ
イオードからなる半導体素子に電気的に接続しているこ
とを特徴とする磁性薄膜メモリ。
11. The magnetic thin film memory according to claim 1, which is arranged in a matrix on a substrate surface,
A magnetic thin film memory, wherein an end of the magnetoresistive film is electrically connected to a semiconductor element including a field effect transistor or a diode.
【請求項12】 請求項1〜5の何れか記載の磁性薄膜
メモリにおいて、前記書込み線に電流を流し該電流によ
り生じる磁界により前記第2磁性層の磁化方向を定め、
前記書込み線の電流方向を変えることにより“0”と
“1”の状態を記録することを特徴とする磁性薄膜メモ
リの記録方法。
12. The magnetic thin film memory according to claim 1, wherein a current is passed through the write line, and a magnetization direction of the second magnetic layer is determined by a magnetic field generated by the current,
A recording method for a magnetic thin film memory, wherein the states of "0" and "1" are recorded by changing the current direction of the write line.
【請求項13】 請求項1〜5の何れか記載の磁性薄膜
メモリにおいて、再生時の書込み電流により生じる磁界
により、前記メモリ素子の第1磁性層のみの磁化方向が
反転することにより生じる抵抗変化を利用して第2磁性
層に記録した情報を読み込むことを特徴とする磁性薄膜
メモリの再生方法。
13. The magnetic thin-film memory according to claim 1, wherein a magnetic field generated by a write current at the time of reproduction reverses a magnetization direction of only the first magnetic layer of the memory element. A method for reading information recorded in the second magnetic layer by using the method.
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