JP2000293982A

JP2000293982A - 磁性メモリ

Info

Publication number: JP2000293982A
Application number: JP11101865A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Abe; 俊郎安部
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】基板面積の制約を受けることなく、大きな記
憶容量を得ることができる磁性メモリを提供する。【解決手段】セル１０とセル２０は、膜厚１μｍの絶
縁層１８によって隔てられている。このため、セル１０
のワード線１６に電流を流したときに発生する磁界がセ
ル２０の磁性層２２，２４に及ぼす影響は、良好に低減
される。なお、セル２０のワード線２６は、セル１０の
磁性層１２，１４と距離的に更に離れている。このた
め、ワード線２６に電流を流したときに発生する磁界が
セル１０の磁性層１２，１４に及ぼす影響も、同様に回
避される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁化の向きによる
磁気抵抗の変化によって情報を記録する磁気メモリに関
し、更に具体的には、記憶の大容量化に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】磁性層と非磁性層の積層膜の電気抵抗
が、磁性層の磁化の状態によって大きな変化を生ずる現
象は、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）として知られて
いる。この現象を利用した磁性メモリとしては、特開平
７−６６０３３号公報に開示された磁性薄膜メモリがあ
る。これによれば、第一磁性層と第二磁性層との間に非
磁性層が設けられる。そして、前記第一及び第二の磁性
層の磁化の向きが同一方向の場合と互いに逆方向の場合
によって生ずる非磁性層の抵抗値の違いを利用して、論
理値の「０」，又は「１」の情報を記録している。

【０００３】図３（Ａ）には、磁性メモリの一例の主要
断面が示されている。同図において、非磁性基板１上に
は、第一磁性層２，非磁性スペーサ層３，第二磁性層
４，絶縁層５が順に積層されている。情報記録用ワード
線６は、絶縁層５の上部に磁性層４の磁化容易軸と直交
するように配置されている。また、磁性層２，４及び非
磁性スペーサ層３の左右側方に、電極７，７が形成され
ている。電極７，７は、センス線（図示せず）に接続さ
れており、これによって非磁性スペーサ層３を中心とす
る抵抗値の変化が検出される。

【０００４】図３（Ｂ）は、ワード線６に紙面の表側か
ら裏側に向けて十分な電流を流した状態である。ワード
線６から発生する磁界は紙面上で時計回りであり、磁性
層２，４の磁化の向きは同じで左向きになる（図中の矢
印Ｆ１参照）。この場合、磁性層２，４の磁化の向きが
同一方向であるため、電極７間の抵抗は低い。

【０００５】図３（Ｃ）は、ワード線６に紙面の裏側か
ら表側に向けて適度な電流を流した状態である。ワード
線６から発生する磁界は紙面上で反時計回りになり、か
つ、電流を調節することによって、保磁力の小さい磁性
層４の磁化のみを反転している。この場合、磁性層４の
磁化の向きはＦ２方向であり、磁性層２の磁化の向きＦ
１と逆方向になっている。このように、磁性層２，４の
磁化の向きが互いに逆方向になっていることからＧＭＲ
効果が生じ、電極７間の抵抗は図３（Ｂ）の状態よりも
高くなる。

【０００６】以上のように、磁性層２，４の磁化の向き
をコントロールすることによって、複数の抵抗値が得ら
れる。これによって、論理値の「０」又は「１」の情報
を記録することが可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な従来技術では、３層構造のメモリセル（ＭＲ素子）が
基板平面上に二次元的に配列されている。このため、記
憶密度が基板面積で規制されてしまい、記憶容量に限界
が生じてくる。一方、今日では、更に大記憶容量が必要
とされており、記憶容量の増大を図る必要がある。

【０００８】本発明は、以上の点に着目したので、基板
面積の制約を受けることなく、大きな記憶容量を得るこ
とができる磁性メモリを提供することを、その目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１磁性層と
第２磁性層との間に非磁性層が形成されており、前記第
１及び第２の磁性層における磁化の向きによって情報を
記憶するメモリにおいて、前記第１磁性層，第２磁性
層，及び非磁性層を含むメモリセルを、絶縁層を介して
積層配置することにより多層化したことを特徴とする。
他の発明は、前記メモリセルを、前記絶縁層に軟磁性層
を加えて積層配置したことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。上述した従来技術に対応する構成要
素には、同一の符号を用いることとする。まず、図１を
参照して実施形態１を説明する。図１には、実施形態１
の主要断面が示されている。同図に示すように、上述し
た積層構造を、更に２組積層した多層構成となってい
る。すなわち、セル１０は、上述したように、非磁性基
板１１，第一磁性層１２，非磁性スペーサ層１３，第二
磁性層１４，絶縁層１５，情報記録用ワード線１６が順
に積層された構造となっている。なお、磁性層１２，１
４及び非磁性スペーサ層１３の左右側方には、センス線
に接続する電極１７，１７が形成されている。

【００１１】次に、セル２０は、前記絶縁層１５及び前
記ワード線１６上に形成された絶縁層１８を挟んで、セ
ル１０上に積層形成されている。すなわち、絶縁層１８
上に、第一磁性層２２，非磁性スペーサ層２３，第二磁
性層２４，絶縁層２５，情報記録用ワード線２６が順に
積層されている。また、磁性層２２，２４及び非磁性ス
ペーサ層２３の左右側方には、センス線に接続する電極
２７，２７が形成されている。このように、本形態で
は、絶縁層１８を介してセル１０とセル２０が積層され
た多層セル構造となっている。絶縁層１８の膜厚を最適
化することにより、垂直方向（図の上下方向）に配置さ
れたセル１０，２０が互いに影響を及ぼすことのない多
層セルメモリを得ることができる。

【００１２】各層は、ＤＣマグネトロンスパッタリング
装置及びプラズマＣＶＤ装置を用いて、以下の条件で成
膜される。非磁性基板１１としては、ソーダライムガラ
スが使用される。第一磁性層１２，２２は、スパッタリ
ングによって形成される。そのターゲットとしては、例
えばＣｏが使用され、ガスとして気圧０．５ＰａのＡｒ
が使用される。そして、基板温度を室温として、直流電
力１ｋｗでスパッタリングを行い、例えば３０ｎｍの膜
厚の第一磁性層１２，２２を形成する。

【００１３】次に、非磁性スペーサ層１３，２３も、同
様にスパッタリングによって形成される。この場合は、
ターゲットとしてＣｕが使用され、同様に、気圧０．５
ＰａのＡｒガス雰囲気中で、直流電力が０．３ｋｗ，基
板温度が室温で、例えば膜厚３ｎｍの非磁性スペーサ層
１３，２３を形成する。

【００１４】次に、第二磁性層１４，２４も、同様にス
パッタリングによって形成する。ターゲットとしては、
例えばＮｉＦｅ₂₀が用いられる。そして、上述した第一
磁性層１２，２２と同様に、気圧０．５ＰａのＡｒガス
雰囲気中で、直流電力を１ｋｗ，基板温度を室温とし
て、膜厚３０ｎｍの第二磁性層１４，２４を形成する。

【００１５】次に、絶縁層１５，２５は、プラズマＣＶ
ＤによるＳｉＯ₂膜によって形成する。膜厚は、例えば
２００ｎｍである。また、絶縁層１８も、同様にプラズ
マＣＶＤによるＳｉＯ₂膜によって形成する。この絶縁
層１８の膜厚は、例えば１μｍである。

【００１６】以上のように、セル１０とセル２０は、膜
厚１μｍの絶縁層１８によって隔てられている。このた
め、セル１０のワード線１６に電流を流したときに発生
する磁界がセル２０の磁性層２２，２４に及ぼす影響
は、良好に低減される。なお、セル２０のワード線２６
は、セル１０の磁性層１２，１４と距離的に更に離れて
いる。このため、ワード線２６に電流を流したときに発
生する磁界がセル１０の磁性層１２，１４に及ぼす影響
も、同様に回避される。

【００１７】次に、図２を参照しながら本発明の他の実
施形態を説明する。上述した実施形態では、上下のセル
１０，２０を分離するため、絶縁層１８を設けている。
しかし、下側のセル１０に情報を記録する際に、上側の
セル２０に影響を及ぼさないようにするためには、絶縁
層１８として１μｍ以上の膜厚が必要になる。本形態
は、このような点を改善したものである。なお、上述し
た実施形態１と対応する構成要素には、同一の符号を用
いることとする。図２に示すように、本形態では、下側
セル１０と上側セル２０との間に、絶縁層３８，軟磁性
層３９，絶縁層４０を積層形成した構成となっている。

【００１８】これらのうち、絶縁層３８は、前記実施形
態と同様にＳｉＯ₂によって形成されるが、その膜厚は
２００ｎｍである。軟磁性層３９は、スパッタリングに
よって形成されている。ターゲットとしては、ＣｏＺｒ
₇Ｎｂ₅が使用される。そして、圧力０．５ＰａのＡｒガ
ス雰囲気中で直流電力１ｋｗ，基板温度が室温の条件
で、膜厚５０ｎｍの軟磁性層３９を形成する。絶縁層４
０も、絶縁層３８と同様にプラズマＣＶＤによるＳｉＯ
₂によって形成される。膜厚は、例えば２００ｎｍであ
る。

【００１９】本形態では、軟磁性層３９が磁気シールド
の役割を果たす。このため、絶縁層３８，４０の膜厚を
薄くすることが可能となる。前記例では、絶縁層３８，
４０の合計膜厚を２００＋２００＝４００ｎｍとした
が、下部セル１０と上部セル２０の干渉は見られなかっ
た。また、絶縁層３８，４０の膜厚を薄くすることによ
り、生産性の向上が達成された。

【００２０】なお、本発明は、何ら上記実施例に限定さ
れるものではなく、例えば以下のものも含まれる。（１）前記形態は、いずれも、センス電流を磁性膜面内
に流すＣＩＰ構造セルに本発明を適用したものである
が、センス電流を磁性膜に対して垂直に流すＣＰＰ構造
セルに対しても、同様に本発明を適用してセルを多積層
化することが可能である。メモリセルの積層数を３以上
としてもよい。（２）前記実施形態に示した材料や製法も一例であり、
必要に応じて適宜変更してよい。また、ＭＲ素子の積層
構造も一例であり、必要に応じて付加層を設けてよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
メモリセルを積層化することとしたので、基板面積の制
約を受けることなく、大きな記憶容量を得ることができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の主要断面を示す図であ
る。

【図２】本発明の他の実施形態の主要断面を示す図であ
る。

【図３】磁性メモリの一例を示す図である。

【符号の説明】

１０，２０…セル１１…非磁性基板１２，２２…第一磁性層１３，２３…非磁性スペーサ層１４，２４…第二磁性層１５，２５…絶縁層１６，２６…情報記録用ワード線１７，２７…電極１８…絶縁層３８，４０…絶縁層３９…軟磁性層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１磁性層と第２磁性層との間に非磁性
層が形成されており、前記第１及び第２の磁性層におけ
る磁化の向きによって情報を記憶するメモリにおいて、前記第１磁性層，第２磁性層，及び非磁性層を含むメモ
リセルを、絶縁層を介して積層配置することにより多層
化したことを特徴とする磁性メモリ。
【請求項２】前記メモリセルを、前記絶縁層に軟磁性
層を加えて積層配置したことを特徴とする請求項１記載
の磁性メモリ。