JP2000348482A - 磁気メモリデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 隣接セルへの影響を低減させて各磁気メモリ
素子に均一な情報の記録ができる磁気メモリデバイスを
提供する。 【解決手段】 磁気メモリデバイス１０は、磁気メモリ
媒体１と、コア２と、コア２に巻回されたコイル３とを
備える。コア２とコイル３とにより磁界印加手段を構成
し、コア２はフェライトから成る。コイル３に電流を流
すことによりコア２の端面６と端面７との間に平行磁界
が生成され、コイル３に流す電流の向きを制御すること
により端面６と端面７との間に生成される平行磁界の方
向は、矢印４または矢印５の方向となる。磁気メモリ媒
体１は、端面６と端面７との間に配置されるため磁気メ
モリ媒体１の面内方向に全体に平行磁界が印加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果を用
いた磁気メモリ素子をマトリックス状に配列した磁気メ
モリデバイスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高密度性、速応性、不揮発性を備
えた固体記録素子として、磁気抵抗効果を利用したラン
ダム・アクセス・メモリが注目されている。このような
磁気メモリ素子によれば、磁性層の磁化の方向によって
情報を記録することができ、記録情報を半永久的に保持
する不揮発性メモリとすることができる。このため、例
えば携帯端末やカードの情報記録素子等の各種の記録素
子としての利用が期待されている。特に、巨大磁気抵抗
効果（ＧＭＲ）を用いた磁気メモリ素子は、ＧＭＲの高
出力特性を利用することができ、高速読み出しが可能で
あるため期待されている。

【０００３】このようなＧＭＲを用いた磁気メモリ素子
の具体的なセル構造として、例えば特開平９−９１９５
１号公報に、書き込み線および読み出し線などを配置し
た集積構造が開示されている。この集積素子構造におい
ては、各メモリセルをマトリックス状に配置し、横方向
には読み出し線で直列に接続すると共に、縦方向には各
セルの上に共通の書き込み線を配置している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、メモリセルの
集積度が高まるにつれて、情報を記録する際に書き込み
線から発生する磁界が他の隣接セルに漏洩し、誤動作等
が発生するという問題が生じる。

【０００５】また、情報を記録するための磁界は書き込
み線に電流を流すことにより発生させるため、書き込み
線に断線が生じたときは正確な情報の記録ができないと
いう問題が生じると共に、この書き込み線は、通常、ミ
クロンオーダーであるため磁気メモリデバイス全体に亘
って均一に形成することは困難であり、書き込み線に流
れる電流は各磁気メモリ素子の位置で異なる結果、各磁
気メモリ素子に均一な磁界が印加できないという問題が
生じる。

【０００６】更に、情報の記録に用いる磁界の強度を低
下させることも必要である。

【０００７】そこで、本願発明は、かかる問題を解決
し、隣接セルへの影響を低減させて各磁気メモリ素子に
均一な情報の記録ができる磁気メモリデバイスを提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１に係る発明は、磁気メモリ媒体と、磁界印加手段とを
含む磁気メモリデバイスである。

【０００９】磁気メモリ媒体は、マトリックス状に配列
された磁気メモリ素子と、その磁気メモリ素子を加熱す
る加熱手段とから成る。

【００１０】また、磁界印加手段は、情報の記録および
／または再生のために磁気メモリ媒体に磁界を印加す
る。

【００１１】そして、加熱手段は、磁気メモリ素子のう
ち、選択した磁気メモリ素子に対してのみ磁界印加手段
からの磁界によって動作可能となるように磁気メモリ素
子を加熱する。

【００１２】請求項１に記載された磁気メモリデバイス
においては、磁界印加手段によって磁気メモリ媒体の全
体に磁界が印加される。そして、加熱手段によって磁気
メモリ媒体にマトリックス状に配列された磁気メモリ素
子のうち、情報を記録または再生しようとする磁気メモ
リ素子が選択的に加熱され、各磁気メモリ素子に情報が
記録、再生される。

【００１３】従って、請求項１に記載された発明によれ
ば、磁界は磁気メモリ媒体の全体に印加されるので、各
磁気メモリ素子に印加される磁界を均一にできる。ま
た、各磁気メモリ素子毎に磁界を印加するための配線を
する必要がない。更に、各磁気メモリ素子は、加熱手段
により選択的に加熱されるので、他の磁気メモリ素子に
誤って情報が記録されたり、誤って情報が再生されたり
することがない。

【００１４】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
記載された磁気メモリデバイスにおいて、加熱手段が、
磁気メモリ素子のマトリックスに沿って配置され、各磁
気メモリ素子上で交差するように延びる第１の加熱電流
線および第２の加熱電流線と、第１の加熱電流線と第２
の加熱電流線の交差部でこれらに挟まれるように設けら
れる抵抗発熱層とを備える磁気メモリデバイスである。

【００１５】請求項２に記載された磁気メモリデバイス
においては、第１の加熱電流線と第２の加熱電流線との
間に電流を流すことにより抵抗発熱層に電流に流れ、抵
抗発熱層から発熱が起こり各磁気メモリ素子が加熱され
る。そして、その加熱された磁気メモリ素子に情報が記
録および／または再生される。

【００１６】従って、請求項２に記載された発明よれ
ば、抵抗発熱層に電流を流すことにより各磁気メモリ素
子を加熱するので、情報の記録および再生のための各磁
気メモリ素子の選択性が向上する。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
つつ説明する。図１を参照して、本願発明に係る磁気メ
モリデバイス１０は、磁気メモリ媒体１と、コア２と、
コア２に巻回されたコイル３とを備える。

【００１８】コア２とコイル３とにより磁界印加手段を
構成し、コア２はフェライトから成る。

【００１９】コイル３に電流を流すことによりコア２の
端面６と端面７との間に平行磁界が生成され、コイル３
に流す電流の向きを制御することにより端面６と端面７
との間に生成される平行磁界の方向は、矢印４または矢
印５の方向となる。

【００２０】磁気メモリ媒体１は、端面６と端面７との
間に配置されるため磁気メモリ媒体１の面内方向に全体
に平行磁界が印加される。

【００２１】図２を参照して、磁気メモリ媒体１の詳細
な平面構造について説明する。複数の磁気メモリ素子２
０は、マトリックス状に配置されており、マトリックス
状に配置された各磁気メモリ素子２０の上には、横方向
に読み出しビット線２１が設けられる。読み出しビット
線２１は、横方向に配列した各磁気メモリ素子２０に共
通の読み出しビット線として設けられている。

【００２２】各磁気メモリ素子２０の下方には、縦方向
に延びるワード線２２が設けられている。ワード線２２
は、縦方向に配列した各磁気メモリ素子２０に共通のワ
ード線として設けられている。ワード線２２の下方に
は、抵抗発熱層２３が設けられている。抵抗発熱層２３
の下方には、読み出しビット線２１と同じ横方向に加熱
ビット線２４が設けられている。加熱ビット線２４は、
横方向に配列した各磁気メモリ素子２０に対し共通の加
熱ビット線となるように設けられている。

【００２３】読み出しビット線２１、ワード線２２、お
よび加熱ビット線２４は、本実施の形態ではＡｌから形
成されている。また、抵抗発熱層２３は、ＳｉＮから形
成されている。

【００２４】図３は、図２に磁気メモリ素子２０の１つ
を拡大して示す模式的斜視図である。磁気メモリ素子２
０は、図３に示すように、記録層２０２の上に再生層２
０１を積層した磁気抵抗効果膜から形成されている。再
生層２０１の保磁力は、記録層２０２の保磁力よりも小
さい保磁力となるように設定されている。従って、ここ
で用いられている磁気抵抗効果膜は保磁力差型の磁気抵
抗効果膜である。本実施の形態において、記録層２０２
はＣｏから形成されており、再生層２０１はＮｉＦｅか
ら形成されている。記録層２０２、再生層２０１から成
る磁気抵抗効果膜の磁気抵抗変化は、ワード線２２と読
み出しビット線２１との間を流れるセンス電流の抵抗変
化から検出することができる。

【００２５】また、磁気メモリ素子２０を加熱するに
は、ワード線２２と加熱ビット線２４との間に電流を流
す。これによりワード線２２と加熱ビット線２４との交
差部分で、これらに挟まれている抵抗発熱層２３の部分
が発熱し、これによって、その上に位置する磁気メモリ
素子２０を加熱することができる。従って、本実施の形
態では、ワード線２２、抵抗発熱層２３、および加熱ビ
ット線２４から加熱手段が構成されている。

【００２６】選択した磁気メモリ素子に対して加熱する
には、該磁気メモリ素子を通るワード線２２と加熱ビッ
ト線２４の間で電流を流し、ワード線２２と加熱ビット
線２４の交差部分における抵抗発熱層２３を発熱させる
ことによって該磁気メモリ素子２０を加熱することがで
きる。

【００２７】図４は、図３に示す磁気メモリ素子に情報
を記録する際の動作を説明するための断面図である。

【００２８】図４を参照して、非磁性の支持基板２５の
上には磁気メモリ素子のマトリックスの横方向に延びる
加熱ビット線２４が設けられており、加熱ビット線２４
の上には、抵抗発熱層２３が設けられている。抵抗発熱
層２３の上には、磁気メモリ素子のマトリックスの縦方
向に延びるワード線２２が設けられている。ワード線２
２の上には、磁気メモリ素子２０の磁気抵抗効果膜を構
成する記録層２０２、再生層２０１が積層されている。
再生層２０１の上には、磁気メモリ素子２０のマトリッ
クスの横方向に延びる読み出しビット線２１が設けられ
ている。磁気メモリ素子２０と、隣接する磁気メモリ素
子との間には絶縁層２０３、および２０４が設けられて
いる。絶縁層２０３、および２０４は電気的な絶縁性が
得られるものであると共に、熱的な絶縁性が得られるも
のであることが好ましい。

【００２９】図４の（ａ）は、記録層２０２に、”→”
の方向に磁化方向を制御して情報を記録するときの状態
を示している。

【００３０】まず、記録層２０２の保磁力を小さくし、
小さな動作磁界で磁化方向を設定可能にするため、記録
層２０２を加熱する。選択した磁気メモリ素子２０を通
るワード線２２と、選択した磁気メモリ素子２０を通る
加熱ビット線２４を選択し、これらの間に電流を流すこ
とにより、ワード線２２と加熱ビット線２４との交差部
分における抵抗発熱層２３を発熱させる。抵抗発熱層２
３から発生した熱は、記録層２０２に伝達し、記録層２
０２が加熱され、その保磁力が低下する。この状態でコ
イル３に電流を流すことにより記録層２０２、再生層２
０１に平行な方向に磁界４０を発生させる。この磁界４
０が記録層２０２に印加されることにより、記録層２０
２の磁化方向は、”→”の方向に設定される。これによ
り、記録層２０２に情報が記録される。

【００３１】選択した磁気メモリ素子２０に隣接するセ
ル（磁気メモリ素子）においては、その記録層が積極的
には加熱されていないので、保磁力が低減しておらず、
コイル３に電流を流すことにより発生する磁界４０の影
響を受けることがない。従って、隣接セルには影響を与
えることなく、選択した磁気メモリ素子のみに情報を記
録することができる。

【００３２】図４の（ａ）に示す実施の形態では、再生
層２０１の磁化方向も、記録層２０２と同様の方向に設
定されているが、記録層２０２への記録に際しては、再
生層２０１の磁化方向は特に関係しないので、記録の際
に再生層２０１の磁化方向が変化してもよいし、変化し
なくとも良い。なお、記録層２０２への記録の際に、再
生層２０１の磁化方向が変化するか否かは、再生層２０
１が加熱される程度、およびその温度における保磁力と
磁界４０の強度に依存している。

【００３３】図４の（ｂ）に示すように、記録層２０２
の磁化方向を”←”の方向に設定するには、ワード線２
２と加熱ビット線２４との間に電流を流し、それらの交
差部分における抵抗発熱層２３を発熱させ、これによっ
て記録層２０２を加熱した後、コイル３に電流を流すこ
とにより記録層２０２、再生層２０１に平行な方向の磁
界４１を生成する。そして、この磁界４１により記録層
２０２の磁化方向が”←”の方向に設定される。上記と
同様に、選択した磁気メモリ素子２０の記録層２０２の
みが磁界４１によって磁化方向が変化するように加熱さ
れ、保磁力が小さくなっているので、選択した磁気メモ
リ素子２０の記録層２０２のみが磁界４１によって記録
される。従って、隣接セルの記録層に影響を与えること
なく、選択した磁気メモリ素子のみに情報を記録するこ
とができる。

【００３４】図５は、磁気メモリ素子２０に記録した情
報を再生するときの動作を説明するための断面図であ
る。図５の（ａ）および（ｂ）は、図４の（ａ）に示す
ように、記録層２０２に”→”の磁化方向を設定して記
録したときの情報を再生するときの状態を示している。
また、図５の（ｃ）および（ｄ）は、図４の（ｂ）に示
すように、記録層２０２に”←”の磁化方向を設定して
記録したときの情報を再生するときの状態を示すしてい
る。

【００３５】記録層２０２に記録された情報を再生する
際には、ワード線２２と読み出しビット線２１との間に
センス電流を流し、磁気メモリ素子２０の抵抗値の変化
を読み取ることにより検出する。

【００３６】図５の（ａ）に示すように、コイル３に電
流を流すことにより、”→”方向の磁界５１を磁気メモ
リ素子２０に印加する。この場合、コイル３に流す電流
は、これによって発生する磁界５１が相対的に保磁力の
大きい記録層２０２の磁化方向は変化させず、相対的に
保磁力の小さい再生層２０１の磁化方向のみを変化し得
るような磁界強度となるようにその電流量が設定され
る。再生層２０１の磁化方向はもともと”→”の方向で
あるので、その磁化方向が維持される。

【００３７】次に、図５の（ｂ）に示すように、コイル
３に電流を流すことにより、”←”方向の磁界５２を磁
気メモリ素子２０に印加する。この磁界５２により、再
生層２０１の磁化方向のみが反転し、”←”の方向に設
定される。従って、記録層２０２の磁化方向と再生層２
０１の磁化方向とが逆方向となり、磁気抵抗効果膜の抵
抗が増加する。図５の（ａ）に示す状態から図５の
（ｂ）に示す状態に再生層２０１の磁化方向を変化させ
ることにより、磁気メモリ素子２０の磁気抵抗値が増加
するので、この抵抗値を検出することにより、記録層２
０２の磁化方向を知ることができ、記録層２０２に記録
された情報を再生することができる。

【００３８】図５の（ｃ）および（ｄ）を参照して、記
録層２０２に”←”の磁化方向を設定して記録したとき
の情報の再生について説明する。図５の（ｃ）に示すよ
うに、コイル３に電流を流すことにより、”→”方向の
磁界５１を磁気メモリ素子２０に印加する。この磁界５
１により、再生層２０１の磁化方向のみが”→”方向を
向く。そして、コイル３に電流を流すことにより、”
←”方向の磁界５２を磁気メモリ素子２０に印加する。
この磁界５２により、再生層２０１の磁化方向のみが反
転し、”←”の方向に設定される。従って、記録層２０
２の磁化方向と再生層２０１の磁化方向とが同方向とな
り、磁気抵抗効果膜の抵抗が減少する。図５の（ｃ）に
示す状態から図５の（ｄ）に示す状態に再生層２０１の
磁化方向を変化させることにより、磁気メモリ素子２０
の磁気抵抗値が減少するので、この抵抗値を検出するこ
とにより、記録層２０２の磁化方向を知ることができ、
記録層２０２に記録された情報を再生することができ
る。

【００３９】上記の再生方法では、再生前に加熱手段に
よって磁気メモリ素子を加熱していない。これは、ワー
ド線２２及び読み出しビット線２１を選択することによ
り、その交差部分の磁気メモリ素子の磁気抵抗値の変化
を選択して検出することができるので、隣接セルの影響
を受けることがないからである。しかしながら、選択し
た磁気メモリ素子における再生層の磁化方向のみを変化
させる必要がある場合には、加熱手段を用いて再生層を
加熱し、再生層の保磁力を小さくし、動作磁界を低下さ
せて磁界を印加させても良い。

【００４０】本願発明に係る磁気メモリデバイスは、図
１に示す磁気メモリデバイス１０に限らず、図６に示す
磁気メモリデバイス１００であっても良い。磁気メモリ
デバイス１００は、磁気メモリ媒体１と、金属体１１０
とを備える。金属体１１０は、磁気メモリ媒体１と平行
な面６０を有する筒状体である。そして、金属体１１０
に矢印８または矢印９方向の電流を流すことにより、そ
れぞれ、矢印６１または矢印６２方向の平行な磁界を磁
気メモリ媒体１に印加できる。従って、磁気メモリデバ
イス１００においては、金属体１１０が磁界印加手段を
構成する。

【００４１】磁気メモリデバイス１００においても、上
記説明したのと同様にして磁気メモリ媒体１に情報を記
録し、その記録した情報を再生することができる。

【００４２】また、金属体１１０に電流を流すことによ
り磁界印加手段を構成しなくても、絶縁体で金属体１１
０と同形状の筒状体を形成し、その筒状体の側面にコイ
ルを巻き、矢印８または矢印９に示す方向の電流を流す
ことによって磁界印加手段を構成しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気メモリデバイスの構成図である。

【図２】磁気メモリ媒体の平面図である。

【図３】磁気メモリ素子の斜視図である。

【図４】磁気メモリ素子への情報の記録を説明するため
の図である。

【図５】磁気メモリ素子からの情報の再生を説明するた
めの図である。

【図６】磁気メモリデバイスの他の構成図である。

【符号の説明】

１・・・磁気メモリ媒体 ２・・・コア ３・・・コイル ４、５、４０、４１、５１、５２、６１、６２・・・磁
界 ６、７・・・端面 ８、９・・・電流 １０、１００・・・磁気メモリデバイス ２０・・・磁気メモリ素子 ２１・・・読み出しビット線 ２２・・・ワード線 ２３・・・抵抗発熱層 ２４・・・加熱ビット線 ２５・・・基板 ６０・・・面 ２０１・・・再生層 ２０２・・・記録層 ２０３、２０４・・・絶縁層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリックス状に配列された磁気メモリ
   素子と、前記磁気メモリ素子を加熱する加熱手段とから
   成る磁気メモリ媒体と、 情報の記録および／または再生のために前記磁気メモリ
   媒体に磁界を印加する磁界印加手段とを含み、 前記加熱手段は、前記磁気メモリ素子のうち、選択した
   磁気メモリ素子に対してのみ前記磁界印加手段からの磁
   界によって動作可能となるように該磁気メモリ素子を加
   熱する磁気メモリデバイス。
2. 【請求項２】 前記加熱手段が、前記磁気メモリ素子の
   マトリックスに沿って配置され、各磁気メモリ素子上で
   交差するように延びる第１の加熱電流線および第２の加
   熱電流線と、該第１の加熱電流線と第２の加熱電流線の
   交差部でこれらに挟まれるように設けられる抵抗発熱層
   とを備える請求項１記載の磁気メモリデバイス。