JP2002074936A - 磁気デバイス - Google Patents

磁気デバイス

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JP2002074936A
JP2002074936A JP2000263394A JP2000263394A JP2002074936A JP 2002074936 A JP2002074936 A JP 2002074936A JP 2000263394 A JP2000263394 A JP 2000263394A JP 2000263394 A JP2000263394 A JP 2000263394A JP 2002074936 A JP2002074936 A JP 2002074936A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＰＰ型巨大磁気抵抗デバイス、特に固体磁
気メモリーにおける有効な書き込み配線を提供すること
を目的とする。各磁性体を均一に、少ない電流量で書き
込むこと、セルの選択性を改善することを目的とする。 【解決手段】 基板上に細孔層があり、且つ該細孔層の
上下に配線を有する磁気デバイスにおいて、該細孔中の
一部もしくはすべてに磁性層と非磁性層が積層され、細
孔の一部を隣接する積層磁性体への書き込み線とする。
特に細孔層として陽極酸化アルミナ層を用いること、セ
ル選択性を高める遮断細孔を設けることが有効である。
積層磁性体にはＣo/Ｃu組成が、書き込み配線にはＣuが
有効であり、細孔はハニカム配列、長方配列が好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の磁気デバイスは、磁
気メモリーや磁気センサー、スピン演算デバイスなど広
い範囲で利用可能である。特に本発明は、固体磁気メモ
リデバイスの一部として有効である。
【０００２】
【従来の技術】従来固体メモリーデバイスとしては、Ｄ
ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、
ＦｅＲＡＭ（もしくはＦＲＡＭ）が用いられてきた。し
かし、近年不揮発性、高速性、高密度化の観点から磁気
固体メモリ、特にＴＭＲやＧＭＲ効果を用いたメモリに
興味が持たれ、研究が進んでいる。ここでは、本発明に
関連深い、固体磁気メモリについて説明する。
【０００３】[巨大磁気抵抗(ＧＭＲ)]まず、本発明に関
わる巨大磁気抵抗について簡単に説明する。1986〜1988
年にＦertらとＧrunbergらは、強磁性(Ｆe)/非磁性(Ｃ
r)人工格子において、従来知られていたＡＭＲよりさら
に巨大な磁気抵抗を発見し、これを巨大磁気抵抗(Ｇian
t Ｍagneto-Ｒesistance,ＧＭＲ)と呼んだ。ＧＭＲは印
加磁場に対して負の抵抗変化率を有し、抵抗率の変化が
大きい(数十％)特徴を有する。
【０００４】ＧＭＲの発生機構としては定性的に以下の
様に説明されている。まず磁場が無い場合には人工格子
の磁性層が反強磁性的に配列している(層間反強磁性)。
ここに磁場を印加すると各層の磁化が平行になってい
く。この際伝導電子が磁化反平行状態で強く散乱され、
磁化平行状態で弱く散乱される様なスピンに依存した機
構を受けて電気抵抗が磁場により減少する。
【０００５】理論的には、ＲＫＫＹ型の長距離性交換相
互作用や量子井戸モデルにより層間磁化の反平行性につ
いて研究されており、伝導電子の２流体モデルに基づい
た理論により層間のスピン依存散乱が議論されている。
【０００６】このＧＭＲ効果をメモリ等のデバイスとし
て利用するには、一部の磁性層の磁化の向きを固定化
し、その他の磁性層の磁化の向きを変化させてメモリと
している。この様な構成のデバイスをスピンバルブ型と
呼んでいる。また、磁化の向きが変わらない層(高い保
持力を有する層)をハード層、磁化の向きを変える層(低
い保持力を有する層)をフリー層と呼んでいる。これと
は逆にハード層に記録し、フリー層を反転させてその抵
抗変化から磁化状態(メモリー状態)を読み取る方法も採
用されている。
【０００７】上記ＧＭＲにはＣIＰ型、ＣＰＰ型、その
混合の型であるＣＡＰ型、及びグラニュラー合金型など
が知られている。一般的にはその作製容易性からＣIＰ
構造が最も研究されている。しかし電流が積層面に平行
に流れるＣIＰ型は界面スピン散乱をしない伝導電子の
寄与などにより、抵抗率変化は４０〜５０％程度であ
る。これと比較し電流が積層面に垂直に流れるＣＰＰ型
は、積層界面ですべての電子がそのスピン状態に依存し
たスピン散乱を受けること、及び積層構造に由来するエ
ネルギーギャップによるフェルミ速度増大の効果などに
より抵抗率変化は１００％を超える場合もあり、ＣＰＰ
型の方が基本的な特性は良い。
【０００８】しかしながら、ＣＰＰ型は膜面に垂直に電
気を流すので、その抵抗自体は非常に小さな値になりが
ちである。そのため、非常に断面積の小さな形状にする
必要性がある。
【０００９】また、後述するＴＭＲのようにセル自身が
薄い場合には有効に２本の上下配線で書き込みが可能で
あるが、ＣＰＰ型ＧＭＲセル、特に積層方向を基板に垂
直方向に配置したセルを用いる場合には、上下配線によ
る磁界発生方法では積層両端近傍と積層中央近傍での磁
界が異なり、有効に書き込みが出来なくなる場合があ
る。すなわち、積層セル中央付近での磁界が弱くなり、
中央部分の磁性層で書き込みが行われなかったり、中央
付近に書き込む用に書き込み電流を大きくすると、選択
されていないセルへの書き込みが発生したりする場合が
あるなどの問題点がある。
【００１０】この解決方法としてＣＰＰセル自身に電流
を流し、その電流が発生する自己磁界により回転磁化を
セル内部に形成させる方法が提案されている。しかしこ
の方法では、ある程度大きなセルが必要であるほか、読
み取り電流での磁化の乱れなどの問題点が発生する場合
がある。
【００１１】＜トンネル型磁気メモリー(ＴＭＲ)＞トン
ネル接合を用いたメモリーセルとしては特開平１０-１
９００９０号公報に開示されている様なスピンバルブ型
が一般的である。この様なセルを用いたメモリーデバイ
スについて図６を用いて説明する。
【００１２】図中６１はメモリーセルであり、ピン層、
絶縁層、メモリ層などの積層構造からなっている。６２
はＢ線、６３はＧ線、６４はＷ線である。磁性層におけ
る磁化の向きは普通セルの長軸方向の何れかの方向を向
いている。
【００１３】特に絶縁層を挟んだ２枚の磁性層の向きが
等しいときトンネル電流が大きくなり、セルの抵抗値は
小さくなる。逆に絶縁層を挟んだ２枚の磁性層の向きが
逆向きの場合トンネル電流は小さくなり、セルの抵抗値
は大きくなる。
【００１４】この磁性体層の向きは、普通２枚の磁性体
層の内の１つの磁性体層では固定しておき(ハード層)、
もう一方の磁性体層の磁化の向きを変えて(フリー層)い
る。このフリー層の磁化の向きは、Ｂ線やＷ線に流す電
流により発生された磁界により制御され、保持される。
すなわち、Ｂ線から発生される磁界とＷ線から発生され
る磁界のベクトル和により、選択されたセル部分にのみ
書き込みが行われる。
【００１５】読み出しはＢ線とＧ線によって行う。セル
の選択はＧ線に接続されているＭＯＳＦＥＴで行われ
る。
【００１６】ＴＭＲ型の抵抗変化率は計算上いくらでも
大きくできるが、実際に作製できる値としては４０〜６
０％程度である。また、作製上および特性上もっとも問
題となっているのは絶縁層の作製方法と抵抗変化率のバ
イアス依存性である。すなわち、１nｍ程度の絶縁層を
均一に作製する必要性があるが、これは作製上困難を伴
う。また、電圧を大きくすると抵抗変化率が大きく低下
していくバイアス依存性問題が発生する場合がある。こ
れらの問題点は前記ＧＭＲデバイスには存在しなかった
ものである。
【００１７】次に、本発明はＣＰＰ型のＧＭＲ構造を用
いるので、アスペクト比の大きな細孔が必要となる。こ
の構造を得る方法として、トラックエッチによるメンブ
レンフィルターや陽極酸化アルミナが知られている。以
下、最も好ましい陽極酸化皮膜について詳しく説明す
る。
【００１８】＜陽極酸化アルミナについて＞Ａl板を硫
酸、シュウ酸、りん酸などの酸性電解液中で陽極酸化す
ると、ポーラス型陽極酸化皮膜である陽極酸化アルミナ
層が形成される(たとえばＲ.Ｃ.Ｆurneaux,Ｗ.Ｒ.Ｒigb
y&Ａ.Ｐ.Ｄavidson ＮＡＴＵＲＥ Ｖol.３３７ Ｐ147(1
989)等参照)。このポーラス皮膜の特徴は、直径が数nｍ
〜数百nｍの極めて微細な円柱状細孔(ナノホール)１１
が、数十nｍ〜数百nｍの間隔で平行に配列するという特
異的な幾何学的構造を有することにある。この円柱状の
細孔は、高いアスペクト比を有し、断面の径の一様性に
も優れている。
【００１９】また、ポーラス皮膜の構造は、陽極酸化の
条件を変えることにより、ある程度制御することが可能
である。たとえば、陽極酸化電圧で細孔間隔を、陽極酸
化時間で細孔の深さを、ポアワイド処理により細孔径を
ある程度制御可能であることが知られている。ここでポ
アワイド処理とはアルミナのエッチング処理であり、普
通りん酸でのウェットエッチング処理を用いる。
【００２０】またポーラス皮膜の細孔の垂直性、直線性
及び独立性を改善するために、２段階の陽極酸化を行な
う方法、すなわち、陽極酸化を行って形成したポーラス
皮膜を一旦除去した後に再び陽極酸化を行なって、より
良い垂直性、直線性、独立性を示す細孔を有するポーラ
ス皮膜を作製する方法が提案されている(Japanese Jour
nal of Ａpplied Physics,Ｖol.３５,Ｐart ２,Ｎo.１
Ｂ,pp.L126-L129, 15 January 1996)。ここで、この方
法は最初の陽極酸化により形成した陽極酸化皮膜を除去
するときにできるＡl板の表面の窪みが、２度目の陽極
酸化の細孔の形成開始点となることを用いている。
【００２１】さらにポーラス皮膜の細孔の形状、間隔及
びパターンの制御性を改善するために、スタンパーを用
いて細孔の形成開始点を形成する方法、すなわち、複数
の突起を表面に備えた基板をＡl板の表面に押しつけて
できる窪みを細孔の形成開始点として形成した後に陽極
酸化を行なって、より良い形状、間隔及びパターンの制
御性を示す細孔を有するポーラス皮膜を作製する方法も
提案されている(中尾,特開平１０-１２１２９２号公報;
もしくは 益田,固体物理 ３１, 493(1996))。また、ハ
ニカムではなく同心円状に細孔を形成する技術が大久保
らにより特開平１１-２２４４２２号公報で報告されて
いる。また、スタンプ法以外にもＦIＢ法(Ｆocused Ion
Ｂeaｍ法)やフォトリソグラフィー法でも開始点の作製
が可能である。
【００２２】また、特開平１０-２８３６１８号公報に
は上記陽極酸化アルミナナノホール中にＧＭＲ特性を有
する積層磁性膜を埋め込む技術が開示されている。この
積層磁性体への磁化書き込みに関しては細孔表面に書き
込み配線することは開示されているが、アスペクト比の
高い細孔への書き込みに関しては未解決のままである。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】先に述べた一般的なＴ
ＭＲ型メモリ素子は、書きこみに多くの電流量が必要で
あり、その為デバイスの消費電力も大きいものであっ
た。また、メモリセルの作製不均一や書きこみ配線の不
均一性に起因する書きこみ部分以外のセルへの書きこみ
の発生や、選択されたセルへの書き込み不良などの問題
が生じる場合があった。
【００２４】また、膜厚方向にアスペクト比の大きいセ
ル構造においては、上下の交差する配線からでは書きこ
みが十分有効にできない場合があった。
【００２５】よって本発明の目的はこれらの問題点を鑑
み、アスペクト比が大きなセルへの有効な書きこみ手段
を有する磁気デバイスを提供することである。
【００２６】また、本発明の目的はより均一で、少ない
電流で効果的な書きこみが出来る磁気デバイスを提供す
ることである。
【００２７】また、本発明の目的はより高密度で、作製
が容易な磁気デバイスを提供することである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明の
以下の構成および製法により解決できる。
【００２９】すなわち、基板上に細孔層があり、且つ該
細孔層の上下に配線を有する磁気デバイスにおいて、該
細孔中の一部もしくはすべてに磁性層と非磁性層が積層
されており、且つ該細孔の一部を隣接する細孔中の積層
磁性体への書き込み線とすることを特徴とする磁気デバ
イスである。ここで、細孔層が陽極酸化アルミナ層であ
ることが有効である。この場合、該細孔の一部を磁界遮
断に用いることが好ましい。
【００３０】また、該磁性層の主成分がＣoであり、該
非磁性層の主成分がＣuであること、該書きこみ線の主
成分がＣuであることが特性上、及びデバイス作製上好
ましい。
【００３１】また、該細孔がハニカム配列をしており、
且つ該積層構造を有する細孔が該書きこみ配線細孔を取
り囲んでいる磁気デバイス、もしくは逆に該書きこみ配
線細孔が積層構造を有する細孔を取り囲んでいる磁気デ
バイスが好ましい。同様に該細孔が長方配列をしてお
り、且つ該積層構造を有する細孔が該書きこみ線細孔を
取り囲んでいる磁気デバイス、もしくは該細孔が長方配
列をしており、且つ該書きこみ線細孔が該積層構造を有
する細孔を取り囲んでいる磁気デバイスが好ましい。
【００３２】上記磁気デバイスにおいて、メモリなどの
不揮発性のスイッチング機能を有効に発揮させるために
は、該細孔の１つの断面積をＳ(cｍ2)、細孔の長さをＬ
(cｍ)としたとき、１０5＜Ｌ/Ｓ＜１０8が成り立つこと
が好ましい。
【００３３】
【発明の実施の形態】＜作用＞本発明の作用を図１、２
を用いて説明する。ここで図１はハニカム細孔を用いた
場合のデバイス構成の簡略図であり、図２はこの構成に
おける磁界発生、及び磁化の様子を示す簡略図である。
【００３４】図中１１は書き込み細孔、１２は積層磁性
体細孔、１３は遮断細孔、１４はユニットセル、１５は
細孔層、１６は読み取り下配線、１７は書き込み下配
線、１８は基板、１１１は書き込み上配線、１１２は読
み取り上配線、１１３は絶縁層、２１は発生磁界、２２
は書き込み電流、２３は非磁性層、２４はフリー磁性
層、２５はハード磁性層である。
【００３５】図１中、デバイスとしての１セルは図中点
線で囲ったユニットセル１４であり、書き込み細孔１
１、積層磁性体細孔１２、遮断細孔１３からなってい
る。ここで書き込みセル周囲には６個の積層磁性体セル
が存在するが、必ずしも６個である必要性は無い。ま
た、遮断細孔１３は必ずしも必要ではないが、書き込み
電流が隣接するメモリーセルの積層磁性体細孔に影響を
与えてしまう場合には必要である。特に効率的に遮断す
るには、遮断細孔に透磁率の高い軟磁性体を埋め込むこ
とが好ましい。
【００３６】書き込みセルに電流を印加すると、図２に
示した様に書き込みセル周囲には回転する磁界が発生す
る。この磁界がある一定以上になると積層磁性体セル中
の磁性層の一部の磁化が、この磁界方向に回転する。こ
の変化は積層磁性体の設計しだいで不揮発にすることが
可能でありメモリー作用がある。すなわち、十分に大き
な磁界を発生させると、図２cの右図に示す様にフリー
磁性層、ハード磁性層ともに同方向の磁化に着磁される
が、この状態から逆方向に磁界を印加していくと図２c
の左図のようにフリー層のみが反転していく。
【００３７】この磁化の変化はＧＭＲ、もしくはスピン
バルブ作用により積層磁性体セルの抵抗変化を引き起こ
すので、セルの抵抗を読み取ればメモリー状態を知るこ
とができる。この読み取りには積層磁性体セルに電流を
印加することになるが、書き込み電流より十分低い電流
値で行えば、メモリー状態を破壊しないで読み取ること
が可能である。
【００３８】ここで、書き込みセルは導電性があれば良
く、当然積層磁性体を用いても構わない。ただし、発熱
やエレクトロマイグレーションなどの問題を考慮する
と、銅などの低抵抗金属であることが好ましい。また、
積層磁性体としては、ＧＭＲもしくはスピンバルブ特性
を有するものであれば何でも構わないが、アスペクト比
の高いセル中に積層磁性体を作製するには電着法が適し
ており、電着法に有利な材料としては銅とコバルトの積
層膜が好ましい。
【００３９】磁気メモリーや磁気センサーとして利用す
るには、この磁性体層に大小２種類の保磁力を有する層
構成とすることが好ましい。何故なら、高い保磁力の磁
性層をハード層としてその磁化を固定し、低い保持力の
層をフリー層として、その磁化を書き込み電流で制御す
ることによりメモリーやセンサーとしての効果が生まれ
る。
【００４０】次に細孔配列について説明する。細孔配列
としては図１で示したハニカム配列以外にも各種のもの
が利用可能である。例えば、図３aに示したランダム配
列でも、数個の細孔で書き込み線とし、それに隣接した
複数の細孔を積層磁性体細孔とすることが可能である。
また、図３bには長方配列の特別な場合である正方配
列、図３cには長方配列を示す。
【００４１】また、書き込み配線セルと積層磁性体セル
の配列は図１や図３に示した様な書き込み細孔の周囲に
積層磁性体細孔を配置した形態以外にも、図４a,bに示
したような２つ以上の書き込み細孔の間に積層磁性体細
孔を配置することも可能である。但し、この場合には積
層磁性体細孔左右の書き込み線には逆向きの電流を流す
ことが必要である。
【００４２】また、図４bでは各書き込み線は１つのユ
ニットセル１４中の積層磁性体細孔への書き込み専用で
あるが、図４aの様に、各書き込み線が複数のユニット
セル中の積層磁性体細孔への書き込みを共有していても
構わない。ハニカム細孔で中心に積層磁性体細孔を、そ
の周囲に書き込み細孔を配置し、書き込み細孔に同方向
の電流を印加すると積層磁性体には回転磁化を発生させ
ることが出来る。この回転磁化も反磁界を減少させる上
で有利になる場合もある。
【００４３】次に細孔であるが、これは直径が数１０〜
数１００nｍであり、アスペクト比が５以上、望むべく
は５０以上が好ましい。この細孔を作製するには半導体
プロセスを用いることも可能であるが、アスペクト比が
大きく直径の厚み方向の変化が少ない細孔を作製するに
はアルミの陽極酸化ポーラス皮膜(陽極酸化アルミナナ
ノホール)を用いることが好ましい。
【００４４】上記被陽極酸化層としてはＡlが一般的に
用いられるが、Ａlを主成分とする膜で陽極酸化できる
ものならば、他の元素が含まれていてもかまわない。こ
のＡlの成膜には抵抗加熱による真空蒸着法、スパッタ
リング法、ＣＶＤ法などが利用できる。但し、ある程度
平坦な表面を有する膜を形成できる方法でなければ好ま
しくない。
【００４５】・応用について この磁気デバイスはメモリーセルを始め磁気スイッチン
グデバイス、磁気演算デバイスのシグナル検出部などに
利用可能である。本発明を特に磁気メモリーなどのスイ
ッチングデバイスとして利用する場合には、該細孔の１
つの断面積をＳ(cｍ2)、細孔の長さをＬ(cｍ)としたと
き、１０5＜Ｌ/Ｓ＜１０8であることが好ましい。これ
は各積層磁性体細孔中の磁性体の抵抗率が数〜数１０μ
Ω/cｍであることから、上記の条件のもとで各セルの抵
抗が数〜数ＫΩとなり、読み出しに都合が良くなるから
である。
【００４６】
【実施例】以下に実施例をあげて、本発明を説明する。
【００４７】[実施例１]本実施例ではハニカム細孔層を
メモリーセル及び書きこみ配線とした例を図を用いて説
明する。図５は細孔配列を作製する場合のプロセスを表
わす断面図である。
【００４８】まず、基板５１上に下配線５２である銅を
成膜した後パターニングし、その上にアルミ膜５３を約
１μｍ成膜した。そして、アルミ膜上部の細孔形成位置
に陽極酸化の開始点５４となるくぼみをＦIＢ法により
作製した。このとき開始点５４はハニカム配列であり、
各開始点の間隔は約２５０nｍとした。その後リン酸０.
３モル/Ｌ中で１００Ｖで陽極酸化したところ、図５cに
示す様な陽極酸化アルミナナノホール５５の層が下配線
５２上に形成された。
【００４９】細孔断面積は 10000〜30000nｍ2(Ｓ=10000
〜30000×１０-14cｍ2)、細孔の長さは 800〜1200nｍ
(Ｌ=800〜1200×１０-7cｍ)、Ｌ/Ｓ=0.027〜0.12×１０
7であった。
【００５０】次にこの試料を、硫酸コバルト 0.5Ｍ、硫
酸銅 0.001Ｍ からなる電解質中で、白金の対向電極と
共に浸してＡg-ＡgＣl参照電極のもと -0.56Ｖ、-1.2
Ｖ、-0.56Ｖ、-1.2Ｖ、の電圧を 30秒、0.15秒、30秒、
0.25秒印加した。この電着を積層磁性体が細孔上部まで
到達するまで繰り返してＣo,Ｃuの積層膜を成長させ、
図５dに示す積層磁性体５６を作製した。ここで -0.56
Ｖの電圧印加時は貴なイオンであるＣuのみ電着され、-
1.2Ｖ印加時には濃度の濃いＣoが主に電着され、結果と
して積層膜となった。また積層磁性体は下配線層が存在
する部分にのみ形成され、下配線層が無い部分には何も
電着されずに残った。この細孔は遮断細孔として利用さ
れる。
【００５１】そして中心の積層磁性体以外の積層磁性体
上に上部読み取り配線５７を作製し、絶縁膜５９を挟ん
で最上部に書き込み配線５８を作製した。
【００５２】そして、まず本実施例の下配線と上部読み
取り配線間の抵抗を磁場中で測定したところ、負の磁気
抵抗を示した。これは充填された積層膜がＧＭＲ効果を
示したためと考えられる。そして本発明のメモリー効果
を調べるため、まず、50ｍＡの電流を書き込み配線に印
加して初期状態とし、逆向きの電流を徐々に増加させな
がら印加して下地電極と上部読み取り配線間の抵抗を測
定したところ、書き込み電流 -20ｍＡにて抵抗が増大す
ることが確認された。そして、書き込み電流を遮断して
も、抵抗は大きいまま保存された。これは膜厚の厚いＣ
o磁性層がハード層、膜厚の薄いＣo層がフリー層として
機能していると考えられる。
【００５３】また比較のため書き込み細孔ではなく上部
と下部の配線により書き込める素子を作製して同様な測
定をしたところ、書き込み電流が約 -30ｍＡから抵抗が
増大し、増大量は本発明の半分程度であった。これは比
較例においては積層磁性体細孔中のフリー磁性層の反転
やハード磁性層の磁化の向きが不均一である為と考えら
れる。
【００５４】すなわち本構成により、書き込みが行わ
れ、且つメモリー状態として機能していることがわかっ
た。さらに、本発明の構成により、ＧＭＲ特性が良く、
少ない電流量で書き込みできることがわかった。
【００５５】[実施例２]本実施例では書き込み配線とし
て各種金属を用いた例について説明する。デバイスは実
施例１と同様に作製した。但し、下配線として図１に示
した様に書き込み用下配線と読み取り用下配線を各々分
離した状態で作製した。こうすることでアルミナナノホ
ール中の書き込みセルと積層磁性体セルに別の材料を埋
め込むことが可能である。
【００５６】すなわち、積層磁性体セルには実施例１と
同様なＣo/Ｃuの積層磁性体を電着し、書き込みセルに
はＣo、Ｃu、Ｎiを電着した。そして上部配線を作製し
た後、書き込み評価を行ったところ、書き込みされる電
流値を各々 -20ｍＡで変化はなかったが、そのとき消費
される電力はＣuがＣo、Ｎiと比較して３分の１以下で
あった。これはＣuの抵抗が低い効果であると考えられ
る。
【００５７】よって、本実施例から書き込み細孔中には
Ｃu配線が適していることがわかる。
【００５８】[実施例３]本実施例では正方、及び長方セ
ルを用いた例について説明する。デバイスは実施例１と
同様に作製した。但しＦIＢ法による開始点はハニカム
ではなく、正方配列、及び長方配列させた。正方配列で
は開始点間隔は１００nｍであり、長方配列では短い間
隔が８０nｍ、長い間隔が１２０nｍとした。また陽極酸
化は蓚酸０.３モル/Ｌの溶液中で４０Ｖで行った。
【００５９】そしてりん酸５ｗt.％中で３０分ポアワイ
ド処理を行ったところ、正方配列では角が少し丸いほぼ
正方形の細孔が得られ、長方配列でも角が少し丸いほぼ
長方形の細孔が得られた。正方配列では、細孔断面積は
2000〜5000nｍ2(Ｓ=2000〜5000×１０-14cｍ2)、細孔
の長さは 800〜1200nｍ(Ｌ=800〜1200×１０-7cｍ)、Ｌ
/Ｓ=0.16〜0.6×１０7であった。
【００６０】また、長方配列では、細孔断面積は 2000
〜5000nｍ2(Ｓ=2000〜5000×１０-14cｍ2)、細孔の長さ
は 800〜1200nｍ(Ｌ=800〜1200×１０-7cｍ)、Ｌ/Ｓ=0.
16〜0.6×１０7であった。
【００６１】そして実施例１と同様にＣo/Ｃuの積層磁
性体を細孔中に電着して上部配線を作製して評価を行っ
た。正方配列では書き込み電流は約 20ｍＡであり、長
方配列では約 15ｍＡであった。
【００６２】なお、実施例１と実施例３とを比較する
と、初期状態と書き込み状態での抵抗率の変化では実施
例３の正方/長方配列の方が実施例１のハニカム配列と
比較して１０〜２０％程度大きいという点で優れてお
り、他方、各セル間のバラツキの点では実施例１のハニ
カム配列の方が実施例３の正方/長方配列より少ないと
いう点で優れていた。
【００６３】[実施例４]本実施例では書き込みセルが積
層磁性体セルを挟んだ構成、すなわち図４aの構成の長
方配列のデバイスを作製した。デバイスは実施例３と同
様に作製した。書き込みは下地配線をアースに落とし、
積層磁性体セル左側の書き込み配線を正に、右側書き込
み配線を負に印加して左右逆方向の電流を流した。その
結果書き込みは８ｍＡの低電流で行われた。また隣接す
るセルの書き込みを行っても抵抗変化などの影響はなか
った。
【００６４】よって、書き込み線細孔により積層磁性体
細孔を挟むことにより、少ない電流値で書き込みできる
ことがわかる。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により以下
のような効果が期待される。 １)本発明により、少ない電流で磁気デバイスの積層磁
性体への書き込みが可能となり、引いては素子の省電力
化、微細配線化が可能となる。 ２)セルへの書きこみ選択性や均一性が向上され、素子
の動作が安定化され、特性も向上される。 ３)アスペクト比の高いセル、特に陽極酸化アルミナ細
孔中へのＧＭＲ型スイッチングセルへの効果的な書き込
みが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハニカム配列を有する磁気デバイスの
簡略図である。
【図２】本発明の書き込み配線の作用を示す簡略図であ
る。
【図３】本発明のランダム配列、正方配列、長方配列の
磁気デバイス概念図である。
【図４】本発明の長方配列における書き込み配線図であ
る。
【図５】本発明の磁気デバイスの作製工程図である。
【図６】従来型ＴＭＲメモリーデバイスの概念図であ
る。
【符号の説明】
１１ 書き込み細孔 １２ 積層磁性体細孔 １３ 遮断細孔 １４ ユニットセル １５ 細孔層 １６ 読み取り下配線 １７ 書き込み下配線 １８ 基板 １１１ 書き込み上配線 １１２ 読み取り上配線 １１３ 絶縁層 ２１ 発生磁界 ２２ 書き込み電流 ２３ 非磁性層 ２４ フリー磁性層 ２５ ハード磁性層 ５１ 基板 ５２ 下配線 ５３ アルミ膜 ５４ 開始点 ５５ アルミナナノホール ５６ 積層磁性体 ５７ 上部読み取り配線 ５８ 上部書き込み配線 ５９ 絶縁膜 ６１ メモリーセル ６２ Ｂ線 ６３ Ｇ線 ６４ Ｗ線 ６５ ＭＯＳＦＥＴ ６６ パストランジスタ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/105 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ 43/08 Ｈ０１Ｌ 27/10 ４４７

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に細孔層があり、且つ該細孔層の
    上下に配線を有する磁気デバイスにおいて、 該細孔中の一部もしくはすべてに磁性層と非磁性層が積
    層されており、 且つ該細孔の一部を隣接する細孔中の積層磁性体への書
    き込み線とすることを特徴とする磁気デバイス。
  2. 【請求項２】 該細孔が陽極酸化アルミナナノホールで
    ある請求項１に記載の磁気デバイス。
  3. 【請求項３】 該細孔の一部を磁界遮断に用いる請求項
    ２に記載の磁気デバイス。
  4. 【請求項４】 該磁性層の主成分がＣoであり、該非磁
    性層の主成分がＣuである請求項１または２に記載の磁
    気デバイス。
  5. 【請求項５】 該書きこみ線の主成分がＣuである請求
    項１または２に記載の磁気デバイス。
  6. 【請求項６】 該細孔がハニカム配列をしており、且つ
    該積層構造を有する細孔が該書きこみ線細孔を取り囲ん
    でいる請求項１または２に記載の磁気デバイス。
  7. 【請求項７】 該細孔がハニカム配列をしており、且つ
    該書きこみ線細孔が該積層構造を有する細孔を取り囲ん
    でいる請求項１または２に記載の磁気デバイス。
  8. 【請求項８】 該細孔が長方配列をしており、且つ該積
    層構造を有する細孔が該書きこみ線細孔を取り囲んでい
    る請求項１または２に記載の磁気デバイス。
  9. 【請求項９】 該細孔が長方配列をしており、且つ該書
    きこみ線細孔が該積層構造を有する細孔を取り囲んでい
    る請求項１または２に記載の磁気デバイス。
  10. 【請求項１０】 該細孔の１つの断面積をＳ(cｍ2)、細
    孔の長さをＬ(cｍ)としたとき、１０5＜Ｌ/Ｓ＜１０8で
    ある請求項１〜８のいずれかに記載の磁気デバイス。
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