JP2002522917A - 磁気抵抗性素子、および磁気抵抗性素子をメモリ素子としてメモリセル装置で使用する方法 - Google Patents
磁気抵抗性素子、および磁気抵抗性素子をメモリ素子としてメモリセル装置で使用する方法Info
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- H01F10/3281—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn only by use of asymmetry of the magnetic film pair itself, i.e. so-called pseudospin valve [PSV] structure, e.g. NiFe/Cu/Co
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Abstract
(57)【要約】
磁気抵抗性素子は第１の強磁性層エレメント（１１）、非磁性層エレメント（１３）、および第２の強磁性層エレメント（１２）を有しており、非磁性エレメント（１３）は第１の強磁性層エレメント（１１）と第２の強磁性層エレメント（１２）との間に配置されている。第１の強磁性層エレメント（１１）および第２の強磁性層エレメント（１２）はほぼ同じ材料を有しており、これらの層エレメントは非磁性層エレメント（１３）への界面に対して平行なそれぞれの断面が異なっている。これは層エレメントが少なくとも１つの次元で異なるサイズを有することにより達成される。この磁気抵抗性素子はセンサ素子としてもメモリセル装置のメモリ素子としても適している。
Description
【０００１】 磁気抵抗性素子とも称されるＭＲ素子は、センサ素子としてもまたメモリセル
装置いわゆるＭＲＡＭのメモリ素子としてもますます頻繁に使用されるようにな
ってきている（S.Mengel, Technologieanalyse Magnetismus Band2, XMR-Techno
logien, Herausgeber VDI Technologiezentrum Physilkalische Technologien,
August 1997 を参照）。磁気抵抗性素子とは、当技術分野では、少なくとも２つ
の強磁性層とその間に配置された非磁性層とを有する構造のことである。層構造
を用いた構成形態に応じて、ここではＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子、およびＣＭＲ素
子の区別がある。
装置いわゆるＭＲＡＭのメモリ素子としてもますます頻繁に使用されるようにな
ってきている（S.Mengel, Technologieanalyse Magnetismus Band2, XMR-Techno
logien, Herausgeber VDI Technologiezentrum Physilkalische Technologien,
August 1997 を参照）。磁気抵抗性素子とは、当技術分野では、少なくとも２つ
の強磁性層とその間に配置された非磁性層とを有する構造のことである。層構造
を用いた構成形態に応じて、ここではＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子、およびＣＭＲ素
子の区別がある。
【０００２】 ＧＭＲ素子の概念は、当技術分野では、少なくとも２つの強磁性層とその間に
配置される導電性の非磁性層とを有し、いわゆるＧＭＲ効果（giant magnetores
istance effect）を示す層構造に対して使用される。ＧＭＲ効果とは、ＧＭＲ素
子の電気抵抗が２つの強磁性層内の磁化状態が平行に配向されているか反平行に
配向されているかに依存することを意味する。ＧＭＲ効果はいわゆるＡＭＲ効果
（anisotropic magnetoresistance effect）に比べて大きい。ＡＭＲ効果とは磁
化された導体の抵抗がそれぞれ異なり磁化方向に対して平行または垂直であるこ
とを意味する。ＡＭＲ素子は強磁性の単層で発生する体積効果である。
配置される導電性の非磁性層とを有し、いわゆるＧＭＲ効果（giant magnetores
istance effect）を示す層構造に対して使用される。ＧＭＲ効果とは、ＧＭＲ素
子の電気抵抗が２つの強磁性層内の磁化状態が平行に配向されているか反平行に
配向されているかに依存することを意味する。ＧＭＲ効果はいわゆるＡＭＲ効果
（anisotropic magnetoresistance effect）に比べて大きい。ＡＭＲ効果とは磁
化された導体の抵抗がそれぞれ異なり磁化方向に対して平行または垂直であるこ
とを意味する。ＡＭＲ素子は強磁性の単層で発生する体積効果である。
【０００３】 ＴＭＲ素子の概念は、当技術分野では、少なくとも２つの強磁性層とその間に
配置される絶縁性の非磁性層とを有する層構造の磁気抵抗トンネル作用に対して
使用される。絶縁性の層はここでは、２つの強磁性層の間でトンネル電流が発生
する程度の薄さである。こうした層構造は同様に、これはスピン分極したトンネ
ル電流が２つの強磁性層の間に配置された絶縁性の非磁性層を通って作用する磁
気抵抗効果を示す。この場合にもＴＭＲ素子の電気抵抗は２つの強磁性層内の磁
化状態が平行に配向されているか反平行に配向されているかに依存する。相対的
な抵抗変化量はこの場合約６％〜約３０％である。
配置される絶縁性の非磁性層とを有する層構造の磁気抵抗トンネル作用に対して
使用される。絶縁性の層はここでは、２つの強磁性層の間でトンネル電流が発生
する程度の薄さである。こうした層構造は同様に、これはスピン分極したトンネ
ル電流が２つの強磁性層の間に配置された絶縁性の非磁性層を通って作用する磁
気抵抗効果を示す。この場合にもＴＭＲ素子の電気抵抗は２つの強磁性層内の磁
化状態が平行に配向されているか反平行に配向されているかに依存する。相対的
な抵抗変化量はこの場合約６％〜約３０％である。
【０００４】 他の磁気抵抗効果として、その大きさ（室温での相対的な抵抗変化量１００％
〜４００％）のためにＣＭＲ効果（collosal magnetoresistance effect）と称
される効果は、高い保磁力により磁化状態をスイッチングするための高い磁界を
必要とする。
〜４００％）のためにＣＭＲ効果（collosal magnetoresistance effect）と称
される効果は、高い保磁力により磁化状態をスイッチングするための高い磁界を
必要とする。
【０００５】 米国特許出願第５４７７４８２号明細書ではＣＭＲ素子の強磁性層および非磁
性層を環状に構成することが提案されており、ここでこの環は相互に積層される
か、または相互に同心に配置されている。
性層を環状に構成することが提案されており、ここでこの環は相互に積層される
か、または相互に同心に配置されている。
【０００６】 ＧＭＲ素子ないしＴＭＲ素子をメモリ素子としてメモリセル装置で使用するこ
とが提案されている（例えば S.Tehrani et al, IEDM 96頁〜193頁、D.D.Tang e
t al, IEDM 95頁〜997頁を参照）。メモリ素子は読み出し線路を介して直列接続
されている。これに対して横断方向にワード線が延在しており、この線路は読み
出し線路からもメモリ素子からも分離されている。ワード線に印加される信号は
ワード線を流れる電流により磁界を発生し、この磁界が充分な強さを有する場合
下方に存在するメモリセルが制御される。このメモリセル装置では２つの強磁性
層の磁化状態が相互に平行に配向されているか反平行に配向されているかに応じ
てメモリ素子の抵抗が異なることを利用している。したがって情報を書き込む際
には、一方の強磁性層の磁化方向を固定し、他方の強磁性層の磁化方向をスイッ
チングする。このために交差する線路に信号を印加し、交点で磁化のスイッチン
グに充分な磁界が発生するようにする。交差線路はｘｙ線路と称され、書き込む
べきメモリセルの個所で交差している。
とが提案されている（例えば S.Tehrani et al, IEDM 96頁〜193頁、D.D.Tang e
t al, IEDM 95頁〜997頁を参照）。メモリ素子は読み出し線路を介して直列接続
されている。これに対して横断方向にワード線が延在しており、この線路は読み
出し線路からもメモリ素子からも分離されている。ワード線に印加される信号は
ワード線を流れる電流により磁界を発生し、この磁界が充分な強さを有する場合
下方に存在するメモリセルが制御される。このメモリセル装置では２つの強磁性
層の磁化状態が相互に平行に配向されているか反平行に配向されているかに応じ
てメモリ素子の抵抗が異なることを利用している。したがって情報を書き込む際
には、一方の強磁性層の磁化方向を固定し、他方の強磁性層の磁化方向をスイッ
チングする。このために交差する線路に信号を印加し、交点で磁化のスイッチン
グに充分な磁界が発生するようにする。交差線路はｘｙ線路と称され、書き込む
べきメモリセルの個所で交差している。
【０００７】 一方の強磁性層での磁化方向の固定は、磁化状態を保持する隣接の反強磁性層
によって行われる（D.D.Tang et al, IEDM 95頁〜997頁を参照）か、または異な
る層厚さの強磁性層によって行われる（S.Tehrani et al, IEDM 96頁〜193頁を
参照）。ここで反強磁性層は、磁化状態を保持すべき隣接の強磁性層とは別の材
料組成を有している。
によって行われる（D.D.Tang et al, IEDM 95頁〜997頁を参照）か、または異な
る層厚さの強磁性層によって行われる（S.Tehrani et al, IEDM 96頁〜193頁を
参照）。ここで反強磁性層は、磁化状態を保持すべき隣接の強磁性層とは別の材
料組成を有している。
【０００８】 ２つの強磁性層の厚さが異なると、一方の強磁性層で磁化方向を制御するため
に他方の強磁性層の磁界よりも高い磁界が必要となる。情報を書き込む際には、
この磁界は２つの強磁性層のうち一方の層の磁化方向のみが制御されるように選
定される。他方の強磁性層の磁化方向はきわめて高い磁界でしかスイッチングさ
れず、制御されないまま保持される。
に他方の強磁性層の磁界よりも高い磁界が必要となる。情報を書き込む際には、
この磁界は２つの強磁性層のうち一方の層の磁化方向のみが制御されるように選
定される。他方の強磁性層の磁化方向はきわめて高い磁界でしかスイッチングさ
れず、制御されないまま保持される。
【０００９】 強磁性層の層厚さは、一方では製造技術上の理由から約５ｎｍの最小の層厚さ
を下回ってはならず、他方ではＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子の強磁性層の最大の
層厚さも所定の磁化方向が層の平面に対して平行に存在しなければならないこと
によって制限されている。したがってこの場合スイッチング磁界の正確な調整が
要求される。
を下回ってはならず、他方ではＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子の強磁性層の最大の
層厚さも所定の磁化方向が層の平面に対して平行に存在しなければならないこと
によって制限されている。したがってこの場合スイッチング磁界の正確な調整が
要求される。
【００１０】 本発明の基礎とする課題は、半導体プロセス技術の分野において良好な効率で
製造可能であり、かつスイッチング磁界の調整に関して過敏でない磁気抵抗性素
子を提供することである。
製造可能であり、かつスイッチング磁界の調整に関して過敏でない磁気抵抗性素
子を提供することである。
【００１１】 この課題は本発明の請求項１に記載の磁気抵抗性素子により解決される。本発
明の別の実施形態は従属請求項から得られる。
明の別の実施形態は従属請求項から得られる。
【００１２】 磁気抵抗素子は特に有利にはメモリセル装置のメモリ素子として使用可能であ
る。さらに磁気抵抗性素子はセンサ素子として使用可能である。
る。さらに磁気抵抗性素子はセンサ素子として使用可能である。
【００１３】 磁気抵抗性素子は第１の強磁性層エレメント、非磁性層エレメント、および第
２の強磁性層エレメントを有しており、非磁性エレメントは第１の強磁性層エレ
メントと第２の強磁性層エレメントとの間に配置されている。ここで非磁性エレ
メントは第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントに対してそ
れぞれ界面を有している。第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレ
メントはほぼ同じ材料を有している。第１の強磁性層エレメントと第２の強磁性
層エレメントとは非磁性層エレメントへの界面に対して平行な少なくとも１つの
次元で異なるサイズを有する。
２の強磁性層エレメントを有しており、非磁性エレメントは第１の強磁性層エレ
メントと第２の強磁性層エレメントとの間に配置されている。ここで非磁性エレ
メントは第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントに対してそ
れぞれ界面を有している。第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレ
メントはほぼ同じ材料を有している。第１の強磁性層エレメントと第２の強磁性
層エレメントとは非磁性層エレメントへの界面に対して平行な少なくとも１つの
次元で異なるサイズを有する。
【００１４】 第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントを異なる形状に構
成することにより、強磁性層エレメントの磁化方向をスイッチングするのに必要
な磁界も異なる。こうした効果を形状異方性と称する。それぞれの層エレメント
では層厚さに対して垂直なサイズが層厚さよりもはるかに大きいので、本発明の
磁気抵抗性素子ではS.Tehrani et al, IEDM 96頁〜196頁で提案されている素子
の層厚さよりも大きなサイズの差が得られる。このように大きなサイズの差が得
られることにより、それぞれの層の磁化方向をスイッチングするのに必要な磁界
強度を相互に著しく相違させることができる。これにより磁気抵抗性素子はスイ
ッチング磁界の正確な調整に関して過敏とならない。
成することにより、強磁性層エレメントの磁化方向をスイッチングするのに必要
な磁界も異なる。こうした効果を形状異方性と称する。それぞれの層エレメント
では層厚さに対して垂直なサイズが層厚さよりもはるかに大きいので、本発明の
磁気抵抗性素子ではS.Tehrani et al, IEDM 96頁〜196頁で提案されている素子
の層厚さよりも大きなサイズの差が得られる。このように大きなサイズの差が得
られることにより、それぞれの層の磁化方向をスイッチングするのに必要な磁界
強度を相互に著しく相違させることができる。これにより磁気抵抗性素子はスイ
ッチング磁界の正確な調整に関して過敏とならない。
【００１５】 第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントはほぼ同じ材料か
ら成るので、磁気抵抗性素子は半導体プロセス技術の分野、特に約４５０℃の温
度負荷が発生するシリコンプロセス技術の分野で製造することができる。この温
度領域では磁気抵抗性の層系に含まれる元素、特にＦｅ、Ｃｏ、Ｃｕなどの拡散
運動に基づいて拡散を考慮しなければならず、これにより強磁性層エレメントの
特性が変化する。拡散をおそれて材料組成を界面領域で変更すると、元素の磁気
抵抗効果の基礎となるスピンに依存する電子輸送が損なわれる。したがって１ｎ
ｍ〜５ｎｍの範囲の到達距離の僅かな拡散による材料移動でも界面を越えると磁
気特性および電気特性の著しい変化をもたらすことが予測される。反強磁性層を
強磁性層の磁化方向を保持するために使用する手法も、反強磁性層が材料組成の
点で強磁性層とは異なっていなければならず、隣接する層間の拡散過程によって
材料組成の変化を考慮しなければならない問題点を有する。
ら成るので、磁気抵抗性素子は半導体プロセス技術の分野、特に約４５０℃の温
度負荷が発生するシリコンプロセス技術の分野で製造することができる。この温
度領域では磁気抵抗性の層系に含まれる元素、特にＦｅ、Ｃｏ、Ｃｕなどの拡散
運動に基づいて拡散を考慮しなければならず、これにより強磁性層エレメントの
特性が変化する。拡散をおそれて材料組成を界面領域で変更すると、元素の磁気
抵抗効果の基礎となるスピンに依存する電子輸送が損なわれる。したがって１ｎ
ｍ〜５ｎｍの範囲の到達距離の僅かな拡散による材料移動でも界面を越えると磁
気特性および電気特性の著しい変化をもたらすことが予測される。反強磁性層を
強磁性層の磁化方向を保持するために使用する手法も、反強磁性層が材料組成の
点で強磁性層とは異なっていなければならず、隣接する層間の拡散過程によって
材料組成の変化を考慮しなければならない問題点を有する。
【００１６】 この問題点は、本発明の磁気抵抗性素子で２つの強磁性層をほぼ同じ材料から
形成し、２つの強磁性層の間に濃度グラジエントを発生させないことにより解決
される。２つの強磁性層の間に濃度グラジエントが存在しないことにより、非磁
性層エレメントを越えた拡散による材料輸送の駆動力は消失する。
形成し、２つの強磁性層の間に濃度グラジエントを発生させないことにより解決
される。２つの強磁性層の間に濃度グラジエントが存在しないことにより、非磁
性層エレメントを越えた拡散による材料輸送の駆動力は消失する。
【００１７】 非磁性層エレメントへの界面に対して平行に強磁性層エレメントが任意の断面
を有していてもよい。
を有していてもよい。
【００１８】 本発明の構成によれば、第１の強磁性層エレメント、非磁性層エレメント、お
よび第２の強磁性層エレメントは平面形の層エレメントとして構成されており、
これらは積層体としてまとめられている。この場合層シーケンスの方向に対して
垂直な少なくとも１つの次元で第１の強磁性層エレメントのサイズと第２の強磁
性層エレメントのサイズとは異なっている。ここで本発明では第１の強磁性層エ
レメントおよび第２の強磁性層エレメントは層シーケンスの方向に対して垂直な
次元でほぼ同じサイズを有する。
よび第２の強磁性層エレメントは平面形の層エレメントとして構成されており、
これらは積層体としてまとめられている。この場合層シーケンスの方向に対して
垂直な少なくとも１つの次元で第１の強磁性層エレメントのサイズと第２の強磁
性層エレメントのサイズとは異なっている。ここで本発明では第１の強磁性層エ
レメントおよび第２の強磁性層エレメントは層シーケンスの方向に対して垂直な
次元でほぼ同じサイズを有する。
【００１９】 有利には第１の強磁性層エレメントの厚さは２ｎｍ〜２０ｎｍである。層厚さ
に対しての垂直方向では第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメ
ントのサイズは５０ｎｍ×８０ｎｍ〜２５０ｎｍ×４００ｎｍであり、所定の次
元では少なくとも２０％〜３０％の差が存在する。第１の強磁性層エレメントお
よび第２の強磁性層エレメントの断面はここでは有利にはほぼ矩形である。ただ
しこの断面は円形、楕円形または多角形の形状であってもよい。
に対しての垂直方向では第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメ
ントのサイズは５０ｎｍ×８０ｎｍ〜２５０ｎｍ×４００ｎｍであり、所定の次
元では少なくとも２０％〜３０％の差が存在する。第１の強磁性層エレメントお
よび第２の強磁性層エレメントの断面はここでは有利にはほぼ矩形である。ただ
しこの断面は円形、楕円形または多角形の形状であってもよい。
【００２０】 本発明の別の実施形態によれば、第１の強磁性層エレメント、非磁性層エレメ
ント、および第２の強磁性層エレメントはそれぞれ環状に構成されている。ここ
で第１の強磁性層エレメントの環の幅と第２の強磁性層エレメントの環の幅とは
異なっている。第１の強磁性層エレメント、非磁性層エレメント、および第２の
強磁性層エレメントは中空円筒の形状を有しており、これらの層は中空円筒の主
軸線の方向で積層されている。スイッチング磁界の形状異方性は、異なる環の幅
、すなわち第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントの中空円
筒の外径と内径の差の１／２を有する幅を構成することにより実現される。第１
の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントの厚さはそれぞれ２ｎｍ
〜２０ｎｍである。第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメント
の外径は５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲にあり、ここで第１の強磁性層エレメント
の外径および／または内径と第２の強磁性層エレメントの外径および／または内
径とは２０％〜５０％異なっている。
ント、および第２の強磁性層エレメントはそれぞれ環状に構成されている。ここ
で第１の強磁性層エレメントの環の幅と第２の強磁性層エレメントの環の幅とは
異なっている。第１の強磁性層エレメント、非磁性層エレメント、および第２の
強磁性層エレメントは中空円筒の形状を有しており、これらの層は中空円筒の主
軸線の方向で積層されている。スイッチング磁界の形状異方性は、異なる環の幅
、すなわち第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントの中空円
筒の外径と内径の差の１／２を有する幅を構成することにより実現される。第１
の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントの厚さはそれぞれ２ｎｍ
〜２０ｎｍである。第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメント
の外径は５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲にあり、ここで第１の強磁性層エレメント
の外径および／または内径と第２の強磁性層エレメントの外径および／または内
径とは２０％〜５０％異なっている。
【００２１】 本発明の別の実施形態によれば、第１の強磁性層エレメント、非磁性層エレメ
ント、および第２の強磁性層エレメントはそれぞれ中空円筒として構成されてお
り、相互に同心に配置されている。ここで非磁性層エレメントは第１の強磁性層
エレメントと第２の強磁性層エレメントとの間に配置されている。第１の強磁性
層エレメントと第２の強磁性層エレメントとはこの場合円筒軸線に平行な高さに
関して相互に異なっている。
ント、および第２の強磁性層エレメントはそれぞれ中空円筒として構成されてお
り、相互に同心に配置されている。ここで非磁性層エレメントは第１の強磁性層
エレメントと第２の強磁性層エレメントとの間に配置されている。第１の強磁性
層エレメントと第２の強磁性層エレメントとはこの場合円筒軸線に平行な高さに
関して相互に異なっている。
【００２２】 第１の強磁性層エレメントの高さは有利には５０ｎｍ〜２５０ｎｍであり、第
２の強磁性層エレメントの高さは８０ｎｍ〜４００ｎｍである。ここで高さの差
は３０ｎｍ〜１５０ｎｍ、少なくとも２０％〜３０％存在しなければならない。
２の強磁性層エレメントの高さは８０ｎｍ〜４００ｎｍである。ここで高さの差
は３０ｎｍ〜１５０ｎｍ、少なくとも２０％〜３０％存在しなければならない。
【００２３】 有利には強磁性層エレメントは元素Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｇｄ、Ｄ
ｙのうち少なくとも１つを有する。非磁性層エレメントは導電性であっても非導
電性であってもい。有利には非磁性層エレメントは非導電性に構成され、材料Ａ
ｌ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ＮｂＯおよび／またはＳｉＯ２のうち
少なくとも１つを有し、強磁性層エレメントへの界面に対して垂直な方向のサイ
ズは１ｎｍ〜４ｎｍである。この場合の磁気抵抗性素子はＴＭＲ素子であり、Ｇ
ＭＲ素子と比べて高い電気抵抗をトンネル層に対して垂直な方向で有する。
ｙのうち少なくとも１つを有する。非磁性層エレメントは導電性であっても非導
電性であってもい。有利には非磁性層エレメントは非導電性に構成され、材料Ａ
ｌ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ＮｂＯおよび／またはＳｉＯ２のうち
少なくとも１つを有し、強磁性層エレメントへの界面に対して垂直な方向のサイ
ズは１ｎｍ〜４ｎｍである。この場合の磁気抵抗性素子はＴＭＲ素子であり、Ｇ
ＭＲ素子と比べて高い電気抵抗をトンネル層に対して垂直な方向で有する。
【００２４】 これに代えて非磁性層エレメントは導電性材料、例えばＣｕ、ＡｕまたはＡｇ
から実現することができ、強磁性層エレメントへの界面に対して垂直な方向のサ
イズは２ｎｍ〜４ｎｍである。
から実現することができ、強磁性層エレメントへの界面に対して垂直な方向のサ
イズは２ｎｍ〜４ｎｍである。
【００２５】 以下に本発明の実施例を図に則して詳細に説明する。
【００２６】 図１のａには、第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントの
磁化方向に対して垂直なサイズが異なっている平面形の層エレメントを備えた磁
気抵抗性素子の平面図が示されている。図１のｂには図１のａのＩｂ−Ｉｂ線で
切断した断面図が示されている。図２のａには、第１の強磁性層エレメントおよ
び第２の強磁性層エレメントの磁化方向に対して平行なサイズが異なっている平
面形の層エレメントを備えた磁気抵抗性素子の平面図が示されている。図２のｂ
には図２のａのＩＩｂ−ＩＩｂ線で切断した断面図が示されている。図３のａに
は相互に積層された外径の異なる中空円筒形状の層エレメントを備えた磁気抵抗
性素子の平面図が示されている。図３のｂには図３のａのＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線
で切断した断面図が示されている。図４のａには相互に同心に配置された高さの
異なる中空円筒形状の層エレメントを備えた磁気抵抗性素子の平面図が示されて
いる。図４のｂには図４のａのＩＶｂ−ＩＶｂ線で切断した断面図が示されてい
る。図５にはメモリ素子としての磁気抵抗性素子を備えたメモリセル装置の部分
図が示されている。
磁化方向に対して垂直なサイズが異なっている平面形の層エレメントを備えた磁
気抵抗性素子の平面図が示されている。図１のｂには図１のａのＩｂ−Ｉｂ線で
切断した断面図が示されている。図２のａには、第１の強磁性層エレメントおよ
び第２の強磁性層エレメントの磁化方向に対して平行なサイズが異なっている平
面形の層エレメントを備えた磁気抵抗性素子の平面図が示されている。図２のｂ
には図２のａのＩＩｂ−ＩＩｂ線で切断した断面図が示されている。図３のａに
は相互に積層された外径の異なる中空円筒形状の層エレメントを備えた磁気抵抗
性素子の平面図が示されている。図３のｂには図３のａのＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線
で切断した断面図が示されている。図４のａには相互に同心に配置された高さの
異なる中空円筒形状の層エレメントを備えた磁気抵抗性素子の平面図が示されて
いる。図４のｂには図４のａのＩＶｂ−ＩＶｂ線で切断した断面図が示されてい
る。図５にはメモリ素子としての磁気抵抗性素子を備えたメモリセル装置の部分
図が示されている。
【００２７】 第１の強磁性層エレメント１１、非磁性層エレメント１３、第２の強磁性層エ
レメント１２は積層体として上下に並べられて配置されている（図１のａ、ｂを
参照）。第１の強磁性層エレメント１１はほぼ矩形形状を有しており、サイズは
１３０ｎｍ×２５０ｎｍである。層シーケンスの方向でこの第１の強磁性層エレ
メント１１は１０ｎｍの厚さを有する。非磁性層エレメント１３も同様にほぼ矩
形の断面を有しており、サイズは１３０ｎｍ×２５０ｎｍである。この層は層シ
ーケンスの方向で２ｎｍの厚さを有している。第２の強磁性層エレメント１２は
ほぼ矩形の断面を有しており、サイズは２００ｎｍ×２５０ｎｍである。この層
は層シーケンスの方向で１０ｎｍの厚さを有する。
レメント１２は積層体として上下に並べられて配置されている（図１のａ、ｂを
参照）。第１の強磁性層エレメント１１はほぼ矩形形状を有しており、サイズは
１３０ｎｍ×２５０ｎｍである。層シーケンスの方向でこの第１の強磁性層エレ
メント１１は１０ｎｍの厚さを有する。非磁性層エレメント１３も同様にほぼ矩
形の断面を有しており、サイズは１３０ｎｍ×２５０ｎｍである。この層は層シ
ーケンスの方向で２ｎｍの厚さを有している。第２の強磁性層エレメント１２は
ほぼ矩形の断面を有しており、サイズは２００ｎｍ×２５０ｎｍである。この層
は層シーケンスの方向で１０ｎｍの厚さを有する。
【００２８】 第１の強磁性層エレメント１１および非磁性層エレメント１３は第２の強磁性
層エレメント１２と同じ長さを有しているが、第２の強磁性層エレメント１２よ
りも幅がせまい。第１の強磁性層エレメント１１および非磁性層エレメント１３
は第２の強磁性層エレメント１２の幅の中央に配置されている。第１の強磁性層
エレメント１１にも第２の強磁性層エレメント１２にも、それぞれの層エレメン
ト１１、１２の長さに対して平行な優位の磁化方向が存在する。この磁化方向は
図１のａに双方向矢印で示されている。
層エレメント１２と同じ長さを有しているが、第２の強磁性層エレメント１２よ
りも幅がせまい。第１の強磁性層エレメント１１および非磁性層エレメント１３
は第２の強磁性層エレメント１２の幅の中央に配置されている。第１の強磁性層
エレメント１１にも第２の強磁性層エレメント１２にも、それぞれの層エレメン
ト１１、１２の長さに対して平行な優位の磁化方向が存在する。この磁化方向は
図１のａに双方向矢印で示されている。
【００２９】 第１の強磁性層エレメント１１および第２の強磁性層エレメント１２は同じ材
料組成を有する。これらの材料はＣｏから成る。非磁性層エレメント１３はＡｌ ２ Ｏ３から成る。
料組成を有する。これらの材料はＣｏから成る。非磁性層エレメント１３はＡｌ ２ Ｏ３から成る。
【００３０】 第１の強磁性層エレメント１１は第２の強磁性層エレメントよりも高いスイッ
チング閾値を有する。
チング閾値を有する。
【００３１】 第２の実施例では、第１の強磁性層エレメント２１はＣｏから成り、非磁性層
エレメント１３はＡｌ２Ｏ３から成り、第２の強磁性層エレメント２２はＣｏか
ら成り、これらは上下に並べられて配置されている（図２のａ、ｂを参照）。第
１の強磁性層エレメント２１はほぼ矩形の形状を有しており、長さ２５０ｎｍ、
幅１３０ｎｍ、厚さは層シーケンスの方向で１０ｎｍである。第２の強磁性層エ
レメント２２も同様にほぼ矩形の断面を有しており、長さ２００ｎｍ、幅１３０
ｎｍ、厚さは層シーケンスの方向で１０ｎｍである。非磁性層エレメント２３は
第２の強磁性層エレメント２２と同じ断面を有しており、厚さは層シーケンスに
対して平行に２ｎｍである。
エレメント１３はＡｌ２Ｏ３から成り、第２の強磁性層エレメント２２はＣｏか
ら成り、これらは上下に並べられて配置されている（図２のａ、ｂを参照）。第
１の強磁性層エレメント２１はほぼ矩形の形状を有しており、長さ２５０ｎｍ、
幅１３０ｎｍ、厚さは層シーケンスの方向で１０ｎｍである。第２の強磁性層エ
レメント２２も同様にほぼ矩形の断面を有しており、長さ２００ｎｍ、幅１３０
ｎｍ、厚さは層シーケンスの方向で１０ｎｍである。非磁性層エレメント２３は
第２の強磁性層エレメント２２と同じ断面を有しており、厚さは層シーケンスに
対して平行に２ｎｍである。
【００３２】 第１の強磁性層エレメント２１および第２の強磁性層エレメント２２ではそれ
ぞれの磁化状態は各層エレメント２１、２２の長さに対して平行な磁化方向で取
得される。この磁化方向は図２のａに双方向矢印で示されている。
ぞれの磁化状態は各層エレメント２１、２２の長さに対して平行な磁化方向で取
得される。この磁化方向は図２のａに双方向矢印で示されている。
【００３３】 第２の強磁性層エレメント２２および非磁性層エレメント２３は長さの方向で
第１の強磁性層エレメント２１の中央に配置されている。こうした構成により第
１の強磁性層エレメントは第２の強磁性層エレメント２２よりも高いスイッチン
グ閾値を有する。
第１の強磁性層エレメント２１の中央に配置されている。こうした構成により第
１の強磁性層エレメントは第２の強磁性層エレメント２２よりも高いスイッチン
グ閾値を有する。
【００３４】 第３の実施例では、磁気抵抗性素子はＮｉＦｅから成る第１の強磁性層エレメ
ント３１、ＮｉＦｅから成る第２の強磁性層エレメント３２、Ａｌ２Ｏ３から成
る非磁性層エレメント３３を有しており、これらはそれぞれ円筒形状の断面を有
している（図３のａ、ｂを参照）。第１の強磁性層エレメント３１、非磁性層エ
レメント３３、第２の強磁性層エレメント３２は中空円筒の主軸線の方向で積層
体として配置されている。ここで非磁性層エレメント３３は第１の強磁性層エレ
メント３１と第２の強磁性層エレメント３２との間に配置されており、円筒の軸
線はそれぞれ一致している。
ント３１、ＮｉＦｅから成る第２の強磁性層エレメント３２、Ａｌ２Ｏ３から成
る非磁性層エレメント３３を有しており、これらはそれぞれ円筒形状の断面を有
している（図３のａ、ｂを参照）。第１の強磁性層エレメント３１、非磁性層エ
レメント３３、第２の強磁性層エレメント３２は中空円筒の主軸線の方向で積層
体として配置されている。ここで非磁性層エレメント３３は第１の強磁性層エレ
メント３１と第２の強磁性層エレメント３２との間に配置されており、円筒の軸
線はそれぞれ一致している。
【００３５】 第１の強磁性層エレメント３１および第２の強磁性層エレメント３２はそれぞ
れ主軸線に対して平行に１０ｎｍの厚さを有している。第１の強磁性層エレメン
ト３１および第２の強磁性層エレメント３２では環状の磁化状態が発生し、この
磁化状態は時計回りまたは反時計回りの方向で配向される。
れ主軸線に対して平行に１０ｎｍの厚さを有している。第１の強磁性層エレメン
ト３１および第２の強磁性層エレメント３２では環状の磁化状態が発生し、この
磁化状態は時計回りまたは反時計回りの方向で配向される。
【００３６】 非磁性層エレメント３３は主軸線に対して平行に２ｎｍの厚さを有する。第１
の強磁性層エレメント３１の外径は２００ｎｍであり、第２の強磁性層エレメン
ト３２の外径は２５０ｎｍであり、全層エレメントの内径は１３０ｎｍである。
の強磁性層エレメント３１の外径は２００ｎｍであり、第２の強磁性層エレメン
ト３２の外径は２５０ｎｍであり、全層エレメントの内径は１３０ｎｍである。
【００３７】 こうした構成により第１の強磁性層エレメント３１は第２の強磁性層エレメン
ト３２よりも大きなスイッチング閾値を有する。
ト３２よりも大きなスイッチング閾値を有する。
【００３８】 同様に上下に並べられた積層体となるように配置された中空形状の層エレメン
トはそれぞれ内径または内径および外径が異なっていてもよい。
トはそれぞれ内径または内径および外径が異なっていてもよい。
【００３９】 第４の実施例では、磁気抵抗性素子はＮｉＦｅから成る第１の強磁性層エレメ
ント４１、Ａｌ２Ｏ３から成る非磁性層エレメント４３、およびＮｉＦｅから成
る第２の強磁性層エレメント４２が設けられており、これらはそれぞれ中空の円
筒形状を有し、かつ相互に同心に配置されている。ここで非磁性層エレメント４
３は第１の強磁性層エレメント４１と第２の強磁性層エレメント４２との間に配
置されている（図４のａ、ｂを参照）。
ント４１、Ａｌ２Ｏ３から成る非磁性層エレメント４３、およびＮｉＦｅから成
る第２の強磁性層エレメント４２が設けられており、これらはそれぞれ中空の円
筒形状を有し、かつ相互に同心に配置されている。ここで非磁性層エレメント４
３は第１の強磁性層エレメント４１と第２の強磁性層エレメント４２との間に配
置されている（図４のａ、ｂを参照）。
【００４０】 第１の強磁性層エレメント４１は外径約２７０ｎｍ、内径約２６０ｎｍ、中空
円筒の主軸線に対して平行な高さ１８０ｎｍを有する。非磁性層エレメント４３
は外径約２６０ｎｍ、厚さ２ｎｍであり、中空円筒の主軸線に対して平行な高さ
は少なくとも１８０ｎｍである。第２の強磁性層エレメント４２は外径約２５８
ｎｍ、内径約２５０ｎｍ、中空円筒の主軸線に対して平行な高さ２５０ｎｍを有
する。第１の強磁性層エレメント４１および非磁性層エレメント４３は高さに関
して第２の強磁性層エレメント４２の中央に配置されている。
円筒の主軸線に対して平行な高さ１８０ｎｍを有する。非磁性層エレメント４３
は外径約２６０ｎｍ、厚さ２ｎｍであり、中空円筒の主軸線に対して平行な高さ
は少なくとも１８０ｎｍである。第２の強磁性層エレメント４２は外径約２５８
ｎｍ、内径約２５０ｎｍ、中空円筒の主軸線に対して平行な高さ２５０ｎｍを有
する。第１の強磁性層エレメント４１および非磁性層エレメント４３は高さに関
して第２の強磁性層エレメント４２の中央に配置されている。
【００４１】 第１の強磁性層エレメント４１でも第２の強磁性層エレメントでも磁化状態は
環状であり、時計回りまたは反時計回りに配向されている。この磁化状態は図４
のａに双方向矢印で示されている。
環状であり、時計回りまたは反時計回りに配向されている。この磁化状態は図４
のａに双方向矢印で示されている。
【００４２】 こうした構成により第１の強磁性層エレメント４１は第２の強磁性層エレメン
ト４２よりも高いスイッチング閾値を有する。
ト４２よりも高いスイッチング閾値を有する。
【００４３】 メモリセル装置、すなわち図１のａから図４のｂに示されているようにメモリ
セルＳとして磁気抵抗性素子を備えた装置の構造に対して、メモリ素子はラスタ
状に配置されている（図５を参照）。各メモリ素子Ｓは第１の線路Ｌ１と第２の
線路Ｌ２との間に接続されている。第１の線路Ｌ１は相互に並列に延在し、かつ
同様に相互に並列に延在する第２の線路に交差している。メモリ素子Ｓへの書き
込みを行うために、対応する線路Ｌ１および対応する第２の線路Ｌ２はそれぞれ
第１の線路Ｌ１と第２の線路Ｌ２との交点、すなわちメモリ素子Ｓが配置されて
いる点に充分な磁界を発生させる電流を印加し、これにより第２の強磁性層エレ
メントの磁化方向がスイッチングされる。各交点で作用する磁界はこの場合、電
流によって第１の線路Ｌ１で誘導される磁界と第２の線路Ｌ２で誘導される磁界
とが重畳されて得られる。
セルＳとして磁気抵抗性素子を備えた装置の構造に対して、メモリ素子はラスタ
状に配置されている（図５を参照）。各メモリ素子Ｓは第１の線路Ｌ１と第２の
線路Ｌ２との間に接続されている。第１の線路Ｌ１は相互に並列に延在し、かつ
同様に相互に並列に延在する第２の線路に交差している。メモリ素子Ｓへの書き
込みを行うために、対応する線路Ｌ１および対応する第２の線路Ｌ２はそれぞれ
第１の線路Ｌ１と第２の線路Ｌ２との交点、すなわちメモリ素子Ｓが配置されて
いる点に充分な磁界を発生させる電流を印加し、これにより第２の強磁性層エレ
メントの磁化方向がスイッチングされる。各交点で作用する磁界はこの場合、電
流によって第１の線路Ｌ１で誘導される磁界と第２の線路Ｌ２で誘導される磁界
とが重畳されて得られる。
【図１】 第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントの磁化方向に対し
て垂直なサイズが異なっている平面形の層エレメントを備えた磁気抵抗性素子の
平面図および断面図である。
て垂直なサイズが異なっている平面形の層エレメントを備えた磁気抵抗性素子の
平面図および断面図である。
【図２】 第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントの磁化方向に対し
て平行なサイズが異なっている平面形の層エレメントを備えた磁気抵抗性素子の
平面図および断面図である。
て平行なサイズが異なっている平面形の層エレメントを備えた磁気抵抗性素子の
平面図および断面図である。
【図３】 相互に積層された外径の異なる中空円筒形状の層エレメントを備えた磁気抵抗
性素子の平面図および断面図である。
性素子の平面図および断面図である。
【図４】 相互に同心に配置された高さの異なる中空円筒形状の層エレメントを備えた磁
気抵抗性素子の平面図および断面図である。
気抵抗性素子の平面図および断面図である。
【図５】 メモリ素子としての磁気抵抗性素子を備えたメモリセル装置の部分図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年５月２５日（２０００．５．２５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】 この課題は本発明の請求項１、４または７に記載の磁気抵抗性素子により解決
される。本発明の別の実施形態は従属請求項から得られる。
される。本発明の別の実施形態は従属請求項から得られる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】 本発明の別の実施形態によれば、第１の強磁性層エレメント、非磁性層エレメ
ント、および第２の強磁性層エレメントはそれぞれ環状に構成されている。ここ
で第１の強磁性層エレメントの環の幅と第２の強磁性層エレメントの環の幅とは
異なっている。第１の強磁性層エレメント、非磁性層エレメント、および第２の
強磁性層エレメントは中空円筒の形状を有しており、これらの層は中空円筒の主
軸線の方向で積層されている。スイッチング磁界の形状異方性は、異なる環の幅
、すなわち第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントの中空円
筒の外径と内径の差の１／２を有する幅を構成することにより実現される。第１
の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントの厚さはそれぞれ２ｎｍ
〜２０ｎｍである。第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメント
の外径は５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲にあり、ここで第１の強磁性層エレメント
の外径および／または内径と第２の強磁性層エレメントの外径および／または内
径とは２０％〜５０％異なっている。別の実施形態では第１の強磁性層エレメン
トの外径は７５ｎｍ〜３００ｎｍであり、第２の強磁性層エレメントの外径は１
００ｎｍ〜４００ｎｍである。
ント、および第２の強磁性層エレメントはそれぞれ環状に構成されている。ここ
で第１の強磁性層エレメントの環の幅と第２の強磁性層エレメントの環の幅とは
異なっている。第１の強磁性層エレメント、非磁性層エレメント、および第２の
強磁性層エレメントは中空円筒の形状を有しており、これらの層は中空円筒の主
軸線の方向で積層されている。スイッチング磁界の形状異方性は、異なる環の幅
、すなわち第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントの中空円
筒の外径と内径の差の１／２を有する幅を構成することにより実現される。第１
の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントの厚さはそれぞれ２ｎｍ
〜２０ｎｍである。第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメント
の外径は５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲にあり、ここで第１の強磁性層エレメント
の外径および／または内径と第２の強磁性層エレメントの外径および／または内
径とは２０％〜５０％異なっている。別の実施形態では第１の強磁性層エレメン
トの外径は７５ｎｍ〜３００ｎｍであり、第２の強磁性層エレメントの外径は１
００ｎｍ〜４００ｎｍである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】 第１の強磁性層エレメントの高さは有利には５０ｎｍ〜２５０ｎｍであり、第
２の強磁性層エレメントの高さは８０ｎｍ〜４００ｎｍである。ここで高さの差
は３０ｎｍ〜１５０ｎｍ、少なくとも２０％〜３０％存在しなければならない。
別の実施形態では、第１の強磁性層エレメントの外径は７０ｎｍ〜４００ｎｍ、
内径は６０ｎｍ〜３９０ｎｍ、円筒の主軸線に対して平行な高さは３５ｎｍ〜１
８０ｎｍである。第２の強磁性層エレメントの外径は６０ｎｍ〜３９０ｎｍ、内
径は５０ｎｍ〜３８０ｎｍ、円筒の主軸線に対して平行な高さは５０ｎｍ〜４０
０ｎｍである。
２の強磁性層エレメントの高さは８０ｎｍ〜４００ｎｍである。ここで高さの差
は３０ｎｍ〜１５０ｎｍ、少なくとも２０％〜３０％存在しなければならない。
別の実施形態では、第１の強磁性層エレメントの外径は７０ｎｍ〜４００ｎｍ、
内径は６０ｎｍ〜３９０ｎｍ、円筒の主軸線に対して平行な高さは３５ｎｍ〜１
８０ｎｍである。第２の強磁性層エレメントの外径は６０ｎｍ〜３９０ｎｍ、内
径は５０ｎｍ〜３８０ｎｍ、円筒の主軸線に対して平行な高さは５０ｎｍ〜４０
０ｎｍである。
Claims (9)
- 【請求項１】 第１の強磁性層エレメント（１１）、非磁性層エレメント（
１３）、および第２の強磁性層エレメント（１２）が設けられており、非磁性エ
レメント（１３）は第１の強磁性層エレメント（１１）と第２の強磁性層エレメ
ント（１２）との間に配置されており、非磁性エレメント（１３）は第１の強磁
性層エレメント（１１）および第２の強磁性層エレメント（１２）に対してそれ
ぞれ界面を有しており、 第１の強磁性層エレメント（１１）および第２の強磁性層エレメント（１２）
はほぼ同じ材料を有しており、 第１の強磁性層エレメント（１１）と第２の強磁性層エレメント（１２）とは
非磁性層エレメント（１３）への界面に対して平行な少なくとも１つの次元で異
なるサイズを有する、 ことを特徴とする磁気抵抗性素子。 - 【請求項２】 第１の強磁性層エレメント（１１）および第２の強磁性層エ
レメント（１２）はそれぞれ元素Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｇｄ，Ｄｙの
うちの少なくとも１つを有しており、 非磁性層は材料Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＨｆＯ２，ＴｉＯ２，ＮｂＯ，ＳｉＯ２ のうち少なくとも１つを含みかつ１ｎｍ〜４ｎｍの範囲の厚さを有しているか、
または材料Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕのうち少なくとも１つを含みかつ２ｎｍ〜４ｎｍの
範囲の厚さを有する、 請求項１記載の磁気抵抗性素子。 - 【請求項３】 第１の強磁性層エレメント（１１）、第２の強磁性層エレメ
ント（１２）、および非磁性層エレメント（１３）はそれぞれ平面形の層エレメ
ントとして構成されており、積層体として上下に並べられて配置されており、 第１の強磁性層エレメントおよび第２の強磁性層エレメントは積層体の層シー
ケンスに対して垂直な次元でほぼ同じサイズを有する、 請求項１または２記載の磁気抵抗性素子。 - 【請求項４】 第１の強磁性層エレメント（１１）は層シーケンスに対して
垂直に５０ｎｍ〜２５０ｎｍ×８０ｎｍ〜４００ｎｍのサイズを有しており、層
シーケンスに対して平行に２ｎｍ〜２０ｎｍの厚さを有しており、 第２の強磁性層エレメント（１２）は層シーケンスに対して垂直に６５ｎｍ〜
３５０ｎｍ×８０ｎｍ〜４００ｎｍのサイズを有しており、層シーケンスに対し
て平行に２ｎｍ〜２０ｎｍの厚さを有しており、 第１の強磁性層エレメント（１１）のサイズと第２の強磁性層エレメント（１
２）のサイズとは層シーケンスに対して垂直な次元で少なくとも２０％〜３０％
異なっている、 請求項３記載の磁気抵抗性素子。 - 【請求項５】 第１の強磁性層エレメント（３１）、非磁性層エレメント（
３３）、第２の強磁性層エレメント（３２）はそれぞれ中空円筒形状に構成され
ており、第１の強磁性層エレメント（３１）の外径および／または内径と第２の
強磁性層エレメント（３２）の外径および／または内径とは異なっており、 第１の強磁性層エレメント（３１）、非磁性層エレメント（３３）、および第
２の強磁性層エレメント（３２）は中空円筒の主軸線の方向で積層されている、
請求項１または２記載の磁気抵抗性素子。 - 【請求項６】 第１の強磁性層エレメント（３１）の外径は７５ｎｍ〜３０
０ｎｍであり、該第１の強磁性層エレメント（３１）の厚さは円筒の主軸線に対
して平行に２ｎｍ〜２０ｎｍであり、 第２の強磁性層エレメント（３２）の外径は１００ｎｍ〜４００ｎｍであり、
該第２の強磁性層エレメント（３２）の厚さは円筒の主軸線に対して平行に２ｎ
ｍ〜２０ｎｍである、 請求項５記載の磁気抵抗性素子。 - 【請求項７】 第１の強磁性層エレメント（４１）、非磁性層エレメント（
４３）、第２の強磁性層エレメント（４２）はそれぞれ中空円筒として構成され
ており、 第１の強磁性層エレメント（４１）、非磁性層エレメント（４３）、第２の強
磁性層エレメント（４２）は相互に同心に配置されており、非磁性層エレメント
（４３）は第１の強磁性層エレメント（４１）と第２の強磁性層エレメント（４
２）との間に配置されており、 第１の強磁性層エレメント（４１）と第２の強磁性層エレメント（４２）とは
円筒の主軸線に対して平行な高さに関して異なっている、 請求項１または２記載の磁気抵抗性素子。 - 【請求項８】 第１の強磁性層エレメント（４１）の外径は７０ｎｍ〜４０
０ｎｍ、内径は６０ｎｍ〜３９０ｎｍ、円筒の主軸線に対して平行な高さは３５
ｎｍ〜１８０ｎｍであり、 第２の強磁性層エレメント（４２）の外径は６０ｎｍ〜３９０ｎｍ、内径は５
０ｎｍ〜３８０ｎｍ、円筒の主軸線に対して平行な高さは５０ｎｍ〜４００ｎｍ
である、 請求項７記載の磁気抵抗性素子。 - 【請求項９】 請求項１から８までのいずれか１項記載の磁気抵抗性素子を
メモリ素子としてメモリセル装置内で使用する方法。
Applications Claiming Priority (3)
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