JP2003163330A - Magnetic memory - Google Patents

Magnetic memory

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JP2003163330A
JP2003163330A JP2001361340A JP2001361340A JP2003163330A JP 2003163330 A JP2003163330 A JP 2003163330A JP 2001361340 A JP2001361340 A JP 2001361340A JP 2001361340 A JP2001361340 A JP 2001361340A JP 2003163330 A JP2003163330 A JP 2003163330A
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好昭 斉藤
Minoru Amano
実 天野
Tatsuya Kishi
達也 岸
Shigeki Takahashi
茂樹 高橋
Katsuya Nishiyama
勝哉 西山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive, solid magnetic memory having an ultra large capacity that can eliminate erroneous operation due to an interlayer cross-talk and at the same time can be integrated highly. <P>SOLUTION: The magnetic memory comprises a first magnetoresistive effect element (C2), first wiring (W1) extended onto it, a second magnetoresistive effect element (C1) that is provided on it, and second wiring (B1) extended in a direction for crossing the first wiring on it. The first and second magnetoresistive effect elements have a magnetic recording layer having nearly the same magnetization anisotropy. Then, at least one portion of the magnetized direction of the magnetic recording layers is inclined in a direction that is not parallel and not vertical to at least either of the first and second wires. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、磁気メモリに関
し、より詳細には、強磁性トンネル接合型などの磁気抵
抗効果素子を有するメモリアレーを積層した構造を有
し、上下の磁気抵抗効果素子の間の書き込みのクロスト
ークを抑制した磁気メモリに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic memory, and more particularly, it has a structure in which memory arrays having a magnetoresistive effect element such as a ferromagnetic tunnel junction type are laminated, The present invention relates to a magnetic memory that suppresses write crosstalk.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁性体膜を用いた磁気抵抗効果素子は、
磁気ヘッド、磁気センサーなどに用いられているととも
に、固体磁気メモリ(磁気抵抗効果メモリ:MRAM
(Magnetic Random Access Memory))に用いることが
提案されている。
2. Description of the Related Art A magnetoresistive element using a magnetic film is
In addition to being used in magnetic heads and magnetic sensors, solid-state magnetic memory (magnetoresistive memory: MRAM
(Magnetic Random Access Memory)) has been proposed.

【0003】近年、2つの磁性金属層の間に1層の誘電
体を挿入したサンドイッチ構造膜において、膜面に対し
て垂直に電流を流し、トンネル電流を利用した磁気抵抗
効果素子として、いわゆる「強磁性トンネル接合素子
(Tunneling Magneto-Resistance effect:TMR素
子)」が提案されている。強磁性トンネル接合素子にお
いては、20%以上の磁気抵抗変化率が得られるように
なったことから(J. Appl.Phys. 79, 4724 (1996))、
MRAMへの応用の可能性が高まってきた。
In recent years, in a sandwich structure film in which a single dielectric layer is inserted between two magnetic metal layers, a so-called "magnetoresistance effect element" is used as a magnetoresistive effect element in which a current is passed perpendicularly to the film surface and a tunnel current is used. "Tunneling Magneto-Resistance effect (TMR element)" has been proposed. In a ferromagnetic tunnel junction device, a magnetoresistance change rate of 20% or more has been obtained (J. Appl. Phys. 79, 4724 (1996)).
The possibility of application to MRAM has increased.

【0004】この強磁性トンネル接合素子は、強磁性電
極上に0.6nm〜2.0nm厚の薄いAl(アルミニ
ウム)層を成膜した後、その表面を酸素グロー放電また
は酸素ガスに曝すことによって、Alからなるト
ンネルバリア層を形成することにより、実現できる。
In this ferromagnetic tunnel junction element, a thin Al (aluminum) layer having a thickness of 0.6 nm to 2.0 nm is formed on a ferromagnetic electrode, and then the surface thereof is exposed to oxygen glow discharge or oxygen gas. , Al 2 O 3 to form a tunnel barrier layer.

【0005】また、この強磁性1重トンネル接合の片側
一方の強磁性層に反強磁性層を付与し、片方を磁化固定
層とした構造を有する強磁性1重トンネル接合が提案さ
れている(特開平10−4227号公報)。
Further, there has been proposed a ferromagnetic single tunnel junction having a structure in which an antiferromagnetic layer is provided on one ferromagnetic layer on one side of the ferromagnetic single tunnel junction, and one has a fixed magnetization layer ( JP-A-10-4227).

【0006】また、誘電体中に分散した磁性粒子を介し
た強磁性トンネル接合や、強磁性2重トンネル接合(連
続膜)も提案されている(Phys.Rev.B56(10), R5747 (1
997)、応用磁気学会誌23,4-2, (1999)、Appl. Phys. Le
tt. 73(19), 2829 (1998)、Jpn. J. Appl. Phys.39,L10
35(2001))。
Further, a ferromagnetic tunnel junction through magnetic particles dispersed in a dielectric and a ferromagnetic double tunnel junction (continuous film) have been proposed (Phys. Rev. B56 (10), R5747 (1).
997), Journal of Applied Magnetics 23,4-2, (1999), Appl. Phys. Le
tt. 73 (19), 2829 (1998), Jpn. J. Appl. Phys. 39, L10
35 (2001)).

【0007】これらにおいても、20〜50%の磁気抵
抗変化率が得られるようになったこと、及び、所望の出
力電圧値を得るため強磁性トンネル接合素子に印加する
電圧値を増やしても磁気抵抗変化率の減少が抑えられる
ことから、MRAMへの応用の可能性がある。
Also in these cases, the magnetoresistance change rate of 20 to 50% is obtained, and even if the voltage value applied to the ferromagnetic tunnel junction element is increased to obtain a desired output voltage value, the magnetic resistance is increased. Since the decrease in the rate of change in resistance is suppressed, there is a possibility of application to MRAM.

【0008】これら強磁性1重トンネル接合あるいは強
磁性2重トンネル接合を用いた磁気記録素子は、不揮発
性で、書き込み読み出し時間も10ナノ秒以下と速く、
書き換え回数も1015以上というポテンシャルを有す
る。特に、強磁性2重トンネル接合を用いた磁気記録素
子は、上述したように、所望の出力電圧値を得るため強
磁性トンネル接合素子に印加する電圧値を増やしても磁
気抵抗変化率の減少が抑えられるため、大きな出力電圧
が得られ、磁気記録素子として好ましい特性を示す。
The magnetic recording element using the ferromagnetic single tunnel junction or the ferromagnetic double tunnel junction is non-volatile, and the writing / reading time is as short as 10 nanoseconds or less.
The number of rewrites has a potential of 10 15 or more. In particular, in the magnetic recording element using the ferromagnetic double tunnel junction, as described above, even if the voltage value applied to the ferromagnetic tunnel junction element is increased to obtain the desired output voltage value, the magnetoresistance change rate decreases. Since it is suppressed, a large output voltage can be obtained, and the magnetic recording element exhibits favorable characteristics.

【0009】しかし、メモリのセルサイズに関しては、
1Tr(トランジスタ)−1TMRアーキテクチャ(例
えば、USP5,734,605号公報に開示されてい
る)を用いた場合、半導体のDRAM(Dynamic Random
Access Memory)以下にサイズを小さくできないという
問題がある。
However, regarding the cell size of the memory,
When the 1Tr (transistor) -1TMR architecture (for example, disclosed in USP 5,734,605) is used, a semiconductor DRAM (Dynamic Random) is used.
There is a problem that the size cannot be reduced below Access Memory).

【0010】この問題を解決するために、ビット(bi
t)線とワード(word)線との間にTMRセルとダイオ
ードを直列接続したダイオード型アーキテクチャ(US
P5,640,343号公報)や、ビット線とワード線
の間にTMRセルを配置した単純マトリックス型アーキ
テクチャ(DE 19744095、WO 99147
60)が提案されている。
To solve this problem, the bit (bi
Diode type architecture (US) in which a TMR cell and a diode are connected in series between a t) line and a word line.
P5,640,343) or a simple matrix type architecture in which TMR cells are arranged between bit lines and word lines (DE 19744095, WO 99147).
60) is proposed.

【0011】また、これらのアーキテクチャにおいて
は、書きこみ時に、隣同士のTMRセル間での相互干渉
の問題が存在する。この問題を解決するために、TMR
セル形状を平行四辺形にし、チェスボードのパターンの
ように長軸の方向が隣接セル間で交互に違うように並べ
る構造が提案されている(USP6,005,800号
公報)。
Further, in these architectures, there is a problem of mutual interference between adjacent TMR cells at the time of writing. To solve this problem, TMR
There has been proposed a structure in which cells are arranged in parallelograms and arranged in such a manner that a major axis direction is alternately different between adjacent cells like a chessboard pattern (USP 6,005,800).

【0012】しかし、磁気メモリの超大容量化のために
は、メモリアレーを縦方向にも層状に積層することが望
ましい。そして、このような積層構造を実現するために
は、書き込み時に積層方向に生ずるクロストークを防ぐ
構造が必要とされる。
However, in order to increase the capacity of the magnetic memory, it is desirable to stack the memory arrays in layers in the vertical direction. In order to realize such a laminated structure, a structure that prevents crosstalk that occurs in the laminating direction during writing is required.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
MRAMを半導体DRAMよりも大容量化するために
は、従来型の1Tr−1TMRアーキテクチャを用いる
ことは好ましくない。すなわち、超大容量MRAMを実
現するためには、メモリアレーを積層化できるアーキテ
クチャを用いてメモリアレーを積層する多層アーキテク
チャが望ましい。しかし、その場合、セル構造や積層方
向のクロストークなどのさらなる問題が存在する。
As described above,
In order to make the MRAM larger in capacity than the semiconductor DRAM, it is not preferable to use the conventional 1Tr-1TMR architecture. That is, in order to realize an ultra-large capacity MRAM, a multi-layer architecture in which memory arrays are stacked by using an architecture in which the memory arrays can be stacked is desirable. However, in that case, there are further problems such as cell structure and crosstalk in the stacking direction.

【0014】本発明は、かかる課題の認識に基づいてな
されたものであり、その目的は、層間のクロストークに
よる誤動作を解消しつつ高集積化が可能でしかも安価な
超大容量の固体磁気メモリを提供することにある。
The present invention has been made on the basis of the recognition of such a problem, and an object thereof is to provide an ultra-large-capacity solid-state magnetic memory which can be highly integrated while eliminating malfunction due to crosstalk between layers and is inexpensive. To provide.

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の磁気メモリは、第1の磁気抵抗効果素子
と、前記第1の磁気抵抗効果素子の上に延設された第1
の配線と、前記第1の配線の上に設けられた第2の磁気
抵抗効果素子と、前記第2の磁気抵抗効果素子の上にお
いて前記第1の配線と交差する方向に延設された第2の
配線と、を備え、前記第1及び第2の磁気抵抗効果素子
は略同一方向の磁化異方性を有する磁気記録層を有し、
前記第1及び第2の配線に電流を流すことにより形成さ
れる磁界によって前記第2の磁気抵抗効果素子の前記磁
気記録層の磁化が反転可能とされ、前記第1及び第2の
磁気抵抗効果素子の前記磁気記録層の磁化方向の少なく
とも一部は前記第1及び第2の配線の少なくともいずれ
かに対して傾斜してなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a magnetic memory of the present invention comprises a first magnetoresistive effect element and a first magnetoresistive effect element extending over the first magnetoresistive effect element.
Wiring, a second magnetoresistive effect element provided on the first wiring, and a second magnetoresistive effect element extending on the second magnetoresistive effect element in a direction crossing the first wiring. Two wirings, and the first and second magnetoresistive effect elements each have a magnetic recording layer having magnetization anisotropy in substantially the same direction,
The magnetization of the magnetic recording layer of the second magnetoresistive effect element can be reversed by a magnetic field formed by passing a current through the first and second wirings, and the first and second magnetoresistive effects can be obtained. At least part of the magnetization direction of the magnetic recording layer of the element is inclined with respect to at least one of the first and second wirings.

【0015】上記構成によれば、第1の配線と第2の配
線とに電流を流すことにより得られる書き込み磁界の作
用が、第1の磁気抵抗効果素子と第2の磁気抵抗効果素
子とに対して異なるように作用する。その結果として、
上下の磁気抵抗効果素子の間の書き込みクロストークを
解消することができる。
According to the above structure, the action of the write magnetic field obtained by passing a current through the first wiring and the second wiring causes the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element to operate. It acts differently. As a result,
Write crosstalk between the upper and lower magnetoresistive elements can be eliminated.

【0016】なお、本願明細書において、「交差する方
向」とは、第1の配線と第2の配線とが1点で交わる状
態をいうのではなく、これらがねじれの位置にあり、こ
れらを磁気抵抗効果素子の膜面に対して投影した場合に
交差する状態をいうものとする。
In the present specification, the "intersecting direction" does not mean a state in which the first wiring and the second wiring intersect at one point, but they are in a twisted position, The state where they intersect when projected onto the film surface of the magnetoresistive effect element.

【0017】また、本発明の第2の磁気メモリは、マト
リクス状に配置された複数の磁気抵抗効果素子を有する
第1のメモリアレーと、前記第1のメモリアレーの上に
積層され、マトリクス状に配置された複数の磁気抵抗効
果素子を有する第2のメモリアレーと、を備え、前記第
1及び第2のメモリアレーのそれぞれには、その磁気抵
抗効果素子の下に延設された第1の配線と、その磁気抵
抗効果素子の上において前記第1の配線と交差する方向
に延設された第2の配線と、が設けられ、前記第1及び
第2の配線に電流を流すことにより形成される磁界によ
ってこれらの間に配置された磁気抵抗効果素子の磁気記
録層の磁化が反転可能とされ、前記第1及び第2のメモ
リアレーにおける前記磁気抵抗効果素子の前記磁気記録
層は略同一方向の磁化異方性を有し、これら磁気記録層
の磁化方向の少なくとも一部は前記第1及び第2の配線
の少なくともいずれかに対して傾斜してなることを特徴
とする。
A second magnetic memory according to the present invention is a first memory array having a plurality of magnetoresistive elements arranged in a matrix, and a first memory array laminated on the first memory array to form a matrix. A second memory array having a plurality of magnetoresistive effect elements arranged in the first and second memory arrays, wherein each of the first and second memory arrays has a first memory element extending below the magnetoresistive effect element. And a second wiring extending in a direction intersecting the first wiring on the magnetoresistive effect element are provided, and by applying a current to the first and second wirings, The magnetic field formed allows the magnetization of the magnetic recording layers of the magnetoresistive effect element disposed between them to be reversible, and the magnetic recording layer of the magnetoresistive effect element in the first and second memory arrays is substantially Same direction Has a reduction anisotropy, at least part of the magnetization direction of the magnetic recording layer is characterized by being inclined with respect to at least one of said first and second wiring.

【0018】上記構成によっても、第1の配線と第2の
配線とに電流を流すことにより得られる書き込み磁界の
作用が、第1の磁気抵抗効果素子と第2の磁気抵抗効果
素子とに対して異なるように作用する。その結果とし
て、上下の磁気抵抗効果素子の間の書き込みクロストー
クを解消することができる。
Also according to the above structure, the action of the write magnetic field obtained by passing a current through the first wiring and the second wiring acts on the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element. Acts differently. As a result, write crosstalk between the upper and lower magnetoresistive elements can be eliminated.

【0019】また、これら上記の磁気メモリにおいて、
前記第1のメモリアレーに設けられた前記第2の配線
と、前記第2のメモリアレーに設けられた前記第1の配
線と、が共通化されてなるものとすることにより、書き
込みクロストークを抑制しつつ構成を簡略化し、さらに
高い集積度が得られる。
Further, in the above magnetic memory,
By making the second wiring provided in the first memory array and the first wiring provided in the second memory array in common, write crosstalk is prevented. The structure can be simplified while suppressing, and a higher degree of integration can be obtained.

【0020】また、前記第1及び第2のメモリアレーの
それぞれにおいて、前記マトリクス状に配置された複数
の磁気抵抗効果素子は、第1の形状に形成された磁気記
録層を有する磁気抵抗効果素子と、前記第1の形状とは
異なる第2の形状に形成された磁気記録層を有する磁気
抵抗効果素子と、が交互に配置されてなるものとすれ
ば、同一のメモリアレー内における書き込みクロストー
クも効果的に抑制することができる。
In each of the first and second memory arrays, the plurality of magnetoresistive effect elements arranged in the matrix form have a magnetoresistive effect element having a magnetic recording layer formed in the first shape. And a magnetoresistive effect element having a magnetic recording layer formed in a second shape different from the first shape are alternately arranged, write crosstalk in the same memory array. Can be effectively suppressed.

【0021】また、前記磁気記録層は、前記第1及び第
2の配線の少なくともいずれかの長軸に対して、非対称
に形成されてなるものとすれば、その磁化方向の少なく
とも一部を前記第1及び第2の配線の少なくともいずれ
かに対して平行でも垂直でもない方向に傾斜させること
ができる。
Further, if the magnetic recording layer is formed asymmetrically with respect to the major axis of at least one of the first and second wirings, at least a part of the magnetization direction thereof is the above-mentioned. It can be tilted in a direction that is neither parallel nor perpendicular to at least one of the first and second wirings.

【0022】または、前記第1の配線と前記第2の配線
とが交差する角度は、90度以外であるものとすれば、
磁気記録層の磁化方向の少なくとも一部を前記第1及び
第2の配線の少なくともいずれかに対して平行でも垂直
でもない方向に傾斜させることができる。
Alternatively, if the angle at which the first wiring and the second wiring intersect is other than 90 degrees,
At least a part of the magnetization direction of the magnetic recording layer can be inclined in a direction that is neither parallel nor perpendicular to at least one of the first and second wirings.

【0023】なお、本願明細書において、「前記第1の
配線と前記第2の配線とが交差する角度」とは、これら
第1及び第2の配線を磁気抵抗効果素子の膜面に対して
投影した場合の交差角度をいうものとする。
In the present specification, "the angle at which the first wiring and the second wiring intersect" means that the first wiring and the second wiring are with respect to the film surface of the magnetoresistive effect element. The intersection angle when projected.

【0024】また、前記磁気記録層は、その幅Dと長さ
Lとの比L/Dが1.2よりも大きく、且つその長さL
の方向に沿った一軸異方性が付与されているものとすれ
ば、安定した磁化異方性を有する磁気記録層が得られ、
書き込みと読み出しを確実に行うことができる。
The ratio L / D of the width D to the length L of the magnetic recording layer is larger than 1.2 and the length L thereof is L.
If uniaxial anisotropy along the direction of is given, a magnetic recording layer having stable magnetization anisotropy is obtained,
Writing and reading can be surely performed.

【0025】また、前記第1及び第2の配線の少なくと
もいずれかは、その側面に軟磁性材料からなる被覆層を
有するものとすれば、周囲に隣接する磁気抵抗効果素子
に対する書き込み磁界の漏洩を抑制して書き込みクロス
トークをさらに効果的に抑制できる。また、本発明の第
3の磁気メモリは、マトリクス状に配置された複数の磁
気抵抗効果素子を有する第1のメモリアレーと、前記第
1のメモリアレーの上に積層され、マトリクス状に配置
された複数の磁気抵抗効果素子を有する第2のメモリア
レーと、を備え、前記第1及び第2のメモリアレーのそ
れぞれには、その磁気抵抗効果素子の下に延設された第
1の配線と、その磁気抵抗効果素子の上において前記第
1の配線と交差する方向に延設された第2の配線と、が
設けられ、前記第1及び第2の配線に電流を流すことに
より形成される磁界によってこれらの間に配置された前
記磁気抵抗効果素子の磁気記録層の磁化が反転可能とさ
れ、前記第1のメモリアレーに設けられた前記第2の配
線と、前記第2のメモリアレーに設けられた前記第1の
配線と、が共通化され、且つその側面に軟磁性材料から
なる被覆層が設けられたことを特徴とする。上記構成に
よれば、上下のメモリアレーのために共通化された配線
を用いて書き込みを実施する際に、上下の磁気抵抗効果
素子に対して均等に電流磁場を印加することができ、同
時にこれら上下の磁気抵抗効果素子に隣接する磁気抵抗
効果素子に対する書き込み時のクロストークを効果的に
抑制することができ、多層構造のアーキテクチャにおい
て、極めて有利な構成となる。
Further, if at least one of the first and second wirings has a coating layer made of a soft magnetic material on its side surface, the write magnetic field is prevented from leaking to the magnetoresistive element adjacent to the periphery. By suppressing the write crosstalk, the write crosstalk can be suppressed more effectively. A third magnetic memory of the present invention is a first memory array having a plurality of magnetoresistive elements arranged in a matrix, and is stacked on the first memory array and arranged in a matrix. A second memory array having a plurality of magnetoresistive effect elements, and each of the first and second memory arrays has a first wiring extending below the magnetoresistive effect element. A second wiring extending in a direction intersecting with the first wiring is provided on the magnetoresistive effect element, and is formed by applying a current to the first and second wirings. The magnetization of the magnetic recording layer of the magnetoresistive effect element arranged between them can be reversed by a magnetic field, and the second wiring provided in the first memory array and the second memory array are provided. Provided the first And lines, it is common, and wherein the coating layer made of a soft magnetic material on its side is provided. According to the above configuration, when writing is performed using the wiring common to the upper and lower memory arrays, the current magnetic field can be uniformly applied to the upper and lower magnetoresistive elements, and at the same time, these Crosstalk at the time of writing to the magnetoresistive effect elements adjacent to the upper and lower magnetoresistive effect elements can be effectively suppressed, which is an extremely advantageous configuration in the architecture of the multilayer structure.

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0026】図1は、本発明の磁気メモリの単位セルを
単純化して表した模式図であり、同図(a)は、その平
面構成、(b)はその断面構成を表す。
FIG. 1 is a schematic view showing a unit cell of a magnetic memory of the present invention in a simplified manner. FIG. 1 (a) shows its planar structure and FIG. 1 (b) shows its sectional structure.

【0027】まずその平面構成を見ると、同図(a)に
表したように、ビット線Bとワード線Wとが交差するよ
うに配線され、その交差部に磁気抵抗効果素子Cが設け
られている。そして、図1(b)に例示したように、こ
のようなセル構造が縦方向に積層されている。
First, looking at the plane configuration, as shown in FIG. 3A, the bit lines B and the word lines W are wired so as to intersect, and the magnetoresistive effect element C is provided at the intersection. ing. Then, as illustrated in FIG. 1B, such cell structures are vertically stacked.

【0028】後に詳述するように、ビット線B(B1〜
B3)、ワード線W(W1、W2)と磁気抵抗効果素子
C(C1〜C4)との接続関係については、各種の具体
例を採用することができる。例えば、書き込み用と読み
出し用の2本のビット線を設けて磁気抵抗効果素子に接
続してもよい。また、ワード線は、磁気抵抗効果素子に
対して接続する場合も接続しない場合もある。
As will be described in detail later, the bit lines B (B1 ...
Regarding B3), the connection relationship between the word lines W (W1, W2) and the magnetoresistive effect elements C (C1 to C4), various specific examples can be adopted. For example, two bit lines for writing and reading may be provided and connected to the magnetoresistive effect element. The word line may or may not be connected to the magnetoresistive effect element.

【0029】磁気抵抗効果素子C(C1〜C4)は、例
えば、TMR素子のような磁気記録層を有する。この磁
気記録層は、互いに略反平行な磁化方向M1、M2を有
し、これら2種類の磁化方向を「0」と「1」のデータ
の対応づけることにより、2値化情報の記録と読み出し
を可能としている。なお、これら磁化方向M1、M2
は、後に詳述するように、必ずしも直線状である必要は
なく磁気抵抗効果素子Cの形状により様様なエッジドメ
インを形成する。
The magnetoresistive effect element C (C1 to C4) has a magnetic recording layer such as a TMR element. This magnetic recording layer has magnetization directions M1 and M2 that are substantially anti-parallel to each other. By associating these two types of magnetization directions with data of "0" and "1", recording and reading of binarized information are performed. Is possible. Note that these magnetization directions M1 and M2
As will be described later in detail, the edge domain is not necessarily linear and forms a different edge domain depending on the shape of the magnetoresistive effect element C.

【0030】磁気抵抗効果素子C(C1〜C4)に対す
る情報の書き込みは、その上下に設けられたビット線B
(B1〜B3)とワード線W(W1、W2)とに電流を
流すことにより生ずる磁場により行う。例えば、ビット
線B1とワード線W1のそれぞれに電流を流すと、これ
らの周囲に電流磁界が生ずる。これら電流磁界を合成し
た磁界により、磁気抵抗効果素子C1の磁気記録層の磁
化をM1からM2、あるいはM2からM1に反転させ
る。こうして2値化情報の書き込みを行うことができ
る。
Writing of information to the magnetoresistive effect element C (C1 to C4) is performed by the bit line B provided above and below the bit line B.
(B1 to B3) and the word line W (W1, W2) is performed by a magnetic field generated by passing a current. For example, when a current is applied to each of the bit line B1 and the word line W1, a current magnetic field is generated around them. The magnetic field obtained by combining these current magnetic fields reverses the magnetization of the magnetic recording layer of the magnetoresistive effect element C1 from M1 to M2 or from M2 to M1. In this way, the binarized information can be written.

【0031】この書き込みに際しては、所定の方向に磁
化を反転させるために、ビット線Bとワード線Wの双方
に対して、所定方向の電流パルスを適宜流せばよい。こ
のようにすれば、ビット線とワード線のいずれかのみに
電流を流すことによって磁化反転を生じさせる場合と比
較して、配線あたりの電流量を低減することができると
ともにセル選択することができる。その結果として、配
線の疲労が少なく、信頼性の高い磁気メモリを提供する
ことができる。
At the time of this writing, in order to reverse the magnetization in a predetermined direction, a current pulse in a predetermined direction may be appropriately applied to both the bit line B and the word line W. By doing so, the amount of current per wire can be reduced and the cell can be selected as compared with the case where the magnetization reversal is caused by passing the current through only one of the bit line and the word line. . As a result, it is possible to provide a highly reliable magnetic memory with less wiring fatigue.

【0032】また、図1(b)に表したように、上下方
向に磁気メモリのセル構造を積層させることにより、集
積度を上げて、半導体DRAMあるいはそれ以上の高集
積化を可能とすることができる。
Further, as shown in FIG. 1B, by stacking the cell structures of the magnetic memory in the vertical direction, the degree of integration can be increased and a semiconductor DRAM or higher integration can be realized. You can

【0033】しかし、図1(b)から分かるように、ワ
ード線W1を挟んでその上下に磁気抵抗効果素子C1、
C2が積層されている場合、これら磁気抵抗効果素子の
間でいわゆる「書き込みクロストーク」が生ずる虞があ
る。例えば、ビット線B1及びワード線W1に電流を流
すことにより磁気抵抗効果素子C1に書き込みを実行す
る際に、その書き込み磁界が下側に隣接する磁気抵抗効
果素子C2にも印加されて、その記録磁化を反転させて
しまう場合があり得る。
However, as can be seen from FIG. 1B, the magnetoresistive effect element C1 is formed above and below the word line W1 with the word line W1 interposed therebetween.
When C2 is laminated, so-called "write crosstalk" may occur between these magnetoresistive effect elements. For example, when writing is performed on the magnetoresistive effect element C1 by passing a current through the bit line B1 and the word line W1, the write magnetic field is also applied to the magnetoresistive effect element C2 adjacent to the lower side, and the recording is performed. The magnetization may be reversed.

【0034】これに対して、本発明によれば、図1
(a)に例示したように、磁気抵抗効果素子C1、C2
の磁気記録層の磁化容易軸方向(M1、M2)を、ビッ
ト線及びワード線の少なくともいずれかに対して平行で
も垂直でもないようにする。つまり、その磁化方向をビ
ット線及びワード線の少なくともいずれかに対して傾斜
させる。その際、C1、C2は同方向に傾斜させる。
On the other hand, according to the present invention, FIG.
As illustrated in (a), the magnetoresistive effect elements C1 and C2
The magnetic easy axis direction (M1, M2) of the magnetic recording layer is not parallel or perpendicular to at least one of the bit line and the word line. That is, the magnetization direction is inclined with respect to at least one of the bit line and the word line. At that time, C1 and C2 are inclined in the same direction.

【0035】このようにすると、図1(b)に例示した
ようにワード線W1を挟んで上下に積層された磁気抵抗
効果素子C1とC2との間での書き込みクロストークを
防ぐことができる。
By doing so, it is possible to prevent write crosstalk between the magnetoresistive effect elements C1 and C2 which are vertically stacked with the word line W1 interposed therebetween as illustrated in FIG. 1B.

【0036】図2及び図3は、本発明の作用を説明する
ための概念図である。すなわち、図2は、本発明を適用
しない比較例を表す模式図であり、図3は、本発明の具
体例の作用を説明する模式図である。
2 and 3 are conceptual diagrams for explaining the operation of the present invention. That is, FIG. 2 is a schematic diagram showing a comparative example to which the present invention is not applied, and FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the operation of a specific example of the present invention.

【0037】まず、図2を参照しつつ、比較例について
説明する。図2(a)に表したように、磁気抵抗効果素
子(MR素子)の磁気記録層の磁化Mの方向を、ビット
線B及びワード線Wの両方に対して平行あるいは垂直な
方向に揃えた場合、その磁化Mを反転させるために必要
とされる磁界のアステロイド曲線は、図2(b)に表し
た如くとなる。ここで、ビット線B1に書き込み電流を
流すことにより発生する磁界Hb1と、ワード線W1に
書き込み電流を流すことにより発生する磁界Hw1との
合成磁界Ht1がアステロイド曲線を越えた時に、磁気
抵抗効果素子の磁化Mを反転させることが可能となる。
First, a comparative example will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, the direction of the magnetization M of the magnetic recording layer of the magnetoresistive effect element (MR element) is aligned in the direction parallel or perpendicular to both the bit line B and the word line W. In this case, the asteroid curve of the magnetic field required for reversing the magnetization M is as shown in FIG. Here, when the combined magnetic field Ht1 of the magnetic field Hb1 generated by applying the write current to the bit line B1 and the magnetic field Hw1 generated by applying the write current to the word line W1 exceeds the asteroid curve, the magnetoresistive effect is obtained. It is possible to reverse the magnetization M of the element.

【0038】しかし、図2に表した具体例の場合、アス
テロイド曲線は、ビット線B1とワード線W1に対して
それぞれ線対称に形成される。このため、図1(b)に
例示したようにワード線W1の上下に磁気抵抗効果素子
C1、C2を積層させた場合、ビット線B1及びワード
線W1からの書き込み磁界は、これら磁気抵抗効果素子
C1、C2に対して等価に作用する。
However, in the case of the specific example shown in FIG. 2, the asteroid curve is formed line-symmetrically with respect to the bit line B1 and the word line W1. Therefore, when the magnetoresistive effect elements C1 and C2 are stacked above and below the word line W1 as illustrated in FIG. 1B, the write magnetic fields from the bit line B1 and the word line W1 generate the magnetoresistive effect elements. Equivalently acts on C1 and C2.

【0039】すなわち、ワード線W1に電流を流して、
上側の磁気抵抗効果素子C1に対して与える磁界Hw1
と、下側の磁気抵抗効果素子C2に対して与える磁界H
w2とは、方向は反対であるが、アステロイド曲線に対
しては等価に作用する。従って、上側の磁気抵抗効果素
子C1において磁化反転が生ずるために必要なビット線
からの磁界Hb1と、下側の磁気抵抗効果素子C2にお
いて磁化反転が生ずるために必要なビット線からの磁界
Hb2とは、同一となる。その結果として、上側の磁気
抵抗効果素子C1への書き込みを行う際に、一般に素子
のスイッチング磁界のバラツキが存在するため、下側の
磁気抵抗効果素子C2に対して書き込みクロストークが
生ずる虞がある。
That is, a current is passed through the word line W1,
Magnetic field Hw1 applied to the upper magnetoresistive effect element C1
And the magnetic field H applied to the lower magnetoresistive element C2
It is opposite in direction to w2, but acts equivalently on the asteroid curve. Therefore, the magnetic field Hb1 from the bit line necessary for the magnetization reversal to occur in the upper magnetoresistive effect element C1 and the magnetic field Hb2 from the bit line necessary to cause the magnetization reversal in the lower magnetoresistive effect element C2. Are the same. As a result, when writing to the magnetoresistive effect element C1 on the upper side, there is generally a variation in the switching magnetic field of the element, so that there is a possibility that write crosstalk occurs on the magnetoresistive effect element C2 on the lower side. .

【0040】これに対して、本発明においては、例え
ば、図3(a)に表したように、磁化Mの方向をビット
線B(あるいはワード線W)に対して傾斜させる。この
場合、アステロイド曲線は、同図(b)に表したように
傾斜して形成される。このようにすると、ワード線Wが
その上下の磁気抵抗効果素子C1、C2に与える磁界H
w1と磁界Hw2は反対方向で同一の大きさであるが、
磁化反転のために必要とされるビット線からの磁界に差
異が生じ、マージンが増大する。
On the other hand, in the present invention, for example, as shown in FIG. 3A, the direction of the magnetization M is inclined with respect to the bit line B (or the word line W). In this case, the asteroid curve is formed to be inclined as shown in FIG. With this configuration, the magnetic field H applied to the magnetoresistive effect elements C1 and C2 above and below the word line W
w1 and the magnetic field Hw2 have the same magnitude in opposite directions,
A difference occurs in the magnetic field from the bit line required for the magnetization reversal, and the margin increases.

【0041】すなわち、上側の磁気抵抗効果素子C1の
磁化を反転させるために必要なビット線からの磁界Hb
1に対して、下側の磁気抵抗効果素子C2の磁化を反転
させるために必要なビット線からの磁界Hb2は、大き
くなる。その結果として、上側の磁気抵抗効果素子C1
の書き込みを行う場合に、下側の磁気抵抗効果素子C2
の磁化は反転しなくなり、書き込みクロストークを解消
することができる。
That is, the magnetic field Hb from the bit line necessary for reversing the magnetization of the upper magnetoresistive element C1.
In contrast to 1, the magnetic field Hb2 from the bit line required to reverse the magnetization of the lower magnetoresistive effect element C2 becomes large. As a result, the upper magnetoresistive element C1
Of the lower magnetoresistive effect element C2 when writing
The magnetization of is not reversed, and write crosstalk can be eliminated.

【0042】同様の作用効果は、下側の磁気抵抗効果素
子C2に対して書き込みを行う場合にも得られる。つま
り、下側の磁気抵抗効果素子C2に書き込みを行う場合
に、上側の磁気抵抗効果素子C1はその書き込み磁界で
は磁化反転が生じないため、書き込みクロストークを解
消することができる。
The same effect can be obtained when writing is performed on the lower magnetoresistive effect element C2. That is, when writing is performed in the lower magnetoresistive effect element C2, the magnetization reversal does not occur in the upper magnetoresistive effect element C1 in the write magnetic field, so that the write crosstalk can be eliminated.

【0043】これらの書き込みに際しては、対象の磁気
抵抗効果素子の磁化の傾斜方向を考慮して有利な方向に
磁化を回転させて反転させるために、ビット線とワード
線の双方に流す電流パルスの向きを適宜切り替えればよ
い。
At the time of writing these, in order to rotate and invert the magnetization in an advantageous direction in consideration of the inclination direction of the magnetization of the target magnetoresistive effect element, the current pulse applied to both the bit line and the word line is applied. The direction may be switched appropriately.

【0044】また、図3に表した具体例の場合、磁気抵
抗効果素子C1、C2の磁気記録層の平面形態を、ビッ
ト線Bに対して傾斜させた長方形として表したが、本発
明はこれには限定されない。
In the specific example shown in FIG. 3, the plane form of the magnetic recording layer of the magnetoresistive effect elements C1 and C2 is shown as a rectangle inclined with respect to the bit line B. It is not limited to

【0045】図4は、本発明における磁気抵抗効果素子
の磁気記録層の平面形態の他の具体例を表す模式図であ
る。すなわち、磁気抵抗効果素子の磁気記録層は、例え
ば、同図(a)に表したように、長方形の一方の対角両
端に突出部を付加した形状や、同図(b)に表したよう
な平行四辺形、同図(c)に表したような菱形、同図
(d)に表したような楕円形、(e)に表したようなエ
ッジポインテッド型すなわち、両端がテーパ形状とされ
た形などの各種の形状とすることができる。
FIG. 4 is a schematic view showing another specific example of the plane form of the magnetic recording layer of the magnetoresistive effect element according to the present invention. That is, the magnetic recording layer of the magnetoresistive effect element has, for example, a shape in which a protrusion is added to one diagonal end of a rectangle as shown in FIG. A parallelogram, a rhombus as shown in FIG. 3C, an ellipse as shown in FIG. 3D, an edge-pointed type as shown in FIG. 2E, that is, both ends are tapered. It can have various shapes such as a curved shape.

【0046】ここで、磁気記録層を図4(a)〜(c)
あるいは(e)に表した形状にパターニングする場合、
実際には角部が丸まる場合が多いが、そのように角部が
丸まってもよい。
Here, the magnetic recording layer is formed as shown in FIGS.
Alternatively, when patterning into the shape shown in (e),
In many cases, the corners are actually rounded, but the corners may be rounded as such.

【0047】また、これらの非対称な形状は、フォトリ
ソグラフィにおいて用いるレチクルのパターン形状を非
対称形状にすることにより容易に作製できる。例えば、
図4(a)に例示した形状の磁気抵抗効果素子は、レチ
クルのパターン形状を図5のようにすることによって作
製できる。
Further, these asymmetrical shapes can be easily produced by making the pattern shape of the reticle used in photolithography asymmetrical. For example,
The magnetoresistive effect element having the shape illustrated in FIG. 4A can be manufactured by setting the pattern shape of the reticle as shown in FIG.

【0048】図4に例示したいずれの形状も、ビット線
Bの長軸に関して線対称ではない。このような形状にす
ると、その磁化Mの少なくとも一部が、ビット線Bの長
軸に対して平行ではなく傾斜している。その結果とし
て、図3に表したように、アステロイド曲線がビット線
あるいはワード線に対して線対称ではなくなり、上下の
磁気抵抗効果素子に対する中間の配線からの磁界の作用
を等価でなくすることができる。その結果として、書き
込みクロストークを抑制することができる。
None of the shapes illustrated in FIG. 4 are line-symmetric with respect to the long axis of the bit line B. With such a shape, at least a part of the magnetization M is not parallel to the long axis of the bit line B but is inclined. As a result, as shown in FIG. 3, the asteroid curve is no longer line-symmetric with respect to the bit line or the word line, and the action of the magnetic field from the intermediate wiring on the upper and lower magnetoresistive elements is not equivalent. You can As a result, write crosstalk can be suppressed.

【0049】またここで、磁気抵抗効果素子の磁気記録
層の幅Dと長さLの比L/Dは、1.2よりも大きいこ
とが望ましく、長さLの方向に一軸異方性が付与されて
いることが望ましい。なお、図2乃至図6においては、
簡単のために、アステロイド曲線を等方的に描いたが、
上述の如く磁気記録層が細長く形成された場合には、ア
ステロイド曲線は、扁平に引き延ばされた形状を有す
る。但し、この場合も、図2乃至図6に関して前述した
ような作用効果は、同様に得られる。
Further, the ratio L / D of the width D and the length L of the magnetic recording layer of the magnetoresistive effect element is preferably larger than 1.2, and the uniaxial anisotropy is in the direction of the length L. It is desirable that it is given. In addition, in FIG. 2 to FIG.
For simplicity, I drew the asteroid curve isotropically,
When the magnetic recording layer is elongated as described above, the asteroid curve has a flattened shape. However, also in this case, the same effects as those described above with reference to FIGS. 2 to 6 can be obtained.

【0050】以上、図2乃至図5に関して前述した具体
例は、ビット線とワード線とを直交させ、磁気抵抗効果
素子の磁気記録層の形状をこれらに対して非対称となる
ように設けることにより、書き込みクロストークを抑制
するものである。
In the specific examples described above with reference to FIGS. 2 to 5, the bit lines and the word lines are made orthogonal to each other, and the shape of the magnetic recording layer of the magnetoresistive element is provided so as to be asymmetric with respect to these. , Write crosstalk is suppressed.

【0051】しかし、本発明はこれらの具体例には限定
されず、その他にも、例えば、ビット線とワード線とを
直交させず、傾斜させて交差させてもよい。
However, the present invention is not limited to these specific examples, and in addition to this, for example, the bit lines and the word lines may be made to intersect with each other at an angle instead of being orthogonal to each other.

【0052】図6は、このようにビット線とワード線と
を傾斜させた具体例を説明する模式図である。すなわ
ち、同図(a)は、図1に表した上側の磁気抵抗効果素
子C1のセルの平面構成を表し、同図(b)は、その磁
気記録層のアステロイド曲線を表す模式図である。ま
た、図6(c)は、図1に表した下側の磁気抵抗効果素
子C2のセルの平面構成を表し、図6(d)は、その磁
気記録層のアステロイド曲線を表す模式図である。すな
わち、図6においては、ワード線W1を、磁気抵抗効果
素子の磁化Mの方向に対して斜めに傾斜させた具体例を
表した。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a concrete example in which the bit lines and the word lines are inclined as described above. That is, FIG. 1A shows the planar configuration of the cell of the upper magnetoresistive effect element C1 shown in FIG. 1, and FIG. 1B is a schematic diagram showing the asteroid curve of the magnetic recording layer. . Further, FIG. 6C shows a planar configuration of a cell of the lower magnetoresistive effect element C2 shown in FIG. 1, and FIG. 6D is a schematic diagram showing an asteroid curve of the magnetic recording layer. is there. That is, FIG. 6 shows a specific example in which the word line W1 is inclined with respect to the direction of the magnetization M of the magnetoresistive effect element.

【0053】このようにすると、図6(b)及び(d)
に表したように、ワード線W1からの磁界Hw1及びH
w2は、磁化反転のアステロイド曲線の対称軸に対し
て、傾斜した方向に沿って互いに反対向きに作用する。
その結果として、磁化反転のために必要とされるビット
線からの磁界Hb1、Hb2に差が生ずる。
By doing so, FIGS. 6B and 6D are shown.
As shown in, the magnetic fields Hw1 and Hw from the word line W1
The w2s act in directions opposite to each other along the inclined direction with respect to the symmetry axis of the magnetization reversal asteroid curve.
As a result, a difference occurs between the magnetic fields Hb1 and Hb2 from the bit line required for the magnetization reversal.

【0054】すなわち、上側の磁気抵抗効果素子C1の
磁化Mを反転させるために必要とされるビット線B1か
らの磁界Hb1は、図6(b)に表した如くである。こ
れに対して、下側の磁気抵抗効果素子C2の磁化Mを反
転させるために必要とされるビット線B2からの磁界H
b2は、図6(d)に表した如くであり、Hb1よりも
大きくなる。
That is, the magnetic field Hb1 from the bit line B1 required to invert the magnetization M of the upper magnetoresistive effect element C1 is as shown in FIG. 6B. On the other hand, the magnetic field H from the bit line B2 required to reverse the magnetization M of the lower magnetoresistive effect element C2.
b2 is as shown in FIG. 6D and is larger than Hb1.

【0055】つまり、上側の磁気抵抗効果素子C1の書
き込みを行うための合成磁界Ht1は、下側の磁気抵抗
効果素子C2の磁化を反転させるために必要な合成磁界
Ht2よりも小さくなる。その結果として、上側の磁気
抵抗効果素子C1に対して書き込みを行う際に、下側の
磁気抵抗効果素子C2に対する書き込みクロストークを
解消することができる。
That is, the combined magnetic field Ht1 for writing the upper magnetoresistive effect element C1 is smaller than the combined magnetic field Ht2 required for reversing the magnetization of the lower magnetoresistive effect element C2. As a result, when writing is performed on the magnetoresistive effect element C1 on the upper side, write crosstalk on the magnetoresistive effect element C2 on the lower side can be eliminated.

【0056】なお、図6は、磁気抵抗効果素子の磁化方
向Mに対して、ビット線はほぼ垂直とし、ワード線を斜
めに傾斜させた場合を例示したが、これとは逆に、磁化
方向Mに対して、ワード線はほぼ平行とし、ビット線を
垂直ではなく斜めに傾斜させて配線しても同様の作用効
果が得られる。
Although FIG. 6 illustrates the case where the bit lines are substantially perpendicular to the magnetization direction M of the magnetoresistive effect element and the word lines are inclined, the magnetization direction is opposite. The same action and effect can be obtained by wiring the word lines substantially in parallel to M and sloping the bit lines obliquely instead of vertically.

【0057】以上、図1乃至図6を参照しつつ、本発明
におけるメモリセルの基本的な構成について説明した。
The basic structure of the memory cell according to the present invention has been described above with reference to FIGS.

【0058】次に、本発明の磁気メモリに用いることが
できる磁気抵抗効果素子について説明する。磁気抵抗効
果素子としては、第1の強磁性層と絶縁層と第2の強磁
性層とを積層させたTMR構造の素子や、第1の強磁性
層と非磁性層と第2の強磁性層とを積層させた「スピン
バルブ構造」の素子などを用いることができる。
Next, a magnetoresistive effect element that can be used in the magnetic memory of the present invention will be described. As the magnetoresistive effect element, an element having a TMR structure in which a first ferromagnetic layer, an insulating layer, and a second ferromagnetic layer are laminated, a first ferromagnetic layer, a nonmagnetic layer, and a second ferromagnetic layer. A device having a “spin valve structure” in which layers are stacked can be used.

【0059】いずれの場合も、第1の強磁性層を、磁化
方向が実質的に固定された「磁化固着層(「ピン層」な
どと称される場合もある)」として作用させ、第2の強
磁性層を、外部からの磁界を印加することにより磁化方
向を可変とした「磁気記録層」として作用させることが
できる。
In each case, the first ferromagnetic layer is caused to act as a "magnetization pinned layer (sometimes referred to as" pinned layer "etc.)" in which the magnetization direction is substantially fixed, and the second ferromagnetic layer is used. The ferromagnetic layer can be made to act as a "magnetic recording layer" whose magnetization direction is variable by applying a magnetic field from the outside.

【0060】また、後に詳述するように、読み出し方式
によっては、第1の強磁性層を、磁化方向を可変とした
「磁化自由層(「フリー層」などと称されることもあ
る)」として作用させ、第2の強磁性層を、外部からの
書き込み磁界を印加することにより磁化を記録する「磁
気記録層」として作用させてもよい。
As will be described later in detail, depending on the reading method, the first ferromagnetic layer is a “magnetization free layer (also referred to as a“ free layer ”) in which the magnetization direction is variable. The second ferromagnetic layer may be made to act as a “magnetic recording layer” for recording magnetization by applying a writing magnetic field from the outside.

【0061】これらの磁気抵抗効果素子において、磁化
固着層として用いることができる強磁性体としては、例
えば、Fe(鉄)、Co(コバルト)、Ni(ニッケ
ル)またはこれらの合金や、スピン分極率の大きいマグ
ネタイト、CrO、RXMnO3−y(ここでRは希
土類、XはCa(カルシウム)、Ba(バリウム)、S
r(ストロンチウム)のいずれかを表す)などの酸化
物、あるいは、NiMnSb(ニッケル・マンガン・ア
ンチモン)、PtMnSb(白金マンガン・アンチモ
ン)などのホイスラー合金などを用いることができる。
In these magnetoresistive effect elements, as the ferromagnetic material that can be used as the magnetization pinned layer, for example, Fe (iron), Co (cobalt), Ni (nickel) or their alloys, or spin polarizability is used. High magnetite, CrO 2 , RXMnO 3-y (where R is rare earth, X is Ca (calcium), Ba (barium), S
An oxide such as r (representing any of strontium) or a Heusler alloy such as NiMnSb (nickel-manganese-antimony) or PtMnSb (platinum-manganese-antimony) can be used.

【0062】これらの材料からなる磁化固着層は、一方
向異方性を有することが望ましい。またその厚さは0.
1nmから100nmが好ましい。さらに、この強磁性
層の膜厚は、超常磁性にならない程度の厚さが必要であ
り、0.4nm以上であることがより望ましい。
The magnetization fixed layer made of these materials preferably has unidirectional anisotropy. The thickness is 0.
1 nm to 100 nm is preferable. Furthermore, the film thickness of this ferromagnetic layer needs to be such that superparamagnetism does not occur, and is more preferably 0.4 nm or more.

【0063】また、磁化固着層として用いる強磁性層に
は、反強磁性膜を付加して磁化を固着することが望まし
い。そのような反強磁性膜としては、Fe(鉄)−Mn
(マンガン)、Pt(白金)−Mn(マンガン)、Pt
(白金)−Cr(クロム)−Mn(マンガン)、Ni
(ニッケル)−Mn(マンガン)、Ir(イリジウム)
−Mn(マンガン)、NiO(酸化ニッケル)、Fe
(酸化鉄)などを挙げることができる。
Further, it is desirable to add an antiferromagnetic film to the ferromagnetic layer used as the magnetization pinned layer to pin the magnetization. As such an antiferromagnetic film, Fe (iron) -Mn
(Manganese), Pt (platinum) -Mn (manganese), Pt
(Platinum) -Cr (Chromium) -Mn (Manganese), Ni
(Nickel) -Mn (manganese), Ir (iridium)
-Mn (manganese), NiO (nickel oxide), Fe 2
Examples thereof include O 3 (iron oxide).

【0064】また、これら磁性体には、Ag(銀)、C
u(銅)、Au(金)、Al(アルミニウム)、Mg
(マグネシウム)、Si(シリコン)、Bi(ビスマ
ス)、Ta(タンタル)、B(ボロン)、C(炭素)、
O(酸素)、N(窒素)、Pd(パラジウム)、Pt
(白金)、Zr(ジルコニウム)、Ir(イリジウ
ム)、W(タングステン)、Mo(モリブデン)、Nb
(ニオブ)などの非磁性元素を添加して、磁気特性を調
節したり、その他、結晶性、機械的特性、化学的特性な
どの各種物性を調節することができる。一方、磁化固着
層として、強磁性層と非磁性層の積層膜を用いても良
い。例えば、強磁性層/非磁性層/強磁性層という3層
構造を用いることができる。この場合、非磁性層を介し
て両側の強磁性層に反強磁性的な層間の相互作用が働い
ていることが望ましい。
Further, these magnetic materials include Ag (silver), C
u (copper), Au (gold), Al (aluminum), Mg
(Magnesium), Si (silicon), Bi (bismuth), Ta (tantalum), B (boron), C (carbon),
O (oxygen), N (nitrogen), Pd (palladium), Pt
(Platinum), Zr (zirconium), Ir (iridium), W (tungsten), Mo (molybdenum), Nb
By adding a non-magnetic element such as (niobium), it is possible to control the magnetic properties and various physical properties such as crystallinity, mechanical properties and chemical properties. On the other hand, a laminated film of a ferromagnetic layer and a nonmagnetic layer may be used as the magnetization fixed layer. For example, a three-layer structure of ferromagnetic layer / nonmagnetic layer / ferromagnetic layer can be used. In this case, it is desirable that antiferromagnetic interaction between layers be exerted on both ferromagnetic layers via the nonmagnetic layer.

【0065】より具体的には、磁性層を一方向に固着す
る方法として、Co(Co−Fe)/Ru(ルテニウ
ム)/Co(Co−Fe)、 Co(Co−Fe)/I
r(イリジウム)/Co(Co−Fe)、 Co(Co
−Fe)/Os(オスニウム)/Co(Co−Fe)な
どの3層構造の積層膜を磁化固着層とし、さらに、これ
に隣接して反強磁性膜を設けることが望ましい。この場
合の反強磁性膜としても、前述したものと同様に、Fe
−Mn、Pt−Mn、Pt−Cr−Mn、Ni−Mn、
Ir−Mn、NiO、Feなどを用いることがで
きる。この構造を用いると、磁化固着層の磁化がビット
線やワード線からの電流磁界の影響をより受け難く、し
っかりと磁化が固着される。また、磁化固着層からの漏
洩磁界(stray field)を減少(あるいは調節)でき、
磁化固着層を形成する2層の強磁性層の膜厚を変えるこ
とにより,磁気記録層(磁気記録層)の磁化シフトを調
整することができる。
More specifically, as a method of fixing the magnetic layer in one direction, Co (Co-Fe) / Ru (ruthenium) / Co (Co-Fe), Co (Co-Fe) / I
r (iridium) / Co (Co-Fe), Co (Co
It is desirable to use a laminated film having a three-layer structure such as —Fe) / Os (osnium) / Co (Co—Fe) as a magnetization fixed layer, and further provide an antiferromagnetic film adjacent thereto. In this case, the antiferromagnetic film also has the same structure as that of Fe as described above.
-Mn, Pt-Mn, Pt-Cr-Mn, Ni-Mn,
Ir-Mn, NiO, and Fe 2 O 3 can be used. With this structure, the magnetization of the magnetization pinned layer is less likely to be affected by the current magnetic field from the bit line or word line, and the magnetization is firmly pinned. In addition, the stray field from the pinned layer can be reduced (or adjusted),
The magnetization shift of the magnetic recording layer (magnetic recording layer) can be adjusted by changing the film thickness of the two ferromagnetic layers forming the magnetization fixed layer.

【0066】一方、磁気記録層(フリー層)の材料とし
ても、磁化固着層と同様に、例えば、例えば、Fe
(鉄)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)またはこ
れらの合金や、スピン分極率の大きいマグネタイト、C
rO、RXMnO3−y(ここでRは希土類、XはC
a(カルシウム)、Ba(バリウム)、Sr(ストロン
チウム)のいずれかを表す)などの酸化物、あるいは、
NiMnSb(ニッケル・マンガン・アンチモン)、P
tMnSb(白金マンガン・アンチモン)などのホイス
ラー合金などを用いることができる。
On the other hand, the material of the magnetic recording layer (free layer) is, for example, Fe, like the magnetization pinned layer.
(Iron), Co (cobalt), Ni (nickel) or their alloys, magnetite with a large spin polarization, C
rO 2 , RXMnO 3-y (where R is a rare earth, X is C
an oxide such as a (calcium), Ba (barium), or Sr (strontium)), or
NiMnSb (nickel, manganese, antimony), P
A Heusler alloy such as tMnSb (platinum manganese / antimony) can be used.

【0067】これらの材料からなる磁気記録層としての
強磁性層は、膜面に対して略平行な方向の一軸異方性を
有することが望ましい。またその厚さは0.1nmから
100nmが好ましい。さらに、この強磁性層の膜厚
は、超常磁性にならない程度の厚さが必要であり、0.
4nm以上であることがより望ましい。
The ferromagnetic layer as a magnetic recording layer made of these materials preferably has uniaxial anisotropy in a direction substantially parallel to the film surface. The thickness is preferably 0.1 nm to 100 nm. Furthermore, the film thickness of this ferromagnetic layer must be such that superparamagnetism does not occur,
More preferably, it is 4 nm or more.

【0068】また、磁気記録層として、軟磁性層/強磁
性層という2層構造、または、強磁性層/軟磁性層/強
磁性層という3層構造を用いても良い。磁気記録層とし
て、強磁性層/非磁性層/強磁性層という3層構造を用
いて、強磁性層の層間の相互作用の強さを制御すること
により、メモリセルである磁気記録層のセル幅がサブミ
クロン以下になっても、電流磁界の消費電力を増大させ
ずに済むというより好ましい効果が得られる。
The magnetic recording layer may have a two-layer structure of soft magnetic layer / ferromagnetic layer or a three-layer structure of ferromagnetic layer / soft magnetic layer / ferromagnetic layer. By using a three-layer structure of ferromagnetic layer / nonmagnetic layer / ferromagnetic layer as the magnetic recording layer, the strength of the interaction between the layers of the ferromagnetic layer is controlled to control the cells of the magnetic recording layer, which is a memory cell. Even if the width is less than or equal to submicron, the more preferable effect that the power consumption of the current magnetic field is not increased can be obtained.

【0069】磁化記録層においても、これら磁性体に、
Ag(銀)、Cu(銅)、Au(金)、Al(アルミニ
ウム)、Mg(マグネシウム)、Si(シリコン)、B
i(ビスマス)、Ta(タンタル)、B(ボロン)、C
(炭素)、O(酸素)、N(窒素)、Pd(パラジウ
ム)、Pt(白金)、Zr(ジルコニウム)、Ir(イ
リジウム)、W(タングステン)、Mo(モリブデ
ン)、Nb(ニオブ)などの非磁性元素を添加して、磁
気特性を調節したり、その他、結晶性、機械的特性、化
学的特性などの各種物性を調節することができる。
Also in the magnetization recording layer, these magnetic materials are
Ag (silver), Cu (copper), Au (gold), Al (aluminum), Mg (magnesium), Si (silicon), B
i (bismuth), Ta (tantalum), B (boron), C
(Carbon), O (oxygen), N (nitrogen), Pd (palladium), Pt (platinum), Zr (zirconium), Ir (iridium), W (tungsten), Mo (molybdenum), Nb (niobium), etc. By adding a non-magnetic element, magnetic properties can be adjusted, and various other physical properties such as crystallinity, mechanical properties, and chemical properties can be adjusted.

【0070】一方、磁気抵抗効果素子としてTMR素子
を用いる場合に、磁化固着層と磁化記録層との間に設け
られる絶縁層(あるいは誘電体層)としては、Al
(酸化アルミニウム)、SiO(酸化シリコン)、
MgO(酸化マグネシウム)、AlN(窒化アルミニウ
ム)、Bi(酸化ビスマス)、MgF(フッ化
マグネシウム)、CaF(フッ化カルシウム)、Sr
TiO(酸化チタン・ストロンチウム)、AlLaO
(酸化ランタン・アルミニウム)、Al−N−O(酸
化窒化アルニウム)などの各種の絶縁体(誘電体)を用
いることができる。
On the other hand, when a TMR element is used as the magnetoresistive effect element, Al 2 O is used as the insulating layer (or dielectric layer) provided between the magnetization fixed layer and the magnetization recording layer.
3 (aluminum oxide), SiO 2 (silicon oxide),
MgO (magnesium oxide), AlN (aluminum nitride), Bi 2 O 3 (bismuth oxide), MgF 2 (magnesium fluoride), CaF 2 (calcium fluoride), Sr
TiO 2 (titanium oxide / strontium), AlLaO
Various insulators (dielectrics) such as 3 (lanthanum oxide aluminum) and Al—N—O (aluminum oxynitride) can be used.

【0071】これらの化合物は、化学量論的にみて完全
に正確な組成である必要はなく、酸素、窒素、フッ素な
どの欠損、あるいは過不足が存在していてもよい。ま
た、この絶縁層(誘電体層)の厚さは、トンネル電流が
流れる程度に薄い方が望ましく、実際上は、10nm以
下であることが望ましい。
These compounds do not have to be completely accurate in terms of stoichiometry, and oxygen, nitrogen, fluorine, etc. may be deficient or deficient. Further, the thickness of the insulating layer (dielectric layer) is preferably as thin as a tunnel current flows, and is practically preferably 10 nm or less.

【0072】このような磁気抵抗効果素子は、各種スパ
ッタ法、蒸着法、分子線エピタキシャル法などの通常の
薄膜形成手段を用いて、所定の基板上に形成することが
できる。この場合の基板としては、例えば、Si(シリ
コン)、SiO(酸化シリコン)、Al(酸化
アルミニウム)、スピネル、AlN(窒化アルニウム)
など各種の基板を用いることができる。
Such a magnetoresistive effect element can be formed on a predetermined substrate by using ordinary thin film forming means such as various sputtering methods, vapor deposition methods and molecular beam epitaxial methods. In this case, the substrate is, for example, Si (silicon), SiO 2 (silicon oxide), Al 2 O 3 (aluminum oxide), spinel, AlN (aluminum nitride).
Various substrates can be used.

【0073】また、基板の上に、下地層や保護層などと
して、Ta(タンタル)、Ti(チタン)、Pt(白
金)、Pd(パラジウム)、Au(金)、Ti(チタ
ン)/Pt(白金)、Ta(タンタル)/Pt(白
金)、Ti(チタン)/Pd(パラジウム)、Ta(タ
ンタル)/Pd(パラジウム)、Cu(銅)、Al(ア
ルミニウム)‐Cu(銅)、Ru(ルテニウム)、Ir
(イリジウム)、Os(オスミウム)などからなる層を
設けてもよい。
On the substrate, Ta (tantalum), Ti (titanium), Pt (platinum), Pd (palladium), Au (gold), Ti (titanium) / Pt ( Platinum), Ta (tantalum) / Pt (platinum), Ti (titanium) / Pd (palladium), Ta (tantalum) / Pd (palladium), Cu (copper), Al (aluminum) -Cu (copper), Ru ( Ruthenium), Ir
A layer made of (iridium), Os (osmium), or the like may be provided.

【0074】以上、本発明の磁気メモリにおける磁気抵
抗効果素子及びビット線とワード線の配置関係について
説明した。
The arrangement relationship between the magnetoresistive effect element and the bit line and the word line in the magnetic memory of the present invention has been described above.

【0075】次に、本発明の磁気メモリのセル構造につ
いて具体例を挙げて説明する。磁気メモリを半導体DR
AMよりも大容量化するためには,1セルあたり1個の
トランジスタと1個の磁気抵抗効果素子を用いるアーキ
テクチャ(1Tr−1MRアーキテクチャ)を用いるこ
とは好ましくない。何故ならば、このアーキテクチャで
は、メモリアレーを積層させることが困難だからであ
る。
Next, the cell structure of the magnetic memory of the present invention will be described with reference to specific examples. Magnetic memory for semiconductor DR
In order to make the capacity larger than that of AM, it is not preferable to use an architecture (1Tr-1MR architecture) using one transistor and one magnetoresistive element per cell. This is because it is difficult to stack memory arrays with this architecture.

【0076】すなわち、超大容量化メモリを実現するた
めには、メモリアレーを積層化できるアーキテクチャを
用いて、多層化することが望ましい。
That is, in order to realize an ultra-large-capacity memory, it is desirable to use an architecture capable of stacking memory arrays and to make them multi-layered.

【0077】図7は、メモリアレーを積層化できるアー
キテクチャの第1の具体例を表す模式図である。すなわ
ち、同図は、メモリアレーの断面構造を表す。このアー
キテクチャにおいては、読み出し/書き込み用ビット線
Bに磁気抵抗効果素子Cが並列に接続されている。それ
ぞれの磁気抵抗効果素子Cの他端には、ダイオードDを
介して読み出し/書き込み用ワード線Wが接続されてい
る。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a first specific example of the architecture in which the memory arrays can be stacked. That is, the figure shows the cross-sectional structure of the memory array. In this architecture, the magnetoresistive element C is connected in parallel to the read / write bit line B. A read / write word line W is connected to the other end of each magnetoresistive element C via a diode D.

【0078】読み出し時には、目的の磁気抵抗効果素子
Cに接続されているビット線Bとワード線Wとを選択ト
ランジスタSTB、STWにより選択してセンスアンプS
Aにより電流を検出する。
At the time of reading, the bit line B and the word line W connected to the target magnetoresistive effect element C are selected by the selection transistors STB and STW to select the sense amplifier S.
The current is detected by A.

【0079】また、書き込み時には、やはり目的の磁気
抵抗効果素子Cに接続されているビット線Bとワード線
Wとを選択トランジスタSTB、STWにより選択して、
書き込み電流を流す。この際に、ビット線Bとワード線
Wにそれぞれ発生する磁界を合成した書き込み磁界が磁
気抵抗効果素子Cの磁気記録層の磁化を所定の方向に向
けることにより、書き込みができる。
At the time of writing, the bit line B and the word line W, which are also connected to the target magnetoresistive effect element C, are selected by the select transistors STB and STW,
Apply write current. At this time, writing can be performed by causing the writing magnetic field, which is a combination of the magnetic fields generated in the bit line B and the word line W, to direct the magnetization of the magnetic recording layer of the magnetoresistive effect element C in a predetermined direction.

【0080】ダイオードDは、これら読み出し時あるい
は書き込み時に、マトリクス状に配線されている他の磁
気抵抗効果素子Cを介して流れる迂回電流を遮断する役
割を有する。
The diode D has a role of blocking a bypass current flowing through another magnetoresistive effect element C wired in a matrix at the time of reading or writing.

【0081】図8は、図7に表したメモリアレーを積層
した状態を表す模式図である。なお、図8においては、
簡単のために、ビット線B、磁気抵抗効果素子C、ダイ
オードD、ワード線Wのみを表し、それら以外の要素は
省略した。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a state in which the memory arrays shown in FIG. 7 are stacked. In addition, in FIG.
For simplicity, only the bit line B, the magnetoresistive effect element C, the diode D, and the word line W are shown, and the other elements are omitted.

【0082】図8(a)は、図7に表したメモリアレー
をそのまま上下に積層させた具体例を表す。つまり、各
層のメモリアレーは、それぞれのビット線Bとワード線
とを有する。そして例えば、ワード線W1は、それに接
続されている磁気抵抗効果素子C1のみに対してデータ
の読み出しと書き込みを行うために用いられる。
FIG. 8A shows a concrete example in which the memory arrays shown in FIG. 7 are vertically stacked as they are. That is, the memory array in each layer has the respective bit line B and word line. Then, for example, the word line W1 is used to read and write data only from the magnetoresistive effect element C1 connected thereto.

【0083】またここで、ワード線の側壁及び下面は、
軟磁性材料からなる被覆層SMにより覆われていること
が好ましい。これは、ワード線Wが発生する書き込み磁
界が、同一層内及び下層において隣接する磁気抵抗効果
素子に向けて漏洩するのを防ぐためである。このように
すれば、書き込みクロストークをさらに効果的に防ぐこ
とができる。
Here, the side wall and the lower surface of the word line are
It is preferably covered with a coating layer SM made of a soft magnetic material. This is to prevent the write magnetic field generated by the word line W from leaking toward the magnetoresistive effect element adjacent in the same layer and in the lower layer. In this way, write crosstalk can be prevented even more effectively.

【0084】またここで、被覆層SMは、磁気抵抗効果
素子Cよりも外側に設けることが望ましい。このように
すれば、ワード線Wからの書き込み磁界を磁気抵抗効果
素子Cに均一に印加することができる。
Here, it is desirable that the coating layer SM is provided outside the magnetoresistive effect element C. By doing so, the write magnetic field from the word line W can be uniformly applied to the magnetoresistive effect element C.

【0085】またさらに、書き込みビット線の側面に
も、同様の被覆層SMを設けることにより、隣接する磁
気抵抗効果素子に対するクロストークを抑制できる。
Furthermore, by providing a similar covering layer SM on the side surface of the write bit line, it is possible to suppress crosstalk to the adjacent magnetoresistive effect element.

【0086】ここで、ワード線の材料としては、例えば
Cu(銅)を用い、その周囲の被覆層SMの材料として
は、FeOx(酸化鉄)、CoZnNb(コバルト亜鉛
ニオブ)などの磁性アモルファス材料、CoFeNi
(コバルト鉄ニッケル)、NiFe(ニッケル鉄)、パ
ーマロイなどの磁性合金を用いることができる。
Here, for example, Cu (copper) is used as the material of the word line, and a magnetic amorphous material such as FeOx (iron oxide) or CoZnNb (cobalt zinc niobium) is used as the material of the coating layer SM around it. CoFeNi
Magnetic alloys such as (cobalt iron nickel), NiFe (nickel iron), and permalloy can be used.

【0087】一方、図8(b)は、ワード線Wを上下の
メモリアレーで共有するように積層させた具体例を表
す。例えば、第1層目の磁気抵抗効果素子C1と第2層
目の磁気抵抗効果素子C2は、共通のワード線W1に接
続されている。このようにワード線を共通化すれば、構
造が簡略化され、集積度を上げることができ、製造コス
トも下げることができる。
On the other hand, FIG. 8B shows a specific example in which the word lines W are stacked so as to be shared by the upper and lower memory arrays. For example, the magnetoresistive effect element C1 of the first layer and the magnetoresistive effect element C2 of the second layer are connected to a common word line W1. If the word lines are shared in this way, the structure can be simplified, the degree of integration can be increased, and the manufacturing cost can be reduced.

【0088】またこの場合、ワード線の側壁を軟磁性の
被覆層SMで覆うことにより、周囲の磁気抵抗効果素子
に向けて書き込み磁界が漏洩するのを抑制し、書き込み
クロストークをさらに効果的に防ぐことができる。
Further, in this case, by covering the side wall of the word line with the soft magnetic coating layer SM, it is possible to suppress the leakage of the write magnetic field toward the surrounding magnetoresistive effect element, and to further effectively improve the write crosstalk. Can be prevented.

【0089】図9は、図8に表した積層メモリアレーの
平面配置を例示する模式図である。すなわち、図9
(a)及び(b)は、図8(a)及び(b)に表した積
層メモリアレーの各層の磁気抵抗効果素子の配列形態を
表す。
FIG. 9 is a schematic view illustrating the planar arrangement of the stacked memory array shown in FIG. That is, FIG.
8A and 8B show the arrangement of the magnetoresistive effect elements in each layer of the stacked memory array shown in FIGS. 8A and 8B.

【0090】図9(a)に表した具体例の場合、それぞ
れの磁気抵抗効果素子は、図4(a)に表したものと同
様の非対称の形状を有する。そして、これら磁気抵抗効
果素子は、異なる層間において、同一の方向に配置され
ている。例えば、図9(a)において、丸印で囲んだ磁
気抵抗効果素子は、それぞれ上下方向に隣接するものを
表す。このように非対称形状の磁気抵抗効果素子を隣接
する層間、すなわち上下方向において同一の方向に配置
することにより、図3に関して前述したように、上下の
磁気抵抗素子の間での書き込みクロストークを防ぐこと
ができる。
In the case of the specific example shown in FIG. 9A, each magnetoresistive effect element has the same asymmetrical shape as that shown in FIG. 4A. And these magnetoresistive effect elements are arrange | positioned in the same direction between different layers. For example, in FIG. 9A, the magnetoresistive effect elements surrounded by circles are adjacent to each other in the vertical direction. By disposing the asymmetrical magnetoresistive elements in the same direction in the adjacent layers, that is, in the vertical direction, write crosstalk between the upper and lower magnetoresistive elements is prevented as described above with reference to FIG. be able to.

【0091】一方、図9(b)に表した具体例の場合
も、それぞれの磁気抵抗効果素子は、やはり図4(a)
に表したものと同様の非対称の形状を有する。但し、こ
れらの方向を見ると、同一の層内においては交互に反対
方向に配置されている。つまり、同一層内において隣接
する磁気抵抗効果素子は、非対称の方向が互いに反対に
なるように配列されている。このように配列すると、隣
接する磁気抵抗効果素子の間では磁界の作用が反対に働
くため、書き込みクロストークを抑制することができ
る。
On the other hand, also in the case of the specific example shown in FIG. 9B, each magnetoresistive effect element is the same as that shown in FIG.
It has an asymmetric shape similar to that shown in FIG. However, when these directions are seen, they are alternately arranged in opposite directions in the same layer. That is, adjacent magnetoresistive effect elements in the same layer are arranged so that the asymmetrical directions are opposite to each other. With such an arrangement, the magnetic field effect acts oppositely between adjacent magnetoresistive effect elements, so that write crosstalk can be suppressed.

【0092】また、層間で見た場合、すなわち上下方向
に見た場合には、磁気抵抗効果素子の非対称の方向が互
いに同一になるように配置されている。すなわち、図9
(b)においても、丸印で囲んだ磁気抵抗効果素子は、
それぞれ上下方向に隣接するものを表す。このように配
置することにより、図3に関して前述したように、上下
の磁気抵抗素子の間での書き込みクロストークを防ぐこ
とができる。
Further, when viewed between the layers, that is, when viewed in the vertical direction, the magnetoresistive effect elements are arranged so that the asymmetrical directions are the same. That is, FIG.
Also in (b), the magnetoresistive element surrounded by a circle is
Each of them is adjacent in the vertical direction. With such an arrangement, as described above with reference to FIG. 3, write crosstalk between the upper and lower magnetoresistive elements can be prevented.

【0093】また一方、図9に表した平面配置は一例に
過ぎず、例えば、磁気抵抗効果素子の平面形状として
は、図4に例示した形状をはじめとして各種の非対称な
形状を与えることができる。つまり、磁気記録層の磁化
方向の少なくとも一部がビット線あるいはワード線に対
して平行でも垂直でもないものであればよい。
On the other hand, the plane arrangement shown in FIG. 9 is merely an example, and for example, as the plane shape of the magnetoresistive effect element, various asymmetric shapes such as the shape exemplified in FIG. 4 can be given. . That is, at least a part of the magnetization direction of the magnetic recording layer may be neither parallel nor perpendicular to the bit line or the word line.

【0094】またさらに、図6に例示したように、ビッ
ト線とワード線とを垂直でなく、傾斜させて交差させる
ことによっても、同様の効果が得られる。
Furthermore, as illustrated in FIG. 6, the same effect can be obtained by arranging the bit lines and the word lines so as not to be vertical but at an angle.

【0095】次に、本発明の磁気メモリに採用できるア
ーキテクチャの第2の具体例について説明する。
Next, a second specific example of the architecture that can be adopted in the magnetic memory of the present invention will be described.

【0096】図10は、メモリアレーを積層化できるア
ーキテクチャの第2の具体例を表す模式図である。すな
わち、同図は、メモリアレーの断面構造を表す。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a second specific example of the architecture in which the memory arrays can be stacked. That is, the figure shows the cross-sectional structure of the memory array.

【0097】このアーキテクチャにおいては、読み出し
/書き込み用ビット線Bwと読み出し用ビット線Brと
の間に複数の磁気抵抗効果素子Cが並列に接続された
「ハシゴ型」の構成とされている。さらに、それぞれの
磁気抵抗効果素子Cに近接して、書き込みワード線Wが
ビット線と交差する方向に配線されている。
In this architecture, a plurality of magnetoresistive effect elements C are connected in parallel between the read / write bit line Bw and the read bit line Br to form a "ladder type" structure. Further, the write word line W is arranged in the direction crossing the bit line in the vicinity of each magnetoresistive element C.

【0098】磁気抵抗効果素子への書き込みは、読み出
し/書き込み用ビット線Bwに書き込み電流を流すこと
により発生する磁界と、書き込みワード線Wに書き込み
電流を流すことにより発生する磁界との合成磁界を磁気
抵抗効果素子の磁気記録層に作用させることにより、行
うことができる。
Writing to the magnetoresistive effect element is performed by combining a magnetic field generated by applying a write current to the read / write bit line Bw and a magnetic field generated by applying a write current to the write word line W. This can be done by acting on the magnetic recording layer of the magnetoresistive effect element.

【0099】一方、読み出しの際には、ビット線Bw及
びBrの間で電圧を印加する。すると、これらの間で並
列に接続されている全ての磁気抵抗効果素子に電流が流
れる。この電流の合計をセンスアンプSAにより検出し
ながら、目的の磁気抵抗効果素子に近接したワード線W
に書き込み電流を印加して、目的の磁気抵抗効果素子の
磁気記録層の磁化を所定の方向に書き換える。この時の
電流変化を検出することにより、目的の磁気抵抗効果素
子の読み出しを行うことができる。
On the other hand, at the time of reading, a voltage is applied between the bit lines Bw and Br. Then, a current flows through all the magnetoresistive effect elements connected in parallel between them. While detecting the total of this current by the sense amplifier SA, the word line W adjacent to the target magnetoresistive effect element is detected.
A write current is applied to the target to rewrite the magnetization of the magnetic recording layer of the target magnetoresistive effect element in a predetermined direction. The target magnetoresistive effect element can be read by detecting the current change at this time.

【0100】すなわち、書き換え前の磁気記録層の磁化
方向が書き換え後の磁化方向と同一であれば、センスア
ンプSAにより検出される電流は変化しない。しかし、
書き換え前後で磁気記録層の磁化方向が反転する場合に
は、センスアンプSAにより検出される電流が磁気抵抗
効果により変化する。このようにして書き換え前の磁気
記録層の磁化方向すなわち、格納データを読み出すこと
ができる。
That is, if the magnetization direction of the magnetic recording layer before rewriting is the same as the magnetization direction after rewriting, the current detected by the sense amplifier SA does not change. But,
When the magnetization direction of the magnetic recording layer is reversed before and after rewriting, the current detected by the sense amplifier SA changes due to the magnetoresistive effect. In this way, the magnetization direction of the magnetic recording layer before rewriting, that is, the stored data can be read.

【0101】但し、この方法は、読み出しの際に格納デ
ータを変化させる、いわゆる「破壊読み出し」に対応す
る。
However, this method corresponds to so-called "destructive read" in which the stored data is changed at the time of read.

【0102】これに対して、磁気抵抗効果素子の構成
を、磁化自由層/絶縁層(非磁性層)/磁気記録層、と
いう構造とした場合には、いわゆる「非破壊読み出し」
が可能である。すなわち、この構造の磁気抵抗効果素子
を用いる場合には、磁気記録層に磁化方向を記録し、読
み出しの際には、磁化自由層の磁化方向を適宜変化させ
てセンス電流を比較することにより、磁気記録層の磁化
方向を読み出すことができる。但しこの場合には、磁気
記録層の磁化反転磁界よりも磁化自由層の磁化反転磁界
のほうが小さくなるように設計する必要がある。
On the other hand, when the structure of the magnetoresistive effect element is a structure of magnetization free layer / insulating layer (nonmagnetic layer) / magnetic recording layer, so-called “nondestructive read” is performed.
Is possible. That is, when using the magnetoresistive element having this structure, the magnetization direction is recorded in the magnetic recording layer, and at the time of reading, by changing the magnetization direction of the magnetization free layer appropriately and comparing the sense currents, The magnetization direction of the magnetic recording layer can be read. However, in this case, it is necessary to design so that the magnetization switching field of the magnetic free layer is smaller than the magnetization switching field of the magnetic recording layer.

【0103】図11は、図10に表した「はしご型」メ
モリアレーを積層した状態を表す模式図である。なお、
図8においては、簡単のために、ビット線Bw及びB
r、磁気抵抗効果素子C、ワード線Wのみを表し、それ
ら以外の要素は省略した。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a state in which the “ladder type” memory array shown in FIG. 10 is stacked. In addition,
In FIG. 8, for simplicity, the bit lines Bw and Bw
Only r, the magnetoresistive element C, and the word line W are shown, and the other elements are omitted.

【0104】図11(a)は、図10に表したメモリア
レーをそのまま上下に積層させた具体例を表す。つま
り、各層のメモリアレーは、それぞれのビット線Bw、
Brとワード線Wとを有する。そして例えば、ワード線
W1は、それに接続されている磁気抵抗効果素子C1の
みに対してデータの書き込みを行うために用いられる。
FIG. 11A shows a specific example in which the memory arrays shown in FIG. 10 are vertically stacked as they are. That is, the memory array of each layer has the bit lines Bw,
It has Br and a word line W. Then, for example, the word line W1 is used for writing data only to the magnetoresistive effect element C1 connected thereto.

【0105】またこの場合も、ワード線Wの側壁及び下
面を、軟磁性の被覆層SMにより覆うことにより、同一
層内及び下層において隣接する磁気抵抗効果素子に向け
て書き込み磁界が漏洩するのを防ぎ、書き込みクロスト
ークをさらに効果的に抑制できる。
Also in this case, by covering the side wall and the lower surface of the word line W with the soft magnetic coating layer SM, the write magnetic field is prevented from leaking toward the magnetoresistive effect element adjacent in the same layer and in the lower layer. It is possible to prevent write crosstalk more effectively.

【0106】一方、図11(b)は、ワード線Wを上下
のメモリアレーで共有するように積層させた具体例を表
す。例えば、第1層目の磁気抵抗効果素子C1と第2層
目の磁気抵抗効果素子C2は、共通のワード線W1によ
り書き込みが行われる。このようにワード線を共通化す
れば、構造が簡略化され、集積度を上げることができ、
製造コストも下げることができる。
On the other hand, FIG. 11B shows a specific example in which the word lines W are stacked so as to be shared by the upper and lower memory arrays. For example, writing is performed by the common word line W1 in the magnetoresistive effect element C1 of the first layer and the magnetoresistive effect element C2 of the second layer. If the word lines are shared in this way, the structure can be simplified and the degree of integration can be increased.
Manufacturing costs can also be reduced.

【0107】またこの場合、ワード線の側壁を軟磁性の
被覆層SMで覆うことにより、周囲の磁気抵抗効果素子
に向けて書き込み磁界が漏洩するのを抑制し、書き込み
クロストークをさらに効果的に防ぐことができる。ビッ
ト線Bwにつていも同様である。
Further, in this case, by covering the side wall of the word line with the soft magnetic coating layer SM, it is possible to suppress the leakage of the write magnetic field toward the surrounding magnetoresistive effect element, and to further effectively improve the write crosstalk. Can be prevented. The same applies to the bit line Bw.

【0108】図10及び図11に表した「はしご型」メ
モリアレーの場合も、その平面配置は、図9に表したも
のと同様とすることができる。すなわち、図9(a)に
表したように、非対称形状の磁気抵抗効果素子を隣接す
る層間、すなわち上下方向において同一の方向に配置す
ることにより、上下の磁気抵抗素子の間での書き込みク
ロストークを防ぐことができる。
In the case of the "ladder type" memory array shown in FIGS. 10 and 11, the plane arrangement can be the same as that shown in FIG. That is, as shown in FIG. 9A, by disposing asymmetrical magnetoresistive effect elements in adjacent layers, that is, in the same direction in the vertical direction, write crosstalk between the upper and lower magnetoresistive elements. Can be prevented.

【0109】また、図9(b)に表したように、同一層
内において隣接する磁気抵抗効果素子を非対称の方向が
互いに反対になるように配置することにより、これらの
間の書き込みクロストークを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 9B, by arranging adjacent magnetoresistive effect elements in the same layer so that the directions of asymmetry are opposite to each other, the write crosstalk therebetween can be prevented. Can be suppressed.

【0110】またさらに、図6に例示したように、ビッ
ト線とワード線とを垂直でなく、傾斜させて交差させる
ことによっても、同様の効果が得られる。
Furthermore, as illustrated in FIG. 6, the same effect can be obtained by arranging the bit lines and the word lines so as not to be perpendicular but at an angle.

【0111】次に、本発明の磁気メモリに採用できるア
ーキテクチャの第3の具体例について説明する。
Next, the third concrete example of the architecture that can be adopted in the magnetic memory of the present invention will be explained.

【0112】図12は、メモリアレーを積層化できるア
ーキテクチャの第3の具体例を表す模式図である。すな
わち、同図は、メモリアレーの断面構造を表す。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a third specific example of the architecture in which the memory arrays can be stacked. That is, the figure shows the cross-sectional structure of the memory array.

【0113】このアーキテクチャにおいては、読み出し
/書き込み用ビット線Bwに複数の磁気抵抗効果素子C
が並列に接続され、これら磁気抵抗効果素子の他端に
は、それぞれ読み出し用ビット線Brがマトリクス状に
接続されている。
In this architecture, a plurality of magnetoresistive effect elements C are provided on the read / write bit line Bw.
Are connected in parallel, and read bit lines Br are connected in a matrix to the other ends of these magnetoresistive elements.

【0114】さらに、これら読み出し用ビット線Brに
近接して、書き込み用ワード線Wが配線されている。゜
磁気抵抗効果素子への書き込みは、読み出し/書き込み
用ビット線Bwに書き込み電流を流すことにより発生す
る磁界と、書き込みワード線Wに書き込み電流を流すこ
とにより発生する磁界との合成磁界を磁気抵抗効果素子
の磁気記録層に作用させることにより、行うことができ
る。
Further, a write word line W is arranged near the read bit line Br. For writing to the magnetoresistive element, a combined magnetic field of a magnetic field generated by applying a write current to the read / write bit line Bw and a magnetic field generated by applying a write current to the write word line W is used. This can be done by acting on the magnetic recording layer of the effect element.

【0115】一方、読み出しの際には、選択トランジス
タST1、ST2によりビット線BwとBrとを選択す
ることにより、目的の磁気抵抗効果素子にセンス電流を
流してセンスアンプSAにより検出することができる。
On the other hand, at the time of reading, by selecting the bit lines Bw and Br by the selection transistors ST1 and ST2, a sense current can be passed through the target magnetoresistive effect element and detected by the sense amplifier SA. .

【0116】図13は、図12に表したメモリアレーを
積層した状態を表す模式図である。図13においても、
簡単のために、ビット線Bw及びBr、磁気抵抗効果素
子C、ワード線Wのみを表し、それら以外の要素は省略
した。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a state in which the memory arrays shown in FIG. 12 are stacked. Also in FIG.
For simplicity, only the bit lines Bw and Br, the magnetoresistive effect element C, and the word line W are shown, and the other elements are omitted.

【0117】図13(a)は、図12に表したメモリア
レーをそのまま上下に積層させた具体例を表す。つま
り、各層のメモリアレーは、それぞれのビット線Bw、
Brとワード線Wとを有する。そして例えば、ワード線
W1は、それに近接する磁気抵抗効果素子C1のみに対
してデータの書き込みを行うために用いられる。
FIG. 13A shows a specific example in which the memory arrays shown in FIG. 12 are vertically stacked as they are. That is, the memory array of each layer has the bit lines Bw,
It has Br and a word line W. Then, for example, the word line W1 is used to write data only to the magnetoresistive effect element C1 adjacent to the word line W1.

【0118】またこの場合も、ワード線Wの側壁及び下
面を、軟磁性の被覆層SMにより覆うことにより、同一
層内及び下層において隣接する磁気抵抗効果素子に向け
て書き込み磁界が漏洩するのを防ぎ、書き込みクロスト
ークをさらに効果的に抑制できる。
Also in this case, by covering the side wall and the lower surface of the word line W with the soft magnetic coating layer SM, the write magnetic field is prevented from leaking toward the magnetoresistive effect element adjacent in the same layer and in the lower layer. It is possible to prevent write crosstalk more effectively.

【0119】一方、図13(b)は、ワード線Wを上下
のメモリアレーで共有するように積層させた具体例を表
す。例えば、第1層目の磁気抵抗効果素子C1と第2層
目の磁気抵抗効果素子C2は、共通のワード線W1によ
り書き込みが行われる。このようにワード線を共通化す
れば、構造が簡略化され、集積度を上げることができ、
製造コストも下げることができる。
On the other hand, FIG. 13B shows a specific example in which the word lines W are stacked so as to be shared by the upper and lower memory arrays. For example, writing is performed by the common word line W1 in the magnetoresistive effect element C1 of the first layer and the magnetoresistive effect element C2 of the second layer. If the word lines are shared in this way, the structure can be simplified and the degree of integration can be increased.
Manufacturing costs can also be reduced.

【0120】またこの場合、ワード線の側壁を軟磁性の
被覆層SMで覆うことにより、周囲の磁気抵抗効果素子
に向けて書き込み磁界が漏洩するのを抑制し、書き込み
クロストークをさらに効果的に防ぐことができる。ビッ
ト線Bwについても同様である。
Further, in this case, by covering the side wall of the word line with the soft magnetic coating layer SM, it is possible to suppress the leakage of the write magnetic field toward the surrounding magnetoresistive effect element, and to further effectively improve the write crosstalk. Can be prevented. The same applies to the bit line Bw.

【0121】図12及び図13に表したメモリアレーの
場合も、その平面配置は、図9に表したものと同様とす
ることができる。すなわち、図9(a)に表したよう
に、非対称形状の磁気抵抗効果素子を隣接する層間、す
なわち上下方向において同一の方向に配置することによ
り、上下の磁気抵抗素子の間での書き込みクロストーク
を防ぐことができる。
In the case of the memory array shown in FIGS. 12 and 13, the plane arrangement can be the same as that shown in FIG. That is, as shown in FIG. 9A, by disposing asymmetrical magnetoresistive effect elements in adjacent layers, that is, in the same direction in the vertical direction, write crosstalk between the upper and lower magnetoresistive elements. Can be prevented.

【0122】また、図9(b)に表したように、同一層
内において隣接する磁気抵抗効果素子を非対称の方向が
互いに反対になるように配置することにより、これらの
間の書き込みクロストークを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 9B, by arranging the adjacent magnetoresistive effect elements in the same layer so that the directions of asymmetry are opposite to each other, the write crosstalk therebetween can be prevented. Can be suppressed.

【0123】またさらに、図6に例示したように、ビッ
ト線とワード線とを垂直でなく、傾斜させて交差させる
ことによっても、同様の効果が得られる。
Further, as illustrated in FIG. 6, the same effect can be obtained by arranging the bit lines and the word lines not at right angles but at a slant to intersect.

【0124】次に、本発明の磁気メモリに採用できるア
ーキテクチャの第4の具体例について説明する。
Next, a fourth specific example of the architecture that can be adopted in the magnetic memory of the present invention will be described.

【0125】図14は、メモリアレーを積層化できるア
ーキテクチャの第4の具体例を表す模式図である。すな
わち、同図は、メモリアレーの断面構造を表す。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a fourth specific example of the architecture in which the memory arrays can be stacked. That is, the figure shows the cross-sectional structure of the memory array.

【0126】このアーキテクチャは、図12及び図13
に例示したものと類似した構成を有する。但し、読み出
し用ビット線BrがリードLを介して磁気抵抗効果素子
Cに接続され、磁気抵抗効果素子Cの直下には書き込み
用ワード線Wが配線されている点が異なる。このように
すると、磁気抵抗効果素子Cとワード線Wとを図12の
構造よりも接近させることができる。その結果として、
ワード線Wからの書き込み磁界を磁気抵抗効果素子に対
してより効果的に作用させることができる。
This architecture is shown in FIG. 12 and FIG.
It has a configuration similar to that illustrated in FIG. However, the difference is that the read bit line Br is connected to the magnetoresistive effect element C via a lead L, and the write word line W is provided immediately below the magnetoresistive effect element C. By doing so, the magnetoresistive effect element C and the word line W can be closer to each other than in the structure of FIG. As a result,
The write magnetic field from the word line W can be more effectively applied to the magnetoresistive effect element.

【0127】本具体例のメモリアレーの動作について
は、図12に関して前述したものと同様であるので、そ
の説明を省略する。
The operation of the memory array of this specific example is the same as that described above with reference to FIG. 12, and therefore its explanation is omitted.

【0128】図15は、図14に表したメモリアレーを
積層した状態を表す模式図である。図15においても、
簡単のために、ビット線Bw及びBr、磁気抵抗効果素
子C、ワード線W、リードLのみを表し、それら以外の
要素は省略した。
FIG. 15 is a schematic diagram showing a state in which the memory arrays shown in FIG. 14 are stacked. Also in FIG.
For simplicity, only the bit lines Bw and Br, the magnetoresistive effect element C, the word line W, and the lead L are shown, and the other elements are omitted.

【0129】図15(a)は、図14に表したメモリア
レーをそのまま上下に積層させた具体例を表す。つま
り、各層のメモリアレーは、それぞれのビット線Bw、
Brとワード線Wとを有する。そして例えば、ワード線
W1は、それに近接する磁気抵抗効果素子C1のみに対
してデータの書き込みを行うために用いられる。
FIG. 15A shows a concrete example in which the memory array shown in FIG. 14 is vertically laminated as it is. That is, the memory array of each layer has the bit lines Bw,
It has Br and a word line W. Then, for example, the word line W1 is used to write data only to the magnetoresistive effect element C1 adjacent to the word line W1.

【0130】またこの場合も、ワード線Wの側壁及び下
面を、軟磁性の被覆層SMにより覆うことにより、同一
層内及び下層において隣接する磁気抵抗効果素子に向け
て書き込み磁界が漏洩するのを防ぎ、書き込みクロスト
ークをさらに効果的に抑制できる。
Also in this case, by covering the side wall and the lower surface of the word line W with the soft magnetic coating layer SM, the write magnetic field is prevented from leaking toward the magnetoresistive effect element adjacent in the same layer and in the lower layer. It is possible to prevent write crosstalk more effectively.

【0131】一方、図15(b)は、ワード線Wとビッ
ト線Brを上下のメモリアレーで共有するように積層さ
せた具体例を表す。例えば、第1層目の磁気抵抗効果素
子C1と第2層目の磁気抵抗効果素子C2は、共通のワ
ード線W1により書き込みが行われる。また、これらは
共通のビット線Brにより読み出しが行われる。このよ
うにワード線とビット線を共通化すれば、構造が簡略化
され、集積度を上げることができ、製造コストも下げる
ことができる。
On the other hand, FIG. 15B shows a specific example in which the word line W and the bit line Br are stacked so as to be shared by the upper and lower memory arrays. For example, writing is performed by the common word line W1 in the magnetoresistive effect element C1 of the first layer and the magnetoresistive effect element C2 of the second layer. Further, these are read by the common bit line Br. If the word line and the bit line are shared in this way, the structure can be simplified, the degree of integration can be increased, and the manufacturing cost can be reduced.

【0132】またこの場合、ワード線の側壁を軟磁性の
被覆層SMで覆うことにより、周囲の磁気抵抗効果素子
に向けて書き込み磁界が漏洩するのを抑制し、書き込み
クロストークをさらに効果的に防ぐことができる。ビッ
ト線Bwについても同様である。
Further, in this case, by covering the side wall of the word line with the soft magnetic coating layer SM, it is possible to suppress the leakage of the write magnetic field toward the surrounding magnetoresistive effect element, and to further effectively improve the write crosstalk. Can be prevented. The same applies to the bit line Bw.

【0133】図14及び図15に表したメモリアレーの
場合も、その平面配置は、図9に表したものと同様とす
ることができる。すなわち、図9(a)に表したよう
に、非対称形状の磁気抵抗効果素子を隣接する層間、す
なわち上下方向において同一の方向に配置することによ
り、上下の磁気抵抗素子の間での書き込みクロストーク
を防ぐことができる。
In the case of the memory array shown in FIGS. 14 and 15, the plane arrangement can be the same as that shown in FIG. That is, as shown in FIG. 9A, by disposing asymmetrical magnetoresistive effect elements in adjacent layers, that is, in the same direction in the vertical direction, write crosstalk between the upper and lower magnetoresistive elements. Can be prevented.

【0134】また、図9(b)に表したように、同一層
内において隣接する磁気抵抗効果素子を非対称の方向が
互いに反対になるように配置することにより、これらの
間の書き込みクロストークを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 9B, by arranging the adjacent magnetoresistive effect elements in the same layer so that the directions of asymmetry are opposite to each other, the write crosstalk therebetween can be prevented. Can be suppressed.

【0135】またさらに、図6に例示したように、ビッ
ト線とワード線とを垂直でなく、傾斜させて交差させる
ことによっても、同様の効果が得られる。
Further, as illustrated in FIG. 6, the same effect can be obtained by arranging the bit lines and the word lines not vertically but by inclining and intersecting each other.

【0136】[0136]

【実施例】以下、実施例を参照しつつ本発明の実施の形
態についてさらに詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in more detail below with reference to embodiments.

【0137】(第1の実施例)まず、本発明の第1の実
施例として、図14に表した単純マトリックス構造のメ
モリアレーを基本として、3×3個のセルを有するメモ
リアレーを2層積層させた磁気メモリを形成した。
(First Embodiment) First, as a first embodiment of the present invention, based on the memory array of the simple matrix structure shown in FIG. 14, a memory array having 3 × 3 cells in two layers. A laminated magnetic memory was formed.

【0138】図16(a)は本実施例において製作した
磁気メモリの断面図であり、図16(b)はその第1層
及び第2層のメモリアレーの平面図である。
FIG. 16A is a sectional view of the magnetic memory manufactured in this embodiment, and FIG. 16B is a plan view of the memory arrays of the first and second layers thereof.

【0139】この磁気メモリの構造について、その製造
手順に沿って説明すれば、以下の如くである。
The structure of this magnetic memory will be described below in accordance with its manufacturing procedure.

【0140】図示しない基板上に、まず、下層のビット
線Bw1として、Al−Cu(5%)/Taからなる厚
み1μmの配線層をスパッタ法により成膜する。しかる
後に、CMP(Chemical Mechanical Polishing)を行
い、強磁性トンネル接合を有するTMR素子C1の積層
構造膜をスパッタ法により成膜した。その各層の材質及
び層厚は、下側から順に、Ta(5nm)/Ru(3n
m)/Ir−Mn(9nm)/CoFe(3nm)/R
u(1nm)/CoFe(3nm)/AlOx(1n
m)/CoFeNi(2nm)/AlOx(1nm)/
CoFe(3nm)/Ru(1nm)/CoFe(3n
m)/IrMn(9nm)/Ta(9nm)/Ru(3
0nm)とした。
On a substrate (not shown), a wiring layer of Al—Cu (5%) / Ta having a thickness of 1 μm is first formed as a lower layer bit line Bw1 by a sputtering method. Then, CMP (Chemical Mechanical Polishing) was performed to form a laminated structure film of the TMR element C1 having a ferromagnetic tunnel junction by a sputtering method. The material and layer thickness of each layer are Ta (5 nm) / Ru (3 n
m) / Ir-Mn (9 nm) / CoFe (3 nm) / R
u (1nm) / CoFe (3nm) / AlOx (1n
m) / CoFeNi (2 nm) / AlOx (1 nm) /
CoFe (3nm) / Ru (1nm) / CoFe (3n
m) / IrMn (9 nm) / Ta (9 nm) / Ru (3
0 nm).

【0141】次に、最上層のRu層をハードマスクとし
て用い、塩素系のエッチングガスを用いたRIE(Reac
tive Ion Etching)により下側のAlOx層まで積層構
造膜をエッチングすることにより、TMR素子の孤立パ
ターンを作製した。この際に、それぞれのTMR素子
が、図16(b)に表したように非対称であり、同一層
内で非対称の向きが交互に配列されるようにパターニン
グした。
Next, using the uppermost Ru layer as a hard mask, RIE (Reac
By etching the laminated structure film down to the lower AlOx layer by tive ion etching, an isolated pattern of the TMR element was produced. At this time, each TMR element was asymmetric as shown in FIG. 16B, and the TMR elements were patterned so that the asymmetrical directions were alternately arranged in the same layer.

【0142】その次に、イオンミリングを用いてAl−
Cu(5%)/Ta配線まで選択的にエッチングするこ
とより、下層のビット線Bw1を形成した。
Then, using an ion milling, Al--
The lower layer bit line Bw1 was formed by selectively etching the Cu (5%) / Ta wiring.

【0143】その後、絶縁体としてSiOxをスパッタ
法により堆積してCMPにより平坦化した後、リードL
としての金属コンタクト層M1,M2をビット線Bw1
と同様に成膜、パターニングにより形成した。さらに、
この上にSiOxを堆積してCMPにより平坦化を行っ
た。
After that, SiOx is deposited as an insulator by a sputtering method and flattened by CMP, and then a lead L is formed.
The metal contact layers M1 and M2 as the bit line Bw1
The film was formed and patterned in the same manner as in. further,
SiOx was deposited on this and flattened by CMP.

【0144】その後、メッキ法を用いてCu層を形成し
パターニングすることにより、ワード線Wとビット線B
r1、Br2を形成した。この後、SiOxの堆積、C
MPによる平坦化、成膜、パターニングなどの工程を適
宜繰り返すことにより、金属コンタクト層M4、M5、
TMR素子C2、ビット線Bw2を順に形成して、図1
6に表した磁気メモリを製作した。
After that, a Cu layer is formed by using a plating method and is patterned, whereby the word line W and the bit line B are formed.
r1 and Br2 were formed. After this, deposition of SiOx, C
By repeating steps such as planarization by MP, film formation, and patterning as appropriate, the metal contact layers M4, M5,
The TMR element C2 and the bit line Bw2 are sequentially formed, and
The magnetic memory shown in 6 was manufactured.

【0145】また、これとは別に、比較例として、TM
R素子をビット線Bwの長軸方向に対して線対称にした
長方形のTMR素子を用いた磁気メモリも作製した。
Separately from this, as a comparative example, TM
A magnetic memory using a rectangular TMR element in which the R element is line-symmetric with respect to the long axis direction of the bit line Bw was also manufactured.

【0146】これら本発明と比較例の磁気メモリは、そ
の後、磁場を印加可能な熱処理炉に導入し、TMR素子
の磁気記録層に一軸異方性を、磁気固着層に一方向異方
性をそれぞれ導入した。
The magnetic memories of the present invention and the comparative example are then introduced into a heat treatment furnace to which a magnetic field can be applied, and uniaxial anisotropy is applied to the magnetic recording layer of the TMR element and unidirectional anisotropy is applied to the magnetic pinned layer. Introduced respectively.

【0147】このようにして製作した本発明及び比較例
の磁気メモリにおいて、書き込みクロストークの影響を
調べる実験を行った。すなわち、100ナノ秒の電流パ
ルスを配線に流すことによって、下層の9つのTMR素
子C1に、「0」、「1」の書きこみをに順番に行い、
上層の9つのTMR素子C2については、そのたびに読
み出しを行ってクロストークの影響を調べた。なおここ
で、TMR素子C2の初期状態としては、全て磁化固着
層と磁気記録層の磁化を平行に揃えた。
An experiment was conducted to examine the influence of write crosstalk in the magnetic memories of the present invention and comparative example thus manufactured. That is, by applying a current pulse of 100 nanoseconds to the wiring, writing “0” and “1” in order to the nine TMR elements C1 in the lower layer,
The nine TMR elements C2 in the upper layer were read out each time to examine the influence of crosstalk. Here, in the initial state of the TMR element C2, the magnetizations of the magnetization pinned layer and the magnetic recording layer were all aligned in parallel.

【0148】図17は、上層の9つのTMR素子C2の
出力の平均値の変化を表すグラフ図である。同図から分
かるように、比較例においては、下層のTMR素子C1
に対する書きこみ回数が増加すると、上層のTMR素子
C2の読み出し出力(すなわち抵抗値)が徐々に変化し
た。これは、下層のTMR素子C1に書き込みを実行す
る際に、上層のTMR素子C2に対してクロストークが
生じているためである。
FIG. 17 is a graph showing the change of the average value of the outputs of the nine upper TMR elements C2. As can be seen from the figure, in the comparative example, the lower TMR element C1 is used.
When the number of times of writing to was increased, the read output (that is, the resistance value) of the upper TMR element C2 gradually changed. This is because crosstalk occurs in the TMR element C2 in the upper layer when writing is performed in the TMR element C1 in the lower layer.

【0149】これに対して、本発明によれば、下層のT
MR素子C1の書き込みを繰り返しても上層のTMR素
子C2の出力は変化せず、書き込みクロストークが解消
されたことを実証できた。
On the other hand, according to the present invention, the T of the lower layer is
Even if the writing of the MR element C1 was repeated, the output of the TMR element C2 in the upper layer did not change, and it was verified that the write crosstalk was eliminated.

【0150】(第2の実施例)次に、本発明の第2の実
施例として、図10に表した「はしご型」構造のメモリ
アレーを基本として、3×3個のセルを有するメモリア
レーを2層積層させた磁気メモリを形成した。
(Second Embodiment) Next, as a second embodiment of the present invention, a memory array having 3 × 3 cells based on the memory array of the “ladder type” structure shown in FIG. To form a magnetic memory in which two layers are laminated.

【0151】図18(a)は本実施例において製作した
磁気メモリの断面図であり、図16(b)はその第1層
及び第2層のメモリアレーの平面図である。
FIG. 18A is a sectional view of the magnetic memory manufactured in this embodiment, and FIG. 16B is a plan view of the memory arrays of the first and second layers thereof.

【0152】この磁気メモリの構造について、その製造
手順に沿って説明すれば、以下の如くである。
The structure of this magnetic memory will be described below in accordance with its manufacturing procedure.

【0153】図示しない基板上に、まず、下層のビット
線Bw1として、Al−Cu(5%)/Taからなる厚
み1μmの配線層をスパッタ法により成膜する。しかる
後に、CMP(Chemical Mechanical Polishing)を行
い、強磁性トンネル接合を有するTMR素子C1の積層
構造膜をスパッタ法により成膜した。
On a substrate (not shown), a wiring layer of Al—Cu (5%) / Ta having a thickness of 1 μm is first formed as a lower layer bit line Bw1 by a sputtering method. Then, CMP (Chemical Mechanical Polishing) was performed to form a laminated structure film of the TMR element C1 having a ferromagnetic tunnel junction by a sputtering method.

【0154】その各層の材質及び層厚は、下側から順
に、Ta(5nm)/Ru(3nm)/Pt−Mn(1
2nm)/CoFe(3nm)/Ru(1nm)/Co
Fe(3nm)/AlOx(1nm)/CoFeNi
(2nm)/Ru(1.5nm)/CoFeNi(2n
m)/AlOx(1nm)/CoFe(3nm)/Ru
(1nm)/CoFe(3nm)/IrMn(9nm)
/Ta(9nm)/Ru(30nm)とした。
The material and layer thickness of each layer are Ta (5 nm) / Ru (3 nm) / Pt—Mn (1
2 nm) / CoFe (3 nm) / Ru (1 nm) / Co
Fe (3 nm) / AlOx (1 nm) / CoFeNi
(2 nm) / Ru (1.5 nm) / CoFeNi (2n
m) / AlOx (1 nm) / CoFe (3 nm) / Ru
(1 nm) / CoFe (3 nm) / IrMn (9 nm)
/ Ta (9 nm) / Ru (30 nm).

【0155】この後のプロセスは、第1実施例に関して
前述したものと概略同様であるのでその説明は省略す
る。
Since the subsequent process is substantially the same as that described above with respect to the first embodiment, its description is omitted.

【0156】また、これとは別に、比較例として、TM
R素子の形状をビット線の長軸方向に対して線対称にし
た長方形のTMR素子を用いた磁気メモリも作成した。
Separately from this, as a comparative example, TM
A magnetic memory using a rectangular TMR element in which the shape of the R element is line-symmetric with respect to the long axis direction of the bit line was also created.

【0157】これら本発明と比較例の磁気メモリは、そ
の後、磁場を印加可能な熱処理炉に導入し、TMR素子
の磁気記録層に一軸異方性を、磁気固着層に一方向異方
性をそれぞれ導入した。
The magnetic memories of the present invention and the comparative example are then introduced into a heat treatment furnace to which a magnetic field can be applied, and the magnetic recording layer of the TMR element is given uniaxial anisotropy and the magnetic pinned layer is given unidirectional anisotropy. Introduced respectively.

【0158】このようにして製作した本発明及び比較例
の磁気メモリにおいて、第1実施例と同様に、書き込み
クロストークの影響を調べる実験を行った。すなわち、
100ナノ秒の電流パルスを配線に流すことによって、
下層の9つのTMR素子C1に、「0」、「1」の書き
こみをに順番に行い、上層の9つのTMR素子C2につ
いては、そのたびに読み出しを行ってクロストークの影
響を調べた。なおここでも、TMR素子C2の初期状態
としては、全て磁化固着層と磁気記録層の磁化を平行に
揃えた。
In the magnetic memories of the present invention and the comparative example thus manufactured, an experiment for examining the influence of write crosstalk was conducted as in the first embodiment. That is,
By passing a 100 nanosecond current pulse through the wire,
"0" and "1" were sequentially written in the lower nine TMR elements C1 and the upper nine TMR elements C2 were read each time to examine the influence of crosstalk. Here, also in the initial state of the TMR element C2, the magnetizations of the magnetization pinned layer and the magnetic recording layer were all aligned in parallel.

【0159】図19は、上層の9つのTMR素子C2の
出力の平均値の変化を表すグラフ図である。同図から分
かるように、比較例においては、下層のTMR素子C1
に対する書きこみ回数が増加すると、上層のTMR素子
C2の読み出し出力が大きく上昇した。これは、下層の
TMR素子C1に書き込みを実行する際に、上層のTM
R素子C2に対してクロストークが生じているためであ
る。
FIG. 19 is a graph showing changes in the average value of the outputs of the nine upper TMR elements C2. As can be seen from the figure, in the comparative example, the lower TMR element C1 is used.
When the number of times of writing to was increased, the read output of the upper TMR element C2 greatly increased. This is because when writing to the TMR element C1 in the lower layer, the TM in the upper layer is
This is because crosstalk occurs in the R element C2.

【0160】これに対して、本発明によれば、下層のT
MR素子C1の書き込みを繰り返しても上層のTMR素
子C2の出力は変化せず、書き込みクロストークが解消
されたことを実証できた。
On the other hand, according to the present invention, the lower T
Even if the writing of the MR element C1 was repeated, the output of the TMR element C2 in the upper layer did not change, and it was verified that the write crosstalk was eliminated.

【0161】以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施
の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの
具体例に限定されるものではない。例えば、磁気抵抗効
果素子を構成する強磁性体層、絶縁膜、反強磁性体層、
非磁性金属層、電極などの具体的な材料や、膜厚、形
状、寸法などに関しては、当業者が適宜選択することに
より本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることがで
きるものも本発明の範囲に包含される。
Heretofore, the embodiments of the present invention have been described with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, a ferromagnetic layer, an insulating film, an antiferromagnetic layer that constitutes a magnetoresistive effect element,
Specific materials such as the non-magnetic metal layer, the electrodes, and the like, the film thickness, shape, dimensions, and the like can be appropriately implemented by those skilled in the art to carry out the present invention in the same manner and obtain similar effects. Within the scope of the present invention.

【0162】同様に、本発明の磁気メモリを構成する各
要素の構造、材質、形状、寸法についても、当業者が適
宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効
果を得ることができるものも本発明の範囲に包含され
る。
Similarly, the structure, material, shape, and size of each element constituting the magnetic memory of the present invention can be appropriately selected by those skilled in the art to carry out the present invention in the same manner and obtain the same effect. Those that can be included are also included in the scope of the present invention.

【0163】また、本発明は、長手磁気記録方式のみな
らず垂直磁気記録方式の磁気ヘッドあるいは磁気再生装
置についても同様に適用して同様の効果を得ることがで
きる。
Further, the present invention can be similarly applied to a magnetic head or a magnetic reproducing apparatus of a perpendicular magnetic recording system as well as a longitudinal magnetic recording system to obtain the same effect.

【0164】その他、本発明の実施の形態として上述し
た磁気メモリを基にして、当業者が適宜設計変更して実
施しうるすべての磁気メモリも同様に本発明の範囲に属
する。
In addition, all magnetic memories that can be appropriately designed and modified by those skilled in the art based on the magnetic memories described above as the embodiments of the present invention also belong to the scope of the present invention.

【0165】[0165]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
メモリアレーを積層した磁気メモリにおいて、目的の磁
気抵抗効果素子に対する書き込みを行うために第1の配
線と第2の配線とに電流を流すことにより得られる書き
込み磁界の作用が、目的の磁気抵抗効果素子と、これに
隣接する上下の磁気抵抗効果素子とに対して異なるよう
に作用させることができる。その結果として、上下の磁
気抵抗効果素子の間の書き込みクロストークを解消する
ことができる。
As described in detail above, according to the present invention,
In a magnetic memory in which memory arrays are stacked, the action of a write magnetic field obtained by passing a current through a first wiring and a second wiring in order to write to a target magnetoresistive effect element has an effect of a target magnetoresistive effect. The element and the upper and lower magnetoresistive elements adjacent to the element can be acted differently. As a result, write crosstalk between the upper and lower magnetoresistive elements can be eliminated.

【0166】すなわち、本発明によれば、書き込みクロ
ストークを抑制しつつ複数のメモリアレーを積層させた
高集積度の磁気メモリを実現することができ、産業上の
メリットは多大である。
That is, according to the present invention, it is possible to realize a highly integrated magnetic memory in which a plurality of memory arrays are stacked while suppressing write crosstalk, and the industrial merit is great.

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

【図1】本発明の磁気メモリの単位セルを単純化して表
した模式図であり、同図(a)は、その平面構成、
(b)はその断面構成を表す。
FIG. 1 is a schematic view showing a unit cell of a magnetic memory according to the present invention in a simplified manner. FIG.
(B) shows the cross-sectional structure.

【図2】本発明を適用しない比較例を表す模式図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a comparative example to which the present invention is not applied.

【図3】本発明の具体例の作用を説明する模式図であるFIG. 3 is a schematic diagram illustrating the operation of a specific example of the present invention.

【図4】本発明における磁気抵抗効果素子の磁気記録層
の平面形態の他の具体例を表す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing another specific example of the planar form of the magnetic recording layer of the magnetoresistive effect element according to the present invention.

【図5】図4(a)に例示した形状の磁気抵抗効果素子
を形成するためのレチクルのパターン形状を表す模式図
である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a pattern shape of a reticle for forming a magnetoresistive effect element having the shape illustrated in FIG. 4A.

【図6】ビット線とワード線とを傾斜させた具体例を説
明する模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a specific example in which a bit line and a word line are inclined.

【図7】メモリアレーを積層化できるアーキテクチャの
第1の具体例を表す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a first specific example of an architecture capable of stacking memory arrays.

【図8】図7に表したメモリアレーを積層した状態を表
す模式図である。
8 is a schematic view showing a state in which the memory arrays shown in FIG. 7 are stacked.

【図9】図8に表した積層メモリアレーの平面配置を例
示する模式図である。
9 is a schematic view illustrating a planar arrangement of the stacked memory array shown in FIG.

【図10】メモリアレーを積層化できるアーキテクチャ
の第2の具体例を表す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a second specific example of the architecture in which the memory arrays can be stacked.

【図11】図10に表した「はしご型」メモリアレーを
積層した状態を表す模式図である。
FIG. 11 is a schematic view showing a state in which the “ladder type” memory array shown in FIG. 10 is stacked.

【図12】メモリアレーを積層化できるアーキテクチャ
の第3の具体例を表す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a third specific example of the architecture in which the memory arrays can be stacked.

【図13】図12に表したメモリアレーを積層した状態
を表す模式図である。
13 is a schematic diagram showing a state in which the memory arrays shown in FIG. 12 are stacked.

【図14】メモリアレーを積層化できるアーキテクチャ
の第4の具体例を表す模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a fourth specific example of the architecture in which the memory arrays can be stacked.

【図15】図14に表したメモリアレーを積層した状態
を表す模式図である。
15 is a schematic diagram showing a state in which the memory arrays shown in FIG. 14 are stacked.

【図16】(a)は本発明の第1実施例において製作し
た磁気メモリの断面図であり、(b)はその第1層及び
第2層のメモリアレーの平面図である。
16A is a cross-sectional view of the magnetic memory manufactured in the first embodiment of the present invention, and FIG. 16B is a plan view of the memory arrays of the first and second layers thereof.

【図17】上層の9つのTMR素子C2の出力の平均値
の変化を表すグラフ図である。
FIG. 17 is a graph showing changes in average value of outputs of nine upper TMR elements C2.

【図18】(a)は本発明の第2実施例において製作し
た磁気メモリの断面図であり、(b)はその第1層及び
第2層のメモリアレーの平面図である。
FIG. 18A is a sectional view of a magnetic memory manufactured in a second embodiment of the present invention, and FIG. 18B is a plan view of a memory array of the first and second layers thereof.

【図19】上層の9つのTMR素子C2の出力の平均値
の変化を表すグラフ図である。
FIG. 19 is a graph showing changes in average value of outputs of nine upper TMR elements C2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

B、B1〜B4 ビット線 Br 読み出し用ビット線 Bw 書き込み/読み出し用ビット線 C 、C1〜C4磁気抵抗効果素子 D ダイオード L リード L1、L2 金属コンタクト層 SA センスアンプ SM 被覆層 ST、STb、STW 選択トランジスタ W、W1、W2 ワード線 B, B1 to B4 bit lines Br read bit line Bw write / read bit line C, C1-C4 magnetoresistive effect element D diode L lead L1, L2 metal contact layer SA sense amplifier SM coating layer ST, STb, STW selection transistor W, W1, W2 word line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸 達也 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 高橋 茂樹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 西山 勝哉 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 5F083 FZ10 GA15 JA36 JA37 JA39 JA60 KA01 KA05 LA03 PR03 PR04 PR22 PR40    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tatsuya Kishi             1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Shigeki Takahashi             1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Katsuya Nishiyama             1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Research and Development Center F-term (reference) 5F083 FZ10 GA15 JA36 JA37 JA39                       JA60 KA01 KA05 LA03 PR03                       PR04 PR22 PR40

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の磁気抵抗効果素子と、 前記第1の磁気抵抗効果素子の上に延設された第1の配
線と、 前記第1の配線の上に設けられた第2の磁気抵抗効果素
子と、 前記第2の磁気抵抗効果素子の上において前記第1の配
線と交差する方向に延設された第2の配線と、 を備え、 前記第1及び第2の磁気抵抗効果素子は略同一方向の磁
化異方性を有する磁気記録層を有し、前記第1及び第2
の配線に電流を流すことにより形成される磁界によって
前記第2の磁気抵抗効果素子の前記磁気記録層の磁化が
反転可能とされ、前記第1及び第2の磁気抵抗効果素子
の前記磁気記録層の磁化方向の少なくとも一部は前記第
1及び第2の配線の少なくともいずれかに対して傾斜し
てなることを特徴とする磁気メモリ。
1. A first magnetoresistive effect element, a first wiring extending on the first magnetoresistive effect element, and a second magnetic element provided on the first wiring. A resistance effect element; and a second wiring extending on the second magnetoresistance effect element in a direction intersecting with the first wiring, the first and second magnetoresistance effect elements Has a magnetic recording layer having magnetization anisotropy in substantially the same direction, and the first and second magnetic recording layers
The magnetization of the magnetic recording layer of the second magnetoresistive effect element is reversible by a magnetic field formed by passing a current through the wiring, and the magnetic recording layers of the first and second magnetoresistive effect elements are reversible. A magnetic memory, wherein at least a part of the magnetization direction is inclined with respect to at least one of the first and second wirings.
【請求項2】マトリクス状に配置された複数の磁気抵抗
効果素子を有する第1のメモリアレーと、 前記第1のメモリアレーの上に積層され、マトリクス状
に配置された複数の磁気抵抗効果素子を有する第2のメ
モリアレーと、 を備え、 前記第1及び第2のメモリアレーのそれぞれには、その
磁気抵抗効果素子の下に延設された第1の配線と、その
磁気抵抗効果素子の上において前記第1の配線と交差す
る方向に延設された第2の配線と、が設けられ、 前記第1及び第2の配線に電流を流すことにより形成さ
れる磁界によってこれらの間に配置された磁気抵抗効果
素子の磁気記録層の磁化が反転可能とされ、 前記第1及び第2のメモリアレーにおける前記磁気抵抗
効果素子の前記磁気記録層は略同一方向の磁化異方性を
有し、これら磁気記録層の磁化方向の少なくとも一部は
前記第1及び第2の配線の少なくともいずれかに対して
傾斜してなることを特徴とする磁気メモリ。
2. A first memory array having a plurality of magnetoresistive effect elements arranged in a matrix, and a plurality of magnetoresistive effect elements stacked on the first memory array and arranged in a matrix. A second memory array having: a first wiring extending below the magnetoresistive effect element and a magnetoresistive effect element of each of the first and second memory arrays; A second wiring extending above in a direction intersecting the first wiring, and arranged between them by a magnetic field formed by passing a current through the first and second wirings. The magnetization of the magnetic recording layer of the magnetoresistive effect element can be reversed, and the magnetic recording layers of the magnetoresistive effect element in the first and second memory arrays have magnetization anisotropies in substantially the same direction. , These magnetic notes Magnetic memory at least part of the magnetization direction of the layer is characterized by comprising inclined relative to at least one of said first and second wiring.
【請求項3】前記第1のメモリアレーに設けられた前記
第2の配線と、前記第2のメモリアレーに設けられた前
記第1の配線と、が共通化されてなることを特徴とする
請求項2記載の磁気メモリ。
3. The second wiring provided in the first memory array and the first wiring provided in the second memory array are shared. The magnetic memory according to claim 2.
【請求項4】前記第1及び第2のメモリアレーのそれぞ
れにおいて、前記マトリクス状に配置された複数の磁気
抵抗効果素子は、第1の形状に形成された磁気記録層を
有する磁気抵抗効果素子と、前記第1の形状とは異なる
第2の形状に形成された磁気記録層を有する磁気抵抗効
果素子と、が交互に配置されてなることを特徴とする請
求項2または3に記載の磁気メモリ。
4. In each of the first and second memory arrays, the plurality of magnetoresistive effect elements arranged in the matrix form have a magnetic recording layer formed in the first shape. 4. The magnetic material according to claim 2, wherein the magnetic field effect layer and the magnetoresistive effect element having a magnetic recording layer formed in a second shape different from the first shape are alternately arranged. memory.
【請求項5】前記磁気記録層は、前記第1及び第2の配
線の少なくともいずれかの長軸に対して、非対称に形成
されてなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1
つに記載の磁気メモリ。
5. The magnetic recording layer is formed asymmetrically with respect to the major axis of at least one of the first and second wirings.
Magnetic memory described in 1.
【請求項6】前記第1の配線と前記第2の配線とが交差
する角度は、90度以外であることを特徴とする請求項
1〜3のいずれか1つに記載の磁気メモリ。
6. The magnetic memory according to claim 1, wherein an angle at which the first wiring and the second wiring intersect each other is other than 90 degrees.
【請求項7】前記磁気記録層は、その幅Dと長さLとの
比L/Dが1.2よりも大きく、且つその長さLの方向
に沿った一軸異方性が付与されていることを特徴とする
請求項1〜6のいずれか1つに記載の磁気メモリ。
7. The magnetic recording layer has a ratio L / D of a width D to a length L of greater than 1.2, and is provided with uniaxial anisotropy along the direction of the length L. The magnetic memory according to any one of claims 1 to 6, characterized in that:
【請求項8】前記第1及び第2の配線の少なくともいず
れかは、その側面に軟磁性材料からなる被覆層を有する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の
磁気メモリ。
8. The magnetic device according to claim 1, wherein at least one of the first and second wirings has a coating layer made of a soft magnetic material on a side surface thereof. memory.
【請求項9】マトリクス状に配置された複数の磁気抵抗
効果素子を有する第1のメモリアレーと、 前記第1のメモリアレーの上に積層され、マトリクス状
に配置された複数の磁気抵抗効果素子を有する第2のメ
モリアレーと、 を備え、 前記第1及び第2のメモリアレーのそれぞれには、その
磁気抵抗効果素子の下に延設された第1の配線と、その
磁気抵抗効果素子の上において前記第1の配線と交差す
る方向に延設された第2の配線と、が設けられ、 前記第1及び第2の配線に電流を流すことにより形成さ
れる磁界によってこれらの間に配置された前記磁気抵抗
効果素子の磁気記録層の磁化が反転可能とされ、 前記第1のメモリアレーに設けられた前記第2の配線
と、前記第2のメモリアレーに設けられた前記第1の配
線と、が共通化され、且つその側面に軟磁性材料からな
る被覆層が設けられたことを特徴とする磁気メモリ。
9. A first memory array having a plurality of magnetoresistive effect elements arranged in a matrix, and a plurality of magnetoresistive effect elements stacked on the first memory array and arranged in a matrix. A second memory array having: a first wiring extending below the magnetoresistive effect element and a magnetoresistive effect element of each of the first and second memory arrays; A second wiring extending above in a direction intersecting the first wiring, and arranged between them by a magnetic field formed by passing a current through the first and second wirings. The magnetization of the magnetic recording layer of the magnetoresistive effect element can be inverted, and the second wiring provided in the first memory array and the first wiring provided in the second memory array. Wiring is common And a magnetic memory, wherein a coating layer made of a soft magnetic material on its side is provided.
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004109805A1 (en) * 2003-06-05 2004-12-16 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Minute magnetic body having annular single magnetic domain structure, manufacturing method thereof, or magnetic recording element using the same
JP2005086016A (en) * 2003-09-09 2005-03-31 Sony Corp Magnetic memory
US6992921B2 (en) 2004-03-16 2006-01-31 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic random access memory and data write method for the same
JP2006066485A (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Toshiba Corp Magnetic memory
JP2006351779A (en) * 2005-06-15 2006-12-28 Sony Corp Memory cell and memory storage
JP2007027415A (en) * 2005-07-15 2007-02-01 Toshiba Corp Magnetic storage device
JP2007067064A (en) * 2005-08-30 2007-03-15 Toshiba Corp Magnetic random access memory
US7241514B2 (en) 2003-07-07 2007-07-10 Tdk Corporation Magneto-resistive device, and magnetic head, head suspension assembly and magnetic disk apparatus using magneto-resistive device
KR100780130B1 (en) 2002-03-29 2007-11-27 가부시끼가이샤 도시바 Magnetoresistance effect element and magnetic memory
US7804667B2 (en) 2006-05-25 2010-09-28 Tdk Corporation Magnetoresistive element with a Heusler alloy layer that has a region in which an additive element changes in concentration
US7894249B2 (en) 2006-02-27 2011-02-22 Nec Corporation Magnetoresistive element and magnetic random access memory
KR101325188B1 (en) 2012-04-09 2013-11-20 이화여자대학교 산학협력단 Magnetic ramdom access memory
JP2015162611A (en) * 2014-02-27 2015-09-07 株式会社東芝 magnetic device
WO2020208674A1 (en) * 2019-04-08 2020-10-15 Tdk株式会社 Magnetic element, magnetic memory, reservoir element, recognizer and method for manufacturing magnetic element

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11273337A (en) * 1998-02-10 1999-10-08 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Internal symmetry in magnetic ram cell
JP2001217398A (en) * 2000-02-03 2001-08-10 Rohm Co Ltd Storage device using ferromagnetic tunnel junction element
JP2002203388A (en) * 2000-10-31 2002-07-19 Infineon Technologies Ag Method for obstructing undesirable programming in mram device
JP2002280637A (en) * 2001-03-16 2002-09-27 Toshiba Corp Magnetoresistive effect element and its manufacturing method, magnetic random access memory, portable terminal apparatus, magnetic head, and magnetic reproduction apparatus
JP2002533916A (en) * 1998-12-21 2002-10-08 モトローラ・インコーポレイテッド Method of manufacturing magnetic random access memory
JP2003078114A (en) * 2001-06-19 2003-03-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Magnetic memory, its driving method, and magnetic memory device using the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11273337A (en) * 1998-02-10 1999-10-08 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Internal symmetry in magnetic ram cell
JP2002533916A (en) * 1998-12-21 2002-10-08 モトローラ・インコーポレイテッド Method of manufacturing magnetic random access memory
JP2001217398A (en) * 2000-02-03 2001-08-10 Rohm Co Ltd Storage device using ferromagnetic tunnel junction element
JP2002203388A (en) * 2000-10-31 2002-07-19 Infineon Technologies Ag Method for obstructing undesirable programming in mram device
JP2002280637A (en) * 2001-03-16 2002-09-27 Toshiba Corp Magnetoresistive effect element and its manufacturing method, magnetic random access memory, portable terminal apparatus, magnetic head, and magnetic reproduction apparatus
JP2003078114A (en) * 2001-06-19 2003-03-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Magnetic memory, its driving method, and magnetic memory device using the same

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100780130B1 (en) 2002-03-29 2007-11-27 가부시끼가이샤 도시바 Magnetoresistance effect element and magnetic memory
WO2004109805A1 (en) * 2003-06-05 2004-12-16 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Minute magnetic body having annular single magnetic domain structure, manufacturing method thereof, or magnetic recording element using the same
US7241514B2 (en) 2003-07-07 2007-07-10 Tdk Corporation Magneto-resistive device, and magnetic head, head suspension assembly and magnetic disk apparatus using magneto-resistive device
JP2005086016A (en) * 2003-09-09 2005-03-31 Sony Corp Magnetic memory
US6992921B2 (en) 2004-03-16 2006-01-31 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic random access memory and data write method for the same
JP4533701B2 (en) * 2004-08-25 2010-09-01 株式会社東芝 Magnetic memory
JP2006066485A (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Toshiba Corp Magnetic memory
JP2006351779A (en) * 2005-06-15 2006-12-28 Sony Corp Memory cell and memory storage
JP2007027415A (en) * 2005-07-15 2007-02-01 Toshiba Corp Magnetic storage device
US7875903B2 (en) 2005-07-15 2011-01-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic memory device
JP2007067064A (en) * 2005-08-30 2007-03-15 Toshiba Corp Magnetic random access memory
JP4557841B2 (en) * 2005-08-30 2010-10-06 株式会社東芝 Magnetic random access memory, method of writing data in magnetic random access memory, and method of manufacturing magnetic random access memory
US7894249B2 (en) 2006-02-27 2011-02-22 Nec Corporation Magnetoresistive element and magnetic random access memory
US7804667B2 (en) 2006-05-25 2010-09-28 Tdk Corporation Magnetoresistive element with a Heusler alloy layer that has a region in which an additive element changes in concentration
KR101325188B1 (en) 2012-04-09 2013-11-20 이화여자대학교 산학협력단 Magnetic ramdom access memory
JP2015162611A (en) * 2014-02-27 2015-09-07 株式会社東芝 magnetic device
US10008350B2 (en) 2014-02-27 2018-06-26 Toshiba Memory Corporation Magnetic device
WO2020208674A1 (en) * 2019-04-08 2020-10-15 Tdk株式会社 Magnetic element, magnetic memory, reservoir element, recognizer and method for manufacturing magnetic element
CN112789734A (en) * 2019-04-08 2021-05-11 Tdk株式会社 Magnetic element, magnetic memory, reserve cell element, identifier, and method for manufacturing magnetic element
JPWO2020208674A1 (en) * 2019-04-08 2021-05-20 Tdk株式会社 Manufacturing method of magnetic element, magnetic memory, reservoir element, recognition machine and magnetic element

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