JP2003188353A

JP2003188353A - 磁性体記憶装置

Info

Publication number: JP2003188353A
Application number: JP2001384754A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Ishikawa; 正敏石川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】書込を予定しないセルに誤ってデータが書込
まれることを防止することができる磁性体記憶装置を提
供する。【解決手段】磁性体記憶装置１００は、ＴＭＲ素子１
３０ａ〜１３０ｆと、ディジット線１２１と、ＴＭＲ素
子１３０ａ〜１３０ｆに向かい合う部分を有するビット
線１１１および１１２とを備える。ＴＭＲ素子１３０ａ
〜１３０ｆに向かい合うビット線１１１および１１２の
部分１１１ａ〜１１２ｆは、ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３
０ｆに向かい合うディジット線１２１〜１２３の部分１
２１ａ〜１２３ｆの延びる方向に対して０°以上９０°
未満の角をなすように延びる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁性体記憶装置
に関し、特に、ＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Mem
ory）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＡＭは、磁性体を記憶素子として用
いたメモリである。磁性体の磁化の方向によって磁性体
の抵抗が変化する現象をＭＲ（Magneto Resistive）効
果と呼び、動作原理よりさらに細かく分類される。ＭＲ
効果の１つであるＴＭＲ（Tunneling Magnetoresistanc
e）現象によれば、常温でも高いＭＲ比（磁性体の磁化
方向の変化による抵抗の変化率）を持つことが確認され
ている。そのため、ＴＭＲ現象を利用した素子が研究開
発されている。

【０００３】図１６は、従来のＭＲＡＭの平面図であ
る。図１６を参照して、従来のＭＲＡＭ５００は、基板
上に形成されたディジット線５２１〜５２３と、ディジ
ット線５２１〜５２３と直交するように延びるビット線
５１１〜５１３と、ディジット線５２１〜５２３とビッ
ト線５１１〜５１３との交点に配置されるメモリセルと
してのＴＭＲ素子５３０ａ〜５３０ｊを有する。ディジ
ット線５２１〜５２３の上にＴＭＲ素子５３０ａ〜５３
０ｊが配置される。そのＴＭＲ素子５３０ａ〜５３０ｊ
上にビット線５１１〜５１３が配置される。

【０００４】ディジット線５２１〜５２３およびビット
線５１１〜５１３に電流を流すことにより、ディジット
線５２１〜５２３およびビット線５１１〜５１３のまわ
りに磁場が生じる。この磁場を利用してＴＭＲ素子５３
０ａ〜５３０ｊに含まれる強磁性体の磁化の向きを変化
させることで情報を記憶する。ディジット線５２１〜５
２３と、ビット線５１１〜５１３のうち、特定のビット
線と特定のディジット線を選んで電流を流すと、その特
定のディジット線とビット線の交点に位置するＴＭＲ素
子にのみデータを書込むことができる。

【０００５】図１７は、図１６中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ
線に沿った断面図である。図１７を参照して、ディジッ
ト線５２１の上方にＴＭＲ素子５３０ｄが設けられてい
る。ＴＭＲ素子５３０ｄは、強磁性体層１０３と、強磁
性体層１０３上に形成された絶縁層１０２と、絶縁層１
０２の上に形成された強磁性体層１０１とを有する。

【０００６】強磁性体層１０３は、矢印１０３ａに示す
方向に磁化している。この磁化の向きは固定される。絶
縁層１０２上に強磁性体層１０１が配置される。強磁性
体層１０１は、矢印１０１ａで示す両方向に磁化するこ
とが可能である。すなわち、強磁性体層１０１に印加す
る磁場の方向により、強磁性体層１０１の磁化の向きを
矢印１０１ａで示すように変化させることができる。こ
れをスピンバルブと呼ぶ。

【０００７】ビット線５１２が強磁性体層１０１に直接
接触するように設けられている。強磁性体層１０１およ
び１０３中のスピン電子が取り得る状態数が磁化の向き
によって異なるため、強磁性体層１０１および１０３が
同じ向きに磁化されている場合には、強磁性体層１０１
から強磁性体層１０３へ流れるトンネル電流が大きくな
る。また、強磁性体層１０１の磁化の向きと強磁性体層
１０３の磁化の向きとが逆方向である場合には、上述の
トンネル電流は小さくなる。

【０００８】この現象を利用して、強磁性体層１０１の
磁化の向きを変化させ、トンネル電流の大きさ（抵抗
値）を検出することで、ＴＭＲ素子５３０ｄが記憶素子
として用いられる。なお、強磁性体層１０３の磁化の向
きは反強磁性体によって固定されている。

【０００９】高密度の記憶装置を実現するためには、図
１６で示したように、ＴＭＲ素子５３０ａ〜５３０ｊは
２次元のアレイ状に配置される。強磁性体には、結晶構
造や形状などにより磁化しやすい方向（エネルギが低い
状態）がある。この方向は磁化容易軸（Easy Axis）と
呼ばれる。メモリが保持されている状態では、強磁性体
層はこの方向に磁化される。これに対し、磁化しにくい
方向は、磁化困難軸（Hard Axis）と呼ばれる。磁化の
方向を反転させるには、磁化容易軸に沿って、磁化と反
対の方向に磁場を与える。このときに、磁化困難軸方向
に磁場を与えると磁化困難軸方向に磁場がない場合に比
べて磁化容易軸方向の磁場が小さくても、磁化の向きを
反転させることができることが知られている。

【００１０】図１８は、ＴＭＲ素子５３０ｄに印加され
る磁場を示す図である。図１８を参照して、磁化の向き
を反転させるために必要な磁場の大きさは、曲線２０１
で示されるアストロイド曲線となる。したがって、たと
えば、ＴＭＲ素子５３０ｄにデータを書込む場合には、
たとえばビット線５１２に矢印５１２ａで示す方向に電
流を流す。これにより、ビット線５１２の延びる方向と
直交する方向に矢印１５１２で示す向きと大きさの磁場
がＴＭＲ素子５３０ｄに印加される。この磁場の向き磁
化容易軸Ｈｅａｓｙの向きと同一である。

【００１１】ディジット線５２１に、矢印５２１ａで示
す方向に電流を流す。これにより、矢印１５２１で示す
大きさと向きを持った磁場がＴＭＲ素子５３０ｄに印加
される。この向きは、磁化困難軸Ｈｈａｒｄの延びる向
きと同一の向きである。矢印１５１２で示す向きと大き
さを有する磁場と、矢印１５２１で示す向きと大きさを
持つ磁場とが合成されて、矢印１５６１で示す向きと大
きさを持つ磁場が生じる。この磁場の大きさは曲線２０
１で表わされるしきい値を超えているために、ＴＭＲ素
子５３０ｄ内の強磁性体層１０１は、＋Ｈ₀で示す方向
に磁化する。

【００１２】強磁性体層１０１を逆方向に磁化したい場
合には、ビット線５１２に逆方向の電流を流せばよい。

【００１３】このようにして、データの書込を行なうＴ
ＭＲ素子上での合成磁場が、しきい値を超えるようにビ
ット線５１２およびディジット線５２１に電流を流す。

【００１４】読出動作の際には、ＴＭＲ素子５３０ｄに
流れる電流を、参照セルに流れる電流と比較する。すな
わち、図１７で示すように、強磁性体層１０１の磁化方
向は、強磁性体層１０３の磁化方向と同じ方向と、違う
方向とがある。強磁性体層１０１から強磁性体層１０３
に電流を流し、この電流の大きさが参照セルを流れる電
流の大きさより大きいか小さいかによって、メモリの内
容が「Ｈ」であるか、「Ｌ」であるかを判定する。強磁
性体層１０１の磁化の向きが強磁性体層１０３の磁化の
向きと同じ場合には、強磁性体層１０１から強磁性体層
１０３へ流れる電流が大きく、強磁性体層１０１の磁化
の向きが強磁性体層１０３の磁化の向きと反対の場合に
は、強磁性体層１０１から強磁性体層１０３へ流れる電
流が小さい。

【００１５】このときに流れる電流は、書込時に流れる
電流に比べて３桁程度小さいため、読出時に電流を流し
ても、強磁性体の磁化の向きは変わらない。これによ
り、記憶情報を変化させずにデータを読出すことが可能
である。なお、強磁性体層１０３は電界効果トランジス
タのソース領域に接続されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】図１９は、ＴＭＲ素子
５３０ｅに印加される磁場を示す図である。図１９を参
照して、上述のように、ＴＭＲ素子５３０ｄにデータを
書込む場合には、ビット線５１２に電流を流す。ビット
線５１２はＴＭＲ素子５３０ｅにも向かい合っているた
め、ＴＭＲ素子５３０ｅにも磁場が印加される。ビット
線５１２には、矢印５１２ａで示す方向に電流が流れる
ため、矢印１５１２で示す向きと大きさを持った磁場が
ＴＭＲ素子５３０ｅに印加される。また、ディジット線
５２２には電流は流れないが、ディジット線５２１には
電流が流れるため、この電流により、矢印２５２１で示
す大きさと向きを持った磁場がＴＭＲ素子５３０ｅに印
加される。

【００１７】この２つの矢印１５１２および２５２１を
合成して矢印２５６１で示す向きと大きさを持った磁場
がＴＭＲ素子５３０ｅに印加される。この磁場の大きさ
は、曲線２０１で示す、磁場の向きを反転させるために
必要なしきい値より小さいため、隣接するＴＭＲ素子５
３０ｅでは、データの書込は行なわれない。

【００１８】図２０は、ＴＭＲ素子５３０ｇに印加され
る磁場を示す図である。図２０を参照して、上述のよう
に、ＴＭＲ素子５３０ｄにデータを書込む場合には、デ
ィジット線５２１に電流を流す。ディジット線５２１は
ＴＭＲ素子５３０ｇにも向かい合っているため、ＴＭＲ
素子５３０ｇにも磁場が印加される。ディジット線５２
１には、矢印５２１ａで示す方向に電流が流れるため、
矢印１５２１で示す向きと大きさを持った磁場がＴＭＲ
素子５３０ｇに印加される。また、ビット線５１３には
電流は流れないが、ビット線５１２には電流が流れるた
め、この電流により、矢印２５１２で示す大きさと向き
を持った磁場がＴＭＲ素子５３０ｇに印加される。

【００１９】この２つの矢印１５２１および２５１２を
合成して矢印３５６１で示す向きと大きさを持った磁場
がＴＭＲ素子５３０ｇに印加される。この磁場の大きさ
は、曲線２０１で示す、磁場の向きを反転させるために
必要なしきい値より小さいため、隣接するＴＭＲ素子５
３０ｇでは、データの書込は行なわれない。

【００２０】なお、図１８の矢印１５６１で示すよう
に、磁化容易軸Ｈｅａｓｙと鋭角をなす方向の磁場を印
加しても、ＴＭＲ素子５３０ｄの強磁性体層１０１の磁
化の向きは、磁化容易軸Ｈｅａｓｙの方向と同じとな
る。

【００２１】図２１は、ＴＭＲ素子５３０ｄと、それに
隣接するＴＭＲ素子５３０ｅおよび５３０ｇに印加され
る磁場の向きと大きさを示すグラフである。図２１を参
照して、データの書込が行なわれるＴＭＲ素子５３０ｄ
では、矢印１５６１で示す向きと大きさを持つ磁場が印
加される。これに対して、隣接するＴＭＲ素子５３０ｅ
および５３０ｇでは、それぞれ矢印２５６１および３５
６１で示す向きと大きさを持つ磁場が印加される。

【００２２】矢印１５６１で示す向きと大きさを持つ磁
場は曲線２０１で示すしきい値を超えるため、ＴＭＲ素
子５３０ｄでは、データの書込が行なわれる。これに対
して、矢印２５６１および３５６１で示す向きと大きさ
を持つ磁場は、曲線２０１で示すしきい値を超えないた
め、隣接するＴＭＲ素子５３０ｅおよび５３０ｇでは、
データの書込は行なわれない。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、何らか
の原因で、矢印２５６１および３５６１で示す向きと大
きさを持つ磁場が曲線２０１で示すしきい値を超えてし
まう場合がある。これにより、本来はデータの書込が行
なわれないはずの隣接するメモリセルとしてのＴＭＲ素
子５３０ｅおよび５３０ｇにおいてデータの書込が行な
われる場合がある。これにより、書込の際の誤動作が発
生する。

【００２４】また、これを防止するために、隣接するＴ
ＭＲ素子間の距離を大きくすることも考えられるが、隣
接するＴＭＲ素子間の距離を大きくすると、メモリセル
全体の大きさが大きくなり、高集積化が困難であるとい
う問題がある。

【００２５】さらに、従来のＴＭＲ素子の加工が困難で
あり、隣接するＴＭＲ素子の間には、一定以上の距離を
確保する必要があった。そのため、記憶装置全体の高集
積化が困難であるという問題があった。

【００２６】そこで、この発明は上述のような問題点を
解決するためになされたものである。この発明の一つの
目的は、書込の際に誤動作が生じない磁性体記憶装置を
提供することである。

【００２７】この発明の別の目的は、高集積化が可能な
磁性体記憶装置を提供することである。

【００２８】

【課題を解決するための手段】この発明に従った磁性体
記憶装置は、第１の強磁性体層と、その第１の強磁性体
層の上に形成された絶縁層と、その絶縁層の上に形成さ
れた第２の強磁性体層とを含む第１の磁気メモリセル
と、第１の強磁性体層に向かい合う部分を有する第１の
導電層と、第２の強磁性体層に向かい合う部分を有する
第２の導電層とを備える。第１の導電層に電流を流すこ
とで生じる第１の磁場と、第２の導電層に電流を流すこ
とで生じる第２の磁場との合成磁場を第１の磁気メモリ
セルに印加することで第１の磁気メモリセルにデータを
書込む。第２の強磁性体層に向かい合う第２の導電層の
部分は、第１の強磁性体層に向かい合う第１の導電層の
部分が延びる方向に対して０°以上９０°未満の角度を
なすように延びる。

【００２９】このように構成された、この発明の１つの
局面に従った磁性体記憶装置は、第２の強磁性体層に向
かい合う第２の導電層の部分は、第１の強磁性体層に向
かい合う第１の導電層の部分が延びる方向に対して０°
以上９０°未満の角をなすように延びるため、第１の導
電層に流す電流の方向と、第２の導電層に流す電流の方
向とを調整することで、第１の磁場の向きと第２の磁場
の向きとが鋭角をなすようにすることができる。その結
果、データを書込むときに用いられる、第１の磁場と第
２の磁場との合成磁場の大きさを大きくすることができ
る。その結果、第１の磁気メモリセルの磁場のしきい値
を高くすることができ、書込時に他の磁気メモリセルで
誤動作が生じるのを防止することができる。さらに、し
きい値を大きくしない場合には、第１および第２の導電
層に弱い電流を流しても第１の磁気メモリセルにデータ
を書きこむことができる。そのため、書込時に他の磁気
メモリセルで誤動作が生じるのを防止することができ
る。

【００３０】また好ましくは、磁性体記憶装置は、第１
の導電層に電流を流す第１の電流駆動手段と、第２の導
電層に電流を流す第２の電流駆動手段とを備える。第１
の電流駆動手段と第２の電流駆動手段とは、第１の磁気
メモリセルにデータを書込むときに、第１の導電層が発
生させる磁場（第１の磁場）の向きと第２の導電層が発
生させる磁場（第２の磁場）の向きとが０°以上９０°
未満の角度をなすように第１の導電層と第２の導電層と
に電流を流す。この場合、第１の電流駆動手段と第２の
電流駆動手段が、第１の導電層に流れる電流の向きと第
２の導電層に流れる電流の向きとを調整して、これらの
第１および第２の磁場が合成されて強め合う。その結
果、書込時に発生させる合成磁場を大きくすることがで
き、確実に第１の磁気メモリセルにデータを書込むこと
ができる。

【００３１】また好ましくは、第２の強磁性体層に向か
い合う第２の導電層の部分は、第１の強磁性体層に向か
い合う第１の導電層の部分が延びる方向に対してほぼ平
行に延びる。この場合、第１の導電層の部分と第２の導
電層の部分が第１の磁気メモリセルの近傍で平行に延び
るため、第１の導電層と第２の導電層に流れる電流の向
きを調整することで第１の導電層が生じさせる第１の磁
場の向きと第２の導電層が生じさせる第２の磁場の向き
とが同じ向きとなり、これらの磁場の合成磁場が特に大
きくなる。その結果、確実にデータの書込を行なうこと
ができる。

【００３２】また好ましくは、第２の強磁性体層に向か
い合う第２の導電層の部分は、第１の強磁性体層に向か
い合う第１の導電層の部分が延びる方向に対して０°を
超え９０°未満の角度をなすように延びる。この場合、
第１の導電層の部分と第２の導電層の部分が第１の磁気
メモリセル近傍で交差する。その結果、第１および第２
の導電層の配線長さを短くでき、磁性体記憶装置を高集
積化することができる。

【００３３】また好ましくは、磁性体記憶装置は、第１
の磁気メモリセルに隣接するように設けられた第２の磁
気メモリセルをさらに備える。第１の磁気メモリセルに
向かい合う第２の導電層の部分は、第２の磁気メモリセ
ルに向かい合う第２の導電層の部分が延びる方向に対し
て０°を超え９０°未満の角度をなすように延びる。

【００３４】また好ましくは、磁性体記憶装置は、第１
の磁気メモリセルに隣接するように設けられた第２の磁
気メモリセルをさらに備える。第１の磁気メモリセルに
向かい合う第２の導電層の部分は、第２の磁気メモリセ
ルに向かい合う第２の導電層の部分が延びる方向に対し
てほぼ平行に延びる。

【００３５】また好ましくは、磁性体記憶装置は、第１
の強磁性体層に向かい合うように設けられた反強磁性体
層をさらに備える。この場合、反強磁性体層により、第
１の強磁性体層の磁化の向きを固定しておくことができ
る。

【００３６】また好ましくは、磁性体記憶装置は、複数
の磁気メモリセルをさらに備える。複数の磁気メモリセ
ルは、千鳥状に配置される。この場合、複数の磁気メモ
リセルが千鳥状に配置されるため、磁気メモリセルの集
積度を向上させることができる。

【００３７】また好ましくは、複数の磁気メモリセルの
うちの互いに隣接する３つの磁気メモリセルが、ほぼ正
三角形の頂点に位置するように配置される。この場合、
複数の磁気メモリセルの集積度を最大にすることができ
る。

【００３８】この発明に従った磁性体記憶装置は、第１
の強磁性体層と、その第１の強磁性体層の上に形成され
た絶縁層と、その絶縁層の上に形成された第２の強磁性
体層とを含む複数の磁気メモリセルと、複数の磁気メモ
リセルの各々の第１の強磁性体層に向かい合う部分を有
する複数の第１の導電層と、複数の磁気メモリセルの各
々の第２の強磁性体層に向かい合う部分を有する複数の
第２の導電層とを備える。第１の導電層に電流を流すこ
とで生じる第１の磁場と、第２の導電層に電流を流すこ
とで生じる第２の磁場との合成磁場を複数の磁気メモリ
セルに印加することで複数の磁気メモリセルにデータを
書込む。複数の磁気メモリセルは千鳥状に配置される。

【００３９】このように構成される、この発明に従った
磁性体記憶装置では、複数の磁気メモリセルが千鳥状に
配置されるため、複数の磁気メモリセルが、正方形の桝
目上に配置される場合に比べて複数のメモリセルを高密
度に配置することができ、磁性体記憶装置の集積度を向
上させることができる。

【００４０】また好ましくは、複数の磁気メモリセルの
うちの互いに隣接する３つの磁気メモリセルが、ほぼ正
三角形の頂点に位置するように配置される。この場合、
磁気メモリセルを最も高密度に配置することができる。

【００４１】また好ましくは、複数の第２の導電層の各
々は蛇行して延びる。蛇行して延びる複数の第２の導電
層の各々に向かい合うように複数の磁気メモリセルの各
々が配置される。

【００４２】また好ましくは、複数の第１の導電層の各
々は、互いにほぼ平行に一方向に延び、複数の第２の導
電層の各々は、複数の第１の導電層の延びる方向に対し
て０°を超え９０°未満の角度をなし、かつ互いにほぼ
平行に一方向に延びる。この場合、第１の導電層および
第２の導電層の長さを短くすることができる。

【００４３】また好ましくは、磁性体記憶装置は、第１
の強磁性体層に向かい合うように設けられた反強磁性体
層をさらに備える。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。

【００４５】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１に従った磁性体記憶装置の平面図である。図１
を参照して、この発明の実施の形態１に従った磁性体記
憶装置１００は、磁気メモリセルとしてのＴＭＲ素子１
３０ａ〜１３０ｆと、ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｆに
向かい合う部分１１１ａ〜１１１ｃおよび１１２ｄ〜１
１２ｆを有する第２の導電層としてのビット線１１１お
よび１１２と、ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｆに向かい
合う部分を有する第１の導電層としてのディジット線１
２１〜１２３とを備える。ビット線１１１および１１２
に電流を流すことで生じる第２の磁場と、ディジット線
１２１〜１２３に電流を流すことで生じる第１の磁場と
の合成磁場をＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｆに印加する
ことでＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｆにデータを書込
む。ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｆはディジット線１２
１〜１２３側に配置された第１の強磁性体層と、ビット
線１１１および１１２側に配置された第２の強磁性体層
とを含む。第２の強磁性体層に向かい合うビット線１１
１および１１２の部分１１１ａ〜１１１ｃおよび１１２
ｄ〜１１２ｆは、第１の強磁性体に向かい合うディジッ
ト線１２１〜１２３の部分１２１ａ、１２１ｄ、１２２
ｂ、１２２ｅ、１２３ｃおよび１２３ｆの延びる方向に
対して０°以上９０°未満の角をなすように延びる。

【００４６】磁性体記憶装置１００は、ビット線１１１
および１１２に電流を流す第２の電流駆動手段２１２お
よび２１２と、ディジット線１２１〜１２３に電流を流
す第１の電流駆動手段２２１および２２２とを備える。
第２の電流駆動手段２１１および２１２と第１の電流駆
動手段２２１および２２２とは、ＴＭＲ素子１３０ａ〜
１３０ｆにデータを書込むときに、ビット線１１１およ
び１１２が発生させる磁場の向きとディジット線１２１
〜１２３が発生させる磁場の向きとが０°以上９０°未
満の角度をなすようにビット線１１１および１１２とデ
ィジット線１２１〜１２３とに電流を流す。

【００４７】第２の強磁性体層に向かい合うビット線１
１１および１１２の部分１１１ａ〜１１１ｃおよび１１
２ｄ〜１１２ｆは、第１の強磁性体層に向かい合うディ
ジット線１２１〜１２３の部分１２１ａ〜１２３ｆに対
してほぼ平行に延びる。

【００４８】第１の磁気メモリセルとしてのＴＭＲ素子
１３０ａに隣接するように設けられた第２の磁気メモリ
セルとしてのＴＭＲ素子１３０ｂを、磁性体記憶装置１
００はさらに備える。ＴＭＲ素子１３０ａに向かい合う
ビット線１１１の部分１１１ａは、ＴＭＲ素子１３０ｂ
に向かい合うビット線１１１の部分１１１ｂが延びる方
向に対してほぼ平行に延びる。

【００４９】半導体基板としてのシリコン基板（図１で
は示さず）上にディジット線１２１〜１２３が設けられ
る。複数本のディジット線１２１〜１２３は、互いに等
しい距離を隔ててほぼ平行に延びる。ディジット線１２
１の両端には、第１の電流駆動手段２２１および２２２
が設けられており、ディジット線１２１および１２２
に、電流を流す。これにより、ディジット線１２１〜１
２３が磁場を発生させる。この磁場がＴＭＲ素子１３０
ａ〜１３０ｆに印加される。

【００５０】ディジット線１２１〜１２３上には、メモ
リセルを構成するＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｆが配置
される。それぞれのＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｆは規
則正しく配置される。この実施の形態では、長方形の隅
部上にそれぞれのＴＭＲ素子１３０ｂが配置される。

【００５１】複数本のビット線１１１および１１２が蛇
行して延びる。ビット線１１１および１１２の両端部に
は、第２の電流駆動手段２１１および２１２が接続され
る。第２の電流駆動手段２１１および２１２がビット線
１１１および１１２に電流を流すことによって、ビット
線１１１および１１２が第２の磁場を発生させる。この
第２の磁場をＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｆに印加する
ことでデータの書込を行なうことができる。ビット線１
１１および１１２は蛇行して延びる。ビット線１１１の
一部分は、ディジット線１２１〜１２３と、その上のＴ
ＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｃに重なり合う。同様に、ビ
ット線１１２の一部分は、ディジット線１２１、１２２
および１２３と、その上のＴＭＲ素子１３０ｄ〜１３０
ｆに重なり合う。

【００５２】図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断
面図である。図３は、図２中のＴＭＲ素子１３０ｄを拡
大して示す断面図である。図２および図３を参照して、
磁性体記憶装置１００は、第１の強磁性体層１３５と、
その第１の強磁性体層１３５上に形成された絶縁層１３
４と、その絶縁層１３４の上に形成された第２の強磁性
体層１３９とを含む第１の磁気メモリセルとしてのＴＭ
Ｒ素子１３０ｄ、１３０ｅおよび１３０ｆと、第１の強
磁性体層１３５に向かい合う部分１２１ｄ、１２２ｅお
よび１２３ｆを有する第１の導電層としてのディジット
線１２１、１２２および１２３と、第２の強磁性体層１
３９に向かい合う部分１１２ｄ〜１１２ｆを有する第２
の導電層としてのビット線１１２とを備える。

【００５３】ディジット線１２１、１２２および１２３
に電流を流すことで生じる第１の磁場と、ビット線１１
２に電流を流すことで生じる第２の磁場との合成磁場を
ＴＭＲ素子１３０ｄ〜１３０ｆに印加することでＴＭＲ
素子１３０ｄ〜１３０ｆにデータを書込む。第１の強磁
性体層１３５に向かい合うディジット線１２１〜１２３
の部分１２１ｄ、１２２ｅおよび１２３ｆが延びる方向
に対して、第２の強磁性体層１３９に向かい合うビット
線１１２の部分１１２ｄ〜１１２ｆは、０°を超え９０
°未満の角をなすように延びる。また、磁性体記憶装置
１００は、第１の強磁性体層１３５に向かい合うように
設けられた反強磁性体層１３６をさらに備える。

【００５４】図２で示すように、半導体基板としてのシ
リコン基板１の表面には、互いに等しい距離を隔ててト
レンチ１ｈが形成されている。トレンチ１ｈ内には、分
離絶縁膜としてのシリコン酸化膜２が埋込まれている。
シリコン酸化膜２で囲まれた領域が能動領域であり、こ
の領域に電界効果型トランジスタが形成されている。そ
れぞれの電界効果型トランジスタは、シリコン基板１の
表面上にゲート酸化膜５を介在させて形成されたワード
線１１〜１３と、ワード線１１〜１３の両側に形成され
た不純物領域３とにより構成される。この複数の電界効
果型トランジスタは、磁性体記憶装置１００のアクセス
装置である。

【００５５】シリコン基板１の上に層間絶縁膜２０が形
成されている。層間絶縁膜２０はゲート電極としてのワ
ード線１１〜１３を覆う。層間絶縁膜２０には不純物領
域３に達するコンタクトホール２０ｈが形成されてい
る。コンタクトホール２０ｈには、導電性のプラグ層１
４２が埋込まれており、プラグ層１４２が不純物領域３
に達する。

【００５６】層間絶縁膜２０上には、ディジット線１２
１〜１２３と、パッド層１４３とが形成されている。デ
ィジット線１２１〜１２３は、紙面の手前側から奥側へ
延びる。ディジット線１２１〜１２３に電流を流すこと
により、ディジット線１２１〜１２３を中心として磁場
が発生する。この磁場がＴＭＲ素子１３０ｄ〜１３０ｆ
に磁場が印加される。

【００５７】ディジット線１２１〜１２３は、それぞれ
ＴＭＲ素子１３０ｄ〜１３０ｆと向かい合う部分１２１
ｄ、１２２ｅおよび１２３ｆを有する。ディジット線１
２１〜１２３から離隔するようにパッド層１４３が設け
られる。パッド層１４３は、層間絶縁膜２０上でプラグ
層１４２に接続されるように設けられる。

【００５８】ディジット線１２１〜１２３とパッド層１
４３とを覆うように、層間絶縁膜２０上に別の層間絶縁
膜３０が設けられる。層間絶縁膜３０には、パッド層１
４３に達するコンタクトホール３０ｈが設けられてお
り、コンタクトホール３０ｈをプラグ層１４４が充填し
ている。

【００５９】層間絶縁膜３０上に読出配線１４１が設け
られている。読出配線１４１の一方端はプラグ層１４４
および１４２を介して不純物領域３に電気的に接続され
ている。読出配線１４１の他方端はＴＭＲ素子１３０ｄ
〜１３０ｆに接続されている。層間絶縁膜４０には、読
出配線１４１に達するコンタクトホール４０ｈが形成さ
れている。コンタクトホール４０ｈを埋込むようにＴＭ
Ｒ素子１３０ｄ〜１３０ｆが設けられている。ＴＭＲ素
子１３０ｄ〜１３０ｆの各々は、読出配線１４１に接続
されている。

【００６０】層間絶縁膜４０上にはビット線１１２が形
成されている。図２に示すビット線１１２はすべて接続
されている。ビット線１１２は、ＴＭＲ素子１３０ｄ〜
１３０ｆに電気的に接続される。ＴＭＲ素子１３０ｄ〜
１３０ｆは、図３で示す積層構造を有する。

【００６１】図３を参照して、ＴＭＲ素子１３０ｄは、
下地・保護層１３８および１３７と、反強磁性体層１３
６と、第１の強磁性体層１３５と、絶縁層１３４と、第
２の強磁性体層１３９と、保護層１３１とを順に積層し
た構造とされる。

【００６２】下地・保護層１３８はタンタル（Ｔａ）か
らなる。下地・保護層１３７は、ニッケル−鉄（ＮｉＦ
ｅ）からなる。反強磁性体層１３６はピン層であり、イ
リジウム−マンガン（ＩｒＭｎ）からなる。第１の強磁
性体層１３５は、コバルト−鉄（ＣｏＦｅ）からなる。
絶縁層１３４は酸化アルミニウム（ＡｌＯ_x）からな
る。第２の強磁性体層１３９は、コバルト−鉄（ＣｏＦ
ｅ）層１３３と、ニッケル−鉄（ＮｉＦｅ）層１３２か
らなり、第２の強磁性体層１３９はフリー層である。保
護層１３１は、タンタル（Ｔａ）からなる。なお、図１
に示す他のＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｃおよび１３０
ｅ〜１３０ｆも、図３と同様の積層構造とされる。ま
た、ＴＭＲ素子の構造については、図３のものに限定さ
れるものではなく、既に知られているさまざまなＴＭＲ
素子を使用することができる。

【００６３】図４は、ＴＭＲ素子１３０ｂに印加される
磁場を説明するために示すＴＭＲ素子の平面図である。
図４を参照して、ＴＭＲ素子１３０ｂにデータを書込む
場合には、第２の電流駆動手段２１１および２１２は、
矢印２１１ａで示す方向にビット線１１１に電流を流
す。これにより、ビット線１１１により、矢印１１１１
で示す向きと大きさを有する第２の磁場が生じる。第１
の電流駆動手段２２１および２２２は、ディジット線１
２２に矢印２２２ａで示す方向に電流を流す。これによ
り、ディジット線１２２が矢印１２２１で示す向きと大
きさを有する第１の磁場が発生する。

【００６４】なお、図４において、ＴＭＲ素子１３０ｂ
内の第２の強磁性体層の磁化容易軸は、ディジット線１
２２が延びる方向とほぼ直交する方向に延びる。すなわ
ち、矢印１１１１および１２２１で示す方向に磁化容易
軸が配置されている。

【００６５】図５は、ＴＭＲ素子１３０ｂに印加される
磁場を示す図である。図５を参照して、ＴＭＲ素子１３
０ｂには、矢印１１１１で示す向きと大きさを有する磁
場と、矢印１２２１で示す向きと大きさを有する磁場が
印加される。この２つの矢印の向きはほぼ等しいので、
この２つの磁場を合成した合成磁場は、矢印１３０１で
示す向きと大きさを有する。この磁場は、磁化容易軸Ｈ
ｅａｓｙと平行な方向を有し、ＴＭＲ素子１３０ｂの第
２の強磁性体層１３９の磁化の向きを反転させるために
必要なしきい値＋Ｈｔｈを超える。

【００６６】図６は、ＴＭＲ素子１３０ｃに印加される
磁場を説明するために示すＴＭＲ素子１３０ｃの平面図
である。図６を参照して、ＴＭＲ素子１３０ｃは、ＴＭ
Ｒ素子１３０ｂと同様にビット線１１１と向かい合う。
図４で示すように、ビット線１１１には矢印２１１ａで
示す方向に電流が流れるため、図６でも、ビット線１１
１には、矢印２１１ａで示す方向に電流が流れる。これ
により、ビット線１１１は、矢印１１１２で示す向きと
大きさを有する磁場を発生させる。

【００６７】ディジット線１２３には電流が流れない。
しかしながら、隣のディジット線１２２には、矢印２２
２ａで示す方向に電流が流れる。この電流が矢印１２２
２で示す向きと大きさを有する磁場を生じさせる。この
磁場がＴＭＲ素子１３０ｃに印加される。矢印１１１２
の向きは、矢印１２２２の向きと正反対であり、１８０
°の角度をなす。なお、ＴＭＲ素子１３０ｃの磁化容易
軸は矢印１１１２および１２２２の延びる向きであり、
その向きはディジット線１２３の延びる方向とほぼ直交
する方向である。

【００６８】図７は、ＴＭＲ素子１３０ｃに印加される
磁場を示す図である。図７を参照して、ＴＭＲ素子１３
０ｃには、矢印１１１２で示す向きと大きさを有する磁
場と、矢印１２２２で示す向きと大きさを有する磁場が
印加される。この磁場は、互いに正反対の方向を向く。
すなわち、ビット線１１１が発生させる磁場と、ディジ
ット線１２２が発生させる磁場の向きとはほぼ１８０°
をなす。このため、矢印１１１２および１２２２で示す
磁場を合成した磁場の向きと大きさは矢印１３０２で示
される。この磁場の大きさは矢印１１１２で示す磁場の
大きさよりも小さくなっている。そのため、この合成さ
れた磁場は、ＴＭＲ素子１３０ｃにデータを書込むため
に必要なしきい値−Ｈｔｈよりも十分に小さくなる。そ
の結果、隣接するＴＭＲ素子１３０ｃで誤って書込まれ
ることがない。

【００６９】図８および図９は、図２で示す磁性体記憶
装置の製造方法を説明するための断面図である。図８を
参照して、まずシリコン基板１の表面にレジストパター
ンを形成し、このレジストパターンに従ってシリコン基
板１をエッチングする。これによりトレンチ１ｈを形成
する。トレンチ１ｈを埋込むようにシリコン酸化膜２を
形成する。シリコン基板１の上にシリコン酸化膜とドー
プトポリシリコン膜を形成する。ドープトポリシリコン
膜上にレジストパターンを形成し、このレジストパター
ンに従ってドープトポリシリコン膜およびシリコン酸化
膜をエッチングする。これにより、ゲート酸化膜５とワ
ード線１１〜１３を形成する。

【００７０】ワード線１１〜１３をマスクとしてシリコ
ン基板１に不純物イオンを注入する。これにより不純物
領域３を形成する。シリコン基板１上にワード線１１〜
１３を覆うように層間絶縁膜２０を形成する。

【００７１】図９を参照して、層間絶縁膜２０上に、た
とえば、ドープトポリシリコン層またはアルミニウム層
により構成される導電層を形成する。導電層上にレジス
トパターンを形成し、このレジストパターンに従って導
電層をエッチングする。これによりパッド層１４３と、
ディジット線１２１〜１２３を形成する。パッド層１４
３とディジット線１２１〜１２３とを覆うように層間絶
縁膜３０を形成する。層間絶縁膜３０上にレジストパタ
ーンを形成し、このレジストパターンに従って層間絶縁
膜３０をエッチングする。これにより、パッド層１４３
に達するコンタクトホール３０ｈを形成する。コンタク
トホール３０ｈを充填するようにプラグ層１４４を形成
する。

【００７２】図２を参照して、層間絶縁膜３０上に、た
とえば、アルミニウムまたはポリシリコンからなる導電
層を形成する。導電層上にレジストパターンを形成し、
レジストパターンに従って導電層をエッチングする。こ
れにより読出配線１４１を形成する。読出配線１４１上
に、ＴＭＲ素子を構成する各層の積層体を形成する。こ
の積層体上にレジストパターンを形成し、レジストパタ
ーンに従って積層体をエッチングする。これにより、Ｔ
ＭＲ素子１３０ｄ〜１３０ｆを形成する。ＴＭＲ素子１
３０ｄ〜１３０ｆを覆うように層間絶縁膜４０を形成す
る。層間絶縁膜４０上にたとえばアルミニウム層からな
る導電層を形成し、導電層上にレジストパターンを形成
する。レジストパターンをマスクとして導電層をエッチ
ングすることによりビット線１１２を形成する。これに
より図２で示す磁性体記憶装置１００が完成する。

【００７３】このように構成された、この発明の実施の
形態１に従った磁性体記憶装置１００では、まず図４お
よび図５で示すように、あるＴＭＲ素子１３０ｂにデー
タを書込む場合には、ビット線１１１を電流が流れるこ
とによって生じる第２の磁場と、ディジット線１２２を
電流が流れることによって生じる第１の磁場とが同じ向
きとなる。そのため、この２つの磁場が形成する合成磁
場は、従来の合成磁場よりも大きくなる。そのため、確
実にこのＴＭＲ素子１３０ｂでデータの書込を行なうこ
とができる。また、ビット線１１１およびディジット線
１２２に流す電流を小さくしても、矢印１１１１および
１２２１で示す２つの磁場が効率よく合成されて強め合
うため、しきい値を超えることができる。なお、ビット
線１１１およびディジット線１２２に流れる電流量は第
２の電流駆動手段２１１および２１２と第１の電流駆動
手段２２１および２２２とにより調整することができ
る。

【００７４】これに対して、図６および図７で示すよう
に、データが書込まれるセルと隣接するＴＭＲ素子１３
０ｃでは、共通するビット線１１１が生じさせる磁場
と、ディジット線１２２が生じさせる磁場の向きは互い
に正反対の方向となるため、これらの磁場が合成されて
弱い磁場が発生する。この弱い磁場は、しきい値を超え
にくくなるため、隣接するセルで誤って書込まれること
を防止することができる。

【００７５】なお、逆のデータを書込む場合には、図４
中のディジット線１２２およびビット線１１１に逆方向
の電流を流す。このように、ビット線１１１の配置をジ
グザグとすることにより、非選択のＴＭＲ素子へのデー
タの誤った書込を防止することができる。

【００７６】（実施の形態２）図１０は、この発明の実
施の形態２に従った磁性体記憶装置の平面図である。図
１０を参照して、この発明の実施の形態２に従った磁性
体記憶装置１００は、第１の導電層としてのディジット
線１２１〜１２３と、ディジット線１２１〜１２３の上
に設けられたメモリセルとしてのＴＭＲ素子１３０ａ〜
１３０ｆと、ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｆ上に設けら
れた第２の導電層としてのビット線１１１および１１２
と、ディジット線１２１および１２３に電流を流す第１
の電流駆動手段２２１および２２２と、ビット線１１１
および１１２に電流を流す第２の電流駆動手段２１１お
よび２１２とを備える。ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｆ
の構造は図３で示される。ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０
ｆは、ディジット線１２１〜１２３側に位置する第１の
強磁性体層１３５と、ビット線１１１および１１２側に
位置する第２の強磁性体層１３９とを有する。

【００７７】磁性体記憶装置１００は、図３で示す第１
の強磁性体層１３５と、その第１の強磁性体層１３５の
上に形成された絶縁層１３４と、その絶縁層１３４上に
形成された第２の強磁性体層１３９とを含む。磁性体記
憶装置１００は、第１の磁気メモリセルとしてのＴＭＲ
素子１３０ａ〜１３０ｆと、第１の強磁性体層１３５に
向かい合う部分１２１ａ、１２１ｄ、１２２ｂ、１２２
ｅ、１２３ｃおよび１２３ｆを有する第１の導電層とし
てのディジット線１２１〜１２３と、第２の強磁性体層
１３９に向かい合う部分１１１ａ〜１１１ｃおよび１１
２ｄ〜１１２ｆを有する第２の導電層としてのビット線
１１１および１１２とを備える。

【００７８】図１０で示すこの発明の実施の形態２に従
った磁性体記憶装置１００では、ビット線１１１および
１１２とディジット線１２１〜１２３とが、ＴＭＲ素子
１３０ａ〜１３０ｆ近傍で０°を超え９０°未満の角度
をなすように延びる点で、実施の形態１に従った磁性体
記憶装置と異なる。

【００７９】第２の強磁性体層１３９に向かい合うビッ
ト線１１１および１１２の部分１１１ａ〜１１１ｃおよ
び１１２ｄ〜１１２ｆは、第１の強磁性体層１３５に向
かい合うディジット線１２１〜１２３の部分１２１ａ、
１２１ｄ、１２２ｂ、１２２ｅ、１２３ｃおよび１２３
ｆが延びる方向に対して、０°を超え９０°未満の各角
度をなすように延びる。

【００８０】第１の磁気メモリセルとしてのＴＭＲ素子
１３０ａに隣接するように設けられた第２の磁気メモリ
セルとしてのＴＭＲ素子１３０ｂを、磁性体記憶装置１
００はさらに備える。ＴＭＲ素子１３０ａに向かい合う
ビット線１１１の部分は、ＴＭＲ素子１３０ｂに向かい
合うビット線１１１の部分が延びる方向に対してほぼ９
０°の角度をなすように延びる。

【００８１】ビット線１１１および１１２はジグザグ状
に配置され、たとえば隣り合うＴＭＲ素子１３０ａおよ
び１３０ｂ上でビット線１１１が延びる方向は互いに異
なる。

【００８２】図１１は、ＴＭＲ素子１３０ｂに印加され
る磁場を説明するために示すＴＭＲ素子１３０ｂの平面
図である。図１１を参照して、ＴＭＲ素子１３０ｂにデ
ータを書込む場合には、ビット線１１１には、矢印２１
１ａで示す方向に電流を流す。これにより、ビット線１
１１の下に位置するＴＭＲ素子１３０ｂには、矢印１１
１１で示す向きと大きさを有する磁場が印加される。

【００８３】ディジット線１２２には、矢印２２２ａで
示す向きに電流を流す。これにより、ディジット線１２
２の上に位置するＴＭＲ素子１３０ｂには、矢印１２２
１で示す向きと大きさを有する磁場が印加される。２つ
の矢印１１１１および１２２１がなす角度θ１は９０°
より小さい。２つの矢印１１１１および１２２１を合成
して、矢印１３０１で示す向きと大きさを有する磁場が
ＴＭＲ素子１３０ｂに印加される。矢印１１１１と矢印
１２２１とがなす角度は９０°よりも小さいため、矢印
１３０１で示す合成磁場の大きさは、ビット線１１１と
ディジット線１２２が直交している場合に比べて大きく
なる。

【００８４】図１２は、ＴＭＲ素子１３０ｃに印加され
る磁場を説明するために示すＴＭＲ素子１３０ｃの平面
図である。図１２を参照して、ＴＭＲ素子１３０ｃに
は、データの書きこみを予定していない。しかしなが
ら、ビット線１１１には、矢印２１１ａで示す方向に電
流が流れる。これにより、ビット線１１１の下に位置す
るＴＭＲ素子１３０ｃには、矢印１１１２で示す向きと
大きさを有する磁場が印加される。ディジット線１２３
には電流が流れない。しかしながら、隣のディジット線
１２３に矢印２２２ａで示す方向に電流が流れる。この
電流が矢印１２２２で示す大きさと向きを有する磁場を
ＴＭＲ素子１３０ｃに印加する。この矢印１１１２と矢
印１２２２とは、９０°を超え１８０°未満の鈍角θ２
をなす。そのため、矢印１１１２と矢印１２２２が合成
されて矢印１３０２で示す向きと大きさを有する磁場が
ＴＭＲ素子１３０ｃに印加される。

【００８５】このように構成された、この発明の実施の
形態２に従った磁性体記憶装置では、実施の形態１で示
した磁性体記憶装置と同様の効果がある。すなわち、図
１１で示すように、データを書込みたいセルには、従来
と比べて大きな合成磁場が印加されるため、確実にデー
タを書込むことができる。これに対して、データの書込
を望まないＴＭＲ素子１３０ｃに対しては、従来より弱
い磁場が印加される。そのためデータが誤って書込まれ
るのを防止することができる。

【００８６】さらに、ビット線１１１および１１２をデ
ィジット線１２１〜１２３に対して斜めに配置すること
により、ビット線１１１および１１２の長さを短くする
ことができ、配線遅延などの問題が発生するのを防止す
ることができる。

【００８７】（実施の形態３）図１３は、この発明の実
施の形態３に従った磁性体記憶装置の平面図である。図
１３を参照して、この発明の実施の形態３に従った磁性
体記憶装置１００では、実施の形態２に従った磁性体記
憶装置１００と、ビット線１１１および１１２の延びる
方向が異なる。すなわち、実施の形態３に従った磁性体
記憶装置１００では、ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｆ上
では、ビット線１１１および１１２は、同じ方向に向か
って延びている。すなわち、磁性体記憶装置１００は、
第１の磁気メモリセルとしてのＴＭＲ素子１３０ａに隣
接するように設けられた第２の磁気メモリセルとしての
ＴＭＲ素子１３０ｂをさらに備える。ＴＭＲ素子１３０
ａに向かい合うビット線１１１の部分１１１ａは、ＴＭ
Ｒ素子１３０ｂに向かい合うビット線１１１の部分が延
びる方向に対してほぼ平行に延びる。

【００８８】このように構成された、この発明の実施の
形態３に従った磁性体記憶装置でも、実施の形態１に従
った磁性体記憶装置と同様の効果がある。

【００８９】（実施の形態４）図１４は、この発明の実
施の形態４に従った磁性体記憶装置の平面図である。図
１４を参照して、この発明の実施の形態４に従った磁性
体記憶装置１００は、第１の導電層としてのディジット
線１２１〜１２４と、ディジット線１２１〜１２４の上
に設けられたＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎと、ＴＭＲ
素子１３０ａ〜１３０ｎ上に設けられたビット線１１１
〜１１３と、ディジット線１２１に電流を流す第１の電
流駆動手段２２１および２２２と、ビット線１１１〜１
１３に電流を流す第２の電流駆動手段２１１〜２１２と
を備える。

【００９０】それぞれのＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎ
は、図３と同様の構造を有する。すなわち、ＴＭＲ素子
１３０ａ〜１３０ｎは、ディジット線１２１〜１２４側
に位置する第１の強磁性体層１３５と、ビット線１１１
〜１１３側に位置する第２の強磁性体層１３９とを有す
る。

【００９１】磁性体記憶装置１００は、第１の強磁性体
層１３５と、その第１の強磁性体層１３５の上に形成さ
れた絶縁層１３４と、その絶縁層１３４上に形成された
第２の強磁性体層１３９とを含む複数の磁気メモリセル
としてのＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎと、複数のＴＭ
Ｒ素子１３０ａ〜１３０ｎの各々の第１の強磁性体層１
３５に向かい合う部分１２１ａ〜１２１ｇ、１２２ｂ〜
１２２ｉ、１２３ｃ〜１２３ｊおよび１２４ｋ〜１２４
ｎを有する複数の第１の導電層としてのディジット線１
２１〜１２４と、複数のＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎ
の各々の第２の強磁性体層１３９に向かい合う部分１１
１ａ〜１１１ｋ、１１２ｄ〜１１２ｍおよび１１３ｇ〜
１１３ｎを有する複数の第２の導電層としてのビット線
１１１〜１１３とを備える。ビット線１１１〜１１３に
電流を流すことで生じる第２の磁場と、ディジット線１
２１〜１２４に電流を流すことで生じる第１の磁場との
合成磁場をＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎに印加するこ
とでＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎにデータを書込む。

【００９２】複数のＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎは、
千鳥状に配置される。複数のＴＭＲ素子１３０ａ〜１３
０ｎのうちの互いに隣接する３つのＴＭＲ素子１３０
ｅ、１３０ｆおよび１３０ｊが、ほぼ正三角形の頂点に
位置するように配置される。すなわち、ＴＭＲ素子１３
０ｅと、ＴＭＲ素子１３０ｆと、ＴＭＲ素子１３０ｊと
の間の距離は、それぞれｄであり等しい。同様に、他の
ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎも、正三角形の頂点に位
置するように配置される。第２の導電層としてのビット
線１１１〜１１３は蛇行して延びる。その蛇行して延び
るビット線１１１〜１１３に向かい合うように千鳥状に
ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎが配置される。ディジッ
ト線１２１〜１２４と、ビット線１１１〜１１３の部分
のうち、ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎに向かい合う部
分は、互いに直交するように延びている。

【００９３】第２の電流駆動手段２１１および２１２と
第１の電流駆動手段２２１および２２２とは、ＴＭＲ素
子１３０ａ〜１３０ｎにデータを書込むときに、ビット
線１１１〜１１３が発生させる磁場の向きとディジット
線１２１〜１２４が発生させる磁場の向きとが０°以上
９０°未満の角度をなすようにビット線１１１〜１１３
とディジット線１２１〜１２４とに電流を流す。

【００９４】このように構成された、この発明の実施の
形態４に従った磁性体記憶装置では、複数のＴＭＲ素子
１３０ａ〜１３０ｎが千鳥状に配置されているため、Ｔ
ＭＲ素子が長方形の各頂点に配置されている場合に比べ
て高密度にＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎを配置するこ
とができる。そのため、磁性体記憶装置の集積度を向上
させることができる。

【００９５】さらに、ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎの
加工精度を確保するために、あるＴＭＲ素子と隣り合う
ＴＭＲ素子との間隔は一定以上確保する必要がある。そ
のため、隣接するＴＭＲ素子間の距離を一定とした場合
には、図１４で示すように、各ＴＭＲ素子１３０ａ〜１
３０ｎを千鳥状、好ましくは、正三角形の頂点に位置す
るように配置すれば、高密度でＴＭＲ素子を配置でき
る。さらに、従来と同様の集積度を実現する場合には、
隣り合うＴＭＲ素子間の距離を大きくすることができ
る。その結果、隣接するディジット線またはビット線に
よる磁場の影響を受けることを防止することができ、書
込を予定しないＴＭＲ素子に、誤ってデータが書込まれ
ることを防止することができる。

【００９６】（実施の形態５）図１５は、この発明の実
施の形態５に従った磁性体記憶装置の平面図である。図
１５を参照して、この発明の実施の形態５に従った磁性
体記憶装置１００は、複数の第１の導電層としてのディ
ジット線１２１〜１２４と、第１の導電層の上に形成さ
れた複数の磁気メモリセルとしてのＴＭＲ素子１３０ａ
〜１３０ｎと、ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎ上に配置
された第２の導電層としてのビット線１１１〜１１５
と、ディジット線１２１〜１２４に電流を流す第１の電
流駆動手段２２１および２２２と、ビット線１１１〜１
１５に電流を流す第２の電流駆動手段２１１および２１
２とを備える。複数のＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎ
は、図３で示す構造を有し、ディジット線１２１〜１２
４側に位置する第１の強磁性体層１３５と、ビット線１
１１〜１１５側に位置する第２の強磁性体層１３９とを
有する。

【００９７】磁性体記憶装置１００は、第１の強磁性体
層１３５と、その第１の強磁性体層１３５上に形成され
た絶縁層１３４と、その絶縁層１３４の上に形成された
第２の強磁性体層１３９とを含む第１の磁気メモリセル
としてのＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎと、第１の強磁
性体層１３５に向かい合う部分１２１ａ〜１２１ｊ、１
２２ｂ〜１２２ｋ、１２３ｃ〜１２３ｍおよび１２４ｄ
〜１２４ｎを有する第１の導電層としてのディジット線
１２１〜１２４と、第２の強磁性体層１３９に向かい合
う部分１１１ａ、１１２ｂ〜１１２ｅ、１１３ｄ〜１１
３ｊ、１１４ｉ〜１１４ｍおよび１１５ｎを有する第２
の導電層としてのビット線１１１〜１１５とを備える。

【００９８】ディジット線１２１〜１２４に電流を流す
ことで生じる第１の磁場と、ビット線１１１〜１１５に
電流を流すことで生じる第２の磁場との合成磁場をＴＭ
Ｒ素子１３０ａ〜１３０ｎに印加することでＴＭＲ素子
１３０ａ〜１３０ｎにデータを書込む。

【００９９】第２の強磁性体層１３９に向かい合うビッ
ト線１１１〜１１５の部分１１１ａ、１１２ｂ〜１１２
ｅ、１１３ｄ〜１１３ｊ、１１４ｉ〜１１４ｍおよび１
１５ｎは、第１の強磁性体層１３５に向かい合うディジ
ット線１２１〜１２４の部分１２１ａ〜１２１ｊ、１２
２ｂ〜１２２ｋ、１２３ｃ〜１２３ｍ、１２４ｄ〜１２
４ｎの部分が延びる方向に対して０°を超え９０°未満
の角をなすように延びる。複数のＴＭＲ素子１３０ａ〜
１３０ｎは千鳥状に配置される。

【０１００】複数のＴＭＲ素子１３０ａ〜１３０ｎは、
平行四辺形の各頂点に配置される。複数のＴＭＲ素子１
３０ａ〜１３０ｎのうち、隣接する３つのＴＭＲ素子１
３０ｆ、１３０ｇおよび１３０ｍはほぼ正三角形の頂点
に位置するように配置する。隣接する３つのＴＭＲ素子
１３０ｆ、１３０ｇおよび１３０ｍの間の距離は、それ
ぞれｄであり等しい。

【０１０１】第２の電流駆動手段２１１および２１２と
第１の電流駆動手段２２１および２２２とは、ＴＭＲ素
子１３０ａ〜１３０ｎにデータを書込むときに、ビット
線１１１〜１１３が発生させる磁場の向きとディジット
線１２１〜１２４が発生させる磁場の向きとが０°以上
９０°未満の角度をなすようにビット線１１１〜１１３
とディジット線１２１〜１２４とに電流を流す。

【０１０２】このように構成された、この発明の実施の
形態５に従った磁性体記憶装置１００では、ビット線１
１１〜１１３は、ディジット線１２１〜１２４に対して
傾斜するように実施の形態２に従った磁性体記憶装置と
同様の効果がある。さらに、ＴＭＲ素子１３０ａ〜１３
０ｎは千鳥状に配置されるため実施の形態４に従った磁
性体記憶装置と同様の効果がある。

【０１０３】以上、この発明の実施の形態について説明
したが、上記実施の形態はさまざまに変形することが可
能である。まず、ディジット線を蛇行させてもよい。ま
た、ディジット線とビット線の両方を蛇行させてもよ
い。

【０１０４】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【０１０５】

【発明の効果】この発明に従えば、書込を予定しないセ
ルに誤ってデータを書込むことを防止することができる
磁性体記憶装置を提供することができる。

【０１０６】この発明に従えば、高集積化が可能な磁性
体記憶装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に従った磁性体記憶
装置の平面図である。

【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であ
る。

【図３】図２中のＴＭＲ素子１３０ｄを拡大して示す
断面図である。

【図４】ＴＭＲ素子１３０ｂに印加される磁場を説明
するために示すＴＭＲ素子の平面図である。

【図５】ＴＭＲ素子１３０ｂに印加される磁場を示す
図である。

【図６】ＴＭＲ素子１３０ｃに印加される磁場を説明
するために示すＴＭＲ素子１３０ｃの平面図である。

【図７】ＴＭＲ素子１３０ｃに印加される磁場を示す
図である。

【図８】図２で示す磁性体記憶装置の製造方法の第１
工程を示す断面図である。

【図９】図２で示す磁性体記憶装置の製造方法の第２
工程を示す断面図である。

【図１０】この発明の実施の形態２に従った磁性体記
憶装置の平面図である。

【図１１】ＴＭＲ素子１３０ｂに印加される磁場を説
明するために示すＴＭＲ素子１３０ｂの平面図である。

【図１２】ＴＭＲ素子１３０ｃに印加される磁場を説
明するために示すＴＭＲ素子１３０ｃの平面図である。

【図１３】この発明の実施の形態３に従った磁性体記
憶装置の平面図である。

【図１４】この発明の実施の形態４に従った磁性体記
憶装置の平面図である。

【図１５】この発明の実施の形態５に従った磁性体記
憶装置の平面図である。

【図１６】従来のＭＲＡＭの平面図である。

【図１７】図１６中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った
断面図である。

【図１８】ＴＭＲ素子５３０ｄに印加される磁場を示
す図である。

【図１９】ＴＭＲ素子５３０ｅに印加される磁場を示
す図である。

【図２０】ＴＭＲ素子５３０ｇに印加される磁場を示
す図である。

【図２１】ＴＭＲ素子５３０ｄと、それに隣接するＴ
ＭＲ素子５３０ｅおよび５３０ｇに印加される磁場の向
きと大きさを示すグラフである。

【符号の説明】

１００磁性体記憶装置、１１１〜１１５ビット線、
１１１ａ〜１１１ｃ，１１２〜１１２ｆ，１１３ｄ〜１
１３ｊ，１１４ｉ〜１１４ｋ，１１５ｎ，１２１ａ〜１
２１ｊ，１２２ｂ〜１２２ｋ，１２３ｃ〜１２３ｍ，１
２４ｄ〜１２４ｎ部分、１２１〜１２４ビット線、
１３０ａ〜１３０ｎＴＭＲ素子、１３４絶縁層、１
３５第１の強磁性体層、１３９第２の強磁性体層、
２１１，２１２第２の電流駆動手段、２２１，２２２
第１の電流駆動手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の強磁性体層と、その第１の強磁性
体層の上に形成された絶縁層と、その絶縁層の上に形成
された第２の強磁性体層とを含む第１の磁気メモリセル
と、前記第１の強磁性体層に向かい合う部分を有する第１の
導電層と、前記第２の強磁性体層に向かい合う部分を有する第２の
導電層とを備え、前記第１の導電層に電流を流すことで生じる第１の磁場
と、前記第２の導電層に電流を流すことで生じる第２の
磁場との合成磁場を前記第１の磁気メモリセルに印加す
ることで前記第１の磁気メモリセルにデータを書込み、前記第２の強磁性体層に向かい合う前記第２の導電層の
部分は、前記第１の強磁性体層に向かい合う前記第１の
導電層の部分が延びる方向に対して０°以上９０°未満
の角度をなすように延びる、磁性体記憶装置。
【請求項２】前記第１の導電層に電流を流す第１の電
流駆動手段と、前記第２の導電層に電流を流す第２の電
流駆動手段とをさらに備え、前記第１の電流駆動手段と
前記第２の電流駆動手段は、前記第１の磁気メモリセル
にデータを書込むときに前記第１の導電層が発生させる
磁場の向きと前記第２の導電層が発生させる磁場の向き
とが０°以上９０°未満の角度をなすように前記第１の
導電層と前記第２の導電層とに電流を流す、請求項１に
記載の磁性体記憶装置。
【請求項３】前記第２の強磁性体層に向かい合う前記
第２の導電層の部分は、前記第１の強磁性体層に向かい
合う前記第１の導電層の部分が延びる方向に対してほぼ
平行に延びる、請求項１または２に記載の磁性体記憶装
置。
【請求項４】前記第２の強磁性体層に向かい合う前記
第２の導電層の部分は、前記第１の強磁性体層に向かい
合う前記第１の導電層の部分が延びる方向に対して０°
を超え９０°未満の角度をなすように延びる、請求項１
または２に記載の磁性体記憶装置。
【請求項５】前記第１の磁気メモリセルに隣接するよ
うに設けられた第２の磁気メモリセルをさらに備え、前
記第１の磁気メモリセルに向かい合う前記第２の導電層
の部分は、前記第２の磁気メモリセルに向かい合う前記
第２の導電層の部分が延びる方向に対して０°を超え９
０°未満の角度をなすように延びる、請求項１から４の
いずれか１項に記載の磁性体記憶装置。
【請求項６】前記第１の磁気メモリセルに隣接するよ
うに設けられた第２の磁気メモリセルをさらに備え、前
記第１の磁気メモリセルに向かい合う前記第２の導電層
の部分は、前記第２の磁気メモリセルに向かい合う前記
第２の導電層の部分が延びる方向に対してほぼ平行に延
びる、請求項１から４のいずれか１項に記載の磁性体記
憶装置。
【請求項７】前記第１の強磁性体層に向かい合うよう
に設けられた反強磁性体層をさらに備えた、請求項１か
ら６のいずれか１項に記載の磁性体記憶装置。
【請求項８】複数の前記磁気メモリセルをさらに備
え、複数の前記磁気メモリセルは、千鳥状に配置され
る、請求項１から７のいずれか１項に記載の磁性体記憶
装置。
【請求項９】複数の前記磁気メモリセルのうちの互い
に隣接する３つの前記磁気メモリセルが、ほぼ正三角形
の頂点に位置するように配置される、請求項８に記載の
磁性体記憶装置。
【請求項１０】第１の強磁性体層と、その第１の強磁
性体層の上に形成された絶縁層と、その絶縁層の上に形
成された第２の強磁性体層とを含む複数の磁気メモリセ
ルと、複数の前記磁気メモリセルの各々の前記第１の強磁性体
層に向かい合う部分を有する複数の第１の導電層と、複数の前記磁気メモリセルの各々の前記第２の強磁性体
層に向かい合う部分を有する複数の第２の導電層とを備
え、前記第１の導電層に電流を流すことで生じる第１の磁場
と、前記第２の導電層に電流を流すことで生じる第２の
磁場との合成磁場を複数の前記磁気メモリセルに印加す
ることで複数の前記磁気メモリセルにデータを書込み、複数の前記磁気メモリセルは千鳥状に配置される、磁性
体記憶装置。
【請求項１１】複数の前記磁気メモリセルのうちの互
いの隣接する３つの前記磁気メモリセルが、ほぼ正三角
形の頂点に位置するように配置される、請求項１０に記
載の磁性体記憶装置。
【請求項１２】複数の前記第２の導電層の各々は蛇行
して延び、蛇行して延びる複数の前記第２の導電層の各
々に向かい合うように複数の前記磁気メモリセルの各々
が配置される、請求項１０または１１に記載の磁性体記
憶装置。
【請求項１３】複数の前記第１の導電層の各々は、互
いにほぼ平行に一方向に延び、複数の前記第２の導電層
の各々は、複数の前記第１の導電層の延びる方向に対し
て０°を超え９０°未満の角度をなし、かつ互いにほぼ
平行に一方向に延びる、請求項１０または１１に記載の
磁性体記憶装置。
【請求項１４】前記第１の強磁性体層に向かい合うよ
うに設けられた反強磁性体層をさらに備えた、請求項１
０から１３のいずれか１項に記載の磁性体記憶装置。