JP2004303382A - Nonvolatile magnetic memory device and data write method for nonvolatile magnetic memory device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不揮発性磁気メモリ装置、及び、不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法に関し、より詳しくは、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）タイプのＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と呼ばれる不揮発性磁気メモリ装置、及び、係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報通信機器、特に携帯端末等の個人用小型機器の飛躍的な普及に伴い、これらを構成するメモリやロジック等の各種半導体装置には、高集積化、高速化、低電力化等、一層の高性能化が要請されている。特に不揮発性メモリは、ユビキタス時代に必要不可欠であると考えられている。電源の消耗やトラブル、サーバーとネットワークとが何らかの障害により切断された場合でも、不揮発性メモリによって重要な情報を保存、保護することができる。また、最近の携帯機器は不要の回路ブロックをスタンバイ状態とし、出来る限り消費電力を抑えるように設計されているが、高速のワークメモリと大容量ストレージメモリを兼ねることができる不揮発性メモリが実現できれば、消費電力とメモリの無駄を無くすことができる。また、電源を投入すると瞬時に起動できる「インスタント・オン」機能も、高速、且つ、大容量の不揮発性メモリが実現できれば可能となる。
【０００３】
不揮発性メモリとして、半導体材料を用いたフラッシュメモリや、強誘電体材料を用いた強誘電体型不揮発性半導体メモリ（ＦＥＲＡＭ，Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を挙げることができる。しかしながら、フラッシュメモリは、書込み速度がマイクロ秒のオーダーであり、書込み速度が遅いという欠点がある。一方、ＦＥＲＡＭにおいては、書換え可能回数が１０１２〜１０１４であり、ＳＲＡＭやＤＲＡＭをＦＥＲＡＭに置き換えるにはＦＥＲＡＭの書換え可能回数が十分とは云えず、また、強誘電体層の微細加工が難しいという問題が指摘されている。
【０００４】
これらの欠点を有さない不揮発性メモリとして、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と呼ばれる不揮発性磁気メモリが注目されている。初期のＭＲＡＭは、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果を用いたスピンバルブをベースにしたものであった。しかし、負荷のメモリセル抵抗が１０〜１００Ωと低いため、読み出し時のビット当たりの消費電力が大きく、大容量化が難しいという欠点があった。
【０００５】
一方、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果を用いたＭＲＡＭ（例えば、Ｒ．Ｍｅｓｅｒｖｅｙ ｅｔ ａｌ． Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｐｏｒｔｓ， ｖｏｌ．２３８， ｐｐ２１４−２１７，１９９４ 参照）は、開発初期においては、抵抗変化率が室温で１〜２％程度しかなかったが、近年、２０％近くの抵抗変化率が得られるようになり（例えば、Ｔ．Ｍｉｙａｚａｋｉ ｅｔ ａｌ， Ｊ．Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ ＆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ， ｖｏｌ１３９，（Ｌ２３１），１９９５ 参照）、ＴＭＲ効果を用いたＭＲＡＭに注目が集まっている。ＴＭＲタイプのＭＲＡＭは、構造が単純で、スケーリングも容易であり、また、磁気モーメントの回転により記録を行うために、書換え可能回数が大である。更には、アクセス時間についても非常に高速であることが予想され、既に１００ＭＨｚで動作可能であると云われている。
【０００６】
従来のＴＭＲタイプのＭＲＡＭ（以下、単に、ＭＲＡＭと呼ぶ）の模式的な一部断面図を、図３に示す。このＭＲＡＭ２１は、ＭＯＳ型ＦＥＴから成る選択用トランジスタＴＲと、トンネル磁気抵抗素子７０から構成されている。
【０００７】
トンネル磁気抵抗素子７０は、第１の強磁性体層７１、トンネル絶縁膜７４、第２の強磁性体層の積層構造を有する。第１の強磁性体層７１は、より具体的には、例えば、下から反強磁性体層７２と強磁性体層（固着層、磁化固定層７３とも呼ばれる）との２層構成を有し、これらの２層の間に働く交換相互作用によって強い一方向の磁気異方性を有する。磁化方向が比較的容易に回転する第２の強磁性体層は、自由層あるいは記録層７５とも呼ばれる。トンネル絶縁膜７４は、記録層７５と磁化固定層７３との間の磁気的結合を切ると共に、トンネル電流を流すための役割を担う。ＭＲＡＭ２１とＭＲＡＭ２１を接続するビット線ＢＬは、第３の層間絶縁層６６上に形成されている。ビット線ＢＬと記録層７５との間に設けられたトップコート膜７６は、ビット線ＢＬを構成する原子と記録層７５を構成する原子の相互拡散の防止、接触抵抗の低減、及び、記録層７５の酸化防止を担っている。図中、参照番号７７は、反強磁性体層７２の下面に接続された引き出し電極を示す。
【０００８】
更には、トンネル磁気抵抗素子７０の下方には、第２の層間絶縁層６４を介して書込みワード線ＲＷＬが配置されている。尚、書込みワード線ＲＷＬの延びる方向（第１の方向）とビット線ＢＬの延びる方向（第２の方向）とは、通常、直交している。
【０００９】
一方、選択用トランジスタＴＲは、素子分離領域５１によって囲まれたシリコン半導体基板５０の部分に形成されており、第１の層間絶縁層６１によって覆われている。そして、一方のソース／ドレイン領域５５は、タングステンプラグ６２、ランディングパッド６３、タングステンプラグ６５を介して、トンネル磁気抵抗素子７０の引き出し電極７７に接続されている。また、他方のソース／ドレイン領域５４は、タングステンプラグ５６を介してセンス線５７に接続されている。図中、参照番号５２はゲート電極を示し、参照番号５３はゲート絶縁膜を示す。
【００１０】
ＭＲＡＭアレイにあっては、ビット線ＢＬ及び書込みワード線ＲＷＬから成る格子の交点にＭＲＡＭ２１が配置されている。
【００１１】
このような構成のＭＲＡＭ２１へのデータの書込みにおいては、ビット線ＢＬ及び書込みワード線ＲＷＬに電流を流し、その結果形成される合成磁界によって第２の強磁性体層（記録層７５）の磁化の方向を変えることで、第２の強磁性体層（記録層７５）にデータ「１」又はデータ「０」を記録する。
【００１２】
一方、データの読出しは、選択用トランジスタＴＲをオン状態とし、ビット線ＢＬに電流を流し、磁気抵抗効果によるトンネル電流変化をセンス線５７にて検出することにより行う。記録層７５と磁化固定層７３の磁化方向が等しい場合、低抵抗となり（この状態を例えばデータ「０」とする）、記録層７５と磁化固定層７３の磁化方向が反平行の場合、高抵抗となる（この状態を例えばデータ「１」とする）。
【００１３】
図１８に、ＭＲＡＭ２１のアステロイド曲線を示す。ビット線ＢＬ及び書込みワード線ＲＷＬに電流を流し、その結果発生する合成磁界に基づき、ＭＲＡＭ２１を構成するトンネル磁気抵抗素子７０にデータを書き込む。ビット線ＢＬを流れる書込み電流によって記録層７５の磁化容易軸方向の磁界（ＨＥＡ）が形成され、書込みワード線ＲＷＬを流れる電流によって記録層７５の磁化困難軸方向の磁界（ＨＨＡ）が形成される。尚、ＭＲＡＭ２１の構成にも依るが、ビット線ＢＬを流れる書込み電流によって記録層７５の磁化困難軸方向の磁界（ＨＨＡ）が形成され、書込みワード線ＲＷＬを流れる電流によって記録層７５の磁化容易軸方向の磁界（ＨＥＡ）が形成される場合もある。
【００１４】
アステロイド曲線は、合成磁界（記録層７５に加わる磁界ＨＨＡと磁界ＨＥＡの磁界ベクトルの合成）による記録層７５の磁化方向の反転閾値を示しており、アステロイド曲線の外側（ＯＵＴ１，ＯＵＴ２）に相当する合成磁界が発生した場合、記録層７５の磁化方向の反転が起こり、データの書込みが行われる。一方、アステロイド曲線の内部（ＩＮ）に相当する合成磁界が発生した場合、記録層７５の磁化方向の反転は生じない。また、電流を流している書込みワード線ＲＷＬ及びビット線ＢＬの交点以外のＭＲＡＭ２１においても、書込みワード線ＲＷＬ若しくはビット線ＢＬ単独で発生する磁界が加わるため、この磁界の大きさが保磁力（一方向反転磁界）ＨＣ以上の場合［図１８における点線の外側の領域（ＯＵＴ２）］、交点以外のＭＲＡＭ２１を構成する記録層７５の磁化方向も反転してしまう。それ故、合成磁界がアステロイド曲線の外側であって図１８の点線の内側の領域（ＯＵＴ１）内にある場合のみに、選択されたＭＲＡＭ２１に対する選択書込みが可能となる。
【００１５】
【非特許文献１】Ｒ．Ｍｅｓｅｒｖｅｙ ｅｔ ａｌ． Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｐｏｒｔｓ， ｖｏｌ．２３８， ｐｐ２１４−２１７，１９９４
【非特許文献２】Ｔ．Ｍｉｙａｚａｋｉ ｅｔ ａｌ， Ｊ．Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ ＆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ， ｖｏｌ１３９，（Ｌ２３１），１９９５
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおり、高速・高集積化が容易であるという長所を有するＴＭＲタイプのＭＲＡＭ２１ではあるが、ビット線ＢＬ及び書込みワード線ＲＷＬに電流を流すことによって発生する電流磁場によって記録層７５の磁化を回転させることによりデータの書き込みを行っているが故に、外部磁場の影響を受け易いという問題がある。
【００１７】
即ち、複数の不揮発性磁気メモリ（ＭＲＡＭ）２１を備えたメモリチップを、特殊な環境化での使用を除いて、使用環境の制限を受けること無く通常の民生用品として用いるためには、外部磁場中でも誤動作しないようにする必要がある。この場合、最も大きな問題となるのは、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）である。データ書き込み時以外の状態（即ち、データ読み出し状態、あるいは、データ保持状態）では、不揮発性磁気メモリ（ＭＲＡＭ）２１に保磁力Ｈｃ以上の磁界が加わらなければデータの破壊は無い。上述したとおり、合成磁界をアステロイド曲線の外側であって図１８の点線の内側の領域（ＯＵＴ１）内とすることで、選択されたＭＲＡＭ２１に対するデータの選択書込みを行うが、このような合成磁界とアステロイド曲線上の閾値磁場との差は、不揮発性磁気メモリ（ＭＲＡＭ）２１の製造時のばらつきを考慮すると、保磁力ＨＣの１／４以下であり、データ書き込み時、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）の影響を最も受け易い。
【００１８】
即ち、外部磁場の大きさや向きにも依るが、データを書き込むべき選択された不揮発性磁気メモリ（ＭＲＡＭ）２１に所望のデータが書き込まれない場合があり、あるいは又、データを書き込むべきでない不揮発性磁気メモリ（ＭＲＡＭ）２１にデータが書き込まれる場合（即ち、保持状態にあるデータの破壊発生が生じる場合）がある。
【００１９】
保磁力Ｈｃの値を大きくすることで外部磁場の影響を受け難くする方法もあるが、このような方法ではＭＲＡＭへのデータ書き込みのための消費電力が大きくなるといった問題がある。
【００２０】
従って、本発明の目的は、外部磁場の大きさや向きに拘わらず、低消費電力で、データを書き込むべき選択された不揮発性磁気メモリ（ＭＲＡＭ）にデータを確実に書き込むことを可能とする構造を有する不揮発性磁気メモリ装置、及び、係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置は、複数の不揮発性磁気メモリを備えたメモリチップ、及び、外部磁場検出手段を有する不揮発性磁気メモリ装置であって、
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み時、若しくは、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出された場合、該不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みが行われることを特徴とする。
【００２２】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置は、複数の不揮発性磁気メモリを備えたメモリチップ、及び、外部磁場検出手段を有する不揮発性磁気メモリ装置であって、
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出された場合、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが中断され、外部磁場検出手段によって該所定の値未満の外部磁場が検出された後（外部磁場検出手段によって外部磁場が検出されなくなった場合を含む）、該不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが行われることを特徴とする。
【００２３】
上記の目的を達成するための本発明の第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置は、複数の不揮発性磁気メモリを備えたメモリチップ、及び、外部磁場検出手段を有する不揮発性磁気メモリ装置であって、
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出された場合、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが中断され、外部磁場検出手段によって該所定の値未満の外部磁場が検出された後（外部磁場検出手段によって外部磁場が検出されなくなった場合を含む）、該不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが行われ、
該不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み時、若しくは、該不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、外部磁場検出手段によって該所定の値以上の外部磁場が検出された場合、該不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みが行われることを特徴とする。
【００２４】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法は、
複数の不揮発性磁気メモリを備えたメモリチップ、及び、外部磁場検出手段を有する不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法であって、
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み時、若しくは、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、外部磁場検出手段によって外部磁場を検出し、該外部磁場の値が所定の値以上の場合、該不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みを行うことを特徴とする。
【００２５】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法は、複数の不揮発性磁気メモリを備えたメモリチップ、及び、外部磁場検出手段を有する不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法であって、
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に外部磁場検出手段によって外部磁場を検出し、該外部磁場の値が所定の値以上の場合、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みを中断し、その後、外部磁場検出手段によって再び外部磁場を検出し、該外部磁場の値が所定の値未満の場合、該不揮発性磁気メモリへデータの書き込みを行うことを特徴とする。
【００２６】
上記の目的を達成するための本発明の第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法は、複数の不揮発性磁気メモリを備えたメモリチップ、及び、外部磁場検出手段を有する不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法であって、
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に外部磁場検出手段によって外部磁場を検出し、該外部磁場の値が所定の値以上の場合、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みを中断し、その後、外部磁場検出手段によって再び外部磁場を検出し、該外部磁場の値が所定の値未満の場合、該不揮発性磁気メモリへデータの書き込みを行い、
該不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み時、若しくは、該不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、外部磁場検出手段によって再び外部磁場を検出し、該外部磁場の値が該所定の値以上の場合、該不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みを行うことを特徴とする。
【００２７】
本発明の第１の態様〜第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置、あるいは、本発明の第１の態様〜第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）においては、外部磁場検出手段は、メモリチップの外部に配置されている構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、本発明の第１Ａの態様〜第３Ａの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置、あるいは、本発明の第１Ａの態様〜第３Ａの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法と呼ぶ場合がある。この場合、外部磁場検出手段として、周知のホール素子、磁気抵抗素子を例示することができる。外部磁場検出手段は、メモリチップの外部に少なくとも１個、配置されていればよく、例えば、メモリチップの外部の四隅にそれぞれ１個、合計４個を配置する構成とすることもできる。
【００２８】
あるいは又、本発明においては、外部磁場検出手段は、メモリチップの内部に配置されている構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、本発明の第１Ｂの態様〜第３Ｂの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置、あるいは、本発明の第１Ｂの態様〜第３Ｂの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法と呼ぶ場合がある。外部磁場検出手段は、メモリチップの内部に少なくとも１個、配置されていればよく、例えば、メモリチップの内部の四隅に相当する部分にそれぞれ１個、合計４個を配置する構成とすることもできる。
【００２９】
そして、本発明の第１Ｂの態様〜第３Ｂの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置、あるいは、本発明の第１Ｂの態様〜第３Ｂの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法にあっては、
不揮発性磁気メモリは、
（Ａ）第１の方向に延びる書込みワード線、
（Ｂ）該第１の方向とは異なる（例えば直交する）第２の方向に延びるビット線、及び、
（Ｃ）該書込みワード線と該ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該ビット線に電気的に接続されたトンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
外部磁場検出手段は、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリから成り、
該第１参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｄ）該第１の方向に延びる第１参照書込みワード線、
（Ｅ）該第２の方向に延びる第１参照ビット線、及び、
（Ｆ）該第１参照書込みワード線と該第１参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第１参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第１参照ビット線に電気的に接続された第１参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
該第２参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｇ）該第１の方向に延びる第２参照書込みワード線、
（Ｈ）該第２の方向に延びる第２参照ビット線、及び、
（Ｉ）該第２参照書込みワード線と該第２参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第２参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第２参照ビット線に電気的に接続された第２参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成されている構成を挙げることができる。
【００３０】
尚、このような構成を、便宜上、本発明の第１Ｃの態様〜第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置、あるいは、本発明の第１Ｃの態様〜第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法と呼ぶ場合がある。
【００３１】
ビット線、第１参照ビット線、第２参照ビット線は第２の強磁性体層と電気的に接続されているが、このような構成には、ビット線、第１参照ビット線、第２参照ビット線が、第２の強磁性体層と間接的に接続されている形態が包含される。
【００３２】
また、本発明の第１の態様〜第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置、あるいは、本発明の第１の態様〜第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法にあっても、不揮発性磁気メモリは、本発明の第１Ｃの態様〜第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置を構成する不揮発性磁気メモリ、あるいは、本発明の第１Ｃの態様〜第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法における不揮発性磁気メモリ装置を構成する不揮発性磁気メモリと同様の構成とすることが好ましい。即ち、本発明の第１の態様〜第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置、あるいは、本発明の第１の態様〜第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法にあっても、不揮発性磁気メモリは、
（Ａ）第１の方向（図面の紙面と垂直な方向）に延びる書込みワード線、
（Ｂ）該第１の方向とは異なる（例えば直交する）第２の方向（図面の紙面と平行な方向）に延びるビット線、及び、
（Ｃ）該書込みワード線と該ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該ビット線に電気的に接続されたトンネル磁気抵抗素子、
から構成されていることが好ましい。
【００３３】
本発明の第１Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置においては、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み時、併せて、第１参照不揮発性磁気メモリにデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリにデータ「１」が書き込まれ、次いで、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータが読み出される構成とすることが好ましい。あるいは又、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「１」が書き込まれており、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータが読み出される構成とすることが好ましい。そして、これらの場合、第１参照不揮発性磁気メモリから読み出されたデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリから読み出されたデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みが行われる構成とすることが好ましい。更には、この場合、外部磁場検出手段は、更に、データ読み出しのための差動センスアンプを備え、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリは、該差動センスアンプに接続されている構成とすることができ、差動センスアンプの出力が略０の場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みが行われる構成とすることが好ましい。
【００３４】
また、本発明の第２Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置においては、第１参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「１」が書き込まれており、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータが読み出される構成とすることが好ましい。あるいは又、第１参照不揮発性磁気メモリから読み出されたデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリから読み出されたデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが中断され、次いで、第１参照不揮発性磁気メモリにデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリにデータ「１」が書き込まれる構成とすることが好ましい。更には、この場合、外部磁場検出手段は、更に、データ読み出しのための差動センスアンプを備え、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリは、該差動センスアンプに接続されている構成とすることができ、差動センスアンプの出力が略０の場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが中断される構成とすることが好ましい。
【００３５】
また、本発明の第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置においては、第１参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「１」が書き込まれており、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータが読み出され、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータが再び読み出される構成とすることが好ましい。あるいは又、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリから読み出されたデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリから読み出されたデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが中断され、次いで、第１参照不揮発性磁気メモリにデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリにデータ「１」が書き込まれる構成とすることが好ましい。そして、これらの場合を含む本発明の第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置においては、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、第１参照不揮発性磁気メモリから読み出されたデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリから読み出されたデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、第１参照不揮発性磁気メモリにデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリにデータ「１」が書き込まれ、次いで、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータが読み出される構成とすることが好ましい。更には、これらの場合、外部磁場検出手段は、更に、データ読み出しのための差動センスアンプを備え、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリは、該差動センスアンプに接続されている構成とすることができ、差動センスアンプの出力が略０の場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが中断され、あるいは又、不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みが行われる構成とすることが好ましい。
【００３６】
本発明の第１Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法においては、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み時、第１参照不揮発性磁気メモリにデータ「０」を、第２参照不揮発性磁気メモリにデータ「１」を書き込み、次いで、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータを読み出す構成とすることが好ましい。あるいは又、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「０」を、第２参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「１」を書き込んでおき、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータを読み出す構成とすることが好ましい。そして、これらの場合、第１参照不揮発性磁気メモリから読み出したデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリから読み出したデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みを行う構成とすることが好ましい。更には、この場合、外部磁場検出手段は、更に、データ読み出しのための差動センスアンプを備え、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリは、該差動センスアンプに接続されている構成とすることができ、差動センスアンプの出力が略０の場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みを行う構成とすることが好ましい。
【００３７】
また、本発明の第２Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法においては、第１参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「０」を、第２参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「１」を書き込んでおき、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータを読み出す構成とすることが好ましい。あるいは又、第１参照不揮発性磁気メモリから読み出したデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリから読み出したデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みを中断し、次いで、第１参照不揮発性磁気メモリにデータ「０」を、第２参照不揮発性磁気メモリにデータ「１」を書き込む構成とすることが好ましい。更には、この場合、外部磁場検出手段は、更に、データ読み出しのための差動センスアンプを備え、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリは、該差動センスアンプに接続されている構成とすることができ、差動センスアンプの出力が略０の場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みを中断する構成とすることが好ましい。
【００３８】
本発明の第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法においては、第１参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「０」を、第２参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「１」を書き込んでおき、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータを読み出し、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータを再び読み出す構成とすることが好ましい。あるいは又、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリから読み出したデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリから読み出したデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みを中断し、次いで、第１参照不揮発性磁気メモリにデータ「０」を、第２参照不揮発性磁気メモリにデータ「１」を書き込む構成とすることが好ましい。そして、これらの場合を含む本発明の第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法においては、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、第１参照不揮発性磁気メモリから読み出したデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリから読み出したデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、第１参照不揮発性磁気メモリにデータ「０」を、第２参照不揮発性磁気メモリにデータ「１」を書き込み、次いで、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータを読み出す構成とすることが好ましい。更には、これらの場合、外部磁場検出手段は、更に、データ読み出しのための差動センスアンプを備え、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリは、該差動センスアンプに接続されている構成とすることができ、差動センスアンプの出力が略０の場合、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みを中断し、あるいは又、不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みを行う構成とすることが好ましい。
【００３９】
本発明の第１Ｃの態様、第２Ｃの態様、第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置、若しくは、本発明の第１Ｃの態様、第２Ｃの態様、第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法においては、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み時、第１参照不揮発性磁気メモリにデータ「０」を、第２参照不揮発性磁気メモリにデータ「１」を書き込む場合、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリにデータを書き込むために必要とされる磁場の大きさは、不揮発性磁気メモリにデータを書き込むために必要とされる磁場の大きさよりも小さいことが望ましい。あるいは又、第１参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「０」を、第２参照不揮発性磁気メモリに予めデータ「１」を書き込んでおく場合、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリにデータを書き込むために必要とされる磁場の大きさは、不揮発性磁気メモリにデータに既に記憶されたデータが破壊されるような磁場の大きさよりも小さいことが望ましい。言い換えれば、不揮発性磁気メモリのトンネル磁気抵抗素子を構成する第２の強磁性体層の保磁力の値は、第１参照不揮発性磁気メモリの第１参照トンネル磁気抵抗素子を構成する第２の強磁性体層の保磁力の値、及び、第２参照不揮発性磁気メモリの第２参照トンネル磁気抵抗素子を構成する第２の強磁性体層の保磁力の値よりも大きいことが好ましい。このような構成にすることで、不揮発性磁気メモリに対する外部磁場の影響よりも、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに対する外部磁場の影響の方が大きくなり、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込む際の外部磁場の影響を確実に把握することができる。
【００４０】
このような状態は、即ち、外部磁場に対するトンネル磁気抵抗素子の感度よりも第１参照トンネル磁気抵抗素子及び第２参照トンネル磁気抵抗素子の感度を高くするためには、具体的には、トンネル磁気抵抗素子、第１参照トンネル磁気抵抗素子、第２参照トンネル磁気抵抗素子の平面形状を矩形とし、矩形の対向する２辺を記録層の磁化困難軸方向と平行とし（長さをＬＨＡとする）、矩形の対向する他の２辺を記録層の磁化容易軸方向と平行とした場合（長さをＬＥＡとする）、第１参照トンネル磁気抵抗素子及び第２参照トンネル磁気抵抗素子のアスペクト比（ＬＥＡ／ＬＨＡであり、１よりも大きい）の値を、トンネル磁気抵抗素子のアスペクト比よりも小さくすることによって達成できる。あるいは又、トンネル磁気抵抗素子、第１参照トンネル磁気抵抗素子及び第２参照トンネル磁気抵抗素子のアスペクト比を同じとした場合、第１参照トンネル磁気抵抗素子及び第２参照トンネル磁気抵抗素子の平面形状の大きさを、トンネル磁気抵抗素子の平面形状の大きさよりも大きくすることによって達成できる。あるいは又、トンネル磁気抵抗素子の平面形状を矩形とし、第１参照トンネル磁気抵抗素子及び第２参照トンネル磁気抵抗素子の平面形状を楕円形とすることによっても達成できる。更には、第１参照トンネル磁気抵抗素子及び第２参照トンネル磁気抵抗素子はトンネル磁気抵抗素子と同じ形状を有しているが、第１参照トンネル磁気抵抗素子及び第２参照トンネル磁気抵抗素子の近傍には高透磁率を有する磁束集中手段が設けられている構成によっても達成できる。
【００４１】
外部磁場の値における所定の値、第１の所定の値、第２の所定の値は、不揮発性磁気メモリの構造、構成、大きさ等に依存するので、不揮発性磁気メモリを作製あるいは試作し、不揮発性磁気メモリへのデータの書込時の外部磁場の影響を調べることによって、決定すればよい。
【００４２】
本発明の第１Ｃの態様〜第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置、あるいは、本発明の第１Ｃの態様〜第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法において、第１の強磁性体層は、より具体的には、例えば、下から反強磁性体層と強磁性体層（固着層あるいは磁化固定層とも呼ばれる）との２層構成を有していることが好ましく、これによって、これらの２層の間に働く交換相互作用によって強い一方向の磁気異方性を有することができる。磁化固定層がトンネル絶縁膜と接する。磁化方向が比較的容易に回転する第２の強磁性体層は、自由層あるいは記録層とも呼ばれる。トンネル絶縁膜は、第２の強磁性体層（記録層）と磁化固定層との間の磁気的結合を切ると共に、トンネル電流を流すための役割を担う。
【００４３】
強磁性体層（固着層、磁化固定層）及び第２の強磁性体層（記録層、自由層）は、例えば、遷移金属磁性元素、具体的には、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）又はコバルト（Ｃｏ）から構成された強磁性体、あるいはこれらの合金（例えば、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ｆｅ等）を主成分とする強磁性体から構成することができる。また、所謂ハーフメタリック強磁性体材料や、ＣｏＦｅ−Ｂといったアモルファス強磁性体材料を用いることもできる。反強磁性体層を構成する材料として、例えば、鉄−マンガン合金、ニッケル−マンガン合金、白金−マンガン合金、イリジウム−マンガン合金、ロジウム−マンガン合金、コバルト酸化物、ニッケル酸化物を挙げることができる。これらの層は、例えば、スパッタリング法、イオンビーム堆積法、真空蒸着法に例示される物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法に代表されるＣＶＤ法にて形成することができる。
【００４４】
トンネル絶縁膜を構成する絶縁材料として、アルミニウム酸化物（ＡｌＯＸ）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、マグネシウム窒化物、シリコン酸化物、シリコン窒化物を挙げることができ、更には、Ｇｅ、ＮｉＯ、ＣｄＯＸ、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＢＮ、ＺｎＳを挙げることができる。トンネル絶縁膜は、例えば、スパッタリング法にて形成された金属膜を酸化若しくは窒化することにより得ることができる。より具体的には、トンネル絶縁膜を構成する絶縁材料としてアルミニウム酸化物（ＡｌＯＸ）を用いる場合、例えば、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムを大気中で酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムをプラズマ酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムをＩＰＣプラズマで酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムを酸素中で自然酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムを酸素ラジカルで酸化する方法、スパッタリング法にて形成されたアルミニウムを酸素中で自然酸化させるときに紫外線を照射する方法、アルミニウムを反応性スパッタリング法にて成膜する方法、酸化アルミニウムをスパッタリング法にて成膜する方法を例示することができる。あるいは又、トンネル絶縁膜をＡＬＤ法に代表されるＣＶＤ法によって形成することができる。
【００４５】
ビット線あるいは書込みワード線は、例えば、アルミニウム、Ａｌ−Ｃｕ等のアルミニウム系合金、銅（Ｃｕ）から成り、例えば、スパッタリング法に例示されるＰＶＤ法や、ＣＶＤ法、電解メッキ法に代表されるメッキ法にて形成することができる。
【００４６】
積層構造やビット線、書込みワード線等のパターニングは、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法やイオンミリング法にて行うことができる。また、場合によっては、所謂リフトオフ法にてパターニングを行うこともできる。
【００４７】
本発明の第１Ｃの態様〜第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置、あるいは、本発明の第１Ｃの態様〜第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法において、限定するものではないが、不揮発性磁気メモリ、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリのそれぞれは、
（ａ）半導体基板に形成された選択用トランジスタ、
（ｂ）選択用トランジスタを覆う第１の層間絶縁層、
（ｃ）第２の層間絶縁層、並びに、
（ｄ）第３の層間絶縁層、
を更に備え、
書込みワード線（第１参照書込みワード線、第２参照書込みワード線）は、第１の層間絶縁層上に形成されており、
第２の層間絶縁層は、書込みワード線（第１参照書込みワード線、第２参照書込みワード線）及び第１の層間絶縁層上を覆い、
第１の強磁性体層は、第２の層間絶縁層上に形成されており、
第３の層間絶縁層は、トンネル磁気抵抗素子（第１参照トンネル磁気抵抗素子、第２参照トンネル磁気抵抗素子）及び第２の層間絶縁層を覆い、
第１の強磁性体層の延在部、あるいは、第１の強磁性体層から第２の層間絶縁層上を延びる引き出し電極が、第２の層間絶縁層及び第１の層間絶縁層に設けられた接続孔（あるいは接続孔とランディングパッド）を介して選択用トランジスタに電気的に接続されており、
ビット線（第１参照ビット線、第２参照ビット線）が第３の層間絶縁層上に形成されている構成とすることができる。
【００４８】
接続孔は、不純物がドーピングされたポリシリコンや、タングステン、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＴｉＷ、ＴｉＮＷ、ＷＳｉ２、ＭｏＳｉ２等の高融点金属や金属シリサイドから構成することができ、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）や、スパッタリング法に例示されるＰＶＤ法に基づき形成することができる。
【００４９】
選択用トランジスタは、例えば、周知のＭＩＳ型ＦＥＴやＭＯＳ型ＦＥＴ、バイポーラトランジスタから構成することができる。
【００５０】
第１の層間絶縁層や第２の層間絶縁層、第３の層間絶縁層を構成する材料として、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ、ＮＳＧ、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＦＳＧ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣ、有機膜（所謂Ｌｏｗ−ｋ材料）、あるいは、ＬＴＯを例示することができる。
【００５１】
本発明においては、外部磁場検出手段を備えているが故に、この外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出された場合、不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みが行われ、あるいは又、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが中断される結果、外部磁場の大きさや向きに拘わらず、データを書き込むべき選択された不揮発性磁気メモリにデータを確実に書き込むことが可能となる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発明を説明する。
【００５３】
（実施の形態１）
実施の形態１は、本発明の第１の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置及び不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法に関し、より詳しくは、本発明の第１Ａの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置及び不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法に関する。
【００５４】
実施の形態１の不揮発性磁気メモリ装置１０は、図１に回路図を示すように、複数の不揮発性磁気メモリ２１を備えたメモリチップ２０、及び、外部磁場検出手段４０を有する。ここで、複数の不揮発性磁気メモリ２１によって不揮発性磁気メモリ・アレイ２１’が構成されている。メモリチップ２０は、更に、不揮発性磁気メモリ２１に書き込むべき外部から送られてきたデータを一旦記憶し、保存するＦＩＦＯメモリから構成された入力バッファ２２、不揮発性磁気メモリ２１から読み出されたデータを一旦記憶する出力バッファ２３、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みを制御するためのアドレス・バッファ２４、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みを制御するためのコラム・レコーダ２５、センスアンプ２６、ビット線ドライバ２７、ロー・デコーダ２８、書込みワード線ドライバ２９を備えている。不揮発性磁気メモリ装置１０は、更に、メモリ制御回路３０を有する。入力バッファ２２、出力バッファ２３、アドレス・バッファ２４、コラム・レコーダ２５、センスアンプ２６、ビット線ドライバ２７、ロー・デコーダ２８、書込みワード線ドライバ２９、メモリ制御回路３０は、周知の回路から構成することができる。
【００５５】
ここで、外部磁場検出手段４０は、メモリチップ２０の外部に配置されており、１つのホール素子から構成されている。より具体的には、パッケージ化されたメモリチップ２０の外側表面に取り付けられた１つのホール素子から構成されている。外部磁場検出手段４０は、周知の第２のメモリ制御回路４１を備えている。
【００５６】
また、不揮発性磁気メモリ２１は、図３を参照して説明した不揮発性磁気メモリと同じ構造を有している。従って、不揮発性磁気メモリ２１の構造の詳細な説明は省略する。メモリチップ２０内における不揮発性磁気メモリアレイ２１’にあっては、ビット線ＢＬ及び書込みワード線ＲＷＬから成る格子の交点に不揮発性磁気メモリ２１が配置されている。
【００５７】
以下、図１、及び、図２の流れ図を参照して、実施の形態１の不揮発性磁気メモリ装置の動作、実施の形態１の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明する。
【００５８】
［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］
先ず、メモリ制御回路３０の制御下、書込禁止信号が存在していた場合には、書込禁止信号が解除され、入力バッファ２２に保存されていたデータ（このデータは、既に不揮発性磁気メモリ２１に書き込まれている）が廃棄され、図示しないカウンタがリセットされ、外部から送られてきたデータが、入力バッファ２２に一旦記憶、保存される。また、外部から送られてきたアドレスは、メモリ制御回路３０の制御下、アドレス・バッファ２４に一旦記憶される。そして、アドレス・バッファ２４に一旦記憶されたアドレスの内、コラム・アドレスがコラム・レコーダ２５に送られ、併せて、入力バッファ２２に一旦記憶されたデータもコラム・レコーダ２５に送られる。一方、アドレス・バッファ２４に一旦記憶されたアドレスの内、ロー・アドレスがロー・デコーダ２８に送られる。そして、ロー・デコーダ２８の動作によって、書込みワード線ドライバ２９が駆動され、書込みワード線ＲＷＬに電流ＩＲＷＬが流される。一方、コラム・レコーダ２５の動作によって、センスアンプ２６及びビット線ドライバ２７が駆動され、書き込むべきデータに依存してビット線ＢＬにが電流ＩＢＬ又は電流−ＩＢＬが流される。その結果形成される合成磁界によって第２の強磁性体層（記録層７５）の磁化の方向を変えることで、選択された不揮発性磁気メモリ２１にデータ「１」又はデータ「０」が記録される（書き込まれる）。
【００５９】
［外部磁場の検出］
不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み時、若しくは、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み後、外部磁場検出手段４０によって外部磁場を検出する。
【００６０】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合の動作］
そして、この外部磁場の値が所定の値未満の場合、即ち、例えば、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合、以上に説明した［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］及び［外部磁場の検出］が、選択された不揮発性磁気メモリ２１に対して順次続行される。
【００６１】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合の動作］
一方、外部磁場検出手段４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたときには、第２のメモリ制御回路４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が送出される。次いで、外部磁場検出手段４０によって再び外部磁場を検出する。このとき、外部磁場検出手段４０によって所定の値未満の外部磁場が検出されたならば（外部磁場検出手段４０によって外部磁場が検出されなくなった場合を含む）、これと同時に、あるいは又、その後、メモリ制御回路３０の制御下、外部磁場によって影響を受けた期間（シンクロナス動作であれば１つ前の書き込みサイクル及び外部磁場検出手段４０からの信号遅延を加えた期間）のデータ（このデータは入力バッファ２２に保存された状態にある）を同一アドレス（このアドレスは、アドレス・バッファ２４及びコラム・レコーダ２５に保存された状態にある）に再度書き込む。
【００６２】
また、第２のメモリ制御回路４１からメモリ制御回路３０に書込禁止解除信号が送出される。そして、［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］及び［外部磁場の検出］が、選択された不揮発性磁気メモリ２１に対して順次続行される。
【００６３】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在し続ける場合の動作］
一方、外部磁場検出手段４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたならば、第２のメモリ制御回路４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が再び送出される。以上の動作を、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数、実行し、それでも外部磁場検出手段４０によって所定の値以上の外部磁場が検出され続けたならば、外部磁場の影響を排除できないとして、例えば、警告を発し、データの書き込み動作を中止する。尚、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数に達したか否かは、カウンタによって調べることができる。そして、データの書き込み動作を中止した場合、例えば、使用者が不揮発性磁気メモリ装置を搭載した電子機器を外部磁場の影響を受けない場所に移動させた後、使用者がデータの書き込みを再スタート命令を発する（例えば、押しボタンを押す）ことによって、データの書き込みを再スタートすればよい。
【００６４】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１の変形であり、本発明の第１Ｂの態様及び第１Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置及び不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法に関する。
【００６５】
実施の形態２の不揮発性磁気メモリ装置１１０の回路図を図４に示し、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａの模式的な一部断面図を図６に示し、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂの模式的な一部断面図を図７に示す。更には、外部磁場検出手段１４０の回路図を図８の（Ａ）に示し、第１参照ビット線ＢＬＡ、第２参照ビット線ＢＬＢ、第１参照書込みワード線（第２参照書込みワード線ＲＷＬＢと共通である）ＲＷＬＡの模式的なレイアウト図を図８の（Ｂ）に示す。尚、図８の（Ｂ）においては、第１参照ビット線ＢＬＡ、第２参照ビット線ＢＬＢ、第１参照書込みワード線（第２参照書込みワード線ＲＷＬＢと共通である）ＲＷＬＡを明示するために、これらに斜線を付した。
【００６６】
実施の形態２の不揮発性磁気メモリ装置１１０も、図４に回路図を示すように、複数の不揮発性磁気メモリ２１を備えたメモリチップ１２０、及び、外部磁場検出手段１４０を有する。メモリチップ１２０及びメモリ制御回路３０の構成は、実施の形態１におけるメモリチップ２０及びメモリ制御回路３０の構成と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【００６７】
ここで、外部磁場検出手段１４０は、メモリチップ１２０の内部に配置されている。外部磁場検出手段１４０は、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂから構成されている。外部磁場検出手段１４０は、更に、周知の第２のメモリ制御回路１４１、データ読み出しのための差動センスアンプ１４２及びパルス発生回路１４３を備えている。第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂは、差動センスアンプ１４２に接続されている。より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照ビット線ＢＬＡ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照ビット線ＢＬＢは、それぞれ、差動センスアンプ１４２に接続されている。また、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照書込みワード線ＲＷＬＡ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照書込みワード線ＲＷＬＢは、それぞれ、パルス発生回路１４３に接続されている。更には、第１参照選択用トランジスタＴＲＡ及び第２参照選択用トランジスタＴＲＢのワード線も、パルス発生回路１４３に接続されている。
【００６８】
尚、代替的に、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成するセンス線５７Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２センス線５７Ｂが、それぞれ、差動センスアンプ１４２に接続されている構成とすることもできる。
【００６９】
不揮発性磁気メモリ２１は、図３を参照して説明した不揮発性磁気メモリ２１と同様の構造を有する。従って、不揮発性磁気メモリ２１の構造の詳細な説明は省略する。メモリチップ１２０内における不揮発性磁気メモリアレイ２１’にあっては、ビット線ＢＬ及び書込みワード線ＲＷＬから成る格子の交点に不揮発性磁気メモリ２１が配置されている。
【００７０】
第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａは、図６に模式的な一部断面図を示すように、
第１の方向（図面の紙面と垂直な方向）に延びる第１参照書込みワード線ＲＷＬＡ、
第２の方向（図面の紙面と平行な方向）に延びる第１参照ビット線ＢＬＡ、及び、
第１参照書込みワード線ＲＷＬＡと第１参照ビット線ＢＬＡとの重複領域に設けられ、第１の強磁性体層７１Ａ［反強磁性体層７２Ａと強磁性体層（固着層、磁化固定層７３Ａとも呼ばれる）の積層構造を有する］、トンネル絶縁膜７４Ａ、第２の強磁性体層（記録層）７５Ａの積層構造を有し、第１の強磁性体層７１Ａ（より具体的には、反強磁性体層７２Ａ）は第１参照書込みワード線ＲＷＬＡと電気的に絶縁され、第２の強磁性体層（記録層）７５Ａは第１参照ビット線ＢＬＡに電気的に接続された第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａ、
から構成されている。
【００７１】
第１参照ビット線ＢＬＡは、第３の層間絶縁層６６上に形成されている。第１参照ビット線ＢＬＡと記録層７５Ａとの間に設けられたトップコート膜７６Ａは、第１参照ビット線ＢＬＡを構成する原子と記録層７５Ａを構成する原子の相互拡散の防止、接触抵抗の低減、及び、記録層７５Ａの酸化防止を担っている。図中、参照番号７７Ａは、反強磁性体層７２Ａの下面に接続された引き出し電極を示す。更には、第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの下方には、第２の層間絶縁層６４を介して第１参照書込みワード線ＲＷＬＡが配置されている。尚、第１参照書込みワード線ＲＷＬＡの延びる方向（第１の方向）と第１参照ビット線ＢＬＡの延びる方向（第２の方向）とは、通常、直交している。
【００７２】
一方、第１参照選択用トランジスタＴＲＡは、素子分離領域５１Ａによって囲まれたシリコン半導体基板５０の部分に形成されており、第１の層間絶縁層６１によって覆われている。そして、一方のソース／ドレイン領域５５Ａは、タングステンプラグ６２Ａ、ランディングパッド６３Ａ、タングステンプラグ６５Ａを介して、第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの引き出し電極７７Ａに接続されている。また、他方のソース／ドレイン領域５４Ａは、タングステンプラグ５６Ａを介して第１センス線５７Ａに接続されている。図中、参照番号５２Ａはゲート電極を示し、参照番号５３Ａはゲート絶縁膜を示す。
【００７３】
第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂは、図７に模式的な一部断面図を示すように、
第１の方向（図面の紙面と垂直な方向）に延びる第２参照書込みワード線ＲＷＬＢ（この第２参照書込みワード線ＲＷＬＢは第１参照書込みワード線ＲＷＬＡと共通である）、
第２の方向（図面の紙面と平行な方向）に延びる第２参照ビット線ＢＬＢ、及び、
第２参照書込みワード線ＲＷＬＢと第２参照ビット線ＢＬＢとの重複領域に設けられ、第１の強磁性体層７１Ｂ［反強磁性体層７２Ｂと強磁性体層（固着層、磁化固定層７３Ｂとも呼ばれる）の積層構造を有する］、トンネル絶縁膜７４Ｂ、第２の強磁性体層（記録層）７５Ｂの積層構造を有し、第１の強磁性体層７１Ｂ（より具体的には、反強磁性体層７２Ｂ）は第２参照書込みワード線ＲＷＬＢと電気的に絶縁され、第２の強磁性体層（記録層）７５Ｂは第２参照ビット線ＢＬＢに電気的に接続された第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂ、
から構成されている。
【００７４】
第２参照ビット線ＢＬＢは、第３の層間絶縁層６６上に形成されている。第２参照ビット線ＢＬＢと記録層７５Ｂとの間に設けられたトップコート膜７６Ｂは、第２参照ビット線ＢＬＢを構成する原子と記録層７５Ｂを構成する原子の相互拡散の防止、接触抵抗の低減、及び、記録層７５Ｂの酸化防止を担っている。図中、参照番号７７Ｂは、反強磁性体層７２Ｂの下面に接続された引き出し電極を示す。更には、第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの下方には、第２の層間絶縁層６４を介して第２参照書込みワード線ＲＷＬＢが配置されている。尚、第２参照書込みワード線ＲＷＬＢの延びる方向（第２の方向）と第２参照ビット線ＢＬＢの延びる方向（第２の方向）とは、通常、直交している。
【００７５】
一方、第２参照選択用トランジスタＴＲＢは、素子分離領域５１Ｂによって囲まれたシリコン半導体基板５０の部分に形成されており、第２の層間絶縁層６１によって覆われている。そして、一方のソース／ドレイン領域５５Ｂは、タングステンプラグ６２Ｂ、ランディングパッド６３Ｂ、タングステンプラグ６５Ｂを介して、第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの引き出し電極７７Ｂに接続されている。また、他方のソース／ドレイン領域５４Ｂは、タングステンプラグ５６Ｂを介して第２センス線５７Ｂに接続されている。図中、参照番号５２Ｂはゲート電極を示し、参照番号５３Ｂはゲート絶縁膜を示す。
【００７６】
尚、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂにデータを書き込むために必要とされる磁場の大きさは、不揮発性磁気メモリ２１にデータを書き込むために必要とされる磁場の大きさよりも小さい。即ち、不揮発性磁気メモリ２１のトンネル磁気抵抗素子７０を構成する第２の強磁性体層（記録層）７５の保磁力ＨＣの値は、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａの第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａを構成する第２の強磁性体層（記録層）７５Ａの保磁力の値、及び、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂの第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂを構成する第２の強磁性体層（記録層）７５Ｂの保磁力の値よりも大きい。
【００７７】
このような状態は、具体的には、トンネル磁気抵抗素子７０、第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａ、第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの平面形状を矩形とし、第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａ及び第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂのアスペクト比（ＬＥＡ／ＬＨＡであり、１よりも大きい）の値を、トンネル磁気抵抗素子７０のアスペクト比よりも小さくすることによって達成できる（図８の（Ｂ）参照）。あるいは又、トンネル磁気抵抗素子７０、第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａ及び第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂのアスペクト比を同じとした場合、第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａ及び第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの平面形状の大きさを、トンネル磁気抵抗素子７０の平面形状の大きさよりも大きくすることによって達成できる。あるいは又、トンネル磁気抵抗素子７０の平面形状を矩形とし、第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａ及び第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの平面形状を楕円形とすることによっても達成できる。更には、第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａ及び第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂはトンネル磁気抵抗素子７０と同じ形状を有しているが、第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａ及び第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの近傍には高透磁率を有する磁束集中手段（図示せず）が設けられている構成によっても達成できる。以下に説明する各種の実施の形態においても、同様とすることができる。
【００７８】
第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂは、不揮発性磁気メモリ２１の作製時、同時に作製することができる。
【００７９】
以下、図４、及び、図５の流れ図を参照して、実施の形態２の不揮発性磁気メモリ装置の動作、実施の形態２の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明する。
【００８０】
［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］
先ず、実施の形態１における［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］と同様にして、不揮発性磁気メモリ２１にデータ「１」又はデータ「０」が記録される（書き込まれる）。
【００８１】
［第１及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ，２１Ｂへのデータ書き込み動作］
実施の形態２においては、不揮発性磁気メモリ２１にデータが記録される（書き込まれる）と同時に、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ（より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの記録層７５Ａ）にデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂ（より具体的には、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの記録層７５Ｂ）にデータ「１」が書き込まれる。具体的には、パルス発生回路１４３から第２参照書込みワード線ＲＷＬＢと共通である第１参照書込みワード線ＲＷＬＡに電流ＩＲＷＬが流され、同時に、差動センスアンプ１４２から、第１参照ビット線ＢＬＡに電流−ＩＢＬが、第２参照ビット線ＢＬＢに電流ＩＢＬが流される。
【００８２】
［外部磁場の検出］
不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み後、外部磁場検出手段１４０によって外部磁場を検出する。具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータを読み出す。より具体的には、第１参照選択用トランジスタＴＲＡ及び第２参照選択用トランジスタＴＲＢをオン状態とし、第１参照ビット線ＢＬＡ及び第２参照ビット線ＢＬＢに電流を流し、次いで、第１参照ビット線ＢＬＡ及び第２参照ビット線ＢＬＢにおける磁気抵抗効果によるトンネル電流変化に相当する第１参照ビット線ＢＬＡと第２参照ビット線ＢＬＢとの電位差を差動センスアンプ１４２にて検出する。記録層と磁化固定層の磁化方向が等しい場合、低抵抗となり（この状態を例えばデータ「０」とする）、記録層と磁化固定層の磁化方向が反平行の場合、高抵抗となる（この状態を例えばデータ「１」とする）。即ち、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照ビット線ＢＬＡの電位は低くなり、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照ビット線ＢＬＢの電位は高くなる。その結果、差動センスアンプ１４２は高電位を出力する。
【００８３】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合の動作］
外部磁場の値が所定の値未満の場合、即ち、例えば、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａに記憶されていたデータ（データ「０」）、及び、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されていたデータ（データ「１」）に変化が生じないので、差動センスアンプ１４２は高電位を出力する。差動センスアンプ１４２からの高電位を出力を受け取ったメモリ制御回路３０の制御下、以上に説明した［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］、［第１及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ，２１Ｂへのデータ書き込み動作］及び［外部磁場の検出］が、選択された不揮発性磁気メモリ２１に対して順次続行される。
【００８４】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合の動作］
一方、不揮発性磁気メモリ２１にデータが書き込まれ、同時に、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ（より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの記録層７５Ａ）にデータ「０」を、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂ（より具体的には、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの記録層７５Ｂ）にデータ「１」を書き込んだはずでも、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａにデータ「１」が書き込まれ、あるいは又、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂにもデータ「１」が書き込まれる場合がある。これとは逆に、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａにデータ「０」が書き込まれ、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂにもデータ「０」が書き込まれる場合もある。
【００８５】
このような場合、次いで、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータを読み出すと、差動センスアンプ１４２は低電位を出力する。即ち、差動センスアンプ１４２の出力が略０の場合、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとみなすことができる。言い換えれば、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａから読み出されたデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂから読み出されたデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとみなすことができる。
【００８６】
以上のように、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み後、外部磁場検出手段１４０によって外部磁場を検出し、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたならば、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が送出される。次いで、あるいは、これと同時に、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ（より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの記録層７５Ａ）にデータ「０」を、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂ（より具体的には、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの記録層７５Ｂ）にデータ「１」を、再び書き込む。次いで、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータを再び読み出す。即ち、外部磁場検出手段１４０によって再び外部磁場を検出する。このとき、外部磁場検出手段１４０によって所定の値未満の外部磁場が検出されたならば（外部磁場検出手段１４０によって外部磁場が検出されなくなった場合を含み、より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａから読み出されたデータが「０」であり、且つ、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂから読み出されたデータが「１」である場合）、これと同時に、あるいは又、その後、外部磁場によって影響を受けた期間（シンクロナス動作であれば１つ前の書き込みサイクル及び外部磁場検出手段１４０からの信号遅延を加えた期間）のデータ（このデータは入力バッファ２２に保存された状態にある）を同一アドレス（このアドレスは、アドレス・バッファ２４及びコラム・レコーダ２５に保存された状態にある）に再度書き込む。
【００８７】
また、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止解除信号が送出される。そして、差動センスアンプ１４２からの高電位を出力を受け取ったメモリ制御回路３０の制御下、以上に説明した［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］、［第１及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ，２１Ｂへのデータ書き込み動作］及び［外部磁場の検出］が、選択された不揮発性磁気メモリ２１に対して順次続行される。
【００８８】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在し続ける場合の動作］
一方、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたならば、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が再び送出される。以上の動作を、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数、実行し、それでも外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出され続けたならば、外部磁場の影響を排除できないとして、例えば、警告を発し、データの書き込み動作を中止する。尚、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数に達したか否かは、カウンタによって調べることができる。そして、データの書き込み動作を中止した場合、例えば、使用者が不揮発性磁気メモリ装置を搭載した電子機器を外部磁場の影響を受けない場所に移動させた後、使用者がデータの書き込みを再スタート命令を発する（例えば、押しボタンを押す）ことによって、データの書き込みを再スタートすればよい。
【００８９】
（実施の形態３）
実施の形態３は、実施の形態２の変形である。実施の形態３における不揮発性磁気メモリ装置は、実施の形態２における不揮発性磁気メモリ装置１１０と同様の構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【００９０】
実施の形態３にあっては、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａに予めデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに予めデータ「１」が書き込まれている。そして、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み後、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータを読み出す。尚、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂにデータを書き込むために必要とされる磁場の大きさは、不揮発性磁気メモリ２１にデータに既に記憶されたデータが破壊されるような磁場の大きさよりも小さい。
【００９１】
以下、図４、及び、図９の流れ図を参照して、実施の形態３の不揮発性磁気メモリ装置の動作、実施の形態３の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明する。
【００９２】
［第１及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ，２１Ｂへのデータ書き込み］
実施の形態３においては、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ（より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの記録層７５Ａ）に予めデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂ（より具体的には、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの記録層７５Ｂ）に予めデータ「１」が書き込まれている。具体的には、パルス発生回路１４３から第２参照書込みワード線ＲＷＬＢと共通である第１参照書込みワード線ＲＷＬＡに電流Ｉ’ＲＷＬが流され、同時に、差動センスアンプ１４２から、第１参照ビット線ＢＬＡに電流−Ｉ’ＢＬが、第２参照ビット線ＢＬＢに電流Ｉ’ＢＬが流され、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂにデータが書き込まれる。
【００９３】
［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］
不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合、実施の形態１の［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］と同様にして、不揮発性磁気メモリ２１にデータ「１」又はデータ「０」が記録される（書き込まれる）。
【００９４】
［外部磁場の検出］
不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み後、外部磁場検出手段１４０によって外部磁場を検出する。具体的には、実施の形態２の［外部磁場の検出］と同様にして、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータを読み出す。
【００９５】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合の動作］
外部磁場の値が所定の値未満の場合、即ち、例えば、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａに記憶されていたデータ（データ「０」）、及び、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されていたデータ（データ「１」）に変化が生じないので、差動センスアンプ１４２は高電位を出力する。差動センスアンプ１４２からの高電位を出力を受け取ったメモリ制御回路３０の制御下、以上に説明した［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］及び［外部磁場の検出］が、選択された不揮発性磁気メモリ２１に対して順次続行される。
【００９６】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合の動作］
一方、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ（より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの記録層７５Ａ）に予め書き込まれていたデータ「０」が「１」へと変化し、あるいは又、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂ（より具体的には、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの記録層７５Ｂ）に予め書き込まれていたデータ「１」が「０」へと変化する。尚、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータが書き換えられる磁場の大きさは、不揮発性磁気メモリ２１にデータに既に記憶されたデータが破壊される（書き換えられる）磁場の大きさよりも小さいので、他の不揮発性磁気メモリ２１に記憶されたデータが破壊されない（書き換えられない）程度の外部磁場によっても、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａあるいは第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータの外部磁場による書き換えが生じ得る。
【００９７】
このような場合、次いで、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータを読み出すと、差動センスアンプ１４２は低電位を出力する。即ち、差動センスアンプ１４２の出力が略０の場合、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとみなすことができる。言い換えれば、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａから読み出されたデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂから読み出されたデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとみなすことができる。
【００９８】
以上のように、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み後、外部磁場検出手段１４０によって外部磁場を検出し、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたならば、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が送出される。次いで、あるいは、これと同時に、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ（より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの記録層７５Ａ）にデータ「０」を、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂ（より具体的には、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの記録層７５Ｂ）にデータ「１」を、再び書き込む。次いで、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータを再び読み出す。即ち、外部磁場検出手段１４０によって再び外部磁場を検出する。このとき、外部磁場検出手段１４０によって所定の値未満の外部磁場が検出されたならば（外部磁場検出手段１４０によって外部磁場が検出されなくなった場合を含み、より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａから読み出されたデータが「０」であり、且つ、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂから読み出されたデータが「１」である場合）、これと同時に、あるいは又、その後、外部磁場によって影響を受けた期間（シンクロナス動作であれば１つ前の書き込みサイクル及び外部磁場検出手段１４０からの信号遅延を加えた期間）のデータ（このデータは入力バッファ２２に保存された状態にある）を同一アドレス（このアドレスは、アドレス・バッファ２４及びコラム・レコーダ２５に保存された状態にある）に再度書き込む。
【００９９】
また、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止解除信号が送出される。そして、差動センスアンプ１４２からの高電位を出力を受け取ったメモリ制御回路３０の制御下、以上に説明した［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］及び［外部磁場の検出］が、選択された不揮発性磁気メモリ２１に対して順次続行される。
【０１００】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在し続ける場合の動作］
一方、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたならば、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が再び送出される。以上の動作を、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数、実行し、それでも外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出され続けたならば、外部磁場の影響を排除できないとして、例えば、警告を発し、データの書き込み動作を中止する。尚、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数に達したか否かは、カウンタによって調べることができる。そして、データの書き込み動作を中止した場合、例えば、使用者が不揮発性磁気メモリ装置を搭載した電子機器を外部磁場の影響を受けない場所に移動させた後、使用者がデータの書き込みを再スタート命令を発する（例えば、押しボタンを押す）ことによって、データの書き込みを再スタートすればよい。
【０１０１】
（実施の形態４）
実施の形態４は、本発明の第２の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置及び不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法に関し、より詳しくは、本発明の第２Ａの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置及び不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法に関する。実施の形態４における不揮発性磁気メモリ装置は、実施の形態１における不揮発性磁気メモリ装置１０と同様の構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【０１０２】
実施の形態４にあっては、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み前に外部磁場検出手段４０によって所定の値以上の外部磁場が検出された場合、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みが中断され、外部磁場検出手段４０によって所定の値未満の外部磁場が検出された後（外部磁場検出手段４０によって外部磁場が検出されなくなった場合を含む）、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みが行われる。
【０１０３】
以下、図１、及び、図１０の流れ図を参照して、実施の形態４の不揮発性磁気メモリ装置の動作、実施の形態４の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明する。
【０１０４】
［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みの準備］
不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みにあたっては、先ず、メモリ制御回路３０の制御下、書込禁止信号が存在していた場合には、書込禁止信号が解除され、入力バッファ２２に保存されていたデータ（このデータは、既に不揮発性磁気メモリ２１に書き込まれている）が廃棄され、図示しないカウンタがリセットされ、外部から送られてきたデータが、入力バッファ２２に一旦記憶、保存される。また、外部から送られてきたアドレスは、メモリ制御回路３０の制御下、アドレス・バッファ２４に一旦記憶される。そして、アドレス・バッファ２４に一旦記憶されたアドレスの内、コラム・アドレスがコラム・レコーダ２５に送られ、併せて、入力バッファ２２に一旦記憶されたデータもコラム・レコーダ２５に送られる。一方、アドレス・バッファ２４に一旦記憶されたアドレスの内、ロー・アドレスがロー・デコーダ２８に送られる。
【０１０５】
［外部磁場の検出］
そして、外部磁場検出手段４０によって外部磁場を検出する。
【０１０６】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合の不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］
外部磁場の値が所定の値未満の場合、即ち、例えば、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合、ロー・デコーダ２８の動作によって、書込みワード線ドライバ２９が駆動され、書込みワード線ＲＷＬに電流ＩＲＷＬが流される。一方、コラム・レコーダ２５の動作によって、センスアンプ２６及びビット線ドライバ２７が駆動され、書き込むべきデータに依存してビット線ＢＬにが電流ＩＢＬ又は電流−ＩＢＬが流される。その結果形成される合成磁界によって第２の強磁性体層（記録層７５）の磁化の方向を変えることで、選択された不揮発性磁気メモリ２１にデータ「１」又はデータ「０」が記録される（書き込まれる）。そして、この外部磁場の値が所定の値未満の場合、即ち、例えば、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合、以上に説明した［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みの準備］、［外部磁場の検出］及び［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合の不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］が、選択された不揮発性磁気メモリ２１に対して順次続行される。
【０１０７】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合の動作］
一方、外部磁場の値が所定の値以上の場合、即ち、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みを中断する。具体的には、第２のメモリ制御回路４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が送出される。そして、再び、外部磁場検出手段４０によって外部磁場を検出する。このとき、外部磁場検出手段４０によって所定の値未満の外部磁場が検出されたならば（外部磁場検出手段４０によって外部磁場が検出されなくなった場合を含む）、第２のメモリ制御回路４１からメモリ制御回路３０に書込禁止解除信号が送出される。そして、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みが行われる。一方、外部磁場検出手段４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたならば、第２のメモリ制御回路４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が再び送出される。以上の動作を、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数、実行し、それでも外部磁場検出手段４０によって所定の値以上の外部磁場が検出され続けたならば、外部磁場の影響を排除できないとして、例えば、警告を発し、データの書き込み動作を中止する。尚、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数に達したか否かは、カウンタによって調べることができる。そして、データの書き込み動作を中止した場合、例えば、使用者が不揮発性磁気メモリ装置を搭載した電子機器を外部磁場の影響を受けない場所に移動させた後、使用者がデータの書き込みを再スタート命令を発する（例えば、押しボタンを押す）ことによって、データの書き込みを再スタートすればよい。
【０１０８】
（実施の形態５）
実施の形態５は、実施の形態４の変形であり、本発明の第２Ｂの態様及び第２Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置及び不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法に関する。実施の形態５における不揮発性磁気メモリ装置は、実施の形態２における不揮発性磁気メモリ装置１１０と同様の構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【０１０９】
尚、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂにデータを書き込むために必要とされる磁場の大きさは、不揮発性磁気メモリ２１にデータに既に記憶されたデータが破壊されるような磁場の大きさよりも小さい。言い換えれば、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータが書き換えられる磁場の大きさは、不揮発性磁気メモリ２１にデータに既に記憶されたデータが破壊される（書き換えられる）磁場の大きさよりも小さい。即ち、不揮発性磁気メモリ２１のトンネル磁気抵抗素子７０を構成する第２の強磁性体層（記録層）７５の保磁力ＨＣの値は、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａの第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａを構成する第２の強磁性体層（記録層）７５Ａの保磁力の値、及び、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂの第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂを構成する第２の強磁性体層（記録層）７５Ｂの保磁力の値よりも大きい。言い換えれば、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されていたデータが外部磁場の影響によって破壊される（書き換えられる）状態にあっても、不揮発性磁気メモリ２１に記憶されていたデータが外部磁場の影響によって破壊される（書き換えられる）ことはない。
【０１１０】
以下、図４、及び、図１１の流れ図を参照して、実施の形態５の不揮発性磁気メモリ装置の動作、実施の形態５の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明する。
【０１１１】
［第１及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ，２１Ｂへのデータ書き込み］
実施の形態５においては、実施の形態３の［第１及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ，２１Ｂへのデータ書き込み］と同様に、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ（より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの記録層７５Ａ）に予めデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂ（より具体的には、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの記録層７５Ｂ）に予めデータ「１」が書き込まれている。
【０１１２】
［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みの準備］
不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みにあたっては、先ず、実施の形態４の［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みの準備］と同様の動作が行われる。
【０１１３】
［外部磁場の検出］
不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み前に外部磁場検出手段１４０によって外部磁場を検出する。具体的には、実施の形態２の［外部磁場の検出］と同様にして、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータを読み出す。
【０１１４】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合の不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］
外部磁場の値が所定の値未満の場合、即ち、例えば、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａに記憶されていたデータ（データ「０」）、及び、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されていたデータ（データ「１」）に変化が生じないので、差動センスアンプ１４２は高電位を出力する。差動センスアンプ１４２からの高電位を出力を受け取ったメモリ制御回路３０の制御下、実施の形態４にて説明したと同様に、不揮発性磁気メモリ２１にデータを書き込む。そして、以上に説明した［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みの準備］及び［外部磁場の検出］、［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合の不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］が、選択された不揮発性磁気メモリ２１に対して順次続行される。
【０１１５】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合の動作］
一方、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ（より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの記録層７５Ａ）に予め書き込まれていたデータ「０」が「１」へと変化し、あるいは又、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂ（より具体的には、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの記録層７５Ｂ）に予め書き込まれていたデータ「１」が「０」へと変化する。尚、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータが書き換えられる磁場の大きさは、不揮発性磁気メモリ２１にデータに既に記憶されたデータが破壊される（書き換えられる）磁場の大きさよりも小さいので、他の不揮発性磁気メモリ２１に記憶されたデータが破壊されない（書き換えられない）程度の外部磁場によっても、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａあるいは第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータの外部磁場による書き換えが生じ得る。
【０１１６】
このような場合、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されていたデータを読み出すと、差動センスアンプ１４２は低電位を出力する。即ち、差動センスアンプ１４２の出力が略０の場合、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとみなすことができる。言い換えれば、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａから読み出されたデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂから読み出されたデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとみなすことができる。
【０１１７】
この場合、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みを中断する。具体的には、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が送出される。そして、第１及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ，２１Ｂへのデータ書き込みを実行する。次いで、再び、外部磁場検出手段１４０によって外部磁場を検出する。このとき、外部磁場検出手段１４０によって所定の値未満の外部磁場が検出されたならば（外部磁場検出手段１４０によって外部磁場が検出されなくなった場合を含む）、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止解除信号が送出される。そして、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みが行われる。一方、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたならば、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が再び送出される。以上の動作を、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数、実行し、それでも外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出され続けたならば、外部磁場の影響を排除できないとして、例えば、警告を発し、データの書き込み動作を中止する。尚、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数に達したか否かは、カウンタによって調べることができる。そして、データの書き込み動作を中止した場合、例えば、使用者が不揮発性磁気メモリ装置を搭載した電子機器を外部磁場の影響を受けない場所に移動させた後、使用者がデータの書き込みを再スタート命令を発する（例えば、押しボタンを押す）ことによって、データの書き込みを再スタートすればよい。
【０１１８】
（実施の形態６）
実施の形態６は、本発明の第３の態様に係る不揮発性磁気メモリ装置及び不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法に関し、より詳しくは、本発明の第３Ａの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置及び不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法に関する。実施の形態６における不揮発性磁気メモリ装置は、実施の形態１における不揮発性磁気メモリ装置１０と同様の構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【０１１９】
実施の形態６にあっては、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み前に外部磁場検出手段４０によって所定の値以上の外部磁場が検出された場合、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みが中断され、外部磁場検出手段４０によって所定の値未満の外部磁場が検出された後（外部磁場検出手段４０によって外部磁場が検出されなくなった場合を含む）、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みが行われ、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み時、若しくは、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み後、外部磁場検出手段４０によって所定の値以上の外部磁場が検出された場合、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの再書き込みが行われる。
【０１２０】
即ち、実施の形態６の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法は、実質的に、実施の形態４の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法と、実施の形態１の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法とを組み合わせたものである。
【０１２１】
以下、図１、並びに、図１２及び図１３の流れ図を参照して、実施の形態６の不揮発性磁気メモリ装置の動作、実施の形態６の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明する。
【０１２２】
［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みの準備］
不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みにあたっては、先ず、実施の形態４の［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みの準備］と同様の動作が行われる。
【０１２３】
［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み前の外部磁場の検出］
そして、外部磁場検出手段４０によって外部磁場を検出する。
【０１２４】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合の不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］
外部磁場の値が所定の値未満の場合、即ち、例えば、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合、メモリ制御回路３０の制御下、書込禁止信号が存在していた場合には、書込禁止信号が解除され、ロー・デコーダ２８の動作によって、書込みワード線ドライバ２９が駆動され、書込みワード線ＲＷＬに電流ＩＲＷＬが流される。一方、コラム・レコーダ２５の動作によって、センスアンプ２６及びビット線ドライバ２７が駆動され、書き込むべきデータに依存してビット線ＢＬにが電流ＩＢＬ又は電流−ＩＢＬが流される。その結果形成される合成磁界によって第２の強磁性体層（記録層７５）の磁化の方向を変えることで、選択された不揮発性磁気メモリ２１にデータ「１」又はデータ「０」が記録される（書き込まれる）。
【０１２５】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合の動作］
一方、外部磁場の値が所定の値以上の場合、即ち、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みを中断する。具体的には、第２のメモリ制御回路４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が送出される。そして、再び、外部磁場検出手段４０によって外部磁場を検出する。このとき、外部磁場検出手段４０によって所定の値未満の外部磁場が検出されたならば（外部磁場検出手段４０によって外部磁場が検出されなくなった場合を含む）、第２のメモリ制御回路４１からメモリ制御回路３０に書込禁止解除信号が送出される。そして、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みが行われる。一方、外部磁場検出手段４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたならば、第２のメモリ制御回路４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が再び送出される。以上の動作を、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数、実行し、それでも外部磁場検出手段４０によって所定の値以上の外部磁場が検出され続けたならば、外部磁場の影響を排除できないとして、例えば、警告を発し、データの書き込み動作を中止する。尚、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数に達したか否かは、カウンタによって調べることができる。そして、データの書き込み動作を中止した場合、例えば、使用者が不揮発性磁気メモリ装置を搭載した電子機器を外部磁場の影響を受けない場所に移動させた後、使用者がデータの書き込みを再スタート命令を発する（例えば、押しボタンを押す）ことによって、データの書き込みを再スタートすればよい。
【０１２６】
［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み時、若しくは、書き込み後の外部磁場の検出］
不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み時、若しくは、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み後、外部磁場検出手段４０によって外部磁場が再び検出される。
【０１２７】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合の動作］
そして、この外部磁場の値が所定の値未満の場合、即ち、例えば、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合、以上に説明した［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みの準備］、［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み前の外部磁場の検出］、［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］及び［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み時、若しくは、書き込み後の外部磁場の検出］が、選択された不揮発性磁気メモリ２１に対して順次続行される。
【０１２８】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合の動作］
一方、外部磁場検出手段４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたときには、第２のメモリ制御回路４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が送出される。次いで、外部磁場検出手段４０によって再び外部磁場を検出する。このとき、外部磁場検出手段４０によって所定の値未満の外部磁場が検出されたならば（外部磁場検出手段４０によって外部磁場が検出されなくなった場合を含む）、これと同時に、あるいは又、その後、メモリ制御回路３０の制御下、外部磁場によって影響を受けた期間（シンクロナス動作であれば１つ前の書き込みサイクル及び外部磁場検出手段４０からの信号遅延を加えた期間）のデータ（このデータは入力バッファ２２に保存された状態にある）を同一アドレス（このアドレスは、アドレス・バッファ２４及びコラム・レコーダ２５に保存された状態にある）に再度書き込む。
【０１２９】
また、第２のメモリ制御回路４１からメモリ制御回路３０に書込禁止解除信号が送出される。そして、以上に説明した［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みの準備］、［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み前の外部磁場の検出］、［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］及び［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み時、若しくは、書き込み後の外部磁場の検出］が、選択された不揮発性磁気メモリ２１に対して順次続行される。
【０１３０】
一方、外部磁場検出手段４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたならば、第２のメモリ制御回路４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が再び送出される。以上の動作を、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数、実行し、それでも外部磁場検出手段４０によって所定の値以上の外部磁場が検出され続けたならば、外部磁場の影響を排除できないとして、例えば、警告を発し、データの書き込み動作を中止する。尚、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数に達したか否かは、カウンタによって調べることができる。そして、データの書き込み動作を中止した場合、例えば、使用者が不揮発性磁気メモリ装置を搭載した電子機器を外部磁場の影響を受けない場所に移動させた後、使用者がデータの書き込みを再スタート命令を発する（例えば、押しボタンを押す）ことによって、データの書き込みを再スタートすればよい。
【０１３１】
（実施の形態７）
実施の形態７は、実施の形態６の変形であり、本発明の第３Ｂの態様及び第３Ｃの態様に係る不揮発性磁気メモリ装置及び不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法に関する。実施の形態７における不揮発性磁気メモリ装置は、実施の形態２における不揮発性磁気メモリ装置１１０と同様の構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【０１３２】
そして、実施の形態７の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法は、実質的に、実施の形態５の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法と、実施の形態３の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法とを組み合わせたものである。
【０１３３】
即ち、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａに予めデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに予めデータ「１」が書き込まれており、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータが読み出され、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み後、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータが再び読み出される。
【０１３４】
ここで、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａから読み出されたデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂから読み出されたデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みが中断され、次いで、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａにデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂにデータ「１」が書き込まれる。また、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み後、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａから読み出されたデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂから読み出されたデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとして、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａにデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂにデータ「１」が書き込まれ、次いで、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータが読み出される。
【０１３５】
尚、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂにデータを書き込むために必要とされる磁場の大きさは、実施の形態５にて説明したと同様に、不揮発性磁気メモリ２１にデータに既に記憶されたデータが破壊されるような磁場の大きさよりも小さい。言い換えれば、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータが書き換えられる磁場の大きさは、不揮発性磁気メモリ２１にデータに既に記憶されたデータが破壊される（書き換えられる）磁場の大きさよりも小さい。即ち、不揮発性磁気メモリ２１のトンネル磁気抵抗素子７０を構成する第２の強磁性体層（記録層）７５の保磁力ＨＣの値は、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａの第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａを構成する第２の強磁性体層（記録層）７５Ａの保磁力の値、及び、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂの第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂを構成する第２の強磁性体層（記録層）７５Ｂの保磁力の値よりも大きい。言い換えれば、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されていたデータが外部磁場の影響によって破壊される（書き換えられる）状態にあっても、不揮発性磁気メモリ２１に記憶されていたデータが外部磁場の影響によって破壊される（書き換えられる）ことはない。
【０１３６】
以下、図４、並びに、図１４及び図１５の流れ図を参照して、実施の形態７の不揮発性磁気メモリ装置の動作、実施の形態７の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明する。
【０１３７】
［第１及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ，２１Ｂへのデータ書き込み］
実施の形態５においては、実施の形態３の［第１及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ，２１Ｂへのデータ書き込み］と同様に、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ（より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの記録層７５Ａ）に予めデータ「０」が、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂ（より具体的には、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの記録層７５Ｂ）に予めデータ「１」が書き込まれている。
【０１３８】
［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みの準備］
不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みにあたっては、先ず、実施の形態４の［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みの準備］と同様の動作が行われる。
【０１３９】
［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み前の外部磁場の検出］
不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み前に外部磁場検出手段１４０によって外部磁場を検出する。具体的には、実施の形態２の［外部磁場の検出］と同様にして、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータを読み出す。
【０１４０】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合の不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］
外部磁場の値が所定の値未満の場合、即ち、例えば、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａに記憶されていたデータ（データ「０」）、及び、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されていたデータ（データ「１」）に変化が生じないので、差動センスアンプ１４２は高電位を出力する。差動センスアンプ１４２からの高電位を出力を受け取ったメモリ制御回路３０の制御下、実施の形態５にて説明したと同様に、不揮発性磁気メモリ２１にデータを書き込む。
【０１４１】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合の動作］
一方、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ（より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの記録層７５Ａ）に予め書き込まれていたデータ「０」が「１」へと変化し、あるいは又、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂ（より具体的には、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの記録層７５Ｂ）に予め書き込まれていたデータ「１」が「０」へと変化する。尚、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータが書き換えられる磁場の大きさは、不揮発性磁気メモリ２１にデータに既に記憶されたデータが破壊される（書き換えられる）磁場の大きさよりも小さいので、他の不揮発性磁気メモリ２１に記憶されたデータが破壊されない（書き換えられない）程度の外部磁場によっても、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａあるいは第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータの外部磁場による書き換えが生じ得る。
【０１４２】
このような場合、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されていたデータを読み出すと、差動センスアンプ１４２は低電位を出力する。即ち、差動センスアンプ１４２の出力が略０の場合、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとみなすことができる。言い換えれば、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａから読み出されたデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂから読み出されたデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとみなすことができる。
【０１４３】
この場合、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みを中断する。具体的には、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が送出される。そして、第１及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ，２１Ｂへのデータ書き込みを実行する。次いで、再び、外部磁場検出手段１４０によって外部磁場を検出する。このとき、外部磁場検出手段１４０によって所定の値未満の外部磁場が検出されたならば（外部磁場検出手段１４０によって外部磁場が検出されなくなった場合を含む）、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止解除信号が送出される。そして、不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みが行われる。一方、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたならば、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が再び送出される。以上の動作を、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数、実行し、それでも外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出され続けたならば、外部磁場の影響を排除できないとして、例えば、警告を発し、データの書き込み動作を中止する。尚、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数に達したか否かは、カウンタによって調べることができる。そして、データの書き込み動作を中止した場合、例えば、使用者が不揮発性磁気メモリ装置を搭載した電子機器を外部磁場の影響を受けない場所に移動させた後、使用者がデータの書き込みを再スタート命令を発する（例えば、押しボタンを押す）ことによって、データの書き込みを再スタートすればよい。
【０１４４】
［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み時、若しくは、書き込み後の外部磁場の検出］
不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み後、外部磁場検出手段１４０によって外部磁場を検出する。具体的には、実施の形態２の［外部磁場の検出］と同様にして、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータを読み出す。
【０１４５】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合の動作］
外部磁場の値が所定の値未満の場合、即ち、例えば、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在しない場合、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａに記憶されたデータ（データ「０」）、及び、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータ（データ「１」）に変化が生じないので、差動センスアンプ１４２は高電位を出力する。差動センスアンプ１４２からの高電位を出力を受け取ったメモリ制御回路３０の制御下、以上に説明した［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みの準備］、［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み前の外部磁場の検出］、［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み］及び［不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込み時、若しくは、書き込み後の外部磁場の検出］が、選択された不揮発性磁気メモリ２１に対して順次続行される。
【０１４６】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合の動作］
一方、不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在する場合、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ（より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの記録層７５Ａ）に予め書き込まれていたデータ「０」が「１」へと変化し、あるいは又、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂ（より具体的には、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの記録層７５Ｂ）に予め書き込まれていたデータ「１」が「０」へと変化する。
【０１４７】
このような場合、次いで、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータを読み出すと、差動センスアンプ１４２は低電位を出力する。即ち、差動センスアンプ１４２の出力が略０の場合、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとみなすことができる。言い換えれば、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａから読み出されたデータが「０」でなく、若しくは、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂから読み出されたデータが「１」でない場合、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたとみなすことができる。
【０１４８】
以上のように、不揮発性磁気メモリ２１へのデータ書き込み後、外部磁場検出手段１４０によって外部磁場を検出し、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたならば、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が送出される。次いで、あるいは、これと同時に、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ（より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａを構成する第１参照トンネル磁気抵抗素子７０Ａの記録層７５Ａ）にデータ「０」を、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂ（より具体的には、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂを構成する第２参照トンネル磁気抵抗素子７０Ｂの記録層７５Ｂ）にデータ「１」を、再び書き込む。次いで、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａ及び第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂに記憶されたデータを再び読み出す。即ち、外部磁場検出手段１４０によって再び外部磁場を検出する。このとき、外部磁場検出手段１４０によって所定の値未満の外部磁場が検出されたならば（外部磁場検出手段１４０によって外部磁場が検出されなくなった場合を含み、より具体的には、第１参照不揮発性磁気メモリ２１Ａから読み出されたデータが「０」であり、且つ、第２参照不揮発性磁気メモリ２１Ｂから読み出されたデータが「１」である場合）、これと同時に、あるいは又、その後、外部磁場によって影響を受けた期間（シンクロナス動作であれば１つ前の書き込みサイクル及び外部磁場検出手段１４０からの信号遅延を加えた期間）のデータ（このデータは入力バッファ２２に保存された状態にある）を同一アドレス（このアドレスは、アドレス・バッファ２４及びコラム・レコーダ２５に保存された状態にある）に再度書き込む。
【０１４９】
また、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止解除信号が送出される。そして、差動センスアンプ１４２からの高電位を出力を受け取ったメモリ制御回路３０の制御下、以上に説明した選択された不揮発性磁気メモリ２１へのデータの書き込みが順次続行される。
【０１５０】
［不特定の変動磁場ノイズ（外部磁場）が存在し続ける場合の動作］
一方、外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出されたならば、第２のメモリ制御回路１４１からメモリ制御回路３０に書込禁止信号が再び送出される。以上の動作を、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数、実行し、それでも外部磁場検出手段１４０によって所定の値以上の外部磁場が検出され続けたならば、外部磁場の影響を排除できないとして、例えば、警告を発し、データの書き込み動作を中止する。尚、所定のサイクル（所定期間）あるいは所定の回数に達したか否かは、カウンタによって調べることができる。そして、データの書き込み動作を中止した場合、例えば、使用者が不揮発性磁気メモリ装置を搭載した電子機器を外部磁場の影響を受けない場所に移動させた後、使用者がデータの書き込みを再スタート命令を発する（例えば、押しボタンを押す）ことによって、データの書き込みを再スタートすればよい。
【０１５１】
尚、以上に説明した不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法は、実質的に、実施の形態５の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法と、実施の形態３の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法とを組み合わせたものであるが、その代わりに、実質的に、実施の形態５の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法と、実施の形態２の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法とを組み合わせることもできる。このような不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法の流れ図を、図１４及び図１６の流れ図に示す。
【０１５２】
以上、本発明を、発明の実施の形態に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。発明の実施の形態にて説明した不揮発性磁気メモリ装置の構造、構成等は例示であり、適宜変更することができる。
【０１５３】
例えば、実施の形態１において説明した外部磁場検出手段４０と、実施の形態２において説明した外部磁場検出手段１４０とを組み合わせることもできる。このような場合の回路図を図１７に示す。そして、例えば、外部磁場検出手段４０によって、実施の形態６にて説明した動作の一部（図１２参照）を実行し、外部磁場検出手段１４０によって、実施の形態２あるいは実施の形態３にて説明した動作（図５あるいは図９参照）を実行すればよい。あるいは又、例えば、外部磁場検出手段１４０によって、実施の形態７にて説明した動作の一部（図１４参照）にて説明した動作を実行し、外部磁場検出手段４０によって、実施の形態１にて説明した動作（図２参照）を実行すればよい。
【０１５４】
【発明の効果】
本発明においては、外部磁場検出手段を備えているが故に、この外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出された場合、不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みが行われ、あるいは又、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが中断される結果、外部磁場の大きさや向きに拘わらず、データを書き込むべき選択された不揮発性磁気メモリにデータを確実に書き込むことが可能となり、外部磁場中での誤動作発生を抑制することができる。しかも、外部磁場の影響を抑制するために不揮発性磁気メモリを構成する記録層における保磁力Ｈｃの値を大きくする必要がないので、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込みのための消費電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、発明の実施の形態１の不揮発性磁気メモリ装置の回路図である。
【図２】図２は、発明の実施の形態１の不揮発性磁気メモリ装置の動作、発明の実施の形態１の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明するための流れ図である。
【図３】図３は、不揮発性磁気メモリの模式的な一部断面図である。
【図４】図４は、発明の実施の形態２の不揮発性磁気メモリ装置の回路図である。
【図５】図５は、発明の実施の形態２の不揮発性磁気メモリ装置の動作、発明の実施の形態２の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明するための流れ図である。
【図６】図６は、発明の実施の形態２の不揮発性磁気メモリ装置における第１参照不揮発性磁気メモリの模式的な一部断面図である。
【図７】図７は、発明の実施の形態２の不揮発性磁気メモリ装置における第２参照不揮発性磁気メモリの模式的な一部断面図である。
【図８】図８の（Ａ）は、発明の実施の形態２の不揮発性磁気メモリ装置における外部磁場検出手段の回路図であり、図８の（Ｂ）は、発明の実施の形態２の不揮発性磁気メモリ装置における第１参照ビット線、第２参照ビット線、第１参照書込みワード線（第２参照書込みワード線ＲＷＬと共通である）の模式的なレイアウト図である。
【図９】図９は、発明の実施の形態３の不揮発性磁気メモリ装置の動作、発明の実施の形態３の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明するための流れ図である。
【図１０】図１０は、発明の実施の形態４の不揮発性磁気メモリ装置の動作、発明の実施の形態４の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明するための流れ図である。
【図１１】図１１は、発明の実施の形態５の不揮発性磁気メモリ装置の動作、発明の実施の形態５の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明するための流れ図である。
【図１２】図１２は、発明の実施の形態６の不揮発性磁気メモリ装置の動作、発明の実施の形態６の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明するための流れ図である。
【図１３】図１３は、図１２に引き続き、発明の実施の形態６の不揮発性磁気メモリ装置の動作、発明の実施の形態６の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明するための流れ図である。
【図１４】図１４は、発明の実施の形態７の不揮発性磁気メモリ装置の動作、発明の実施の形態７の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明するための流れ図である。
【図１５】図１５は、図１４に引き続き、発明の実施の形態７の不揮発性磁気メモリ装置の動作、発明の実施の形態７の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法を説明するための流れ図である。
【図１６】図１６は、図１４に引き続き、発明の実施の形態７の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法の変形例を説明するための流れ図である。
【図１７】図１７は、発明の実施の形態１の不揮発性磁気メモリ装置と発明の実施の形態２の不揮発性磁気メモリ装置との組合せの回路図である。
【図１８】図１８は、不揮発性磁気メモリのアステロイド曲線を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０，１１０，２１０・・・不揮発性磁気メモリ装置、２０，１２０，２２０・・・メモリチップ、２１・・・不揮発性磁気メモリ、２１’・・・不揮発性磁気メモリ・アレイ、２１Ａ・・・第１参照不揮発性磁気メモリ、２１Ｂ・・・第１参照不揮発性磁気メモリ、２２・・・入力バッファ、２３・・・出力バッファ、２４・・・アドレス・バッファ、２５・・・コラム・レコーダ、２６・・・センスアンプ、２７・・・ビット線ドライバ、２８・・・ロー・デコーダ、２９・・・書込みワード線ドライバ、３０・・・メモリ制御回路、４０，１４０・・・外部磁場検出手段、４１，１４１・・・第２のメモリ制御回路、１４２・・・差動センスアンプ、１４３・・・パルス発生回路、５０・・・シリコン半導体基板、５１，５１Ａ，５１Ｂ・・・素子分離領域、５２，５２Ａ，５２Ｂ・・・ゲート電極、５３，５３Ａ，５３Ｂ・・・ゲート絶縁膜、５４，５４Ａ，５４Ｂ，５５，５５Ａ，５５Ｂ・・・ソース／ドレイン領域、５６，５６Ａ，５６Ｂ・・・タングステンプラグ、５７，５７Ａ，５７Ｂ・・・センス線、６１・・・第１の層間絶縁層、６２，６２Ａ，６２Ａ，６５，６５Ａ，６５Ａ・・・タングステンプラグ、６３，６３Ａ，６３Ｂ・・・ランディングパッド、６４・・・第２の層間絶縁層、６６・・・第３の層間絶縁層、７０・・・トンネル磁気抵抗素子、７０Ａ・・・第１参照トンネル磁気抵抗素子、７０Ｂ・・・第２参照トンネル磁気抵抗素子、７１，７１Ａ，７１Ｂ・・・第１の強磁性体層、７２，７２Ａ，７２Ｂ・・・反強磁性体層、７３，７３Ａ，７３Ｂ・・・磁化固定層、７４，７４Ａ，７４Ｂ・・・トンネル絶縁膜、７５，７５Ａ，７５Ｂ・・・第２の強磁性体層（記録層）、７６・・・トップコート膜、７７，７７Ａ，７７Ｂ・・・引き出し電極、１４３・・・パルス発生回路、ＢＬ・・・ビット線、ＢＬＡ・・・第１参照ビット線、ＢＬＢ・・・第１参照ビット線、ＲＷＬ・・・書込みワード線、ＲＷＬＡ・・・第１参照書込みワード線、ＲＷＬＢ・・・第２参照書込みワード線、ＴＲ・・・選択用トランジスタ、ＴＲＡ・・・第１参照選択用トランジスタ、ＴＲＢ・・・第２参照選択用トランジスタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a nonvolatile magnetic memory device and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device, and more particularly, to a nonvolatile magnetic memory device called a TMR (tunnel magnetic resistance) type MRAM (Magnetic Random Access Memory). And a method of writing data to such a nonvolatile magnetic memory device.
[0002]
[Prior art]
With the rapid spread of information communication devices, especially small personal devices such as mobile terminals, various semiconductor devices such as memories and logics, which constitute these devices, are required to have higher integration, higher speed, lower power, etc. There is a demand for higher performance. In particular, nonvolatile memories are considered to be indispensable in the ubiquitous era. Even in the event of power consumption, trouble, or disconnection between the server and the network due to some kind of failure, the non-volatile memory can save and protect important information. In addition, recent portable devices are designed to put unnecessary circuit blocks in standby state and reduce power consumption as much as possible, but if a non-volatile memory that can serve as both high-speed work memory and large-capacity storage memory can be realized, In addition, power consumption and waste of memory can be eliminated. In addition, an “instant-on” function that can be started instantly when the power is turned on can be realized if a high-speed and large-capacity nonvolatile memory can be realized.
[0003]
Examples of the non-volatile memory include a flash memory using a semiconductor material and a ferroelectric non-volatile semiconductor memory (FERAM, Ferroelectric Random Access Memory) using a ferroelectric material. However, the flash memory has a drawback that the write speed is on the order of microseconds and the write speed is low. On the other hand, in FERAM, the number of rewrites is 10 12 -10 14 It has been pointed out that the number of rewritable times of the FERAM is not sufficient to replace the SRAM or the DRAM with the FERAM, and that the fine processing of the ferroelectric layer is difficult.
[0004]
As a non-volatile memory that does not have these disadvantages, a non-volatile magnetic memory called an MRAM (Magnetic Random Access Memory) has attracted attention. Early MRAMs were based on spin valves using the Giant Magnetoresistance (GMR) effect. However, since the memory cell resistance of the load is as low as 10 to 100 Ω, there is a drawback that the power consumption per bit at the time of reading is large, and it is difficult to increase the capacity.
[0005]
On the other hand, in an MRAM using the TMR (Tunnel Magnetoresistance) effect (for example, see R. Mesvey et al. Physics Reports, vol. 238, pp. 214-217, 1994), the resistance change rate at room temperature in the early stage of development is 1 to 1. Although it was only about 2%, in recent years, a resistance change rate of about 20% has been obtained (see, for example, T. Miyazaki et al, J. Magnetism & Magnetic Material, vol. 139, (L231), 1995), and TMR. Attention has been focused on MRAM using effects. The TMR type MRAM has a simple structure, is easy to scale, and has a large number of rewritable times because recording is performed by rotating a magnetic moment. Furthermore, the access time is expected to be very fast, and it is said that the device can already operate at 100 MHz.
[0006]
FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a conventional TMR type MRAM (hereinafter, simply referred to as MRAM). The
[0007]
The tunnel
[0008]
Further, below the tunnel
[0009]
On the other hand, the selection transistor TR is formed in a portion of the
[0010]
In the MRAM array, the
[0011]
When writing data to the
[0012]
On the other hand, data is read by turning on the selection transistor TR, passing a current through the bit line BL, and detecting a change in tunnel current due to the magnetoresistance effect with the
[0013]
FIG. 18 shows an asteroid curve of the MRAM 21. A current is applied to the bit line BL and the write word line RWL, and data is written to the tunnel
[0014]
The asteroid curve indicates the synthetic magnetic field (the magnetic field H applied to the recording layer 75). HA And the magnetic field H EA Of the magnetization direction of the recording layer 75 due to the synthesis of the magnetic field vector of the recording medium 75, and indicates the threshold value outside the asteroid curve (OUT 1 , OUT 2 When a composite magnetic field corresponding to ()) is generated, the magnetization direction of the recording layer 75 is reversed, and data is written. On the other hand, when a synthetic magnetic field corresponding to the inside (IN) of the asteroid curve is generated, the magnetization direction of the recording layer 75 does not reverse. Also, in the
[0015]
[Non-Patent Document 1] Mesveyy et al. Physics Reports, vol. 238, pp 214-217, 1994
[Non-Patent Document 2] Miyazaki et al, J. Mol. Magnetism & Magnetic Material, vol 139, (L231), 1995
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, although the
[0017]
That is, in order to use a memory chip provided with a plurality of nonvolatile magnetic memories (MRAM) 21 as ordinary consumer goods without being restricted by the use environment, except for use in a special environment, an external magnetic field is required. Above all, it is necessary to prevent malfunction. In this case, the biggest problem is unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field). In a state other than the time of data writing (that is, a data reading state or a data holding state), the coercive force H is applied to the nonvolatile magnetic memory (MRAM) 21. c Unless the above magnetic field is applied, there is no data destruction. As described above, the combined magnetic field is defined as a region (OUT) outside the asteroid curve and inside the dotted line in FIG. 1 ), The data is selectively written to the selected
[0018]
That is, depending on the magnitude and direction of the external magnetic field, desired data may not be written to the selected nonvolatile magnetic memory (MRAM) 21 to which data is to be written, or non-volatile data to which data should not be written. There is a case where data is written to the magnetic memory (MRAM) 21 (that is, a case where destruction of data in a holding state occurs).
[0019]
Coercive force H c There is a method of reducing the influence of an external magnetic field by increasing the value of, but such a method has a problem that power consumption for writing data to the MRAM increases.
[0020]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a structure capable of reliably writing data to a selected nonvolatile magnetic memory (MRAM) to which data is to be written with low power consumption regardless of the magnitude and direction of the external magnetic field. It is an object of the present invention to provide a nonvolatile magnetic memory device having the same and a method for writing data to the nonvolatile magnetic memory device.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a nonvolatile magnetic memory device according to a first aspect of the present invention is a nonvolatile magnetic memory device having a plurality of nonvolatile magnetic memories and a nonvolatile magnetic memory device having an external magnetic field detecting unit. So,
At the time of writing data to the nonvolatile magnetic memory or after writing the data to the nonvolatile magnetic memory, if an external magnetic field having a predetermined value or more is detected by the external magnetic field detecting means, the data is rewritten to the nonvolatile magnetic memory. The writing is performed.
[0022]
In order to achieve the above object, a nonvolatile magnetic memory device according to a second aspect of the present invention is a nonvolatile magnetic memory device having a plurality of nonvolatile magnetic memories and a nonvolatile magnetic memory device having an external magnetic field detecting unit. So,
If the external magnetic field detecting means detects an external magnetic field of a predetermined value or more before writing data to the nonvolatile magnetic memory, the writing of data to the nonvolatile magnetic memory is interrupted and the external magnetic field detecting means detects the external magnetic field. After detecting the external magnetic field of less than (including the case where the external magnetic field is not detected by the external magnetic field detecting means), data is written to the nonvolatile magnetic memory.
[0023]
In order to achieve the above object, a nonvolatile magnetic memory device according to a third aspect of the present invention is a nonvolatile magnetic memory device having a plurality of nonvolatile magnetic memories and a nonvolatile magnetic memory device having an external magnetic field detecting unit. So,
If the external magnetic field detecting means detects an external magnetic field of a predetermined value or more before writing data to the nonvolatile magnetic memory, the writing of data to the nonvolatile magnetic memory is interrupted and the external magnetic field detecting means detects the external magnetic field. After detecting an external magnetic field of less than (including the case where the external magnetic field is no longer detected by the external magnetic field detecting means), data is written to the nonvolatile magnetic memory,
At the time of writing data to the nonvolatile magnetic memory or after writing the data to the nonvolatile magnetic memory, when an external magnetic field having a predetermined value or more is detected by the external magnetic field detecting means, the data is written to the nonvolatile magnetic memory. Data is rewritten.
[0024]
To achieve the above object, a method for writing data to a nonvolatile magnetic memory device according to a first aspect of the present invention comprises:
A memory chip having a plurality of nonvolatile magnetic memories, and a method of writing data to a nonvolatile magnetic memory device having an external magnetic field detecting means,
At the time of writing data to the nonvolatile magnetic memory or after writing the data to the nonvolatile magnetic memory, the external magnetic field is detected by the external magnetic field detecting means, and when the value of the external magnetic field is equal to or more than a predetermined value, It is characterized by rewriting data to the memory.
[0025]
A method for writing data to a nonvolatile magnetic memory device according to a second aspect of the present invention for achieving the above object includes a memory chip having a plurality of nonvolatile magnetic memories and an external magnetic field detecting means. A method for writing data to a nonvolatile magnetic memory device, comprising:
Before writing data to the nonvolatile magnetic memory, the external magnetic field is detected by the external magnetic field detecting means. If the value of the external magnetic field is equal to or greater than a predetermined value, the writing of data to the nonvolatile magnetic memory is interrupted. An external magnetic field is detected again by the magnetic field detecting means, and when the value of the external magnetic field is less than a predetermined value, data is written to the nonvolatile magnetic memory.
[0026]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for writing data to a nonvolatile magnetic memory device, comprising: a memory chip including a plurality of nonvolatile magnetic memories; and an external magnetic field detecting unit. A method for writing data to a nonvolatile magnetic memory device, comprising:
Before writing data to the nonvolatile magnetic memory, the external magnetic field is detected by the external magnetic field detecting means. If the value of the external magnetic field is equal to or greater than a predetermined value, the writing of data to the nonvolatile magnetic memory is interrupted. The external magnetic field is detected again by the magnetic field detecting means, and when the value of the external magnetic field is less than a predetermined value, data is written to the nonvolatile magnetic memory,
At the time of writing data to the nonvolatile magnetic memory or after writing data to the nonvolatile magnetic memory, the external magnetic field is detected again by the external magnetic field detecting means, and when the value of the external magnetic field is equal to or more than the predetermined value, Data is rewritten to the nonvolatile magnetic memory.
[0027]
The nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention, or the method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention (hereinafter, referred to as In some cases, the external magnetic field detecting means may be disposed outside the memory chip. For the sake of convenience, the nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention, or the non-volatile magnetic memory according to the first to third aspects of the present invention, may be used for convenience. It may be referred to as a method of writing data to the device. In this case, well-known Hall elements and magneto-resistive elements can be exemplified as the external magnetic field detecting means. It is sufficient that at least one external magnetic field detecting means is provided outside the memory chip. For example, one external magnetic field detecting means may be provided at each of the four corners outside the memory chip, for a total of four external magnetic field detecting means.
[0028]
Alternatively, in the present invention, the external magnetic field detecting means may be arranged inside the memory chip. For the sake of convenience, the nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention or the non-volatile magnetic memory according to the first to third aspects of the present invention may be configured as described above. It may be referred to as a method of writing data to the device. It is sufficient that at least one external magnetic field detecting means is disposed inside the memory chip. For example, one external magnetic field detecting means may be disposed at each of the four corners inside the memory chip, for a total of four external magnetic field detecting means. it can.
[0029]
The nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention or the method for writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention. If so,
Non-volatile magnetic memory is
(A) a write word line extending in a first direction;
(B) a bit line extending in a second direction different from (for example, orthogonal to) the first direction, and
(C) a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, which are provided in an overlapping region of the write word line and the bit line; A body layer electrically insulated from the write word line, a second ferromagnetic layer being a tunnel magnetoresistive element electrically connected to the bit line;
Consisting of
The external magnetic field detecting means includes a first reference nonvolatile magnetic memory and a second reference nonvolatile magnetic memory,
The first reference nonvolatile magnetic memory includes:
(D) a first reference write word line extending in the first direction;
(E) a first reference bit line extending in the second direction;
(F) provided in an overlapping region of the first reference write word line and the first reference bit line, and having a laminated structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the first reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a first reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the first reference bit line. element,
Consisting of
The second reference nonvolatile magnetic memory includes:
(G) a second reference write word line extending in the first direction;
(H) a second reference bit line extending in the second direction;
(I) a stacked structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, provided in an overlapping region of the second reference write word line and the second reference bit line; , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the second reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a second reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the second reference bit line. element,
Can be cited.
[0030]
Note that, for convenience, such a configuration is used for the nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention, or the nonvolatile magnetic memory according to the first to third aspects of the present invention. It may be referred to as a method of writing data to the device.
[0031]
The bit line, the first reference bit line, and the second reference bit line are electrically connected to the second ferromagnetic layer. Such a configuration includes a bit line, a first reference bit line, and a second reference bit line. A mode in which the reference bit line is indirectly connected to the second ferromagnetic layer is included.
[0032]
Further, the nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention, or the method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention. Even so, the non-volatile magnetic memory may be a non-volatile magnetic memory constituting the non-volatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention, or the first to third aspects of the present invention. In the method for writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the aspect, it is preferable that the nonvolatile magnetic memory device has the same configuration as that of the nonvolatile magnetic memory. That is, the nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention, or the method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention. Even if there is a non-volatile magnetic memory,
(A) a write word line extending in a first direction (a direction perpendicular to the plane of the drawing);
(B) a bit line extending in a second direction (a direction parallel to the plane of the drawing) different from (for example, orthogonal to) the first direction, and
(C) a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, which are provided in an overlapping region of the write word line and the bit line; A body layer electrically insulated from the write word line, a second ferromagnetic layer being a tunnel magnetoresistive element electrically connected to the bit line;
Preferably.
[0033]
In the nonvolatile magnetic memory device according to the first aspect of the present invention, when data is written to the nonvolatile magnetic memory, data “0” is simultaneously written to the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory. It is preferable that data “1” be written to the memory, and then the data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory be read. Alternatively, before writing data to the nonvolatile magnetic memory, data “0” is previously written to the first reference nonvolatile magnetic memory, and data “1” is written to the second reference nonvolatile magnetic memory in advance. After writing data to the magnetic memory, it is preferable that data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory be read. In these cases, if the data read from the first reference nonvolatile magnetic memory is not “0” or the data read from the second reference nonvolatile magnetic memory is not “1”, the external magnetic field It is preferable that data is rewritten to the nonvolatile magnetic memory when the external magnetic field of a predetermined value or more is detected by the detecting means. Further, in this case, the external magnetic field detecting means further includes a differential sense amplifier for reading data, and the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are connected to the differential sense amplifier. When the output of the differential sense amplifier is substantially 0, it is determined that an external magnetic field of a predetermined value or more is detected by the external magnetic field detection means, and the data is rewritten to the nonvolatile magnetic memory. Is preferably performed.
[0034]
Further, in the nonvolatile magnetic memory device according to the second aspect of the present invention, data “0” is written in the first reference nonvolatile magnetic memory in advance, and data “1” is written in the second reference nonvolatile magnetic memory in advance. It is preferable that the data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory be read before writing the data to the nonvolatile magnetic memory. Alternatively, if the data read from the first reference nonvolatile magnetic memory is not “0” or the data read from the second reference nonvolatile magnetic memory is not “1”, the external magnetic field detecting means Assuming that an external magnetic field of a predetermined value or more is detected, writing of data to the nonvolatile magnetic memory is interrupted, and then data “0” is stored in the first reference nonvolatile magnetic memory, and the data is stored in the second reference nonvolatile magnetic memory. It is preferable that data “1” be written. Further, in this case, the external magnetic field detecting means further includes a differential sense amplifier for reading data, and the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are connected to the differential sense amplifier. When the output of the differential sense amplifier is substantially 0, it is determined that an external magnetic field of a predetermined value or more has been detected by the external magnetic field detection means, and writing of data to the nonvolatile magnetic memory is not performed. It is preferable that the configuration be interrupted.
[0035]
Further, in the nonvolatile magnetic memory device according to aspect 3C of the present invention, data “0” is written in advance in the first reference nonvolatile magnetic memory, and data “1” is written in advance in the second reference nonvolatile magnetic memory. Before writing data to the nonvolatile magnetic memory, data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory is read, and after writing data to the nonvolatile magnetic memory, It is preferable that the data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory be read again. Alternatively, before writing data to the nonvolatile magnetic memory, the data read from the first reference nonvolatile magnetic memory is not “0”, or the data read from the second reference nonvolatile magnetic memory is not “0”. If the value is not “1”, it is determined that the external magnetic field of a predetermined value or more is detected by the external magnetic field detection means, and the writing of data to the nonvolatile magnetic memory is interrupted. Then, the data “0” is stored in the first reference nonvolatile magnetic memory. Is preferably configured such that data “1” is written to the second reference nonvolatile magnetic memory. Then, in the nonvolatile magnetic memory device according to the third embodiment of the present invention including these cases, after writing data to the nonvolatile magnetic memory, the data read from the first reference nonvolatile magnetic memory is set to “0”. Or if the data read from the second reference nonvolatile magnetic memory is not “1”, it is determined that the external magnetic field of a predetermined value or more has been detected by the external magnetic field detection means. A configuration in which data “0” is written to the memory and data “1” is written to the second reference nonvolatile magnetic memory, and then the data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are read. It is preferable that Further, in these cases, the external magnetic field detecting means further includes a differential sense amplifier for reading data, and the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are connected to the differential sense amplifier. When the output of the differential sense amplifier is substantially 0, it is determined that an external magnetic field of a predetermined value or more is detected by the external magnetic field detecting means, and data is written to the nonvolatile magnetic memory. Is preferably interrupted, or data is rewritten to the nonvolatile magnetic memory.
[0036]
In the method for writing data to a nonvolatile magnetic memory device according to the first aspect of the invention, when data is written to the nonvolatile magnetic memory, data "0" is written to the first reference nonvolatile magnetic memory, and data is written to the second reference nonvolatile magnetic memory. It is preferable that data “1” be written to the nonvolatile magnetic memory, and then the data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory be read. Alternatively, before writing data to the nonvolatile magnetic memory, data “0” is written in advance to the first reference nonvolatile magnetic memory, and data “1” is written to the second reference nonvolatile magnetic memory in advance. After writing data to the memory, it is preferable to read data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory. In these cases, when the data read from the first reference nonvolatile magnetic memory is not “0” or the data read from the second reference nonvolatile magnetic memory is not “1”, a predetermined It is preferable to adopt a configuration in which data is rewritten to the nonvolatile magnetic memory assuming that an external magnetic field equal to or larger than the value is detected. Further, in this case, the external magnetic field detecting means further includes a differential sense amplifier for reading data, and the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are connected to the differential sense amplifier. When the output of the differential sense amplifier is substantially 0, it is determined that an external magnetic field of a predetermined value or more is detected by the external magnetic field detection means, and the data is rewritten to the nonvolatile magnetic memory. Is preferably performed.
[0037]
Further, in the method for writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the second aspect of the present invention, the data "0" is previously stored in the first reference nonvolatile magnetic memory, and the data is previously stored in the second reference nonvolatile magnetic memory. It is preferable to write "1" and to read data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory before writing data to the nonvolatile magnetic memory. Alternatively, if the data read from the first reference nonvolatile magnetic memory is not “0” or the data read from the second reference nonvolatile magnetic memory is not “1”, the external magnetic field detecting means may exceed a predetermined value. , The writing of data to the nonvolatile magnetic memory is interrupted, then data “0” is written to the first reference nonvolatile magnetic memory, and data “1” is written to the second reference nonvolatile magnetic memory. Is preferably written. Further, in this case, the external magnetic field detecting means further includes a differential sense amplifier for reading data, and the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are connected to the differential sense amplifier. When the output of the differential sense amplifier is substantially 0, it is determined that an external magnetic field of a predetermined value or more has been detected by the external magnetic field detection means, and writing of data to the nonvolatile magnetic memory is performed. It is preferable to adopt a configuration in which interruption is performed.
[0038]
In the method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the third aspect of the present invention, data “0” is previously stored in the first reference nonvolatile magnetic memory, and data “1” is stored in the second reference nonvolatile magnetic memory in advance. Is written, and before the data is written to the nonvolatile magnetic memory, the data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory is read, and after the data is written to the nonvolatile magnetic memory, It is preferable that the data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory be read again. Alternatively, before writing data to the nonvolatile magnetic memory, the data read from the first reference nonvolatile magnetic memory is not “0”, or the data read from the second reference nonvolatile magnetic memory is not “1”. In this case, assuming that an external magnetic field of a predetermined value or more is detected by the external magnetic field detection means, the writing of data to the nonvolatile magnetic memory is interrupted, and then the data “0” is written to the first reference nonvolatile magnetic memory. It is preferable to write the data “1” into the 2-reference nonvolatile magnetic memory. Then, in the method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the aspect 3C of the present invention including these cases, after writing data to the nonvolatile magnetic memory, data is read from the first reference nonvolatile magnetic memory. If the data is not “0” or the data read from the second reference nonvolatile magnetic memory is not “1”, it is determined that the external magnetic field having a predetermined value or more is detected by the external magnetic field detection means. "0" is written to the non-volatile magnetic memory, data "1" is written to the second reference nonvolatile magnetic memory, and then the data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are read. It is preferable that Further, in these cases, the external magnetic field detecting means further includes a differential sense amplifier for reading data, and the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are connected to the differential sense amplifier. When the output of the differential sense amplifier is substantially 0, it is determined that an external magnetic field of a predetermined value or more is detected by the external magnetic field detecting means, and data is written to the nonvolatile magnetic memory. Is preferably interrupted or data is rewritten to the nonvolatile magnetic memory.
[0039]
The nonvolatile magnetic memory device according to the first, second, and third aspects of the present invention, or the nonvolatile magnetic memory according to the first, second, and third aspects of the present invention. In the method of writing data to the device, when writing data to the nonvolatile magnetic memory, when writing data “0” to the first reference nonvolatile magnetic memory and writing data “1” to the second reference nonvolatile magnetic memory, The magnitude of the magnetic field required for writing data to the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory is larger than the magnitude of the magnetic field required for writing data to the nonvolatile magnetic memory. Desirably small. Alternatively, when data “0” is written in the first reference nonvolatile magnetic memory in advance and data “1” is written in the second reference nonvolatile magnetic memory in advance, the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory may be used. The magnitude of the magnetic field required to write data to the magnetic memory is desirably smaller than the magnitude of the magnetic field that would destroy data already stored in the nonvolatile magnetic memory. In other words, the value of the coercive force of the second ferromagnetic layer forming the tunneling magneto-resistance element of the nonvolatile magnetic memory is equal to the value of the second coercive force of the first reference tunneling magneto-resistance element of the first reference nonvolatile magnetic memory. It is preferable that the value is larger than the value of the coercive force of the ferromagnetic layer and the value of the coercive force of the second ferromagnetic layer constituting the second reference tunneling magneto-resistance element of the second reference nonvolatile magnetic memory. With such a configuration, the influence of the external magnetic field on the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory becomes larger than the influence of the external magnetic field on the nonvolatile magnetic memory. The influence of an external magnetic field when writing data to the memory can be reliably grasped.
[0040]
In order to make the sensitivity of the first reference tunneling magneto-resistance element and the second reference tunneling magneto-resistance element higher than the sensitivity of the tunneling magneto-resistance element to the external magnetic field, specifically, the tunnel magnetic field must be set in such a state. The planar shape of the resistance element, the first reference tunneling magnetoresistance element, and the second reference tunneling magnetoresistance element is rectangular, and two opposing sides of the rectangle are parallel to the hard axis direction of the recording layer (length is L HA ), The other two opposite sides of the rectangle are parallel to the direction of the easy axis of magnetization of the recording layer (length is L EA ), The aspect ratio (L) of the first reference tunneling magneto-resistance element and the second reference tunneling magneto-resistance element. EA / L HA And greater than 1) can be achieved by making the aspect ratio smaller than the aspect ratio of the tunnel magnetoresistive element. Alternatively, when the aspect ratios of the tunnel magnetoresistive element, the first reference tunnel magnetoresistive element, and the second reference tunnel magnetoresistive element are the same, the planar shapes of the first reference tunnel magnetoresistive element and the second reference tunnel magnetoresistive element may be changed. Can be achieved by making the size larger than the size of the planar shape of the tunnel magnetoresistive element. Alternatively, this can be achieved by making the planar shape of the tunneling magneto-resistance element rectangular, and making the planar shapes of the first and second reference tunneling magneto-resistance elements elliptical. Further, the first reference tunneling magneto-resistance element and the second reference tunneling magneto-resistance element have the same shape as the tunneling magneto-resistance element, but are in the vicinity of the first reference tunneling magneto-resistance element and the second reference tunneling magneto-resistance element. Can also be achieved by a configuration provided with a magnetic flux concentration means having a high magnetic permeability.
[0041]
The predetermined value, the first predetermined value, and the second predetermined value in the value of the external magnetic field depend on the structure, configuration, size, and the like of the nonvolatile magnetic memory. It may be determined by examining the effect of an external magnetic field when writing data to the nonvolatile magnetic memory.
[0042]
In the nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention, or the method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention, More specifically, the one ferromagnetic layer may have, for example, a two-layer structure of an antiferromagnetic layer and a ferromagnetic layer (also called a fixed layer or a fixed magnetization layer) from below. Preferably, this allows for strong unidirectional magnetic anisotropy due to the exchange interaction acting between these two layers. The magnetization fixed layer is in contact with the tunnel insulating film. The second ferromagnetic layer whose magnetization direction rotates relatively easily is also called a free layer or a recording layer. The tunnel insulating film serves to cut off magnetic coupling between the second ferromagnetic layer (recording layer) and the magnetization fixed layer and to flow a tunnel current.
[0043]
The ferromagnetic layer (fixed layer, pinned layer) and second ferromagnetic layer (recording layer, free layer) are made of, for example, a transition metal magnetic element, specifically, nickel (Ni), iron (Fe). Alternatively, the ferromagnetic material can be formed of a ferromagnetic material composed of cobalt (Co), or a ferromagnetic material mainly composed of an alloy thereof (eg, Co—Fe, Co—Fe—Ni, Ni—Fe). Further, a so-called half-metallic ferromagnetic material or an amorphous ferromagnetic material such as CoFe-B can also be used. Examples of the material forming the antiferromagnetic layer include an iron-manganese alloy, a nickel-manganese alloy, a platinum-manganese alloy, an iridium-manganese alloy, a rhodium-manganese alloy, a cobalt oxide, and a nickel oxide. . These layers are formed, for example, by a physical vapor deposition method (PVD method) exemplified by a sputtering method, an ion beam deposition method, or a vacuum evaporation method, or a CVD method represented by an ALD (Atomic Layer Deposition) method. be able to.
[0044]
Aluminum oxide (AlO) is used as an insulating material for forming the tunnel insulating film. X ), Aluminum nitride (AlN), magnesium oxide (MgO), magnesium nitride, silicon oxide, and silicon nitride. Ge, NiO, CdO X , HfO 2 , Ta 2 O 5 , BN, and ZnS. The tunnel insulating film can be obtained, for example, by oxidizing or nitriding a metal film formed by a sputtering method. More specifically, aluminum oxide (AlO) is used as an insulating material for forming the tunnel insulating film. X ) Is used, for example, a method of oxidizing aluminum formed by a sputtering method in the atmosphere, a method of plasma oxidizing aluminum formed by a sputtering method, and a method of oxidizing aluminum formed by a sputtering method with IPC plasma. , Method of spontaneously oxidizing aluminum formed by sputtering in oxygen, method of oxidizing aluminum formed by sputtering with oxygen radicals, natural oxidation of aluminum formed by sputtering in oxygen A method of irradiating with ultraviolet rays, a method of forming aluminum by a reactive sputtering method, and a method of forming aluminum oxide by a sputtering method can be exemplified. Alternatively, the tunnel insulating film can be formed by a CVD method represented by the ALD method.
[0045]
The bit line or the write word line is made of, for example, aluminum, an aluminum-based alloy such as Al-Cu, or copper (Cu), and is represented by, for example, a PVD method exemplified by a sputtering method, a CVD method, and an electrolytic plating method. It can be formed by a plating method.
[0046]
Patterning of the laminated structure, bit lines, write word lines, and the like can be performed by, for example, a reactive ion etching (RIE) method or an ion milling method. In some cases, patterning can be performed by a so-called lift-off method.
[0047]
In the nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention, or the method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the first to third aspects of the present invention, Although not required, each of the nonvolatile magnetic memory, the first reference nonvolatile magnetic memory, and the second reference nonvolatile magnetic memory
(A) a selection transistor formed on a semiconductor substrate,
(B) a first interlayer insulating layer covering the selection transistor;
(C) a second interlayer insulating layer, and
(D) a third interlayer insulating layer,
Further comprising
Write word lines (first reference write word line, second reference write word line) are formed on the first interlayer insulating layer,
A second interlayer insulating layer that covers the write word lines (first reference write word line, second reference write word line) and the first interlayer insulating layer;
The first ferromagnetic layer is formed on the second interlayer insulating layer,
A third interlayer insulating layer that covers the tunneling magneto-resistance element (first reference tunneling magneto-resistance element, second reference tunneling magneto-resistance element) and the second interlayer insulating layer;
An extended portion of the first ferromagnetic layer or a lead electrode extending from the first ferromagnetic layer to the second interlayer insulating layer is provided in the second interlayer insulating layer and the first interlayer insulating layer. Is electrically connected to the selection transistor through the connection hole (or the connection hole and the landing pad),
Bit lines (first and second reference bit lines) may be formed on the third interlayer insulating layer.
[0048]
The connection holes are made of doped polysilicon, tungsten, Ti, Pt, Pd, Cu, TiW, TiNW, WSi. 2 , MoSi 2 And the like, and can be formed based on a chemical vapor deposition (CVD) method or a PVD method exemplified by a sputtering method.
[0049]
The selection transistor can be composed of, for example, a well-known MIS-type FET, MOS-type FET, or bipolar transistor.
[0050]
Silicon oxide (SiO 2) is used as a material for forming the first interlayer insulating layer, the second interlayer insulating layer, and the third interlayer insulating layer. 2 ), Silicon nitride (SiN), SiON, SOG, NSG, BPSG, PSG, BSG, FSG, SiOC, SiC, an organic film (a so-called Low-k material), or LTO.
[0051]
In the present invention, since the external magnetic field detecting means is provided, when an external magnetic field of a predetermined value or more is detected by the external magnetic field detecting means, data is rewritten to the nonvolatile magnetic memory, or Further, as a result of interrupting the writing of data to the nonvolatile magnetic memory, the data can be reliably written to the selected nonvolatile magnetic memory to which the data is to be written, regardless of the magnitude or direction of the external magnetic field.
[0052]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments of the present invention (hereinafter, abbreviated as embodiments) with reference to the drawings.
[0053]
(Embodiment 1)
[0054]
As shown in the circuit diagram of FIG. 1, the nonvolatile
[0055]
Here, the external magnetic
[0056]
The nonvolatile
[0057]
Hereinafter, an operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the first embodiment and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the first embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 1 and 2.
[0058]
[Writing Data to Nonvolatile Magnetic Memory 21]
First, under the control of the
[0059]
[Detection of external magnetic field]
At the time of writing data to the nonvolatile
[0060]
[Operation when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field)]
When the value of the external magnetic field is less than a predetermined value, that is, for example, when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field), the above-described [writing of data to the nonvolatile magnetic memory 21]. And [Detection of external magnetic field] are sequentially continued for the selected nonvolatile
[0061]
[Operation when unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) exists]
On the other hand, when the external magnetic
[0062]
Further, a write inhibit release signal is sent from the second
[0063]
[Operation when unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) continues to exist]
On the other hand, if the external magnetic
[0064]
(Embodiment 2)
The second embodiment is a modification of the first embodiment, and relates to a nonvolatile magnetic memory device and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the first and second aspects of the present invention.
[0065]
FIG. 4 is a circuit diagram of the nonvolatile
[0066]
The nonvolatile
[0067]
Here, the external magnetic field detection means 140 is arranged inside the memory chip 120. The external magnetic field detecting means 140 includes a first reference nonvolatile
[0068]
Alternatively, the
[0069]
The nonvolatile
[0070]
As shown in a schematic partial cross-sectional view of FIG.
First reference write word line RWL extending in a first direction (a direction perpendicular to the plane of the drawing) A ,
First reference bit line BL extending in a second direction (a direction parallel to the plane of the drawing) A ,as well as,
First reference write word line RWL A And the first reference bit line BL A And a first ferromagnetic layer 71A [having a laminated structure of an antiferromagnetic layer 72A and a ferromagnetic layer (fixed layer, also called a fixed magnetization layer 73A)], a tunnel insulating film 74A. , A second ferromagnetic layer (recording layer) 75A, and the first ferromagnetic layer 71A (more specifically, the antiferromagnetic layer 72A) has a first reference write word line RWL. A The second ferromagnetic layer (recording layer) 75A is electrically insulated from the first reference bit line BL. A A first reference tunneling magneto-
It is composed of
[0071]
First reference bit line BL A Are formed on the third
[0072]
On the other hand, the first reference selection transistor TR A Is formed in a portion of the
[0073]
As shown in a schematic partial cross-sectional view of FIG.
Second reference write word line RWL extending in a first direction (a direction perpendicular to the plane of the drawing) B (This second reference write word line RWL B Is the first reference write word line RWL A And common)
Second reference bit line BL extending in a second direction (a direction parallel to the plane of the drawing) B ,as well as,
Second reference write word line RWL B And the second reference bit line BL B And a first ferromagnetic layer 71B [having a laminated structure of an antiferromagnetic layer 72B and a ferromagnetic layer (fixed layer, also called a fixed magnetization layer 73B)] and a tunnel insulating film 74B. , A second ferromagnetic layer (recording layer) 75B, and the first ferromagnetic layer 71B (more specifically, the antiferromagnetic layer 72B) has a second reference write word line RWL. B The second ferromagnetic layer (recording layer) 75B is electrically insulated from the second reference bit line BL. B A second reference tunneling magneto-
It is composed of
[0074]
Second reference bit line BL B Are formed on the third
[0075]
On the other hand, the second reference selection transistor TR B Is formed in a portion of the
[0076]
The magnitude of the magnetic field required for writing data to the first reference nonvolatile
[0077]
Specifically, such a state is such that the planar shape of the
[0078]
The first reference non-volatile
[0079]
Hereinafter, the operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the second embodiment and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the second embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 4 and 5.
[0080]
[Writing Data to Nonvolatile Magnetic Memory 21]
First, data “1” or data “0” is recorded (written) in the nonvolatile
[0081]
[Operation of Writing Data to First and Second Reference Nonvolatile
In the second embodiment, at the same time that data is recorded (written) in the nonvolatile
[0082]
[Detection of external magnetic field]
After writing data to the nonvolatile
[0083]
[Operation when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field)]
When the value of the external magnetic field is less than the predetermined value, that is, for example, when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field), the data (data “0”) stored in the first reference nonvolatile
[0084]
[Operation when unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) exists]
On the other hand, data is written to the nonvolatile
[0085]
In such a case, when the data stored in the first reference nonvolatile
[0086]
As described above, after writing data to the nonvolatile
[0087]
In addition, a write inhibit release signal is sent from the second
[0088]
[Operation when unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) continues to exist]
On the other hand, if the external magnetic field detecting means 140 detects an external magnetic field of a predetermined value or more, the second
[0089]
(Embodiment 3)
The third embodiment is a modification of the second embodiment. Since the nonvolatile magnetic memory device according to the third embodiment has the same structure as the nonvolatile
[0090]
In the third embodiment, before writing data to the nonvolatile
[0091]
Hereinafter, an operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the third embodiment and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 9.
[0092]
[Data Writing to First and Second Reference Nonvolatile
In the third embodiment, the first reference nonvolatile
[0093]
[Writing Data to Nonvolatile Magnetic Memory 21]
When there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field), data “1” or data “1” is stored in the nonvolatile
[0094]
[Detection of external magnetic field]
After writing data to the nonvolatile
[0095]
[Operation when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field)]
When the value of the external magnetic field is less than the predetermined value, that is, for example, when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field), the data (data “0”) stored in the first reference nonvolatile
[0096]
[Operation when unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) exists]
On the other hand, when an unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) is present, the first reference nonvolatile
[0097]
In such a case, when the data stored in the first reference nonvolatile
[0098]
As described above, after writing data to the nonvolatile
[0099]
Further, a write inhibit release signal is sent from the second
[0100]
[Operation when unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) continues to exist]
On the other hand, if the external magnetic field detecting means 140 detects an external magnetic field of a predetermined value or more, the second
[0101]
(Embodiment 4)
Embodiment 4 relates to the nonvolatile magnetic memory device according to the second embodiment of the present invention and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device, and more particularly, to the nonvolatile magnetic memory according to Embodiment 2A of the present invention. The present invention relates to a method for writing data to a memory device and a nonvolatile magnetic memory device. The nonvolatile magnetic memory device according to the fourth embodiment has the same structure as that of the nonvolatile
[0102]
In the fourth embodiment, when an external magnetic field of a predetermined value or more is detected by the external magnetic
[0103]
Hereinafter, an operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the fourth embodiment and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 10.
[0104]
[Preparation for Writing Data to Nonvolatile Magnetic Memory 21]
When writing data to the nonvolatile
[0105]
[Detection of external magnetic field]
Then, the external magnetic field is detected by the external magnetic
[0106]
[Writing of Data to Non-Volatile
When the value of the external magnetic field is less than a predetermined value, that is, for example, when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field), the operation of the
[0107]
[Operation when unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) exists]
On the other hand, when the value of the external magnetic field is equal to or more than the predetermined value, that is, when an unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) exists, the writing of data to the nonvolatile
[0108]
(Embodiment 5)
The fifth embodiment is a modification of the fourth embodiment, and relates to a nonvolatile magnetic memory device and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to modes 2B and 2C of the present invention. The nonvolatile magnetic memory device according to the fifth embodiment has the same structure as that of the nonvolatile
[0109]
Note that the magnitude of the magnetic field required to write data in the first reference nonvolatile
[0110]
The operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the fifth embodiment and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the fifth embodiment will be described below with reference to FIGS. 4 and 11.
[0111]
[Data Writing to First and Second Reference Nonvolatile
In the fifth embodiment, the first reference nonvolatile
[0112]
[Preparation for Writing Data to Nonvolatile Magnetic Memory 21]
In writing data to the nonvolatile
[0113]
[Detection of external magnetic field]
Before writing data to the nonvolatile
[0114]
[Writing of Data to Non-Volatile
When the value of the external magnetic field is less than the predetermined value, that is, for example, when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field), the data (data “0”) stored in the first reference nonvolatile
[0115]
[Operation when unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) exists]
On the other hand, when an unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) is present, the first reference nonvolatile
[0116]
In such a case, when the data stored in the first reference nonvolatile
[0117]
In this case, the writing of data to the nonvolatile
[0118]
(Embodiment 6)
Embodiment 6 relates to the nonvolatile magnetic memory device according to the third aspect of the present invention and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device, and more particularly, to the nonvolatile magnetic memory according to Embodiment 3A of the present invention. The present invention relates to a method for writing data to a memory device and a nonvolatile magnetic memory device. The nonvolatile magnetic memory device according to the sixth embodiment has the same structure as that of the nonvolatile
[0119]
In the sixth embodiment, when an external magnetic field having a predetermined value or more is detected by the external magnetic
[0120]
That is, the method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the sixth embodiment is substantially the same as the method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the fourth embodiment, and the method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the first embodiment. This is a combination of a method of writing data to a memory device.
[0121]
Hereinafter, the operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the sixth embodiment and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. 1 and the flowcharts of FIGS. I do.
[0122]
[Preparation for Writing Data to Nonvolatile Magnetic Memory 21]
In writing data to the nonvolatile
[0123]
[Detection of External Magnetic Field Before Writing Data to Nonvolatile Magnetic Memory 21]
Then, the external magnetic field is detected by the external magnetic
[0124]
[Writing of Data to Non-Volatile
When the value of the external magnetic field is less than the predetermined value, that is, for example, when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field), when the write inhibit signal exists under the control of the
[0125]
[Operation when unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) exists]
On the other hand, when the value of the external magnetic field is equal to or more than the predetermined value, that is, when an unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) exists, the writing of data to the nonvolatile
[0126]
[Detection of External Magnetic Field During or After Writing Data to Nonvolatile Magnetic Memory 21]
When writing data to the nonvolatile
[0127]
[Operation when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field)]
When the value of the external magnetic field is less than a predetermined value, that is, for example, when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field), the above-described [Data Write to Non-Volatile Magnetic Memory 21] Preparation], [Detection of external magnetic field before writing data to nonvolatile magnetic memory 21], [Writing data to nonvolatile magnetic memory 21], and [writing data to nonvolatile magnetic memory 21], or Detection of External Magnetic Field After Writing] is sequentially performed on the selected nonvolatile
[0128]
[Operation when unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) exists]
On the other hand, when the external magnetic
[0129]
Further, a write inhibit release signal is sent from the second
[0130]
On the other hand, if the external magnetic
[0131]
(Embodiment 7)
The seventh embodiment is a modification of the sixth embodiment, and relates to a nonvolatile magnetic memory device and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the third and third aspects of the present invention. The nonvolatile magnetic memory device according to the seventh embodiment has the same structure as that of the nonvolatile
[0132]
The method for writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the seventh embodiment is substantially the same as the method for writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the fifth embodiment, and the method for writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the third embodiment. This is a combination of a method of writing data to a memory device.
[0133]
That is, data “0” is written in advance to the first reference nonvolatile
[0134]
Here, before writing data to the nonvolatile
[0135]
The magnitude of the magnetic field required to write data in the first reference nonvolatile
[0136]
Hereinafter, the operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the seventh embodiment and the method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. 4 and the flowcharts of FIGS. I do.
[0137]
[Data Writing to First and Second Reference Nonvolatile
In the fifth embodiment, the first reference nonvolatile
[0138]
[Preparation for Writing Data to Nonvolatile Magnetic Memory 21]
In writing data to the nonvolatile
[0139]
[Detection of External Magnetic Field Before Writing Data to Nonvolatile Magnetic Memory 21]
Before writing data to the nonvolatile
[0140]
[Writing of Data to Non-Volatile
When the value of the external magnetic field is less than the predetermined value, that is, for example, when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field), the data (data “0”) stored in the first reference nonvolatile
[0141]
[Operation when unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) exists]
On the other hand, when an unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) is present, the first reference nonvolatile
[0142]
In such a case, when the data stored in the first reference nonvolatile
[0143]
In this case, the writing of data to the nonvolatile
[0144]
[Detection of External Magnetic Field During or After Writing Data to Nonvolatile Magnetic Memory 21]
After writing data to the nonvolatile
[0145]
[Operation when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field)]
When the value of the external magnetic field is less than the predetermined value, that is, for example, when there is no unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field), the data (data “0”) stored in the first reference nonvolatile
[0146]
[Operation when unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) exists]
On the other hand, when an unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) is present, the first reference nonvolatile
[0147]
In such a case, when the data stored in the first reference nonvolatile
[0148]
As described above, after writing data to the nonvolatile
[0149]
Further, a write inhibit release signal is sent from the second
[0150]
[Operation when unspecified fluctuating magnetic field noise (external magnetic field) continues to exist]
On the other hand, if the external magnetic field detecting means 140 detects an external magnetic field of a predetermined value or more, the second
[0151]
The data writing method for the nonvolatile magnetic memory device described above is substantially the same as the data writing method for the nonvolatile magnetic memory device of the fifth embodiment and the nonvolatile magnetic memory of the third embodiment. The method is a combination of the method of writing data to the device and, instead, substantially the method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device of the fifth embodiment and the method of writing the nonvolatile magnetic memory of the second embodiment. A method of writing data to a memory device can be combined. A flowchart of a method of writing data to such a nonvolatile magnetic memory device is shown in the flowcharts of FIGS.
[0152]
As described above, the present invention has been described based on the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these. The structure, configuration, and the like of the nonvolatile magnetic memory device described in the embodiment of the invention are merely examples, and can be changed as appropriate.
[0153]
For example, the external magnetic field detecting means 40 described in the first embodiment and the external magnetic field detecting means 140 described in the second embodiment can be combined. FIG. 17 shows a circuit diagram in such a case. Then, for example, a part of the operation described in the sixth embodiment (see FIG. 12) is executed by the external magnetic field detecting means 40, and the external magnetic field detecting means 140 performs the operation in the second or third embodiment. The described operation (see FIG. 5 or FIG. 9) may be performed. Alternatively, for example, the operation described in part of the operation described in the seventh embodiment (see FIG. 14) is executed by the external magnetic
[0154]
【The invention's effect】
In the present invention, since the external magnetic field detecting means is provided, when an external magnetic field of a predetermined value or more is detected by the external magnetic field detecting means, data is rewritten to the nonvolatile magnetic memory, or In addition, as a result of interrupting the writing of data to the nonvolatile magnetic memory, it is possible to reliably write data to the selected nonvolatile magnetic memory to which data is to be written regardless of the magnitude or direction of the external magnetic field. The occurrence of a malfunction in a magnetic field can be suppressed. In addition, in order to suppress the influence of an external magnetic field, the coercive force H in the recording layer constituting the nonvolatile magnetic memory c Does not need to be increased, power consumption for writing data to the nonvolatile magnetic memory can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a nonvolatile magnetic memory device according to
FIG. 2 is a flowchart for explaining an operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the first embodiment of the present invention and a method for writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a nonvolatile magnetic memory.
FIG. 4 is a circuit diagram of a nonvolatile magnetic memory device according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 5 is a flowchart for explaining an operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the second embodiment of the invention and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the second embodiment of the invention;
FIG. 6 is a schematic partial sectional view of a first reference nonvolatile magnetic memory in the nonvolatile magnetic memory device according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 7 is a schematic partial sectional view of a second reference nonvolatile magnetic memory in the nonvolatile magnetic memory device according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 8A is a circuit diagram of an external magnetic field detecting means in the nonvolatile magnetic memory device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a circuit diagram of the second embodiment of the present invention; FIG. 4 is a schematic layout diagram of a first reference bit line, a second reference bit line, and a first reference write word line (common to a second reference write word line RWL) in the nonvolatile magnetic memory device.
FIG. 9 is a flowchart for explaining an operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the third embodiment of the present invention and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a flowchart for explaining an operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the fourth embodiment of the invention and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the fourth embodiment of the invention;
FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the fifth embodiment of the present invention and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the sixth embodiment of the present invention and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the sixth embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a continuation of FIG. 12 for describing an operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the sixth embodiment of the present invention and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the sixth embodiment of the present invention; It is a flowchart of.
FIG. 14 is a flowchart for explaining an operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the seventh embodiment of the present invention and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the seventh embodiment of the present invention;
FIG. 15 is a continuation of FIG. 14 to describe an operation of the nonvolatile magnetic memory device according to the seventh embodiment of the present invention and a method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the seventh embodiment of the present invention; It is a flowchart of.
FIG. 16 is a flowchart for explaining a modification of the method of writing data to the nonvolatile magnetic memory device according to the seventh embodiment of the present invention, following FIG. 14;
FIG. 17 is a circuit diagram of a combination of the nonvolatile magnetic memory device according to
FIG. 18 is a diagram schematically illustrating an asteroid curve of a nonvolatile magnetic memory;
[Explanation of symbols]
10, 110, 210 ... nonvolatile magnetic memory device, 20, 120, 220 ... memory chip, 21 ... nonvolatile magnetic memory, 21 '... nonvolatile magnetic memory array, 21A ... 1st reference nonvolatile magnetic memory, 21B ... 1st reference nonvolatile magnetic memory, 22 ... input buffer, 23 ... output buffer, 24 ... address buffer, 25 ... column recorder, 26
Claims (58)
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み時、若しくは、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出された場合、該不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みが行われることを特徴とする不揮発性磁気メモリ装置。A memory chip including a plurality of nonvolatile magnetic memories, and a nonvolatile magnetic memory device including an external magnetic field detection unit,
At the time of writing data to the nonvolatile magnetic memory or after writing the data to the nonvolatile magnetic memory, if an external magnetic field of a predetermined value or more is detected by the external magnetic field detecting means, the data is rewritten to the nonvolatile magnetic memory. A nonvolatile magnetic memory device in which writing is performed.
（Ａ）第１の方向に延びる書込みワード線、
（Ｂ）該第１の方向とは異なる第２の方向に延びるビット線、及び、
（Ｃ）該書込みワード線と該ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該ビット線に電気的に接続されたトンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
外部磁場検出手段は、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリから成り、
該第１参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｄ）該第１の方向に延びる第１参照書込みワード線、
（Ｅ）該第２の方向に延びる第１参照ビット線、及び、
（Ｆ）該第１参照書込みワード線と該第１参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第１参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第１参照ビット線に電気的に接続された第１参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
該第２参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｇ）該第１の方向に延びる第２参照書込みワード線、
（Ｈ）該第２の方向に延びる第２参照ビット線、及び、
（Ｉ）該第２参照書込みワード線と該第２参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第２参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第２参照ビット線に電気的に接続された第２参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成されていることを特徴とする請求項３に記載の不揮発性磁気メモリ装置。Non-volatile magnetic memory is
(A) a write word line extending in a first direction;
(B) a bit line extending in a second direction different from the first direction;
(C) a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, which are provided in an overlapping region of the write word line and the bit line; A body layer electrically insulated from the write word line, a second ferromagnetic layer being a tunnel magnetoresistive element electrically connected to the bit line;
Consisting of
The external magnetic field detecting means includes a first reference nonvolatile magnetic memory and a second reference nonvolatile magnetic memory,
The first reference nonvolatile magnetic memory includes:
(D) a first reference write word line extending in the first direction;
(E) a first reference bit line extending in the second direction;
(F) provided in an overlapping region of the first reference write word line and the first reference bit line, and having a laminated structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the first reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a first reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the first reference bit line. element,
Consisting of
The second reference nonvolatile magnetic memory includes:
(G) a second reference write word line extending in the first direction;
(H) a second reference bit line extending in the second direction;
(I) a stacked structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, provided in an overlapping region of the second reference write word line and the second reference bit line; , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the second reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a second reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the second reference bit line. element,
The nonvolatile magnetic memory device according to claim 3, wherein the nonvolatile magnetic memory device comprises:
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータが読み出されることを特徴とする請求項４に記載の不揮発性磁気メモリ装置。Before writing data to the nonvolatile magnetic memory, data “0” is written in advance to the first reference nonvolatile magnetic memory, and data “1” is written to the second reference nonvolatile magnetic memory in advance.
5. The nonvolatile magnetic memory device according to claim 4, wherein after the data is written to the nonvolatile magnetic memory, the data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are read.
第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリは、該差動センスアンプに接続されていることを特徴とする請求項７に記載の不揮発性磁気メモリ装置。The external magnetic field detection means further includes a differential sense amplifier for reading data,
The nonvolatile magnetic memory device according to claim 7, wherein the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are connected to the differential sense amplifier.
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出された場合、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが中断され、外部磁場検出手段によって該所定の値未満の外部磁場が検出された後、該不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが行われることを特徴とする不揮発性磁気メモリ装置。A memory chip including a plurality of nonvolatile magnetic memories, and a nonvolatile magnetic memory device including an external magnetic field detection unit,
If the external magnetic field detecting means detects an external magnetic field of a predetermined value or more before writing data to the nonvolatile magnetic memory, the writing of data to the nonvolatile magnetic memory is interrupted and the external magnetic field detecting means detects the external magnetic field. A non-volatile magnetic memory device wherein data writing to the non-volatile magnetic memory is performed after an external magnetic field of less than is detected.
（Ａ）第１の方向に延びる書込みワード線、
（Ｂ）該第１の方向とは異なる第２の方向に延びるビット線、及び、
（Ｃ）該書込みワード線と該ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該ビット線に電気的に接続されたトンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
外部磁場検出手段は、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリから成り、
該第１参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｄ）該第１の方向に延びる第１参照書込みワード線、
（Ｅ）該第２の方向に延びる第１参照ビット線、及び、
（Ｆ）該第１参照書込みワード線と該第１参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第１参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第１参照ビット線に電気的に接続された第１参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
該第２参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｇ）該第１の方向に延びる第２参照書込みワード線、
（Ｈ）該第２の方向に延びる第２参照ビット線、及び、
（Ｉ）該第２参照書込みワード線と該第２参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第２参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第２参照ビット線に電気的に接続された第２参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の不揮発性磁気メモリ装置。Non-volatile magnetic memory is
(A) a write word line extending in a first direction;
(B) a bit line extending in a second direction different from the first direction;
(C) a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, which are provided in an overlapping region of the write word line and the bit line; A body layer electrically insulated from the write word line, a second ferromagnetic layer being a tunnel magnetoresistive element electrically connected to the bit line;
Consisting of
The external magnetic field detecting means includes a first reference nonvolatile magnetic memory and a second reference nonvolatile magnetic memory,
The first reference nonvolatile magnetic memory includes:
(D) a first reference write word line extending in the first direction;
(E) a first reference bit line extending in the second direction;
(F) provided in an overlapping region of the first reference write word line and the first reference bit line, and having a laminated structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the first reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a first reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the first reference bit line. element,
Consisting of
The second reference nonvolatile magnetic memory includes:
(G) a second reference write word line extending in the first direction;
(H) a second reference bit line extending in the second direction;
(I) a stacked structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, provided in an overlapping region of the second reference write word line and the second reference bit line; , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the second reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a second reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the second reference bit line. element,
14. The nonvolatile magnetic memory device according to claim 13, comprising:
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータが読み出されることを特徴とする請求項１４に記載の不揮発性磁気メモリ装置。Data “0” is written in advance in the first reference nonvolatile magnetic memory, and data “1” is written in advance in the second reference nonvolatile magnetic memory.
15. The nonvolatile magnetic memory device according to claim 14, wherein data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory is read before writing data to the nonvolatile magnetic memory. .
第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリは、該差動センスアンプに接続されていることを特徴とする請求項１６に記載の不揮発性磁気メモリ装置。The external magnetic field detection means further includes a differential sense amplifier for reading data,
17. The nonvolatile magnetic memory device according to claim 16, wherein the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are connected to the differential sense amplifier.
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に外部磁場検出手段によって所定の値以上の外部磁場が検出された場合、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが中断され、外部磁場検出手段によって該所定の値未満の外部磁場が検出された後、該不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みが行われ、
該不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み時、若しくは、該不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、外部磁場検出手段によって該所定の値以上の外部磁場が検出された場合、該不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みが行われることを特徴とする不揮発性磁気メモリ装置。A memory chip including a plurality of nonvolatile magnetic memories, and a nonvolatile magnetic memory device including an external magnetic field detection unit,
If the external magnetic field detecting means detects an external magnetic field of a predetermined value or more before writing data to the nonvolatile magnetic memory, the writing of data to the nonvolatile magnetic memory is interrupted and the external magnetic field detecting means detects the external magnetic field. After an external magnetic field of less than is detected, data is written to the nonvolatile magnetic memory,
At the time of writing data to the nonvolatile magnetic memory or after writing the data to the nonvolatile magnetic memory, when an external magnetic field having a predetermined value or more is detected by the external magnetic field detecting means, the data is written to the nonvolatile magnetic memory. A nonvolatile magnetic memory device wherein data is rewritten.
（Ａ）第１の方向に延びる書込みワード線、
（Ｂ）該第１の方向とは異なる第２の方向に延びるビット線、及び、
（Ｃ）該書込みワード線と該ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該ビット線に電気的に接続されたトンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
外部磁場検出手段は、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリから成り、
該第１参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｄ）該第１の方向に延びる第１参照書込みワード線、
（Ｅ）該第２の方向に延びる第１参照ビット線、及び、
（Ｆ）該第１参照書込みワード線と該第１参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第１参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第１参照ビット線に電気的に接続された第１参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
該第２参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｇ）該第１の方向に延びる第２参照書込みワード線、
（Ｈ）該第２の方向に延びる第２参照ビット線、及び、
（Ｉ）該第２参照書込みワード線と該第２参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第２参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第２参照ビット線に電気的に接続された第２参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成されていることを特徴とする請求項２２に記載の不揮発性磁気メモリ装置。Non-volatile magnetic memory is
(A) a write word line extending in a first direction;
(B) a bit line extending in a second direction different from the first direction;
(C) a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, which are provided in an overlapping region of the write word line and the bit line; A body layer electrically insulated from the write word line, a second ferromagnetic layer being a tunnel magnetoresistive element electrically connected to the bit line;
Consisting of
The external magnetic field detecting means includes a first reference nonvolatile magnetic memory and a second reference nonvolatile magnetic memory,
The first reference nonvolatile magnetic memory includes:
(D) a first reference write word line extending in the first direction;
(E) a first reference bit line extending in the second direction;
(F) provided in an overlapping region of the first reference write word line and the first reference bit line, and having a laminated structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the first reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a first reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the first reference bit line. element,
Consisting of
The second reference nonvolatile magnetic memory includes:
(G) a second reference write word line extending in the first direction;
(H) a second reference bit line extending in the second direction;
(I) a stacked structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, provided in an overlapping region of the second reference write word line and the second reference bit line; , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the second reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a second reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the second reference bit line. element,
23. The nonvolatile magnetic memory device according to claim 22, comprising:
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータが読み出され、
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータが再び読み出されることを特徴とする請求項２３に記載の不揮発性磁気メモリ装置。Data “0” is written in advance in the first reference nonvolatile magnetic memory, and data “1” is written in advance in the second reference nonvolatile magnetic memory.
Before writing data to the nonvolatile magnetic memory, data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory is read,
24. The nonvolatile magnetic memory device according to claim 23, wherein, after writing data to the nonvolatile magnetic memory, data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory is read again. .
第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリは、該差動センスアンプに接続されていることを特徴とする請求項２５又は請求項２６に記載の不揮発性磁気メモリ装置。The external magnetic field detection means further includes a differential sense amplifier for reading data,
27. The nonvolatile magnetic memory device according to claim 25, wherein the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are connected to the differential sense amplifier.
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み時、若しくは、不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、外部磁場検出手段によって外部磁場を検出し、該外部磁場の値が所定の値以上の場合、該不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みを行うことを特徴とする不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法。A memory chip having a plurality of nonvolatile magnetic memories, and a method of writing data to a nonvolatile magnetic memory device having an external magnetic field detecting means,
At the time of writing data to the nonvolatile magnetic memory or after writing the data to the nonvolatile magnetic memory, the external magnetic field is detected by the external magnetic field detecting means. A method of writing data to a nonvolatile magnetic memory device, comprising rewriting data to a memory.
（Ａ）第１の方向に延びる書込みワード線、
（Ｂ）該第１の方向とは異なる第２の方向に延びるビット線、及び、
（Ｃ）該書込みワード線と該ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該ビット線に電気的に接続されたトンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
外部磁場検出手段は、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリから成り、
該第１参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｄ）該第１の方向に延びる第１参照書込みワード線、
（Ｅ）該第２の方向に延びる第１参照ビット線、及び、
（Ｆ）該第１参照書込みワード線と該第１参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第１参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第１参照ビット線に電気的に接続された第１参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
該第２参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｇ）該第１の方向に延びる第２参照書込みワード線、
（Ｈ）該第２の方向に延びる第２参照ビット線、及び、
（Ｉ）該第２参照書込みワード線と該第２参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第２参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第２参照ビット線に電気的に接続された第２参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成されていることを特徴とする請求項３２に記載の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法。Non-volatile magnetic memory is
(A) a write word line extending in a first direction;
(B) a bit line extending in a second direction different from the first direction;
(C) a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, which are provided in an overlapping region of the write word line and the bit line; A body layer electrically insulated from the write word line, a second ferromagnetic layer being a tunnel magnetoresistive element electrically connected to the bit line;
Consisting of
The external magnetic field detecting means includes a first reference nonvolatile magnetic memory and a second reference nonvolatile magnetic memory,
The first reference nonvolatile magnetic memory includes:
(D) a first reference write word line extending in the first direction;
(E) a first reference bit line extending in the second direction;
(F) provided in an overlapping region of the first reference write word line and the first reference bit line, and having a laminated structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the first reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a first reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the first reference bit line. element,
Consisting of
The second reference nonvolatile magnetic memory includes:
(G) a second reference write word line extending in the first direction;
(H) a second reference bit line extending in the second direction;
(I) a stacked structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, provided in an overlapping region of the second reference write word line and the second reference bit line; , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the second reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a second reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the second reference bit line. element,
33. The method for writing data to a nonvolatile magnetic memory device according to claim 32, comprising:
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータを読み出すことを特徴とする請求項３３に記載の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法。Before writing data to the nonvolatile magnetic memory, data “0” is written in advance to the first reference nonvolatile magnetic memory, and data “1” is written to the second reference nonvolatile magnetic memory in advance.
34. The method according to claim 33, further comprising reading data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory after writing the data to the nonvolatile magnetic memory. Data writing method.
第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリは、該差動センスアンプに接続されていることを特徴とする請求項３６に記載の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法。The external magnetic field detection means further includes a differential sense amplifier for reading data,
37. The method according to claim 36, wherein the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are connected to the differential sense amplifier.
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に外部磁場検出手段によって外部磁場を検出し、該外部磁場の値が所定の値以上の場合、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みを中断し、その後、外部磁場検出手段によって再び外部磁場を検出し、該外部磁場の値が所定の値未満の場合、該不揮発性磁気メモリへデータの書き込みを行うことを特徴とする不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法。A memory chip having a plurality of nonvolatile magnetic memories, and a method of writing data to a nonvolatile magnetic memory device having an external magnetic field detecting means,
Before writing data to the nonvolatile magnetic memory, the external magnetic field is detected by the external magnetic field detecting means, and when the value of the external magnetic field is equal to or greater than a predetermined value, the writing of data to the nonvolatile magnetic memory is interrupted. Data writing to the non-volatile magnetic memory device, wherein the external magnetic field is detected again by the magnetic field detecting means, and when the value of the external magnetic field is less than a predetermined value, data is written to the non-volatile magnetic memory Method.
（Ａ）第１の方向に延びる書込みワード線、
（Ｂ）該第１の方向とは異なる第２の方向に延びるビット線、及び、
（Ｃ）該書込みワード線と該ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該ビット線に電気的に接続されたトンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
外部磁場検出手段は、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリから成り、
該第１参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｄ）該第１の方向に延びる第１参照書込みワード線、
（Ｅ）該第２の方向に延びる第１参照ビット線、及び、
（Ｆ）該第１参照書込みワード線と該第１参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第１参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第１参照ビット線に電気的に接続された第１参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
該第２参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｇ）該第１の方向に延びる第２参照書込みワード線、
（Ｈ）該第２の方向に延びる第２参照ビット線、及び、
（Ｉ）該第２参照書込みワード線と該第２参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第２参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第２参照ビット線に電気的に接続された第２参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成されていることを特徴とする請求項４２に記載の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法。Non-volatile magnetic memory is
(A) a write word line extending in a first direction;
(B) a bit line extending in a second direction different from the first direction;
(C) a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, which are provided in an overlapping region of the write word line and the bit line; A body layer electrically insulated from the write word line, a second ferromagnetic layer being a tunnel magnetoresistive element electrically connected to the bit line;
Consisting of
The external magnetic field detecting means includes a first reference nonvolatile magnetic memory and a second reference nonvolatile magnetic memory,
The first reference nonvolatile magnetic memory includes:
(D) a first reference write word line extending in the first direction;
(E) a first reference bit line extending in the second direction;
(F) provided in an overlapping region of the first reference write word line and the first reference bit line, and having a laminated structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the first reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a first reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the first reference bit line. element,
Consisting of
The second reference nonvolatile magnetic memory includes:
(G) a second reference write word line extending in the first direction;
(H) a second reference bit line extending in the second direction;
(I) a stacked structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, provided in an overlapping region of the second reference write word line and the second reference bit line; , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the second reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a second reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the second reference bit line. element,
43. The method of writing data to a nonvolatile magnetic memory device according to claim 42, comprising:
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータを読み出すことを特徴とする請求項４３に記載の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法。Data “0” is written in advance in the first reference nonvolatile magnetic memory, and data “1” is written in advance in the second reference nonvolatile magnetic memory.
44. The nonvolatile magnetic memory device according to claim 43, wherein data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory is read before writing data to the nonvolatile magnetic memory. Data writing method.
第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリは、該差動センスアンプに接続されていることを特徴とする請求項４５に記載の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法。The external magnetic field detection means further includes a differential sense amplifier for reading data,
The method for writing data to a nonvolatile magnetic memory device according to claim 45, wherein the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are connected to the differential sense amplifier.
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に外部磁場検出手段によって外部磁場を検出し、該外部磁場の値が所定の値以上の場合、不揮発性磁気メモリへのデータの書き込みを中断し、その後、外部磁場検出手段によって再び外部磁場を検出し、該外部磁場の値が所定の値未満の場合、該不揮発性磁気メモリへデータの書き込みを行い、
該不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み時、若しくは、該不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、外部磁場検出手段によって再び外部磁場を検出し、該外部磁場の値が該所定の値以上の場合、該不揮発性磁気メモリへのデータの再書き込みを行うことを特徴とする不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法。A memory chip having a plurality of nonvolatile magnetic memories, and a method of writing data to a nonvolatile magnetic memory device having an external magnetic field detecting means,
Before writing data to the nonvolatile magnetic memory, the external magnetic field is detected by the external magnetic field detecting means. If the value of the external magnetic field is equal to or greater than a predetermined value, the writing of data to the nonvolatile magnetic memory is interrupted. The external magnetic field is detected again by the magnetic field detecting means, and when the value of the external magnetic field is less than a predetermined value, data is written to the nonvolatile magnetic memory,
When writing data to the nonvolatile magnetic memory, or after writing data to the nonvolatile magnetic memory, the external magnetic field is detected again by the external magnetic field detecting means, and when the value of the external magnetic field is equal to or more than the predetermined value, A method for writing data to a nonvolatile magnetic memory device, comprising rewriting data to the nonvolatile magnetic memory.
（Ａ）第１の方向に延びる書込みワード線、
（Ｂ）該第１の方向とは異なる第２の方向に延びるビット線、及び、
（Ｃ）該書込みワード線と該ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該ビット線に電気的に接続されたトンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
外部磁場検出手段は、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリから成り、
該第１参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｄ）該第１の方向に延びる第１参照書込みワード線、
（Ｅ）該第２の方向に延びる第１参照ビット線、及び、
（Ｆ）該第１参照書込みワード線と該第１参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第１参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第１参照ビット線に電気的に接続された第１参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成され、
該第２参照不揮発性磁気メモリは、
（Ｇ）該第１の方向に延びる第２参照書込みワード線、
（Ｈ）該第２の方向に延びる第２参照ビット線、及び、
（Ｉ）該第２参照書込みワード線と該第２参照ビット線との重複領域に設けられ、第１の強磁性体層、トンネル絶縁膜、第２の強磁性体層の積層構造を有し、第１の強磁性体層は該第２参照書込みワード線と電気的に絶縁され、第２の強磁性体層は該第２参照ビット線に電気的に接続された第２参照トンネル磁気抵抗素子、
から構成されていることを特徴とする請求項５１に記載の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法。Non-volatile magnetic memory is
(A) a write word line extending in a first direction;
(B) a bit line extending in a second direction different from the first direction;
(C) a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, which are provided in an overlapping region of the write word line and the bit line; A body layer electrically insulated from the write word line, a second ferromagnetic layer being a tunnel magnetoresistive element electrically connected to the bit line;
Consisting of
The external magnetic field detecting means includes a first reference nonvolatile magnetic memory and a second reference nonvolatile magnetic memory,
The first reference nonvolatile magnetic memory includes:
(D) a first reference write word line extending in the first direction;
(E) a first reference bit line extending in the second direction;
(F) provided in an overlapping region of the first reference write word line and the first reference bit line, and having a laminated structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the first reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a first reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the first reference bit line. element,
Consisting of
The second reference nonvolatile magnetic memory includes:
(G) a second reference write word line extending in the first direction;
(H) a second reference bit line extending in the second direction;
(I) a stacked structure of a first ferromagnetic layer, a tunnel insulating film, and a second ferromagnetic layer, provided in an overlapping region of the second reference write word line and the second reference bit line; , A first ferromagnetic layer is electrically insulated from the second reference write word line, and a second ferromagnetic layer is a second reference tunneling magneto-resistor electrically connected to the second reference bit line. element,
52. The method of writing data to a nonvolatile magnetic memory device according to claim 51, comprising:
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み前に、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータを読み出し、
不揮発性磁気メモリへのデータ書き込み後、第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリに記憶されたデータを再び読み出すことを特徴とする請求項５２に記載の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法。Data “0” is written in advance in the first reference nonvolatile magnetic memory, and data “1” is written in advance in the second reference nonvolatile magnetic memory.
Reading data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory before writing data to the nonvolatile magnetic memory;
53. The nonvolatile magnetic memory device according to claim 52, wherein after writing data to the nonvolatile magnetic memory, data stored in the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory is read again. Data writing method.
第１参照不揮発性磁気メモリ及び第２参照不揮発性磁気メモリは、該差動センスアンプに接続されていることを特徴とする請求項５４又は請求項５５に記載の不揮発性磁気メモリ装置へのデータ書込方法。The external magnetic field detection means further includes a differential sense amplifier for reading data,
56. The data stored in the nonvolatile magnetic memory device according to claim 54, wherein the first reference nonvolatile magnetic memory and the second reference nonvolatile magnetic memory are connected to the differential sense amplifier. Writing method.
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