JP2911290B2 - 磁性薄膜メモリ素子およびその記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁性薄膜を用いたメモリ
素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図27は、磁気工学講座５、磁性薄膜工学
254頁（1977年丸善（株）発行）に示された従来の磁性
薄膜メモリ素子を組み立てた模式図を示したものであ
る。

【０００３】まず、作製方法の一例について説明する。
平滑なガラス基板上に矩形の孔のあいたマスクを密着さ
せ、真空装置内で約2000Åの厚さにＦｅ，Ｎｉの合金の
真空蒸着膜を形成させる。このようにして多数のメモリ
素子ＭＦを一挙にマトリックス状に製作する。メモリ素
子を駆動させるための駆動線は薄いエポキシ樹脂板やマ
イラ・シートの両面に、互いに直行するように銅線をホ
トエッチング技術で形成して作製する。シート両面の各
線はそれぞれ語線および桁線であり、その交点が各メモ
リ素子の上に重なるように押しあてて組み立てる。

【０００４】つぎに、動作原理について説明する。図の
磁化容易軸に平行に配置されている線群は語線（word l
ine）で、それと直行している線群は桁線（digit lin
e）である。メモリ状態を読みだす検出線は桁線と兼用
する。

【０００５】矢印Ａ、Ｂはメモリ状態に対応した膜内の
磁化の方向を示している。同図において、紙面で上向き
の矢印Ａは「０」の情報が記録されており、紙面で下向
きの矢印Ｂは「１」の情報が記録されていることとす
る。また、桁電流Ｉｄ，語電流Ｉｗによって磁性薄膜に
作用する磁界をそれぞれＨｄ，Ｈｗとする。単極性パル
スであるＩｗを語線Ｗ_１を選択して流すと、その線の下
のすべてのメモリ素子にはＨｗが作用し、磁化の方向は
困難軸方向に向く。このときの磁化の方向が「１」の状
態から回転したか、「０」の状態から回転したかによっ
て、各桁線にはそれぞれ異なった極性のパルス電圧が誘
起され、これが読出し電圧になる。記録時には、Ｉｗの
パルスの立ち下がり時に重なるようにＩｄを流し、磁化
の方向が困難軸を向いた状態において情報信号に対応し
た極性のＨｄを重畳させることで磁化の向きを決定し、
「１」または「０」の状態に情報を記録することができ
る。Ｉｗは、磁性薄膜の磁化を容易軸から困難軸に回転
させるのに充分な磁界Ｈｗを発生させるような電流値で
あり、Ｉｄは磁性薄膜の保磁力Ｈｃの約１／２の磁界Ｈ
ｄを発生させる電流値である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、読出し方法として、磁化の方向の回転によって生じ
る極めて微少な電磁誘導電圧を用いているため、読出し
時のＳＮ比が小さく、読出しが困難であった。さらに、
電磁誘導電圧は磁気モーメントの大きさに比例するた
め、磁性薄膜のサイズを充分に大きくする必要があり、
このため、単位面積当りの記録量を大きくすることが不
可能であるなどの問題がある。

【０００７】本発明は前記問題を解消するためになされ
たもので、充分に大きな読出し信号がメモリ素子のサイ
ズが小さくなってもえられる磁性薄膜メモリ素子および
磁性薄膜メモリを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる磁性薄膜
メモリ素子は、磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記
憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の抵抗変
化を利用して読み出す方法を用いる磁性薄膜メモリ素子
であって、前記磁性薄膜が保磁力の大きな磁性層ａと保
磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／
ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層して
形成されていることを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明による磁性薄膜メモリ素子
は、前記保持力の小さな磁性層ｂの磁化の向きにより、
情報を記憶することを特徴とするものである。

【００１０】また、本発明による磁性薄膜メモリ素子の
記録方法は、磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記憶
し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の抵抗変化
を利用して読み出す方法を用いる磁性薄膜メモリ素子の
記録方法であって、前記磁性薄膜が保磁力の大きな磁性
層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介して
ａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに
積層して形成され、該保磁力の小さな磁性層ｂの磁化の
向きにより、情報を記憶させることを特徴とするもので
ある。

【００１１】

【作用】本発明によれば、メモリ素子として保磁力の大
きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃ
を介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・とい
うふうに積層してなる人工格子膜を用いているため、膜
面に平行で異なる方向の磁界を印加することにより、前
記保磁力の小さい磁性層ｂの磁化の向きを変えて「０」
の状態と「１」の状態の記録を行うことができる。また
再生は、磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きが同じ方向で
ある平行のばあいと反対方向である反平行のばあいとで
抵抗が大きく変化することを利用し、磁化の向きが反平
行のばあいの素子の両端の電圧Ｖ_Ｂと磁化の向きが平行
のばあいの素子の両端の電圧Ｖ_Ａの大小を比較すること
により、「０」と「１」の記録状態を判別できる。

【００１２】

【実施例】つぎに、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施例である磁性薄膜メ
モリの構成を示す概念図である。図１において、１は磁
性薄膜メモリ素子で、アドレスを示すために１ａａ，１
ａｂ，・・・・１ｃｃのようにサフィックスを付してあ
るが、とくに区別の必要のないばあいには単に１を用い
る。他の符号についても同様とする。２〜６はいずれも
スイッチング用のトランジスタである。Ｉ_１は電流源、
Ｖ_２は正の電圧源、Ｖαβは磁性薄膜メモリ素子１ａｃ
の両端の電圧を示す。図中、実線は再生用の配線、破線
は記録用の配線を示す。

【００１４】磁性薄膜メモリ素子１には、保磁力の大き
な磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを
介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・という
ふうに積層してなる人工格子膜を用いた。この保持力の
大きな磁性層ａとしては、たとえばＮｉＣｏＰｔ、Ｎｉ
ＣｏＴａ、ＮｉＣｏＣｒ、ＮｉＣｏＺｒ、ＮｉＣｏなど
の各合金を用いた磁性層で形成され、保磁力の小さな磁
性層ｂは、たとえばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏなどの各合
金を用いた磁性層で形成される。また、非磁性層として
は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｗ、Ａｌ、Ａｌ−Ｔａなどの非磁
性材料で形成される。この磁性薄膜を作製するには絶縁
基板、たとえばＳｉＯ₂やＳｉＮ_ｘなどの絶縁膜で覆わ
れたＳｉ基板やガラス基板に前述の磁性層ａ、非磁性層
ｃ、磁性層ｂ、非磁性層ｃを各々30〜70Å、好ましくは
40〜60Åの厚さで順次成膜し、この組み合せを５〜20周
期、好ましくは10〜15周期繰り返し、全体で500〜5000
Å、好ましくは1000〜3000Åの厚さに形成する。この成
膜の方法としては、スパッタ法、ＭＢＥ法、超高真空蒸
着、電子ビーム蒸着、真空蒸着などにより形成すること
ができる。このうちスパッタ法としては、パワー制御が
比較的容易なＤＣマグネトロンスパッタが便利である
が、ＲＦスパッタなど、他のスパッタ法でも形成でき
る。

【００１５】磁性層ａおよび磁性層ｂの磁化方向は、た
とえば、磁性薄膜メモリ素子１の磁気シールドを行う前
に、面内の方向で記録用の配線に対して垂直方向のある
方向に大きな磁界をメモリ素子の全体に印加するなどし
て、一定方向、たとえば紙面上で上向きになるように揃
えておく。

【００１６】まず、記録方法について述べる。記録は各
磁性薄膜メモリ素子の磁化の向きによって行われる。磁
性薄膜メモリ素子の記録を携わる磁性層ｂの磁化の向き
は面内の方向に存在するので、いま、再生用の配線に流
れる電流の方向と同じ磁化方向（紙面上では下向き）を
「１」、逆向きの磁化方向（紙面上では上向き）を
「０」としてそれぞれ２値的デジタル情報に対応させる
こととする。たとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃに
「１」の記録を行うばあい、すなわち磁化の向きを紙面
上で下向きに書き込むばあいについて図１〜２を用いて
説明する。

【００１７】図１において、記録が行われないときに
は、スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄおよびスイッチ５
ａ，５ｂはすべて開いており、破線で示した記録用の配
線には、電流は流れない。磁性薄膜メモリ素子１ａｃに
「１」の記録を行うばあい、スイッチ２ａ，３ｃ，６ａ
を閉じる。このとき、再生用の配線および磁性薄膜メモ
リ素子１ａｃには、比較的大きな電流Ｉ_１が流れる。そ
のときの電流の状態を図２に示す。図２における21は図
１における再生用の配線、22は図１において破線で示し
た記録用の配線である。図２に示すように、この電流Ｉ
_１によって磁性薄膜メモリ素子１ａｃにはバイアス磁界
Ｈ_１が印加され、磁化の向きはバイアス磁界の向きに少
し傾く。このあとで、スイッチ４ａ，５ａを閉じる。こ
のとき、磁性薄膜メモリ素子１ａｃの直上の記録用の配
線22には、紙面上で右から左に電流Ｉ_２が流れ、磁性薄
膜メモリ素子１ａｃには紙面上で上から下向きに磁界Ｈ
_２が印加される。磁性薄膜メモリ素子１ａｃにもともと
「１」が記録されていたばあいは、この磁界Ｈ_２によっ
て紙面下向きの磁化の方向に戻され、「１」の記録は保
持される。磁性薄膜メモリ素子１ａｃにもともと「０」
が記録されていたばあいは、磁性薄膜メモリ素子１の磁
性層ｂにおける紙面で上向きの磁化の方向は、磁界Ｈ_２
だけでは反転しないような保磁力Ｈｃｂを有しており、
バイアス磁界Ｈ_１が印加されているばあいのみ紙面で下
向きに磁化が反転し、磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみを
「１」の状態に記録することができる。図中磁性薄膜メ
モリ素子１ａｃ内の矢印は磁化の面内方向の向きを示し
ている。磁性薄膜メモリ素子１ａｃに「０」の記録を行
うばあいは、スイッチ５ａの代わりにスイッチ５ｂを接
続し、図２の右側のようにＩ_２を流す以外は全く同じ方
法で行う。

【００１８】図３には、以上のような「０」および
「１」の記録状態のときの磁性薄膜メモリ素子の断面図
を示している。磁性薄膜メモリ素子１ａｃの磁性層ａの
磁化の向きと磁性層ｂの磁化の向きは「０」では平行
（磁化の向きが同じ方向、以下同じ）、「１」では反平
行（磁化の向きが逆方向、以下同じ）となっている。

【００１９】磁性薄膜メモリ素子１ａｃ以外の他のメモ
リ素子への記録も同様に行うことができる。

【００２０】以上の実施例は記録の際の磁性層ａおよび
磁性層ｂの磁化方向が再生電流の方向と同じ方向のばあ
いを示したが、別の実施例として磁性層ａおよび磁性層
ｂの磁化方向が再生電流の方向と垂直なばあいを図４を
用いて示す。

【００２１】図４において41は磁性薄膜メモリ素子で、
アドレスを示すために41ａａ，41ａｂ，・・・・41ｃｃ
のようにサフィックスを付してあるが、とくに区別の必
要のないばあいには単に41を用いる。他の符号について
も同様とする。42〜47はいずれもスイッチング用のトラ
ンジスタである。Ｉ_１は電流源、Ｖ_２は正の電圧源、Ｖ
αβは磁性薄膜メモリ素子41ａｃの両端の電圧を示す。
図中、実線は再生用の配線、破線は記録用の配線を示
す。

【００２２】磁性薄膜メモリ素子41には保磁力の大きな
磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介
してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふ
うに積層してなる人工格子膜を用いた。磁性層ａおよび
磁性層ｂの磁化方向は、たとえば、磁性薄膜メモリ素子
41の磁気シールドを行う前に、面内の方向で再生用の配
線に対して垂直方向のある方向に大きな磁界をメモリ素
子の全体に印加するなどして、一定方向、たとえば紙面
上で左向きに揃えておく。

【００２３】記録は各磁性薄膜メモリ素子の磁化の向き
によって行われる。磁性薄膜メモリ素子の記録を携わる
磁性層ｂの磁化の向きは面内の方向に存在するので、紙
面上で右向きを「１」の状態、左向きを「０」の状態と
してそれぞれ２値的デジタル情報に対応させることとす
る。たとえば磁性薄膜メモリ素子41ａｃに「１」の記録
を行うばあい、すなわち磁化の向きを紙面上で右向きに
書き込むばあいについて図４〜５を用いて説明する。

【００２４】図４において、記録が行われないときに
は、スイッチ44ａ，44ｂ，44ｃ，44ｄおよびスイッチ45
ａ，45ｂ，47ａ，47ｂ，47ｃ，47ｄはすべて開いてお
り、破線で示した記録用の配線には、電流は流れない。
磁性薄膜メモリ素子41ａｃに「１」の記録を行うばあ
い、スイッチ44ａを閉じる。このとき、磁性薄膜メモリ
素子41ａｃには紙面右から左に比較的大きな電流Ｉ_３が
流れる。そのときの電流の状態を図５に示す。図５にお
ける、52、53は図４において破線で示した記録用の配線
である。図５に示すように、この電流Ｉ_３によって磁性
薄膜メモリ素子41ａｃにはバイアス磁界Ｈ_３が印加さ
れ、磁化の向きはバイアス磁界の向きに少し傾く。この
あとで、スイッチ45ａ，47ｃを閉じる。このとき、磁性
薄膜メモリ素子41ａｃの直上の記録用の配線52には紙面
上で上から下に電流Ｉ_２が流れ、磁性薄膜メモリ素子41
ａｃには紙面上で左から右向きに磁界Ｈ_２が印加され
る。磁性薄膜メモリ素子41ａｃにもともと「１」が記録
されていたばあいは、この磁界Ｈ_２によって紙面で右向
きの磁化の方向に戻され、「１」の記録は保持される。
磁性薄膜メモリ素子41ａｃにもともと「０」が記録され
ていたばあいは、磁性薄膜メモリ素子41の磁性層ｂの紙
面で左向きの磁化の方向は、磁界Ｈ_２だけでは反転しな
いような保磁力Ｈｃｂを有しており、バイアス磁界Ｈ_３
が印加されているばあいのみ紙面で右向きに磁化が反転
し、磁性薄膜メモリ素子41ａｃのみを「１」の状態に記
録することができる。図中磁性薄膜メモリ素子41ａｃ内
の矢印は磁化の面内方向の向きを示している。磁性薄膜
メモリ素子41ａｃに「０」の記録を行うばあいは、スイ
ッチ45ａの代わりにスイッチ45ｂを接続し、図５の右側
のようにＩ_２を流す以外は全く同じ方法で行う。

【００２５】図６には、以上のような「０」および
「１」の記録状態のときの磁性薄膜メモリ素子の断面図
を示している。磁性薄膜メモリ素子41ａｃの磁性層ａの
磁化の向きと磁性層ｂの磁化の向きは「０」では平行、
「１」では反平行となっている。

【００２６】磁性薄膜メモリ素子41ａｃ以外の他のメモ
リ素子への記録も同様に行うことができる。

【００２７】以上のようにして記録できるので、記録用
の配線と磁性薄膜メモリ素子とのあいだを2000〜5000Å
程度にまで狭めることができ、また、記録用の配線を磁
性薄膜メモリ素子の直上もしくは直下に配置でき、垂直
方向の磁界で記録を行うようなメモリデバイスに必要と
なる記録用の配線のためのスペースをとくにとる必要が
なく、省スペース化が行え、高密度化が達成できる。

【００２８】再生方法の説明の前に、本発明における磁
性薄膜メモリ素子に用いた磁性薄膜について簡単に説明
する。磁性薄膜には保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の
小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ
／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人
工格子膜を用いた。

【００２９】図７には磁性層ａおよび磁性層ｂの外部印
加磁界Ｈｅｘに対する磁化Ｍの変化と前記人工格子膜の
外部印加磁界に対する抵抗ＭＲの変化を対比させて示し
てある。図７においてポイントまで磁界を印加すると
磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きは平行、たとえば図７
の下部に示すように左向きに揃う。この状態からポイン
トを経て０まで磁界を戻しても磁性層ａと磁性層ｂの
磁化の向きは左向きに揃った状態を維持する。さらに磁
界を逆向きにポイントまで印加すると磁性層ｂのみ磁
化反転し、磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きは反平行と
なり、同時に抵抗も増加する。この状態から磁界を０ま
で戻しても磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きは反平行を
維持する。こののち、磁界をポイントまで印加すれ
ば、磁性層ｂの磁化は再度反転し、再び、磁性層ａと磁
性層ｂの磁化の向きは平行状態となり、同時に抵抗も減
少し、元に戻る。

【００３０】以上のようにポイントとポイントのあ
いだで磁界を変化させることで、磁界が０の状態で磁性
層ａと磁性層ｂの磁化の向きを平行にしたり、反平行に
したりすることができる。磁性層ａと磁性層ｂの磁化の
向きが平行のときを「０」、反平行のときを「１」とす
ることで２値的デジタル情報を記憶させることができ
る。さらに、磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きが平行、
反平行によって抵抗が異なるので、これを電圧に変換す
れば、外部磁界が０の状態のままで「０」と「１」の判
別をすることができる。

【００３１】つぎに、この人工格子薄膜を用いた再生方
法について述べる。たとえば、図１における磁性薄膜メ
モリ素子１ａｃの情報を読みたいとき、スイッチ２ａ、
３ｃ、６ａ、６ｂを閉じる。これにより、磁性薄膜メモ
リ素子１ａｃにのみ図１の上から下に電流が流れる。こ
の状態でαとβのあいだの電圧を測定することにより、
磁性薄膜メモリ素子１ａｃの磁性層ａと磁性層ｂの磁化
の向きが平行のばあいの電圧Ｖ_Ａと反平行のばあいの電
圧Ｖ_Ｂとを再生出力として検出できる。電圧Ｖ_Ａと電圧
Ｖ_Ｂは配線の抵抗を考慮してもなお、５％以上の差が生
じるので、適当な大きさの臨界電圧を定めておけば、再
生出力が臨界電圧より大きいか小さいかで磁化の向きが
平行（「０」）か反平行（「１」）かを判別できる。

【００３２】図４における磁性薄膜メモリ素子41ａｃの
情報を読みたいときも同様で、スイッチ42ａ、43ｃ、46
ａ、46ｂを閉じる。これにより、磁性薄膜メモリ素子41
ａｃにのみ図４の上から下に電流が流れる。この状態で
αとβのあいだの電圧を測定することにより、磁性薄膜
メモリ素子41ａｃの磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きが
平行のばあいの電圧Ｖ_Ａと反平行のばあいの電圧Ｖ_Ｂと
を再生出力として検出できる。電圧Ｖ_Ａと電圧Ｖ_Ｂは配
線の抵抗を考慮してもなお、５％以上の差が生じるので
適当な大きさの臨界電圧を定めておけば、再生出力が臨
界電圧より大きいか小さいかで磁化の向きが平行
（「０」）か反平行（「１」）かを判別できる。

【００３３】また、別の再生方法として、再生時に磁化
の変化を利用して読む方法もある。図８は図１における
磁性薄膜メモリ素子１ａｃの記録状態を読むときのスイ
ッチの開閉動作のタイムチャートである。チャートに示
していないスイッチはすべて開いた状態にある。まず、
ｔ_０〜ｔ_３においてはスイッチ２ａ，３ｃ，６ａは閉
じ、磁性薄膜メモリ素子１ａｃは再生状態にあり、ま
た、紙面左右方向にバイアス磁界が印加される。ｔ_１〜
ｔ_２においては、スイッチ４ａ，５ａ，６ｂはいずれも
閉じており、これにより、磁性薄膜メモリ素子１ａｃに
は面内方向で紙面下向きに磁界が印加される。

【００３４】もし、素子の磁化の方向の初期状態が紙面
で下向きであれば、磁界により磁化方向は変化せず、し
たがって「１」が再生される。他方、初期状態が紙面で
上向きのときは、保磁力Ｈｃｂ以上の磁界が印加される
ｔ_１〜ｔ_２において磁化は紙面下向きに反転する。この
反転は、再生信号として検出され、「０」が再生された
ことになる。しかし、「０」が再生されたときは、再生
以前の紙面上向きの磁化方向が失われているため、もう
一度再生以前の磁化状態に戻す必要がある。ｔ_１〜ｔ_３
において再生信号の変化が観測されたときには、ｔ_４〜
ｔ_５においてスイッチ４ａ、５ｂを閉じるのは以上に述
べた理由による。図４においても同様の再生方法をとる
ことができる。

【００３５】［実施例１］このような磁性薄膜の具体的
な例を作成方法と共にのべる。

【００３６】磁性薄膜メモリ素子となる磁性薄膜には保
磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非
磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・
・・というふうに積層してなる人工格子膜を作製した。
たとえば磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔ合金（以下、ＮｉＣ
ｏＰｔという）を用い、磁性層ｂにはＮｉＦｅ合金（以
下、ＮｉＦｅという）を用いた。また、非磁性層ｃには
Ｃｕを用いた。成膜方法としては、ＤＣマグネトロンス
パッタ法を用いた。スパッタ装置にはＮｉＦｅ、ＮｉＣ
ｏＰｔ、Ｃｕの３つのターゲットを１つのチャンバー内
に配置した。基板には表面をＳｉＯ₂の絶縁膜で覆われ
たＳｉ基板を用いた。スパッタ時の圧力は１〜８ｍＴｏ
ｒｒで成膜速度は毎分約30Åで行った。（ＮｉＣｏＰｔ
／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）を15周期繰り返し、トータル
膜厚約3000Åの人工格子膜を作製した。

【００３７】以上のようにして作製された磁性薄膜の典
型的な磁化曲線とＭＲ曲線を図９〜10に示す。図９は面
内の方向で外部より磁界を印加したときの磁化曲線で、
横軸に印加磁界Ｈｅｘの強さ（Ｏｅ）、縦軸に磁化Ｍの
変化を表わしている。図10は面内の方向で外部より磁界
Ｈｅｘを印加したときの磁気抵抗ＭＲの変化を示す曲
線、および印加磁界による各層の磁化の向きの変化を示
している。磁化曲線は２段階の変化を示し、１段目の６
（Ｏｅ）付近での変化が磁性層ｂの磁化反転、２段目の
850（Ｏｅ）付近の変化が磁性層ａの磁化反転を示して
いる。１段目の変化は10（Ｏｅ）で飽和している。ＭＲ
曲線より抵抗も６（Ｏｅ）付近から大きくなり始め、10
（Ｏｅ）付近で飽和している。このことは磁性層ｂの磁
化反転とよい一致を示している。また、10（Ｏｅ）付近
で大きくなった抵抗は、さらに磁界を印加してもしばら
く維持され、また、磁界をゼロに戻しても維持されてお
り、磁界印加前との変化率は12％を示した。これにより
（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格
子膜を用いたばあい、10（Ｏｅ）以上の印加磁界で記録
が可能であることがわかる。図11および図12にはＮｉＦ
ｅ層とＮｉＣｏＰｔ層の磁化曲線の変化を独立に調べる
ためにＮｉＦｅ／ＣｕおよびＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕの人工
格子膜を作製して、横軸に外部磁界Ｈｅｘ、縦軸に磁化
Ｍをとり磁化曲線を描いた。磁性層間の磁気的な相互作
用を小さくするために、Ｃｕ層厚は約300Åと充分厚く
した。磁化曲線の立ち上がりの磁界（磁化が反転しはじ
める磁界）、保磁力、飽和磁界をそれぞれＨｎ、Ｈｃ、
Ｈｓとして図13に示すように定義した。図11および図12
より求めたＨｎ、Ｈｃ、Ｈｓを表１にまとめた。

【００３８】

【表１】 表１よりわかるようにＮｉＣｏＰｔ層のＨｎはＮｉＦｅ
層のＨｓより充分に大きく、その差は700（Ｏｅ）以上
ある。このように、ＮｉＦｅ層が磁化反転する磁界領域
ではＮｉＣｏＰｔ層の磁化の方向がほとんど動いていな
いためにＭＲ曲線の変化が急峻なものになっている。

【００３９】図14はこの人工格子膜±20（Ｏｅ）の外部
磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの変化を示す磁化曲
線で、図15はそののち、最初に印加した磁界の方向に対
して垂直方向に６（Ｏｅ）の一定磁界を印加したまま図
14と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加し
たときの磁化Ｍの変化の磁化曲線を示す。図14では磁化
反転に10（Ｏｅ）の外部磁界を必要としたが、図15では
５（Ｏｅ）の磁界で磁化が反転している。このことは、
図１における再生用の配線により発生される磁界を６
（Ｏｅ）に制御しておけば、記録用の配線により発生さ
れる磁界を５〜６（Ｏｅ）に制御することで、たとえば
磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみに記録することができ
る。再生は前述の再生方法の通り行うことによりでき
る。以上のように、この（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦ
ｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いることにより図１に
示すようなメモリデバイスを作製できた。

【００４０】［比較例１］このような磁性薄膜の別の例
をのべる。

【００４１】磁性薄膜メモリ素子となる磁性薄膜に、保
磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非
磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・
・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いる。た
とえば実施例１では、磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔを用
い、磁性層ｂにはＮｉＦｅを用い、非磁性層ｃにはＣｕ
を用いていた。この磁性層ａのＮｉＣｏＰｔの代わりに
Ｃｏを用いたばあいの磁化曲線とＭＲ曲線を図16〜17に
示す。図16は図９と同様に面内の方向で外部より磁界Ｈ
ｅｘを印加したときの磁化Ｍの変化の曲線で、図17は図
10と同様に面内の方向で外部より磁界Ｈｅｘを印加した
ときの磁気抵抗ＭＲの変化のＭＲ曲線、および印加磁界
による各層の磁化の向きの変化を示している。成膜方法
は実施例１と同様に行った。磁化曲線は２段階の変化を
示し、最初の５（Ｏｅ）付近での変化が磁性層ｂの磁化
反転、２段目の300（Ｏｅ）付近の変化が磁性層ａの磁
化反転を示している。どちらの変化もなだらかで１段目
が終了する磁界は10（Ｏｅ）に達し、２段目が飽和する
磁界は500（Ｏｅ）に達する。図17のＭＲ曲線より抵抗
は10（Ｏｅ）付近で大きくなるが、すぐ減少をはじめ50
0（Ｏｅ）付近で飽和する。このことは磁性層ａおよび
ｂの磁化反転とよい一致を示している。また、10（Ｏ
ｅ）付近で大きくなった抵抗は、磁界をゼロに戻しても
維持されず少し減少するが、磁界印加前との変化率は４
％にとどまる。これにより（Ｃｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃ
ｕ）×15の人工格子膜を用いたばあい、記録を行うのに
10（Ｏｅ）の印加磁界が必要であることがわかる。Ｎｉ
Ｆｅ層とＣｏ層の磁化曲線の変化を独立して調べるた
め、ＮｉＦｅ／ＣｕおよびＣｏ／Ｃｕ人工格子膜を作製
し、外部磁界Ｈｅｘに対する磁化Ｍの変化の磁化曲線を
図18および図19にそれぞれ示した。磁性層間の磁気的な
相互作用を小さくするために、Ｃｕ層の厚さは約300Å
と充分厚くした。図13に示すように、磁化曲線の立ち上
がりの磁界、保磁力、飽和磁界をそれぞれＨｎ、Ｈｃ、
Ｈｓとして、図18および図19より求めたＨｎ、Ｈｃ、Ｈ
ｓを表２にまとめた。

【００４２】

【表２】 表２よりわかるように、Ｃｏ層のＨｎはＮｉＦｅ層のＨ
ｓより40（Ｏｅ）しか大きくない。また、図19からわか
るように、Ｃｏ層の磁化はＨｎより小さな磁界からすで
に反転し始めており、ＮｉＦｅ層が磁化反転する磁界で
Ｃｏ層の磁化が徐々に動いているためにＭＲ曲線の変化
が鈍くなっている。このように保磁力の大きい方の層の
Ｈｎが、保磁力の小さい方の層のＨｓより小さくないば
あいでも保磁力の小さい方の層が磁化反転する磁界で保
磁力の大きい層の磁化の反転が始まっていればＭＲ曲線
の変化は鈍くなるので好ましくない。

【００４３】図20は図17における外部磁界±20（Ｏｅ）
付近の拡大図を示す。図20でＭＲの変化がなだらかでし
かもゼロ磁界より以前に変化が始まっている。図21はこ
の人工格子膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加し
たときの磁化Ｍの曲線で、図22はそののち、最初に印加
した磁界の方向に対して垂直方向に６（Ｏｅ）の一定磁
界を印加したまま図21と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部
磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの曲線を示してい
る。図21は図20とよい対応を示しており、図22でも磁化
反転はなだらかであり、特定の磁界を選んで、実施例１
のように図１におけるたとえば磁性薄膜メモリ素子１ａ
ｃのみを記録するようなことは不可能となる。

【００４４】以上のように、この（Ｃｏ／Ｃｕ／ＮｉＦ
ｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いても、図１に示すよ
うなメモリデバイスを作製することは不可能であった。

【００４５】［実施例２］このような磁性薄膜の別の実
施例について説明する。

【００４６】磁性薄膜メモリ素子とする磁性薄膜には、
保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを
非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・
・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いる。
たとえば実施例１では、磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔを用
い、磁性層ｂにはＮｉＦｅを用い、非磁性層ｃにはＣｕ
を用いていた。この人工格子膜を作成する前に、下地層
として基板上にＣｒを500Åを形成したばあいの人工格
子膜の磁化曲線とＭＲ曲線を図９〜10と同様に、図23〜
24に示す。図23は面内の方向で外部より磁界を印加した
ときの磁化曲線で、図24は面内の方向で外部より磁界を
印加したときのＭＲ曲線、および印加磁界による各層の
磁化の向きの変化を示す。成膜方法はＣｒの膜をまずス
パッタ法により形成し、そののちの各磁性層などは実施
例１と同様に行った。

【００４７】磁化曲線は２段階の変化を示し、１段目の
５（Ｏｅ）付近での変化が磁性層ｂの磁化反転、２段目
の1200（Ｏｅ）付近の変化が磁性層ａの磁化反転を示し
ている。これは、下地層としてＣｒを敷くことによりＮ
ｉＣｏＰｔ層のＣ軸がより面内方向に向き易くなったた
め、実施例１に比べて保磁力が大きくなっている。１段
目の変化は７（Ｏｅ）で飽和している。ＭＲ曲線より抵
抗も５（Ｏｅ）付近から大きくなり始め、７（Ｏｅ）付
近で飽和している。このことは磁性層ｂの磁化反転とよ
い一致を示している。また、７（Ｏｅ）付近で大きくな
った抵抗は、さらに磁界を印加してもしばらく維持され
る。また、磁界をゼロに戻しても維持されており、磁界
印加前との変化率は18％を示した。さらに逆向きに磁界
を印加したところ、抵抗は−３（Ｏｅ）付近から減少し
はじめ、−５（Ｏｅ）付近で元にもどる。これによりＣ
ｒ／（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人
工格子膜を用いたばあい、７（Ｏｅ）以上の印加磁界で
記録が可能であることがわかる。図25はこの人工格子膜
に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化
Ｍの曲線で、図26はそののち、最初に印加した磁界の方
向に対して垂直方向に４（Ｏｅ）の一定磁界を印加した
まま図25と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを
印加したときの磁化Ｍの曲線を示している。図25では磁
化反転に＋７（Ｏｅ）、−５（Ｏｅ）の外部磁界を必要
としたが、図26では＋４（Ｏｅ）、−２（Ｏｅ）の磁界
で磁化が反転している。このことは、図１における再生
用の配線により発生される磁界を４（Ｏｅ）に制御して
おけば、＋Ｖ_２を印加したときに記録用の配線により発
生される磁界を４〜５（Ｏｅ）に、−Ｖ_２を印加したと
きに記録用の配線により発生される磁界を−２〜３（Ｏ
ｅ）に制御することで、たとえば磁性薄膜メモリ素子１
ａｃのみに記録することができる。再生は前述の再生方
法の通り行えば再生することができる。

【００４８】以上のように、このＣｒ／（ＮｉＣｏＰｔ
／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いて図
１に示すような磁性薄膜メモリを作製すると、記録電圧
を小さくすることができる。

【００４９】［実施例３］このような磁性薄膜のさらに
別の実施例について説明する。

【００５０】磁性薄膜メモリ素子とする磁性薄膜には、
保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを
非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・
・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いる。
たとえば実施例２では、下地層としてＣｒを用い、磁性
層ａにはＮｉＣｏＰｔを用い、磁性層ｂにはＮｉＦｅを
用い、非磁性層ｃにはＣｕを用いていたが、磁性層ａの
ＮｉＣｏＰｔの代わりにＮｉＣｏＴａ合金（以下、Ｎｉ
ＣｏＴａという）、ＮｉＣｏＣｒ合金（以下、ＮｉＣｏ
Ｃｒという）、ＮｉＣｏＺｒ合金（以下、ＮｉＣｏＺｒ
という）、ＮｉＣｏ合金（以下、ＮｉＣｏという）を用
いた。成膜方法は、実施例１と同様に行った。

【００５１】磁化曲線は実施例２と同じく、２段階の変
化を示した。磁性層ｂの磁化反転を示す１段目の変化は
磁性層ａがＮｉＣｏＴａ、ＮｉＣｏＣｒ、ＮｉＣｏＺ
ｒ、ＮｉＣｏともほぼ同じく５（Ｏｅ）付近での変化が
おこっており、磁性層ａの磁化反転を示す２段目の変化
はＮｉＣｏＴａのばあい900（Ｏｅ）、ＮｉＣｏＣｒの
ばあい600（Ｏｅ）、ＮｉＣｏＺｒのばあい800（Ｏ
ｅ）、ＮｉＣｏのばあい350（Ｏｅ）付近の変化が磁性
層ａの磁化反転を示した。１段目の変化は何れのばあい
も７（Ｏｅ）で飽和した。ＭＲ曲線より抵抗も５（Ｏ
ｅ）付近から大きくなり始め、７（Ｏｅ）付近で飽和し
た。このことは磁性層ｂの磁化反転とよい一致を示して
いる。また、７（Ｏｅ）付近で大きくなった抵抗は、さ
らに磁界を印加してもしばらく維持され、また、磁界を
ゼロに戻しても維持されており、磁界印加前との変化率
はＮｉＣｏＴａのばあい16％、ＮｉＣｏＣｒのばあい15
％、ＮｉＣｏＺｒのばあい12％、ＮｉＣｏのばあい14％
を示した。これによりＣｒ／（ＮｉＣｏＴａ／Ｃｕ／Ｎ
ｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏＣｒ／Ｃｕ／Ｎ
ｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏＺｒ／Ｃｕ／Ｎ
ｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏ／Ｃｕ／ＮｉＦ
ｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いたばあい、７（Ｏ
ｅ）以上の印加磁界で記録が可能であることがわかっ
た。

【００５２】この人工格子膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界
を印加したときの磁化曲線は実施例１と同様で、単に±
20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときには７（Ｏｅ）の
外部磁界を必要としたが、最初に印加した磁界の方向に
対して垂直方向に４（Ｏｅ）の一定磁界を印加したまま
±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときには４（Ｏｅ）
の磁界で磁化が反転した。このことは、図１における再
生用の配線により発生される磁界を４（Ｏｅ）に制御し
ておけば、記録用の配線により発生される磁界を４〜５
（Ｏｅ）に制御することで、たとえば磁性薄膜メモリ素
子１ａｃのみを記録することができる。再生は前述の再
生方法の通り行えば再生することができる。

【００５３】以上のようにこのＣｒ／（ＮｉＣｏＴａ／
Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏＣｒ／
Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏＺｒ／
Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏ／Ｃｕ
／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いて、図１に
示すようなメモリデバイスを作製しても、低い電圧で記
録することができる。

【００５４】以上のような材料についてもＣｒ／ＮｉＣ
ｏＴａ、Ｃｒ／ＮｉＣｏＣｒ、Ｃｒ／ＮｉＣｏＺｒ、Ｃ
ｒ／ＮｉＣｏＺｒ、Ｃｒ／ＮｉＣｏの人工格子膜を作製
した。下地となるＣｒ層は500Åとし、その他のＣｒ層
は、磁性層間の磁気的な相互作用を小さくするために30
0Åと充分厚くした。それぞれの立ち上がりの磁界Ｈ
ｎ、保磁力Ｈｃ、飽和磁界Ｈｓを表３にまとめた。

【００５５】

【表３】 表３に示すように、保磁力の大きい層のＨｎと保磁力の
小さい層のＨｓの差が200（Ｏｅ）あれば、図１に示す
ようなメモリデバイスを作製することができる。

【００５６】［実施例４］このような磁性薄膜のさらに
別の実施例について説明する。

【００５７】磁性薄膜メモリ素子とする磁性薄膜に、保
磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非
磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・
・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いる。た
とえば実施例１では、磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔを用
い、磁性層ｂにはＮｉＦｅを用い、非磁性層ｃにはＣｕ
を用いていたが、磁性層ｂのＮｉＦｅの代わりにＮｉＦ
ｅＣｏ合金（以下、ＮｉＦｅＣｏという）を用いた。成
膜方法は、実施例１と同様に行った。

【００５８】磁化曲線は実施例１と同じく、２段階の変
化を示した。磁性層ｂの磁化反転を示す１段目の変化
は、５（Ｏｅ）付近での変化がおこっており、磁性層ａ
のＮｉＣｏＰｔの磁化反転を示す２段目の変化は850
（Ｏｅ）付近で起こった。１段目の変化は、７（Ｏｅ）
で飽和した。ＭＲ曲線から抵抗も５（Ｏｅ）付近から大
きくなり始め、７（Ｏｅ）付近で飽和した。このことは
磁性層ｂの磁化反転とよく一致している。また、７（Ｏ
ｅ）付近で大きくなった抵抗は、さらに磁界を印加して
もしばらく維持され、また、磁界をゼロに戻しても維持
されており、磁界印加前との変化率は18％を示した。こ
れにより（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅＣｏ／Ｃｕ）
×15からなる人工格子膜を用いたばあい、７（Ｏｅ）以
上の印加磁界で記録できることがわかる。この人工格子
膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの磁化曲線
も実施例１と同様で、単に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印
加したときには７（Ｏｅ）の外部磁界を必要としたが、
最初に印加した磁界の方向に対して垂直方向に４（Ｏ
ｅ）の一定磁界を印加したまま±20（Ｏｅ）の外部磁界
を印加したときには４（Ｏｅ）の磁界で磁化が反転し
た。このことは、図１における再生用の配線より発生さ
れる磁界を４（Ｏｅ）に制御しておけば、記録用の配線
より発生される磁界を４〜５（Ｏｅ）に制御すること
で、たとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみを記録する
ことができる。再生は前述の再生方法の通り行えば再生
することができる。

【００５９】以上のように、この（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ
／ＮｉＦｅＣｏ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いること
で図１に示すようなメモリデバイスを作製することがで
きた。

【００６０】

【発明の効果】メモリ素子として保磁力の大きな磁性層
ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ
／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積
層してなる人工格子膜を用いたので、膜面に平行な磁界
を印加して記録を行うことができ、記録用の配線を磁性
薄膜メモリ素子の直上もしくは直下に配置することが可
能で、記録用の配線と素子の間隔を小さくすることがで
き、省電力化、高密度化を達成できる。また、磁性層ａ
と磁性ｂの磁化の向きが平行のばあいと反平行のばあい
とで抵抗が変化することを利用しているため、バイアス
磁界を印加せずに再生することもでき、また、その際の
抵抗の変化率が大きいため、再生信号の検出を容易にで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の磁性薄膜メモリの構成を示
す概念図である。

【図２】磁性薄膜メモリ素子１ａｃの直上あるいは直下
の記録用の配線に流れる電流の状態を表わす図である。

【図３】磁性薄膜の磁化状態を表わす断面説明図であ
る。

【図４】本発明の別の実施例の磁性薄膜メモリの構成を
示す概念図である。

【図５】磁性薄膜メモリ素子41ａｃの直上あるいは直下
の記録用の配線に流れる電流の状態を表わす図である。

【図６】磁性薄膜の磁化状態を表わす断面説明図であ
る。

【図７】本発明に用いた磁性薄膜の磁気特性および抵抗
変化を表わす概念図である。

【図８】磁性薄膜メモリ素子１ａｃの記録状態を読むと
きのスイッチの開閉動作のタイムチャートを示す図であ
る。

【図９】実施例１に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図
である。

【図１０】実施例１に用いた磁性薄膜の抵抗変化を示す
図である。

【図１１】ＮｉＦｅ／Ｃｕ積層膜の磁化曲線を示す図で
ある。

【図１２】ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ積層膜の磁化曲線を示す
図である。

【図１３】Ｈｎ，Ｈｃ，Ｈｓの定義を示した図である。

【図１４】実施例１に用いた磁性薄膜に±20（Ｏｅ）の
外部磁界を印加したときの磁化曲線を示す図である。

【図１５】図14で印加した磁界に対して垂直方向に６
（Ｏｅ）の磁界を印加したまま図14と同じ方向に±20
（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの実施例１に用いた
磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。

【図１６】比較例１に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す
図である。

【図１７】比較例１に用いた磁性薄膜の抵抗変化を示す
図である。

【図１８】ＮｉＦｅ／Ｃｕ積層膜の磁化曲線を示す図で
ある。

【図１９】Ｃｏ／Ｃｕ積層膜の磁化曲線を示す図であ
る。

【図２０】図17の中心部の横軸方向の拡大図である。

【図２１】比較例１に用いた磁性薄膜に±20（Ｏｅ）の
外部磁界を印加したときの磁化曲線を示す図である。

【図２２】図21で印加した磁界に対して垂直方向に６
（Ｏｅ）の磁界を印加したまま図21と同じ方向に±20
（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの比較例１に用いた
磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。

【図２３】実施例２に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す
図である。

【図２４】実施例２に用いた磁性薄膜の抵抗変化を示す
図である。

【図２５】実施例２に用いた磁性薄膜に±20（Ｏｅ）の
外部磁界を印加したときの磁化曲線を示す図である。

【図２６】図25で印加した磁界に対して垂直方向に４
（Ｏｅ）の磁界を印加したまま図25と同じ方向に±20
（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの実施例２に用いた
磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。

【図２７】従来の磁性薄膜メモリ素子を組み立てた状態
を模式的に示す説明図である。

【符号の説明】

１、41 磁性薄膜メモリ素子 ａ 保持力の大きな磁性層 ｂ 保持力の小さな磁性層 ｃ 非磁性層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 都出 結花利 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 材料デバイス研究所内 (72)発明者 川野 裕司 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 材料デバイス研究所内 (72)発明者 藤井 善夫 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 産業システム研究所内 (72)発明者 徳永 隆志 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 産業システム研究所内 (72)発明者 中木 義幸 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 産業システム研究所内 (72)発明者 堤 和彦 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 材料デバイス研究所内 (56)参考文献 特開 平４−23293（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−141628（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−143980（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−12092（ＪＰ，Ａ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記
   憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の膜面に
   平行な方向の抵抗変化を利用して読み出す方法を用いる
   磁性薄膜メモリ素子であって、前記磁性薄膜が保磁力の
   大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層
   ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・と
   いうふうに積層して形成され、前記磁性薄膜に平行に接
   し、前記磁性薄膜面に平行な磁界を印加する記録線と、
   前記磁性薄膜面に平行な方向の抵抗値を検出する再生線
   を備えていることを特徴とする磁性薄膜メモリ素子。
2. 【請求項２】 磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記
   憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の膜面に
   平行な方向の抵抗変化を利用して読み出す方法を用いる
   磁性薄膜メモリ素子であって、前記磁性薄膜が保磁力の
   大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層
   ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・と
   いうふうに積層して形成され、前記磁性薄膜に平行に接
   し、前記磁性薄膜面に平行な磁界を印加する記録線と、
   前記磁性薄膜面に平行な方向の抵抗値を検出する再生線
   を備えており、前記保磁力の小さな磁性層ｂの磁化の向
   きにより、情報を記憶することを特徴とする磁性薄膜メ
   モリ素子。
3. 【請求項３】 前記保磁力の小さな磁性層ｂの磁化反転
   が起こる磁界領域で、前記保磁力の大きな磁性層ａの磁
   化の方向が動かないように前記磁性層ａと前記磁性層ｂ
   とが選定されてなることを特徴とする請求項２記載の磁
   性薄膜メモリ素子。
4. 【請求項４】 前記保磁力の大きな磁性層ａの磁化が反
   転しはじめる磁界が、前記保磁力の小さな磁性層ｂの磁
   化が飽和する磁界よりも大きくなるように前記磁性層ａ
   と前記磁性層ｂとが選定されてなることを特徴とする請
   求項２記載の磁性薄膜メモリ素子。
5. 【請求項５】 前記保磁力の大きな磁性層ａの磁化が反
   転しはじめる磁界として定めたＨｎが、保磁力の小さな
   磁性層ｂの磁化が飽和する磁界として定めたＨｓより20
   0（Ｏｅ）以上大きくなるように前記磁性層ａと前記磁
   性層ｂとが選定されてなることを特徴とする請求項２記
   載の磁性薄膜メモリ素子。
6. 【請求項６】 前記磁性層ａとしてＮｉＣｏＰｔ合金を
   用いたことを特徴とする請求項１または２記載の磁性薄
   膜メモリ素子。
7. 【請求項７】 前記磁性層ｂとしてＮｉＦｅ合金もしく
   はＮｉＦｅＣｏ合金を用いたことを特徴とする請求項１
   または２記載の磁性薄膜メモリ素子。
8. 【請求項８】 前記磁性薄膜を積層する前に下地層とし
   てＣｒ層を設けることを特徴とする請求項１または２記
   載の磁性薄膜メモリ素子。
9. 【請求項９】 前記磁性薄膜を積層する前に下地層とし
   てＣｒ層を設け、前記磁性層ａとしてＮｉＣｏ合金、Ｎ
   ｉＣｏＭ合金（Ｍ＝Ｐｔ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｚｒ）を用いた
   ことを特徴とする請求項１または２記載の磁性薄膜メモ
   リ素子。
10. 【請求項１０】 磁性薄膜の磁化の向きによって情報を
    記憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の膜面
    に平行な方向の抵抗変化を利用して読み出す方法を用い
    る磁性薄膜メモリ素子の記録方法であって、前記磁性薄
    膜が保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂ
    とを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／
    ｃ・・・・というふうに積層して形成され、前記磁性薄
    膜に平行に接し、前記磁性薄膜面に平行な磁界を印加す
    る記録線と、前記磁性薄膜面に平行な方向の抵抗値を検
    出する再生線を備えた磁性薄膜メモリを用い、該保磁力
    の小さな磁性層ｂの磁化の向きにより、情報を記憶させ
    ることを特徴とする磁性薄膜メモリ素子の記録方法。