JP2911312B2 - 磁性薄膜メモリおよびその記録方法 - Google Patents
磁性薄膜メモリおよびその記録方法Info
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Landscapes
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- Semiconductor Memories (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁性薄膜を用いたメモリ
およびその記録方法に関する。
およびその記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は、「電気工学講座５、磁性薄膜工
学」（１９７７年）、丸善（株）発行２５４頁に示され
た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。
学」（１９７７年）、丸善（株）発行２５４頁に示され
た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。
【０００３】まず、作製方法の一例について以下に説明
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とＮ
ｉ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
シ樹脂板やポリエステルシートの両面に、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。
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とＮ
ｉ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
シ樹脂板やポリエステルシートの両面に、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Ｗ1〜Ｗ3は語線
（ｗｏｒｄ ｌｉｎｅ）で、それと直行している線群Ｄ
1〜Ｄ3は桁線（ｄｉｇｉｔ ｌｉｎｅ）である。メモリ
状態を読みだす検出線は桁線と兼用する。
化容易軸に平行に配置されている線群Ｗ1〜Ｗ3は語線
（ｗｏｒｄ ｌｉｎｅ）で、それと直行している線群Ｄ
1〜Ｄ3は桁線（ｄｉｇｉｔ ｌｉｎｅ）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Ｗ1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を重量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。
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Ｗ1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を重量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、読出しが困難であるという問題が
ある。
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、読出しが困難であるという問題が
ある。
【０００７】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。
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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記問題を解消するた
め、本発明者らは、先に磁性薄膜の磁化の向きによって
情報を記録し、記録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磁性薄膜メモリ素
子、および磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記録
し、記録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、情報を記録することを特徴とする磁性薄膜メモリ素
子を提案した（特願平４−６３０２８号明細書）。
め、本発明者らは、先に磁性薄膜の磁化の向きによって
情報を記録し、記録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磁性薄膜メモリ素
子、および磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記録
し、記録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、情報を記録することを特徴とする磁性薄膜メモリ素
子を提案した（特願平４−６３０２８号明細書）。
【０００９】前記メモリ素子では、充分に大きな読出し
信号がメモリサイズが小さくなってもえられるという効
果を有することが確認された。
信号がメモリサイズが小さくなってもえられるという効
果を有することが確認された。
【００１０】本発明者らは、前記メモリ素子を用いてさ
らに高密度の磁性薄膜メモリを作製するため鋭意検討を
重ねた結果、前記薄膜メモリにスイッチング素子を設け
ることにより記録と再生とを同一の線で行え、さらに高
密度化ができることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
らに高密度の磁性薄膜メモリを作製するため鋭意検討を
重ねた結果、前記薄膜メモリにスイッチング素子を設け
ることにより記録と再生とを同一の線で行え、さらに高
密度化ができることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【００１１】すなわち本発明の磁性薄膜メモリは、薄膜
磁性体の磁化の向きによって情報が記録される磁性薄膜
メモリ素子を複数個有する磁性薄膜メモリであって、前
記磁性薄膜メモリ素子が少なくとも薄膜磁性体とスイッ
チング素子とで構成されており、前記薄膜磁性体とし
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が用いられ、
前記保磁力の小さな磁性層ｂの磁化の向きにより、情報
が記録されることを特徴とするものである。
磁性体の磁化の向きによって情報が記録される磁性薄膜
メモリ素子を複数個有する磁性薄膜メモリであって、前
記磁性薄膜メモリ素子が少なくとも薄膜磁性体とスイッ
チング素子とで構成されており、前記薄膜磁性体とし
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が用いられ、
前記保磁力の小さな磁性層ｂの磁化の向きにより、情報
が記録されることを特徴とするものである。
【００１２】また、本発明の請求項２に記載の磁性薄膜
メモリの記録方法は、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…というふうに積層されてなる薄膜
磁性体に接して配置されたデータ線のみを用い、そのデ
ータ線に流す電流の正、負によって、前記薄膜磁性体の
保磁力の小さな磁性層ｂの磁化の向きを変えることで記
録を行なうことを特徴とするものである。
メモリの記録方法は、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…というふうに積層されてなる薄膜
磁性体に接して配置されたデータ線のみを用い、そのデ
ータ線に流す電流の正、負によって、前記薄膜磁性体の
保磁力の小さな磁性層ｂの磁化の向きを変えることで記
録を行なうことを特徴とするものである。
【００１３】また、本発明の請求項３に記載の磁性薄膜
メモリの記録方法は、前記した記録方法であって、前記
電流により発生する磁界では前記薄膜磁性体の保磁力の
大きな磁性層ａの磁化の向きが変わらないようにデータ
線に電流を流すことを特徴とするものである。
メモリの記録方法は、前記した記録方法であって、前記
電流により発生する磁界では前記薄膜磁性体の保磁力の
大きな磁性層ａの磁化の向きが変わらないようにデータ
線に電流を流すことを特徴とするものである。
【００１４】さらに、本発明の磁性薄膜メモリの再生方
法は、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…というふうに積層されてなる薄膜磁性体の保磁力
の小さな磁性層ｂの磁化の向きの違いにより薄膜磁性体
の抵抗の大きさが異なることを利用して再生信号を読み
出すことを特徴とするものである。
法は、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…というふうに積層されてなる薄膜磁性体の保磁力
の小さな磁性層ｂの磁化の向きの違いにより薄膜磁性体
の抵抗の大きさが異なることを利用して再生信号を読み
出すことを特徴とするものである。
【００１５】
【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
に積層してなる磁性薄膜を用いたので、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。
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
に積層してなる磁性薄膜を用いたので、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。
【００１６】また、センシングのためにスイッチング素
子を１つ設けることで記録を再生線と同一の線で行なう
ことが可能であるため、とくに記録線を設ける必要がな
くなり、高密度化が可能である。
子を１つ設けることで記録を再生線と同一の線で行なう
ことが可能であるため、とくに記録線を設ける必要がな
くなり、高密度化が可能である。
【００１７】さらに、磁性層ａと磁性層ｂのスピンの向
きが同一の方向を向く平行のばあいと反対の方向を向く
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、磁化の向き
が反平行のばあいの素子の両端の電圧ＶBと磁化の向き
が平行のばあいの素子の両端の電圧ＶA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。
きが同一の方向を向く平行のばあいと反対の方向を向く
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、磁化の向き
が反平行のばあいの素子の両端の電圧ＶBと磁化の向き
が平行のばあいの素子の両端の電圧ＶA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。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。
する。
【００１９】図１は本発明の一実施例の構成を示す説明
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、１ａｂ、…１ｂｂ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（２ａａ、２ａｂ、２ａｃ、２ｂａ、２ｂ
ｂ、２ｂｃ）はいずれもスイッチング素子で、たとえば
ＦＥＴである。３（３ａ、３ｂ、３ｃ）と５（５ａａ、
５ａｂ、５ａｃ、５ｂａ、５ｂｂ、５ｂｃ）はデータ
線、４（４ａ、４ｂ）はセンス線、６は抵抗である。ま
た、磁性薄膜メモリ素子１ａｃの両端α、βの電圧をＶ
αβとする。図１に示すように基板上には横方向にセン
ス線４、縦方向にデータ線３が設けられ、前記スイッチ
ング素子であるＦＥＴのゲート電極が前記センス線４
に、ＦＥＴのドレイン電極とソース電極がデータ線３と
データ線５とのあいだに接続されている。データ線５は
磁性薄膜メモリ素子１の直上または直下に直接接するよ
うに配置され、その他端はアースに接続されている。
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、１ａｂ、…１ｂｂ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（２ａａ、２ａｂ、２ａｃ、２ｂａ、２ｂ
ｂ、２ｂｃ）はいずれもスイッチング素子で、たとえば
ＦＥＴである。３（３ａ、３ｂ、３ｃ）と５（５ａａ、
５ａｂ、５ａｃ、５ｂａ、５ｂｂ、５ｂｃ）はデータ
線、４（４ａ、４ｂ）はセンス線、６は抵抗である。ま
た、磁性薄膜メモリ素子１ａｃの両端α、βの電圧をＶ
αβとする。図１に示すように基板上には横方向にセン
ス線４、縦方向にデータ線３が設けられ、前記スイッチ
ング素子であるＦＥＴのゲート電極が前記センス線４
に、ＦＥＴのドレイン電極とソース電極がデータ線３と
データ線５とのあいだに接続されている。データ線５は
磁性薄膜メモリ素子１の直上または直下に直接接するよ
うに配置され、その他端はアースに接続されている。
【００２０】磁性薄膜メモリ素子１としては、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
うに積層されてなる薄膜磁性体を用いる。
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
うに積層されてなる薄膜磁性体を用いる。
【００２１】保磁力の大きな磁性層ａとしては、たとえ
ばＮｉＣｏＰｔ、ＮｉＣｏＴａ、ＮｉＣｏＣｒ、ＮｉＣ
ｏＺｒ、ＮｉＣｏなどの合金層があげられ、前記磁性層
ａの磁化が反転しはじめる磁界が、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いことが好まし
く、その厚さは、１０〜５０Åが好ましい。また、保磁
力の小さな磁性層ｂとしては、たとえばＮｉＦｅ、Ｎｉ
ＦｅＣｏなどの合金層があげられ、その組成はＮｉＦｅ
のばあい、Ｎｉが７５〜８５％、Ｆｅが１５〜２５％が
好ましい。
ばＮｉＣｏＰｔ、ＮｉＣｏＴａ、ＮｉＣｏＣｒ、ＮｉＣ
ｏＺｒ、ＮｉＣｏなどの合金層があげられ、前記磁性層
ａの磁化が反転しはじめる磁界が、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いことが好まし
く、その厚さは、１０〜５０Åが好ましい。また、保磁
力の小さな磁性層ｂとしては、たとえばＮｉＦｅ、Ｎｉ
ＦｅＣｏなどの合金層があげられ、その組成はＮｉＦｅ
のばあい、Ｎｉが７５〜８５％、Ｆｅが１５〜２５％が
好ましい。
【００２２】前記磁性層ｂの保磁力は０．５〜５Ｏｅが
好ましく、その厚さは、１０〜５０Åが好ましい。ま
た、非磁性層ｃとしては、たとえばＣｕ、Ｃｒ、Ｖ、
Ｗ、Ａｌ、Ａｌ−Ｔａなどが用いられ、その厚さは２０
〜１００Åが好ましい。（ａ／ｃ／ｂ／ｃ）層の厚さは
４０〜２００Åが好ましく、前記（ａ／ｃ／ｂ／ｃ）層
は５〜３０周期、さらには１０〜２０周期くり返すのが
好ましい。そして、前記（ａ／ｃ／ｂ／ｃ）層をくり返
すことにより形成される薄膜磁性体の全体の厚さは５０
０〜３０００Åが好ましい。また、その大きさは、たて
０．５〜１．５μｍ、よこ０．５〜１．５μｍ程度が好
ましい。
好ましく、その厚さは、１０〜５０Åが好ましい。ま
た、非磁性層ｃとしては、たとえばＣｕ、Ｃｒ、Ｖ、
Ｗ、Ａｌ、Ａｌ−Ｔａなどが用いられ、その厚さは２０
〜１００Åが好ましい。（ａ／ｃ／ｂ／ｃ）層の厚さは
４０〜２００Åが好ましく、前記（ａ／ｃ／ｂ／ｃ）層
は５〜３０周期、さらには１０〜２０周期くり返すのが
好ましい。そして、前記（ａ／ｃ／ｂ／ｃ）層をくり返
すことにより形成される薄膜磁性体の全体の厚さは５０
０〜３０００Åが好ましい。また、その大きさは、たて
０．５〜１．５μｍ、よこ０．５〜１．５μｍ程度が好
ましい。
【００２３】前記磁性体はたとえばＳｉＯ2、ＳｉＮｘ
（ｘ＝１〜１．３３）などの絶縁膜で覆われたＳｉ基板
やガラス基板などの絶縁基板上にたとえばスパッタ法、
ＭＢＥ法、超高真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、真空蒸
着法などを用いて形成することができる。また、前記ス
パッタ法としては、たとえばパワー制御が比較的容易な
ＤＣマグネトロンスパッタ法、またはＲＦスパッタ法が
あげられる。
（ｘ＝１〜１．３３）などの絶縁膜で覆われたＳｉ基板
やガラス基板などの絶縁基板上にたとえばスパッタ法、
ＭＢＥ法、超高真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、真空蒸
着法などを用いて形成することができる。また、前記ス
パッタ法としては、たとえばパワー制御が比較的容易な
ＤＣマグネトロンスパッタ法、またはＲＦスパッタ法が
あげられる。
【００２４】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、面内方向のある方向に大きな磁界をメモリ全体に印
加するなどして、一定方向、たとえば紙面上で右向きに
揃えておく。
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、面内方向のある方向に大きな磁界をメモリ全体に印
加するなどして、一定方向、たとえば紙面上で右向きに
揃えておく。
【００２５】まず、記録方法について説明する。記録は
各磁性薄膜メモリ素子の磁化の向きを特定方向にするこ
とによって行われる。磁性薄膜メモリ素子の記録に携わ
る磁性層ｂの磁化は面内方向に存在するので、いま、デ
ータ線に流れる電流の方向と直交する方向（紙面上で、
たとえば左向き）を「１」、逆向きの磁化方向（紙面上
では右向き）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
を紙面上で左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。
各磁性薄膜メモリ素子の磁化の向きを特定方向にするこ
とによって行われる。磁性薄膜メモリ素子の記録に携わ
る磁性層ｂの磁化は面内方向に存在するので、いま、デ
ータ線に流れる電流の方向と直交する方向（紙面上で、
たとえば左向き）を「１」、逆向きの磁化方向（紙面上
では右向き）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
を紙面上で左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。
【００２６】図１において、記録が行われないときに
は、３ａ、３ｂ、３ｃ、４ａ、４ｂに電流は流れない。
磁性薄膜メモリ素子１ａｃに「１」の記録を行うばあ
い、データ線３ｃには＋Ｖ3の電位をかける。このと
き、センス線４ａにＶ 4 の電圧をかけるとスイッチング
素子２ａｃが開き、磁性薄膜メモリ素子１ａｃおよびデ
ータ線５ａｃに比較的大きな電流Ｉ1が流れる。前記ス
イッチング素子２は、センス線４に適当な電圧が印加さ
れたときのみ開くようになっているので、３ｃに連なる
他の磁性薄膜メモリ素子には電流は流れない。また、３
ｃ以外のデータ線には電流は流れていないので、４ａに
連なる他の磁性薄膜メモリ素子にも電流は流れない。こ
のときの電流の状態を図２に示す。図２は、磁性薄膜メ
モリ素子１ａｃのＡＡ方向の断面図を示し、図２におけ
る符号は図１に対応している。また、５ａｃは磁性薄膜
の直下に設けられた配線５ａｃを示す。図２に示される
ように、この紙面の裏から表への電流Ｉ1によって磁性
薄膜メモリ素子１ａｃには磁界Ｈ1が印加され、磁性薄
膜メモリ素子の記録に携わる磁性層ｂの磁化の向きは磁
界の向きである左を向く。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には、この磁界
Ｈ1によって紙面左向きの磁化は方向を変えることな
く、「１」の記録は保持される。図中、磁性薄膜メモリ
素子１ａｃ内の矢印は電流Ｉ1によって発生する磁界Ｈ1
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、データ線３ｃには−Ｖ3
の電圧をかける。このとき、センス線４ａにＶ' 4 の電圧
をかけることでスイッチング素子２ａｃが開き、磁性薄
膜素子１ａｃおよびデータ線５ａｃにＩ1とは逆向き
（紙面の表から裏向き）の比較的大きな電流Ｉ0がなが
れる。図２に示すようにこの電流Ｉ0によって磁性薄膜
メモリ素子１ａｃには磁界Ｈ0が印加され、磁性薄膜メ
モリ素子の記録に携わる磁性層ｂの磁化の向きは磁界の
向きである右を向く。磁性薄膜素子１ａｃにもともと
「０」が記録されていたばあいには、この磁界Ｈ0によ
って紙面右向きの磁化は方向を変えることなく、「０」
の記録は保持される。図中、磁性薄膜素子１ａｃ内の矢
印は電流Ｉ0によって発生する磁界Ｈ0の向きを示してい
る。
は、３ａ、３ｂ、３ｃ、４ａ、４ｂに電流は流れない。
磁性薄膜メモリ素子１ａｃに「１」の記録を行うばあ
い、データ線３ｃには＋Ｖ3の電位をかける。このと
き、センス線４ａにＶ 4 の電圧をかけるとスイッチング
素子２ａｃが開き、磁性薄膜メモリ素子１ａｃおよびデ
ータ線５ａｃに比較的大きな電流Ｉ1が流れる。前記ス
イッチング素子２は、センス線４に適当な電圧が印加さ
れたときのみ開くようになっているので、３ｃに連なる
他の磁性薄膜メモリ素子には電流は流れない。また、３
ｃ以外のデータ線には電流は流れていないので、４ａに
連なる他の磁性薄膜メモリ素子にも電流は流れない。こ
のときの電流の状態を図２に示す。図２は、磁性薄膜メ
モリ素子１ａｃのＡＡ方向の断面図を示し、図２におけ
る符号は図１に対応している。また、５ａｃは磁性薄膜
の直下に設けられた配線５ａｃを示す。図２に示される
ように、この紙面の裏から表への電流Ｉ1によって磁性
薄膜メモリ素子１ａｃには磁界Ｈ1が印加され、磁性薄
膜メモリ素子の記録に携わる磁性層ｂの磁化の向きは磁
界の向きである左を向く。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には、この磁界
Ｈ1によって紙面左向きの磁化は方向を変えることな
く、「１」の記録は保持される。図中、磁性薄膜メモリ
素子１ａｃ内の矢印は電流Ｉ1によって発生する磁界Ｈ1
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、データ線３ｃには−Ｖ3
の電圧をかける。このとき、センス線４ａにＶ' 4 の電圧
をかけることでスイッチング素子２ａｃが開き、磁性薄
膜素子１ａｃおよびデータ線５ａｃにＩ1とは逆向き
（紙面の表から裏向き）の比較的大きな電流Ｉ0がなが
れる。図２に示すようにこの電流Ｉ0によって磁性薄膜
メモリ素子１ａｃには磁界Ｈ0が印加され、磁性薄膜メ
モリ素子の記録に携わる磁性層ｂの磁化の向きは磁界の
向きである右を向く。磁性薄膜素子１ａｃにもともと
「０」が記録されていたばあいには、この磁界Ｈ0によ
って紙面右向きの磁化は方向を変えることなく、「０」
の記録は保持される。図中、磁性薄膜素子１ａｃ内の矢
印は電流Ｉ0によって発生する磁界Ｈ0の向きを示してい
る。
【００２７】図３には、以上のような「０」および
「１」の記録状態の磁性薄膜メモリ素子１の断面図を示
している。磁性薄膜素子１ａｃの磁性層ａの磁化の向き
と磁性層ｂの向きは「０」では平行、「１」では反平行
となっている。配線５ａｃを前記メモリ素子の直上に配
置したばあいは、電流によって発生する前記メモリ素子
１ａｃ内の磁界の向きが逆になる。
「１」の記録状態の磁性薄膜メモリ素子１の断面図を示
している。磁性薄膜素子１ａｃの磁性層ａの磁化の向き
と磁性層ｂの向きは「０」では平行、「１」では反平行
となっている。配線５ａｃを前記メモリ素子の直上に配
置したばあいは、電流によって発生する前記メモリ素子
１ａｃ内の磁界の向きが逆になる。
【００２８】他のメモリ素子への記録も同様に行うこと
ができる。
ができる。
【００２９】前記したように、本発明で用いられるスイ
ッチング素子には明確な指向性がなく、いずれの方向の
電流も流すことができる半導体素子が用いられている。
したがってデータ線３およびセンス線４に＋Ｖ3、Ｖ 4 の
電圧を印加したばあいと−Ｖ3、Ｖ' 4 の電圧を印加した
ばあいでは、スイッチング素子を流れる電流の方向が異
なる。
ッチング素子には明確な指向性がなく、いずれの方向の
電流も流すことができる半導体素子が用いられている。
したがってデータ線３およびセンス線４に＋Ｖ3、Ｖ 4 の
電圧を印加したばあいと−Ｖ3、Ｖ' 4 の電圧を印加した
ばあいでは、スイッチング素子を流れる電流の方向が異
なる。
【００３０】前記スイッチング素子としては、ｎチャネ
ル型ＭＯＳ−ＦＥＴを用いているがソース側とドレイン
側を全く同一に作成している為にソース、ドレイン電圧
の正負により両方向の電流が流せる。スイッチング素子
としては、他にサイリスタやバイポーラ型トランジスタ
を用いることもできる。
ル型ＭＯＳ−ＦＥＴを用いているがソース側とドレイン
側を全く同一に作成している為にソース、ドレイン電圧
の正負により両方向の電流が流せる。スイッチング素子
としては、他にサイリスタやバイポーラ型トランジスタ
を用いることもできる。
【００３１】以上のようにして記録を行うことができる
ので、データ線を記録線として使用することができ、と
くに記録線用のスペースをとる必要がなくなり、省スペ
ース化が行え、高密度化が可能となる。
ので、データ線を記録線として使用することができ、と
くに記録線用のスペースをとる必要がなくなり、省スペ
ース化が行え、高密度化が可能となる。
【００３２】再生方法の説明の前に、本発明におけるメ
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。
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。
【００３３】図４には磁性層ａおよび磁性層ｂの外部印
加磁界に対する磁化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４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。
加磁界に対する磁化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４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。
【００３４】以上のようにポイントとポイントの間
で磁界を変化させることで、そののち磁界０の状態に戻
しても磁性層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可能となる。また、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
記録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０の状態のままで
「０」、「１」の判別が可能となる。
で磁界を変化させることで、そののち磁界０の状態に戻
しても磁性層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可能となる。また、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
記録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０の状態のままで
「０」、「１」の判別が可能となる。
【００３５】つぎにこの人工格子膜を用いた再生方法に
ついて説明する。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、３ｃに再生用の一
定電流Ｉ3を流し、２ａｃが開くように適当な電圧Ｖを
４ａにかける。これにより磁性薄膜素子１ａｃ（データ
線５ａｃ）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の電圧Ｖαβ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ＶAと反平行のばあいの電圧ＶBと
を再生出力として検出できる。ＶAとＶB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スピンの向きが平行「０」か反平行
「１」かを判別できる。
ついて説明する。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、３ｃに再生用の一
定電流Ｉ3を流し、２ａｃが開くように適当な電圧Ｖを
４ａにかける。これにより磁性薄膜素子１ａｃ（データ
線５ａｃ）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の電圧Ｖαβ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ＶAと反平行のばあいの電圧ＶBと
を再生出力として検出できる。ＶAとＶB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スピンの向きが平行「０」か反平行
「１」かを判別できる。
【００３６】［実施例１］このような薄膜磁性体の具体
的な例を作製方法と共に説明する。
的な例を作製方法と共に説明する。
【００３７】磁性薄膜メモリ素子となる薄膜磁性体とし
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作製した。
磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔ合金（Ｎｉ３９％、Ｃｏ５９
％、Ｐｔ２％）（以下、ＮｉＣｏＰｔという）を用い、
磁性層ｂにはＮｉＦｅ合金（Ｎｉ８０％、Ｆｅ２０％）
（以下、ＮｉＦｅという）を用いた。非磁性層ｃにはＣ
ｕ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、ＮｉＣｏ
Ｐｔ、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やＳｉＮxなどの絶縁
膜で覆われたＳｉ基板やガラス基板を用いた。スパッタ
時の圧力は１〜８ｍＴｏｒｒで成膜速度は毎分約３０Å
で行った。（ＮｉＣｏＰｔ（３５Å）／Ｃｕ（６５Å）
／ＮｉＦｅ（３５Å）／Ｃｕ（６５Å））の層を１５周
期繰り返し、トータル膜厚約３０００Åでその大きさが
０．５×１．５μｍの人工格子膜を作製した。前記人工
格子膜の下には、データ線が形成されている。
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作製した。
磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔ合金（Ｎｉ３９％、Ｃｏ５９
％、Ｐｔ２％）（以下、ＮｉＣｏＰｔという）を用い、
磁性層ｂにはＮｉＦｅ合金（Ｎｉ８０％、Ｆｅ２０％）
（以下、ＮｉＦｅという）を用いた。非磁性層ｃにはＣ
ｕ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、ＮｉＣｏ
Ｐｔ、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やＳｉＮxなどの絶縁
膜で覆われたＳｉ基板やガラス基板を用いた。スパッタ
時の圧力は１〜８ｍＴｏｒｒで成膜速度は毎分約３０Å
で行った。（ＮｉＣｏＰｔ（３５Å）／Ｃｕ（６５Å）
／ＮｉＦｅ（３５Å）／Ｃｕ（６５Å））の層を１５周
期繰り返し、トータル膜厚約３０００Åでその大きさが
０．５×１．５μｍの人工格子膜を作製した。前記人工
格子膜の下には、データ線が形成されている。
【００３８】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５〜６に示す。図５は面
内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の強
さを表している。図６は面内の方向で外部より磁界Ｈｅ
ｘを印加したときの素子両端の抵抗ＭＲの曲線、および
印加磁界による各層のスピンの向きの変化を示し、横軸
に印加磁界Ｈｅｘの強さ（Ｏｅ）、縦軸に抵抗の大きさ
を表している。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。また、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／Ｎｉ
Ｆｅ／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および再生が可能である
ことがわかる。
型的な磁化曲線とＭＲ曲線を図５〜６に示す。図５は面
内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の強
さを表している。図６は面内の方向で外部より磁界Ｈｅ
ｘを印加したときの素子両端の抵抗ＭＲの曲線、および
印加磁界による各層のスピンの向きの変化を示し、横軸
に印加磁界Ｈｅｘの強さ（Ｏｅ）、縦軸に抵抗の大きさ
を表している。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。また、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／Ｎｉ
Ｆｅ／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および再生が可能である
ことがわかる。
【００３９】［実施例２］ＳｉＯ2の絶縁膜で覆われた
Ｓｉ基板上に、図１に示すような磁性薄膜メモリを作製
した。薄膜磁性体は、実施例１と同様にして（ＮｉＣｏ
Ｐｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×１５の人工格子膜を作
製して用い、スイッチング素子は、ＭＯＳ−ＦＥＴを用
いた。
Ｓｉ基板上に、図１に示すような磁性薄膜メモリを作製
した。薄膜磁性体は、実施例１と同様にして（ＮｉＣｏ
Ｐｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×１５の人工格子膜を作
製して用い、スイッチング素子は、ＭＯＳ−ＦＥＴを用
いた。
【００４０】ＳｉＯ2で覆われたＳｉ基板上にスイッチ
ング素子を作製し、ドレイン電極上およびソース電極上
にデータ線３、５を巾０．５μｍ、厚さ０．５μｍで作
製した。データ線５の磁性層と接する部分は厚さが０．
１μｍ程度になるまでエッチングを行ない、その上に磁
性層をスパッタリング法により積層した。
ング素子を作製し、ドレイン電極上およびソース電極上
にデータ線３、５を巾０．５μｍ、厚さ０．５μｍで作
製した。データ線５の磁性層と接する部分は厚さが０．
１μｍ程度になるまでエッチングを行ない、その上に磁
性層をスパッタリング法により積層した。
【００４１】つぎに前記磁性薄膜メモリを用い、記録お
よび再生を試みた。
よび再生を試みた。
【００４２】まず、記録は、記録電圧としてデータ線３
ｃにＶ3＝５Ｖ（−Ｖ3＝−５Ｖ）を印加し、センス線４
ａにＶ4＝０．１Ｖ（Ｖ' 4 ＝０．０５Ｖ）を印加するこ
とによりスイッチング素子２ａｃを開き、磁性薄膜メモ
リ素子１ａｃ（データ線５ａｃ）に±５ｍＡ程度の電流
を流すことができ、記録が行えた。
ｃにＶ3＝５Ｖ（−Ｖ3＝−５Ｖ）を印加し、センス線４
ａにＶ4＝０．１Ｖ（Ｖ' 4 ＝０．０５Ｖ）を印加するこ
とによりスイッチング素子２ａｃを開き、磁性薄膜メモ
リ素子１ａｃ（データ線５ａｃ）に±５ｍＡ程度の電流
を流すことができ、記録が行えた。
【００４３】再生は、再生電流として３ｃに１ｍＡの一
定電流を流し、４ａに適当な電圧Ｖ（０．５Ｖ）を印加
してスイッチング素子２ａｃを開き、そのときの１ａｃ
の両端の電圧Ｖαβを測定したところ、「１」が記録さ
れている状態（３．４３Ｖ）と「０」が記録されている
状態（３．２７Ｖ）で５％程度の差が生じ、臨界電圧と
して３．３５Ｖを設定することで「１」と「０」を判別
することができた。
定電流を流し、４ａに適当な電圧Ｖ（０．５Ｖ）を印加
してスイッチング素子２ａｃを開き、そのときの１ａｃ
の両端の電圧Ｖαβを測定したところ、「１」が記録さ
れている状態（３．４３Ｖ）と「０」が記録されている
状態（３．２７Ｖ）で５％程度の差が生じ、臨界電圧と
して３．３５Ｖを設定することで「１」と「０」を判別
することができた。
【００４４】
【発明の効果】本発明では、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
うに積層してなる磁性薄膜とスイッチング素子より構成
されているので、磁性薄膜の膜面に平行な磁界を再生線
と同一の線より印加して、その線を流れる電流の向きを
変えることにより磁性層ｂのスピンの向きを変えること
ができ、これにより「０」と「１」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のスピンの向
きが平行のばあいと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、スピンの向きが反平行のばあいの
素子の両端の電圧ＶBと、スピンの向きが平行のばあい
の素子の両端の電圧ＶAの大小とを比較することで
「０」と「１」の記録状態を判別することができる。
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
うに積層してなる磁性薄膜とスイッチング素子より構成
されているので、磁性薄膜の膜面に平行な磁界を再生線
と同一の線より印加して、その線を流れる電流の向きを
変えることにより磁性層ｂのスピンの向きを変えること
ができ、これにより「０」と「１」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のスピンの向
きが平行のばあいと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、スピンの向きが反平行のばあいの
素子の両端の電圧ＶBと、スピンの向きが平行のばあい
の素子の両端の電圧ＶAの大小とを比較することで
「０」と「１」の記録状態を判別することができる。
【００４５】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
る磁性薄膜を用いたので、膜面に平行な磁界を印加して
記録を行うことができ、さらに、センシングのためにス
イッチング素子を１つ設けることで記録と再生とを同一
の線で行うことが可能となり、とくに記録用の線を設け
る必要がなくなるので、高密度化が可能となる。
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
る磁性薄膜を用いたので、膜面に平行な磁界を印加して
記録を行うことができ、さらに、センシングのためにス
イッチング素子を１つ設けることで記録と再生とを同一
の線で行うことが可能となり、とくに記録用の線を設け
る必要がなくなるので、高密度化が可能となる。
【００４６】また、磁性層ａと磁性層ｂのスピンの向き
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、再生信号の検出が容易である。
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、再生信号の検出が容易である。
【図１】本発明の磁性薄膜メモリの一実施例を模式的に
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２】磁性薄膜メモリ素子１ａｃの直下の配線に流れ
る電流とそれにより発生する磁界の方向を表わす説明図
である。
る電流とそれにより発生する磁界の方向を表わす説明図
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。
る。
【図４】本発明に用いた磁性薄膜の磁気特性および抵抗
変化を表わす説明図である。
変化を表わす説明図である。
【図５】実施例１に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図
である。
である。
【図６】実施例１に用いた磁性薄膜の抵抗変化を示す図
である。
である。
【図７】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。
模式的に示す説明図である。
１ 磁性薄膜メモリ素子 ２ スイッチング素子 ３、５ データ線 ａ 保磁力の大きな磁性層 ｂ 保磁力の小さな磁性層 ｃ 非磁性層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−23293（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−211678（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−266651（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 薄膜磁性体の磁化の向きによって情報を
記録し、記録された情報を前記薄膜磁性体の磁気抵抗効
果による膜面に平行な方向の抵抗値変化として読み出す
磁性薄膜メモリ素子を複数個有する磁性薄膜メモリであ
って、前記磁性薄膜メモリ素子が少なくとも薄膜磁性体
とスイッチング素子と、前記薄膜磁性体に平行に接し、
前記スイッチング素子に直列に接続され、磁性薄膜の膜
面に平行な磁界を印加する記録再生兼用配線とを備え、
前記薄膜磁性体として、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
格子膜が用いられ、前記保磁力の小さな磁性層ｂの磁化
の向きにより、情報が記録されることを特徴とする磁性
薄膜メモリ。 - 【請求項２】 保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さ
な磁性層ｂとが非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ
／ｃ／ｂ／ｃ…というふうに積層されてなる薄膜磁性体
に接して配置された薄膜磁性体の膜面に平行な磁界を印
加する記録再生兼用配線を用い、その記録再生兼用配線
に流す電流の正、負によって、前記薄膜磁性体の保磁力
の小さな磁性層ｂの磁化の向きを変えることにより薄膜
磁性体の膜面に平行な方向の抵抗値を変化させて記録を
行うことを特徴とする磁性薄膜メモリの記録方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の記録方法であって、前記
電流により発生する磁界では前記薄膜磁性体の保磁力の
大きな磁性層ａの磁化の向きが変わらないことを特徴と
する磁性薄膜メモリの記録方法。 - 【請求項４】 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…というふうに積層されてなる薄膜磁性体
の膜面に平行な磁界を記録再生兼用配線により印加して
記録された保磁力の小さな磁性層ｂの磁化の向きの違い
により薄膜磁性体の膜面に平行な方向の抵抗の大きさが
異なることを利用して再生信号を読み出すことを特徴と
する磁性薄膜メモリの再生方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP4234539A JP2911312B2 (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 磁性薄膜メモリおよびその記録方法 |
| US08/107,148 US5448515A (en) | 1992-09-02 | 1993-08-17 | Magnetic thin film memory and recording/reproduction method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4234539A JP2911312B2 (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 磁性薄膜メモリおよびその記録方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0684347A JPH0684347A (ja) | 1994-03-25 |
| JP2911312B2 true JP2911312B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=16972616
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4234539A Expired - Lifetime JP2911312B2 (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 磁性薄膜メモリおよびその記録方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2911312B2 (ja) |
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-
1992
- 1992-09-02 JP JP4234539A patent/JP2911312B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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