JP3351694B2 - 磁性メモリ - Google Patents
磁性メモリInfo
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性層の磁化の向
きによって情報を記録する磁性メモリに関する。
きによって情報を記録する磁性メモリに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁性層と非磁性層との積層膜が、磁性層
の磁化の状態に応じて、その電気抵抗に大きな変化を生
じる現象は、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）と呼ばれ
ている。特開平７−６６０３３号公報には、この現象を
利用した磁性メモリが提案されており、この磁性メモリ
においては、非磁性層を挟んで上下に形成された磁性層
の磁化容易軸は、磁性層と同一面内に存在し、抵抗変化
を検出するためのセンス電流は磁性層の膜面に対して平
行に流れている。一方、十分なＳ／Ｎを得るために、磁
化容易軸を情報記録時に電流を流すためのワード線と直
交させることが一般的である。
の磁化の状態に応じて、その電気抵抗に大きな変化を生
じる現象は、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）と呼ばれ
ている。特開平７−６６０３３号公報には、この現象を
利用した磁性メモリが提案されており、この磁性メモリ
においては、非磁性層を挟んで上下に形成された磁性層
の磁化容易軸は、磁性層と同一面内に存在し、抵抗変化
を検出するためのセンス電流は磁性層の膜面に対して平
行に流れている。一方、十分なＳ／Ｎを得るために、磁
化容易軸を情報記録時に電流を流すためのワード線と直
交させることが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
磁性メモリにおいては、磁性層の膜面内に磁化容易軸を
有するため、成膜過程でワード線と直交するように磁化
容易軸の向きを制御する必要があるが、これは非常に困
難である。例えば、磁性層の形状に異方性を与え、長手
方向に磁化容易軸を有する形状磁気異方性を利用するこ
となどが考えられるが、その場合は、記憶容量上の損失
が発生するため実用的であるとは言い難い。さらに、こ
のような磁性メモリの各セルは、同一のセンス線に対し
て直列に配置されているため、セル数が増せば同一のセ
ンス線の全抵抗が増大する。したがって、同一センス線
上の１個のセルの抵抗が変化したとしても、全抵抗に対
する抵抗変化率は極めて微小であるために、検出感度が
低下することは避けられないという問題がある。
磁性メモリにおいては、磁性層の膜面内に磁化容易軸を
有するため、成膜過程でワード線と直交するように磁化
容易軸の向きを制御する必要があるが、これは非常に困
難である。例えば、磁性層の形状に異方性を与え、長手
方向に磁化容易軸を有する形状磁気異方性を利用するこ
となどが考えられるが、その場合は、記憶容量上の損失
が発生するため実用的であるとは言い難い。さらに、こ
のような磁性メモリの各セルは、同一のセンス線に対し
て直列に配置されているため、セル数が増せば同一のセ
ンス線の全抵抗が増大する。したがって、同一センス線
上の１個のセルの抵抗が変化したとしても、全抵抗に対
する抵抗変化率は極めて微小であるために、検出感度が
低下することは避けられないという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】最近、ＧＭＲ素子におい
て、センス電流は、膜面に平行に流れる場合よりも、膜
面に垂直に流れた場合の方が、大きな抵抗変化が得られ
ることが理論的に推測されており、それを裏付ける実験
結果が報告されている（日本応用磁気学会、第８８回研
究会試料、１〜６頁）。また、スピントンネル結合を利
用することにより、センス電流を膜面に対して垂直に流
し、各セルをセンス線に対して並列に配置したメモリが
提案されている（日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２０，
Ｎｏ．２，３６９〜３７２頁、１９９６年）。このスピ
ントンネル結合では磁性層間に介在されるスペーサとし
ての非磁性層は絶縁体によって形成されており、膜面に
対して垂直方向の抵抗がある程度大きいため、センス電
流を膜面に対して垂直に流すことが可能となる。
て、センス電流は、膜面に平行に流れる場合よりも、膜
面に垂直に流れた場合の方が、大きな抵抗変化が得られ
ることが理論的に推測されており、それを裏付ける実験
結果が報告されている（日本応用磁気学会、第８８回研
究会試料、１〜６頁）。また、スピントンネル結合を利
用することにより、センス電流を膜面に対して垂直に流
し、各セルをセンス線に対して並列に配置したメモリが
提案されている（日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２０，
Ｎｏ．２，３６９〜３７２頁、１９９６年）。このスピ
ントンネル結合では磁性層間に介在されるスペーサとし
ての非磁性層は絶縁体によって形成されており、膜面に
対して垂直方向の抵抗がある程度大きいため、センス電
流を膜面に対して垂直に流すことが可能となる。
【０００５】本発明者は、かかる現象に着目し、非磁性
層として絶縁体のＡｌ 2 Ｏ 3 を使用し、非磁性層の上下両
面に配置される磁性層として垂直磁気異方性を有する磁
性膜を使用し、各層に垂直な方向に電流が流れるよう積
層構造の上下に電極を配置すれば、従来のように、膜面
内で磁化容易軸の向きを制御するという工程上の困難性
を伴わずに、高いＳ／Ｎを達成することができ、しか
も、センス電流を膜面に垂直な方向に流すことができる
ので、セルを並列に配置することによる感度向上も期待
できるとの着想を得て本発明を完成した。すなわち、本
発明によれば、非磁性基板上に、第１電極と、第１垂直
磁気異方性層と、スペーサ層と、第２垂直磁気異方性層
と、第２電極とが順次積層された磁性メモリにおいて、
前記スペーサ層が、絶縁体のＡｌ 2 Ｏ 3 からなることを特
徴とする磁性メモリが提供される。
層として絶縁体のＡｌ 2 Ｏ 3 を使用し、非磁性層の上下両
面に配置される磁性層として垂直磁気異方性を有する磁
性膜を使用し、各層に垂直な方向に電流が流れるよう積
層構造の上下に電極を配置すれば、従来のように、膜面
内で磁化容易軸の向きを制御するという工程上の困難性
を伴わずに、高いＳ／Ｎを達成することができ、しか
も、センス電流を膜面に垂直な方向に流すことができる
ので、セルを並列に配置することによる感度向上も期待
できるとの着想を得て本発明を完成した。すなわち、本
発明によれば、非磁性基板上に、第１電極と、第１垂直
磁気異方性層と、スペーサ層と、第２垂直磁気異方性層
と、第２電極とが順次積層された磁性メモリにおいて、
前記スペーサ層が、絶縁体のＡｌ 2 Ｏ 3 からなることを特
徴とする磁性メモリが提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の磁性メモリの構成
について、図１を参照しながら説明する。図１におい
て、非磁性基板１上に、下部電極２、第１の磁性層３、
非磁性層（以下、スペーサ層と称する）４、第２の磁性
層５及び上部電極６が順次積層されている。第１及び第
２の磁性層３、５を構成する材料としては、垂直方向に
磁化容易軸を有するものであれば、どのようなものでも
よく、例えば、ＣｏＣｒ合金、Ｃｏ−γＦｅ2Ｏ3、Ｂａ
フェライトなどをあげることができる。そして、これら
の磁性層３、５は、その保磁力に差が設けられており、
例えば、第１の磁性層３の保磁力が大きく、第２の磁性
層５の保磁力が小さくなっている。このような保磁力の
差は、例えば、Ｃｏ基合金の組成や成膜条件を変化させ
ることによって容易に実現することができる。上記の積
層体の側方には、情報記録用ワード線７が、各磁性層
３、５の磁化容易軸と直交するように（紙面に垂直な方
向に）配置されている。又、下部及び上部電極２、６は
そのままセンス線として機能するか、又は、図示しない
外部のセンス線に接続されている。又、スペーサ層４を
形成する材料は、非磁性体であればどんなものであって
もよく、さらに、このスペーサ層４を絶縁体によって形
成すると、センス電流を膜面に対して垂直に流すことが
可能となり、メモリの感度向上に一層有効である。
について、図１を参照しながら説明する。図１におい
て、非磁性基板１上に、下部電極２、第１の磁性層３、
非磁性層（以下、スペーサ層と称する）４、第２の磁性
層５及び上部電極６が順次積層されている。第１及び第
２の磁性層３、５を構成する材料としては、垂直方向に
磁化容易軸を有するものであれば、どのようなものでも
よく、例えば、ＣｏＣｒ合金、Ｃｏ−γＦｅ2Ｏ3、Ｂａ
フェライトなどをあげることができる。そして、これら
の磁性層３、５は、その保磁力に差が設けられており、
例えば、第１の磁性層３の保磁力が大きく、第２の磁性
層５の保磁力が小さくなっている。このような保磁力の
差は、例えば、Ｃｏ基合金の組成や成膜条件を変化させ
ることによって容易に実現することができる。上記の積
層体の側方には、情報記録用ワード線７が、各磁性層
３、５の磁化容易軸と直交するように（紙面に垂直な方
向に）配置されている。又、下部及び上部電極２、６は
そのままセンス線として機能するか、又は、図示しない
外部のセンス線に接続されている。又、スペーサ層４を
形成する材料は、非磁性体であればどんなものであって
もよく、さらに、このスペーサ層４を絶縁体によって形
成すると、センス電流を膜面に対して垂直に流すことが
可能となり、メモリの感度向上に一層有効である。
【０００７】このような構成の磁性メモリにおいて、ワ
ード線７に電流を流すと、電流に応じた磁界が発生し、
第１及び第２の磁性層３及び５の磁化の向きを反転さ
せ、情報の記録が行われる。図２は、図１の磁性メモリ
において、ワード線７に紙面の表側から裏側へ向けて、
十分な電流を流した状態を示す。このとき、ワード線７
から発生する磁界は紙面上で時計回りであるため、第１
及び第２の磁性層３及び５の磁化の向きは図中矢線で示
したように、共に下向きとなる。第１及び第２の磁性層
３及び５の磁化の向きが平行であるため、この状態にお
けるセンス線の抵抗は低くなる。図３は、同じくワード
線７に紙面の裏側から表側へ向けて、保磁力の大きい第
１の磁性層３の磁化の向きは反転させず、保磁力の小さ
い第２の磁性層５の磁化の向きのみを反転させる磁界を
発生させるような電流を流した状態を示す。このとき、
ワード線７から発生する磁界は紙面上で反時計回りであ
り、図中矢線で示したように、第２の磁性層５の磁化の
向きのみ反転して上向きとなる。第１、第２の磁性層
３、５の磁化の向きが反平行であるため、前述したよう
なＧＭＲ効果が生じ、センス線の抵抗が高くなる。この
ようにして、センス線の抵抗の高低により情報を記録す
ることが可能となる。
ード線７に電流を流すと、電流に応じた磁界が発生し、
第１及び第２の磁性層３及び５の磁化の向きを反転さ
せ、情報の記録が行われる。図２は、図１の磁性メモリ
において、ワード線７に紙面の表側から裏側へ向けて、
十分な電流を流した状態を示す。このとき、ワード線７
から発生する磁界は紙面上で時計回りであるため、第１
及び第２の磁性層３及び５の磁化の向きは図中矢線で示
したように、共に下向きとなる。第１及び第２の磁性層
３及び５の磁化の向きが平行であるため、この状態にお
けるセンス線の抵抗は低くなる。図３は、同じくワード
線７に紙面の裏側から表側へ向けて、保磁力の大きい第
１の磁性層３の磁化の向きは反転させず、保磁力の小さ
い第２の磁性層５の磁化の向きのみを反転させる磁界を
発生させるような電流を流した状態を示す。このとき、
ワード線７から発生する磁界は紙面上で反時計回りであ
り、図中矢線で示したように、第２の磁性層５の磁化の
向きのみ反転して上向きとなる。第１、第２の磁性層
３、５の磁化の向きが反平行であるため、前述したよう
なＧＭＲ効果が生じ、センス線の抵抗が高くなる。この
ようにして、センス線の抵抗の高低により情報を記録す
ることが可能となる。
【０００８】
【実施例】図１において、基板１として、ガラス基板、
電極２、６としてＣｒ、スペーサ層４として、Ａｌ
2Ｏ3、又、第１及び第２の磁性層３、５としてＣｏＣｒ
2Ｏを使用し、磁性メモリを作製した。第１及び第２の
磁性層３及び５は、スパッタリング法による成膜中の基
板加熱温度を変化させることにより、第１の磁性層の保
磁力を大きく、第２の磁性層の保磁力を小さくしてあ
る。この磁性メモリについて、前述したようにワード線
７に２種類の磁界を発生させるような電流を流すことに
より情報の記録を行ったところ、高い感度及び高いＳ／
Ｎを有することが確認された。
電極２、６としてＣｒ、スペーサ層４として、Ａｌ
2Ｏ3、又、第１及び第２の磁性層３、５としてＣｏＣｒ
2Ｏを使用し、磁性メモリを作製した。第１及び第２の
磁性層３及び５は、スパッタリング法による成膜中の基
板加熱温度を変化させることにより、第１の磁性層の保
磁力を大きく、第２の磁性層の保磁力を小さくしてあ
る。この磁性メモリについて、前述したようにワード線
７に２種類の磁界を発生させるような電流を流すことに
より情報の記録を行ったところ、高い感度及び高いＳ／
Ｎを有することが確認された。
【０００９】
【発明の効果】以上詳細に説明したとおり、本発明によ
れば、非磁性基板上に、第１電極と、第１垂直磁気異方
性層と、スペーサ層と、第２垂直磁気異方性層と、第２
電極とが順次積層された磁性メモリにおいて、前記スペ
ーサ層として、絶縁体のＡｌ 2 Ｏ 3 からを利用することに
より、磁性層の成膜過程における磁化容易軸の向きの制
御が容易であり、また、抵抗の変化が大きく感度の高い
磁性メモリを得ることが可能となる。
れば、非磁性基板上に、第１電極と、第１垂直磁気異方
性層と、スペーサ層と、第２垂直磁気異方性層と、第２
電極とが順次積層された磁性メモリにおいて、前記スペ
ーサ層として、絶縁体のＡｌ 2 Ｏ 3 からを利用することに
より、磁性層の成膜過程における磁化容易軸の向きの制
御が容易であり、また、抵抗の変化が大きく感度の高い
磁性メモリを得ることが可能となる。
【図１】本発明の磁性メモリの構成を示す概略縦断面図
である。
である。
【図２】本発明の磁性メモリの低抵抗状態を示す概略縦
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の磁性メモリの高抵抗状態を示す概略縦
断面図である。
断面図である。
１ 非磁性基板 ２ 下部電極 ３ 第１の磁性層 ４ スペーサ層（非磁性層） ５ 第２の磁性層 ６ 上部電極 ７ ワード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11C 11/14 - 11/15 H01L 27/10 H01L 43/08 H01F 10/32
Claims (1)
- 【請求項１】 非磁性基板上に、第１電極と、第１垂直
磁気異方性層と、スペーサ層と、第２垂直磁気異方性層
と、第２電極とが順次積層された磁性メモリにおいて、 前記スペーサ層が、絶縁体のＡｌ 2 Ｏ 3 からなることを特
徴とする磁性メモリ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30242596A JP3351694B2 (ja) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | 磁性メモリ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30242596A JP3351694B2 (ja) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | 磁性メモリ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10134560A JPH10134560A (ja) | 1998-05-22 |
| JP3351694B2 true JP3351694B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=17908775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30242596A Ceased JP3351694B2 (ja) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | 磁性メモリ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3351694B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3679593B2 (ja) | 1998-01-28 | 2005-08-03 | キヤノン株式会社 | 磁性薄膜素子および磁性薄膜メモリ素子およびその記録再生方法 |
| EP0959475A3 (en) * | 1998-05-18 | 2000-11-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic thin film memory and recording and reproducing method and apparatus using such a memory |
| EP1115164B1 (en) | 2000-01-07 | 2005-05-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Magnetoresistive device and magnetic memory using the same |
-
1996
- 1996-10-28 JP JP30242596A patent/JP3351694B2/ja not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10134560A (ja) | 1998-05-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020823 |
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