JP3482469B2 - 磁気記憶素子、磁気メモリ、磁気記録方法、磁気記憶素子の製造方法、及び磁気メモリの製造方法 - Google Patents
磁気記憶素子、磁気メモリ、磁気記録方法、磁気記憶素子の製造方法、及び磁気メモリの製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ランダムアクセス
メモリ（ＲＡＭ）として好適に用いることのできる磁気
記憶素子、磁気メモリ、並びに前記磁気記憶素子及び前
記磁気メモリを用いた磁気記録方法、さらには、前記磁
気記憶素子及び前記磁気メモリに対する製造方法に関す
る。
メモリ（ＲＡＭ）として好適に用いることのできる磁気
記憶素子、磁気メモリ、並びに前記磁気記憶素子及び前
記磁気メモリを用いた磁気記録方法、さらには、前記磁
気記憶素子及び前記磁気メモリに対する製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ：Random Access Memory）としては、半導体素子を用
いた半導体ランダムアクセスメモリ（半導体ＲＡＭ）が
主流であったが、このような半導体ＲＡＭは、苛酷な条
件下で使用されると、その安定性が劣化するという問題
があった。そして、この傾向は、半導体素子を小型して
集積密度を向上させようとする場合においてより顕著と
なっていた。
Ｍ：Random Access Memory）としては、半導体素子を用
いた半導体ランダムアクセスメモリ（半導体ＲＡＭ）が
主流であったが、このような半導体ＲＡＭは、苛酷な条
件下で使用されると、その安定性が劣化するという問題
があった。そして、この傾向は、半導体素子を小型して
集積密度を向上させようとする場合においてより顕著と
なっていた。
【０００３】したがって、例えば、ダイナミックランダ
ムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ：dynamic Random Access
Memory）などの半導体ＲＡＭにおいては、安定した動作
を実現するために、所定の電流を流してデータを保持す
るリフレッシュ動作などの余分な操作が必要とされてい
る。また、余分な操作を必要としない半導体ＲＡＭにお
いては、アクセスに長時間を要するという問題があっ
た。
ムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ：dynamic Random Access
Memory）などの半導体ＲＡＭにおいては、安定した動作
を実現するために、所定の電流を流してデータを保持す
るリフレッシュ動作などの余分な操作が必要とされてい
る。また、余分な操作を必要としない半導体ＲＡＭにお
いては、アクセスに長時間を要するという問題があっ
た。
【０００４】かかる観点より、近年、磁気記憶素子を用
いた磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：Magnetic
Random Access Memory）が注目されている。ＭＲＡＭ
は、磁化の向きに対応させて“０”、“１”の信号を記
録するようにしたものである。前記磁化の向きは外部磁
界を加えない限り不変であるため、ＭＲＡＭは極めて高
い安定性を示す。
いた磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：Magnetic
Random Access Memory）が注目されている。ＭＲＡＭ
は、磁化の向きに対応させて“０”、“１”の信号を記
録するようにしたものである。前記磁化の向きは外部磁
界を加えない限り不変であるため、ＭＲＡＭは極めて高
い安定性を示す。
【０００５】このようなＭＲＡＭを構成する磁気記憶素
子としては、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗：giant magnetores
istive）膜を用いたもの、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗：
tunneling magnetoresistive）膜を用いたものが提案さ
れている。しかしながら、これらの磁気記憶素子は、
“０”、“１”情報を読み出すために要求されるＭＲ比
などの磁気的特性が不十分であるために、実用に足るＭ
ＲＡＭを実現することはできないでいた。
子としては、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗：giant magnetores
istive）膜を用いたもの、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗：
tunneling magnetoresistive）膜を用いたものが提案さ
れている。しかしながら、これらの磁気記憶素子は、
“０”、“１”情報を読み出すために要求されるＭＲ比
などの磁気的特性が不十分であるために、実用に足るＭ
ＲＡＭを実現することはできないでいた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、実用に足る
ＭＲＡＭを提供することのできる新規な磁気記憶素子を
提供するとともに、これを用いた磁気メモリを提供する
ことを目的とする。さらには、前記磁気記憶素子及び前
記磁気メモリに対する磁気記録方法を提供するととも
に、前記磁気記憶素子及び前記磁気メモリに対する製造
方法を提供することを目的とする。
ＭＲＡＭを提供することのできる新規な磁気記憶素子を
提供するとともに、これを用いた磁気メモリを提供する
ことを目的とする。さらには、前記磁気記憶素子及び前
記磁気メモリに対する磁気記録方法を提供するととも
に、前記磁気記憶素子及び前記磁気メモリに対する製造
方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、外部磁界の印加によりスピンボルテックス
（スピン渦）を生じる第１の磁性体薄膜と、この第１の
磁性体薄膜の上方において、膜面と略垂直な磁化を有す
る第２の磁性体薄膜とを具えることを特徴とする、磁気
記憶素子に関する。
本発明は、外部磁界の印加によりスピンボルテックス
（スピン渦）を生じる第１の磁性体薄膜と、この第１の
磁性体薄膜の上方において、膜面と略垂直な磁化を有す
る第２の磁性体薄膜とを具えることを特徴とする、磁気
記憶素子に関する。
【０００８】本発明者らは、ＭＲＡＭを実現することの
できる新規な構成の磁気記憶素子を得るべく鋭意検討を
行った。その結果、上述したように、外部磁界の印加に
よりスピンボルテックスを生じる第１の磁性体薄膜と、
膜面に略垂直な磁化を有する第２の磁性体薄膜とを積層
させることによって、ＭＲＡＭとして使用することので
きる、全く新規な構成の磁気記憶素子を提供できること
を見いだした。
できる新規な構成の磁気記憶素子を得るべく鋭意検討を
行った。その結果、上述したように、外部磁界の印加に
よりスピンボルテックスを生じる第１の磁性体薄膜と、
膜面に略垂直な磁化を有する第２の磁性体薄膜とを積層
させることによって、ＭＲＡＭとして使用することので
きる、全く新規な構成の磁気記憶素子を提供できること
を見いだした。
【０００９】図１及び図２は、本発明の磁気記憶素子の
一例を示す構成図である。図１に示す磁気記憶素子１０
は、外部磁界の印加によりスピンボルテックスを生じる
第１の磁性体薄膜１と、この第１の磁性体薄膜１の上方
において、膜面と略垂直な磁化Ｃを有する第２の磁性体
薄膜２とを具えている。また、第１の磁性体薄膜１と第
２の磁性体薄膜２との間には、磁気記憶素子１０全体を
通じて流れる電流値を制御（抑制）するための絶縁層３
が形成されている。
一例を示す構成図である。図１に示す磁気記憶素子１０
は、外部磁界の印加によりスピンボルテックスを生じる
第１の磁性体薄膜１と、この第１の磁性体薄膜１の上方
において、膜面と略垂直な磁化Ｃを有する第２の磁性体
薄膜２とを具えている。また、第１の磁性体薄膜１と第
２の磁性体薄膜２との間には、磁気記憶素子１０全体を
通じて流れる電流値を制御（抑制）するための絶縁層３
が形成されている。
【００１０】第１の磁性体薄膜１に順方向の外部磁界が
印加されて符号Ａで示すようなスピンボルテックスが生
じると、スピンボルテックスＡの核部分においては垂直
に立ち上がった磁化Ｂが形成される。一方、第１の磁性
体薄膜１に逆方向の外部磁界が印加されて符号Ｄで示す
ような逆向きのスピンボルテックスが生じると、スピン
ボルテックスＤの核部分においては、磁化Ｂと逆向きに
立ち上がった磁化Ｅが形成される。
印加されて符号Ａで示すようなスピンボルテックスが生
じると、スピンボルテックスＡの核部分においては垂直
に立ち上がった磁化Ｂが形成される。一方、第１の磁性
体薄膜１に逆方向の外部磁界が印加されて符号Ｄで示す
ような逆向きのスピンボルテックスが生じると、スピン
ボルテックスＤの核部分においては、磁化Ｂと逆向きに
立ち上がった磁化Ｅが形成される。
【００１１】図１においては、第１の磁性体薄膜１中の
磁化Ｂと第２の磁性体薄膜２の磁化Ｃとは互いに同方向
を向いており、図２においては、第１の磁性体薄膜１中
の磁化Ｂと第２の磁性体薄膜２中の磁化Ｅとは互いに逆
方向を向いている。したがって、磁気記憶素子１０の垂
直方向に所定の電場を印加した場合、第１の磁性体薄膜
１と第２の磁性体薄膜２とが図１に示すような磁化状態
にある場合においては、第１の磁性体薄膜１と第２の磁
性体薄膜２とが図２に示す磁化状態にある場合よりも、
より多くの電流が流れるようになる。
磁化Ｂと第２の磁性体薄膜２の磁化Ｃとは互いに同方向
を向いており、図２においては、第１の磁性体薄膜１中
の磁化Ｂと第２の磁性体薄膜２中の磁化Ｅとは互いに逆
方向を向いている。したがって、磁気記憶素子１０の垂
直方向に所定の電場を印加した場合、第１の磁性体薄膜
１と第２の磁性体薄膜２とが図１に示すような磁化状態
にある場合においては、第１の磁性体薄膜１と第２の磁
性体薄膜２とが図２に示す磁化状態にある場合よりも、
より多くの電流が流れるようになる。
【００１２】このため、第１の磁性体薄膜１の磁化方向
に対応させて“０”及び“１”の情報を記憶させておく
ことにより、この磁化状態を電流値の大小として読み出
すことができるようになる。
に対応させて“０”及び“１”の情報を記憶させておく
ことにより、この磁化状態を電流値の大小として読み出
すことができるようになる。
【００１３】すなわち、本発明の磁気記憶素子は、第１
の磁性体薄膜のスピンボルテックスの向きにより磁気的
な記録を行い、従来のＭＲＡＭ同様に、スピンボルテッ
クスの向きの相違による電流値の大小を利用して記録情
報を読み出すようにしている。したがって、本発明の磁
気記憶素子を用いることによって、全く新規な構成のＭ
ＲＡＭを提供できることが分かる。実用的なＭＲＡＭを
構成する本発明の磁気メモリは、上述した磁気記憶素子
を所定の基板上に複数配置して構成する。
の磁性体薄膜のスピンボルテックスの向きにより磁気的
な記録を行い、従来のＭＲＡＭ同様に、スピンボルテッ
クスの向きの相違による電流値の大小を利用して記録情
報を読み出すようにしている。したがって、本発明の磁
気記憶素子を用いることによって、全く新規な構成のＭ
ＲＡＭを提供できることが分かる。実用的なＭＲＡＭを
構成する本発明の磁気メモリは、上述した磁気記憶素子
を所定の基板上に複数配置して構成する。
【００１４】なお、「スピンボルテックス（スピン
渦）」とは、上述した説明からも明らかなように、薄膜
中において渦状に発生した磁化状態を意味するものであ
る。本発明の磁気記憶素子、及び磁気メモリの好ましい
態様、並びに磁気記録方法、磁気記憶素子及び磁気メモ
リの製造方法については、発明の実施の形態において詳
述する。
渦）」とは、上述した説明からも明らかなように、薄膜
中において渦状に発生した磁化状態を意味するものであ
る。本発明の磁気記憶素子、及び磁気メモリの好ましい
態様、並びに磁気記録方法、磁気記憶素子及び磁気メモ
リの製造方法については、発明の実施の形態において詳
述する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。第１の磁性体薄膜の形状は
特に限定されるものではないが、図１及び図２に示すよ
うに、円形状であることが好ましい。これによって、所
定の外部磁界を印加することにより、第１の磁性体薄膜
中にスピンボルテックスを容易に生じさせることができ
る。
に基づいて詳細に説明する。第１の磁性体薄膜の形状は
特に限定されるものではないが、図１及び図２に示すよ
うに、円形状であることが好ましい。これによって、所
定の外部磁界を印加することにより、第１の磁性体薄膜
中にスピンボルテックスを容易に生じさせることができ
る。
【００１６】また、第１の磁性体薄膜は、所定の外部磁
界印加によってスピンボルテックスを生じさせるもので
あれば、如何なる磁性材料から構成しても良い。しかし
ながら、パーマロイやスーパーマロイ、及び鉄などの軟
磁性材料、特にパーマロイから構成することが好まし
い。これによって、第１の磁性体薄膜中にスピンボルテ
ックスを簡易に形成することができる。なお、スピンビ
ルテックスの発生をより簡易に行うためべく、前記第１
の磁性体薄膜の保磁力が、この第１の磁性体薄膜上に形
成される第２の磁性体薄膜の保磁力よりも小さくなるよ
うに、その厚さ並びに前記磁性材料の組成などを制御す
ることが好ましい。
界印加によってスピンボルテックスを生じさせるもので
あれば、如何なる磁性材料から構成しても良い。しかし
ながら、パーマロイやスーパーマロイ、及び鉄などの軟
磁性材料、特にパーマロイから構成することが好まし
い。これによって、第１の磁性体薄膜中にスピンボルテ
ックスを簡易に形成することができる。なお、スピンビ
ルテックスの発生をより簡易に行うためべく、前記第１
の磁性体薄膜の保磁力が、この第１の磁性体薄膜上に形
成される第２の磁性体薄膜の保磁力よりも小さくなるよ
うに、その厚さ並びに前記磁性材料の組成などを制御す
ることが好ましい。
【００１７】また、第１の磁性体薄膜の直径は、外部磁
界によるスピンボルテックスの発生をより簡易かつ効果
的に行うべく、０．０５μｍ〜５０μｍであることが好
ましい。なお、第１の磁性体薄膜を上述した軟磁性材料
から構成することにより、その直径を０．１μｍ以下と
した場合においても十分大きなスピンボルテックスを得
ることができる。
界によるスピンボルテックスの発生をより簡易かつ効果
的に行うべく、０．０５μｍ〜５０μｍであることが好
ましい。なお、第１の磁性体薄膜を上述した軟磁性材料
から構成することにより、その直径を０．１μｍ以下と
した場合においても十分大きなスピンボルテックスを得
ることができる。
【００１８】また、第１の磁性体薄膜の厚さは、前記同
様に、外部磁界によるスピンボルテックスの発生をより
簡易かつ効果的に行うべく、１μｍ以下であることが好
ましい。なお、第１の磁性体薄膜を上述した軟磁性材料
から構成することにより、その厚さを１ｎｍまで小さく
した場合においても十分大きなスピンボルテックスを得
ることができる。
様に、外部磁界によるスピンボルテックスの発生をより
簡易かつ効果的に行うべく、１μｍ以下であることが好
ましい。なお、第１の磁性体薄膜を上述した軟磁性材料
から構成することにより、その厚さを１ｎｍまで小さく
した場合においても十分大きなスピンボルテックスを得
ることができる。
【００１９】また、第２の磁性体薄膜は、内部にスピン
ボルテックスを生じさせるものではないため、如何なる
形状に作製することもできる。しかしながら、以下に示
す本発明の磁気記憶素子の製造方法により、第１の磁性
体薄膜及び第２の磁性体薄膜は、共通のレジストパター
ンを用いて連続的に作製されるため、第１の磁性体薄膜
と第２の磁性体薄膜とは同一の形状を呈するようにな
る。このため、第１の磁性体薄膜が上述したように円柱
状を呈する場合は、第２の磁性体薄膜も円柱状を呈する
ようになる。
ボルテックスを生じさせるものではないため、如何なる
形状に作製することもできる。しかしながら、以下に示
す本発明の磁気記憶素子の製造方法により、第１の磁性
体薄膜及び第２の磁性体薄膜は、共通のレジストパター
ンを用いて連続的に作製されるため、第１の磁性体薄膜
と第２の磁性体薄膜とは同一の形状を呈するようにな
る。このため、第１の磁性体薄膜が上述したように円柱
状を呈する場合は、第２の磁性体薄膜も円柱状を呈する
ようになる。
【００２０】さらに、第２の磁性体薄膜は、膜面と略垂
直な磁化を有するものであれば、如何なる磁性材料から
構成しても良い。しかしながら、飽和磁化が大きく、薄
膜化した際に膜面に垂直な磁化容易軸を有するようにな
ることから、Ｃｏやコバルト系合金を用いることが好ま
しい。特に、入手が容易で安価であることからＣｏを用
いることが好ましい。
直な磁化を有するものであれば、如何なる磁性材料から
構成しても良い。しかしながら、飽和磁化が大きく、薄
膜化した際に膜面に垂直な磁化容易軸を有するようにな
ることから、Ｃｏやコバルト系合金を用いることが好ま
しい。特に、入手が容易で安価であることからＣｏを用
いることが好ましい。
【００２１】また、膜面に垂直な磁化容易軸を簡易に得
るべく、第２の磁性体薄膜の厚さは、１μｍ以下である
ことが好ましい。そして、第２の磁性体薄膜を上述のよ
うなＣｏなどの磁性材料から構成することにより、その
厚さを０．０５μｍまで小さくした場合においても十分
大きな飽和磁化を得ることができる。
るべく、第２の磁性体薄膜の厚さは、１μｍ以下である
ことが好ましい。そして、第２の磁性体薄膜を上述のよ
うなＣｏなどの磁性材料から構成することにより、その
厚さを０．０５μｍまで小さくした場合においても十分
大きな飽和磁化を得ることができる。
【００２２】したがって、第１の磁性体薄膜を上述した
パーマロイなどの軟磁性材料から構成し、第２の磁性体
薄膜を上述したＣｏなどの磁性材料から構成することに
より、極めて微細な磁気記憶素子を提供することがで
き、これらを所定の基板状に配置することによって、本
発明に従った高密度の磁気メモリを提供することができ
る。但し、第１の磁性体薄膜及び第２の磁性体薄膜を比
較的大きく形成することにより、目的に応じて数十μｍ
オーダの磁気記憶素子を提供することもできる。
パーマロイなどの軟磁性材料から構成し、第２の磁性体
薄膜を上述したＣｏなどの磁性材料から構成することに
より、極めて微細な磁気記憶素子を提供することがで
き、これらを所定の基板状に配置することによって、本
発明に従った高密度の磁気メモリを提供することができ
る。但し、第１の磁性体薄膜及び第２の磁性体薄膜を比
較的大きく形成することにより、目的に応じて数十μｍ
オーダの磁気記憶素子を提供することもできる。
【００２３】上述したように、磁気記憶素子１０から記
録情報を読み出すに際しては、磁気記憶素子１０の垂直
方向の所定の電場を印加し、磁気記憶素子１０に流れる
電流値の大小関係から“０”又は“１”の情報を識別し
て読み出すものである。しかしながら、第１の磁性体薄
膜１と第２の磁性体薄膜２とを直接積層させた場合にお
いては、磁気記憶素子１０に流れる電流値の絶対量が大
きくなり過ぎ、上述した電流値の大小関係を正確に読み
取ることができない場合がある。
録情報を読み出すに際しては、磁気記憶素子１０の垂直
方向の所定の電場を印加し、磁気記憶素子１０に流れる
電流値の大小関係から“０”又は“１”の情報を識別し
て読み出すものである。しかしながら、第１の磁性体薄
膜１と第２の磁性体薄膜２とを直接積層させた場合にお
いては、磁気記憶素子１０に流れる電流値の絶対量が大
きくなり過ぎ、上述した電流値の大小関係を正確に読み
取ることができない場合がある。
【００２４】このような場合においては、図１及び図２
に示すように、第１の磁性体薄膜１と第２の磁性体薄膜
２との間に絶縁層３を設けることが好ましい。これによ
って、磁気記憶素子１０の垂直方向に電場を印加した場
合においても、実際には絶縁層３を介してトンネル電流
が流れるのみであるので、電流値の絶対量を大きく低減
することができる。
に示すように、第１の磁性体薄膜１と第２の磁性体薄膜
２との間に絶縁層３を設けることが好ましい。これによ
って、磁気記憶素子１０の垂直方向に電場を印加した場
合においても、実際には絶縁層３を介してトンネル電流
が流れるのみであるので、電流値の絶対量を大きく低減
することができる。
【００２５】なお、絶縁層３の厚さは好ましくは１ｎｍ
〜１０ｎｍである。そして、例えばアルミナ、シリカ、
酸化マグネシウム、及びストロンチウムーチタンオキサ
イド（ＳＴＯ）などの絶縁材料から作製することができ
る。
〜１０ｎｍである。そして、例えばアルミナ、シリカ、
酸化マグネシウム、及びストロンチウムーチタンオキサ
イド（ＳＴＯ）などの絶縁材料から作製することができ
る。
【００２６】図３は、本発明の磁気メモリの概要を示す
構成図である。なお、図３に示す磁気メモリ２０におい
ては、上述したような磁気記憶素子１０−１〜１０−９
が図示しない所定の基板上において、平面的に格子状に
配置されている。そして、磁気記憶素子１０−１〜１０
−９のそれぞれを囲むようにしてワイヤ１１−１〜１１
−３及び１２−１〜１２−３が配置されている。
構成図である。なお、図３に示す磁気メモリ２０におい
ては、上述したような磁気記憶素子１０−１〜１０−９
が図示しない所定の基板上において、平面的に格子状に
配置されている。そして、磁気記憶素子１０−１〜１０
−９のそれぞれを囲むようにしてワイヤ１１−１〜１１
−３及び１２−１〜１２−３が配置されている。
【００２７】そして、磁気記憶素子１０−１〜１０−９
のそれぞれに所定の外部磁界を印加することによって、
図１及び図２に示すようにして書き込みを行う。以下、
図３に示す磁気メモリ２０において、本発明の磁気記録
方法を詳述する。
のそれぞれに所定の外部磁界を印加することによって、
図１及び図２に示すようにして書き込みを行う。以下、
図３に示す磁気メモリ２０において、本発明の磁気記録
方法を詳述する。
【００２８】例えば、磁気記憶素子１０−１に対して書
き込みを行う場合は、ワイヤ１１−１及び１１−２、並
びにワイヤ１２−１及び１２−２に所定の電流を流し、
磁気記憶素子１０−１を囲むワイヤに矢印Ｆで示す方向
に電流が流れるようにする。すると、磁気記憶素子１０
−１を囲むワイヤ内には、矢印Ｆの進む方向、すなわち
上向きの磁場が生じる。したがって、磁気記憶素子１０
−１には、前記上向きの磁場によってスピンボルテック
スが生じ、図１に示すように第１の磁性体薄膜１中には
上向きの磁化Ｂが形成される。したがって、磁化Ｂの向
きに応じて、情報“０”又は“１”を書き込むことがで
きる。
き込みを行う場合は、ワイヤ１１−１及び１１−２、並
びにワイヤ１２−１及び１２−２に所定の電流を流し、
磁気記憶素子１０−１を囲むワイヤに矢印Ｆで示す方向
に電流が流れるようにする。すると、磁気記憶素子１０
−１を囲むワイヤ内には、矢印Ｆの進む方向、すなわち
上向きの磁場が生じる。したがって、磁気記憶素子１０
−１には、前記上向きの磁場によってスピンボルテック
スが生じ、図１に示すように第１の磁性体薄膜１中には
上向きの磁化Ｂが形成される。したがって、磁化Ｂの向
きに応じて、情報“０”又は“１”を書き込むことがで
きる。
【００２９】一方、磁気記憶素子１０−１を囲むワイヤ
内に、矢印Ｇで示す方向に電流が流れるようにすると、
磁気記憶素子１０−１を囲むワイヤ内には、矢印Ｇの進
む方向、すなわち、下向きの磁場が生じる。したがっ
て、磁気記憶素子１０−１には、前記下向きの磁場によ
ってスピンボルテックスが生じ、図２に示す幼に第１の
磁性体薄膜１中には下向きの磁化Ｅが形成される。した
がって、磁化Ｂの向きに応じて書き込まれた情報“０”
又は“１”を、“１”又は“０”に書き換えることがで
きる。
内に、矢印Ｇで示す方向に電流が流れるようにすると、
磁気記憶素子１０−１を囲むワイヤ内には、矢印Ｇの進
む方向、すなわち、下向きの磁場が生じる。したがっ
て、磁気記憶素子１０−１には、前記下向きの磁場によ
ってスピンボルテックスが生じ、図２に示す幼に第１の
磁性体薄膜１中には下向きの磁化Ｅが形成される。した
がって、磁化Ｂの向きに応じて書き込まれた情報“０”
又は“１”を、“１”又は“０”に書き換えることがで
きる。
【００３０】図１及び図２で説明したように、第２の磁
性体薄膜２は、例えば、これらの図に示されているよう
に、膜面に垂直な磁化Ｃを有している。したがって、磁
気記憶素子１０−１に垂直方向に所定の電場を加えた場
合に、第１の磁性体薄膜１の磁化状態によって、磁気記
憶素子１０−１を通じて流れる電流値が変化する。すな
わち、第１の磁性体薄膜１が磁化Ｂを形成している場合
は、第１の磁性体薄膜が磁化Ｅを形成している場合より
も、より多くの電流が流れるようになる。したがって、
電流値の大小を計測することによって、書き込まれた情
報を識別し、読み出すことができる。
性体薄膜２は、例えば、これらの図に示されているよう
に、膜面に垂直な磁化Ｃを有している。したがって、磁
気記憶素子１０−１に垂直方向に所定の電場を加えた場
合に、第１の磁性体薄膜１の磁化状態によって、磁気記
憶素子１０−１を通じて流れる電流値が変化する。すな
わち、第１の磁性体薄膜１が磁化Ｂを形成している場合
は、第１の磁性体薄膜が磁化Ｅを形成している場合より
も、より多くの電流が流れるようになる。したがって、
電流値の大小を計測することによって、書き込まれた情
報を識別し、読み出すことができる。
【００３１】なお、ワイヤに流す電流値の絶対量を制御
する（大きくする）ことによって、必ずしも磁気記憶素
子を囲む総てのワイヤに電流を流さなくても、磁気記憶
素子にスピンボルテックスを生じさせることができる。
例えば、図３において、磁気記憶素子１０−１、１０−
４、及び１０−７はワイヤ１１−１に接近して配置され
ているので、ワイヤ１１−１に対して一方向に比較的絶
対値の大きな、例えば矢印Ｈで示す方向に電流を流すこ
とにより、この電流によって生じた磁場のみで磁気記憶
素子１０−１、１０−４、及び１０−７にスピンボルテ
ックスを生じさせることができる。
する（大きくする）ことによって、必ずしも磁気記憶素
子を囲む総てのワイヤに電流を流さなくても、磁気記憶
素子にスピンボルテックスを生じさせることができる。
例えば、図３において、磁気記憶素子１０−１、１０−
４、及び１０−７はワイヤ１１−１に接近して配置され
ているので、ワイヤ１１−１に対して一方向に比較的絶
対値の大きな、例えば矢印Ｈで示す方向に電流を流すこ
とにより、この電流によって生じた磁場のみで磁気記憶
素子１０−１、１０−４、及び１０−７にスピンボルテ
ックスを生じさせることができる。
【００３２】また、磁気記憶素子１０−１〜１０−３は
ワイヤ１２−１に接近して配置されているので、ワイヤ
１２−１に対して一方向に比較的絶対値の大きな、例え
ば、矢印Ｉで示す方向に電流を流すことによって、この
電流によって生じた磁場のみで磁気記憶素子１０−１〜
１０−３にスピンボルテックスを生じさせることができ
る。
ワイヤ１２−１に接近して配置されているので、ワイヤ
１２−１に対して一方向に比較的絶対値の大きな、例え
ば、矢印Ｉで示す方向に電流を流すことによって、この
電流によって生じた磁場のみで磁気記憶素子１０−１〜
１０−３にスピンボルテックスを生じさせることができ
る。
【００３３】さらに、例えば、磁気記憶素子１０−１に
おいては、ワイヤ１１−１及び１２−１に同方向、例え
ば、ワイヤ１１−１に対して矢印Ｈで示す方向に比較的
絶対値の大きな電流を流し、ワイヤ１２−１に対して矢
印Ｉで示す方向に比較的絶対値の大きな電流を流すこと
によって、磁気記憶素子１０−１内により効果的にスピ
ンボルテックスを生じさせることができる。
おいては、ワイヤ１１−１及び１２−１に同方向、例え
ば、ワイヤ１１−１に対して矢印Ｈで示す方向に比較的
絶対値の大きな電流を流し、ワイヤ１２−１に対して矢
印Ｉで示す方向に比較的絶対値の大きな電流を流すこと
によって、磁気記憶素子１０−１内により効果的にスピ
ンボルテックスを生じさせることができる。
【００３４】次に、本発明の磁気記憶素子の製造方法に
ついて説明する。図４〜図７は、本発明の磁気記憶素子
の製造方法における工程図である。最初に、図４に示す
ように、所定の基板３１上にレジスト膜３２を厚さ０．
１μｍ〜５μｍにスピンコータなどで塗布して形成す
る。次いで、レジスト膜３２に対して露光現像処理を施
すことにより、図５に示すように、基板３１の主面３１
Ａが露出するように形成された開口部３３Ａを有するレ
ジストパターン３３を形成する。
ついて説明する。図４〜図７は、本発明の磁気記憶素子
の製造方法における工程図である。最初に、図４に示す
ように、所定の基板３１上にレジスト膜３２を厚さ０．
１μｍ〜５μｍにスピンコータなどで塗布して形成す
る。次いで、レジスト膜３２に対して露光現像処理を施
すことにより、図５に示すように、基板３１の主面３１
Ａが露出するように形成された開口部３３Ａを有するレ
ジストパターン３３を形成する。
【００３５】その後、図６に示すように、レジストパタ
ーン３３をマスクとして、スパッタリングや真空蒸着法
などの成膜処理を施すことにより、第１の磁性体薄膜、
及び第２の磁性体薄膜を順次に積層させて形成するとと
もに、必要に応じて絶縁層を前記第１の磁性体薄膜と前
記第２の磁性体薄膜との間に形成することによって、開
口部３３Ａ内に磁気記憶素子１０を形成する。次いで、
レジストパターンをリフトオフすることによって、図７
に示すように、基板３１上に形成された磁気記憶素子１
０を得る。
ーン３３をマスクとして、スパッタリングや真空蒸着法
などの成膜処理を施すことにより、第１の磁性体薄膜、
及び第２の磁性体薄膜を順次に積層させて形成するとと
もに、必要に応じて絶縁層を前記第１の磁性体薄膜と前
記第２の磁性体薄膜との間に形成することによって、開
口部３３Ａ内に磁気記憶素子１０を形成する。次いで、
レジストパターンをリフトオフすることによって、図７
に示すように、基板３１上に形成された磁気記憶素子１
０を得る。
【００３６】なお、磁気メモリの製造方法においても、
図５に示す工程において、複数の開口部を有するレジス
トパターンを形成し、図６に示す工程において、複数の
磁気記憶素子を同時に形成することを除いては、上述し
たようにして形成する。
図５に示す工程において、複数の開口部を有するレジス
トパターンを形成し、図６に示す工程において、複数の
磁気記憶素子を同時に形成することを除いては、上述し
たようにして形成する。
【００３７】また、所定の基板上に第１の磁性体薄膜及
び第２の磁性体薄膜を一様に積層させた多層膜を作製す
るとともに、必要に応じて前記第１の磁性体薄膜及び前
記第２の磁性体薄膜間に絶縁層を一様に形成する。そし
て、所定のマスクを介して前記多層膜に、例えば、アル
ゴンイオンなどのイオンミリング処理を前記基板の主面
が露出するまで施すことによって、磁気記憶素子又は磁
気メモリを作製することもできる。
び第２の磁性体薄膜を一様に積層させた多層膜を作製す
るとともに、必要に応じて前記第１の磁性体薄膜及び前
記第２の磁性体薄膜間に絶縁層を一様に形成する。そし
て、所定のマスクを介して前記多層膜に、例えば、アル
ゴンイオンなどのイオンミリング処理を前記基板の主面
が露出するまで施すことによって、磁気記憶素子又は磁
気メモリを作製することもできる。
【００３８】以上、具体例を挙げながら発明の実施の形
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であ
る。
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であ
る。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スピンボルテックスによる磁化の向きに応じて書き込み
を行う全く新規な構成の磁気記憶素子、及びこれを用い
た磁気メモリを提供することができる。したがって、本
発明の磁気記憶素子又は磁気メモリを用いることによっ
て、実用に足るＭＲＡＭを提供することができる。
スピンボルテックスによる磁化の向きに応じて書き込み
を行う全く新規な構成の磁気記憶素子、及びこれを用い
た磁気メモリを提供することができる。したがって、本
発明の磁気記憶素子又は磁気メモリを用いることによっ
て、実用に足るＭＲＡＭを提供することができる。
【図１】 本発明の磁気記憶素子の一例を示す構成図で
ある。
ある。
【図２】 同じく、本発明の磁気記憶素子の一例を示す
構成図である。
構成図である。
【図３】 本発明の磁気メモリの概要を示す構成図であ
る。
る。
【図４】 本発明の磁気記憶素子の製造方法における一
工程図である。
工程図である。
【図５】 図４に示す工程の次の工程を示す図である。
【図６】 図５に示す工程の次の工程を示す図である。
【図７】 図６に示す工程の次の工程を示す図である。
１ 第１の磁性体薄膜
２ 第２の磁性体薄膜
３ 絶縁層
１０、１０−１〜１０−９ 磁気記憶素子
１１−１〜１１−３ ワイヤ
１２−１〜１２−３ ワイヤ
２０ 磁気メモリ
Ａ、Ｄ スピンボルテックスの向き
Ｂ、Ｅ スピンボルテックスの各部
分における磁化の向き Ｃ 第２の磁性体薄膜の磁化の
向き
分における磁化の向き Ｃ 第２の磁性体薄膜の磁化の
向き
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 廣田 榮一
大阪府枚方市山之上１丁目26−９
(72)発明者 中根 了昌
北海道札幌市東区北17条東８丁目２−７
(72)発明者 中村 基訓
北海道江別市上江別305−１
(56)参考文献 特開2002−280637（ＪＰ，Ａ)
特開2001−332421（ＪＰ，Ａ)
国際公開99／50833（ＷＯ，Ａ１)
Ｎ．Ｋｉｋｕｃｈｉ ｅｔ ａｌ．,
Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｍａｇｎｅｔｉｚａ
ｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ Ｓｕ
ｂ−Ｍｉｃｒｏｎ Ｐｅｒｍａｌｌｏｙ
Ｄｏｔｓ，ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣ
ＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣ
Ｓ，米国，ＩＥＥＥ，2001年 ７月，Ｖ
ｏｌ．37，Ｎｏ．４，ｐｐ．2082−2084
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 27/105
G11C 11/14
G11C 11/15
H01F 10/16
H01L 43/08
Ｗｅｂ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ
ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ
ＪＯＩＳ
Claims (18)
- 【請求項１】 外部磁界の印加によりスピンボルテック
スを生じる第１の磁性体薄膜と、この第１の磁性体薄膜
の上方において、膜面と略垂直な磁化を有する第２の磁
性体薄膜とを具えることを特徴とする、磁気記憶素子。 - 【請求項２】 前記第１の磁性体薄膜は、円柱状である
ことを特徴とする、請求項１に記載の磁気記憶素子。 - 【請求項３】 前記第１の磁性体薄膜は、パーマロイか
らなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の磁気
記憶素子。 - 【請求項４】 前記第１の磁性体薄膜の直径が、０．０
５μｍ〜５０μｍであることを特徴とする、請求項１〜
３のいずれか一に記載の磁気記憶素子。 - 【請求項５】 前記第１の磁性体薄膜の厚さが、１μｍ
以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか
一に記載の磁気記憶素子。 - 【請求項６】 前記第２の磁性体薄膜は、コバルトから
なることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記
載の磁気記憶素子。 - 【請求項７】 前記第２の磁性体薄膜の厚さが、１μｍ
以下であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか
一に記載の磁気記憶素子。 - 【請求項８】 前記第１の磁性体薄膜と前記第２の磁性
体薄膜との間に、絶縁層を具えることを特徴とする、請
求項１〜７のいずれか一に記載の磁気記憶素子。 - 【請求項９】 前記絶縁層の厚さが、１ｎｍ〜１０ｎｍ
であることを特徴とする、請求項８に記載の磁気記憶素
子。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか一に記載の磁
気記憶素子を、所定の基板上において、平面状に複数配
置したことを特徴とする、磁気メモリ。 - 【請求項１１】 前記磁気記憶素子を囲むようにしてワ
イヤを配置したことを特徴とする、請求項１０に記載の
磁気メモリ。 - 【請求項１２】 請求項１〜９のいずれか一に記載の磁
気記憶素子を、所定の基板上において平面状に複数配置
するとともに、前記磁気記憶素子を囲むようにしてワイ
ヤを配置し、このワイヤに所定の電流を流すことにより
生じた順方向磁場によって前記磁気記憶素子中にスピン
ボルテックスを生じさせ、情報の磁気的な書き込みを行
うようにしたことを特徴とする、磁気記録方法。 - 【請求項１３】 前記ワイヤに所定の電流を流すことに
よって、前記順方向磁場と逆向きの逆方向磁場を生じさ
せ、この逆方向磁場によって磁気記録された前記磁気記
憶素子中に逆方向のスピンボルテックスを生じさせ、情
報の磁気的な書き換えを行うようにしたことを特徴とす
る、請求項１２に記載の磁気記録方法。 - 【請求項１４】 所定の基板上にレジスト膜を一様に形
成する工程と、 前記レジスト膜に露光現像処理を施すことにより、前記
所定の基板の主面が露出した開口部を有するレジストパ
ターンを形成する工程と、 前記レジストパターンを介して成膜処理を施すことによ
り、前記所定の基板の前記主面上に、外部磁界の印加に
よりスピンボルテックスを生じる第１の磁性体薄膜と、
膜面と略垂直な磁化を有する第２の磁性体薄膜とを順次
に積層して、前記第１の磁性体薄膜と、前記第２の磁性
体薄膜とを具える磁気記憶素子を製造する工程と、を含
むことを特徴とする、磁気記憶素子の製造方法。 - 【請求項１５】前記第１の磁性体薄膜と前記第２の磁性
体薄膜との間に絶縁層を形成する工程を含むことを特徴
とする、請求項１４に記載の磁気記憶素子の製造方法。 - 【請求項１６】 所定の基板上にレジスト膜を一様に形
成する工程と、 前記レジスト膜に露光現像処理を施すことにより、前記
所定の基板の主面が露出した複数の開口部を有するレジ
ストパターンを形成する工程と、 前記レジストパターンを介して成膜処理を施すことによ
り、前記所定の基板の前記主面上に、外部磁界の印加に
よりスピンボルテックスを生じる第１の磁性体薄膜と、
膜面と略垂直な磁化を有する第２の磁性体薄膜とを順次
に積層して、前記第１の磁性体薄膜と、前記第２の磁性
体薄膜とを具える複数の磁気記憶素子を製造する工程
と、を含むことを特徴とする、磁気メモリの製造方法。 - 【請求項１７】 前記第１の磁性体薄膜と前記第２の磁
性体薄膜との間に絶縁層を形成する工程を含むことを特
徴とする、請求項１６に記載の磁気メモリの製造方法。 - 【請求項１８】 前記磁気記憶素子を囲むようにしてワ
イヤを形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１
６又は１７に記載の磁気メモリの製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001150456A JP3482469B2 (ja) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | 磁気記憶素子、磁気メモリ、磁気記録方法、磁気記憶素子の製造方法、及び磁気メモリの製造方法 |
| US10/146,932 US6757192B2 (en) | 2001-05-21 | 2002-05-17 | Magnetic recording element, magnetic memory, magnetic recording method, method for fabricating a magnetic recording element, and method for fabricating a magnetic memory |
| DE2002612903 DE60212903T2 (de) | 2001-05-21 | 2002-05-17 | Magnetisches Aufzeichnungselement, magnetischer Speicher, magnetisches Aufzeichnungsverfahren, Herstellungsverfahren für ein magnetisches Aufzeichnungselement, und Herstellungsverfahren für einen magnetischen Speicher |
| KR1020020027325A KR20020088386A (ko) | 2001-05-21 | 2002-05-17 | 자기 기록 소자, 자기 메모리, 자기 기록 방법, 자기 기록소자의 제조 방법, 및 자기 메모리의 제조 방법 |
| EP20020011071 EP1262992B1 (en) | 2001-05-21 | 2002-05-17 | Magnetic recording element, magnetic memory, magnetic recording method, method for fabricating a magnetic recording element, and method for fabricating a magnetic memory |
| CN02120239A CN1387195A (zh) | 2001-05-21 | 2002-05-21 | 磁记录元件、磁存储器、磁记录方法、用于制作磁记录元件的方法以及用于制作磁存磁存储器的方法 |
| KR10-2004-0102940A KR100536740B1 (ko) | 2001-05-21 | 2004-12-08 | 자기 기록 소자의 기록 방법 및 판독 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001150456A JP3482469B2 (ja) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | 磁気記憶素子、磁気メモリ、磁気記録方法、磁気記憶素子の製造方法、及び磁気メモリの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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