JP5633238B2 - Magnetic random access memory and initialization method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、磁壁移動型の磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）に関する。特に、本発明は、垂直磁化膜を用いた磁壁移動型のＭＲＡＭ及びその初期化方法に関する。   The present invention relates to a domain wall movement type magnetic random access memory (MRAM). In particular, the present invention relates to a domain wall motion type MRAM using a perpendicular magnetization film and an initialization method thereof.

ＭＲＡＭは、高集積・高速動作の観点から有望な不揮発メモリとして期待され、盛んな開発が行われている。特に、近年、「電流駆動磁壁移動（Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｄｒｉｖｅｎ Ｄｏｍａｉｎ Ｗａｌｌ Ｍｏｔｉｏｎ）」を利用した磁壁移動型のＭＲＡＭが提案されている。磁壁移動型のＭＲＡＭは、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４に記載されている。   MRAM is expected as a promising nonvolatile memory from the viewpoint of high integration and high-speed operation, and has been actively developed. In particular, in recent years, a domain wall motion type MRAM using “Current-Driven Domain Wall Motion” has been proposed. The domain wall motion type MRAM is described in, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4.

磁壁移動型のＭＲＡＭは、磁壁移動素子を記憶素子として用いる。磁壁移動素子は、磁壁が移動する磁性体層である磁化記録層（磁壁移動層）を備える。典型的には、磁化記録層は、磁化方向が反転可能な磁化反転領域（磁壁移動領域）と、その磁化反転領域の両側に形成された２つの磁化固定領域とを備える。２つの磁化固定領域のそれぞれの磁化方向は、互いに逆向きに固定される。その結果、磁化記録層において、いずれかの磁化固定領域と磁化反転領域との境界に磁壁が形成される。   A domain wall motion type MRAM uses a domain wall motion element as a memory element. The domain wall motion element includes a magnetization recording layer (domain wall motion layer) which is a magnetic layer on which the domain wall moves. Typically, the magnetization recording layer includes a magnetization reversal region (domain wall moving region) in which the magnetization direction can be reversed, and two magnetization fixed regions formed on both sides of the magnetization reversal region. The magnetization directions of the two magnetization fixed regions are fixed in opposite directions. As a result, in the magnetization recording layer, a domain wall is formed at the boundary between any one of the magnetization fixed region and the magnetization switching region.

このような磁壁移動素子では、磁化反転領域の磁化方向、すなわち、磁壁の位置が、記憶データに対応付けられる。記憶データの書き換えは、磁壁を移動させて磁化反転領域の磁化方向を反転させることにより行われる。その磁壁移動のために、磁化記録層において、書き込み電流が面内方向に供給される。その書き込み電流を担う伝導電子の方向に従って、磁壁が磁化記録層中を移動する。この磁壁移動は、「スピン注入磁化反転（Ｓｐｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）」に立脚しているため、素子の微細化に伴って書き込み電流が低減されるという利点を有する。   In such a domain wall motion element, the magnetization direction of the magnetization switching region, that is, the position of the domain wall is associated with stored data. The rewriting of the stored data is performed by moving the domain wall to reverse the magnetization direction of the magnetization switching region. Due to the domain wall movement, a write current is supplied in the in-plane direction in the magnetization recording layer. The domain wall moves in the magnetization recording layer according to the direction of the conduction electrons that carry the write current. This domain wall movement is based on “Spin Transfer Magnetization Switching”, and thus has an advantage that the write current is reduced as the element is miniaturized.

また、非特許文献１によれば、垂直磁気異方性を有する垂直磁化膜（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｌｍ）が磁化記録層として用いられる場合、面内磁気異方性を有する面内磁化膜（ｉｎ−ｐｌａｎｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｌｍ）の場合と比較して、書き込み電流が低減されることが理論的に示唆されている。従って、磁壁移動型のＭＲＡＭにおいて、垂直磁化膜を磁化記録層（磁壁移動層）として用いることが好ましい。   According to Non-Patent Document 1, when a perpendicular magnetic film having perpendicular magnetic anisotropy is used as a magnetization recording layer, an in-plane magnetization film having in-plane magnetic anisotropy (in-plane magnetic film). It is theoretically suggested that the write current is reduced as compared to the case of a magnetic film). Therefore, in the domain wall motion type MRAM, it is preferable to use the perpendicular magnetization film as the magnetization recording layer (domain wall motion layer).

特開２００５−１９１０３２号公報JP 2005-191032 A 特開２００７−１０３６６３号公報JP 2007-103663 A 特開２００９−０９９６２５号公報JP 2009-099625 A 特開２００９−２５２９０９号公報JP 2009-252909 A

Ｓ． Ｆｕｋａｍｉ ｅｔ ａｌ．， Ｍｉｃｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｒｉｖｅｎ ｄｏｍａｉｎ ｗａｌｌ ｍｏｔｉｏｎ ｉｎ ｎａｎｏｓｔｒｉｐｓ ｗｉｔｈ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ， ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ， ＶＯＬ． １０３， ０７Ｅ７１８， （２００８）．S. Fukami et al. , Micromagnetic analysis of current drive domain wallin motion in nanostripping with perpendicular magnetic anisotropy, JOURNAL OFAPIL 103, 07E718, (2008).

磁壁移動型のＭＲＡＭを実現するためには、最初に、磁化記録層に磁壁を形成（導入）することが必要である。磁化記録層に磁壁を形成（導入）することは、以下、「初期化」と参照される。垂直磁化膜を用いた磁壁移動型のＭＲＡＭの場合、初期化のためには、磁化記録層中の２つの磁化固定領域のそれぞれの磁化方向を、互いに逆向きに固定することが必要である。しかしながら、外部磁界を印加することにより磁化固定領域の磁化方向を逆向きに初期化することは、一般的に困難である。   In order to realize a domain wall motion type MRAM, it is first necessary to form (introduce) a domain wall in the magnetization recording layer. Forming (introducing) a domain wall in the magnetization recording layer is hereinafter referred to as “initialization”. In the case of a domain wall motion type MRAM using a perpendicular magnetization film, it is necessary to fix the magnetization directions of the two magnetization fixed regions in the magnetization recording layer in opposite directions for initialization. However, it is generally difficult to initialize the magnetization direction of the magnetization fixed region in the reverse direction by applying an external magnetic field.

例えば、２つの磁化固定領域の磁化方向を逆向きにするために、それら２つの磁化固定領域間で“保磁力（ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ）”に差をつけることが一般的に考えられる。この場合、適切な強度の一様外部磁界を印加することによって、一方の磁化固定領域の磁化方向だけを反転させ、他方の磁化固定領域の磁化方向を維持することができるはずである。つまり、２つの磁化固定領域の磁化方向を逆向きにすることができるはずである。しかしながら、保磁力は、磁性体の幅や厚さだけでなく、他の磁性体との磁気的結合、磁性体直下の基板のラフネス、製造プロセスにおけるエッチング等による物理的ダメージ等に依っても変動する。従って、２つの磁化固定領域のそれぞれに関して所望の保磁力が得られるように磁壁移動素子を製造することは、非常に困難である。また、このことは、印加すべき外部磁界の設計マージンの縮小も意味する。   For example, in order to reverse the magnetization directions of two magnetization fixed regions, it is generally considered to make a difference in “coercivity” between the two magnetization fixed regions. In this case, by applying a uniform external magnetic field of appropriate strength, it should be possible to reverse only the magnetization direction of one magnetization fixed region and maintain the magnetization direction of the other magnetization fixed region. That is, it should be possible to reverse the magnetization directions of the two magnetization fixed regions. However, the coercive force fluctuates not only due to the width and thickness of the magnetic material, but also due to magnetic coupling with other magnetic materials, the roughness of the substrate directly under the magnetic material, and physical damage due to etching in the manufacturing process. To do. Therefore, it is very difficult to manufacture the domain wall motion element so that a desired coercive force can be obtained for each of the two magnetization fixed regions. This also means a reduction in the design margin of the external magnetic field to be applied.

本発明の１つの目的は、垂直磁化膜を用いた磁壁移動型のＭＲＡＭにおいて、初期化を容易に実現することができる技術を提供することにある。   One object of the present invention is to provide a technique capable of easily realizing initialization in a domain wall motion type MRAM using a perpendicular magnetization film.

本発明の１つの観点において、磁壁移動型の磁気ランダムアクセスメモリが提供される。その磁気ランダムアクセスメモリは、垂直磁化膜である磁化記録層と、磁化記録層から電気的に絶縁された初期化配線と、を備える。磁化記録層は、磁化方向が第１方向に固定された第１磁化固定領域と、磁化方向が第２方向に固定された第２磁化固定領域と、磁化方向が反転可能であり、第１磁化固定領域と第２磁化固定領域との間をつなぐように設けられた磁化反転領域と、を有する。第１磁化固定領域あるいは第２磁化固定領域と磁化反転領域との境界には磁壁が形成される。磁壁を磁化記録層に導入する初期化処理の際、初期化配線には初期化電流が流れ、初期化電流によって磁化記録層には電流誘起磁界が印加される。その電流誘起磁界の強度あるいは方向が第１磁化固定領域と第２磁化固定領域とで異なるように、初期化配線が配置されている。   In one aspect of the present invention, a domain wall motion type magnetic random access memory is provided. The magnetic random access memory includes a magnetization recording layer that is a perpendicular magnetization film, and an initialization wiring that is electrically insulated from the magnetization recording layer. The magnetization recording layer has a first magnetization fixed region whose magnetization direction is fixed in the first direction, a second magnetization fixed region whose magnetization direction is fixed in the second direction, and a magnetization direction that can be reversed. A magnetization reversal region provided so as to connect between the fixed region and the second magnetization fixed region. A domain wall is formed at the boundary between the first magnetization fixed region or the second magnetization fixed region and the magnetization switching region. In the initialization process for introducing the domain wall into the magnetization recording layer, an initialization current flows through the initialization wiring, and a current-induced magnetic field is applied to the magnetization recording layer by the initialization current. The initialization wiring is arranged so that the intensity or direction of the current-induced magnetic field differs between the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region.

本発明の他の観点において、磁気ランダムアクセスメモリの初期化方法が提供される。その磁気ランダムアクセスメモリは、垂直磁化膜である磁化記録層と、磁化記録層から電気的に絶縁された初期化配線と、を備える。磁化記録層は、第１磁化固定領域と、第２磁化固定領域と、第１磁化固定領域と第２磁化固定領域との間をつなぐように設けられた磁化反転領域と、を有する。初期化配線には初期化電流が流れ、初期化電流によって磁化記録層には電流誘起磁界が印加される。その電流誘起磁界の強度あるいは方向が第１磁化固定領域と第２磁化固定領域とで異なるように、初期化配線が配置されている。本発明に係る初期化方法は、（Ａ）磁化記録層に第１方向の外部磁界を印加し、磁化記録層の磁化方向を第１方向に向けるステップと、（Ｂ）磁化記録層に第２方向の外部磁界を印加すると共に、初期化配線に初期化電流を供給することにより、第１磁化固定領域の磁化方向を第１方向に維持したまま、第２磁化固定領域の磁化方向を第２方向に反転させるステップと、を含む。   In another aspect of the present invention, a method for initializing a magnetic random access memory is provided. The magnetic random access memory includes a magnetization recording layer that is a perpendicular magnetization film, and an initialization wiring that is electrically insulated from the magnetization recording layer. The magnetization recording layer has a first magnetization fixed region, a second magnetization fixed region, and a magnetization reversal region provided so as to connect between the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region. An initialization current flows through the initialization wiring, and a current-induced magnetic field is applied to the magnetization recording layer by the initialization current. The initialization wiring is arranged so that the intensity or direction of the current-induced magnetic field differs between the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region. The initialization method according to the present invention includes (A) applying an external magnetic field in the first direction to the magnetization recording layer and directing the magnetization direction of the magnetization recording layer in the first direction; and (B) applying a second magnetic field to the magnetization recording layer. By applying an external magnetic field in the direction and supplying an initialization current to the initialization wiring, the magnetization direction of the second magnetization fixed region is changed to the second direction while maintaining the magnetization direction of the first magnetization fixed region in the first direction. Reversing in the direction.

本発明によれば、垂直磁化膜を用いた磁壁移動型のＭＲＡＭにおいて、初期化を容易に実現することが可能となる。   According to the present invention, initialization can be easily realized in a domain wall motion type MRAM using a perpendicular magnetization film.

図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す斜視図である。FIG. 1A is a perspective view showing the configuration of the domain wall motion element according to the first embodiment of the present invention. 図１Ｂは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す平面図である。FIG. 1B is a plan view showing the configuration of the domain wall motion element according to the first embodiment. 図１Ｃは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す側面図である。FIG. 1C is a side view showing the configuration of the domain wall motion element according to the first embodiment. 図２Ａは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の１つの磁化状態を示す概念図である。FIG. 2A is a conceptual diagram showing one magnetization state of the domain wall motion element according to the first embodiment. 図２Ｂは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の他の磁化状態を示す概念図である。FIG. 2B is a conceptual diagram illustrating another magnetization state of the domain wall motion element according to the first embodiment. 図３Ａは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。FIG. 3A is a conceptual diagram illustrating a data write operation with respect to the domain wall motion element according to the first embodiment. 図３Ｂは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。FIG. 3B is a conceptual diagram illustrating a data write operation with respect to the domain wall motion element according to the first embodiment. 図４は、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ読み出し動作を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a data read operation for the domain wall motion element according to the first embodiment. 図５Ａは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の初期化方法を示す概念図である。FIG. 5A is a conceptual diagram illustrating an initialization method for a domain wall motion element according to the first embodiment. 図５Ｂは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の初期化方法を示す概念図である。FIG. 5B is a conceptual diagram illustrating an initialization method for the domain wall motion element according to the first embodiment. 図６は、本発明の第２の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the domain wall motion element according to the second embodiment of the present invention. 図７は、本発明の第３の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the domain wall motion element according to the third embodiment of the present invention. 図８は、第３の実施の形態に係る磁壁移動素子の初期化方法を示す概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram showing a method for initializing a domain wall motion element according to the third embodiment. 図９は、第３の実施の形態に係る磁壁移動素子の変形例を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing a modification of the domain wall motion element according to the third embodiment. 図１０Ａは、本発明の第４の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す斜視図である。FIG. 10A is a perspective view showing the configuration of the domain wall motion element according to the fourth embodiment of the present invention. 図１０Ｂは、第４の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す平面図である。FIG. 10B is a plan view showing the configuration of the domain wall motion element according to the fourth embodiment. 図１０Ｃは、第４の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す側面図である。FIG. 10C is a side view showing the configuration of the domain wall motion element according to the fourth embodiment. 図１１は、第４の実施の形態に係る磁壁移動素子の初期化方法を示す概念図である。FIG. 11 is a conceptual diagram showing an initialization method for a domain wall motion element according to the fourth embodiment. 図１２Ａは、本発明の第５の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す斜視図である。FIG. 12A is a perspective view showing a configuration of a domain wall motion element according to a fifth exemplary embodiment of the present invention. 図１２Ｂは、第５の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す平面図である。FIG. 12B is a plan view showing the configuration of the domain wall motion element according to the fifth embodiment. 図１２Ｃは、第５の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す側面図である。FIG. 12C is a side view showing the configuration of the domain wall motion element according to the fifth embodiment. 図１３Ａは、第５の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。FIG. 13A is a conceptual diagram illustrating a data write operation with respect to the domain wall motion element according to the fifth embodiment. 図１３Ｂは、第５の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。FIG. 13B is a conceptual diagram showing a data write operation to the domain wall motion element according to the fifth exemplary embodiment. 図１４は、しきい値電流密度の面内磁界強度依存性を示すグラフ図である。FIG. 14 is a graph showing the dependence of the threshold current density on the in-plane magnetic field strength. 図１５Ａは、本発明の第６の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す斜視図である。FIG. 15A is a perspective view showing a configuration of a domain wall motion element according to the sixth exemplary embodiment of the present invention. 図１５Ｂは、第６の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す平面図である。FIG. 15B is a plan view showing the configuration of the domain wall motion element according to the sixth exemplary embodiment. 図１５Ｃは、第６の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す側面図である。FIG. 15C is a side view showing the configuration of the domain wall motion element according to the sixth exemplary embodiment. 図１６Ａは、第６の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。FIG. 16A is a conceptual diagram showing a data write operation to the domain wall motion element according to the sixth exemplary embodiment. 図１６Ｂは、第６の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。FIG. 16B is a conceptual diagram showing a data write operation to the domain wall motion element according to the sixth exemplary embodiment.

添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係るＭＲＡＭ及びその初期化方法を説明する。本発明の実施の形態に係るＭＲＡＭは、磁壁移動型であり、磁壁移動素子１をメモリセルとして用いる。   An MRAM and an initialization method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The MRAM according to the embodiment of the present invention is a domain wall motion type, and uses the domain wall motion element 1 as a memory cell.

１．第１の実施の形態
１−１．構成
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係る磁壁移動素子１の構成を示している。図１Ａは斜視図であり、図１Ｂは平面図であり、図１Ｃは側面図である。尚、Ｚ方向は、基板に垂直な方向として定義され、Ｘ方向及びＹ方向は、Ｚ方向に直角な水平方向として定義される。本実施の形態に係る磁壁移動素子１は、磁化記録層１０、トンネルバリア層２０、磁化固定層３０、初期化配線５０、第１電流供給端子Ｔ１、第２電流供給端子Ｔ２、及び第３電流供給端子Ｔ３を備えている。 1. 1. First embodiment 1-1. Configuration FIGS. 1A to 1C show a configuration of the domain wall motion element 1 according to the first embodiment of the present invention. 1A is a perspective view, FIG. 1B is a plan view, and FIG. 1C is a side view. The Z direction is defined as a direction perpendicular to the substrate, and the X direction and the Y direction are defined as horizontal directions perpendicular to the Z direction. The domain wall motion element 1 according to the present embodiment includes a magnetization recording layer 10, a tunnel barrier layer 20, a magnetization fixed layer 30, an initialization wiring 50, a first current supply terminal T1, a second current supply terminal T2, and a third current. A supply terminal T3 is provided.

磁化記録層１０は、強磁性体で形成される。より詳細には、磁化記録層１０は、垂直磁気異方性を有する垂直磁化膜で形成される。磁化記録層１０の材料は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちから選択される少なくとも一つ以上を含むことが望ましい。さらに、ＰｔやＰｄを含むことで垂直磁気異方性を安定化することができる。これに加えて、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｓｍなどを添加することによって、所望の磁気特性が発現されるように調整することができる。具体的にはＣｏ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｂ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｂ、Ｃｏ−Ｖ、Ｃｏ−Ｍｏ、Ｃｏ−Ｗ、Ｃｏ−Ｔｉ、Ｃｏ−Ｒｕ、Ｃｏ−Ｒｈ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐｄ、Ｓｍ−Ｃｏなどが例示される。この他、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちから選択される少なくとも一つの材料を含む層を、異なる層と積層することにより、垂直磁気異方性を発現させることもできる。具体的にはＣｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｆｅ／Ａｕの積層膜などが例示される。   The magnetization recording layer 10 is formed of a ferromagnetic material. More specifically, the magnetization recording layer 10 is formed of a perpendicular magnetization film having perpendicular magnetic anisotropy. The material of the magnetic recording layer 10 preferably includes at least one selected from Fe, Co, and Ni. Furthermore, perpendicular magnetic anisotropy can be stabilized by including Pt and Pd. In addition to this, B, C, N, O, Al, Si, P, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Ag, Hf, Ta, W , Re, Os, Ir, Au, Sm and the like can be added so that desired magnetic properties can be expressed. Specifically, Co, Co—Pt, Co—Pd, Co—Cr, Co—Pt—Cr, Co—Cr—Ta, Co—Cr—B, Co—Cr—Pt—B, Co—Cr—Ta— B, Co-V, Co-Mo, Co-W, Co-Ti, Co-Ru, Co-Rh, Fe-Pt, Fe-Pd, Fe-Co-Pt, Fe-Co-Pd, Sm-Co, etc. Is exemplified. In addition, perpendicular magnetic anisotropy can also be exhibited by laminating a layer containing at least one material selected from Fe, Co, and Ni with different layers. Specifically, a laminated film of Co / Pd, Co / Pt, Fe / Au, and the like are exemplified.

磁化固定層（ピン層）３０も、強磁性体で形成される。好適には、磁化固定層３０も垂直磁気異方性を有する垂直磁化膜で形成され、その材料は磁化記録層１０の場合と同様である。尚、磁化固定層３０の磁化方向は固定されており、書き込み、及び、読み出し動作によって変化しない。そのために、例えば、磁化固定層３０上に反強磁性体層（図示されない）が積層されてもよい。また、磁化固定層３０は、強磁性層、非磁性層、強磁性層からなる積層膜であってもよい。その積層構成としては、Ｃｏ−Ｐｔ／Ｒｕ／Ｃｏ−Ｐｔなどが例示される。   The magnetization fixed layer (pinned layer) 30 is also formed of a ferromagnetic material. Preferably, the magnetization fixed layer 30 is also formed of a perpendicular magnetization film having perpendicular magnetic anisotropy, and the material thereof is the same as that of the magnetization recording layer 10. Note that the magnetization direction of the magnetization fixed layer 30 is fixed and does not change depending on the writing and reading operations. For this purpose, for example, an antiferromagnetic layer (not shown) may be laminated on the magnetization fixed layer 30. Further, the magnetization fixed layer 30 may be a laminated film including a ferromagnetic layer, a nonmagnetic layer, and a ferromagnetic layer. Examples of the laminated structure include Co—Pt / Ru / Co—Pt.

トンネルバリア層２０は、非磁性層である。好適には、トンネルバリア層２０は絶縁膜で形成され、その材料としてはＭｇ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｈｆ−Ｏが例示される。このトンネルバリア層２０は、磁化記録層１０と磁化固定層３０に挟まれており、これら磁化記録層１０、トンネルバリア層２０、及び磁化固定層３０によって磁気トンネル接合（ＭＴＪ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）が形成されている。尚、トンネルバリア層２０の材料として、非磁性の半導体や金属材料が用いられてもよい。   The tunnel barrier layer 20 is a nonmagnetic layer. The tunnel barrier layer 20 is preferably formed of an insulating film, and examples of the material include Mg—O, Al—O, Ni—O, and Hf—O. This tunnel barrier layer 20 is sandwiched between the magnetization recording layer 10 and the magnetization fixed layer 30, and a magnetic tunnel junction (MTJ: Magnetic Tunnel Junction) is formed by the magnetization recording layer 10, the tunnel barrier layer 20, and the magnetization fixed layer 30. Is formed. As the material of the tunnel barrier layer 20, a nonmagnetic semiconductor or metal material may be used.

図１Ａ〜図１Ｃに示されるように、本実施の形態に係る磁化記録層１０は、第１磁化固定領域１１、第２磁化固定領域１２、及び磁化反転領域１３を有している。第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２は、磁化反転領域１３の両側に形成されている。磁化反転領域１３は、磁化固定領域１１、１２に挟まれており、磁化固定領域１１、１２の間をつなぐようにＸ軸に沿って延びている。第１磁化固定領域１１、第２磁化固定領域１２、及び磁化反転領域１３は、同一平面（ＸＹ面）上に形成されている。これらのうち磁化反転領域１３が磁化固定層３０とオーバーラップしており、トンネルバリア層２０を介して磁化固定層３０に接続されている。   As shown in FIGS. 1A to 1C, the magnetization recording layer 10 according to the present embodiment includes a first magnetization fixed region 11, a second magnetization fixed region 12, and a magnetization switching region 13. The first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12 are formed on both sides of the magnetization switching region 13. The magnetization switching region 13 is sandwiched between the magnetization fixed regions 11 and 12 and extends along the X axis so as to connect the magnetization fixed regions 11 and 12. The first magnetization fixed region 11, the second magnetization fixed region 12, and the magnetization switching region 13 are formed on the same plane (XY plane). Among these, the magnetization switching region 13 overlaps with the magnetization fixed layer 30 and is connected to the magnetization fixed layer 30 through the tunnel barrier layer 20.

磁化反転領域１３の磁化方向は反転可能である。一方、第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２の磁化方向は固定されている。そのために、第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２に対して、第１磁性層４１及び第２磁性層４２がそれぞれ設けられている。第１磁性層４１は、第１磁化固定領域１１と磁気的に結合しており、第１磁化固定領域１１の磁化方向を固定する。一方、第２磁性層４１は、第２磁化固定領域１２と磁気的に結合しており、第２磁化固定領域１２の磁化方向を固定する。   The magnetization direction of the magnetization switching region 13 can be reversed. On the other hand, the magnetization directions of the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12 are fixed. For this purpose, a first magnetic layer 41 and a second magnetic layer 42 are provided for the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12, respectively. The first magnetic layer 41 is magnetically coupled to the first magnetization fixed region 11 and fixes the magnetization direction of the first magnetization fixed region 11. On the other hand, the second magnetic layer 41 is magnetically coupled to the second magnetization fixed region 12 and fixes the magnetization direction of the second magnetization fixed region 12.

図２Ａ及び図２Ｂは、本実施の形態に係る磁壁移動素子１が取り得る２つの磁化状態を示している。例として、磁化固定層３０の磁化方向は＋Ｚ方向に固定されている。磁化記録層１０において、第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２の磁化方向は、互いに逆向き（反平行）に固定されている。例えば、第１磁化固定領域１１の磁化方向は＋Ｚ方向に固定されており、第２磁化固定領域１２の磁化方向は−Ｚ方向に固定されている。一方、磁化反転領域１３の磁化方向は、＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向になることが許される。つまり、磁化反転領域１３の磁化方向は、磁化固定層３０の磁化方向と平行あるいは反平行となることが許される。   2A and 2B show two magnetization states that the domain wall motion element 1 according to the present embodiment can take. As an example, the magnetization direction of the magnetization fixed layer 30 is fixed in the + Z direction. In the magnetization recording layer 10, the magnetization directions of the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12 are fixed in opposite directions (antiparallel). For example, the magnetization direction of the first magnetization fixed region 11 is fixed in the + Z direction, and the magnetization direction of the second magnetization fixed region 12 is fixed in the −Z direction. On the other hand, the magnetization direction of the magnetization switching region 13 is allowed to be the + Z direction or the −Z direction. That is, the magnetization direction of the magnetization switching region 13 is allowed to be parallel or antiparallel to the magnetization direction of the magnetization fixed layer 30.

図２Ａに示されるように磁化反転領域１３の磁化方向が−Ｚ方向の場合、磁化反転領域１３と第２磁化固定領域１２が１つの磁区を形成し、第１磁化固定領域１１が別の磁区を形成する。つまり、第１磁化固定領域１１と磁化反転領域１３との間の第１境界Ｂ１に、磁壁ＤＷが形成される。また、この場合、磁化反転領域１３と磁化固定層３０の磁化方向は互いに反平行であり、ＭＴＪの抵抗値は比較的高くなる（高抵抗状態）。この高抵抗状態は、例えばデータ「１」に対応付けられる。   As shown in FIG. 2A, when the magnetization direction of the magnetization switching region 13 is the -Z direction, the magnetization switching region 13 and the second magnetization fixed region 12 form one magnetic domain, and the first magnetization fixed region 11 has another magnetic domain. Form. That is, the domain wall DW is formed at the first boundary B <b> 1 between the first magnetization fixed region 11 and the magnetization switching region 13. In this case, the magnetization directions of the magnetization switching region 13 and the magnetization fixed layer 30 are antiparallel to each other, and the resistance value of the MTJ is relatively high (high resistance state). This high resistance state is associated with, for example, data “1”.

図２Ｂに示されるように磁化反転領域１３の磁化方向が＋Ｚ方向の場合、磁化反転領域１３と第１磁化固定領域１１が１つの磁区を形成し、第２磁化固定領域１２が別の磁区を形成する。つまり、第２磁化固定領域１２と磁化反転領域１３との間の第２境界Ｂ２に、磁壁ＤＷが形成される。また、この場合、磁化反転領域１３と磁化固定層３０の磁化方向は互いに平行であり、ＭＴＪの抵抗値は比較的低くなる（低抵抗状態）。この低抵抗状態は、例えばデータ「０」に対応付けられる。   As shown in FIG. 2B, when the magnetization direction of the magnetization switching region 13 is the + Z direction, the magnetization switching region 13 and the first magnetization fixed region 11 form one magnetic domain, and the second magnetization fixed region 12 has another magnetic domain. Form. That is, the domain wall DW is formed at the second boundary B <b> 2 between the second magnetization fixed region 12 and the magnetization switching region 13. In this case, the magnetization directions of the magnetization switching region 13 and the magnetization fixed layer 30 are parallel to each other, and the resistance value of the MTJ is relatively low (low resistance state). This low resistance state is associated with, for example, data “0”.

尚、磁化記録層１０中のある位置に存在する磁壁ＤＷは、外力が働かない限り、その位置に安定して留まり続けることができる。それは、垂直磁気異方性を有する材料においては、無数のピニングサイトが存在し、それらが十分な熱安定性を有するためである。   The domain wall DW existing at a certain position in the magnetization recording layer 10 can remain stably at that position unless an external force is applied. This is because there are innumerable pinning sites in the material having perpendicular magnetic anisotropy, and they have sufficient thermal stability.

第１電流供給端子Ｔ１及び第２電流供給端子Ｔ２は、それぞれ、磁化記録層１０の第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２に電気的に接続されている。後述されるように、データ書き込み時、書き込み電流が、第１電流供給端子Ｔ１と第２電流供給端子Ｔ２との間に供給される。その結果、書き込み電流は、磁化記録層１０中を面内方向に流れる。また、第３電流供給端子Ｔ３が、磁化固定層３０に電気的に接続されている。後述されるように、データ読み出し時、読み出し電流が、第３電流供給端子Ｔ３と第１電流供給端子Ｔ１あるいは第２電流供給端子Ｔ２との間に供給される。その結果、読み出し電流は、トンネルバリア層２０を貫通するようにＭＴＪを流れる。   The first current supply terminal T1 and the second current supply terminal T2 are electrically connected to the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12 of the magnetization recording layer 10, respectively. As will be described later, at the time of data writing, a write current is supplied between the first current supply terminal T1 and the second current supply terminal T2. As a result, the write current flows in the in-plane direction through the magnetization recording layer 10. The third current supply terminal T3 is electrically connected to the magnetization fixed layer 30. As will be described later, when reading data, a read current is supplied between the third current supply terminal T3 and the first current supply terminal T1 or the second current supply terminal T2. As a result, the read current flows through the MTJ so as to penetrate the tunnel barrier layer 20.

更に、本実施の形態に係る磁壁移動素子１は、初期化配線５０を備えている。この初期化配線５０は、上述の磁化記録層１０からは電気的に絶縁されている。図１Ａ〜図１Ｃに示されるように、本実施の形態では、初期化配線５０は、第１初期化配線５１及び第２初期化配線５２を含んでいる。第１初期化配線５１は、第１磁化固定領域１１の近傍に設けられており、第２初期化配線５２は、第２磁化固定領域１２の近傍に設けられている。より詳細には、第１初期化配線５１は、第１磁化固定領域１１の側方（−Ｘ方向）に配置されており、第２初期化配線５２は、第２磁化固定領域１２の側方（＋Ｘ方向）に配置されている。第１初期化配線５１及び第２初期化配線５２は共にＹ方向に延在するように形成されている。後述されるように、これら第１初期化配線５１及び第２初期化配線５２は、磁化記録層１０に磁壁ＤＷを最初に導入するための「初期化処理」において利用される。   Furthermore, the domain wall motion element 1 according to the present exemplary embodiment includes an initialization wiring 50. The initialization wiring 50 is electrically insulated from the above-described magnetization recording layer 10. As shown in FIGS. 1A to 1C, in the present embodiment, the initialization wiring 50 includes a first initialization wiring 51 and a second initialization wiring 52. The first initialization wiring 51 is provided in the vicinity of the first magnetization fixed region 11, and the second initialization wiring 52 is provided in the vicinity of the second magnetization fixed region 12. More specifically, the first initialization wiring 51 is arranged on the side (−X direction) of the first magnetization fixed region 11, and the second initialization wiring 52 is on the side of the second magnetization fixed region 12. It is arranged in the (+ X direction). Both the first initialization wiring 51 and the second initialization wiring 52 are formed so as to extend in the Y direction. As will be described later, the first initialization wiring 51 and the second initialization wiring 52 are used in an “initialization process” for first introducing the domain wall DW into the magnetization recording layer 10.

１−２．データ書き込み／データ読み出し
データ書き込みは、スピン注入を利用した“電流駆動磁壁移動方式”で行われる。書き込み電流は、ＭＴＪを貫通する方向ではなく、磁化記録層１０内を平面的に流れる。そのために上述の電流供給端子Ｔ１、Ｔ２が用いられ、それら電流供給端子Ｔ１、Ｔ２の間に書き込み電流が供給される。 1-2. Data writing / data reading Data writing is performed by a “current driven domain wall motion method” using spin injection. The write current flows in a plane in the magnetization recording layer 10, not in the direction penetrating the MTJ. For this purpose, the above-described current supply terminals T1 and T2 are used, and a write current is supplied between the current supply terminals T1 and T2.

図３Ａ及び図３Ｂは、本実施の形態に係る磁壁移動素子１に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。尚、簡単のため、図３Ａ及び図３Ｂでは、磁化記録層１０のみ図示されており、他の層は省略されている。また、第１磁化固定領域１１の磁化方向は＋Ｚ方向に固定され、第２磁化固定領域１２の磁化方向は−Ｚ方向に固定されているとする。   3A and 3B are conceptual diagrams showing a data write operation with respect to the domain wall motion element 1 according to the present exemplary embodiment. For simplicity, only the magnetization recording layer 10 is shown in FIGS. 3A and 3B, and the other layers are omitted. Further, it is assumed that the magnetization direction of the first magnetization fixed region 11 is fixed in the + Z direction, and the magnetization direction of the second magnetization fixed region 12 is fixed in the −Z direction.

図３Ａは、データ「１」（図２Ａ参照）からデータ「０」（図２Ｂ参照）への書き換え時に供給される第１書き込み電流ＩＷ１を示している。図３Ａに示されるように、第１書き込み電流ＩＷ１は、第２電流供給端子Ｔ２から、第２磁化固定領域１２、磁化反転領域１３、第１磁化固定領域１１を通って、第１電流供給端子Ｔ１へ流れる。この場合、磁化反転領域１３には、第１磁化固定領域１１からスピン電子が注入される。注入された電子のスピンは、第１境界Ｂ１にある磁壁ＤＷを第２磁化固定領域１２の方向に駆動する。その結果、磁壁ＤＷが第２境界Ｂ２へ移動し、磁化反転領域１３の磁化方向が＋Ｚ方向へスイッチする。   FIG. 3A shows the first write current IW1 supplied at the time of rewriting from data “1” (see FIG. 2A) to data “0” (see FIG. 2B). As shown in FIG. 3A, the first write current IW1 is supplied from the second current supply terminal T2 to the first current supply terminal through the second magnetization fixed region 12, the magnetization switching region 13, and the first magnetization fixed region 11. Flow to T1. In this case, spin electrons are injected from the first magnetization fixed region 11 into the magnetization switching region 13. The spin of the injected electrons drives the domain wall DW at the first boundary B <b> 1 in the direction of the second magnetization fixed region 12. As a result, the domain wall DW moves to the second boundary B2, and the magnetization direction of the magnetization switching region 13 switches to the + Z direction.

図３Ｂは、データ「０」（図２Ｂ参照）からデータ「１」（図２Ａ参照）への書き換え時に供給される第２書き込み電流ＩＷ２を示している。図３Ｂに示されるように、第２書き込み電流ＩＷ２は、第１電流供給端子Ｔ１から、第１磁化固定領域１１、磁化反転領域１３、第２磁化固定領域１２を通って、第２電流供給端子Ｔ２へ流れる。この場合、磁化反転領域１３には、第２磁化固定領域１２からスピン電子が注入される。注入された電子のスピンは、第２境界Ｂ２にある磁壁ＤＷを第１磁化固定領域１１の方向に駆動する。その結果、磁壁ＤＷが第１境界Ｂ１へ移動し、磁化反転領域１３の磁化方向が−Ｚ方向へスイッチする。   FIG. 3B shows the second write current IW2 supplied at the time of rewriting from data “0” (see FIG. 2B) to data “1” (see FIG. 2A). As shown in FIG. 3B, the second write current IW2 is supplied from the first current supply terminal T1 to the second current supply terminal through the first magnetization fixed region 11, the magnetization switching region 13, and the second magnetization fixed region 12. It flows to T2. In this case, spin electrons are injected into the magnetization switching region 13 from the second magnetization fixed region 12. The spin of the injected electrons drives the domain wall DW at the second boundary B <b> 2 in the direction of the first magnetization fixed region 11. As a result, the domain wall DW moves to the first boundary B1, and the magnetization direction of the magnetization switching region 13 switches to the −Z direction.

このように、磁化記録層１０内を平面的に流れる書き込み電流ＩＷ１，ＩＷ２によって磁壁ＤＷが移動し、磁化反転領域１３の磁化方向がスイッチする。第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２は、異なる方向のスピンを有する電子の供給源の役割を果たしている。本実施の形態によれば、磁化記録層１０として垂直磁化膜が用いられているため、面内磁化膜の場合と比較して書き込み電流が低減される。   As described above, the domain wall DW is moved by the write currents IW1 and IW2 flowing in a plane in the magnetization recording layer 10, and the magnetization direction of the magnetization switching region 13 is switched. The first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12 serve as a supply source of electrons having spins in different directions. According to the present embodiment, since a perpendicular magnetization film is used as the magnetization recording layer 10, the write current is reduced compared to the case of the in-plane magnetization film.

図４は、本実施の形態に係る磁壁移動素子１に対するデータ読み出し動作を示す概念図である。尚、簡単のため、図４では、ＭＴＪを構成する層のみ図示されており、他の層は省略されている。データ読み出し時、読み出し電流ＩＲが、第３電流供給端子Ｔ３と第１電流供給端子Ｔ１あるいは第２電流供給端子Ｔ２との間に供給される。例えば、図４に示されるように、読み出し電流ＩＲは、第３電流供給端子Ｔ３と第１電流供給端子Ｔ１との間に供給される。その結果、読み出し電流ＩＲは、トンネルバリア層２０を貫通するようにＭＴＪを流れる。そして、その読み出し電流ＩＲ、あるいは、読み出し電流ＩＲに応じた読み出し電位に基づいて、ＭＴＪの抵抗値が検出され、磁化反転領域１３の磁化方向がセンスされる。   FIG. 4 is a conceptual diagram showing a data read operation for the domain wall motion element 1 according to the present embodiment. For the sake of simplicity, only the layers constituting the MTJ are shown in FIG. 4 and the other layers are omitted. At the time of data reading, the read current IR is supplied between the third current supply terminal T3 and the first current supply terminal T1 or the second current supply terminal T2. For example, as shown in FIG. 4, the read current IR is supplied between the third current supply terminal T3 and the first current supply terminal T1. As a result, the read current IR flows through the MTJ so as to penetrate the tunnel barrier layer 20. The resistance value of the MTJ is detected based on the read current IR or the read potential corresponding to the read current IR, and the magnetization direction of the magnetization switching region 13 is sensed.

１−３．初期化方法
次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、本実施の形態に係る磁壁移動素子１に対する「初期化処理」を詳しく説明する。尚、簡単のため、図５Ａ及び図５Ｂでは、磁化記録層１０及び初期化配線５０（５１、５２）のみが図示されている。また、以下の説明において、Ｈｃ＿１１、Ｈｃ＿１２、及びＨｃ＿１３は、それぞれ、第１磁化固定領域１１、第２磁化固定領域１２、及び磁化反転領域１３の保磁力（即ち、磁化反転に必要な磁界）を表す。ここで、保磁力Ｈｃ＿１１、Ｈｃ＿１２、及びＨｃ＿１３の間で、関係式「Ｈｃ＿１１，Ｈｃ＿１２＞Ｈｃ＿１３」が成り立つとする。 1-3. Initialization Method Next, the “initialization process” for the domain wall motion element 1 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. For simplicity, FIGS. 5A and 5B show only the magnetization recording layer 10 and the initialization wiring 50 (51, 52). In the following description, Hc_11, Hc_12, and Hc_13 represent the coercive force (that is, the magnetic field necessary for magnetization reversal) of the first magnetization fixed region 11, the second magnetization fixed region 12, and the magnetization reversal region 13, respectively. Represent. Here, it is assumed that the relational expression “Hc_11, Hc_12> Hc_13” holds between the coercive forces Hc_11, Hc_12, and Hc_13.

＜第１ステップ＞
まず、図５Ａに示されるように、第１外部磁界ＨＥ１が一様に印加される。この第１外部磁界ＨＥ１の強さは、保磁力Ｈｃ＿１１、Ｈｃ＿１２、及びＨｃ＿１３よりも十分大きく（ＨＥ１＞Ｈｃ＿１１，Ｈｃ＿１２＞Ｈｃ＿１３）、磁化記録層１０の磁化は、全体的に、第１外部磁界ＨＥ１の方向を向く。例えば、第１外部磁界ＨＥ１の方向は＋Ｚ方向（第１方向）であり、磁化記録層１０全体の磁化が＋Ｚ方向を向く。その後、第１外部磁界ＨＥ１の印加が停止する。 <First step>
First, as shown in FIG. 5A, the first external magnetic field HE1 is uniformly applied. The strength of the first external magnetic field HE1 is sufficiently larger than the coercive forces Hc_11, Hc_12, and Hc_13 (HE1> Hc_11, Hc_12> Hc_13), and the magnetization of the magnetization recording layer 10 as a whole is the first external magnetic field HE1. Turn to the direction. For example, the direction of the first external magnetic field HE1 is the + Z direction (first direction), and the magnetization of the entire magnetization recording layer 10 faces the + Z direction. Thereafter, the application of the first external magnetic field HE1 is stopped.

＜第２ステップ＞
次に、図５Ｂに示されるように、第２外部磁界ＨＥ２が一様に印加される。この第２外部磁界ＨＥ２の方向は、上述の第１外部磁界ＨＥ１の方向と逆であり、例えば−Ｚ方向（第２方向）である。この時、同時に、初期化配線５０には初期化電流ＩＩが供給される。 <Second step>
Next, as shown in FIG. 5B, the second external magnetic field HE2 is uniformly applied. The direction of the second external magnetic field HE2 is opposite to the direction of the first external magnetic field HE1, and is, for example, the −Z direction (second direction). At the same time, the initialization current II is supplied to the initialization wiring 50.

より詳細には、図５Ｂに示されるように、第１初期化配線５１には、第１初期化電流ＩＩ１が−Ｙ方向に流れる。この第１初期化電流ＩＩ１によって、第１電流誘起磁界ＨＩ１が“局所的”に生成され、第１初期化配線５１近傍に配置された第１磁化固定領域１１には、＋Ｚ方向（第１方向）の成分を有する第１電流誘起磁界ＨＩ１が印加される。結果として、第１磁化固定領域１１には、−Ｚ方向（第２方向）の第２外部磁界ＨＥ２と、＋Ｚ方向（第１方向）の成分を有する第１電流誘起磁界ＨＩ１との合成磁界が印加されることになる。すなわち、第１電流誘起磁界ＨＩ１は、第２外部磁界ＨＥ２の印加による第１磁化固定領域１１の磁化反転を“防止”するように働く。言い換えれば、第１電流誘起磁界ＨＩ１は、第１磁化固定領域１１の磁化方向を＋Ｚ方向（第１方向）に維持する役割を果たす。   More specifically, as shown in FIG. 5B, the first initialization current II1 flows in the −Y direction through the first initialization wiring 51. By this first initialization current II1, the first current-induced magnetic field HI1 is generated “locally”, and the first magnetization fixed region 11 disposed in the vicinity of the first initialization wiring 51 has a + Z direction (first direction). The first current-induced magnetic field HI1 having the component (1) is applied. As a result, the first magnetization fixed region 11 has a combined magnetic field of the second external magnetic field HE2 in the −Z direction (second direction) and the first current-induced magnetic field HI1 having a component in the + Z direction (first direction). Will be applied. That is, the first current-induced magnetic field HI1 functions to “prevent” magnetization reversal of the first magnetization fixed region 11 due to application of the second external magnetic field HE2. In other words, the first current-induced magnetic field HI1 serves to maintain the magnetization direction of the first magnetization fixed region 11 in the + Z direction (first direction).

一方、第２初期化配線５２には、第２初期化電流ＩＩ２が−Ｙ方向に流れる。この第２初期化電流ＩＩ２によって、第２電流誘起磁界ＨＩ２が“局所的”に生成され、第２初期化配線５２近傍に配置された第２磁化固定領域１２には、−Ｚ方向（第２方向）の成分を有する第２電流誘起磁界ＨＩ２が印加される。結果として、第２磁化固定領域１２には、−Ｚ方向（第２方向）の第２外部磁界ＨＥ２と、−Ｚ方向（第２方向）の成分を有する第２電流誘起磁界ＨＩ２との合成磁界が印加されることになる。すなわち、第２電流誘起磁界ＨＩ２は、第２外部磁界ＨＥ２の印加による第２磁化固定領域１２の磁化反転を“促進”するように働く。言い換えれば、第２電流誘起磁界ＨＩ２は、第２磁化固定領域１２の磁化方向を−Ｚ方向（第２方向）に反転させやすくする役割を果たす。   On the other hand, the second initialization current II2 flows through the second initialization wiring 52 in the −Y direction. The second initialization current II2 generates a second current-induced magnetic field HI2 “locally”, and the second magnetization fixed region 12 disposed in the vicinity of the second initialization wiring 52 has a −Z direction (second A second current-induced magnetic field HI2 having a component of (direction) is applied. As a result, in the second magnetization fixed region 12, a combined magnetic field of the second external magnetic field HE2 in the -Z direction (second direction) and the second current-induced magnetic field HI2 having a component in the -Z direction (second direction). Will be applied. That is, the second current-induced magnetic field HI2 serves to “promote” the magnetization reversal of the second magnetization fixed region 12 by the application of the second external magnetic field HE2. In other words, the second current-induced magnetic field HI2 serves to easily reverse the magnetization direction of the second magnetization fixed region 12 in the −Z direction (second direction).

第２外部磁界ＨＥ２の大きさは任意であるが、例えば、磁化反転領域１３の磁化方向が−Ｚ方向に反転する程度に設定される（ＨＥ２＞Ｈｃ＿１３）。第１初期化電流ＩＩ１の大きさは、第１磁化固定領域１１の磁化方向が＋Ｚ方向に維持されるように設定される。第２初期化電流ＩＩ２の大きさは、第２磁化固定領域１２の磁化方向が−Ｚ方向に反転するように設定される。これにより、図５Ｂに示されるように、第１磁化固定領域１１の磁化方向が＋Ｚ方向に維持されたまま、第２磁化固定領域１２及び磁化反転領域１３の磁化方向が−Ｚ方向に反転する。その結果、第１磁化固定領域１１と磁化反転領域１３との間の第１境界Ｂ１に、磁壁ＤＷが形成（導入）される。   The magnitude of the second external magnetic field HE2 is arbitrary, but is set to such an extent that the magnetization direction of the magnetization switching region 13 is reversed in the -Z direction (HE2> Hc_13). The magnitude of the first initialization current II1 is set so that the magnetization direction of the first magnetization fixed region 11 is maintained in the + Z direction. The magnitude of the second initialization current II2 is set so that the magnetization direction of the second magnetization fixed region 12 is reversed in the −Z direction. As a result, as shown in FIG. 5B, the magnetization directions of the second magnetization fixed region 12 and the magnetization switching region 13 are reversed to the −Z direction while the magnetization direction of the first magnetization fixed region 11 is maintained in the + Z direction. . As a result, the domain wall DW is formed (introduced) at the first boundary B <b> 1 between the first magnetization fixed region 11 and the magnetization switching region 13.

このように、本実施の形態によれば、初期化処理の第２ステップにおいて、初期化配線５０（５１，５２）には初期化電流（ＩＩ１，ＩＩ２）が流れ、その初期化電流（ＩＩ１，ＩＩ２）によって電流誘起磁界（ＨＩ１，ＨＩ２）が磁化記録層１０に局所的に印加される。ここで、その電流誘起磁界の方向が第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２とで異なるように、初期化配線５０が配置されている。これにより、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２の磁化方向を、互いに逆向きに初期化しやすくなる。   Thus, according to the present embodiment, in the second step of the initialization process, the initialization current (II1, II2) flows through the initialization wiring 50 (51, 52), and the initialization current (II1, II2) flows. A current-induced magnetic field (HI1, HI2) is locally applied to the magnetization recording layer 10 by II2). Here, the initialization wiring 50 is arranged so that the direction of the current-induced magnetic field is different between the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12. Thereby, it becomes easy to initialize the magnetization directions of the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12 in opposite directions.

１−４．効果
まず、比較例として、初期化配線５０が無い場合を考える。この場合、初期化処理の第２ステップにおいて、一様な第２外部磁界ＨＥ２の印加だけによって、第１磁化固定領域１１の磁化方向を維持したまま、第２磁化固定領域１２の磁化方向を反転させる必要がある。そのためには、第１磁化固定領域１１の保磁力Ｈｃ＿１１を、第２磁化固定領域１２の保磁力Ｈｃ＿１２よりも大きくなるように磁気設計することが必要である。すなわち、関係式「Ｈｃ＿１１＞Ｈｃ＿１２＞Ｈｃ＿１３」が成り立つように、磁化記録層１０を設計することが必要である。この場合、「Ｈｃ＿１１＞ＨＥ２＞Ｈｃ＿１２」という関係式を満たす第２外部磁界ＨＥ２を印加することによって、第１磁化固定領域１１の磁化方向を維持したまま、第２磁化固定領域１２の磁化方向を反転させることが可能となる。 1-4. Effect First, as a comparative example, a case where there is no initialization wiring 50 is considered. In this case, in the second step of the initialization process, the magnetization direction of the second magnetization fixed region 12 is reversed while maintaining the magnetization direction of the first magnetization fixed region 11 only by applying the uniform second external magnetic field HE2. It is necessary to let For that purpose, it is necessary to magnetically design the coercive force Hc_11 of the first magnetization fixed region 11 to be larger than the coercive force Hc_12 of the second magnetization fixed region 12. That is, it is necessary to design the magnetic recording layer 10 so that the relational expression “Hc — 11> Hc — 12> Hc — 13” is satisfied. In this case, by applying the second external magnetic field HE2 that satisfies the relational expression “Hc — 11>HE2> Hc — 12,” the magnetization direction of the second magnetization fixed region 12 is maintained while maintaining the magnetization direction of the first magnetization fixed region 11. It can be reversed.

しかしながら、保磁力は、磁性体の幅や厚さだけでなく、他の磁性体との磁気的結合、磁性体直下の基板のラフネス、製造プロセスにおけるエッチング等による物理的ダメージ等に依っても変動する。従って、磁化固定領域１１、１２のそれぞれに関して所望の保磁力Ｈｃ＿１１、Ｈｃ＿１２が得られるように磁壁移動素子１を製造することは、非常に困難である。また、このことは、「Ｈｃ＿１１＞ＨＥ２＞Ｈｃ＿１２」という関係式を満たすべき第２外部磁界ＨＥ２の設計マージンの縮小も意味する。このように、初期化配線５０が無い比較例の場合、非常に厳密な磁気設計が必要となり、初期化処理が困難になる。   However, the coercive force fluctuates not only due to the width and thickness of the magnetic material, but also due to magnetic coupling with other magnetic materials, the roughness of the substrate directly under the magnetic material, and physical damage due to etching in the manufacturing process. To do. Therefore, it is very difficult to manufacture the domain wall motion element 1 so that the desired coercive forces Hc_11 and Hc_12 can be obtained for the magnetization fixed regions 11 and 12, respectively. This also means that the design margin of the second external magnetic field HE2 that should satisfy the relational expression “Hc — 11> HE2> Hc — 12” is reduced. Thus, in the comparative example without the initialization wiring 50, a very strict magnetic design is required, and the initialization process becomes difficult.

一方、本実施の形態によれば、初期化処理の第２ステップにおいて、初期化配線５０を用いることによって、磁化固定領域１１、１２にそれぞれ異なる向きの電流誘起磁界ＨＩ１、ＨＩ２を印加することが可能である。これにより、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２の磁化方向を、互いに逆向きに初期化しやすくなる。また、上述の関係式「Ｈｃ＿１１＞Ｈｃ＿１２＞Ｈｃ＿１３」が成り立つように、磁化記録層１０を設計する必要はない。例えば、第１磁化固定領域１１の保磁力Ｈｃ＿１１と第２磁化固定領域１２の保磁力Ｈｃ＿１２とは同じであってもよい（Ｈｃ＿１１＝Ｈｃ＿１２）。このことは、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２とを、同一材料、且つ、同一プロセスで形成してもよいことを意味する。   On the other hand, according to the present embodiment, in the second step of the initialization process, by using the initialization wiring 50, the current-induced magnetic fields HI1 and HI2 having different directions can be applied to the magnetization fixed regions 11 and 12, respectively. Is possible. Thereby, it becomes easy to initialize the magnetization directions of the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12 in opposite directions. Further, it is not necessary to design the magnetic recording layer 10 so that the above-described relational expression “Hc — 11> Hc — 12> Hc — 13” is satisfied. For example, the coercive force Hc_11 of the first magnetization fixed region 11 and the coercive force Hc_12 of the second magnetization fixed region 12 may be the same (Hc_11 = Hc_12). This means that the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12 may be formed using the same material and the same process.

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、垂直磁化膜を用いた磁壁移動型のＭＲＡＭにおいて、磁化記録層１０を容易に初期化することが可能となる。その結果、低消費電力の磁壁移動型ＭＲＡＭを、低コストで実現することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to easily initialize the magnetization recording layer 10 in the domain wall motion type MRAM using the perpendicular magnetization film. As a result, a domain wall motion type MRAM with low power consumption can be realized at low cost.

２．第２の実施の形態
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る磁壁移動素子１の構成を示す平面図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略される。第２の実施の形態によれば、初期化配線５０が磁化記録層１０の周囲を部分的に囲むように配置されている。より詳細には、第１初期化配線５１は、第１磁化固定領域１１の側面（第１境界Ｂ１以外）を囲むように配置されており、第２初期化配線５２は、第２磁化固定領域１２の側面（第２境界Ｂ２以外）を囲むように配置されている。これにより、第１の実施の形態の場合よりも小さい初期化電流（ＩＩ１，ＩＩ２）で、十分な大きさの電流誘起磁界（ＨＩ１，ＨＩ２）を印加することが可能となり、好適である。 2. Second Embodiment FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a domain wall motion element 1 according to a second embodiment of the present invention. The description overlapping with the first embodiment is omitted as appropriate. According to the second embodiment, the initialization wiring 50 is arranged so as to partially surround the magnetization recording layer 10. More specifically, the first initialization wiring 51 is disposed so as to surround the side surface (other than the first boundary B1) of the first magnetization fixed region 11, and the second initialization wiring 52 is formed in the second magnetization fixed region. It arrange | positions so that 12 side surfaces (except 2nd boundary B2) may be enclosed. This makes it possible to apply a sufficiently large current-induced magnetic field (HI1, HI2) with a smaller initialization current (II1, II2) than in the first embodiment, which is preferable.

３．第３の実施の形態
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る磁壁移動素子１の構成を示す平面図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略される。第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態における第１初期化配線５１あるいは第２初期化配線５２のいずれか一方が省略される。図７の例では、第２初期化配線５２が省略され、第１磁化固定領域１１側の第１初期化配線５１だけが設けられている。 3. Third Embodiment FIG. 7 is a plan view showing a configuration of a domain wall motion element 1 according to a third embodiment of the present invention. The description overlapping with the first embodiment is omitted as appropriate. According to the third embodiment, either the first initialization wiring 51 or the second initialization wiring 52 in the first embodiment is omitted. In the example of FIG. 7, the second initialization wiring 52 is omitted, and only the first initialization wiring 51 on the first magnetization fixed region 11 side is provided.

図８は、本実施の形態における初期化処理の第２ステップを示す概念図である。第１の実施の形態と同様に、第１初期化配線５１には初期化電流ＩＩが−Ｙ方向に流れ、第１磁化固定領域１１には＋Ｚ方向（第１方向）の成分を有する電流誘起磁界ＨＩが印加される。この第１電流誘起磁界ＨＩは、第２外部磁界ＨＥ２の印加による第１磁化固定領域１１の磁化反転を“防止”するように働く。従って、第２外部磁界ＨＥ２を適切に設定することによって、第１磁化固定領域１１の磁化方向を維持したまま、第２磁化固定領域１２の磁化方向を反転させることが可能となる。   FIG. 8 is a conceptual diagram showing the second step of the initialization process in the present embodiment. Similar to the first embodiment, the initialization current II flows in the −Y direction through the first initialization wiring 51, and the current induction having the + Z direction (first direction) component in the first magnetization fixed region 11. A magnetic field HI is applied. The first current-induced magnetic field HI acts to “prevent” magnetization reversal of the first magnetization fixed region 11 due to application of the second external magnetic field HE2. Therefore, by appropriately setting the second external magnetic field HE2, it is possible to reverse the magnetization direction of the second magnetization fixed region 12 while maintaining the magnetization direction of the first magnetization fixed region 11.

本実施の形態によれば、初期化処理の第２ステップにおいて第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２に印加される電流誘起磁界ＨＩの“強度”が異なっている。言い換えれば、印加される電流誘起磁界ＨＩの“強度”が第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２とで異なるように、初期化配線５０（第１初期化配線５１）が配置されている。これにより、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２の磁化方向を、互いに逆向きに初期化しやすくなる。   According to the present embodiment, the “intensities” of the current-induced magnetic fields HI applied to the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12 in the second step of the initialization process are different. In other words, the initialization wiring 50 (first initialization wiring 51) is arranged so that the “strength” of the applied current-induced magnetic field HI is different between the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12. Yes. Thereby, it becomes easy to initialize the magnetization directions of the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12 in opposite directions.

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同じ効果が得られる。更に、第１初期化配線５１あるいは第２初期化配線５２のいずれか一方を省略することが可能となる。   According to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, it is possible to omit either the first initialization wiring 51 or the second initialization wiring 52.

図９は、変形例を示している。本変形例は、既出の第２の実施の形態と同様である。すなわち、第１初期化配線５１は、第１磁化固定領域１１の側面（第１境界Ｂ１以外）を囲むように配置されている。これにより、より小さい初期化電流ＩＩで、十分な大きさの電流誘起磁界ＨＩを印加することが可能となり、好適である。   FIG. 9 shows a modification. This modification is the same as the second embodiment described above. That is, the first initialization wiring 51 is disposed so as to surround the side surface (other than the first boundary B1) of the first magnetization fixed region 11. This makes it possible to apply a sufficiently large current-induced magnetic field HI with a smaller initialization current II, which is preferable.

４．第４の実施の形態
図１０Ａ〜図１０Ｃは、本発明の第４の実施の形態に係る磁壁移動素子１の構成を示している。図１０Ａは斜視図であり、図１０Ｂは平面図であり、図１０Ｃは側面図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略される。 4). Fourth Embodiment FIGS. 10A to 10C show a configuration of a domain wall motion element 1 according to a fourth embodiment of the present invention. 10A is a perspective view, FIG. 10B is a plan view, and FIG. 10C is a side view. The description overlapping with the first embodiment is omitted as appropriate.

本実施の形態によれば、１本の初期化配線５０が、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２との間に挟まれた領域の下方（基板側）あるいは上方に配置される。図１０Ａ〜図１０Ｃで示される例では、Ｙ方向に延在する１本の初期化配線５０が、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２との間に挟まれた磁化反転領域１３の下方（基板側）に配置されている。   According to the present embodiment, one initialization wiring 50 is disposed below (substrate side) or above the region sandwiched between the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12. . In the example shown in FIGS. 10A to 10C, the magnetization switching region 13 in which one initialization wiring 50 extending in the Y direction is sandwiched between the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12. Is disposed below (substrate side).

図１１は、本実施の形態における初期化処理の第２ステップを示す概念図である。本実施の形態によれば、初期化配線５０に初期化電流ＩＩが＋Ｙ方向に流れる。その結果、第１磁化固定領域１１には、＋Ｚ方向（第１方向）の成分を有する第１電流誘起磁界ＨＩ１が印加され、第２磁化固定領域１２には、−Ｚ方向（第２方向）の成分を有する第２電流誘起磁界ＨＩ２が印加される。すなわち、１本の初期化配線５０で、第１の実施の形態と同じ状況を作り出すことができる。本実施の形態でも、印加される電流誘起磁界の方向が第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２とで異なるように、初期化配線５０が配置されていると言える。これにより、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２の磁化方向を、互いに逆向きに初期化しやすくなる。   FIG. 11 is a conceptual diagram showing the second step of the initialization process in the present embodiment. According to the present embodiment, the initialization current II flows through the initialization wiring 50 in the + Y direction. As a result, a first current-induced magnetic field HI1 having a component in the + Z direction (first direction) is applied to the first magnetization fixed region 11, and a −Z direction (second direction) is applied to the second magnetization fixed region 12. A second current-induced magnetic field HI2 having the following components is applied. That is, the same situation as in the first embodiment can be created with one initialization wiring 50. Also in this embodiment, it can be said that the initialization wiring 50 is arranged so that the direction of the applied current-induced magnetic field is different between the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12. Thereby, it becomes easy to initialize the magnetization directions of the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12 in opposite directions.

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同じ効果が得られる。更に、初期化配線５０の本数を減らすことが可能となる。   According to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, the number of initialization wirings 50 can be reduced.

５．第５の実施の形態
図１２Ａ〜図１２Ｃは、本発明の第５の実施の形態に係る磁壁移動素子１の構成を示している。図１２Ａは斜視図であり、図１２Ｂは平面図であり、図１２Ｃは側面図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略される。 5. Fifth Embodiment FIGS. 12A to 12C show a configuration of a domain wall motion element 1 according to a fifth embodiment of the present invention. 12A is a perspective view, FIG. 12B is a plan view, and FIG. 12C is a side view. The description overlapping with the first embodiment is omitted as appropriate.

本実施の形態によれば、磁化記録層１０は、第１磁化固定領域１１と磁化反転領域１３を備えている。第２磁化固定領域１２と第２磁性層４２は省略されている。その代わり、図１２Ａ〜図１２Ｃに示されるように、補助配線６０が設けられている。この補助配線６０は、磁化記録層１０から電気的に絶縁されている。また、補助配線６０は、第２磁化固定領域１２に相当する領域にＸ方向の磁界成分を印加できるように配置されている。例えば、図１２Ａ〜図１２Ｃでは、補助配線６０は、Ｙ方向に延在しており、且つ、第２磁化固定領域１２に相当する領域に部分的にオーバーラップしている。   According to the present embodiment, the magnetization recording layer 10 includes the first magnetization fixed region 11 and the magnetization switching region 13. The second magnetization fixed region 12 and the second magnetic layer 42 are omitted. Instead, as shown in FIGS. 12A to 12C, auxiliary wiring 60 is provided. The auxiliary wiring 60 is electrically insulated from the magnetization recording layer 10. The auxiliary wiring 60 is arranged so that a magnetic field component in the X direction can be applied to a region corresponding to the second magnetization fixed region 12. For example, in FIGS. 12A to 12C, the auxiliary wiring 60 extends in the Y direction and partially overlaps a region corresponding to the second magnetization fixed region 12.

補助配線６０は、データ書き込み時に、第２磁化固定領域１２の代わりに磁壁ＤＷを停止させるために用いられる。図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して、本実施の形態におけるデータ書き込み動作を説明する。尚、図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて、磁化記録層１０及び補助配線６０のみ図示されており、他の層は省略されている。   The auxiliary wiring 60 is used to stop the domain wall DW instead of the second magnetization fixed region 12 at the time of data writing. With reference to FIGS. 13A and 13B, a data write operation in the present embodiment will be described. In FIGS. 13A and 13B, only the magnetization recording layer 10 and the auxiliary wiring 60 are shown, and the other layers are omitted.

まず、図１３Ａに示される状態を考える。図１３Ａにおいて、磁壁ＤＷは、第１磁化固定領域１１と磁化反転領域１３との間の第１境界Ｂ１に存在している。その磁壁ＤＷを移動させるために、第１書き込み電流ＩＷ１が第２電流供給端子Ｔ２から第１電流供給端子Ｔ１に供給される。その結果、磁壁ＤＷが第１境界Ｂ１から＋Ｘ方向に移動する。   First, consider the state shown in FIG. 13A. In FIG. 13A, the domain wall DW exists at the first boundary B <b> 1 between the first magnetization fixed region 11 and the magnetization switching region 13. In order to move the domain wall DW, the first write current IW1 is supplied from the second current supply terminal T2 to the first current supply terminal T1. As a result, the domain wall DW moves in the + X direction from the first boundary B1.

このとき、補助配線６０には、−Ｙ方向の補助電流ＩＡが供給される。この補助電流ＩＡによって、補助磁界ＨＡが“局所的”に生成され、第２磁化固定領域１２に相当する領域（磁化記録層１０の端部のうち、第１磁化固定領域１１とは逆側の端部）には、＋Ｘ方向の成分を有する補助磁界ＨＡが印加される。後に説明されるように、このような面内方向の磁界成分は、磁壁移動が発生するしきい値電流密度を増加させる。すなわち、面内方向の磁界成分を有する補助磁界ＨＡの印加により、磁壁ＤＷは移動しにくくなる。結果として、図１３Ｂに示されるように、磁壁ＤＷは、磁化記録層１０中の位置Ｂ３において停止する。磁壁ＤＷが磁化記録層１０から抜け出ることが防止される。   At this time, the auxiliary wiring 60 is supplied with the auxiliary current IA in the −Y direction. By this auxiliary current IA, an auxiliary magnetic field HA is generated “locally” and corresponds to the second magnetization fixed region 12 (of the end portion of the magnetization recording layer 10 on the side opposite to the first magnetization fixed region 11). The auxiliary magnetic field HA having a component in the + X direction is applied to the end portion. As will be described later, such a magnetic field component in the in-plane direction increases the threshold current density at which domain wall motion occurs. That is, the domain wall DW becomes difficult to move by applying the auxiliary magnetic field HA having a magnetic field component in the in-plane direction. As a result, as shown in FIG. 13B, the domain wall DW stops at a position B3 in the magnetization recording layer 10. The domain wall DW is prevented from coming out of the magnetization recording layer 10.

図１４は、しきい値電流密度の面内磁界強度依存性を示すグラフ図である。縦軸は、磁壁移動が発生するしきい値電流密度を表し、横軸は、磁化記録層１０に印加されるＸ方向の面内磁界を表している。尚、図１４に示される結果は、Ｌａｎｄａｕ−Ｌｉｆｓｈｉｔｚ−Ｇｉｌｂｅｒｔ（ＬＬＧ）方程式に基づく磁壁１次元モデルを用いたシミュレーションにより得られた。黒丸は磁壁の回転方向が右方向の場合を表し、三角は磁壁の回転方向が左方向の場合を表す。図１４に示されるように、Ｘ方向に沿った面内磁界が十分に印加されると、しきい値電流密度が増加することが分かる。その結果、磁壁ＤＷは移動しにくくなる。   FIG. 14 is a graph showing the dependence of the threshold current density on the in-plane magnetic field strength. The vertical axis represents the threshold current density at which domain wall motion occurs, and the horizontal axis represents the in-plane magnetic field in the X direction applied to the magnetization recording layer 10. The results shown in FIG. 14 were obtained by simulation using a one-dimensional domain wall model based on the Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) equation. A black circle represents a case where the rotation direction of the domain wall is rightward, and a triangle represents a case where the rotation direction of the domain wall is leftward. As shown in FIG. 14, it can be seen that the threshold current density increases when the in-plane magnetic field along the X direction is sufficiently applied. As a result, the domain wall DW becomes difficult to move.

尚、磁化記録層１０中のある位置で停止した磁壁ＤＷは、外力が働かない限り、その位置に安定して留まり続けることができる。それは、垂直磁気異方性を有する材料においては、無数のピニングサイトが存在し、それらが十分な熱安定性を有するためである。   The domain wall DW stopped at a certain position in the magnetization recording layer 10 can remain stably at that position unless an external force is applied. This is because there are innumerable pinning sites in the material having perpendicular magnetic anisotropy, and they have sufficient thermal stability.

本実施の形態によれば、第２磁化固定領域１２が省略されるため、磁化記録層１０の磁気設計及び初期化が容易になる。また、第２磁化固定領域１２及び第２磁性層４２が省略されるため、製造プロセス数も低減される。   According to the present embodiment, since the second magnetization fixed region 12 is omitted, the magnetic design and initialization of the magnetization recording layer 10 are facilitated. Further, since the second magnetization fixed region 12 and the second magnetic layer 42 are omitted, the number of manufacturing processes is also reduced.

６．第６の実施の形態
図１５Ａ〜図１５Ｃは、本発明の第６の実施の形態に係る磁壁移動素子１の構成を示している。図１５Ａは斜視図であり、図１５Ｂは平面図であり、図１５Ｃは側面図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略される。 6). Sixth Embodiment FIGS. 15A to 15C show a configuration of a domain wall motion element 1 according to a sixth embodiment of the present invention. 15A is a perspective view, FIG. 15B is a plan view, and FIG. 15C is a side view. The description overlapping with the first embodiment is omitted as appropriate.

本実施の形態によれば、磁化記録層１０は、磁化反転領域１３だけを備えている。第１磁化固定領域１１、第１磁性層４１、第２磁化固定領域１２及び第２磁性層４２は省略されている。その代わり、図１５Ａ〜図１５Ｃに示されるように、第１補助配線６１及び第２補助配線６２が設けられている。第１補助配線６１及び第２補助配線６２は、磁化記録層１０から電気的に絶縁されている。   According to the present embodiment, the magnetization recording layer 10 includes only the magnetization switching region 13. The first magnetization fixed region 11, the first magnetic layer 41, the second magnetization fixed region 12, and the second magnetic layer 42 are omitted. Instead, as shown in FIGS. 15A to 15C, a first auxiliary wiring 61 and a second auxiliary wiring 62 are provided. The first auxiliary wiring 61 and the second auxiliary wiring 62 are electrically insulated from the magnetization recording layer 10.

第１補助配線６１は、第１磁化固定領域１１に相当する領域にＸ方向の磁界成分を印加できるように配置されている。例えば、図１５Ａ〜図１５Ｃでは、第１補助配線６１は、Ｙ方向に延在しており、且つ、第１磁化固定領域１１に相当する領域に部分的にオーバーラップしている。   The first auxiliary wiring 61 is arranged so that a magnetic field component in the X direction can be applied to a region corresponding to the first magnetization fixed region 11. For example, in FIGS. 15A to 15C, the first auxiliary wiring 61 extends in the Y direction and partially overlaps a region corresponding to the first magnetization fixed region 11.

第２補助配線６２は、第２磁化固定領域１２に相当する領域にＸ方向の磁界成分を印加できるように配置されている。例えば、図１５Ａ〜図１５Ｃでは、第２補助配線６２は、Ｙ方向に延在しており、且つ、第２磁化固定領域１２に相当する領域に部分的にオーバーラップしている。   The second auxiliary wiring 62 is arranged so that a magnetic field component in the X direction can be applied to a region corresponding to the second magnetization fixed region 12. For example, in FIGS. 15A to 15C, the second auxiliary wiring 62 extends in the Y direction and partially overlaps a region corresponding to the second magnetization fixed region 12.

既出の第５の実施の形態と同様に、補助配線６１、６２は、データ書き込み時に、磁化固定領域１１、１２の代わりに磁壁ＤＷを停止させるために用いられる。図１６Ａ及び図１６Ｂを参照して、本実施の形態におけるデータ書き込み動作を説明する。尚、図１６Ａ及び図１６Ｂにおいて、磁化記録層１０及び補助配線６１、６２のみ図示されており、他の層は省略されている。   Similar to the fifth embodiment, the auxiliary wirings 61 and 62 are used to stop the domain wall DW instead of the magnetization fixed regions 11 and 12 at the time of data writing. With reference to FIGS. 16A and 16B, a data write operation in the present embodiment will be described. 16A and 16B, only the magnetization recording layer 10 and the auxiliary wirings 61 and 62 are shown, and the other layers are omitted.

図１６Ａに示されるように、第１書き込み電流ＩＷ１の供給と同時に、第２補助配線６２には＋Ｙ方向の第１補助電流ＩＡ１が供給される。この第１補助電流ＩＡ１によって、第１補助磁界ＨＡ１が“局所的”に生成され、第２磁化固定領域１２に相当する領域（磁化記録層１０の一方の端部）には、−Ｘ方向の成分を有する第１補助磁界ＨＡ１が印加される。上述の通り、このような面内方向の磁界成分は、磁壁移動が発生するしきい値電流密度を増加させる。すなわち、面内方向の磁界成分を有する第１補助磁界ＨＡ１の印加により、磁壁ＤＷは移動しにくくなる。結果として、図１６Ａに示されるように、磁壁ＤＷは、磁化記録層１０中で停止する。   As shown in FIG. 16A, the first auxiliary current IA1 in the + Y direction is supplied to the second auxiliary wiring 62 simultaneously with the supply of the first write current IW1. By this first auxiliary current IA1, the first auxiliary magnetic field HA1 is generated "locally", and in a region corresponding to the second magnetization fixed region 12 (one end portion of the magnetization recording layer 10) in the -X direction. A first auxiliary magnetic field HA1 having a component is applied. As described above, such a magnetic field component in the in-plane direction increases the threshold current density at which domain wall motion occurs. That is, the domain wall DW becomes difficult to move by applying the first auxiliary magnetic field HA1 having a magnetic field component in the in-plane direction. As a result, as shown in FIG. 16A, the domain wall DW stops in the magnetization recording layer 10.

図１６Ｂに示されるように、第２書き込み電流ＩＷ２の供給と同時に、第１補助配線６１には＋Ｙ方向の第２補助電流ＩＡ２が供給される。この第２補助電流ＩＡ２によって、第２補助磁界ＨＡ２が“局所的”に生成され、第１磁化固定領域１１に相当する領域（磁化記録層１０の他方の端部）には、−Ｘ方向の成分を有する第２補助磁界ＨＡ２が印加される。上述の通り、このような面内方向の磁界成分は、磁壁移動が発生するしきい値電流密度を増加させる。すなわち、面内方向の磁界成分を有する第２補助磁界ＨＡ２の印加により、磁壁ＤＷは移動しにくくなる。結果として、図１６Ｂに示されるように、磁壁ＤＷは、磁化記録層１０中で停止する。   As shown in FIG. 16B, simultaneously with the supply of the second write current IW2, the second auxiliary current IA2 in the + Y direction is supplied to the first auxiliary wiring 61. The second auxiliary current IA2 generates a second auxiliary magnetic field HA2 "locally", and a region corresponding to the first magnetization fixed region 11 (the other end of the magnetization recording layer 10) A second auxiliary magnetic field HA2 having a component is applied. As described above, such a magnetic field component in the in-plane direction increases the threshold current density at which domain wall motion occurs. That is, the domain wall DW becomes difficult to move by applying the second auxiliary magnetic field HA2 having a magnetic field component in the in-plane direction. As a result, the domain wall DW stops in the magnetization recording layer 10 as shown in FIG. 16B.

本実施の形態によれば、第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２が省略されるため、磁化記録層１０の磁気設計及び初期化が容易になる。また、第１磁化固定領域１１、第１磁性層４１、第２磁化固定領域１２及び第２磁性層４２が省略されるため、製造プロセス数も低減される。   According to the present embodiment, since the first magnetization fixed region 11 and the second magnetization fixed region 12 are omitted, the magnetic design and initialization of the magnetization recording layer 10 are facilitated. Further, since the first magnetization fixed region 11, the first magnetic layer 41, the second magnetization fixed region 12, and the second magnetic layer 42 are omitted, the number of manufacturing processes is also reduced.

７．第７の実施の形態
既出の第１〜第４の実施の形態において、初期化配線５０を、第５〜第６の実施の形態で説明されたような補助配線として利用することもできる。すなわち、データ書き込み時に、初期化配線５０に補助電流ＩＡが供給される。これにより、磁化固定領域１１、１２に磁壁ＤＷが侵入しにくくなる。 7). Seventh Embodiment In the first to fourth embodiments described above, the initialization wiring 50 can also be used as an auxiliary wiring as described in the fifth to sixth embodiments. That is, the auxiliary current IA is supplied to the initialization wiring 50 at the time of data writing. This makes it difficult for the domain wall DW to enter the magnetization fixed regions 11 and 12.

以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。   A part or all of the above-described embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.

（付記１）
磁壁移動型の磁気ランダムアクセスメモリであって、
垂直磁化膜である磁化記録層と、
前記磁化記録層から電気的に絶縁された初期化配線と
を備え、
前記磁化記録層は、
磁化方向が第１方向に固定された第１磁化固定領域と、
磁化方向が第２方向に固定された第２磁化固定領域と、
磁化方向が反転可能であり、前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間をつなぐように設けられた磁化反転領域と
を有し、
前記第１磁化固定領域あるいは前記第２磁化固定領域と前記磁化反転領域との境界には磁壁が形成され、
前記磁壁を前記磁化記録層に導入する初期化処理の際、前記初期化配線には初期化電流が流れ、前記初期化電流によって前記磁化記録層には電流誘起磁界が印加され、
前記電流誘起磁界の強度あるいは方向が前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域とで異なるように、前記初期化配線が配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 (Appendix 1)
A domain wall motion type magnetic random access memory,
A magnetization recording layer which is a perpendicular magnetization film;
An initialization wiring electrically insulated from the magnetization recording layer,
The magnetization recording layer is
A first magnetization fixed region in which the magnetization direction is fixed in the first direction;
A second magnetization fixed region in which the magnetization direction is fixed in the second direction;
A magnetization reversal region provided so as to connect between the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region;
A domain wall is formed at a boundary between the first magnetization fixed region or the second magnetization fixed region and the magnetization switching region,
During the initialization process for introducing the domain wall into the magnetization recording layer, an initialization current flows through the initialization wiring, and a current-induced magnetic field is applied to the magnetization recording layer by the initialization current,
The magnetic random access memory, wherein the initialization wiring is arranged so that the intensity or direction of the current-induced magnetic field differs between the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region.

（付記２）
付記１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化処理の際、前記第１磁化固定領域には前記第１方向の成分を有する第１電流誘起磁界が印加され、前記第２磁化固定領域には前記第２方向の成分を有する第２電流誘起磁界が印加される
磁気ランダムアクセスメモリ。 (Appendix 2)
The magnetic random access memory according to appendix 1,
During the initialization process, a first current-induced magnetic field having a component in the first direction is applied to the first magnetization fixed region, and a second current having a component in the second direction is applied to the second magnetization fixed region. Magnetic random access memory to which a current-induced magnetic field is applied.

（付記３）
付記２に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化配線は、前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間に挟まれた領域の下方あるいは上方に配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 (Appendix 3)
The magnetic random access memory according to appendix 2,
The initialization wiring is disposed below or above a region sandwiched between the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region. Magnetic random access memory.

（付記４）
付記２に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化配線は、
前記第１磁化固定領域の側方に配置され、前記初期化処理の際に第１初期化電流が流れる第１初期化配線と、
前記第２磁化固定領域の側方に配置され、前記初期化処理の際に第２初期化電流が流れる第２初期化配線と
を備え、
前記第１初期化電流によって前記第１磁化固定領域には前記第１電流誘起磁界が印加され、
前記第２初期化電流によって前記第２磁化固定領域には前記第２電流誘起磁界が印加される
磁気ランダムアクセスメモリ。 (Appendix 4)
The magnetic random access memory according to appendix 2,
The initialization wiring is
A first initialization wiring disposed on a side of the first magnetization fixed region and through which a first initialization current flows during the initialization process;
A second initialization wiring disposed on a side of the second magnetization fixed region and through which a second initialization current flows during the initialization process,
The first current-induced magnetic field is applied to the first magnetization fixed region by the first initialization current,
The magnetic random access memory, wherein the second current-induced magnetic field is applied to the second magnetization fixed region by the second initialization current.

（付記５）
付記１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第１磁化固定領域は、前記磁化反転領域との境界面以外に側面を有し、
前記第２磁化固定領域は、前記磁化反転領域との境界面以外に側面を有し、
前記第１初期化配線は、前記第１磁化固定領域の前記側面を囲むように配置されており、
前記第２初期化配線は、前記第２磁化固定領域の前記側面を囲むように配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 (Appendix 5)
The magnetic random access memory according to appendix 1,
The first magnetization fixed region has a side surface other than the boundary surface with the magnetization switching region,
The second magnetization fixed region has a side surface other than the boundary surface with the magnetization switching region,
The first initialization wiring is arranged so as to surround the side surface of the first magnetization fixed region,
The magnetic random access memory, wherein the second initialization wiring is disposed so as to surround the side surface of the second magnetization fixed region.

（付記６）
付記１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化配線は、前記第１磁化固定領域及び前記第２磁化固定領域のうち一方の側方に配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 (Appendix 6)
The magnetic random access memory according to appendix 1,
The initialization wiring is arranged on one side of the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region. Magnetic random access memory.

（付記７）
付記６に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第１磁化固定領域及び前記第２磁化固定領域のうち前記一方は、前記磁化反転領域との境界面以外に側面を有し、
前記初期化配線は、前記側面を囲むように配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 (Appendix 7)
The magnetic random access memory according to appendix 6,
The one of the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region has a side surface other than the boundary surface with the magnetization switching region,
The initialization wiring is arranged so as to surround the side surface. Magnetic random access memory.

（付記８）
付記１乃至７のいずれか一項に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
更に、
前記第１磁化固定領域に電気的に接続された第１電流供給端子と、
前記第２磁化固定両機に電気的に接続された第２電流供給端子と
を備え、
データ書き込み時、書き込み電流が前記第１電流供給端子と前記第２電流供給端子との間に供給される
磁気ランダムアクセスメモリ。 (Appendix 8)
The magnetic random access memory according to any one of appendices 1 to 7,
Furthermore,
A first current supply terminal electrically connected to the first magnetization fixed region;
A second current supply terminal electrically connected to the second magnetization fixed both machines,
A magnetic random access memory in which a write current is supplied between the first current supply terminal and the second current supply terminal when writing data.

（付記９）
磁気ランダムアクセスメモリの初期化方法であって、
前記磁気ランダムアクセスメモリは、
垂直磁化膜である磁化記録層と、
前記磁化記録層から電気的に絶縁された初期化配線と
を備え、
前記磁化記録層は、
第１磁化固定領域と、
第２磁化固定領域と、
前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間をつなぐように設けられた磁化反転領域と
を有し、
前記初期化配線には初期化電流が流れ、前記初期化電流によって前記磁化記録層には電流誘起磁界が印加され、
前記電流誘起磁界の強度あるいは方向が前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域とで異なるように、前記初期化配線が配置されており、
前記初期化方法は、
前記磁化記録層に第１方向の外部磁界を印加し、前記磁化記録層の磁化方向を前記第１方向に向けるステップと、
前記磁化記録層に第２方向の外部磁界を印加すると共に、前記初期化配線に前記初期化電流を供給することにより、前記第１磁化固定領域の磁化方向を前記第１方向に維持したまま、前記第２磁化固定領域の磁化方向を前記第２方向に反転させるステップと
を含む
磁気ランダムアクセスメモリの初期化方法。 (Appendix 9)
An initialization method for a magnetic random access memory,
The magnetic random access memory is
A magnetization recording layer which is a perpendicular magnetization film;
An initialization wiring electrically insulated from the magnetization recording layer,
The magnetization recording layer is
A first magnetization fixed region;
A second magnetization fixed region;
A magnetization inversion region provided so as to connect between the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region;
An initialization current flows through the initialization wiring, and a current-induced magnetic field is applied to the magnetization recording layer by the initialization current,
The initialization wiring is arranged so that the intensity or direction of the current-induced magnetic field is different between the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region,
The initialization method is:
Applying an external magnetic field in a first direction to the magnetization recording layer and directing the magnetization direction of the magnetization recording layer in the first direction;
While applying an external magnetic field in the second direction to the magnetization recording layer and supplying the initialization current to the initialization wiring, while maintaining the magnetization direction of the first magnetization fixed region in the first direction, Reversing the magnetization direction of the second magnetization fixed region in the second direction. An initialization method for a magnetic random access memory.

（付記１０）
磁壁移動型の磁気ランダムアクセスメモリであって、
垂直磁化膜であり、磁壁を有する磁化記録層と、
データ書き込み時に、前記磁壁を移動させるための書き込み電流を前記磁化記録層に供給する電流供給端子と、
前記磁化記録層から電気的に絶縁され、前記データ書き込み時に補助電流が流れる補助配線と
を備え、
前記補助電流によって、前記磁化記録層の少なくとも一方の端部には、面内方向の補助磁界が印加される
磁気ランダムアクセスメモリ。 (Appendix 10)
A domain wall motion type magnetic random access memory,
A perpendicular magnetization film, a magnetization recording layer having a domain wall;
A current supply terminal for supplying a write current for moving the domain wall to the magnetization recording layer during data writing;
An auxiliary wiring that is electrically insulated from the magnetization recording layer and through which an auxiliary current flows when the data is written,
An in-plane auxiliary magnetic field is applied to at least one end of the magnetization recording layer by the auxiliary current. Magnetic random access memory.

１ 磁壁移動素子
１０ 磁化記録層
１１ 第１磁化固定領域
１２ 第２磁化固定領域
１３ 磁化反転領域
２０ トンネルバリア層
３０ 磁化固定層
４１ 第１磁性層
４２ 第２磁性層
５０ 初期化配線
５１ 第１初期化配線
５２ 第２初期化配線
６０ 補助配線
６１ 第１補助配線
６２ 第２補助配線
Ｂ１ 第１境界
Ｂ２ 第２境界
ＤＷ 磁壁
ＨＡ 補助磁界
ＨＡ１ 第１補助磁界
ＨＡ２ 第２補助磁界
ＨＥ１ 第１外部磁界
ＨＥ２ 第２外部磁界
ＨＩ 電流誘起磁界
ＨＩ１ 第１電流誘起磁界
ＨＩ２ 第２電流誘起磁界
ＩＡ 補助電流
ＩＡ１ 第１補助電流
ＩＡ２ 第２補助電流
ＩＩ 初期化電流
ＩＩ１ 第１初期化電流
ＩＩ２ 第２初期化電流
ＩＲ 読み出し電流
ＩＷ１ 第１書き込み電流
ＩＷ２ 第２書き込み電流
Ｔ１ 第１電流供給端子
Ｔ２ 第２電流供給端子
Ｔ３ 第３電流供給端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Domain wall moving element 10 Magnetization recording layer 11 1st magnetization fixed area | region 12 2nd magnetization fixed area | region 13 Magnetization inversion area | region 20 Tunnel barrier layer 30 Magnetization fixed layer 41 1st magnetic layer 42 2nd magnetic layer 50 Initialization wiring 51 1st initial stage Wiring 52 second initialization wiring 60 auxiliary wiring 61 first auxiliary wiring 62 second auxiliary wiring B1 first boundary B2 second boundary DW domain wall HA auxiliary magnetic field HA1 first auxiliary magnetic field HA2 second auxiliary magnetic field HE1 first external magnetic field HE2 Second external magnetic field HI Current induced magnetic field HI1 First current induced magnetic field HI2 Second current induced magnetic field IA Auxiliary current IA1 First auxiliary current IA2 Second auxiliary current II Initializing current II1 First initializing current II2 Second initializing current IR Read current IW1 First write current IW2 Second write current T1 First current supply terminal T2 Second current supply terminal T3 Third current supply terminal

Claims (8)

磁壁移動型の磁気ランダムアクセスメモリであって、
垂直磁化膜である磁化記録層と、
前記磁化記録層から電気的に絶縁された初期化配線と
を備え、
前記磁化記録層は、
磁化方向が第１方向に固定された第１磁化固定領域と、
磁化方向が第２方向に固定された第２磁化固定領域と、
磁化方向が反転可能であり、前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間をつなぐように設けられた磁化反転領域と
を有し、
前記第１磁化固定領域あるいは前記第２磁化固定領域と前記磁化反転領域との境界には磁壁が形成され、
前記磁壁を前記磁化記録層に導入する初期化処理の際、前記初期化配線には初期化電流が流れ、前記初期化電流によって、前記磁化記録層の前記第１磁化固定領域には前記第１方向の成分を有する第１電流誘起磁界が印加されると共に、前記磁化記録層の前記第２磁化固定領域には前記第２方向の成分を有する第２電流誘起磁界が印加され、
前記第１電流誘起磁界及び前記第２電流誘起磁界の強度あるいは前記第１電流誘起磁界及び前記第２電流誘起磁界の方向が前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域とで異なるように、前記初期化配線が配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 A domain wall motion type magnetic random access memory,
A magnetization recording layer which is a perpendicular magnetization film;
An initialization wiring electrically insulated from the magnetization recording layer,
The magnetization recording layer is
A first magnetization fixed region in which the magnetization direction is fixed in the first direction;
A second magnetization fixed region in which the magnetization direction is fixed in the second direction;
A magnetization reversal region provided so as to connect between the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region;
A domain wall is formed at a boundary between the first magnetization fixed region or the second magnetization fixed region and the magnetization switching region,
During initialization process of introducing the domain wall to the magnetic recording layer, the initialization current flows to the initialization wiring, depending on the initialization current, the the first magnetization fixed region of the magnetic recording layer A first current-induced magnetic field having a component in the first direction is applied, and a second current-induced magnetic field having a component in the second direction is applied to the second magnetization fixed region of the magnetization recording layer,
Intensities of the first current induced magnetic field and the second current induced magnetic field or directions of the first current induced magnetic field and the second current induced magnetic field are different between the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region. A magnetic random access memory in which the initialization wiring is arranged. 請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化配線は、前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間に挟まれた領域の下方あるいは上方に配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 The magnetic random access memory according to claim 1 ,
The initialization wiring is disposed below or above a region sandwiched between the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region. Magnetic random access memory. 請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化配線は、
前記第１磁化固定領域の側方に配置され、前記初期化処理の際に第１初期化電流が流れる第１初期化配線と、
前記第２磁化固定領域の側方に配置され、前記初期化処理の際に第２初期化電流が流れる第２初期化配線と
を備え、
前記第１初期化電流によって前記第１磁化固定領域には前記第１電流誘起磁界が印加され、
前記第２初期化電流によって前記第２磁化固定領域には前記第２電流誘起磁界が印加される
磁気ランダムアクセスメモリ。 The magnetic random access memory according to claim 1 ,
The initialization wiring is
A first initialization wiring disposed on a side of the first magnetization fixed region and through which a first initialization current flows during the initialization process;
A second initialization wiring disposed on a side of the second magnetization fixed region and through which a second initialization current flows during the initialization process,
The first current-induced magnetic field is applied to the first magnetization fixed region by the first initialization current,
The magnetic random access memory, wherein the second current-induced magnetic field is applied to the second magnetization fixed region by the second initialization current. 請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第１磁化固定領域は、前記磁化反転領域との境界面以外に側面を有し、
前記第２磁化固定領域は、前記磁化反転領域との境界面以外に側面を有し、
前記第１初期化配線は、前記第１磁化固定領域の前記側面を囲むように配置されており、
前記第２初期化配線は、前記第２磁化固定領域の前記側面を囲むように配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 The magnetic random access memory according to claim 1,
The first magnetization fixed region has a side surface other than the boundary surface with the magnetization switching region,
The second magnetization fixed region has a side surface other than the boundary surface with the magnetization switching region,
The first initialization wiring is arranged so as to surround the side surface of the first magnetization fixed region,
The magnetic random access memory, wherein the second initialization wiring is disposed so as to surround the side surface of the second magnetization fixed region. 請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化配線は、前記第１磁化固定領域及び前記第２磁化固定領域のうち一方の側方に配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 The magnetic random access memory according to claim 1,
The initialization wiring is arranged on one side of the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region. Magnetic random access memory. 請求項５に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第１磁化固定領域及び前記第２磁化固定領域のうち前記一方は、前記磁化反転領域との境界面以外に側面を有し、
前記初期化配線は、前記側面を囲むように配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。 The magnetic random access memory according to claim 5 ,
The one of the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region has a side surface other than the boundary surface with the magnetization switching region,
The initialization wiring is arranged so as to surround the side surface. Magnetic random access memory. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
更に、
前記第１磁化固定領域に電気的に接続された第１電流供給端子と、
前記第２磁化固定領域に電気的に接続された第２電流供給端子と
を備え、
データ書き込み時、書き込み電流が前記第１電流供給端子と前記第２電流供給端子との間に供給される
磁気ランダムアクセスメモリ。 The magnetic random access memory according to any one of claims 1 to 6 ,
Furthermore,
A first current supply terminal electrically connected to the first magnetization fixed region;
A second current supply terminal electrically connected to the second magnetization fixed region ,
A magnetic random access memory in which a write current is supplied between the first current supply terminal and the second current supply terminal when writing data. 磁気ランダムアクセスメモリの初期化方法であって、
前記磁気ランダムアクセスメモリは、
垂直磁化膜である磁化記録層と、
前記磁化記録層から電気的に絶縁された初期化配線と
を備え、
前記磁化記録層は、
磁化方向を第１方向に固定すべき第１磁化固定領域と、
磁化方向を第２方向に固定すべき第２磁化固定領域と、
前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間をつなぐように設けられた磁化反転領域と
を有し、
前記初期化配線には初期化電流が流れ、前記初期化電流によって、前記磁化記録層の前記第１磁化固定領域には前記第１方向の成分を有する第１電流誘起磁界が印加されると共に、前記磁化記録層の前記第２磁化固定領域には前記第２方向の成分を有する第２電流誘起磁界が印加され、
前記第１電流誘起磁界及び前記第２電流誘起磁界の強度あるいは前記第１電流誘起磁界及び前記第２電流誘起磁界の方向が前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域とで異なるように、前記初期化配線が配置されており、
前記初期化方法は、
前記磁化記録層に第１方向の外部磁界を印加し、前記磁化記録層の磁化方向を前記第１方向に向けるステップと、
前記磁化記録層に第２方向の外部磁界を印加すると共に、前記初期化配線に前記初期化電流を供給することにより、前記第１磁化固定領域の磁化方向を前記第１方向に維持したまま、前記第２磁化固定領域の磁化方向を前記第２方向に反転させるステップと
を含む
磁気ランダムアクセスメモリの初期化方法。 An initialization method for a magnetic random access memory,
The magnetic random access memory is
A magnetization recording layer which is a perpendicular magnetization film;
An initialization wiring electrically insulated from the magnetization recording layer,
The magnetization recording layer is
A first magnetization fixed region whose magnetization direction should be fixed in the first direction ;
A second magnetization fixed region whose magnetization direction should be fixed in the second direction ;
A magnetization inversion region provided so as to connect between the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region;
An initialization current flows through the initialization wiring, and a first current-induced magnetic field having a component in the first direction is applied to the first magnetization fixed region of the magnetization recording layer by the initialization current , A second current-induced magnetic field having a component in the second direction is applied to the second magnetization fixed region of the magnetization recording layer;
Intensities of the first current induced magnetic field and the second current induced magnetic field or directions of the first current induced magnetic field and the second current induced magnetic field are different between the first magnetization fixed region and the second magnetization fixed region. , The initialization wiring is arranged,
The initialization method is:
Applying an external magnetic field in a first direction to the magnetization recording layer and directing the magnetization direction of the magnetization recording layer in the first direction;
While applying an external magnetic field in the second direction to the magnetization recording layer and supplying the initialization current to the initialization wiring, while maintaining the magnetization direction of the first magnetization fixed region in the first direction, Reversing the magnetization direction of the second magnetization fixed region in the second direction. An initialization method for a magnetic random access memory.
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