JPH04345987A - Magnetic thin film memory and its recording/reproducing method - Google Patents

Magnetic thin film memory and its recording/reproducing method

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JPH04345987A
JPH04345987A JP3119780A JP11978091A JPH04345987A JP H04345987 A JPH04345987 A JP H04345987A JP 3119780 A JP3119780 A JP 3119780A JP 11978091 A JP11978091 A JP 11978091A JP H04345987 A JPH04345987 A JP H04345987A
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JP
Japan
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thin film
magnetic thin
film memory
line
current
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Application number
JP3119780A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Tsutsumi
和彦 堤
Tatsuya Fukami
達也 深見
Shinji Tanabe
信二 田辺
Yuuzou Oodoi
雄三 大土井
Hiroshi Kobayashi
浩 小林
Hiroshi Shibata
浩 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to DE69225920T priority patent/DE69225920T2/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a magnetic thin film memory which can secure a satisfactorily large reading signal even though the size of a memory element is reduced. CONSTITUTION:A current line 2 is connected to one of both ends of each magnetic thin film memory element 1, and the other end of the element 1 is grounded GND. Then a voltage line 3 is connected to the element 1 with the GND side used in common to the line 2. Thus a large reading signal is obtained with use of the abnormal Hall voltage, and a simple constitution is secured since the GND side is used in common by both lines 2 and 3. Then the degree of integration is improved.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、磁性薄膜メモリ素子を
用いた磁性薄膜メモリおよびその記録,再生方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic thin film memory using a magnetic thin film memory element and a recording and reproducing method thereof.

【0002】0002

【従来の技術】図10は従来の磁性薄膜メモリ素子を組
み立てた模式図を示したものである(1977年刊  
丸善(株)  磁気工学講座5  磁性薄膜工学  p
254参照)。まず、製造方法の一例を示す。平滑なガ
ラス基板101上に矩形の穴のあいたマスク(図示せず
)を密着させ、真空装置内でガラス基板101の面に平
行に数10(Oe)の一様な静磁界をかけながらFe,
Niの合金を蒸発させ約2000Åの厚さに真空蒸着膜
を形成させる。このようにして多数のメモリ素子となる
磁性薄膜102を一挙にマトリックス状に製作する。メ
モリ素子を駆動させるための駆動線は薄いエポキシ樹脂
板やポリエステル・シートの両面に互いに直交するよう
に銅線をホトエッチング技術で作る。シート両面の各線
はそれぞれ語線W1〜W3 および桁線D1 〜D3で
あり、その交点が各磁性薄膜102の上に重なるように
押し当てて組み立てる。なお、以下の説明で特定する必
要がないときはサフィックスは除いて単にW,Dを用い
る。
[Prior Art] Figure 10 shows a schematic diagram of the assembly of a conventional magnetic thin film memory element (published in 1977).
Maruzen Co., Ltd. Magnetic Engineering Course 5 Magnetic Thin Film Engineering p
254). First, an example of the manufacturing method will be shown. A mask with rectangular holes (not shown) is placed in close contact with the smooth glass substrate 101, and Fe, Fe,
The Ni alloy is evaporated to form a vacuum deposited film with a thickness of about 2000 Å. In this way, a large number of magnetic thin films 102, which will become memory elements, are manufactured all at once in a matrix shape. The drive lines for driving the memory elements are made by photo-etching copper wires on both sides of a thin epoxy resin plate or polyester sheet so that they are perpendicular to each other. The lines on both sides of the sheet are word lines W1 to W3 and digit lines D1 to D3, respectively, and the sheet is assembled by pressing the magnetic thin films 102 so that their intersections overlap with each other. Note that in the following explanation, when there is no need to specify, W and D are simply used without the suffix.

【0003】次に、動作原理を述べる。図の磁化容易軸
に平行に配置されている線群は語線(word  li
ne)W、それと直交している線群は桁線(digit
  line)Dである。メモリ状態を読み出す検出線
は桁線と兼用する。したがって、以下Dは桁線兼検出線
という。上向きの太線矢印はメモリ状態に対応した膜内
の磁化を示している。上向きの太線矢印は“0”,下向
きの太線矢印は“1”の情報をメモリしていることとす
る。 また、桁電流Id,語電流Iwによって磁性薄膜102
に作用する磁界をそれぞれHd,Hwとする。単極性パ
ルスである語電流Iwを語線W1 を選択して流すと、
その線の下の全てのメモリ素子には磁界Hwが作用し、
磁化は容易軸と直交する困難軸方向に向く。このときの
磁化が“1”の状態から回転したか、“0”の状態から
回転したかによって各桁線兼検出線Dにはそれぞれ異な
った極性のパルス電圧が誘起され、これが読み出し電圧
になる。記録時には、語電流Iwのパルスの立ち下がり
時に重なるように桁電流Idを流し、磁化が困難軸を向
いた状態において情報信号に対応した極性の磁界Hdを
重畳させることで磁化の向きを決定し、“1”または“
0”の状態に情報を記録することができる。語電流Iw
は磁性薄膜の磁化を容易軸から困難軸に回転させるのに
十分な磁界Hwを発生するような電流値であり、桁電流
Idは磁性薄膜102の保磁力Hcの約1/2の磁界H
dを発生する電流値である。
Next, the principle of operation will be described. The lines arranged parallel to the easy axis of magnetization in the figure are word lines (word lines).
ne) W, and the lines perpendicular to it are digit lines.
line)D. The detection line for reading the memory state also serves as the digit line. Therefore, D will hereinafter be referred to as a digit line and a detection line. The thick upward arrow indicates the magnetization within the film corresponding to the memory state. It is assumed that an upward thick line arrow stores information of "0" and a downward thick line arrow stores information of "1". In addition, the magnetic thin film 102 is
Let Hd and Hw be the magnetic fields acting on the . When word current Iw, which is a unipolar pulse, is applied to selected word line W1,
A magnetic field Hw acts on all memory elements under that line,
Magnetization is directed toward the hard axis, which is perpendicular to the easy axis. At this time, pulse voltages of different polarities are induced in each digit line/detection line D depending on whether the magnetization rotates from the "1" state or from the "0" state, and this becomes the readout voltage. . During recording, the direction of magnetization is determined by passing a digit current Id so as to overlap with the falling edge of the pulse of the word current Iw, and superimposing a magnetic field Hd with a polarity corresponding to the information signal in a state where the magnetization is directed toward the difficult axis. , “1” or “
Information can be recorded in the state of 0''.Word current Iw
is a current value that generates a magnetic field Hw sufficient to rotate the magnetization of the magnetic thin film from the easy axis to the hard axis, and the digit current Id is a magnetic field H that is approximately 1/2 of the coercive force Hc of the magnetic thin film 102.
This is the current value that generates d.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】従来の技術においては
、読み出しの方法として、磁化の回転によって生じる極
めて微小な電磁誘導電圧を用いるため、読み出し時のS
N比が小さく、読み出しが困難であった。さらに、電磁
誘導電圧は磁気モーメントの大きさに比例するため、磁
性薄膜102のサイズを十分に大きくする必要があり、
このため、単位面積当りの記憶量を大きくすることが不
可能である等の問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional technology, an extremely small electromagnetic induction voltage generated by the rotation of magnetization is used as a reading method, so that the S
The N ratio was small, making reading difficult. Furthermore, since the electromagnetic induction voltage is proportional to the magnitude of the magnetic moment, it is necessary to make the size of the magnetic thin film 102 sufficiently large.
For this reason, there have been problems such as the impossibility of increasing the amount of storage per unit area.

【0005】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、十分に大きな読み出し信号がメ
モリ素子のサイズが小さくなっても得られる磁性薄膜メ
モリと、それを用いた記録,再生方法を提供することを
目的とするものである。
The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and provides a magnetic thin film memory that can obtain a sufficiently large readout signal even when the size of the memory element becomes small, and a recording device using the same. , the purpose is to provide a reproduction method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁性薄膜メ
モリ素子は、薄膜磁性体の持つ異常ホール効果を利用し
、読み出し信号として異常ホール電圧を利用するもので
、再生時に磁性薄膜メモリの一端から他端に向けて電流
を供給し異常ホール電圧(正常ホール電圧が外部からの
磁界により発生するのに対し、異常ホール電圧は材料、
特に強磁性体またはフエリ磁性体の内部の磁化に起因し
ている)を出力させる再生用の電流線と、この電流線の
他端側を共通にして異常ホール電圧を導出する再生用の
電圧線とを具備したものである。そして、再生用の電流
線と電圧線の少なくとも一方を記録線として用いる構成
とし、また、磁性薄膜メモリが垂直方向に積層されてお
り、同一位置に積層された磁性薄膜メモリ素子の再生用
の電圧線が共通に接続されたものである。さらに、磁性
薄膜メモリ素子と再生用の電圧線との間に抵抗体を挿入
し、出力の異常ホール電圧を蓄えるためのコンデンサを
具備したものである。
[Means for Solving the Problems] A magnetic thin film memory element according to the present invention utilizes the abnormal Hall effect of a thin film magnetic material and uses an abnormal Hall voltage as a read signal. An abnormal Hall voltage (normal Hall voltage is generated by an external magnetic field, but an abnormal Hall voltage is generated by a material,
A reproducing current line that outputs a signal (especially caused by magnetization inside a ferromagnetic material or ferrimagnetic material) and a reproducing voltage line that uses the other end of this current line as a common source to derive an abnormal Hall voltage. It is equipped with the following. Then, at least one of the current line and the voltage line for reproduction is used as a recording line, and the magnetic thin film memories are stacked vertically, and the voltage for reproduction of the magnetic thin film memory elements stacked at the same position is used. The lines are connected in common. Furthermore, a resistor is inserted between the magnetic thin film memory element and the reproduction voltage line, and a capacitor is provided for storing the output abnormal Hall voltage.

【0007】また、本発明の磁性薄膜メモリ素子の記録
方法は、再生用の電流線と電圧線の少なくとも一方を記
録線として記録時に電流を流し磁性薄膜メモリ素子に記
録を行い、また、2ビット情報“0”および“1”のそ
れぞれを記録する対応した記録線を設け、各々の記録線
に流す電流方向を同一方法として“0”および“1”を
記録させるものである。
[0007] Furthermore, in the recording method of a magnetic thin film memory element of the present invention, at least one of a current line and a voltage line for reproduction is used as a recording line, and a current is applied during recording to record in a magnetic thin film memory element. Corresponding recording lines are provided for recording information "0" and "1", respectively, and "0" and "1" are recorded using the same direction of current flowing through each recording line.

【0008】さらに、本発明の磁性薄膜メモリ素子の再
生方法は、再生用の電流線にパルス電流を印加して電圧
線に励起される異常ホール電圧を再生信号として読み出
すものである。
Furthermore, in the method for reproducing a magnetic thin film memory element of the present invention, a pulse current is applied to a current line for reproduction, and the abnormal Hall voltage excited in the voltage line is read out as a reproduction signal.

【0009】[0009]

【作用】本発明は読み出し信号として異常ホール電圧を
利用するため、SN比が良い読み出しが可能であり、再
生用の電流線と再生用の電圧線の一部が共通化されたり
、電流線,電圧線の少なくとも一方を記録に用いたり、
積層または同一位置の磁性薄膜メモリ素子の再生用の電
圧線を共通にしたりしたので、特に記憶の高密度化に有
用である。また、磁性薄膜メモリ素子と再生用の電圧線
との間に抵抗体が入っているので、読み出しを行ってな
い磁性薄膜メモリ素子への電流が制限される。また、コ
ンデンサにより異常ホール電圧を蓄えるので、消費電力
が低減される。さらに、電流方向を同一方向として“0
”,“1”の記録ができるので、データの転送速度が向
上する。また、パルス電流を電流線に流して再生を行う
ので、消費電力が小さくなる。
[Operation] Since the present invention uses abnormal Hall voltage as a read signal, it is possible to read with a good S/N ratio, and a part of the current line for reproduction and the voltage line for reproduction can be shared, or the current line, using at least one of the voltage lines for recording,
Since a common voltage line is used for reproducing magnetic thin film memory elements in stacked layers or in the same position, this is particularly useful for increasing memory density. Furthermore, since a resistor is inserted between the magnetic thin film memory element and the read voltage line, the current flowing to the magnetic thin film memory element that is not being read is restricted. Furthermore, since the abnormal Hall voltage is stored in the capacitor, power consumption is reduced. Furthermore, if the current direction is the same, “0”
"," and "1" can be recorded, thereby improving the data transfer speed.Furthermore, since pulse current is passed through the current line for reproduction, power consumption is reduced.

【0010】0010

【実施例】以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。図1は本発明の一実施例の構成を示す概念図である
。この図において、1は磁性薄膜メモリ素子で、アドレ
スを示すために1aa,1ab,……1ccのようにサ
フィックスを付してあるが、区別の必要がないときは単
に1を用いる。他の符号についても同様とする。2はこ
の磁性薄膜メモリ素子1に取り付けられた電流線、3は
前記磁性薄膜メモリ素子1に取り付けられた電圧線であ
る。磁性薄膜メモリ素子1には垂直磁気異方性を有する
磁性薄膜が用いられている。また、GNDは接地を示す
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. In this figure, 1 is a magnetic thin film memory element, and suffixes such as 1aa, 1ab, . The same applies to other symbols. 2 is a current line attached to the magnetic thin film memory element 1, and 3 is a voltage line attached to the magnetic thin film memory element 1. The magnetic thin film memory element 1 uses a magnetic thin film having perpendicular magnetic anisotropy. Further, GND indicates grounding.

【0011】今、下向きに磁化された磁性薄膜メモリ素
子1cbの情報を読み出したい場合には、電流線2cに
電流Iを流し、その時の電圧線3bの電圧変化VHJ′
を読めばよい。同様に、上向きに磁化された磁性薄膜メ
モリ素子1acの情報を読み出したい場合には、電流線
2aに電流Iを流し、その時の電圧線3cの電圧変化V
HJを読めばよい。このときの電圧はそれぞれ電圧線3
と電流線2の接地されている点との間に発生する異常ホ
ール電圧であり、下向きに磁化された磁性薄膜メモリ素
子と上向きに磁化された磁性薄膜メモリ素子のそれとで
は±の電圧が発生することになり、記録された磁化方向
の違いによりメモリとして読み出すことができる。
Now, when it is desired to read information from the magnetic thin film memory element 1cb magnetized downward, a current I is passed through the current line 2c, and the voltage change on the voltage line 3b at that time is VHJ'.
Just read. Similarly, when it is desired to read information from the upwardly magnetized magnetic thin film memory element 1ac, a current I is passed through the current line 2a, and the voltage change at that time on the voltage line 3c is V.
Just read HJ. The voltage at this time is the voltage line 3.
This is an abnormal Hall voltage that occurs between the current line 2 and the grounded point of the current line 2, and a voltage of ± is generated between the downwardly magnetized magnetic thin film memory element and the upwardly magnetized magnetic thin film memory element. Therefore, it can be read out as a memory based on the difference in the recorded magnetization direction.

【0012】次に、電流線2に印加する電流Iと電圧線
3の電圧(異常ホール電圧)VH との関係を図2に示
す。印加する電流Iが大きければ電圧変化VH は大き
くなり、再生信号はS/Nが良くなり、磁性薄膜メモリ
素子1の集積度が上がることになる。しかしながら、電
流線2に流す電流Iが大きくなれば配線は温度上昇を招
き、極端な場合には、断線する場合もある。また、温度
上昇により、磁性薄膜メモリ素子1自身においても温度
が上昇する。異常ホール電圧VH は素子自身の温度が
上昇すれば低下するため、印加電流Iはあまり大きくで
きない。これを改善するために、電流線2に印加する電
流をパルス電流として印加する。パルス幅はホール電圧
VH が読み出し可能な変化をすれば、短ければ短いほ
ど良い。また、パルス電流であればメモリ全体の消費電
力の低減にもつながる。
Next, FIG. 2 shows the relationship between the current I applied to the current line 2 and the voltage (abnormal Hall voltage) VH of the voltage line 3. The larger the applied current I, the larger the voltage change VH, the better the S/N ratio of the reproduced signal, and the higher the degree of integration of the magnetic thin film memory element 1. However, if the current I flowing through the current line 2 increases, the temperature of the wiring will increase, and in extreme cases, the wiring may break. Further, due to the temperature rise, the temperature of the magnetic thin film memory element 1 itself also rises. Since the abnormal Hall voltage VH decreases as the temperature of the element itself increases, the applied current I cannot be made too large. In order to improve this, the current applied to the current line 2 is applied as a pulse current. The shorter the pulse width, the better, as long as the Hall voltage VH changes so that it can be read out. In addition, pulsed current leads to a reduction in the power consumption of the entire memory.

【0013】次に、記録方法について説明する。図3は
本発明の他の実施例の構成を示す概念図である。図3に
おいて、4および5は横方向および縦方向記録線である
。横方向,縦方向記録線4,5は互いに直交しており、
磁性薄膜メモリ素子1から少しずらした位置に配置され
ており、電流IxおよびIyを流したときに磁性薄膜メ
モリ素子1上に垂直方向に磁界がかかるようにする。一
例として、磁性薄膜メモリ素子1bbの磁化を下向きに
記録する場合を説明する。横方向記録線4bに→方向に
電流Ixを流したときに、磁性薄膜メモリ素子1bbに
印加される垂直磁界をHix,縦方向記録線5bに↑方
向に電流Iyを流したときに磁性薄膜メモリ素子Ibb
に印加される垂直磁界をHiyとする。さらに、再生用
の電流線2bに→方向に電流Iαを流したときに磁性薄
膜メモリ素子1bbに印加される垂直磁界をHiα、再
生用の電圧線3bに↑方向に電流Iβを流したときに磁
性薄膜メモリ素子1bbに印加される垂直磁界をHiβ
とする。磁性薄膜メモリ素子1bbの保磁力をHcとす
ると、記録する場合には次の関係が成立つようにする。 Hc<Hix+Hiy+Hiα+Hiβ…… (1)で
あれば、磁性薄膜メモリ素子1bbは磁化反転し、記録
が完了する。また、 (1)式において、Hix=0で
あっても成立すれば横方向記録線4bを省くことができ
る。同様に、Hiy=0であっても成立すれば縦方向記
録線5bを省くことができる。さらに、Hix=Hiy
=0であっても成立すれば横,縦方向記録線4b,5b
は両方とも必要ない。すなわち、再生用の電流線2,電
圧線3は記録線を兼ねることができる。この実施例は、
再生用の電流線2,電圧線3を記録線としても使用する
もので、図1では横方向,縦方向記録線4,5の両方を
省略したもので、しかも電流線2の接地GND側は電圧
線3と共通化し、全体構成を著しく簡易化したものであ
る。
Next, the recording method will be explained. FIG. 3 is a conceptual diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention. In FIG. 3, 4 and 5 are horizontal and vertical recording lines. The horizontal and vertical recording lines 4 and 5 are orthogonal to each other,
It is arranged at a position slightly shifted from the magnetic thin film memory element 1, so that a magnetic field is applied to the magnetic thin film memory element 1 in the perpendicular direction when currents Ix and Iy are applied. As an example, a case will be described in which the magnetization of the magnetic thin film memory element 1bb is recorded downward. When a current Ix is applied to the horizontal recording line 4b in the → direction, the perpendicular magnetic field applied to the magnetic thin film memory element 1bb is Hix, and when a current Iy is applied to the vertical recording line 5b in the ↑ direction, the magnetic thin film memory Element Ibb
The perpendicular magnetic field applied to is Hiy. Furthermore, when the current Iα is passed in the → direction through the reproduction current line 2b, the perpendicular magnetic field applied to the magnetic thin film memory element 1bb is Hiα, and when the current Iβ is passed in the ↑ direction through the reproduction voltage line 3b, The perpendicular magnetic field applied to the magnetic thin film memory element 1bb is Hiβ
shall be. Assuming that the coercive force of the magnetic thin film memory element 1bb is Hc, the following relationship is established when recording. If Hc<Hix+Hiy+Hiα+Hiβ (1), the magnetization of the magnetic thin film memory element 1bb is reversed and recording is completed. Furthermore, in equation (1), if it holds even if Hix=0, the horizontal recording line 4b can be omitted. Similarly, even if Hiy=0, if it holds true, the vertical recording line 5b can be omitted. Furthermore, Hix=Hiy
Even if = 0, if it holds true, the horizontal and vertical recording lines 4b, 5b
Both are not necessary. That is, the current line 2 and voltage line 3 for reproduction can also serve as recording lines. This example is
The current line 2 and voltage line 3 for reproduction are also used as recording lines, and both the horizontal and vertical recording lines 4 and 5 are omitted in Figure 1, and the grounding GND side of the current line 2 is This is shared with the voltage line 3, and the overall configuration is significantly simplified.

【0014】再生,記録方式に関して次のような工夫も
考えられる。図4は、図1とは異なる再生方式の実施例
を示す説明図であり、図1の実施例と異なる点は次の3
点である。 (1)  異常ホール電圧VH は、磁性薄膜メモリ素
子1の両側に配置された電圧線3の端子AとBの両端に
生じる電位差として読み出される。このような構成にし
た場合、再生電流Iが流れる方向とABを結ぶ直線とは
直交しているため、異常ホール効果がないときには電流
Iにより端子A,Bの両端には電位差が生じない。した
がって、異常ホール効果による電位差のみが端子AB間
に生じる。例えば、磁性薄膜メモリ素子1の磁化方向に
より極性が異なり、かつ絶対値の等しい信号が得られる
。 (2)  抵抗体Rを磁性薄膜メモリ素子1の両端に設
け、この抵抗体Rにより読み出していない磁性薄膜メモ
リ素子1への電流の流れを減少させ、それらによる雑音
を減少させることができる。 (3)  端子AB間にコンデンサCを設ける。例えば
電流線2aに再生電流を流した時、その一列の磁性薄膜
メモリ素子1aa,1ab,1ac,…はすべて読み出
され、それぞれに対応する端子Ai,Bi(i=a,b
,c,…)間に異常ホール電圧VH をそれぞれ生じる
。これらは一定の充電時間後にコンデンサCに蓄えられ
る。 コンデンサCが充電された後、再生電流は止められる。 コンデンサCを使わずに1個ずつAa−Ba,Ab−B
b,Ac−Bc,…の電位差を読み出した場合、読み出
している間中、再生電流を流し続ける必要があり、消費
電力にロスが多くなる。充電されたコンデンサは再生電
流停止後に開放され読み出される。
[0014] Regarding the reproduction and recording methods, the following ideas may be considered. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an embodiment of a reproduction method different from that of FIG. 1, and the following three points are different from the embodiment of FIG. 1.
It is a point. (1) The abnormal Hall voltage VH is read out as a potential difference generated between terminals A and B of the voltage line 3 arranged on both sides of the magnetic thin film memory element 1. In such a configuration, the direction in which the reproducing current I flows is perpendicular to the straight line connecting AB, so when there is no abnormal Hall effect, no potential difference is generated between the terminals A and B due to the current I. Therefore, only a potential difference due to the abnormal Hall effect occurs between terminals AB. For example, signals having different polarities and equal absolute values can be obtained depending on the magnetization direction of the magnetic thin film memory element 1. (2) Resistors R are provided at both ends of the magnetic thin film memory element 1, and the resistors R can reduce the flow of current to the magnetic thin film memory element 1 that is not being read, thereby reducing noise caused by them. (3) Install a capacitor C between terminals AB. For example, when a reproducing current is passed through the current line 2a, all the magnetic thin film memory elements 1aa, 1ab, 1ac, ... in that row are read out, and the corresponding terminals Ai, Bi (i=a, b
, c, . . .), an abnormal Hall voltage VH is generated between them. These are stored in capacitor C after a certain charging time. After capacitor C is charged, the regeneration current is stopped. One by one Aa-Ba, Ab-B without using capacitor C
When reading out the potential difference between b, Ac-Bc, . . . , it is necessary to keep the reproducing current flowing throughout the reading, resulting in a large loss in power consumption. The charged capacitor is opened and read after the reproduction current stops.

【0015】次に、図5は記録方式の一実施例を示した
説明図である。図3の例では再生に使う電流線2,電圧
線3を記録にも使うことを考えた。ここでも、それは可
能であるが、説明を簡単にするため、記録と再生は一応
独立して考え、図5には記録に必要な線のみ示す。例え
ば、磁性薄膜メモリ素子1acの磁化を上向きに記録す
るためには、記録線4aUと3cUに図に示した向きに
電流を流す。また、下向きに記録するためには、記録線
4aDと3cDに図に示した向きに電流を流す。このよ
うに上向きおよび下向きの記録を行うために、それぞれ
異なる記録線を用いる。これにより、記録線の電流の向
きを逆転させて使うことなく、逆転させるために要する
時間が必要でなくなる。すなわち、記録時のデータ転送
速度を上げることができる。
Next, FIG. 5 is an explanatory diagram showing one embodiment of the recording method. In the example of FIG. 3, it was considered that the current line 2 and voltage line 3 used for reproduction are also used for recording. This is also possible here, but to simplify the explanation, recording and reproduction are considered independently, and only the lines necessary for recording are shown in FIG. For example, in order to record the magnetization of the magnetic thin film memory element 1ac in an upward direction, current is passed through the recording lines 4aU and 3cU in the direction shown in the figure. Furthermore, in order to record downward, current is passed through the recording lines 4aD and 3cD in the direction shown in the figure. Different recording lines are used to perform upward and downward recording in this way. This eliminates the need to reverse the direction of the current in the recording line and the time required to reverse it. That is, the data transfer speed during recording can be increased.

【0016】次に、本発明の磁性薄膜メモリの製造方法
について説明する。基板上に図6に示すようなマスク1
0を密着させ、再生用の電流線2として、Cu,Au,
Alなどの導体をスパッタ法などにより透孔11を通し
て形成する(点線部分については後述する)。さらに、
図7に示すようなマスク20の矩形状の透孔21の上下
の辺のそれぞれが先に形成した導体の一端に重なるよう
に密着させ(図6の点線で示す)、磁性薄膜メモリ素子
としてHoCo膜をスパッタ法などにより形成する。磁
性薄膜メモリ素子1以外の所はリフトオフ法等により絶
縁体膜を形成する。さらに、図8に示すようなマスク3
0を密着させ、先に形成した磁性薄膜メモリ素子1に接
するように再生用の電圧線3としてCu,Au,Alな
どの導体を透孔31を通してスパッタ法などにより形成
する。磁性薄膜メモリ素子1と電圧線3上には保護膜と
してSiNxなどの誘電体膜を形成する。記録線として
は、Cuストリップ線を互いに直交するように形成し、
それぞれが矩形の磁性薄膜メモリ素子1から少しずれた
位置になるように形成する(図3参照)。最後に樹脂で
保護コーティングを行う。本実施例のHoCo膜の保磁
力Hcは30(Oe)[エルステッド]であり、パター
ンの周期は2μm、磁性薄膜メモリ素子1は0.5μm
角である。記録線と磁性薄膜メモリ素子1の中心間距離
は1μmである。記録用の電流Ix,Iy,Iα,Iβ
を表1のように一定電流を印加する。
Next, a method for manufacturing a magnetic thin film memory according to the present invention will be explained. A mask 1 as shown in FIG. 6 is placed on the substrate.
0 in close contact with Cu, Au,
A conductor such as Al is formed through the through hole 11 by sputtering or the like (the dotted line portion will be described later). moreover,
The upper and lower sides of the rectangular through hole 21 of the mask 20 as shown in FIG. A film is formed by a sputtering method or the like. An insulating film is formed in areas other than the magnetic thin film memory element 1 by a lift-off method or the like. Furthermore, a mask 3 as shown in FIG.
0, and a conductor such as Cu, Au, Al, etc. is formed by sputtering or the like through the through hole 31 as a reproduction voltage line 3 so as to be in contact with the previously formed magnetic thin film memory element 1. A dielectric film such as SiNx is formed on the magnetic thin film memory element 1 and the voltage line 3 as a protective film. As recording lines, Cu strip lines are formed so as to be orthogonal to each other.
Each of them is formed at a position slightly shifted from the rectangular magnetic thin film memory element 1 (see FIG. 3). Finally, apply a protective coating with resin. The coercive force Hc of the HoCo film of this example is 30 (Oe) [Oersted], the pattern period is 2 μm, and the magnetic thin film memory element 1 is 0.5 μm.
It is a corner. The distance between the recording line and the center of the magnetic thin film memory element 1 is 1 μm. Recording currents Ix, Iy, Iα, Iβ
A constant current is applied as shown in Table 1.

【0017】[0017]

【表1】[Table 1]

【0018】いずれの実験例1〜6においても、磁性薄
膜メモリ素子1の保磁力30(Oe)を充分にこえ、良
好な記録が行われた。また、電流線2に磁性薄膜メモリ
素子1の1個の両端に約20mVの電圧が印加されるよ
うにパルス幅50(nsec)のパルス電流を流したと
き、電圧線3には約20μVの電圧変化が現われ、良好
な読み出し動作が行えた。
In all of Experimental Examples 1 to 6, the coercive force of 30 (Oe) of the magnetic thin film memory element 1 was sufficiently exceeded, and good recording was performed. Furthermore, when a pulse current with a pulse width of 50 (nsec) is applied to the current line 2 so that a voltage of about 20 mV is applied across one of the magnetic thin film memory elements 1, a voltage of about 20 μV is applied to the voltage line 3. A change appeared, and a good read operation was performed.

【0019】次に、さらに他の実施例について図9によ
り説明する。基板上に再生用の電流線2と再生用の電圧
線3の磁性薄膜メモリ素子1からの引き出し部を形成し
た後(図示せず)、実施例1と同様に磁性薄膜メモリ素
子1としてHoCo膜を形成する。その後、縦方向記録
線5と横方向記録線4を各々が絶縁がとれるようにアル
ミナ等の絶縁膜をはさみながら形成する。あとは同様の
工程を積み重ねる磁性薄膜メモリの積層数を順次形成し
ていくが、各階層の再生用線については、スルーホール
の形成と接続導体の形成により各階層を接続する再生用
の電圧線3を形成する。本実施例のHoCo膜の保磁力
Hcは30(Oe)である。図9において、磁性薄膜メ
モリ素子1aaaに記録する場合には、両記録線4aa
と5aaにそれぞれ10mAの一定電流を流した。この
とき、磁性薄膜メモリ素子1aaaの中心部における両
記録線4aaと5aaによる発生磁界は、それぞれ20
(Oe)であり、両方の磁界が重ね合わさったときのみ
磁性薄膜メモリ素子1の保磁力30(Oe)を十分に越
え、良好な記録が行われた。また、図3の実施例と同様
に、再生用の電流線2に一定電流を流して印加する磁界
の補助としてもよい。読み出す時は、電流線2に磁性薄
膜メモリ素子1の1個の両端に約20mVの電圧が印加
されるように、パルス幅50(nsec)のパルス電流
を流した。電圧線3aaには約5μVの電圧変化が現わ
れ、良好な読み出しが行えた。この電圧変化は磁性薄膜
メモリ素子1を積層する数が多くなればなるほど変化量
が小さくなるため、積層する数は検出可能な範囲におい
て決定する必要がある。
Next, still another embodiment will be explained with reference to FIG. After forming the lead-out portions of the current line 2 for reproduction and the voltage line 3 for reproduction from the magnetic thin film memory element 1 on the substrate (not shown), a HoCo film was formed as the magnetic thin film memory element 1 in the same manner as in Example 1. form. Thereafter, the vertical recording line 5 and the horizontal recording line 4 are formed while sandwiching an insulating film such as alumina so that they can be insulated from each other. After that, the same steps are repeated to form the number of laminated layers of magnetic thin film memory, but for the playback lines for each layer, the playback voltage lines that connect each layer are formed by forming through holes and connection conductors. form 3. The coercive force Hc of the HoCo film of this example is 30 (Oe). In FIG. 9, when recording on the magnetic thin film memory element 1aaa, both recording lines 4aa
A constant current of 10 mA was applied to each of the and 5 aa. At this time, the magnetic fields generated by both recording lines 4aa and 5aa at the center of the magnetic thin film memory element 1aaa are each 20
(Oe), and only when both magnetic fields were superimposed, the coercive force of 30 (Oe) of the magnetic thin film memory element 1 was sufficiently exceeded, and good recording was performed. Further, as in the embodiment shown in FIG. 3, the magnetic field may be supplemented by passing a constant current through the current line 2 for reproduction. When reading, a pulse current with a pulse width of 50 (nsec) was applied to the current line 2 so that a voltage of about 20 mV was applied to both ends of one of the magnetic thin film memory elements 1. A voltage change of about 5 μV appeared on the voltage line 3aa, and good reading was possible. The amount of change in this voltage decreases as the number of stacked magnetic thin film memory elements 1 increases, so the number of stacked magnetic thin film memory elements 1 needs to be determined within a detectable range.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、磁性薄
膜の有する異常ホール効果により、読み出しを行うため
、記憶の高密度化ができ、また、再生用の電流線と電圧
線の一部を共通化したり、電流線と電圧線の少なくとも
一方を記録に用いたり、積層された同一位置の磁性薄膜
メモリ素子の再生用の電圧線を共通化したりしたので、
線の数が低減でき構成が簡略化され、メモリの集積度が
格段に向上する。さらにまた、磁性薄膜メモリ素子と再
生用の電圧線との間に抵抗体が入っているので、読み出
しを行ってよい磁性薄膜メモリ素子への電流が制限され
る。また、コンデンサにより異常ホール電圧を蓄えるの
で、消費電力が低減される。さらに、電流方向を同一方
向として“0”,“1”の記録ができるので、データの
転送速度が向上する。また、パルス電流を電流線に流し
て再生を行うので、消費電力が小さくなる等の効果があ
る。
As described above, according to the present invention, reading is performed using the anomalous Hall effect of the magnetic thin film. At least one of the current line and the voltage line is used for recording, and the voltage line for reading the stacked magnetic thin film memory elements at the same position is made common.
The number of lines can be reduced, the configuration can be simplified, and the degree of memory integration can be significantly improved. Furthermore, since a resistor is inserted between the magnetic thin film memory element and the read voltage line, the current flowing to the magnetic thin film memory element that may be read is limited. Furthermore, since the abnormal Hall voltage is stored in the capacitor, power consumption is reduced. Furthermore, since "0" and "1" can be recorded with the current direction being the same, the data transfer speed is improved. Furthermore, since regeneration is performed by passing a pulsed current through the current line, there are effects such as reduced power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す再生用の各線と磁性薄
膜メモリ素子の概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of reproduction lines and a magnetic thin film memory element showing an embodiment of the present invention.

【図2】印加電流と異常ホール電圧の関係を示した図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between applied current and abnormal Hall voltage.

【図3】図1に記録線を配置した本発明の他の実施例を
示す概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing another embodiment of the present invention in which recording lines are arranged in FIG. 1;

【図4】本発明の他の再生方式の実施例を示す概念図で
ある。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an embodiment of another reproduction method of the present invention.

【図5】本発明の他の記録方式の実施例を示す概念図で
ある。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an embodiment of another recording method of the present invention.

【図6】本発明の実施例に用いられた磁性薄膜メモリの
電流線を作成するためのマスク図である。
FIG. 6 is a mask diagram for creating current lines of a magnetic thin film memory used in an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例に用いられた磁性薄膜メモリ素
子を作成するためのマスク図である。
FIG. 7 is a mask diagram for producing a magnetic thin film memory element used in an example of the present invention.

【図8】本発明の実施例に用いられた磁性薄膜メモリの
電圧線を作成するためのマスク図である。
FIG. 8 is a mask diagram for creating voltage lines of a magnetic thin film memory used in an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の積層型の磁性薄膜メモリの実施例を示
す概念図である。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing an embodiment of a stacked magnetic thin film memory of the present invention.

【図10】従来の磁性薄膜メモリ素子を組み立てた模式
図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of a conventional magnetic thin film memory element assembled.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  磁性薄膜メモリ素子 2  電流線 3  電圧線 4  横方向記録線 5  縦方向記録線 1 Magnetic thin film memory element 2 Current line 3 Voltage line 4 Lateral recording line 5 Vertical recording line

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】薄膜磁性体の磁化の向きにより情報が記録
され、通電により異常ホール電圧を出力する磁性薄膜メ
モリ素子を用いた磁性薄膜メモリにおいて、再生時に前
記磁性薄膜メモリの一端から他端に向けて電流を供給し
異常ホール電圧を出力させる再生用の電流線と、この電
流線の前記他端側を共通にして前記異常ホール電圧を導
出する再生用の電圧線とを具備したことを特徴とする磁
性薄膜メモリ。
1. A magnetic thin film memory using a magnetic thin film memory element in which information is recorded by the direction of magnetization of a thin film magnetic material and outputs an abnormal Hall voltage when energized. A reproducing current line for supplying current to output an abnormal Hall voltage, and a reproducing voltage line for deriving the abnormal Hall voltage by using the other end of the current line in common. magnetic thin film memory.
【請求項2】再生用の電流線と電圧線の少なくとも一方
を記録線として用いる構成としたことを特徴とする請求
項1に記載の磁性薄膜メモリ。
2. The magnetic thin film memory according to claim 1, wherein at least one of a current line and a voltage line for reproduction is used as a recording line.
【請求項3】請求項1に記載の磁性薄膜メモリが垂直方
向に積層されており、同一位置に積層された磁性薄膜メ
モリ素子の再生用の電圧線が共通に接続されていること
を特徴とする磁性薄膜メモリ。
3. The magnetic thin film memory according to claim 1 is stacked vertically, and voltage lines for reproduction of the magnetic thin film memory elements stacked at the same position are commonly connected. magnetic thin film memory.
【請求項4】磁性薄膜メモリ素子と再生用の電圧線との
間に抵抗体を挿入したことを特徴とする請求項1に記載
の磁性薄膜メモリ。
4. The magnetic thin film memory according to claim 1, further comprising a resistor inserted between the magnetic thin film memory element and the reproduction voltage line.
【請求項5】出力の異常ホール電圧を蓄えるためのコン
デンサを具備したことを特徴とする請求項4に記載の磁
性薄膜メモリ。
5. The magnetic thin film memory according to claim 4, further comprising a capacitor for storing the output abnormal Hall voltage.
【請求項6】請求項1に記載の磁性薄膜メモリにおいて
、再生用の電流線と電圧線の少なくとも一方を記録線と
して記録時に電流を流し磁性薄膜メモリ素子に記録を行
うことを特徴とする磁性薄膜メモリの記録方法。
6. The magnetic thin film memory according to claim 1, wherein at least one of a current line and a voltage line for reproduction is used as a recording line, and a current is passed during recording to perform recording in the magnetic thin film memory element. Recording method for thin film memory.
【請求項7】2ビット情報“0”および“1”のそれぞ
れを記録する対応した記録線を設け、各々の記録線に流
す電流方向を同一方法として前記“0”および“1”を
記録させることを特徴とする磁性薄膜メモリの記録方法
7. Corresponding recording lines for recording 2-bit information "0" and "1" are provided, and the "0" and "1" are recorded using the same direction of current flowing through each recording line. A recording method for a magnetic thin film memory characterized by the following.
【請求項8】請求項1に記載の磁性薄膜メモリにおいて
、再生用の電流線にパルス電流を印加して電圧線に励起
される異常ホール電圧を再生信号として読み出すことを
特徴とする磁性薄膜メモリの再生方法。
8. The magnetic thin film memory according to claim 1, wherein a pulse current is applied to a current line for reproduction, and an abnormal Hall voltage excited in the voltage line is read out as a reproduction signal. How to play.
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