JPH09148131A - 強磁性ｇｍｒ材料 - Google Patents
強磁性ｇｍｒ材料Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 メモリ・セルの論理状態を判定するために多
数のリード動作を必要とせず、高密度のメモリ・アレイ
が得られ、メモリのコストを低減させる強磁性ＧＭＲ材
料を提供する。 【解決手段】 多層磁性体（１０）は、この磁性体（１
０）の長さ（２７）に沿った方向を指す磁気ベクトル
（２１，２２）を有する。対向する磁場を加えると、ベ
クトルは垂直位置を過ぎて急激に変化し、材料の抵抗が
急変する。この材料はメモリ（３６）のメモリ・セル
（３７，３８，３９，４１）として用いられる。
数のリード動作を必要とせず、高密度のメモリ・アレイ
が得られ、メモリのコストを低減させる強磁性ＧＭＲ材
料を提供する。 【解決手段】 多層磁性体（１０）は、この磁性体（１
０）の長さ（２７）に沿った方向を指す磁気ベクトル
（２１，２２）を有する。対向する磁場を加えると、ベ
クトルは垂直位置を過ぎて急激に変化し、材料の抵抗が
急変する。この材料はメモリ（３６）のメモリ・セル
（３７，３８，３９，４１）として用いられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に磁性体に
関し、更に特定すれば、新規な磁気抵抗材料(magnetore
sistive material) に関するものである。
関し、更に特定すれば、新規な磁気抵抗材料(magnetore
sistive material) に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】これまで、種々の磁性体および構造を利
用して、不揮発性メモリ素子、ディスク駆動装置用リー
ド／ライト・ヘッド、およびその他の磁気特性を利用し
た用途のための磁気抵抗材料を形成してきた。従来の磁
気抵抗素子の１つに、導電層で分離された２枚の磁性体
層を有する磁気抵抗材料を利用したものがある。２枚の
磁性体層の磁化ベクトル(magnetization vector)は、通
常、磁場がない場合は互いに非平行となる。これらの層
の一方の磁化ベクトルは一方向を指し、他方の層の磁化
ベクトルは常にその反対方向を指す。かかる磁性体の磁
気特性は、通常、セルの幅に沿った磁化ベクトルの方位
を維持するには、１ミクロン以上の幅を必要とする。こ
のように広い幅を必要とするために、かかる材料を利用
するメモリは密度を高めることができない。加えて、か
かるメモリの状態を読み取るには、通常、２段階のリー
ド動作が必要であり、その結果リード・サイクルが非常
に長くなる。また、２段階リード動作は、メモリの状態
を判定するために余分な回路も必要なために、かかるメ
モリのコストを上昇させることになる。かかる磁性体お
よびメモリの一例は、１９８８年１０月２５日にDaught
on et al. に特許された、米国特許番号第４，７８０，
８４８号に開示されている。
用して、不揮発性メモリ素子、ディスク駆動装置用リー
ド／ライト・ヘッド、およびその他の磁気特性を利用し
た用途のための磁気抵抗材料を形成してきた。従来の磁
気抵抗素子の１つに、導電層で分離された２枚の磁性体
層を有する磁気抵抗材料を利用したものがある。２枚の
磁性体層の磁化ベクトル(magnetization vector)は、通
常、磁場がない場合は互いに非平行となる。これらの層
の一方の磁化ベクトルは一方向を指し、他方の層の磁化
ベクトルは常にその反対方向を指す。かかる磁性体の磁
気特性は、通常、セルの幅に沿った磁化ベクトルの方位
を維持するには、１ミクロン以上の幅を必要とする。こ
のように広い幅を必要とするために、かかる材料を利用
するメモリは密度を高めることができない。加えて、か
かるメモリの状態を読み取るには、通常、２段階のリー
ド動作が必要であり、その結果リード・サイクルが非常
に長くなる。また、２段階リード動作は、メモリの状態
を判定するために余分な回路も必要なために、かかるメ
モリのコストを上昇させることになる。かかる磁性体お
よびメモリの一例は、１９８８年１０月２５日にDaught
on et al. に特許された、米国特許番号第４，７８０，
８４８号に開示されている。
【０００３】別の従来の材料に、多層巨大磁気抵抗物質
（ＧＭＲ:giant magnetoresistivematerial）を用い、
サブミクロン幅を利用して密度を高めたものがある。こ
の構造では、磁化ベクトルは、磁性体の幅ではなく、長
さに平行となる。一方の磁性体層の磁化ベクトルは常に
一方向に維持され、第２磁性体層の磁化ベクトルは、第
１ベクトルに対して平行および非平行の間で切り替わる
ことにより、論理「０」および論理「１」状態の双方を
表わす。この材料を用いてメモリ・セルの論理状態を判
定するために、メモリ・セルは基準セルと活性セルとを
有する。基準セルは常に一方の状態（常に「１」または
常に「０」）に対応する電圧を与える。基準セルの出力
を活性セルの出力と比較して、メモリ・セルの状態を判
定する。活性セルおよび基準セルが必要なことにより、
かかる素子を利用するメモリの密度が低下することにな
る。加えて、各メモリ・セルは、適切な時点で活性およ
び基準セルを切り換えてセルを読み取るために、トラン
ジスタが必要となる。これによって、メモリのコストが
更に上昇することになる。
（ＧＭＲ:giant magnetoresistivematerial）を用い、
サブミクロン幅を利用して密度を高めたものがある。こ
の構造では、磁化ベクトルは、磁性体の幅ではなく、長
さに平行となる。一方の磁性体層の磁化ベクトルは常に
一方向に維持され、第２磁性体層の磁化ベクトルは、第
１ベクトルに対して平行および非平行の間で切り替わる
ことにより、論理「０」および論理「１」状態の双方を
表わす。この材料を用いてメモリ・セルの論理状態を判
定するために、メモリ・セルは基準セルと活性セルとを
有する。基準セルは常に一方の状態（常に「１」または
常に「０」）に対応する電圧を与える。基準セルの出力
を活性セルの出力と比較して、メモリ・セルの状態を判
定する。活性セルおよび基準セルが必要なことにより、
かかる素子を利用するメモリの密度が低下することにな
る。加えて、各メモリ・セルは、適切な時点で活性およ
び基準セルを切り換えてセルを読み取るために、トラン
ジスタが必要となる。これによって、メモリのコストが
更に上昇することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、サブミク
ロン幅を有し、メモリ・セルの論理状態を判定するため
に多数のリード動作を必要とせず、その結果高密度のメ
モリ・アレイが得られ、しかも利用することによってメ
モリのコストを低減させる、ＧＭＲ材料を有することが
できれば望ましい。
ロン幅を有し、メモリ・セルの論理状態を判定するため
に多数のリード動作を必要とせず、その結果高密度のメ
モリ・アレイが得られ、しかも利用することによってメ
モリのコストを低減させる、ＧＭＲ材料を有することが
できれば望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、強磁性
的に結合されたＧＭＲ材料によって前記課題は解決され
る。このＧＭＲ材料は、幅と長さとを有する複数の磁性
体層を含み、この幅は遷移幅より小さく、各磁性体層は
隣接する磁性体層に強磁性的に(ferromagnetically) 結
合されている。数の磁性体層の各層におけるほぼ全ての
磁気ベクトルは、ほぼ長さに沿って整合されている。複
数の磁性体層を分離する複数の導電性スペーサが設けら
れている。ＧＭＲ材料は、その長さに沿った方向を指す
磁気ベクトルを有する。対向する磁場を加えると、ベク
トルは垂直位置を過ぎて急激に変化し、材料の抵抗が急
変する。このＧＭＲ材料はメモリのメモリ・セルとして
用いられる。
的に結合されたＧＭＲ材料によって前記課題は解決され
る。このＧＭＲ材料は、幅と長さとを有する複数の磁性
体層を含み、この幅は遷移幅より小さく、各磁性体層は
隣接する磁性体層に強磁性的に(ferromagnetically) 結
合されている。数の磁性体層の各層におけるほぼ全ての
磁気ベクトルは、ほぼ長さに沿って整合されている。複
数の磁性体層を分離する複数の導電性スペーサが設けら
れている。ＧＭＲ材料は、その長さに沿った方向を指す
磁気ベクトルを有する。対向する磁場を加えると、ベク
トルは垂直位置を過ぎて急激に変化し、材料の抵抗が急
変する。このＧＭＲ材料はメモリのメモリ・セルとして
用いられる。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、強磁性的に結合された多
数の層を有する巨大磁気抵抗ＧＭＲ材料１０の拡大断面
図を示す。材料１０は、第１磁性体層１１と第２磁性体
層１３とを含む、複数の磁性体層から成る。層１１，１
３は第１導電性スペーサ層１２によって分離されてい
る。磁性体層１１，１３は各々、ニッケルまたは鉄また
はコバルトの層、あるいはパラジウムまたはプラチナを
含むこれらの合金の層のような、単一の磁性体層とする
ことができる。あるいは、層１１，１３はいずれも、コ
バルト−鉄層を被覆するニッケル−鉄−コバルト層、ま
たはコバルト−鉄、ニッケル−鉄−コバルト、およびコ
バルト−鉄の層を含み、隣接する層の界面にコバルト−
鉄を有する三層構造のような、複合磁性体層とすること
もできる。層１２に適した材料は、銅、銅合金、クロー
ム、およびクローム合金を含む殆どの導電体を含む。加
えて、層１１は、第１の厚さ即ち厚さ２３を有し、層１
３は、厚さ２３よりも大きい、第２厚さ即ち厚さ２４を
有する。異なる厚さとしたことについて、図２および図
３の検討の際に以下で説明する。
数の層を有する巨大磁気抵抗ＧＭＲ材料１０の拡大断面
図を示す。材料１０は、第１磁性体層１１と第２磁性体
層１３とを含む、複数の磁性体層から成る。層１１，１
３は第１導電性スペーサ層１２によって分離されてい
る。磁性体層１１，１３は各々、ニッケルまたは鉄また
はコバルトの層、あるいはパラジウムまたはプラチナを
含むこれらの合金の層のような、単一の磁性体層とする
ことができる。あるいは、層１１，１３はいずれも、コ
バルト−鉄層を被覆するニッケル−鉄−コバルト層、ま
たはコバルト−鉄、ニッケル−鉄−コバルト、およびコ
バルト−鉄の層を含み、隣接する層の界面にコバルト−
鉄を有する三層構造のような、複合磁性体層とすること
もできる。層１２に適した材料は、銅、銅合金、クロー
ム、およびクローム合金を含む殆どの導電体を含む。加
えて、層１１は、第１の厚さ即ち厚さ２３を有し、層１
３は、厚さ２３よりも大きい、第２厚さ即ち厚さ２４を
有する。異なる厚さとしたことについて、図２および図
３の検討の際に以下で説明する。
【０００７】図では２枚の磁性体層を有するものとして
示しているが、材料１０は２枚以上の磁気層を有するこ
ともできる。この場合、第３磁性体層１６および第４磁
性体層１８を含み、これらは通常層１１，１３と同様で
あるが、異なる厚さを有し、第２導電性スペーサ層１４
と第３導電性スペーサ層１７とによって分離される。こ
れらのスペーサ層は層１２と同様である。以下の説明を
簡略化するために、層１４，１６，１７，１８を省略
し、そのために図ではこれらを破線で示すことにする。
示しているが、材料１０は２枚以上の磁気層を有するこ
ともできる。この場合、第３磁性体層１６および第４磁
性体層１８を含み、これらは通常層１１，１３と同様で
あるが、異なる厚さを有し、第２導電性スペーサ層１４
と第３導電性スペーサ層１７とによって分離される。こ
れらのスペーサ層は層１２と同様である。以下の説明を
簡略化するために、層１４，１６，１７，１８を省略
し、そのために図ではこれらを破線で示すことにする。
【０００８】図２および図３は、図１に示した材料１０
の拡大分解図である。図１と同一参照番号を有する図２
および図３の部分は、対応する図１の素子と同一であ
る。好適実施例では、層１１，１３は矩形状であり、磁
化容易軸(easy axis) が幅２６に沿ってではなく、長さ
２７に沿って形成されている。他の実施例では、容易軸
は幅２６に沿うことも可能である。層１１，１３は各
々、ほぼ長さ２７に沿った、即ち、長さ２７にほぼ平行
な磁化ベクトル２１，２２を有する。層１１，１３は強
磁性結合によって結合されており、これによって、外部
磁場がない場合は、ベクトル２１，２２は同一方向に整
合することができる。この結合は、層１２の材料および
厚さの関数である。
の拡大分解図である。図１と同一参照番号を有する図２
および図３の部分は、対応する図１の素子と同一であ
る。好適実施例では、層１１，１３は矩形状であり、磁
化容易軸(easy axis) が幅２６に沿ってではなく、長さ
２７に沿って形成されている。他の実施例では、容易軸
は幅２６に沿うことも可能である。層１１，１３は各
々、ほぼ長さ２７に沿った、即ち、長さ２７にほぼ平行
な磁化ベクトル２１，２２を有する。層１１，１３は強
磁性結合によって結合されており、これによって、外部
磁場がない場合は、ベクトル２１，２２は同一方向に整
合することができる。この結合は、層１２の材料および
厚さの関数である。
【０００９】加えて、幅２６は磁区壁(magnetic domain
wall)の幅、即ち、層１１，１３内の遷移幅(transitio
n width)よりも小さく形成されている。その結果、ベク
トル２１，２２は幅２６に平行となることができない。
通常、幅を１．０未満ないし１．２ミクロンとすれば、
かかる制約が得られる。好適実施例では、幅２６は１ミ
クロン未満であり、製造技術によってできるだけ小さく
してある。また、長さ２７は幅２６の約５倍である。長
さ２７の値が大きい程、材料１０の出力電圧は高くな
る。また、好適実施例では、厚さ２３は約３ないし６ナ
ノメートルであり、厚さ２４は約４ないし１０ナノメ−
トルである。以下でわかるであろうが、厚さ２３，２４
の差は、層１１，１３の切り換え点に影響を与える。好
適実施例では、層１１，１３は各々、コバルト−鉄およ
びニッケル−鉄−コバルトの層を含む二層構造であり、
コバルト−鉄が導電層との界面に位置する。
wall)の幅、即ち、層１１，１３内の遷移幅(transitio
n width)よりも小さく形成されている。その結果、ベク
トル２１，２２は幅２６に平行となることができない。
通常、幅を１．０未満ないし１．２ミクロンとすれば、
かかる制約が得られる。好適実施例では、幅２６は１ミ
クロン未満であり、製造技術によってできるだけ小さく
してある。また、長さ２７は幅２６の約５倍である。長
さ２７の値が大きい程、材料１０の出力電圧は高くな
る。また、好適実施例では、厚さ２３は約３ないし６ナ
ノメートルであり、厚さ２４は約４ないし１０ナノメ−
トルである。以下でわかるであろうが、厚さ２３，２４
の差は、層１１，１３の切り換え点に影響を与える。好
適実施例では、層１１，１３は各々、コバルト−鉄およ
びニッケル−鉄−コバルトの層を含む二層構造であり、
コバルト−鉄が導電層との界面に位置する。
【００１０】ベクトル２１，２２は、材料１０内の磁化
ベクトルの２つの異なる状態を示す。一方の状態を論理
「０」と呼び、他方の状態を論理「１」と呼ぶ。各状態
では、層１１，１３双方における全ベクトルは第１方向
を指し、他方の状態では、層１１，１３双方における全
ベクトルは反対方向即ち第２方向を指す。
ベクトルの２つの異なる状態を示す。一方の状態を論理
「０」と呼び、他方の状態を論理「１」と呼ぶ。各状態
では、層１１，１３双方における全ベクトルは第１方向
を指し、他方の状態では、層１１，１３双方における全
ベクトルは反対方向即ち第２方向を指す。
【００１１】厚さ２４は厚さ２３よりも大きいので、材
料１０は広い動作領域を有する磁気抵抗特性曲線を有す
る。抵抗は、材料１０の電圧出力を検出することによっ
て判定することができる。電圧出力は、磁場を印加して
いる間に材料１０の長さに沿って一定電流を印加した場
合に生じる、材料１０の長さによる電圧降下である。材
料１０の状態を判定する１つの方法は、層１１または１
３のいずれかの磁気ベクトルを切り換えるには十分では
ない全磁場(total magnetic field)を印加するというも
のである。全磁場が磁気ベクトルを支持する方向、即
ち、磁化ベクトルと同じ長さ２７に沿った方向である場
合、磁気ベクトルはほぼ回転しないので、材料１０の抵
抗もほぼ変化しない。これに対応して、出力電圧も殆ど
変化しない。
料１０は広い動作領域を有する磁気抵抗特性曲線を有す
る。抵抗は、材料１０の電圧出力を検出することによっ
て判定することができる。電圧出力は、磁場を印加して
いる間に材料１０の長さに沿って一定電流を印加した場
合に生じる、材料１０の長さによる電圧降下である。材
料１０の状態を判定する１つの方法は、層１１または１
３のいずれかの磁気ベクトルを切り換えるには十分では
ない全磁場(total magnetic field)を印加するというも
のである。全磁場が磁気ベクトルを支持する方向、即
ち、磁化ベクトルと同じ長さ２７に沿った方向である場
合、磁気ベクトルはほぼ回転しないので、材料１０の抵
抗もほぼ変化しない。これに対応して、出力電圧も殆ど
変化しない。
【００１２】しかしながら、全磁場がベクトルと逆の場
合、磁気ベクトルは回転する。磁場が大きくなるに連れ
て、層１１のベクトルは、層１１の対向端に向かって回
転し始める（層１３のベクトルが多少回転することがあ
る）。更に磁場が大きくなると、ベクトルが反対方向に
急激に変化する(snap)まで、層１１のベクトルは回転し
続け、抵抗は増加する。更に磁場が大きくなると、層１
３のベクトルも急激に変化するまで、抵抗はほぼ一定の
ままとなる。その後、磁場が大きくなるにしたがって、
抵抗は減少する。
合、磁気ベクトルは回転する。磁場が大きくなるに連れ
て、層１１のベクトルは、層１１の対向端に向かって回
転し始める（層１３のベクトルが多少回転することがあ
る）。更に磁場が大きくなると、ベクトルが反対方向に
急激に変化する(snap)まで、層１１のベクトルは回転し
続け、抵抗は増加する。更に磁場が大きくなると、層１
３のベクトルも急激に変化するまで、抵抗はほぼ一定の
ままとなる。その後、磁場が大きくなるにしたがって、
抵抗は減少する。
【００１３】材料１０に書き込みを行う、即ち、状態を
変化させるには、層１１，１３双方の磁気ベクトルが沿
う方向を、長さ２７の一方の方向からこの長さとは逆の
方向に完全に切り換えるのに十分な全磁場を印加する。
即ち、ベクトル２１の状態からベクトル２２の状態、ま
たはその逆に切り換える。
変化させるには、層１１，１３双方の磁気ベクトルが沿
う方向を、長さ２７の一方の方向からこの長さとは逆の
方向に完全に切り換えるのに十分な全磁場を印加する。
即ち、ベクトル２１の状態からベクトル２２の状態、ま
たはその逆に切り換える。
【００１４】図４は、材料１０（図１）の抵抗または電
圧出力対印加磁場即ち全磁場の関係を示すグラフ３１で
ある。横軸は磁場方向および強度、即ち、強度が材料１
０の磁気ベクトルを支持するのか、あるいは対向するの
かを表わす。縦軸は材料１０の電圧出力を表わす。曲線
３２は、磁化ベクトルの一方向について、種々の磁場強
度の場合の磁気抵抗特性を出力電圧によって表わしたも
のである。曲線３３は、磁化ベクトルの逆方向につい
て、同一磁場強度の場合の磁気抵抗特性を出力電圧で表
わしたものである。ゼロの右側では、曲線３２，３３
は、曲線３２のベクトルを支持し(support) 、曲線３３
のベクトルに対向する磁場に対する出力電圧を表わし、
ゼロの左側の磁場は、曲線３３のベクトルを支持し、曲
線３２のベクトルに対向する。通常、曲線３２，３３は
同一点で電圧軸と交差し、同一の最少値を有する。説明
のために、曲線３３を多少垂直方向にずらし、曲線間の
相違が見られるようにした。
圧出力対印加磁場即ち全磁場の関係を示すグラフ３１で
ある。横軸は磁場方向および強度、即ち、強度が材料１
０の磁気ベクトルを支持するのか、あるいは対向するの
かを表わす。縦軸は材料１０の電圧出力を表わす。曲線
３２は、磁化ベクトルの一方向について、種々の磁場強
度の場合の磁気抵抗特性を出力電圧によって表わしたも
のである。曲線３３は、磁化ベクトルの逆方向につい
て、同一磁場強度の場合の磁気抵抗特性を出力電圧で表
わしたものである。ゼロの右側では、曲線３２，３３
は、曲線３２のベクトルを支持し(support) 、曲線３３
のベクトルに対向する磁場に対する出力電圧を表わし、
ゼロの左側の磁場は、曲線３３のベクトルを支持し、曲
線３２のベクトルに対向する。通常、曲線３２，３３は
同一点で電圧軸と交差し、同一の最少値を有する。説明
のために、曲線３３を多少垂直方向にずらし、曲線間の
相違が見られるようにした。
【００１５】印加される磁場がゼロの場合、材料１０の
電圧出力は、磁化ベクトルの方向には無関係に、ほぼ同
一である。磁場がゼロからＨ1 に増大するに連れて、曲
線３３は、全磁場によって対向されるベクトルを有する
材料１０の電圧出力を示し、曲線３２は、磁場によって
支持されるベクトルを有する材料１０の電圧出力を示
す。磁場強度がＨ1 になると、層１１のベクトルが回転
し始め、出力電圧が上昇する。全磁場強度がＨ1 からＨ
3 まで増大する間、層１１の磁気ベクトルは回転し続
け、磁場強度がＨ3 付近になったときに、急激に他方向
に変化する。Ｈ4 付近では、より厚い層１３のベクトル
が逆方向に急激に変化し、値がＨ4 以上になると、抵抗
が小さくなる。同様に、逆方向の全磁場に対する出力電
圧を、ゼロとＨ5 ないしＨ8 との間に示す。
電圧出力は、磁化ベクトルの方向には無関係に、ほぼ同
一である。磁場がゼロからＨ1 に増大するに連れて、曲
線３３は、全磁場によって対向されるベクトルを有する
材料１０の電圧出力を示し、曲線３２は、磁場によって
支持されるベクトルを有する材料１０の電圧出力を示
す。磁場強度がＨ1 になると、層１１のベクトルが回転
し始め、出力電圧が上昇する。全磁場強度がＨ1 からＨ
3 まで増大する間、層１１の磁気ベクトルは回転し続
け、磁場強度がＨ3 付近になったときに、急激に他方向
に変化する。Ｈ4 付近では、より厚い層１３のベクトル
が逆方向に急激に変化し、値がＨ4 以上になると、抵抗
が小さくなる。同様に、逆方向の全磁場に対する出力電
圧を、ゼロとＨ5 ないしＨ8 との間に示す。
【００１６】層１１，１３（図１）が異なる厚さを有す
るので、磁気ベクトルは、全磁場の異なる強度で回転す
る。この特性の結果、広い動作範囲を有する曲線３２，
３３が得られる。即ち、出力電圧に大幅な変化を起こす
ことなく、印加磁場をＨ2 ないしＨ4 、またはＨ6 ない
しＨ8 に変更することができる。これによって、全磁場
のばらつきまたはドリフト(drift) が許され、磁場強度
に対する厳格な制御の必要性が緩和されるので、磁場制
御に必要な回路の簡略化、およびメモリや材料１０を用
いる他の装置のコスト低減を図ることができる。
るので、磁気ベクトルは、全磁場の異なる強度で回転す
る。この特性の結果、広い動作範囲を有する曲線３２，
３３が得られる。即ち、出力電圧に大幅な変化を起こす
ことなく、印加磁場をＨ2 ないしＨ4 、またはＨ6 ない
しＨ8 に変更することができる。これによって、全磁場
のばらつきまたはドリフト(drift) が許され、磁場強度
に対する厳格な制御の必要性が緩和されるので、磁場制
御に必要な回路の簡略化、およびメモリや材料１０を用
いる他の装置のコスト低減を図ることができる。
【００１７】材料１０の磁気抵抗特性を用いることによ
り、単一の磁場方向および強度を印加して、材料１０
（図１）の状態および出力電圧を判定することができ
る。磁場に方向およびほぼＨ2 の値、またはＨ3 ないし
Ｈ4 の間の値を加えることができる。高出力電圧が検出
された場合、材料１０は第１状態即ち「０」状態に磁化
されている。一方、低電圧出力が検出された場合、材料
１０は第２状態即ち「１」状態にある。あるいは、材料
１０が点Ｈ6 付近または点Ｈ7 ないしＨ8 間で動作する
ように、方向が逆で値が同等の磁場を加えることもでき
る。この場合、高出力電圧が検出された場合、材料１０
は「１」状態にあり、低電圧が検出された場合、材料１
０は「０」状態にある。
り、単一の磁場方向および強度を印加して、材料１０
（図１）の状態および出力電圧を判定することができ
る。磁場に方向およびほぼＨ2 の値、またはＨ3 ないし
Ｈ4 の間の値を加えることができる。高出力電圧が検出
された場合、材料１０は第１状態即ち「０」状態に磁化
されている。一方、低電圧出力が検出された場合、材料
１０は第２状態即ち「１」状態にある。あるいは、材料
１０が点Ｈ6 付近または点Ｈ7 ないしＨ8 間で動作する
ように、方向が逆で値が同等の磁場を加えることもでき
る。この場合、高出力電圧が検出された場合、材料１０
は「１」状態にあり、低電圧が検出された場合、材料１
０は「０」状態にある。
【００１８】図５は、メモリ３６の個々のメモリ・セル
各々に材料１０（図１）を用いた、メモリ・アレイ即ち
メモリ３６の一部を示す拡大斜視図である。図１と同一
の参照番号を有する図５の素子は、対応する図１の素子
と同一である。メモリ３６は、破線ボックスで示す、第
１セル３７、第２セル３８、第３セル３９、および第４
セル４１を含む複数のメモリ・セルから成る。また、メ
モリ３６は、例えば、半導体基板である基板４２も含
み、この上に複数の材料１０（図１）の素子、即ち、セ
ル３７，３８，３９，４１を表わす磁性体が形成されて
いる。更に、基板４２は、センス・アンプやデジタル回
路を含む他の回路を備えることもできる。誘電体４３を
被着して、基板４２の露出部分および基板４２上に形成
されている各材料１０を被覆する。通常、材料１０の素
子を基板４２上に形成する際には、個々の材料１０の各
素子間に空間を開ける。次に、個々の列内の材料１０の
素子を相互接続するために、導体を被着する。例えば、
セル３７，３８間に導体を被着して、第１行即ちセンス
・ラインを形成し、セル４１，３９間に別の導体を被着
して、第２行即ちセンス・ラインを形成する。メモリ・
セルを覆う誘電体４３の表面上に、複数の横断導体即ち
ワード・ラインを被着する。第１導体即ち第１ワード・
ライン４４はセル３７，４１の材料１０を覆い、第２導
体即ち第２ワード・ライン４６は、セル３８，３９の材
料１０を覆う。
各々に材料１０（図１）を用いた、メモリ・アレイ即ち
メモリ３６の一部を示す拡大斜視図である。図１と同一
の参照番号を有する図５の素子は、対応する図１の素子
と同一である。メモリ３６は、破線ボックスで示す、第
１セル３７、第２セル３８、第３セル３９、および第４
セル４１を含む複数のメモリ・セルから成る。また、メ
モリ３６は、例えば、半導体基板である基板４２も含
み、この上に複数の材料１０（図１）の素子、即ち、セ
ル３７，３８，３９，４１を表わす磁性体が形成されて
いる。更に、基板４２は、センス・アンプやデジタル回
路を含む他の回路を備えることもできる。誘電体４３を
被着して、基板４２の露出部分および基板４２上に形成
されている各材料１０を被覆する。通常、材料１０の素
子を基板４２上に形成する際には、個々の材料１０の各
素子間に空間を開ける。次に、個々の列内の材料１０の
素子を相互接続するために、導体を被着する。例えば、
セル３７，３８間に導体を被着して、第１行即ちセンス
・ラインを形成し、セル４１，３９間に別の導体を被着
して、第２行即ちセンス・ラインを形成する。メモリ・
セルを覆う誘電体４３の表面上に、複数の横断導体即ち
ワード・ラインを被着する。第１導体即ち第１ワード・
ライン４４はセル３７，４１の材料１０を覆い、第２導
体即ち第２ワード・ライン４６は、セル３８，３９の材
料１０を覆う。
【００１９】セル３７，３８，３９または４１のステー
タスを読み取るために、ワード電流をワード・ラインに
印加し、センス・ラインから電圧を検出する。例えば、
第１ワード電流４７をワード・ライン４４に印加し、第
１方向の第１全磁場４９をセル３７に加えることができ
る。磁場４９の大きさは、セル３７の状態を切り換える
には十分でない。通常、この磁場は図４の点Ｈ1 および
Ｈ3 の間である。次に、図４における点Ｈ2 またはＨ6
の説明で示したように、電圧の大きさによって、セル３
７を含むセンス・ラインの電圧を判定することができ
る。例えば、センス・ラインを、図示しない、センス・
アンプの入力に接続し、セル３７の電圧出力を判定する
ことができる。ワード電流を印加し電圧出力を検出する
だけでよいので、セル３７の状態を判定するために必要
な時間は短縮される。また、１回のリード動作のみで済
むので、セル３７の状態を判定するために用いる電子回
路も簡略化することができる。更に、基準セルが不要と
なり、各メモリにトランジスタを用いて、メモリ・セル
をセンス・ラインに対して接続したり切断したりする必
要性もなくなる。 あるいは、２つの電圧値間で比較動
作を行い、メモリの状態を読み取ることも可能である。
ワード電流４７と検出電流５３とを印加することによっ
て、第１電圧出力を判定即ち検出することができる。こ
の第１電圧出力を記憶しておく。全磁場は、層１１また
は１３を切り換えるには十分ではない。次に、第１ワー
ド電流とは逆方向の第２ワード電流を印加することによ
って、第２電圧出力を判定即ち検出する。例えば、破線
の矢印で示す第２ワード電流４８は、破線の円で示す磁
場５１を形成する。磁場５１は磁場４９とは方向が逆で
ある。検出電流５３を再び印加し、電圧出力を判定す
る。セル３７が「０」状態にあった場合、第１電圧は大
電圧であり、第２電圧は小電圧である。また、セル３７
が「１」状態にあった場合、その逆となる。これは、図
４の説明において示した磁気抵抗特性のためである。
タスを読み取るために、ワード電流をワード・ラインに
印加し、センス・ラインから電圧を検出する。例えば、
第１ワード電流４７をワード・ライン４４に印加し、第
１方向の第１全磁場４９をセル３７に加えることができ
る。磁場４９の大きさは、セル３７の状態を切り換える
には十分でない。通常、この磁場は図４の点Ｈ1 および
Ｈ3 の間である。次に、図４における点Ｈ2 またはＨ6
の説明で示したように、電圧の大きさによって、セル３
７を含むセンス・ラインの電圧を判定することができ
る。例えば、センス・ラインを、図示しない、センス・
アンプの入力に接続し、セル３７の電圧出力を判定する
ことができる。ワード電流を印加し電圧出力を検出する
だけでよいので、セル３７の状態を判定するために必要
な時間は短縮される。また、１回のリード動作のみで済
むので、セル３７の状態を判定するために用いる電子回
路も簡略化することができる。更に、基準セルが不要と
なり、各メモリにトランジスタを用いて、メモリ・セル
をセンス・ラインに対して接続したり切断したりする必
要性もなくなる。 あるいは、２つの電圧値間で比較動
作を行い、メモリの状態を読み取ることも可能である。
ワード電流４７と検出電流５３とを印加することによっ
て、第１電圧出力を判定即ち検出することができる。こ
の第１電圧出力を記憶しておく。全磁場は、層１１また
は１３を切り換えるには十分ではない。次に、第１ワー
ド電流とは逆方向の第２ワード電流を印加することによ
って、第２電圧出力を判定即ち検出する。例えば、破線
の矢印で示す第２ワード電流４８は、破線の円で示す磁
場５１を形成する。磁場５１は磁場４９とは方向が逆で
ある。検出電流５３を再び印加し、電圧出力を判定す
る。セル３７が「０」状態にあった場合、第１電圧は大
電圧であり、第２電圧は小電圧である。また、セル３７
が「１」状態にあった場合、その逆となる。これは、図
４の説明において示した磁気抵抗特性のためである。
【００２０】また、電圧出力の大きさが小さい場合、部
分的に切り換えるリード動作を行うことができる。層１
１は層１３よりも薄いので、層１１の磁気ベクトルの状
態を完全に切り換えるために必要な磁場強度は、層１３
の磁気ベクトルの状態を完全に切り換えるために必要な
磁場強度よりも低い。これを利用して、メモリ・セルの
状態を検出することができる。材料１０（図１）の層１
１における磁気ベクトルの状態を完全に切り換えるには
十分に大きいが、層１３の磁気ベクトルの状態を切り換
えるには十分ではない値の電流５３，４７を印加する。
全磁場がセル３７の磁気ベクトルを支持する場合、層１
１，１３の磁気ベクトルはほぼ回転せず、出力電圧は低
い。全磁場がセル３７の磁気ベクトルに対向する場合、
層１３の磁気ベクトルは逆方向に回転するが、層１１の
磁気ベクトルは完全に切り替わるので、出力電圧値が大
きくなる。リードが完了した後、電流４８によって以前
の磁場とは逆である他の全磁場を印加し、層１１の磁気
ベクトルを元の状態に復元する。通常、その大きさは、
少なくとも以前の磁場の大きさである。
分的に切り換えるリード動作を行うことができる。層１
１は層１３よりも薄いので、層１１の磁気ベクトルの状
態を完全に切り換えるために必要な磁場強度は、層１３
の磁気ベクトルの状態を完全に切り換えるために必要な
磁場強度よりも低い。これを利用して、メモリ・セルの
状態を検出することができる。材料１０（図１）の層１
１における磁気ベクトルの状態を完全に切り換えるには
十分に大きいが、層１３の磁気ベクトルの状態を切り換
えるには十分ではない値の電流５３，４７を印加する。
全磁場がセル３７の磁気ベクトルを支持する場合、層１
１，１３の磁気ベクトルはほぼ回転せず、出力電圧は低
い。全磁場がセル３７の磁気ベクトルに対向する場合、
層１３の磁気ベクトルは逆方向に回転するが、層１１の
磁気ベクトルは完全に切り替わるので、出力電圧値が大
きくなる。リードが完了した後、電流４８によって以前
の磁場とは逆である他の全磁場を印加し、層１１の磁気
ベクトルを元の状態に復元する。通常、その大きさは、
少なくとも以前の磁場の大きさである。
【００２１】尚、場合によっては、全磁場の値が磁気ベ
クトルの回転または切り換えのいずれかを誘発するのに
十分であることを保証するために、ワード・ラインに垂
直なディジット・ラインを付加的に必要とする場合もあ
ることを注記しておく。この場合、全磁場の値は、セン
ス、ワード、およびディジット・ラインから得られる磁
場の合計となる。
クトルの回転または切り換えのいずれかを誘発するのに
十分であることを保証するために、ワード・ラインに垂
直なディジット・ラインを付加的に必要とする場合もあ
ることを注記しておく。この場合、全磁場の値は、セン
ス、ワード、およびディジット・ラインから得られる磁
場の合計となる。
【００２２】以上の説明から、新規なＧＭＲ材料と、こ
のＧＭＲ材料を用いる新規な方法が提供されたことが認
められよう。材料の幅を磁区壁のサイズよりも小さく形
成することにより、磁気ベクトルが材料の長さに対して
垂直とならないことを保証する。厚さが交互に変わる磁
性体層を有するように材料を形成することによって、動
作範囲が広い新規な磁気抵抗特性が得られ、材料１０を
使用するメモリのような装置のコストを低減することが
できる。また、この動作範囲が広い新規な磁気抵抗特性
にために、１回のリード動作によって、ＧＭＲ材料を用
いたメモリ・アレイの状態が容易に判定可能となる。材
料１０を用いてメモリ・アレイを形成することにより、
サブミクロン幅が得られ、基準セルが不要となることか
ら、密度の高いセルを得ることができる。リード動作が
１回で済むので、メモリ・アレイの各セルの状態を判定
するために用いられる外部回路量を最少にすることがで
き、これによって、この材料を利用するメモリの密度を
高め、コストを低減することが可能となる。
のＧＭＲ材料を用いる新規な方法が提供されたことが認
められよう。材料の幅を磁区壁のサイズよりも小さく形
成することにより、磁気ベクトルが材料の長さに対して
垂直とならないことを保証する。厚さが交互に変わる磁
性体層を有するように材料を形成することによって、動
作範囲が広い新規な磁気抵抗特性が得られ、材料１０を
使用するメモリのような装置のコストを低減することが
できる。また、この動作範囲が広い新規な磁気抵抗特性
にために、１回のリード動作によって、ＧＭＲ材料を用
いたメモリ・アレイの状態が容易に判定可能となる。材
料１０を用いてメモリ・アレイを形成することにより、
サブミクロン幅が得られ、基準セルが不要となることか
ら、密度の高いセルを得ることができる。リード動作が
１回で済むので、メモリ・アレイの各セルの状態を判定
するために用いられる外部回路量を最少にすることがで
き、これによって、この材料を利用するメモリの密度を
高め、コストを低減することが可能となる。
【図１】本発明によるＧＭＲ材料の拡大断面図。
【図２】図１に示した本発明によるＧＭＲ材料の拡大分
解図。
解図。
【図３】図１に示した本発明によるＧＭＲ材料の別の拡
大断面図。
大断面図。
【図４】図１に示した本発明によるＧＭＲ材料の特性を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図５】図１に示した本発明によるＧＲＭ材料を利用し
たメモリの一部を示す拡大斜視図。
たメモリの一部を示す拡大斜視図。
１０ 巨大磁気抵抗ＧＭＲ材料 １１ 第１磁性体層 １２ 第１導電性スペーサ層 １３ 第２磁性体層 １４ 第２導電性スペーサ層 １６ 第３磁性体層 １７ 第３導電性スペーサ層 １８ 第４磁性体層 ２１，２２ 磁化ベクトル ２３，２４ 厚さ ２６ 幅 ２７ 長さ ３６ メモリ ３７，３８，３９，４１ セル ４２ 基板 ４３ 誘電体
Claims (6)
- 【請求項１】ＧＭＲ材料（１０）を形成する方法であっ
て：複数の磁性体層（１１，１３，１６，１８）を形成
する段階から成り；各磁性体層は、当該磁性体層（１
１，１３，１６，１８）内の磁区壁の幅よりも狭い幅を
有し、各磁性体層は隣接する磁性体層と強磁性的に結合
され、各磁性体層内の磁気ベクトルはほぼ前記ＧＭＲ物
質の長さに沿った方向を指す、ことを特徴とする方法。 - 【請求項２】強磁性的に結合されたＧＭＲ材料（１０）
であって：幅と長さとを有する複数の磁性体層（１１，
１３，１６，１８）であって、前記幅は遷移幅より小さ
く、各磁性体層は隣接する磁性体層に強磁性的に結合さ
れ、前記複数の磁性体層の各層におけるほぼ全ての磁気
ベクトルは、前記長さに沿って実質的に整合されてい
る、前記磁性体層（１１，１３，１６，１８）；および
前記複数の磁性体層（１１，１３，１６，１８）を分離
する複数の導電性スペーサ（１２，１４，１７）；から
成ることを特徴とするＧＲＭ材料（１０）。 - 【請求項３】強磁性的に結合された多層ＧＭＲ材料（１
０）であって：第１の幅と、第１の厚さと、第１の長さ
とを有する第１複合磁性体層（１１）；第１導電性スペ
ーサ層（１２）；および第２の幅と、前記第１の厚さよ
りも大きい第２の厚さと、第２の長さとを有する第２複
合磁性体層（１３）；から成り、 前記第１導電性スペーサ層（１２）は前記第１および第
２磁性体層（１１，１３）間にあり、前記第１および第
２の幅は第１遷移幅より小さく、前記第１および第２磁
性体層（１１，１３）は強磁性的に結合され、前記第１
および第２複合磁性体層（１１，１３）における磁気ベ
クトルは、前記第１および第２の長さにほぼ平行な方向
を指す、ことを特徴とするＧＲＭ材料（１０）。 - 【請求項４】強磁性的に結合された磁気メモリ（３６）
であって：強磁性的に結合されたＧＭＲ材料の層（１
０）；前記多層強磁性的結合ＧＭＲ材料の層を覆う絶縁
体（４３）；および前記絶縁体（４３）を覆う第１導電
層（４４）であって、前記多層強磁性的結合ＧＭＲ材料
（１０）の層にほぼ垂直な前記第１導電層（４４）；か
ら成ることを特徴とする磁気メモリ（３６）。 - 【請求項５】強磁性的に結合された磁気メモリ（３６）
の使用方法であって：正の検出電流と第１ワード電流と
を印加して、メモリ・セル（１０）に、第１方向で、か
つ前記メモリ・セルの状態を切り換えるには十分でない
第１の大きさを有する第１の磁場（４９）を全体に加え
る段階；前記メモリ・セル（１０）の第１電圧出力を判
定する段階；前記第１ワード電流を第２ワード電流に変
更し、前記メモリ・セル（１０）に、第２方向で、かつ
前記メモリ・セルの状態を切り換えるには十分でない第
２の大きさを有する第２の磁場（５１）を全体に加える
段階；前記メモリ・セル（１０）の第２電圧出力を判定
する段階；および前記第１電圧出力を前記第２電圧出力
と比較する段階；から成ることを特徴とする方法。 - 【請求項６】強磁性的に結合された磁気メモリ（３６）
の使用方法であって：第１ワード電流を印加して、前記
メモリ・セル（１０）に、第１方向で、かつ前記メモリ
・セルの状態を切り換えるには十分でない第１の大きさ
を有する第１の磁場（４９）を全体に加える段階；およ
び前記メモリ・セル（１０）の第１電圧出力を判定する
段階；から成ることを特徴とする方法。
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| US6743642B2 (en) * | 2002-11-06 | 2004-06-01 | International Business Machines Corporation | Bilayer CMP process to improve surface roughness of magnetic stack in MRAM technology |
| US6943038B2 (en) * | 2002-12-19 | 2005-09-13 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method for fabricating a flux concentrating system for use in a magnetoelectronics device |
| US6909631B2 (en) * | 2003-10-02 | 2005-06-21 | Freescale Semiconductor, Inc. | MRAM and methods for reading the MRAM |
| US6888743B2 (en) * | 2002-12-27 | 2005-05-03 | Freescale Semiconductor, Inc. | MRAM architecture |
| US20040175845A1 (en) * | 2003-03-03 | 2004-09-09 | Molla Jaynal A. | Method of forming a flux concentrating layer of a magnetic device |
| US6956763B2 (en) | 2003-06-27 | 2005-10-18 | Freescale Semiconductor, Inc. | MRAM element and methods for writing the MRAM element |
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| US20050095855A1 (en) * | 2003-11-05 | 2005-05-05 | D'urso John J. | Compositions and methods for the electroless deposition of NiFe on a work piece |
| US7333360B2 (en) * | 2003-12-23 | 2008-02-19 | Freescale Semiconductor, Inc. | Apparatus for pulse testing a MRAM device and method therefore |
| US7339818B2 (en) * | 2004-06-04 | 2008-03-04 | Micron Technology, Inc. | Spintronic devices with integrated transistors |
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| US5617071A (en) * | 1992-11-16 | 1997-04-01 | Nonvolatile Electronics, Incorporated | Magnetoresistive structure comprising ferromagnetic thin films and intermediate alloy layer having magnetic concentrator and shielding permeable masses |
| US5301079A (en) * | 1992-11-17 | 1994-04-05 | International Business Machines Corporation | Current biased magnetoresistive spin valve sensor |
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