JPH0973773A - 情報記録媒体とその記録方法 - Google Patents

情報記録媒体とその記録方法

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JPH0973773A
JPH0973773A JP7229532A JP22953295A JPH0973773A JP H0973773 A JPH0973773 A JP H0973773A JP 7229532 A JP7229532 A JP 7229532A JP 22953295 A JP22953295 A JP 22953295A JP H0973773 A JPH0973773 A JP H0973773A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory cell
recording
magnetic layer
recording electrode
memory cells
Prior art date
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Pending
Application number
JP7229532A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Miyazawa
弘 宮澤
Satoshi Nehashi
聡 根橋
Masaya Ishida
方哉 石田
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 3次元配置の磁気記録媒体を実現する。 【構成】 巨大磁気抵抗効果を用いる磁気記録媒体にお
いて、メモリセルをx−y座標で指定したx−y2次元
平面に配列し、その2次元配列平面をx−y−z3次元
的に積層したとき、特定平面のx−y−z座標で指定し
た電極線に電流を流すことで特定のメモリセルの磁化方
向を反転させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、巨大磁気抵抗効果を利
用して読み出しを行なう情報記録媒体とその記録方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】我々は大容量情報を記憶する手段とし
て、例えば磁気記録媒体であるハードディスクを持って
いる。ハードディスクは近い将来、ビットコストを抑え
たまま100GByte近いデータを3.5インチのドライブユ
ニット上で扱えるようになる。しかし、同一ユニット上
で扱う情報の容量が大きければ大きいほど情報の質が高
度化し、必要なデータへの高速アクセス、高速データ転
送の技術が要求される。このような要求を満たすために
は、記憶装置からメカニカルな部分を排除し、全ての磁
気記録ユニットをソリッドステート素子とすることが必
要である。このような要求を満たすために、Irie ら
は、Japanese Journal of Applied Physics Part2, Vo
l.34, no.4, pp.L415-L417(1995)において、磁性多層膜
を用いたスピンバルブメモリー技術を報告している。こ
の技術では、記録媒体として面内磁化を有する磁性多層
薄膜をもちいる。絶縁体をはさんで隣接した電極線に電
流を流し、その電流がつくる磁界で記録層の磁化を反転
させ信号を記録する。またこの技術では、信号再生に巨
大磁気抵抗効果をもちいている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】x座標とy座標で表さ
れる2次元平面上に組まれたマトリックスの各格子点に
メモリセルを配置したときに、x座標とy座標を決める
ことで一つのメモリセルが選択されて、選択されたメモ
リセルのみに磁性層の保磁力を越える外部磁界を加える
手法が確立していなかった。また前記2次元平面を3次
元的に積層して記録密度を高めようとしたとき、隣り合
う平面に位置したメモリセル間のクロスライト(信号記
録時の干渉)を押さえることができなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】磁気抵抗効果を読み出し
方法に用いる情報記録媒体において、(1)情報信号の
記録をつかさどるメモリセルは、基板側から見て少なく
とも磁性層、非磁性層、磁性層の順に積層してなり
(2)前記磁性層のうち、相対的に小さな保磁力Hc1の
磁性層を磁性層1、相対的に大きな保磁力Hc2の磁性層
を磁性層2としたとき、前記磁性層1、前記磁性層2は
基板に平行な面内方向1、面内方向2にそれぞれ磁化容
易軸を有し、(3)前記メモリセルの上方に記録用電極
線1、前記メモリセルの下方に記録用電極線2を、それ
ぞれ絶縁体層をはさんで配置し、前記記録用電極線1、
前記記録用電極線2に流れる電流I1、I2は、前記基板に
平行であり、かつ前記電流I1、I2と前記面内方向1とが
なす角度をθ1、前記電流I1、I2と前記面内方向2とが
なす角度をθ2とするとき 45°≦θ1≦135° 45°≦θ2≦135° であり(4)複数個の前記メモリセルを、前記基板上に
2次元格子状に配列し(5)前記2次元格子の上の特定
のメモリセルをx-y座標で指定し、ある特定のメモリセ
ルのx-y座標を(n, m)であらわすとき、前記記録用電
極線1をx座標nで指定し、前記記録用電極線2をy座標m
で指定するように配置し(6)前記2次元格子を複数
枚、基板に垂直方向であるz軸方向に積層し、前記メモ
リセルのうち、ある特定のメモリセルのx-y-z座標を
(n, m, k)であらわすとき、(7)メモリセル(n, m,
k)には、x-y座標を共通とするメモリセル(n, m, k+
1)あるいはメモリセル(n, m, k−1)が存在し
(8)(n, m, k)のメモリセルの記録用電極線1と、
(n, m, k+1)のメモリセルの記録用電極線2は共通で
ある 以上の項目を満たすことを特徴とする。
【0005】
【実施例】
[メモリセルの構成]図2は本実施例におけるひとつの
メモリセルの側面断面図である。102、104はAlの
電極線である。111は絶縁体である。103は磁性層
を少なくとも2層含む金属多層膜を表す。124は磁性
層123の磁化方向をピン止めするための反強磁性層で
ある。金属多層膜103は、保磁力の小さな磁性層12
1と保磁力の大きな磁性層123とがCu層122をはさ
むかたちで積層されている。磁性層121と磁性層12
3は面内磁化膜であり、その磁化容易軸は紙面に平行で
ある。その保磁力をそれぞれHc1、Hc2とするとき Hc1<Hc2 がなりたつ。
【0006】たとえば
【0007】
【表1】
【0008】金属多層膜と電極線との間の絶縁層の厚み
はともに5000Aである。磁性層121と磁性層123の
間の交換相互作用は無視できる。
【0009】信号記録/消去時には、電極線102、1
04に所定の電流を紙面に垂直方向に流す。電流の方向
は電極線102、104で互いに反平行とする。消去/
記録状態と各磁性層の磁化方向との関係を表2に示す。
【0010】
【表2】
【0011】信号記録ステップに先だって、磁性層12
3の磁化は、図2に示す方向に初期化されているとす
る。信号記録ステップでは、電極線104に紙面表から
紙面裏の方向に電流I1を流す。同時に電極線102に紙
面裏から紙面表の方向に電流I2を流す。すると金属多層
膜の位置での磁界の方向201は、図面上、左へ向く。
この様子を図3(a)に示した。このときの磁界の強さ
を、103の位置でHc1以上、Hc2以下となるように、電
流値I1、I2を調節する。この信号記録ステップで磁性層
121の磁化は左方向を向き、メモリセルに信号が記録
される。
【0012】信号消去ステップでは、電極線104に紙
面裏から紙面表の方向に電流I1を流す。同時に電極線1
02に紙面表から紙面裏の方向に電流I2を流す。すると
金属多層膜の位置での磁界の方向201は、図面上、右
へ向く。この様子を図3(b)に示した。このときの磁界
の強さを、103の位置でHc1以上、Hc2以下となるよう
に、電流値I1、I2を調節する。この信号消去ステップで
磁性層121の磁化は右方向を向き、メモリセルは消去
状態になる。
【0013】記録/消去過程において以下の条件を採用
する。電極線104、電極線102いずれかのみに電流
が流れている場合には磁性層121の磁化は反転しな
い。同時に電流が流れたときのみに磁性層121の磁化
が反転する。
【0014】[メモリセルの2次元配置例]図4は前記
したメモリセルを本発明に従って2次元平面上に配列し
たときの一構成例を上方から見た図である。図4には4
8個のメモリセル401が配列してあり、メモリセルの
上下をはさむかたちで、前記電極線が配線される。電極
線102は縦方向の電極線に対応し、電極線104は横
方向の電極線に対応する。i番目の電極線102はxi
で、j番目の電極線104はyjで指定する。定常時には
電極線104、電極線102ともに電流を流さない。例
えば(1、4)のメモリセルを指定して記録状態にした
かったら、電極線x1と電極線y4に電流をながす。こ
のとき(1、4)のメモリセルの位置で電流方向が互い
に逆になるようにする。同様に(i、j)のメモリセルを
指定して記録状態にしたかったら、電極線xiと電極線
yjに電流をながす。また信号記録時/消去時には以下
の規則を採用する。
【0015】(1) (i、j)(i、j+1)(i+1、j)
(i+1、j+1)に記録するときでは、(1)xi、xi+1に
流す電流は互いに同じ方向とする。
【0016】(2)yj、yj+1に流す電流は互いに逆方
向とする。
【0017】(2) (i、j)のメモリセルの消去動作
では、電極線xiと電極線yjに電流をながす電流方向を
それぞれ記録動作のときと逆方向にする。
【0018】なお本実施例において、前記電流I1、I2と
前記面内方向1とがなす角度をθ1、前記電流I1、I2と
前記面内方向2とがなす角度をθ2とするとき 45°≦θ1≦135° 45°≦θ2≦135° であるように、前記記録用電極線102と前記記録用電
極線104の両方、あるいはいずれかを基板上で引き回
すならば、本発明と同等の効果を有する。
【0019】[メモリセルの3次元配置例]図1はメモ
リセルの前記2次元配列を3次元に積層したときの一構
成例を、側面から見た断面図である。図1にはメモリセ
ルが4層ぶん積層してある。100はSi基板である。1
01はSiO2の絶縁膜である。111、112、113、
114は絶縁膜である。103、105、107、10
9がメモリセルである。102、104、106、10
8、110は記録用電極線である。各メモリセルの信号
記録方法は、前記した2次元の場合と同じである。信号
記録の対象となるメモリセルと、そのとき電流を流す電
極線を表3に示す。
【0020】
【表3】
【0021】表3で相対的に高インダクタンスな電極線
を右側に記入した。相対的に高インダクタンスな電極線
に、相対的に低いクロック周波数を割り当てる。このよ
うにすると高いクロック周波数で効率よく信号記録がで
きる。各メモリセルの上下の電極線には、互いに反対方
向の電流を流して信号記録を行う。例えば図4におい
て、引き回しのより多い電極線102の方が、電極線1
04よりもインピーダンスが大きい。このため104を
高いクロック周波数で変調した方が有利である。x6に
電流を流した状態でy1、y2、y3・・・をスイッチ
ングする。この場合メモリセルを図面上で縦方向に記録
していくことになる。
【0022】本実施例のように、2次元メモリセル配列
を単純に積層しないで、上層と下層の電極線を共有させ
る手法を用いるならば、構造を簡略化して製造コストを
下げることができる。
【0023】[読み出し方法]記録信号の読み出しに
は、各メモリセルに、前記した記録用電極線とは別に読
み出し電極を設け、磁性層に隣接して形成したトランジ
スタを用いる。巨大磁気抵抗効果を用いて、磁性層12
1と磁性層124の磁化が平行(記録状態)か反平行
(消去状態)かを検出する。平行のときには磁気抵抗が
小さい。また反平行の時には磁気抵抗が大きい。本実施
例では、抵抗変化率は7%であった。
【0024】
【表4】
【0025】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、巨大
磁気抵抗効果を利用して読み出しを行なう情報記録媒体
において、2次元格子上に複数のメモリセルを配置し、
この2次元格子を3次元的に積層した場合に、特定のメ
モリセルを指定して効率よく信号を記録/消去すること
が可能となる。
【0026】
【図面の簡単な説明】
【図1】メモリセル部が3次元に積層されたときの側面
断面図。
【図2】メモリセル部の側面断面図。
【図3】メモリセル部の記録/消去状態を示す図。
【図4】2次元メモリセルアレイの配置図。
【符号の説明】
100 基板 102 電極線 103 金属多層膜 104 電極線 111 絶縁層 121 磁性層1 122 Cu層 123 磁性層2 124 反強磁性層 201 記録時の磁界方向 202 消去時の磁界方向 401 メモリセル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気抵抗効果を読み出し方法に用いる
    情報記録媒体において、(1)情報信号の記録をつかさ
    どるメモリセルは、基板側から見て少なくとも磁性層、
    非磁性層、磁性層の順に積層してなり(2)前記磁性層
    のうち、相対的に小さな保磁力Hc1の磁性層を磁性層
    1、相対的に大きな保磁力Hc2の磁性層を磁性層2とし
    たとき、前記磁性層1、前記磁性層2は基板に平行な面
    内方向1、面内方向2にそれぞれ磁化容易軸を有し、
    (3)前記メモリセルの上方に記録用電極線1、前記メ
    モリセルの下方に記録用電極線2を、それぞれ絶縁体層
    をはさんで配置し、前記記録用電極線1、前記記録用電
    極線2に流れる電流I1、I2は、前記基板に平行であり、
    かつ前記電流I1、I2と前記面内方向1とがなす角度をθ
    1、前記電流I1、I2と前記面内方向2とがなす角度をθ2
    とするとき 45°≦θ1≦135° 45°≦θ2≦135° であり(4)複数個の前記メモリセルを、前記基板上に
    2次元格子状に配列し(5)前記2次元格子の上の特定
    のメモリセルをx-y座標で指定し、ある特定のメモリセ
    ルのx-y座標を(n, m)であらわすとき、前記記録用電
    極線1をx座標nで指定し、前記記録用電極線2をy座標m
    で指定するように配置し(6)前記2次元格子を複数
    枚、基板に垂直方向であるz軸方向に積層し、前記メモ
    リセルのうち、ある特定のメモリセルのx-y-z座標を
    (n, m, k)であらわすとき、(7)メモリセル(n, m,
    k)には、x-y座標を共通とするメモリセル(n, m, k+
    1)あるいはメモリセル(n, m, k−1)が存在し
    (8)(n, m, k)のメモリセルの記録用電極線1と、
    (n, m, k+1)のメモリセルの記録用電極線2は共通で
    ある以上の項目を満たすことを特徴とする情報記録媒
    体。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の情報記録媒体におい
    て、(n, m, k)のメモリセルに信号を記録する時には
    (1)前記(n, m, k)のメモリセルの上下に配線され
    た記録用電極線1、記録用電極線2のみに互いに反平行
    の電流を流し(2)前記(n, m, k)のメモリセルにお
    いて、前記磁性層1を反転させ、前記磁性層2を反転さ
    せない強度でかつ、それ以外のメモリセルの磁性層1の
    磁化を反転させない強度の磁界を発生するように、前記
    記録用電極線1、前記記録用電極線2の電流値を調節す
    る 以上の項目を満たすことを特徴とする情報記録媒体の記
    録方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の情報記録媒体におい
    て、(n, m, k)のメモリセルに信号を記録する時、前
    記(n, m, k)のメモリセルの上下に配線された記録用
    電極線1、記録用電極線2はそれぞれ特定のクロック周
    波数f1、f2で変調され、かつ前記2つの電極線の内より
    大きなインダクタンスを有する記録用電極線に対して、
    相対的に低いクロック周波数を採用することを特徴とす
    る情報記録媒体の記録方法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の情報記録媒体におい
    て、前記磁気抵抗効果が巨大磁気抵抗効果であることを
    特徴とする情報記録媒体の記録方法。
JP7229532A 1995-09-06 1995-09-06 情報記録媒体とその記録方法 Pending JPH0973773A (ja)

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