JPH113584A - Magnetic thin film memory element, production thereof, and recording and reproducing method therefor - Google Patents

Magnetic thin film memory element, production thereof, and recording and reproducing method therefor

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JPH113584A
JPH113584A JP9155224A JP15522497A JPH113584A JP H113584 A JPH113584 A JP H113584A JP 9155224 A JP9155224 A JP 9155224A JP 15522497 A JP15522497 A JP 15522497A JP H113584 A JPH113584 A JP H113584A
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magnetic
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memory
layer
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance stability of magnetization, to preclude an adverse influence due to an anti-magnetic field and also to safely preserve magnetized information by allowing a magnetic thin film memory element to form a closed magnetic circuit constitution at a preservation time when an external magnetic field is zero. SOLUTION: A first magnetic layer 1 whose magnetization is mainly oriented in one direction being in a film surface and which has a low coercive force and a second magnetic layer 2 whose magnetization is mainly oriented in one direction being in a film surface and which has a high coercive force are laminated with a non-magnetic layer 3 on a substrate. This magnetic thin film memory element is a magnetro resistance element which show a low resistance value when magnetizations of the first and second magnetic layers 1, 2 are parallel and a high resistance value when they are anti-parallel and at the preservation time when the external magnetic field is zero, magnetizations of the first and second magnetic layer 1, 2 are in an anti-parallel state and since the first magnetic layer 1 is bent so as to be brought into contact with the end faces of the non-magnetic layer 3 to be in contact with end faces of the second magnetic layer 2 or the second magnetic layer 2 is bent so as to be brought into contact with the end faces of the non-magnetic layer 3 to be in contact with end faces of the first magnetic layer 2, the element becomes the closed magnetic circuit constitution and magnetizations of the layers 1, 2 are smoothly bent to form an annular loop and it becomes a stable energy state.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁化の向きによっ
て情報を記録し、磁化抵抗効果によって再生する磁気抵
抗素子(磁性薄膜メモリ素子)、並びにそれを用いた磁
性薄膜メモリ及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 magnetoresistive element (magnetic thin film memory element) for recording information according to the direction of magnetization and reproducing the information by a magnetoresistance effect, a magnetic thin film memory using the same, and a recording / reproducing method thereof. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁性薄膜メモリは、半導体メモリと同じ
く稼動部のない固体メモリであるが、電源が断たれても
情報を失わない、繰り返し書換回数が無限回である、放
射線が入射すると記録内容が消失する危険性がない等、
半導体メモリと比較して有利な点がある。特に近年、巨
大磁気抵抗(GMR)効果を利用した薄膜磁気メモリ
は、従来提案されている異方性磁気抵抗効果を用いた磁
性薄膜メモリと比較して大きな出力が得られるため注目
されている。
2. Description of the Related Art Like a semiconductor memory, a magnetic thin film memory is a solid-state memory having no moving parts, but does not lose information even when power is cut off, has an infinite number of rewrites, and records contents when radiation is incident. There is no danger of disappearing,
There are advantages over semiconductor memories. In particular, in recent years, a thin film magnetic memory utilizing the giant magnetoresistance (GMR) effect has attracted attention because a large output can be obtained as compared with a conventionally proposed magnetic thin film memory using the anisotropic magnetoresistance effect.

【0003】例えば、日本応用磁気学会紙Vol.2
0,p22(1996)には、図14に示すような硬質
磁性膜101/非磁性膜102/軟磁性膜103なる構
成要素を非磁性膜を介して複数回積層してメモリー素子
とした固体メモリーが提案されている。このメモリー素
子には、金属導体と接合されたセンス線104、及び絶
縁膜105によってこのセンス線と絶縁されたワード線
106が、各々設けられており、このワード線電流およ
びセンス線電流によって発生する磁界によって情報の書
き込みを行う。
[0003] For example, the Japan Society of Applied Magnetics, Vol. 2
0, p22 (1996), a solid-state memory as a memory element is formed by laminating the components of the hard magnetic film 101 / non-magnetic film 102 / soft magnetic film 103 a plurality of times via the non-magnetic film as shown in FIG. Has been proposed. This memory element is provided with a sense line 104 joined to a metal conductor and a word line 106 insulated from the sense line by an insulating film 105, and is generated by the word line current and the sense line current. Information is written by a magnetic field.

【0004】具体的には、図15に示すように、ワード
線106に電流Iを流し、電流の向きIDによって異な
る方向の磁界を発生させて硬質軟磁性膜101の磁化反
転を行い、メモリー状態「0」又は「1」の記録を行
う。例えば図15(a)に示すように正の電流を流して
右向きの磁界を発生させて硬質磁性膜に「1」の記録を
行い、図15(b)に示すように負の電流を流して左向
きの磁界を発生させて硬質磁性膜に「0」の記録を行
う。
More specifically, as shown in FIG. 15, a current I is applied to the word line 106 to generate magnetic fields in different directions according to the direction ID of the current, thereby inverting the magnetization of the hard soft magnetic film 101, and changing the memory state. “0” or “1” is recorded. For example, as shown in FIG. 15A, a positive current is applied to generate a rightward magnetic field to record "1" on the hard magnetic film, and a negative current is applied as shown in FIG. 15B. A "0" is recorded on the hard magnetic film by generating a leftward magnetic field.

【0005】情報の読み出しは図16に示すようにワー
ド線に記録電流より小さい電流Iを流して軟磁性膜の磁
化反転のみを起こし、その際の抵抗変化を測定する。巨
大磁気抵抗効果を利用すれば軟磁性膜と硬質磁性膜の磁
化が平行の場合と反平行の場合で抵抗値が異なるので、
その時生ずる抵抗変化により「1」又は「0」のメモリ
ー状態を判別することができる。図16(a)に示すよ
うな正から負のパルスを印加すると、軟磁性膜は右向き
から左向きになり、メモリー状態「1」に対しては、図
16(b)のように小さい抵抗値を示す状態から図16
(c)のように大きい抵抗値を示す状態に変化し、メモ
リー状態「0」に対しては、図16(d)のように大き
い抵抗値を示す状態から図16(e)のように小さい抵
抗値を示す状態に変化する。このようにして抵抗の変化
を読みとれば、記録後の軟磁性膜の磁化状態に関わらず
硬質磁性膜に記録した情報の読み出しが可能であり、非
破壊読み出しが可能である。
In reading information, as shown in FIG. 16, a current I smaller than the recording current is applied to the word line to cause only the magnetization reversal of the soft magnetic film, and the resistance change at that time is measured. If the giant magnetoresistance effect is used, the resistance value differs between the case where the magnetization of the soft magnetic film and the hard magnetic film is parallel and the case where the magnetization is antiparallel,
The memory state of "1" or "0" can be determined from the resistance change that occurs at that time. When a positive to negative pulse as shown in FIG. 16A is applied, the soft magnetic film turns from right to left, and a small resistance value as shown in FIG. From the state shown in FIG.
The state changes to a state having a large resistance value as shown in FIG. 16C, and for the memory state “0”, the state changes from a state having a large resistance value as shown in FIG. 16D to a state as shown in FIG. The state changes to indicate a resistance value. By reading the change in resistance in this way, information recorded on the hard magnetic film can be read regardless of the magnetization state of the soft magnetic film after recording, and nondestructive reading can be performed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の磁
性薄膜メモリは、ビットセルの面積を小さくするに伴っ
て、磁性層内部で生じる反磁界(自己減磁界)が無視で
きなくなり、記録保持する磁性層の磁化方向が一方向に
定まらず不安定となってしまう。そのため、上記構成の
磁性薄膜メモリは、ビットセルを微細化するにしたがい
情報の保存が困難となり、高集積化が不可能であるとい
った欠点を有していた。
However, in the magnetic thin film memory having the above structure, the demagnetizing field (self-demagnetizing field) generated inside the magnetic layer cannot be neglected as the area of the bit cell is reduced, and the magnetic thin film memory for recording and holding is not able to be stored. The magnetization direction of the layer is not determined in one direction and becomes unstable. Therefore, the magnetic thin film memory having the above configuration has a disadvantage that it becomes difficult to store information as the bit cell is miniaturized, and high integration is impossible.

【0007】従来の2層の磁性層からなるメモリでは、
各磁性層の磁化の向きは平行、反平行のどちらの状態も
存在し、特に非磁性層の厚さが40nmを超える場合に
は一様でなく定まらない。また、非磁性層を40nm以
下に薄くした場合では、非磁性層の厚さによっては磁化
が反平行状態または平行状態の一方を取り得る場合があ
るが、非磁性層の厚さを薄くするにしたがって2層の磁
化が平行、反平行を繰り返すようになる。このため、磁
化が反平行となる非磁性層の膜厚のマージンが狭いとい
った問題がある。すなわち、反平行の磁化状態を、1つ
のメモリ上にある数多くのメモリ素子で安定的に実現す
ることは困難であった。
In a conventional memory having two magnetic layers,
The direction of magnetization of each magnetic layer exists in either a parallel or anti-parallel state. In particular, when the thickness of the nonmagnetic layer exceeds 40 nm, it is not uniform and cannot be determined. When the thickness of the nonmagnetic layer is reduced to 40 nm or less, depending on the thickness of the nonmagnetic layer, the magnetization may take one of an antiparallel state and a parallel state. Therefore, the magnetization of the two layers repeats parallel and antiparallel. For this reason, there is a problem that the margin of the thickness of the nonmagnetic layer in which the magnetization is antiparallel is narrow. That is, it has been difficult to stably realize an antiparallel magnetization state with many memory elements on one memory.

【0008】また、2層の磁性層の磁化が保存状態で平
行であると、メモリ素子外部へ、無視できない大きさの
磁界が漏れ、隣接するセルに誤記録・誤再生する場合が
ある。このため、従来のものは記録・再生が不安定であ
った。
If the magnetizations of the two magnetic layers are parallel in the storage state, a magnetic field having a magnitude that cannot be ignored leaks to the outside of the memory element, which may cause erroneous recording and erroneous reproduction in adjacent cells. For this reason, recording and reproduction of the conventional device were unstable.

【0009】そこで本発明は、これらの点に鑑み、ビッ
トセルを微細化する際に問題となる磁性薄膜の反磁界を
なくし、高集積化を可能にした磁性薄膜メモリ素子およ
びメモリの提供を目的とする。さらに、保存時において
は磁化安定性が高く情報の保存性に優れ、記録時におい
ては弱い磁界でも磁化反転し消費電力の小さい磁性薄膜
メモリ素子およびメモリの提供を目的とする。
In view of the above, an object of the present invention is to provide a magnetic thin film memory element and a memory capable of eliminating a demagnetizing field of a magnetic thin film which is a problem when miniaturizing a bit cell and enabling high integration. I do. It is still another object of the present invention to provide a magnetic thin film memory element and a memory which have high magnetization stability during storage and excellent information preservability, and have low power consumption due to magnetization reversal even in a weak magnetic field during recording.

【0010】また、安定して記録再生でき、再生時間が
短く、ノイズの少ない記録再生方法の提供を目的とす
る。
It is another object of the present invention to provide a recording / reproducing method which can record / reproduce stably, has a short reproduction time, and has little noise.

【0011】また、非磁性層の製造マージンが広く、簡
単なプロセスで作製できる上記メモリ素子の製造方法を
提供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing the above-mentioned memory element which has a wide manufacturing margin for the non-magnetic layer and can be manufactured by a simple process.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成するために種々の検討を重ねた結果、本発明を完
成した。
Means for Solving the Problems The present inventor has made various studies in order to achieve the above object, and as a result, completed the present invention.

【0013】第1の発明は、基板上に、主に膜面内の一
方向に磁化配向しており低い保磁力を有する第1磁性層
と、主に膜面内の一方向に磁化配向しており高い保磁力
を有する第2磁性層が非磁性層を介して積層され、第1
磁性層の磁化と第2磁性層の磁化が平行の時は低い抵抗
値を示し、反平行の時は高い抵抗値を示す磁気抵抗素子
であって、外部磁界が0の時に、第1磁性層が非磁性層
の端面に接するように湾曲して第2磁性層の端面と接す
る、あるいは第2磁性層が非磁性層の端面に接するよう
に湾曲して第1磁性層の端面と接することにより閉磁路
構成をなすことを特徴とする磁性薄膜メモリ素子に関す
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a first magnetic layer having a low coercive force, which is mainly magnetized in one direction in a film plane, and a first magnetic layer, which is magnetized and oriented mainly in one direction in a film plane, on a substrate. And a second magnetic layer having a high coercive force is laminated via a non-magnetic layer,
A magnetoresistive element having a low resistance value when the magnetization of the magnetic layer and the magnetization of the second magnetic layer are parallel, and having a high resistance value when the magnetization is antiparallel. Is curved so as to be in contact with the end face of the nonmagnetic layer and is in contact with the end face of the second magnetic layer, or the second magnetic layer is curved so as to be in contact with the end face of the nonmagnetic layer and is in contact with the end face of the first magnetic layer. The present invention relates to a magnetic thin film memory element having a closed magnetic circuit configuration.

【0014】第2の発明は、第2磁性層および非磁性層
を成膜した後に第1磁性層を非磁性層および第2磁性層
の端面に接するように湾曲して形成する、あるいは、第
1磁性層および非磁性層を成膜した後に第2磁性層を非
磁性層および第1磁性層の端面に接するように湾曲して
形成することを特徴とする第1の発明の磁性薄膜メモリ
素子の製造方法に関する。
According to a second aspect of the present invention, after forming the second magnetic layer and the non-magnetic layer, the first magnetic layer is formed so as to be curved so as to be in contact with the end faces of the non-magnetic layer and the second magnetic layer. The magnetic thin film memory element according to the first invention, wherein after forming the first magnetic layer and the nonmagnetic layer, the second magnetic layer is formed to be curved so as to be in contact with the end faces of the nonmagnetic layer and the first magnetic layer. And a method for producing the same.

【0015】第3の発明は、第1の発明のの磁性薄膜メ
モリ素子がマトリックス状に配列され、縦または横方向
に並ぶ該メモリ素子を直列に接続するセンス線と、該セ
ンス線と交差する方向に並ぶ前記メモリ素子列に電気的
に絶縁された形で近接して設けられるワード線とを備え
たことを特徴とする磁性薄膜メモリに関する。
According to a third aspect, the magnetic thin-film memory elements of the first aspect are arranged in a matrix, and sense lines connecting the memory elements arranged in a vertical or horizontal direction in series, and intersecting the sense lines. And a word line provided adjacent to the memory element row arranged in a direction so as to be electrically insulated from each other.

【0016】第4の発明は、第1の発明の磁性薄膜メモ
リ素子がマトリックス状に配列され、縦または横方向に
並ぶ第1ワード線と該第1ワード線と交差する方向に並
ぶ第2ワード線とにより前記メモリ素子が並列に接続さ
れていることを特徴とする磁性薄膜メモリに関する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a magnetic memory device according to the first aspect, wherein the magnetic thin film memory elements are arranged in a matrix, and a first word line arranged in a vertical or horizontal direction and a second word arranged in a direction intersecting the first word line. The present invention relates to a magnetic thin-film memory, wherein the memory elements are connected in parallel by wires.

【0017】第5の発明は、第1の発明の磁性薄膜メモ
リ素子がダイオード又はトランジスタからなる半導体素
子と接続されたハイブリッド構造を有することを特徴と
する磁性薄膜メモリに関する。
A fifth invention relates to a magnetic thin film memory characterized in that the magnetic thin film memory element of the first invention has a hybrid structure connected to a semiconductor element comprising a diode or a transistor.

【0018】第6の発明は、第3、第4又は第5の発明
の磁性薄膜メモリにおいて、ワード線に電流を流し、該
電流により生じる磁界により第2磁性層の磁化方向を定
め、該ワード線の電流を流す方向を変えることにより
「0」と「1」の状態を記録することを特徴とする磁性
薄膜メモリの記録方法に関する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the magnetic thin film memory according to the third, fourth or fifth aspect, an electric current is applied to the word line, and a magnetization direction of the second magnetic layer is determined by a magnetic field generated by the electric current. The present invention relates to a recording method for a magnetic thin film memory, wherein the states of "0" and "1" are recorded by changing the direction in which the current of a line flows.

【0019】第7の発明は、第3、第4又は第5の発明
の磁性薄膜メモリにおいて、再生時のワード電流により
生じる磁界により、該メモリ素子の第1磁性層のみの磁
化方向が反転することにより生じる抵抗変化を利用する
ことを特徴とする磁性薄膜メモリの再生方法に関する。
According to a seventh aspect, in the magnetic thin film memory according to the third, fourth, or fifth aspect, the magnetization direction of only the first magnetic layer of the memory element is reversed by a magnetic field generated by a word current during reproduction. The present invention relates to a method for reproducing a magnetic thin-film memory, characterized by utilizing a change in resistance caused by such a phenomenon.

【0020】本発明の磁性薄膜メモリは、保存時には記
録に関わる磁成膜が閉磁路となっているため、反磁界に
よる悪影響を無くすことが可能であり、安定に磁化情報
を保存できる。このため1ビットのセル幅を小さくする
ことができ、集積度が高い磁性薄膜メモリを実現するこ
とができる。また、隣接セルに磁界が漏れ出さないた
め、より安定に情報の記録再生を行うことが可能とな
る。また、再生を1パルスで行うことができるためアク
セス時間を短縮することができる。また、非磁性層の製
造マージンを広げることが可能である。再生時の抵抗ば
らつきを抑えることができS/Nを向上させることがで
きる。
In the magnetic thin film memory of the present invention, since the magnetic film for recording is a closed magnetic path at the time of storage, it is possible to eliminate the adverse effect of the demagnetizing field and to stably store the magnetization information. Therefore, the cell width of one bit can be reduced, and a magnetic thin film memory with a high degree of integration can be realized. Further, since the magnetic field does not leak to the adjacent cells, information can be recorded and reproduced more stably. Further, since the reproduction can be performed by one pulse, the access time can be reduced. Further, it is possible to widen the manufacturing margin of the nonmagnetic layer. Resistance variation during reproduction can be suppressed, and S / N can be improved.

【0021】本発明は、前述の問題点に鑑み、保存時に
おいては閉磁路構造で磁化安定性が高く、記録時におい
ては閉磁路構造が解消することで、弱い磁界でも磁化反
転するように設計がなされている。
In view of the above-mentioned problems, the present invention is designed such that during storage, the magnetization stability is high due to the closed magnetic circuit structure, and during recording, the magnetization is reversed even in a weak magnetic field by eliminating the closed magnetic circuit structure. Has been made.

【0022】本発明の磁性薄膜メモリは、保存時には記
録に関わる磁性膜が閉磁路となっているため、反磁界に
よる悪影響を無くすことが可能であり、安定に磁化情報
を保存できる。一方、記録時においては、閉磁路が切断
されて容易に磁化反転するようになっている。このた
め、本発明によれば、消費電力が少なく、集積度が高
く、保存安定性が良好な磁性薄膜メモリを実現すること
ができる。
In the magnetic thin film memory of the present invention, since the magnetic film involved in recording has a closed magnetic path during storage, it is possible to eliminate the adverse effect of the demagnetizing field and to stably store magnetization information. On the other hand, during recording, the closed magnetic path is cut and the magnetization is easily reversed. Therefore, according to the present invention, a magnetic thin film memory with low power consumption, high integration, and good storage stability can be realized.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いてさらに説明するが、本発明はこれらに限定する
ものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments.

【0024】磁性薄膜メモリ素子の構成例 図1及び図2は、本発明の磁性薄膜メモリ素子の一例を
示す断面図である。図1において、1は第1磁性層、2
は第2磁性層、3は非磁性層を示す。また矢印は各磁性
層における主な磁化方向を示している。なお、1を第2
磁性層、2を第1磁性層としてもよい。
FIGS. 1 and 2 are sectional views showing an example of the magnetic thin film memory element of the present invention. In FIG. 1, 1 is a first magnetic layer, 2
Denotes a second magnetic layer, and 3 denotes a non-magnetic layer. Arrows indicate the main magnetization directions in each magnetic layer. Note that 1 is the second
The magnetic layer 2 may be the first magnetic layer.

【0025】図1に示すように、本発明の磁気抵抗素子
は、基板上に、主に膜面内の一方向に磁化配向しており
低い保磁力を有する第1磁性層1と、主に膜面内の一方
向に磁化配向しており高い保磁力を有する第2磁性層2
が、非磁性層3を介して積層され、第1磁性層の磁化と
第2磁性層の磁化が平行の時は低い抵抗値を示し、反平
行の時は高い抵抗値を示す磁気抵抗素子であって、外部
磁界が0の時に、第1磁性層の磁化と第2磁性層の磁化
は反平行状態を示し、第1磁性層が非磁性層の端面に接
するように湾曲して第2磁性層の端面と接している、或
いは第2磁性層が非磁性層の端面に接するように湾曲し
て第1磁性層の端面と接していることで閉磁路構成とな
っている。
As shown in FIG. 1, the magnetoresistive element of the present invention comprises, on a substrate, a first magnetic layer 1 having a low coercive force and being magnetized and oriented mainly in one direction in a film plane. Second magnetic layer 2 having a high coercive force and being magnetized in one direction in the film plane
Are stacked with the non-magnetic layer 3 interposed therebetween. The magnetoresistive element exhibits a low resistance when the magnetization of the first magnetic layer and the magnetization of the second magnetic layer are parallel, and exhibits a high resistance when the magnetization is antiparallel. When the external magnetic field is 0, the magnetization of the first magnetic layer and the magnetization of the second magnetic layer show an anti-parallel state, and the first magnetic layer is curved so as to be in contact with the end face of the non-magnetic layer and the second magnetic layer is bent. The second magnetic layer is curved so as to be in contact with the end face of the nonmagnetic layer and is in contact with the end face of the first magnetic layer to form a closed magnetic path structure.

【0026】図1では、第1磁性層1は、非磁性層3及
び第2磁性層2の側面に接するように配置されている
が、図2に示すように、第1磁性層1を非磁性層3の側
面に接して第2磁性層に対しては上面に接する形でもよ
い。
In FIG. 1, the first magnetic layer 1 is disposed so as to be in contact with the side surfaces of the nonmagnetic layer 3 and the second magnetic layer 2, but as shown in FIG. The second magnetic layer may be in contact with the side surface of the magnetic layer 3 and the upper surface.

【0027】図3には、図1及び図2のそれぞれの層の
磁化の向きを簡略化して示した。図3に示すように、第
1磁性層と第2磁性層は非磁性層を囲んで閉磁路を構成
する。詳細には、第1磁性層または第2磁性層の磁化は
緩やかに曲がって環状のループを形成しており、安定な
エネルギー状態が実現されている。従来知られている閉
磁路を構成しない磁性2層膜構造では、磁荷の密度が高
い端面でスピンが曲がってしまい、磁化が安定に保持さ
れないが、本発明の磁性薄膜メモリ素子においては安定
に磁化情報を保存することができる。
FIG. 3 shows the magnetization directions of the respective layers of FIGS. 1 and 2 in a simplified manner. As shown in FIG. 3, the first magnetic layer and the second magnetic layer form a closed magnetic circuit surrounding the nonmagnetic layer. Specifically, the magnetization of the first magnetic layer or the second magnetic layer is gently bent to form an annular loop, and a stable energy state is realized. In a conventionally known magnetic two-layer film structure that does not constitute a closed magnetic circuit, spin is bent at an end face having a high magnetic charge density, and magnetization is not stably held. Magnetization information can be stored.

【0028】磁性薄膜メモリ素子の作製例 次に、本発明の磁性薄膜メモリ素子を作製するプロセス
について図4、5、6及び7を用いて説明する。
Manufacturing Example of Magnetic Thin-Film Memory Element Next, a process for manufacturing the magnetic thin-film memory element of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0029】本発明の磁性薄膜メモリ素子では、簡略化
された構造で磁化が安定な閉磁路構成とることができる
ため、製造プロセスも簡単である。例えば、図4に示す
ように、第2磁性層2及び非磁性層3を成膜しエッチン
グした後に第1磁性層を成膜すれば、図1に示す1ビッ
トのメモリセルを作製することができる。また、図5に
示すように、第2磁性層2及び非磁性層3を成膜した後
に非磁性層のみをエッチングして第1磁性層1を成膜す
れば、図2に示す1ビットのメモリセルを作製すること
ができる。
In the magnetic thin-film memory element of the present invention, a closed magnetic circuit configuration having stable magnetization with a simplified structure can be obtained, so that the manufacturing process is also simple. For example, as shown in FIG. 4, if the first magnetic layer is formed after the second magnetic layer 2 and the non-magnetic layer 3 are formed and etched, the 1-bit memory cell shown in FIG. 1 can be manufactured. it can. Also, as shown in FIG. 5, if the first magnetic layer 1 is formed by etching only the non-magnetic layer after forming the second magnetic layer 2 and the non-magnetic layer 3, a 1-bit structure shown in FIG. A memory cell can be manufactured.

【0030】図6は、8ビットのメモリセルを直列に接
続した場合について示した図である。図6(a)に示す
ように第2磁性層2を成膜した後、図6(b)のように
非磁性層3を成膜する。次に、図6(c)に示すように
エッチング処理によって8個に分割した後、第1磁性層
1を図6(d)に示すように成膜して本発明の磁性薄膜
メモリを作製することができる。
FIG. 6 is a diagram showing a case where 8-bit memory cells are connected in series. After forming the second magnetic layer 2 as shown in FIG. 6A, the non-magnetic layer 3 is formed as shown in FIG. 6B. Next, as shown in FIG. 6C, the first magnetic layer 1 is divided into eight parts by an etching process, and then the first magnetic layer 1 is formed as shown in FIG. 6D to produce a magnetic thin film memory of the present invention. be able to.

【0031】図7は、8ビットのメモリセルを直列に接
続した別の例の場合について示した図である。この場合
においては、第2磁性層を成膜するまでは前述と同じで
あるが、その後、図7(c)に示すようにエッチング処
理によって非磁性層3のみをエッチングによって8個に
分割し、次いで第1磁性層1を図7(d)に示すように
成膜して本発明の磁性薄膜メモリを作製する。
FIG. 7 is a diagram showing another example in which 8-bit memory cells are connected in series. In this case, the process is the same as that described above until the second magnetic layer is formed, but thereafter, as shown in FIG. 7C, only the nonmagnetic layer 3 is divided into eight by etching, Next, the first magnetic layer 1 is formed as shown in FIG. 7D to produce the magnetic thin film memory of the present invention.

【0032】本発明の磁性薄膜メモリ素子と半導体との
ハイブリッド構造 図8に、本発明の磁性薄膜メモリ素子と半導体とのハイ
ブリッド構造を示す。図8(a-1)及び(a-2)には直
列に接続した複数個の本発明のメモリ素子を一単位とし
た構造を並列に配列して、各構造のクロストーク解消の
ためにダイオードを設けたメモリセルの配列構造の一単
位の回路図とデバイス構造の断面図を、図8(b-1)及
び(b-2)にはトランジスタと本発明のメモリ素子を接
続したアクティブマトリックス構造の一単位の回路図と
デバイス構造の断面図を、図8(c-1)及び(c-2)に
は並列にメモリセルを配列した構造であって、クロスト
ーク解消のためにダイオードと本発明のメモリ素子を接
続した構造の一単位の回路図とデバイス構造の断面図を
示す。図8に示すように、本発明のメモリ素子がダイオ
ードやトランジスタからなる半導体素子と接続されたハ
イブリッド構造を形成すると、製造プロセスはやや複雑
になるが、メモリ素子を後述の単純マトリックスで配列
した場合に発生する浮遊容量等のインピーダンス成分を
排除することができ、より安定な動作を行うことができ
る。
FIG. 8 shows a hybrid structure of a magnetic thin film memory element of the present invention and a semiconductor. FIGS. 8 (a-1) and 8 (a-2) show a structure in which a plurality of memory elements of the present invention connected in series are arranged in parallel, and a diode for eliminating crosstalk in each structure. FIGS. 8 (b-1) and 8 (b-2) show an active matrix structure in which transistors and a memory element of the present invention are connected. FIG. 8 (c-1) and FIG. 8 (c-2) show a structure in which memory cells are arranged in parallel. 1A and 1B show a circuit diagram of one unit of a structure to which a memory element of the present invention is connected and a cross-sectional view of a device structure. As shown in FIG. 8, when the memory device of the present invention forms a hybrid structure in which the memory device is connected to a semiconductor device including a diode and a transistor, the manufacturing process is slightly complicated. Can eliminate an impedance component such as a stray capacitance generated in the device, and can perform more stable operation.

【0033】メモリセルのマトリックス型配列構造 次に、本発明の磁性薄膜メモリ素子を多数配列してマト
リックス型の固体メモリを作製する場合のメモリセルの
配列構造の一例を説明する。図9、図10及び図11
は、図1又は図2に示す本発明の磁性薄膜メモリ素子を
それぞれ直列に配列した構造例を立体的に示したもので
ある。
Next, a description will be given of an example of an array structure of memory cells when a matrix type solid-state memory is manufactured by arranging a large number of magnetic thin film memory elements of the present invention. 9, 10, and 11
1 shows a three-dimensional structure example in which the magnetic thin film memory elements of the present invention shown in FIG. 1 or 2 are arranged in series.

【0034】同図に示すように、メモリ素子10は直列
に配列され、各メモリ素子の上部にはワード線5が設け
られている。また、メモリセルの下部には別のワード線
6が設けられている。
As shown in the figure, memory elements 10 are arranged in series, and a word line 5 is provided above each memory element. Another word line 6 is provided below the memory cell.

【0035】図9、図10及び図11の直列構造の場合
において、図中では省略しているが各ワード線とメモリ
セル間には絶縁層が充填されており、ワード線とメモリ
セル間が電気的に導通するのを防いでいる。また、図
9、図10及び図11の直列構造の場合には、センス線
7とワード線5で記録を行う場合には、ワード線6は設
けなくともよい。
In the case of the series structure shown in FIGS. 9, 10 and 11, although not shown in the figure, an insulating layer is filled between each word line and the memory cell, and the space between the word line and the memory cell is formed. It prevents electrical conduction. In the case of the serial structure shown in FIGS. 9, 10 and 11, the word line 6 may not be provided when recording is performed using the sense line 7 and the word line 5.

【0036】直列の配列構造の場合、図10のようにメ
モリセル間を第1又は第2磁性層の湾曲部分で接続して
もよいが、図9のようにメモリセル間を良導体8で接続
したり、あるいは図11のように第1磁性層の上部に良
導体8を設けてメモリセル間の抵抗を低減してもよい。
良導体は、Al等が挙げられ、少なくとも第1磁性層お
よび第2磁性層よリも抵抗率の低い材料を主成分とする
ものが望ましい。再生時にはセンス線に電流を流すため
第1磁性層または第2磁性層の湾曲部分を電流が通過す
る。その際にこの湾曲部分の磁化状態が再生信号に影響
を与えると好ましくないので、これを避けるために湾曲
部分のセンス線方向の長さは500A以上とするのが望
ましい。なお図9において、センス線は、メモリ素子お
よび良導体などが直列に並んだものの全体をいう。
In the case of a serial arrangement structure, the memory cells may be connected by the curved portion of the first or second magnetic layer as shown in FIG. 10, but the memory cells are connected by the good conductor 8 as shown in FIG. Alternatively, a good conductor 8 may be provided on the first magnetic layer as shown in FIG. 11 to reduce the resistance between the memory cells.
Examples of the good conductor include Al and the like, and it is preferable that the main conductor be a material having a lower resistivity than at least the first magnetic layer and the second magnetic layer. At the time of reproduction, a current passes through a curved portion of the first magnetic layer or the second magnetic layer to pass a current to the sense line. At this time, it is not preferable that the magnetization state of the curved portion affects the reproduction signal. Therefore, in order to avoid this, the length of the curved portion in the sense line direction is desirably 500 A or more. Note that in FIG. 9, the sense line refers to the entirety of a memory element and a good conductor arranged in series.

【0037】図12は、メモリセルを並列に配列した構
造例であり、この場合、ワード線5は、センス線と各セ
ルを並列に接続する形で配列されている。
FIG. 12 shows an example of a structure in which memory cells are arranged in parallel. In this case, the word lines 5 are arranged so as to connect sense lines and each cell in parallel.

【0038】図13は、本発明の磁性薄膜メモリの一例
を上面から見た図である。メモリ素子からなるメモリセ
ル131は 一部のみ図示し他の大部分は省略してい
る。メモリセル1は直列に並んでセンス線7を構成して
いる。図13では横方向にセンス線を配置したが、縦方
向にセンス線を配置してもよい。ワード線5は、同図に
は示していない絶縁層を介してメモリ素子の直上に置か
れ、センス線7と直交して配置されている。センス線7
の下部には、図示していないがワード線5と直交するワ
ード線6が設けられている場合がある。ワード線は主に
記録をするために、センス線は主に再生信号を取り出す
ために設けられたものである。各ワード線と各センス線
の両端132、133、134には、これらを選択駆動するため
のデコーダー、ドライバ等の半導体素子が設けられてい
る。またセンス線の端部には再生信号を増幅するセンス
アンプが組み込まれている。
FIG. 13 is a top view of an example of the magnetic thin film memory of the present invention. Only a part of the memory cell 131 composed of a memory element is shown, and most of the others are omitted. The memory cells 1 are arranged in series to form a sense line 7. Although the sense lines are arranged in the horizontal direction in FIG. 13, the sense lines may be arranged in the vertical direction. The word line 5 is placed immediately above the memory element via an insulating layer not shown in the figure, and is arranged orthogonal to the sense line 7. Sense line 7
In some cases, a word line 6 (not shown) that is orthogonal to the word line 5 is provided at the lower part. The word line is provided mainly for recording, and the sense line is provided mainly for extracting a reproduced signal. Semiconductor elements such as a decoder and a driver for selectively driving these are provided at both ends 132, 133 and 134 of each word line and each sense line. Further, a sense amplifier for amplifying a reproduction signal is incorporated at an end of the sense line.

【0039】本発明の磁性薄膜メモリ素子の基板は、S
iを主成分とする基板であることが望ましい。これは上
述の半導体素子を本発明のメモリ素子と同一の基板上に
作製することが可能となるためである。
The substrate of the magnetic thin film memory element of the present invention is
It is desirable that the substrate be composed mainly of i. This is because the above-described semiconductor element can be manufactured over the same substrate as the memory element of the present invention.

【0040】本発明に用いられるワード線はどれも導電
率が第1及び2磁性層よりも大きな良導体からなる。ワ
ード線の例としては、アルミニウム、銅、タングステ
ン、もしくはこれらの混合物、或いはこれらとシリコン
等との混合物などが挙げられる。
Each of the word lines used in the present invention is made of a good conductor having a conductivity higher than that of the first and second magnetic layers. Examples of the word line include aluminum, copper, tungsten, a mixture thereof, or a mixture thereof with silicon or the like.

【0041】本発明の磁性薄膜メモリ素子を用いた記録
方法 次に本発明の磁性薄膜メモリ素子を用いた記録方法の例
を示す。本発明のメモリ素子には、ワード線およびセン
ス線72本の電極線が設けられており、この各線に電流
を流せばアンペールの法則にしたがって磁界が発生す
る。これら2本の電極線は直交しているため発生する磁
界も直交しており、メモリセルの磁性層にかかる磁界は
これらの直交する磁界のベクトル和となる。この状態で
ワード線電流により第2磁性層が反転できる程度の大き
さの磁界を印加すれば第2磁性層の磁化は所望の方向に
配向して記録が行われる。したがって、マトリックス上
の多数のセルから特定のセルのみの記録を行うことが可
能である。
Recording method using magnetic thin film memory element of the present invention Next, an example of a recording method using the magnetic thin film memory element of the present invention will be described. The memory element of the present invention is provided with 72 electrode lines, word lines and sense lines. When a current flows through each of these lines, a magnetic field is generated according to Ampere's law. Since these two electrode lines are perpendicular to each other, the generated magnetic fields are also perpendicular to each other, and the magnetic field applied to the magnetic layer of the memory cell is the vector sum of these perpendicular magnetic fields. In this state, if a magnetic field large enough to reverse the second magnetic layer by the word line current is applied, the magnetization of the second magnetic layer is oriented in a desired direction and recording is performed. Therefore, it is possible to record only a specific cell from a large number of cells on the matrix.

【0042】なお、磁化反転の可否は、磁性層のアステ
ロイド曲線で示される。第2磁性層は、安定に磁化状態
を保存することが望ましいので、高い保磁力を有するこ
とが必要である。しかし、同時にワード線がエレクトロ
マイグレーションによって断線するのを防ぐため、およ
び消費電力を抑えるためには、小さい電流によって発生
する弱い磁界で第2磁性層の磁化を反転できることが望
ましく、このためには、第2磁性層は低い保磁力を有す
ることが必要である。この両方の要請を満たすように第
2磁性層の保磁力は決定される。具体的には第2磁性層
の保磁力は5〜50 Oeが望ましい。さらに好ましく
は10〜30 Oeである。
The possibility of magnetization reversal is indicated by an asteroid curve of the magnetic layer. The second magnetic layer desirably has a high coercive force because it is desirable to stably maintain the magnetization state. However, at the same time, in order to prevent the word line from being disconnected by electromigration and to suppress power consumption, it is desirable that the magnetization of the second magnetic layer can be reversed by a weak magnetic field generated by a small current. The second magnetic layer needs to have a low coercive force. The coercive force of the second magnetic layer is determined so as to satisfy both requirements. Specifically, the coercive force of the second magnetic layer is desirably 5 to 50 Oe. More preferably, it is 10 to 30 Oe.

【0043】上述ようにワード線5およびセンス線7で
本発明の基本的な記録および後述する再生を行うことが
できるので、図9から図11に示したワード線6は必ず
しも設ける必要はないが、より大きな磁界を発生させる
ためにワード線5と直交するワード線6を用いて記録お
よび後述する再生を行ってもよい。また、メモリ素子の
上にあるワード線5を省いてメモリ素子の下にあるワー
ド線6をセンス線7と直交する方向に配置してもよい。
但し、半導体素子とメモリ素子を同一基板上に作り込む
場合、ワード線はメモリ素子を成膜後に作成する方が製
造が容易になる。このため、基板/第1磁性層/非磁性
層/第2磁性層/絶縁層/ワード線の順序で構成するの
が好ましい。
As described above, the basic recording of the present invention and the reproduction described later can be performed with the word line 5 and the sense line 7, so that the word line 6 shown in FIGS. 9 to 11 is not necessarily provided. Alternatively, recording and reproduction described later may be performed using a word line 6 orthogonal to the word line 5 to generate a larger magnetic field. Further, the word line 6 above the memory element may be omitted and the word line 6 below the memory element may be arranged in a direction orthogonal to the sense line 7.
However, when the semiconductor element and the memory element are formed on the same substrate, it is easier to manufacture the word line after forming the memory element. For this reason, it is preferable to configure in the order of substrate / first magnetic layer / non-magnetic layer / second magnetic layer / insulating layer / word line.

【0044】また、保磁力を制御するなどの目的で基板
とメモリ素子との間に、バッファー層を設けてもよい。
これは、主に絶縁体からなるバッファー層を設けること
により、異なるメモリセル間の保磁力のばらつきを抑え
ることができたり、保磁力の絶対値を制御することが容
易になるからである。このようなバッファー層として
は、例えばSiNからなる絶縁材料が挙げられる。
A buffer layer may be provided between the substrate and the memory element for the purpose of controlling the coercive force.
This is because by providing a buffer layer mainly composed of an insulator, it is possible to suppress the variation in coercive force between different memory cells and to easily control the absolute value of the coercive force. An example of such a buffer layer is an insulating material made of SiN.

【0045】本発明の磁性薄膜メモリ素子を用いた再生
方法 次に、本発明の磁性薄膜メモリ素子を用いた再生方法の
一例を説明する。本発明の磁性薄膜メモリは、スピン依
存散乱による巨大磁気抵抗(GMR)効果を示し、その
抵抗値は、第1磁性層と第2磁性層の磁化が平行の時は
低く、反平行の時は高くなる。再生の際には、メモリ素
子の上部または下部にあるワード線に記録時よりも弱い
電流を流して小さい磁界を発生させる。この磁界は、再
生の際に保存した磁化情報が消えないようにするため、
第1磁性層のみが反転し第2磁性層は反転しない大きさ
とする。第1磁性層の保磁力は第2磁性層の保磁力より
も小さいことが必要である。十分な発生磁界のマージン
を確保するためには、第1磁性層の保磁力は第2磁性層
の保磁力の半分以下であることが望ましく、さらに望ま
しくは3分の1以下である。また、ワード線から発生す
る磁界が、第1磁性層の反転磁界よりも大きく、第2磁
性層の反転磁界よりも小さくなるように電流値を設定す
る。
Reproducing Method Using Magnetic Thin Film Memory Element of the Present Invention Next, an example of a reproducing method using the magnetic thin film memory element of the present invention will be described. The magnetic thin film memory of the present invention exhibits a giant magnetoresistance (GMR) effect due to spin-dependent scattering. The resistance value is low when the magnetizations of the first magnetic layer and the second magnetic layer are parallel, and is low when the magnetizations are antiparallel. Get higher. At the time of reproduction, a weaker current is applied to the word line above or below the memory element than during recording to generate a small magnetic field. This magnetic field is used to prevent the stored magnetization information from being erased during playback.
Only the first magnetic layer is inverted and the second magnetic layer is not inverted. The coercive force of the first magnetic layer needs to be smaller than the coercive force of the second magnetic layer. In order to secure a sufficient margin of the generated magnetic field, the coercive force of the first magnetic layer is preferably less than half, more preferably less than one-third, of the coercive force of the second magnetic layer. Further, the current value is set so that the magnetic field generated from the word line is larger than the switching field of the first magnetic layer and smaller than the switching field of the second magnetic layer.

【0046】なお、上述では1セルのみの再生について
記したが、現実にはマトリックス上に多数のセルが配置
されており、特定のセルの磁化情報のみを再生する必要
がある。このためには記録と同じように、対象となるセ
ルに接続されているセンス線に電流を流すと同時にセン
ス線と直交するワード線にも電流を流して磁界を発生さ
せて、対象セルの第1磁性層のみが磁界のアステロイド
曲線の外側の磁界がかかるようすることで達成される。
または直交する2本のワード線を用いて特定のセルの第
1磁性層のみを反転させる。前記抵抗変化は、縦または
横方向に並ぶメモリ素子を直列に接続するセンス線の両
端で測定される。具体的には、図13に示す134又は133
の部分に抵抗変化を検出するための半導体素子が配置さ
れており、一本のセンス線に並んだセルを順次再生する
ことが可能である。
In the above description, the reproduction of only one cell is described. However, in reality, a large number of cells are arranged on a matrix, and it is necessary to reproduce only the magnetization information of a specific cell. To this end, similarly to recording, a current is applied to the sense line connected to the target cell, and at the same time, a current is applied to a word line orthogonal to the sense line to generate a magnetic field. This is achieved by applying a magnetic field outside the asteroid curve of the magnetic field to only one magnetic layer.
Alternatively, only the first magnetic layer of a specific cell is inverted using two orthogonal word lines. The resistance change is measured at both ends of a sense line that connects memory elements arranged in a vertical or horizontal direction in series. Specifically, 134 or 133 shown in FIG.
A semiconductor element for detecting a change in resistance is disposed at the portion of the cell, and cells arranged on one sense line can be sequentially reproduced.

【0047】本発明の磁性薄膜メモリ素子の第1の例 本発明の磁性薄膜メモリ素子の第1の例は、スピン依存
散乱により磁気抵抗効果が生じることを特徴とする。こ
のスピン依存散乱による磁気抵抗効果は、例えば図1又
は図2に示すように第1磁性層/非磁性層/第2磁性層
の構造において、非磁性層に良導体からなる金属層を用
いることによって発生させることができる。このスピン
依存散乱により磁気抵抗効果は、伝導電子の散乱がスピ
ンによって大きく異なることに由来している。すなわ
ち、磁化と同じ向きのスピンを持つ伝導電子はあまり散
乱されないため抵抗が小さくなるが、磁化と反対向きの
スピンを持つ伝導電子は散乱によって抵抗が大きくな
る。そのため、第1磁性層と第2磁性層の磁化が反対向
きである場合は、同じ向きである場合の抵抗値よりも大
きくなる。
First Example of the Magnetic Thin Film Memory Element of the Present Invention The first example of the magnetic thin film memory element of the present invention is characterized in that the magnetoresistance effect is generated by spin-dependent scattering. The magnetoresistance effect due to the spin-dependent scattering can be obtained by using a metal layer made of a good conductor for the nonmagnetic layer in the structure of the first magnetic layer / nonmagnetic layer / second magnetic layer as shown in FIG. 1 or FIG. Can be generated. The magnetoresistance effect due to this spin-dependent scattering is derived from the fact that the scattering of conduction electrons differs greatly depending on the spin. In other words, conduction electrons having spins in the same direction as the magnetization are not scattered so much that the resistance is small, but conduction electrons having spins in the opposite direction to the magnetization have a large resistance due to scattering. Therefore, when the magnetizations of the first magnetic layer and the second magnetic layer are in opposite directions, the resistance value is larger than that in the case of the same direction.

【0048】再生電流は、膜面に平行または垂直に流す
2つの方式のどちらでもよい。再生時に電流を膜面に対
して垂直に流すCPP(Current Perpendicular to the
film Plane)−MR(Magneto-Resistance)効果を用
いる。このCPP−MRは膜面に平行に電流を流すCI
P(Current Inplane to the film Plane)−MR効果
よりも伝導電子が界面を横切る確率が増えるため、大き
な抵抗変化率が得られ、信号検出感度を高くすることが
できる。
The reproducing current may be either of two types, which flow parallel or perpendicular to the film surface. CPP (Current Perpendicular to the Current)
film Plane)-Uses the MR (Magneto-Resistance) effect. This CPP-MR has a CI that allows current to flow in parallel with the film surface.
Since the probability of conduction electrons crossing the interface increases more than the P (Current Inplane to the Film Plane) -MR effect, a large resistance change rate can be obtained, and the signal detection sensitivity can be increased.

【0049】この場合の第1磁性層と第2磁性層と非磁
性層の特徴を示す。第1磁性層は、第2磁性層と環状ル
ープを形成するとともに、第2磁性層に保存された磁化
情報を巨大磁気抵抗効果を利用して読み出すために設け
られたものである。第1磁性層はNi、Fe、Coを主
成分として用いられるか、Co、Feを主成分とするア
モルファス合金として用いられることが望ましい。例え
ばNiFe、NiFeCo、FeCo、CoFeBなど
の磁性膜からなる。NiFeの元素組成は、NixFe
100-xとした場合、xは35〜86が望ましい。また、
NiFeCoの元素組成は、Nix(Fe100-yCoy
100-xとした場合、×は10〜70、yは30〜90が
望ましく、さらにyは60〜85が望ましい。また、C
84Fe97、Co72Fe820等の組成を持つCoF
eB等のアモルファス磁性体を用いてもよい。
The characteristics of the first magnetic layer, the second magnetic layer, and the nonmagnetic layer in this case are shown. The first magnetic layer is provided to form an annular loop with the second magnetic layer and to read out the magnetization information stored in the second magnetic layer using the giant magnetoresistance effect. It is desirable that the first magnetic layer be used mainly with Ni, Fe, and Co, or as an amorphous alloy mainly containing Co and Fe. For example, it is made of a magnetic film of NiFe, NiFeCo, FeCo, CoFeB or the like. The elemental composition of NiFe is Ni x Fe
When 100-x is set, x is desirably 35 to 86. Also,
The elemental composition of NiFeCo is Ni x (Fe 100-y Co y )
In the case of 100-x , x is preferably from 10 to 70, y is preferably from 30 to 90, and y is preferably from 60 to 85. Also, C
o CoF having a composition such as 84 Fe 9 B 7 and Co 72 Fe 8 B 20
An amorphous magnetic material such as eB may be used.

【0050】第2磁性層は、主に磁化情報を保存する目
的で設けられたもので、「0」、「1」の情報に応じて
磁化の向きが決定される。第2磁性層は、第1磁性層と
同じく巨大磁気抵抗効果が効率的に発生すること、及び
安定に磁化状態を保存できることが必要である。第2磁
性層は、Fe、Coを主成分とする磁性層からなってお
り、例えばFe、FeCo、Co等の磁性膜からなる。
また、Pt等の元素を加えてもよい。CoにFeを添加
すると保磁力は小さくなり、Ptを添加すると保磁力は
大きくなるので、第2磁性層を例えばCo100-x-yFex
Ptyとして元素組成x及びyを調節して保磁力を制御
すればよい。同様に第1磁性層の保磁力もFe、Coの
組成比およびPt等の元素の量で調節することができ
る。
The second magnetic layer is provided mainly for the purpose of storing magnetization information, and the direction of magnetization is determined according to information "0" and "1". Like the first magnetic layer, the second magnetic layer is required to efficiently generate a giant magnetoresistance effect and to be able to stably maintain a magnetization state. The second magnetic layer is made of a magnetic layer containing Fe and Co as main components, for example, a magnetic film of Fe, FeCo, Co or the like.
Further, an element such as Pt may be added. When Fe is added to Co, the coercive force decreases, and when Pt is added, the coercive force increases. Therefore, for example, Co 100-xy Fe x
It may be controlled coercivity by adjusting the elemental composition x and y as Pt y. Similarly, the coercive force of the first magnetic layer can be adjusted by the composition ratio of Fe and Co and the amount of elements such as Pt.

【0051】第1磁性層の膜厚は、散乱型の巨大磁気抵
抗効果が効率よく発生するように設定することが必要で
ある。CPP−MRでは、スピンの向きを保存して動け
る距離、すなわち、スピン拡散長が重要因子となる。具
体的には、第1磁性層の膜厚が電子の平均自由行程より
大幅に大きくなると、フォノン散乱を受けてその効果が
薄れるため、少なくとも200A以下であることが望ま
しい。さらに好ましくは150A以下がよい。しかし、
薄すぎるとセルの抵抗値が小さくなり再生信号出力が減
少してしまい、また磁化を保持できなくなるので、20
A以上が望ましく、さらには80A以上が望ましい。
The thickness of the first magnetic layer needs to be set so that the scattering type giant magnetoresistance effect is efficiently generated. In the CPP-MR, a distance that can move while preserving the spin direction, that is, a spin diffusion length is an important factor. More specifically, if the thickness of the first magnetic layer is significantly larger than the mean free path of electrons, phonon scattering is exerted and the effect is reduced. Therefore, the thickness is preferably at least 200 A or less. More preferably, it is 150A or less. But,
If the thickness is too small, the resistance value of the cell becomes small, the output of the reproduced signal decreases, and the magnetization cannot be maintained.
A or more is desirable, and more preferably 80A or more.

【0052】第2磁性層の膜厚も第1磁性層の場合と同
様に、散乱型の巨大磁気抵抗効果が効率よく発生するよ
うに設定されるため、少なくとも200A以下であるこ
とが望ましい。さらに好ましくは150A以下がよい。
しかし、あまり薄すぎるとメモリ保持性能が劣化した
り、セルの抵抗値が小さくなり再生信号出力が減少した
り、また磁化を保持できなくなるので20A以上が望ま
しく、さらには80A以上が望ましい。
As in the case of the first magnetic layer, the thickness of the second magnetic layer is set so that the scattering type giant magnetoresistance effect is efficiently generated. More preferably, it is 150A or less.
However, if the thickness is too small, the memory retention performance deteriorates, the cell resistance decreases, the reproduction signal output decreases, and the magnetization cannot be maintained, so that the current is preferably 20 A or more, and more preferably 80 A or more.

【0053】非磁性層は良導体からなり、好ましくはC
uを主成分とするものが用いられる。これは、磁性層と
フェルミエネルギー準位が近く、密着性もよいため、磁
化方向が変わるときに界面で抵抗が生じ易く、大きな磁
気抵抗比を得るのに好都合であるからである。また、非
磁性層の膜厚は5〜60Aであることが望ましい。
The nonmagnetic layer is made of a good conductor, and is preferably C
What has u as a main component is used. This is because the magnetic layer and the Fermi energy level are close to each other and the adhesion is good, so that the resistance easily occurs at the interface when the magnetization direction changes, which is convenient for obtaining a large magnetoresistance ratio. The thickness of the non-magnetic layer is preferably 5 to 60A.

【0054】第1磁性層と非磁性層の間もしくは第2磁
性層と非磁性層の間、または第1磁性層と非磁性層の間
および第2磁性層と前記非磁性層の間にCoを主成分と
する磁性層が設けられると、磁気抵抗比が高くなるた
め、より高いS/N比が得られるため望ましい。この場
合のCoを主成分とする層の厚みは20A以下が好まし
い。またS/Nを向上させるために、第1磁性層/非磁
性層/第2磁性層/非磁性層を1つのユニットとして、
このユニットを積層してもよい。積層する組数は多い程
MR比が大きくなり好ましいが、あまり多くするとMR
磁性層が厚くなり電流を多く必要とする。このため、積
層の回数は40組以下が好ましく、3〜20組がより好
ましい。
A Co layer is provided between the first magnetic layer and the non-magnetic layer, between the second magnetic layer and the non-magnetic layer, or between the first magnetic layer and the non-magnetic layer and between the second magnetic layer and the non-magnetic layer. It is desirable to provide a magnetic layer containing as a main component, since the magnetoresistance ratio increases, and a higher S / N ratio can be obtained. In this case, the thickness of the layer containing Co as a main component is preferably 20 A or less. Further, in order to improve S / N, the first magnetic layer / non-magnetic layer / second magnetic layer / non-magnetic layer are formed as one unit,
The units may be stacked. It is preferable that the number of sets to be stacked is larger because the MR ratio becomes larger.
The magnetic layer becomes thicker and requires more current. Therefore, the number of laminations is preferably 40 or less, more preferably 3 to 20.

【0055】本発明の磁性薄膜メモリ素子の第2の例 本発明の磁性薄膜メモリ素子の第2の例は、スピン依存
トンネリングにより磁気抵抗効果が生じることを特徴と
する。このスピントンネリングによる磁気抵抗効果は、
例えば図1又は図2に示すように第1磁性層/非磁性層
/第2磁性層の構造において、非磁性層に薄い絶縁層を
用いることによって発生させることができる。そして、
再生時に電流を膜面に対して垂直に流した際に第1磁性
層から第2磁性層へ電子のトンネル現象が起きるように
する。
Second Example of Magnetic Thin Film Memory Device of the Present Invention A second example of magnetic thin film memory device of the present invention is characterized in that a magnetoresistive effect is generated by spin-dependent tunneling. The magnetoresistance effect due to this spin tunneling is
For example, as shown in FIG. 1 or FIG. 2, in the structure of the first magnetic layer / non-magnetic layer / second magnetic layer, it can be generated by using a thin insulating layer for the non-magnetic layer. And
An electron tunneling phenomenon from the first magnetic layer to the second magnetic layer occurs when a current flows perpendicular to the film surface during reproduction.

【0056】本発明のスピン依存トンネリングタイプの
磁性薄膜メモリ素子は、強磁性体金属において伝導電子
がスピン偏極を起こしているため、フェルミ面における
上向きスピンと下向きスピンの電子状態が異なってお
り、このような強磁性体金属を用いて、強磁性体と絶縁
体と強磁性体からなる強磁性トンネル接合を作ると、伝
導電子はそのスピンを保ったままトンネルするため、両
磁性層の磁化状態によってトンネル確率が変化し、それ
がトンネル抵抗の変化となって現れる。これにより、第
1磁性層と第2磁性層の磁化が平行の場合は抵抗が小さ
く第1磁性層と第2磁性層の磁化が反平行の場合は抵抗
が大きくなる。上向きスピンと下向きスピンの状態密度
の差が大きい方がこの抵抗値は大きくなりより大きな再
生信号が得られるので、第1磁性層と第2磁性層はスピ
ン分極率の高い磁性材料を用いることが望ましい。具体
的には第1磁性層と第2磁性層は、フェルミ面における
上下スピンの偏極量が大きいFeを選定し、Coを第2
成分として選定してなる。具体的にはFe、Co、Ni
を主成分とした材料から選択して用いることが望まし
い。好ましくは、Fe、Co、FeCo、NiFe、N
iFeCo等がよい。NiFeの元素組成は、Nix
100-xとした場合、xは0〜82が望ましい。より具
体的には、Fe、Co、Ni72Fe28、Ni51Fe49
Ni42Fe58、Ni 25Fe75、Ni9Fe91等が挙げら
れる。
The spin-dependent tunneling type of the present invention
Magnetic thin-film memory elements use conduction electrons in ferromagnetic metals.
Is spin-polarized, so the Fermi surface
The electronic states of up spin and down spin are different
Using such a ferromagnetic metal, the ferromagnetic
When a ferromagnetic tunnel junction consisting of a ferromagnetic material and
Since the electron tunnels while maintaining its spin,
The tunnel probability changes depending on the magnetization state of the magnetic layer,
Appear as a change in tunnel resistance. As a result,
When the magnetizations of the first magnetic layer and the second magnetic layer are parallel, the resistance is small.
When the magnetizations of the first magnetic layer and the second magnetic layer are antiparallel,
Becomes larger. Up spin and down spin density of states
The larger the difference in
Since a raw signal is obtained, the first magnetic layer and the second magnetic layer
It is desirable to use a magnetic material having a high polarizability. Concrete
Specifically, the first magnetic layer and the second magnetic layer are formed on the Fermi surface.
Select Fe with a large amount of vertical spin polarization and change Co
It is selected as a component. Specifically, Fe, Co, Ni
It is desirable to select and use materials that contain
No. Preferably, Fe, Co, FeCo, NiFe, N
iFeCo or the like is preferable. The elemental composition of NiFe is NixF
e100-xIn this case, x is preferably from 0 to 82. More
Physically, Fe, Co, Ni72Fe28, Ni51Fe49,
Ni42Fe58, Ni twenty fiveFe75, Ni9Fe91Etc.
It is.

【0057】第1磁性層は、第2磁性層と環状ループを
形成するとともに、第2磁性層に保存された磁化情報を
スピントンネルによる巨大磁気抵抗効果を利用して読み
出すために設けられたものである。第1磁性層は第2磁
性層よりも低い保磁力を有し、再生時には第1磁性層の
みが反転するようにする。また、第2磁性層と環状ルー
プを形成しやすいようにする。このため上述の組成のう
ちNiを含む軟磁性材料が望ましく、具体的にはNiF
e、NiFeCoを主成分として用いることが望まし
い。NiFeの元素組成は、NixFe100-xとした場
合、xは30〜82が望ましい。またNiFeCoの元
素組成は、Nix(Fe100-yCoy100-xとした場合、
×は30〜82、yは0〜90が望ましい。第1磁性層
の膜厚は、薄すぎるとセルの抵抗値が小さくなって再生
信号出力が減少してしまうので20A以上が望ましく、
さらには80A以上が望ましい。また厚すぎるとセルの
抵抗値が大きくなりすぎる等の問題があるので、500
0A以下が望ましく、より望ましくは1000A以下が
よい。
The first magnetic layer is provided to form an annular loop with the second magnetic layer and to read out the magnetization information stored in the second magnetic layer by utilizing the giant magnetoresistance effect by spin tunneling. It is. The first magnetic layer has a lower coercive force than the second magnetic layer, so that only the first magnetic layer is inverted during reproduction. In addition, an annular loop is easily formed with the second magnetic layer. For this reason, a soft magnetic material containing Ni is desirable among the above-mentioned compositions, and specifically, NiF
e, it is desirable to use NiFeCo as a main component. When the element composition of NiFe is Ni x Fe 100-x , x is preferably 30 to 82. When the element composition of NiFeCo is Ni x (Fe 100-y Co y ) 100-x ,
X is desirably 30 to 82, and y is desirably 0 to 90. If the film thickness of the first magnetic layer is too small, the resistance value of the cell becomes small and the output of the reproduced signal is reduced.
Further, 80A or more is desirable. If the thickness is too large, there is a problem that the resistance value of the cell becomes too large.
0A or less is desirable, and 1000A or less is more desirable.

【0058】第2磁性層は、主に磁化情報を保存する目
的で設けられたもので、「0」、「1」の情報に応じて
磁化の向きが決まる。第2磁性層は、第1磁性層と同じ
く巨大磁気抵抗効果が効率的に発生すること、及び安定
に磁化状態を保存できることが必要である。第2磁性層
は第1磁性層よりも高い保持磁力を有する。このため第
2磁性層は上述の組成のうち、Fe、Coを主成分とし
て用いることが望ましい。例えばFe、FeCo、Co
等の磁性膜からなる。また第2磁性層に保磁力の制御や
耐食性の向上などの目的でPt等の元素を加えてもよ
い。CoにFeを添加すると保磁力は小さくなり、Pt
を添加すると保磁力は大きくなるので、第2磁性層を例
えばCo100-x-yFexPtyとして元素組成x及びyを
調節して保磁力を制御すればよい。また成膜時の基板温
度高くすることによっても保磁力を高めることができる
ので別の保磁力の制御方法として成膜時の基板温度を調
節することもよい。この方法と前述した強磁性薄膜の組
成を調節する方法とを組合せてもよい。また、第1磁性
層の保磁力の調節も上述と同様に、膜組成と成膜時の基
板温度で調節することができる。
The second magnetic layer is provided mainly for storing magnetization information, and the direction of magnetization is determined according to the information of "0" and "1". Like the first magnetic layer, the second magnetic layer is required to efficiently generate a giant magnetoresistance effect and to be able to stably maintain a magnetization state. The second magnetic layer has a higher coercive force than the first magnetic layer. For this reason, it is desirable to use Fe and Co as the main components in the above-mentioned composition for the second magnetic layer. For example, Fe, FeCo, Co
And the like. Further, an element such as Pt may be added to the second magnetic layer for the purpose of controlling coercive force and improving corrosion resistance. When Fe is added to Co, the coercive force decreases and Pt
Since the coercive force is increased when the addition of the second magnetic layer for example by adjusting the Co 100-xy Fe x Pt y as an element composition x and y may be controlled coercivity. Since the coercive force can be increased by increasing the substrate temperature during film formation, another method of controlling the coercive force may be to adjust the substrate temperature during film formation. This method may be combined with the above-described method of adjusting the composition of the ferromagnetic thin film. Also, the coercive force of the first magnetic layer can be adjusted by the film composition and the substrate temperature at the time of film formation in the same manner as described above.

【0059】第2磁性層の膜厚は、あまり薄すぎるとメ
モリ保持性能が劣化したり、セルの抵抗値が小さくなり
再生信号出力が減少したり、また磁化を保持できなくな
るので20A以上が望ましく、さらには80A以上が望
ましい。また厚すぎるとセルの抵抗値が大きくなりすぎ
たり、またワード電極からの距離が離れて磁化反転が起
きにくくなるなどの問題があるので、5000A以下が
望ましく、より望ましくは1000A以下がよい。
If the film thickness of the second magnetic layer is too small, the memory holding performance is deteriorated, the resistance value of the cell is reduced, the reproduction signal output is reduced, and the magnetization cannot be held. And more preferably 80A or more. On the other hand, if the thickness is too large, the resistance of the cell becomes too large, and the distance from the word electrode becomes too large to cause the magnetization reversal to occur. Therefore, it is preferably 5000 A or less, more preferably 1000 A or less.

【0060】非磁性層は、スピンを保持してトンネルす
るために非磁性でなければならない。一部を絶縁層にし
てその厚みを極小にすることにより、磁気抵抗効果をさ
らに高めることができる。非磁性金属膜を酸化させた酸
化層にする例としては、Al膜の一部を空気中で酸化さ
せてAl23層を形成する例が挙げられる。非磁性層は
絶縁体からなり、好ましくは、AlOx−AlNx、Si
x、SiNx、NiO xを主成分として用いられてな
る。このうちAl23層が絶縁性が高く緻密であるため
好ましい。また、前記非磁性層は数10A程度の均一な
層であって、その膜厚は4〜25Aであることが望まし
い。より望ましくは〜18Aである。
The non-magnetic layer tunnels while maintaining the spin.
In order to be non-magnetic. Part of the insulation layer
To minimize the magnetoresistive effect.
Can be further increased. Acid oxidized nonmagnetic metal film
As an example, a part of the Al film is oxidized in air.
AlTwoOThreeAn example of forming a layer is given. The non-magnetic layer
Made of an insulator, preferably AlOx-AlNx, Si
Ox, SiNx, NiO xIs used as the main component
You. Of these, AlTwoOThreeBecause the layer has high insulation and is dense
preferable. In addition, the non-magnetic layer has a uniform
Layer, the thickness of which is desirably 4 to 25A.
No. More preferably, it is 〜18A.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、磁化情報の保存性に優れ、高集積度と高い信頼
性を有し、消費電力の小さい磁性薄膜メモリ素子および
メモリを提供できる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, there is provided a magnetic thin film memory element and a memory which have excellent preservation of magnetization information, have high integration and high reliability, and have low power consumption. it can.

【0062】また、安定して記録・再生ができ、再生時
間が短く、ノイズの少ない記録再生方法を提供できる。
Further, it is possible to provide a recording / reproducing method in which recording / reproduction can be performed stably, the reproduction time is short, and the noise is small.

【0063】本発明の磁性薄膜メモリ素子およびメモリ
は、構成が簡単であるため、製造プロセスが簡単にな
り、容易に、低コストで製造できる。
Since the magnetic thin film memory element and the memory of the present invention have a simple structure, the manufacturing process is simplified, and it can be manufactured easily and at low cost.

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

【図1】本発明の磁性薄膜メモリ素子の構造断面図であ
る。
FIG. 1 is a structural sectional view of a magnetic thin film memory element of the present invention.

【図2】本発明の磁性薄膜メモリ素子の構造断面図であ
る。
FIG. 2 is a structural sectional view of a magnetic thin film memory element of the present invention.

【図3】本発明の磁性薄膜メモリ素子の磁化配向の例を
模式的に示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing an example of a magnetization orientation of the magnetic thin film memory element of the present invention.

【図4】本発明の1ビットの磁性薄膜メモリ素子の作製
プロセスの一例を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing one example of a manufacturing process of a 1-bit magnetic thin film memory element of the present invention.

【図5】本発明の1ビットの磁性薄膜メモリ素子の作製
プロセスの一例を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing one example of a manufacturing process of a 1-bit magnetic thin film memory element of the present invention.

【図6】本発明の8ビットの磁性薄膜メモリ素子の作製
プロセスの一例を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view showing one example of a manufacturing process of an 8-bit magnetic thin film memory element of the present invention.

【図7】本発明の8ビットの磁性薄膜メモリ素子の作製
プロセスの一例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing one example of a manufacturing process of an 8-bit magnetic thin film memory element of the present invention.

【図8】本発明の磁性薄膜メモリ素子の配列構造を示す
説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view showing an arrangement structure of a magnetic thin film memory element of the present invention.

【図9】本発明の磁性薄膜メモリ素子の配列構造を示す
説明図である。
FIG. 9 is an explanatory view showing an arrangement structure of a magnetic thin film memory element of the present invention.

【図10】本発明の磁性薄膜メモリ素子の配列構造を示
す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory view showing an arrangement structure of a magnetic thin film memory element of the present invention.

【図11】本発明の磁性薄膜メモリ素子の配列構造を示
す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory view showing an arrangement structure of a magnetic thin film memory element of the present invention.

【図12】本発明の磁性薄膜メモリ素子の配列構造を示
す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory view showing an arrangement structure of a magnetic thin film memory element of the present invention.

【図13】本発明の磁性薄膜メモリの平面図である。FIG. 13 is a plan view of the magnetic thin film memory of the present invention.

【図14】巨大磁気抵抗効果を用いた従来の磁性薄膜メ
モリの断面図である。
FIG. 14 is a sectional view of a conventional magnetic thin film memory using the giant magnetoresistance effect.

【図15】巨大磁気抵抗効果を用いた従来の磁性薄膜メ
モリの記録動作を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a recording operation of a conventional magnetic thin film memory using the giant magnetoresistance effect.

【図16】巨大磁気抵抗効果を用いた従来の磁性薄膜メ
モリの再生動作を示す説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a reproducing operation of a conventional magnetic thin film memory using the giant magnetoresistance effect.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1磁性層 2 第2磁性層 3 非磁性層 5、6 ワード線 7 センス線 8 良導体 10 メモリ素子 81 メモリ素子 82 ワード線 83 コントロールゲート 84 トランジスタ 85 ダイオード 86 P基板 131 メモリセル 101 硬質磁性膜 102 軟磁性膜 103 非磁性膜 104 センス線 105 絶縁膜 106 ワード線 ID 電流の向き DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st magnetic layer 2 2nd magnetic layer 3 non-magnetic layer 5, 6 word line 7 sense line 8 good conductor 10 memory element 81 memory element 82 word line 83 control gate 84 transistor 85 diode 86 P substrate 131 memory cell 101 hard magnetic film 102 Soft magnetic film 103 Non-magnetic film 104 Sense line 105 Insulating film 106 Word line ID Current direction

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成10年7月16日[Submission date] July 16, 1998

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0048[Correction target item name] 0048

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0048】再生電流は、膜面に平行または垂直に流す
2つの方式のどちらでもよい。再生時に電流を膜面に対
して垂直に流すCPP(Current Perpendicular to the
film Plane)−MR(Magneto-Resistance)効果を用
いることもできる。このCPP−MRは膜面に平行に電
流を流すCIP(Current Inplane to the film Plan
e)−MR効果よりも伝導電子が界面を横切る確率が増
えるため、大きな抵抗変化率が得られ、信号検出感度を
高くすることができる。
The reproducing current may be either of two types, which flow parallel or perpendicular to the film surface. CPP (Current Perpendicular to the Current)
film Plane) -MR (Magneto-Resistance) effect can also be used. This CPP-MR is a CIP (Current Inplane to the film Plan) that allows current to flow parallel to the film surface.
e) Since the probability of conduction electrons crossing the interface increases more than the -MR effect, a large rate of change in resistance can be obtained, and the signal detection sensitivity can be increased.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図8[Correction target item name] Fig. 8

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図8】 FIG. 8

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、主に膜面内の一方向に磁化配
向しており低い保磁力を有する第1磁性層と、主に膜面
内の一方向に磁化配向しており高い保磁力を有する第2
磁性層が非磁性層を介して積層され、第1磁性層の磁化
と第2磁性層の磁化が平行の時は低い抵抗値を示し、反
平行の時は高い抵抗値を示す磁気抵抗素子であって、外
部磁界が0の時に、第1磁性層が非磁性層の端面に接す
るように湾曲して第2磁性層の端面と接する、あるいは
第2磁性層が非磁性層の端面に接するように湾曲して第
1磁性層の端面と接することにより閉磁路構成をなすこ
とを特徴とする磁性薄膜メモリ素子。
1. A first magnetic layer having a low coercive force and mainly magnetized in one direction in a film plane on a substrate, and a high magnetic layer mainly magnetized and oriented in one direction in a film plane in a film plane. Second with magnetic force
A magnetic resistance element in which a magnetic layer is stacked with a non-magnetic layer interposed therebetween and shows a low resistance value when the magnetization of the first magnetic layer and the magnetization of the second magnetic layer are parallel, and shows a high resistance value when the magnetization is antiparallel. When the external magnetic field is 0, the first magnetic layer is curved so as to be in contact with the end face of the non-magnetic layer and is in contact with the end face of the second magnetic layer, or the second magnetic layer is in contact with the end face of the non-magnetic layer. A magnetic thin film memory element characterized in that the magnetic thin film memory element has a closed magnetic circuit configuration by being curved in contact with an end face of a first magnetic layer.
【請求項2】 第2磁性層および非磁性層を成膜した後
に第1磁性層を非磁性層および第2磁性層の端面に接す
るように湾曲して形成する、あるいは、第1磁性層およ
び非磁性層を成膜した後に第2磁性層を非磁性層および
第1磁性層の端面に接するように湾曲して形成すること
を特徴とする請求項1記載の磁性薄膜メモリ素子の製造
方法。
2. The method according to claim 1, wherein after forming the second magnetic layer and the non-magnetic layer, the first magnetic layer is formed so as to be curved so as to be in contact with end faces of the non-magnetic layer and the second magnetic layer. 2. The method according to claim 1, wherein after forming the non-magnetic layer, the second magnetic layer is formed to be curved so as to be in contact with the end faces of the non-magnetic layer and the first magnetic layer.
【請求項3】 請求項1記載の磁性薄膜メモリ素子がマ
トリックス状に配列され、縦または横方向に並ぶ該メモ
リ素子を直列に接続するセンス線と、該センス線と交差
する方向に並ぶ前記メモリ素子列に電気的に絶縁された
形で近接して設けられるワード線とを備えたことを特徴
とする磁性薄膜メモリ。
3. The memory according to claim 1, wherein the magnetic thin film memory elements are arranged in a matrix, and the memory elements are arranged in a vertical or horizontal direction and serially connected to the memory elements, and the memory is arranged in a direction intersecting the sense lines. A magnetic thin film memory comprising: a word line which is provided in close proximity to an element row in an electrically insulated manner.
【請求項4】 請求項1記載の磁性薄膜メモリ素子がマ
トリックス状に配列され、縦または横方向に並ぶ第1ワ
ード線と該第1ワード線と交差する方向に並ぶ第2ワー
ド線とにより前記メモリ素子が並列に接続されているこ
とを特徴とする磁性薄膜メモリ。
4. The magnetic thin-film memory element according to claim 1, wherein the magnetic thin-film memory elements are arranged in a matrix, and include a first word line arranged in a vertical or horizontal direction and a second word line arranged in a direction intersecting the first word line. A magnetic thin film memory wherein memory elements are connected in parallel.
【請求項5】 請求項1記載の磁性薄膜メモリ素子がダ
イオード又はトランジスタからなる半導体素子と接続さ
れたハイブリッド構造を有することを特徴とする磁性薄
膜メモリ。
5. A magnetic thin-film memory according to claim 1, wherein the magnetic thin-film memory has a hybrid structure connected to a semiconductor element comprising a diode or a transistor.
【請求項6】 請求項3、4又は5記載の磁性薄膜メモ
リにおいて、ワード線に電流を流し、該電流により生じ
る磁界により第2磁性層の磁化方向を定め、該ワード線
の電流を流す方向を変えることにより「0」と「1」の
状態を記録する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 3, wherein a current is applied to the word line, a magnetization direction of the second magnetic layer is determined by a magnetic field generated by the current, and a direction in which the current of the word line is applied. Recording the state of "0" and "1" by changing the state of the magnetic thin film memory.
【請求項7】 請求項3、4又は5記載の磁性薄膜メモ
リにおいて、再生時のワード電流により生じる磁界によ
り、該メモリ素子の第1磁性層のみの磁化方向が反転す
ることにより生じる抵抗変化を利用することを特徴とす
る磁性薄膜メモリの再生方法。
7. The magnetic thin film memory according to claim 3, wherein a change in resistance caused by reversing the magnetization direction of only the first magnetic layer of the memory element due to a magnetic field generated by a word current at the time of reproduction. A method for reproducing a magnetic thin film memory, wherein the method is used.
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