KR20060124578A - 자기저항효과에 의해 데이터를 기억하는 자기기억소자 - Google Patents

자기저항효과에 의해 데이터를 기억하는 자기기억소자 Download PDF

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KR20060124578A
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타카시 타케나가
타케하루 쿠로이와
히로시 코바야시
사데 베이센
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가부시끼가이샤 르네사스 테크놀로지
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Abstract

본 강자성 터널접합소자(7)에서는 기록층(22)을 원형으로 했으므로, 소자의 미세화에 따른 반전 전계의 증대를 억제할 수 있다. 또한 기록층(22)은 차례로 적층된 제1의 강자성층(25), 제1의 비자성층(26), 제2의 강자성층(27), 제2의 비자성층(28), 및 제3의 강자성층(29)을 포함하고, 제1의 강자성층(25)과 제2의 강자성층(27), 및 제2의 강자성층(27)과 제3의 강자성층(29)은 각각 반평행 결합하고 있으므로, 기록층(22)의 자화 분포를 대략 한 방향으로 제어할 수 있다.
자성, 터널, 소자, 원형, 기록층

Description

자기저항효과에 의해 데이터를 기억하는 자기기억소자{MAGNETIC STORAGE ELEMENT STORING DATA BY MAGNETORESISTIVE EFFECT}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 강자성 터널접합소자를 사용한 MRAM의 주요부를 나타내는 회로도다.
도 2는 도 1에 나타낸 메모리 셀의 구성을 나타내는 단면도다.
도 3a, 3b는 도 1에 나타낸 강자성 터널접합소자의 구성 및 기억 상태를 나타내는 단면도다.
도 4는 도 3a, 3b에 나타낸 기록층의 형상을 나타내는 평면도다.
도 5는 도 1에 나타낸 강자성 터널접합소자의 근방을 나타내는 평면도다.
도 6a, 6b는 본 실시예의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 실시예의 변경 예를 나타내는 평면도다.
도 8a, 8b는 본 실시예의 다른 변경 예를 나타내는 단면도다.
[기술분야]
본 발명은 자기기억소자에 관한 것으로, 특히, 자기저항효과에 의해 데이터를 기억하는 자기기억소자에 관한 것이다.
[배경기술]
자기저항(MR: magnetoresistive)효과는, 자성체에 자계를 더하는 것에 의해 전기 저항이 변하는 현상으로, 자계 센서나 자기헤드 등에 이용되고 있다. 최근, 종래의 거대자기저항(GMR: giant-magnetoresistance)효과나 이에 비해 더욱 큰 저항변화율을 얻을 수 있는 터널 자기저항(TMR: tunneling magnetoresistance)효과를 이용한 비휘발성 자기기억장치(MRAM: Magnetic Random Access Memory)나 자기헤드가 검토되고 있다.
GMR효과나 TMR효과를 발현되는 GMR소자나 TMR소자에 있어서는, 강자성층/비자성층/강자성층/반강자성층을 적층하고, 강자성층/반강자성층을 교환 결합시켜서, 그 강자성층의 자기 모멘트를 고정하고, 다른 쪽의 강자성층의 스핀만을 외부자계에서 용이하게 반전할 수 있게 한 소위 스핀 밸브 구조가 알려져 있다. 이 경우, 한쪽의 강자성층에서는 작은 자계에서 스핀을 반전시킬 수 있으므로, 고감도의 자기저항소자를 제공할 수 있고, 이 자기저항소자는 고밀도 자기기록용 재생 헤드로서 이용되고 있다. GMR소자에 있어서는 비자성층으로서 금속막을 사용하고, TMR소자에 있어서는 비자성층으로서 터널 절연막을 사용한다.
GMR소자 및 TMR소자를 MRAM에 이용하는 연구는 예를 들면 문헌 1 및 문헌 2에 개시되어 있다. GMR소자나 TMR소자를 MRAM에 이용할 경우, 이들 소자를 매트릭 스 형상으로 배치하고, 별도로 설치한 배선에 전류를 흘려보내서 자계를 인가하고, 각 소자를 구성하는 2개의 자성층을 서로 평행 또는 반평행하게 제어함으로써, 데이터 “1” 또는 “0”을 기록한다. 판독은 GMR효과나 TMR효과를 이용해서 실행되는데, 상기 자성층의 평행 또는 반평행 상태에 의존한 소자저항치의 변화를 이용한다.
MRAM에 있어서는, GMR효과에 비해 TMR효과를 이용하는 편이 소비 전력이 낮으므로, 주로 TMR소자를 사용하는 것이 검토되고 있다. TMR소자를 이용한 MRAM은, 실온에서 MR변화율이 20％ 이상으로 크고, 터널접합에 있어서의 저항치가 크므로, 보다 큰 출력 전압이 얻어지는 것, 또 판독시에 스핀반전을 할 필요가 없고, 그만큼 작은 전류로 판독할 수 있다는 것 등의 특징이 있어, 고속 기록·판독이 가능한 저소비 전력형 비휘발성 반도체기억장치로서 기대되고 있다.
전술한 바와 같이, MRAM에 있어서는 TMR소자의 한쪽의 강자성층의 자화를 반전함으로써 데이터 “1” 또는 “0”을 기억한다. 이 기록층이 되는 강자성층은, 결정구조나 형상 등에 따라 자화되기 쉬운 방향(에너지가 낮은 상태)을 가진다. 이 방향은 자화용이축(easy axis)이라고 불린다. 기억이 보유되어 있는 상태에서는, 강자성층은 이 방향으로 자화된다. 이에 비해 자화되기 어려운 방향은, 자화곤란축(hard axis)이라고 불린다.
기록층의 자화용이축은 통상, 형상에 의해 결정되고 있고, 기록층의 길이방향이 된다. 이 때문에 기록층의 자화를 반전시킬 때에 필요한 자계, 즉 반전 자계는 기록층의 형상에 의존해서 변화한다. 이 반전 자계는 문헌 3에 개시된 것처럼, 기록층의 폭에 거의 반비례하고, 두께에 비례하는 것이 알려져 있다.
MRAM에서는, 고집적화를 위해 셀의 미세화를 실시했을 경우, 기록층의 폭에 의존해서, 반자계에 의해 반전 자계가 증대된다. 이에 따라 기록시에 큰 자계가 필요해지며, 소비 전력도 증대된다.
상기 미세화에 따르는 반전 자계의 증대를 억제하는 방법으로서, 기록층의 형상 이방성을 없애는 기술이 문헌 4와 문헌 5에 개시되어 있다. 이 기술에 있어서의 기록층은, 자화용이축 방향 및 자화곤란축 방향의 길이를 같게 한 형상을 가진다. 이 경우, 형상에 의한 이방성을 얻을 수 없게 되므로, 기록층을 강자성/비자성/강자성의 적층구조로 하고, 2개의 강자성층을 반평행 결합함으로써 기록층면 내의 자화분포를 제어해 자기 이방성을 부여하고 있다. 이 구성에 있어서의 기록층의 반전 자계는, 다음 식 (1)로 근사된다.
Hsw = 2Ku(t2 + t1)/│M2t2 - M1t1│
+4πC(k)│M2t2 - M1t1│/w ...(1)
여기에서, Hsw는 기록층의 반전 자계이며, Ku는 기록층의 이방성 에너지이며, t1, t2는 각각 2개의 강자성층의 두께이며, M1, M2은 각각 2개의 강자성층의 포화자화다. k는 기록층의 어스펙트비이며 C(k)은 이것에 의존한 계수, t 및 w는 각각 기록층의 두께와 폭이다.
C(k)은 무한히 긴 형상에서는 1, 등방적인 형상에서는 0으로 각각 간주할 수 있다. 수식 (1)의 우변 제1항은 이방성 에너지에 의한 항이며, 제2항은 형상 이방성에 의해 발생하는 반자계의 영향을 기술한 항이다. 여기에서는 C(k)=0이며, 형상 이방성에 의해 발생하는 반자계의 영향을 무시할 수 있다. 이에 따라 기록층의 미세화에 따르는 반전 자계의 증대를 억제할 수 있다.
상기 구성에 있어서는, 수식 (1)로부터도 분명한 것처럼, 2층의 강자성층의 포화자화와 두께의 곱에 차이를 주는 것으로 반전 자계를 작게할 수 있다. 그러나 상기 2층의 강자성층의 두께의 차이가 커지면, 반평행 결합의 효과가 작아지고, 기록층의 자화분포의 제어가 곤란해 진다는 것이 문헌 5에 나와 있다.
[문헌 1]
S. Tehrani et al., "High density submicron magnetoresistive random access memory(invited)", Journal of Applied Physics, vol. 85, No.8, 15 April 1999, pp. 5822-5827
[문헌 2]
Naji et al., "A 256kb 3.0V 1T1MTJ Nonvolatile Magnetoresistive RAM", ISSCC 2001 Dig of Tech. Papers, p. 122
[문헌 3]
E.Y.Chen et al., "Submicron spin valve magnetoresistive random access memory cell", Journal of Applied Physics, Vol.81, No.8, 15 Aprill 1997, pp. 3992-3994
[문헌 4]
K. Inomata et al., "Size-independent spin swtching field using synthetic antiferromagnets", Applied Physics Letters, wol.82 , No.16, 21 April 2003, pp.2667-2669
[문헌 5]
N. Tezuka et al., "Magnetization reversal and domain structure of antiferromagnetically coupled submicron elements", Journal of Applied Physics, vol.93, No.10, 15 May 2003, pp.7441-7443
이러한 적층구조를 가지는 기록층에서는, 소자의 미세화에 따른 반전 자계의 증대를 억제하고 기록층의 자화분포를 제어하는 것이 곤란했다.
[발명의 개요]
그런 이유로, 본 발명의 주된 목적은, 소자의 미세화에 따르는 반전 자계의 증대를 억제하고, 기록층의 자화분포를 제어하는 것이 가능한 자기기억소자를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 자기기억소자는, 교차하는 2개의 기록선 사이에 배치되고, 2개의 기록선에 흐르는 전류의 방향에 따라 자화방향이 변화되는 기록층을 구비한 자기기억소자로서, 기록층의 자화곤란축 방향의 길이와 자화용이축 방향의 길이는 대략 같고, 기록층은, 차례로 적층된 제1의 강자성층, 제1의 비자성층, 제2의 강자성층, 제2의 비자성층, 및 제3의 강자성층을 포함하고, 제1의 강자성층과 제2의 강자성층, 및 제2의 강자성층과 제3의 강자성층은 각각 반평행 결합하고 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 강자성 터널접합소자를 사용한 MRAM의 주요부를 나타내는 회로도다. 도 1에서는, 판독 비트선(1)과 라이트선(2)과 기록 비트선(3)이 도면에서 좌우방향으로 연장하고, 이것들의 배선(1~3)이 도면의 상하방향으로 복수 조 배열되어 있다. 복수 조의 배선(1~3)과 교차해서 워드선(4)이 도면의 상하방향으로 연장하고, 워드선(4)은 도면의 좌우방향으로 복수 배열되어 있다. 복수의 판독 비트선(1)은 함께 센스 앰프(5)의 입력 노드에 접속되어 있다.
배선(1~3)의 조와 워드선(4)의 각 교차부에 메모리 셀 MC이 설치되고, 복수의 메모리 셀 MC이 매트릭스 모양으로 배치되어 있다. 각 메모리 셀 MC은, 소자 선택용 트랜지스터(6)와, 자기기억소자인 강자성 터널접합소자(7)와의 직렬 접속체를 포함한다. 더 상세하게는, 강자성 터널접합소자(7)는 라이트선(2)과 기록 비트선(3)의 교차부에 배치된다.
도 2는 메모리 셀 MC의 구성을 나타내는 개략적인 단면도다. 반도체 기판(10)의 윗면 내에는 소자 선택용 트랜지스터(6)가 형성되고, 워드선(4)이 그 게이트 전극의 기능을 하고, 워드선(4)과 반도체 기판(10) 사이에는 게이트 절연막(6g)이 설치된다. 또 워드선(4)의 양측에는 사이드월(6w)이 설치된다. 소자 선택용 트랜지스터(6)의 드레인(6d)은 콘택 플러그(11) 및 도전층(14)을 사이에 두고 강자성 터널접합소자(7)에 접속된다. 소자 선택용 트랜지스터(6)의 소스(6s)는, 콘택 플러그(15)를 사이에 두고 판독 비트선(1)에 접속되어 있다. 도전층(14)과 반도 체 기판(10) 사이에는, 층간절연막(16)을 사이에 두고 절연되면서 라이트선(2)이 설치된다. 콘택 플러그(11, 15)는 예를 들면 층간 절연막(16) 내에서 모두 다단으로 쌓아 올려져 있다. 콘택 플러그(11, 15)의 각 단, 판독 비트선(1), 라이트선(2), 기록 비트선(3)은, 예를 들면 동배선(12)과, 동배선(12)을 둘러싸는 배리어 메탈(13)을 포함하고 있다.
강자성 터널접합소자(7)는 고정층(20)과, 터널 절연층(21)과, 기록층(22)이 반도체 기판(10)측으로부터 차례로 적층된 구조를 가진다. 고정층(20)은 콘택 플러그(11)와 도전성이 있고, 기록층(22)은 기록 비트선(3)과 도전성이 있다. 기록 비트선(3)은 기록층(22)과의 접촉을 위한 개구부(3a)를 가지고 있다.
도 3a, 3b는 강자성 터널접합소자(7)의 구성 및 기억 상태를 나타내는 단면도다. 도 3a, 3b에 있어서, 고정층(20)의 자화는, 미리 소정의 방향, 예를 들면 라이트선(2)의 연장방향으로 고정되어 있다. 기록층(22)은 외부 자계에 의해 자화방향이 변화된다. 그리고 도 3a에 나타낸 바와 같이 고정층(20)의 자화방향과, 기록층(22)을 구성하여 터널 절연층(21)과 접하는 강자성층(25)의 자화방향이 일치하고 있는 상태를, 강자성 터널접합소자(7)가 데이터 “0”을 기억하고 있는 상태로 한다. 또 도 3b에 나타낸 바와 같이 고정층(20)의 자화방향과, 기록층(22)의 강자성층(25)의 자화방향이 반대 방향인 상태를, 강자성 터널접합소자(7)가 데이터 “1”을 기억하고 있는 상태로 한다.
고정층(20)은 예를 들면 반강자성층(23)과 강자성층(24)과의 적층구조로 함으로써 자화방향을 고정하고 있다. 즉, 반강자성층(23)이 강자성층(24)의 스핀의 방향을 고정함으로써 강자성층(24)의 자화방향을 고정하고 있다. 이 반강자성층(23)은 강자성층(24) 밑에(즉 기록층(22)과는 반대 측에) 설치된다. 강자성층(24)으로서는 예를 들면 CoFe를, 반강자성층(23)로서는 예를 들면 PtMn을, 각각 채용할 수 있다.
기록층(22)은, 터널 절연층(21) 측으로부터 차례로 적층된 강자성층(25), 비자성층(26), 강자성층(27), 비자성층(28), 및 강자성층(29)으로 구성된다. 강자성층(25, 27, 29)으로서는 예를 들면 CoFe층을 채용할 수 있다. 비자성층(26, 28)으로서는, 예를 들면 Ru막을 채용할 수 있다. 각각의 강자성층은 Ru막을 사이에 두고 반평행 결합하고 있고, 강자성층(25, 27), 및 강자성층(27, 29)은 각각 반평행 결합하고 있다. 여기에서, 강자성층(25, 27, 29)의 두께를 t1, t2, t3으로 하면 t2 > t1 + t3이며, 각각의 CoFe막의 포화자화를 M으로 했을 경우, 기록층(22) 전체의 자화는 Mㆍ{t2 - (t1 + t3)}이 되고, 이 자화가 외부자계에 의한 토크를 받아서 자화반전한다.
여기에서, 기록층(22)의 자화용이축을 결정하기 위한 자기이방성의 부여이지만, 이것은 강자성층(25, 27, 29)의 형성시, 및 후공정에서의 열처리로 실시한다. 예를 들면 강자성층(25, 27, 29)의 형성시에 막 면 방향으로 100 Oe의 균일 자계를 인가한다. 이 방향이 자화용이축이 되도록 패터닝을 행하고, 강자성 터널접합소자(7)의 형성 후에도 같은 방향으로 자계를 인가해서 열처리를 실시한다. 이때, 고정층(20)의 자화방향도 동시에 결정하기 위해서, 고정층(20)의 강자성층(24) 및 기록층(22)의 자화가 포화하는 것만의 자계를 인가한다. 예를 들면 5kOe를 인가해서 300℃에서 1시간 유지한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 기록층(22)의 평면형상은 원형이다. 기록층(22)의 반경 R1은, 예를 들면 50nm이다. 터널 절연층(21)으로는, 예를 들면 AlOx를 채용할 수 있다. 터널 절연층(21) 및 고정층(20)은 기록층(22)과 같은 형상이나, 혹은 기록층(22)의 형상을 포함하고 이것보다도 큰 면적을 가져도 된다.
다음으로 강자성 터널접합소자(7)에의 기록동작을 설명한다. 도 5는 강자성 터널접합소자(7)의 근방을 나타내는 평면도다. 기록 비트선(3)과 라이트선(2)은 서로 직교하는 방향으로 연장된다. 강자성 터널접합소자(7)는 라이트선(2)과 기록 비트선(3)과의 평면에서 보아 교차 위치에 배치된다. 다만, 도 2에서 나타낸 바와 같이, 강자성 터널접합소자(7)는 라이트선(2)의 위쪽(반도체 기판(10)과는 반대 측) 또한 기록 비트선(3)의 아래쪽(반도체 기판(10) 측)에 배치된다.
일반적으로 강자성체에는, 결정구조나 형상 등에 의해 자화되기 쉬운 방향(에너지가 낮은 상태)이 있다. 이 방향은 자화용이축(easy axis)이라고 불린다. 이에 비해 자화되기 어려운 방향은, 자화곤란축(hard axis)이라고 불린다. 기록층(22)의 자화용이축 및 자화곤란축은, 각각 라이트선(2)이 연장되는 방향과, 기록 비트선(3)이 연장되는 방향으로 설정된다.
기록시에는, 기록 비트선(3)과 라이트선(2)에 전류가 흘려진다. 기록 비트선(3)에는, 예를 들면 화살표(31) 방향으로 전류가 흐르고, 그것에 의해 기록 비트선(3)을 둘러싸는 방향으로 자계가 생긴다. 이 자계에 의해, 기록 비트선(3)의 아래쪽에 있는 기록층(22)에는 자화용이축 방향의 자계(33)가 인가된다. 한편, 라이 트선(2)에는, 예를 들면 화살표(32) 방향으로 전류가 흐르고, 그것에 의해 라이트선(2)을 둘러싸는 방향으로 자계가 생긴다. 이 자계에 의해, 라이트선(2)의 위쪽에 있는 기록층(22)에는, 자화곤란축 방향의 자계(34)가 인가된다. 따라서 기록시에는, 기록층(22)에 대하여, 자계(33, 34)의 합성 자계(35)가 인가된다.
한편, 기록층(22) 자화의 방향을 반전시키기 위해 필요한 자계의 크기는, 곡선(36)으로 표시되는 아스테로이드 곡선이 된다. 그리고 자계(35)의 방향에 있어서, 곡선(36)보다도 자계(35)가 큰 값이 되면, 기록층(22)은 자화용이축 방향의 화살표(32)로 나타내는 방향으로 자화된다.
고정층(20)에 있어서 자화가 미리 자계(33)과 같은 방향으로 자화되어 있을 경우, 강자성 터널접합소자(7)에 있어서는 고정층(20)과 기록층(22)의 강자성층(25)과의 각 자화방향은 평행이 된다(도 3a의 상태: “0”을 기억). 이 경우에는, 강자성 터널접합소자(7)의 두께 방향(기록층(22)과 고정층(20)이 적층되는 방향)에 관한 저항치가 작아진다.
고정층(20)에 있어서 자화가 미리 자계(33)와 반대 방향으로 자화되어 있을 경우, 강자성 터널접합소자(7)의 고정층(20)과 기록층(22)의 강자성층(25)과의 자화방향은 서로 반평행이 된다(도 3b의 상태: “1”을 기억). 이 경우에는 강자성 터널접합소자(7)의 두께 방향에 관한 저항치가 커진다. 이러한 상태는 고정층(20)에서 자화가 미리 도면의 자계(33)와 같은 방향으로 자화되어 있고, 기록 비트선(3)에 대하여 화살표(31)와 반대 방향으로 전류를 흘려보낼 경우에도 생긴다.
다음으로 판독동작에 관하여 설명한다. 판독시에는, 소정의 워드선(4)을 선 택 구동함으로써 그 워드선(4)에 접속된 소자 선택용 트랜지스터(6)가 온 상태로 된다. 또한, 소정의 기록 비트선(3)에 전류를 흘려 보냄으로써 온 상태의 소자 선택용 트랜지스터(6)에 접속된 강자성 터널접합소자(7)에 터널 전류가 흘려진다. 이때의 강자성 터널접합소자(7)의 저항치에 근거하여 기억 데이터가 판정된다. 즉, 강자성 터널접합소자(7)는 자화방향이 평행인 경우에는 저항치가 작아지고, 자화방향이 반평행인 경우에는 저항치가 크다는 성질을 가지므로, 이 성질을 이용해서 선택 메모리 셀 MC의 출력 신호가 참조 셀(도시 생략)의 출력 신호보다 클지 작을지가 센스 앰프(5)에 의해 검출된다. 이상과 같이 하여, 선택 메모리 셀 MC의 기억 데이터가 “0”일지 “1”일지가 판정된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 기록층(22)은 형상이방성을 가지지 않으므로, 기록층(22)이 미세화된 경우에 있어서도 반전 자계의 증대는 없다. 본 구성을 이용했을 경우, 가장 두터운 강자성층(27)은 상하방향과 반평행 결합하고 있으므로, 자화 분포가 기록층(22)의 면 내에서 같아지고, 안정된 자기특성이 얻어진다.도 6a, 6b에 나타낸 종래 구조의 자화 분포와 함께, 도 6c에 본 구성으로 얻어지는 기록층(22)의 자화 분포를 나타낸다. 이때 여기에서는 터널 절연막(21)에 접하는 강자성층(25)에 있어서의 자화 분포를 나타낸다. 도 6a, 6b의 상태에서는, 자화가 막 면 내에서 닫고 있어, 외부 자계로부터의 토크를 받기 어려운 구조로 되어 있다. 이것에 의해 반전 자계가 증대된다. 또한 도 6a의 상태에서는, 기록층 전체의 자화가 0이며, 자기저항 변화율을 얻을 수 없게 된다. 본 실시예 1에서는, 도 6c의 자화 분포가 얻어지며, 상기 이유에 의한 반전 자계의 증대가 없다.
한편, 본 실시예에서는, 강자성층(25, 27, 29)이 CoFe막으로 구성된 예를 나타냈지만, 강자성층(25, 27, 29)은 CoFeB과 같이 Co 혹은 Fe 원소를 주성분으로 하는 막이면 된다. 또한 비자성층(26, 28)은 Ru막에 한정되지 않고, Cu, Ta, 그 밖의 금속막이어도 된다.
또한 기록층(22)은 반드시 원형일 필요는 없고, 도 7에 나타낸 바와 같이 정방형의 모퉁이를 둥글게 가공한 형상이어도 된다. 도 7에서는, 기록층(22)의 윤곽은, 4개의 직선부(22a)와 4개의 원호(22b)로 폐곡선을 구성하고 있다. 여기에서 예를 들면 직선부(22a)의 길이는 50nm이며, 원호(22b)의 반경 R2는 예를 들면 50nm이다. 이때 기록층(22)의 적층 구조는 도 3에 나타낸 바와 같다.
또한 도 8a, 8b는 실시예의 변경예를 나타내는 단면도로, 도 3a 3b와 대비되는 도면이다. 도 8에 있어서, 이 강자성 터널접합소자(7)에서는 강자성층(25, 27, 29)의 두께를 t1, t2, t3으로 하면 t1 + t3 > t2이며, 각각의 CoFe막의 포화자화를 M으로 했을 경우, 기록층(22) 전체의 자화는 Mㆍ{(t1 + t3) - t2}이 되고, 이 자화가 외부자계에 의한 토크를 받아서 자화반전한다. 다른 구성 및 효과는, 상기 실시예와 같으므로, 그 설명은 반복하지 않는다.
한편, 실시예에 있어서, 자화반전의 수단으로서, 배선 전류에 의해 발생하는 자계를 이용했지만, 터널 절연막(21) 넘어 스핀 편극한 전자를 기록층(22)에 주입하고, 그 토크에 의해 자화반전을 실시하는 방법을 이용하는 경우라도 같은 효과가 얻어진다.
이번 개시된 실시예는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각해 야 한다. 본 발명의 범위는 상기 설명한 것이 아니라, 특허청구범위에 나타낸, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
본 발명에 따른 자기기억소자에서는, 기록층의 자화곤란축 방향의 길이와 자화용이축 방향의 길이가 대략 같게 되어 있으므로, 소자의 미세화에 따르는 반전 자계의 증대를 억제할 수 있다. 또한 차례로 적층된 제1의 강자성층, 제1의 비자성층, 제2의 강자성층, 제2의 비자성층, 및 제3의 강자성층으로 기록층이 구성되며, 제1의 강자성층과 제2의 강자성층, 및 제2의 강자성층과 제3의 강자성층은 각각 반평행 결합하고 있으므로, 기록층면 내의 자화분포를 제어할 수 있다.

Claims (4)

  1. 교차하는 2개의 기록선 사이에 배치되고, 상기 2개의 기록선에 흐르는 전류의 방향에 따라 자화방향이 변화되는 기록층을 구비한 자기기억소자로서,
    상기 기록층의 자화곤란축 방향의 길이와 자화용이축 방향의 길이는 대략 동일하고,
    상기 기록층은, 차례로 적층된 제1의 강자성층, 제1의 비자성층, 제2의 강자성층, 제2의 비자성층, 및 제3의 강자성층을 포함하고,
    상기 제1의 강자성층과 상기 제2의 강자성층, 및 상기 제2의 강자성층과 상기 제3의 강자성층은 각각 반평행 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 자기기억소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제3의 강자성층의 포화자화와 두께의 곱의 합은, 상기 제2의 강자성층의 포화자화와 두께의 곱과 다른 것을 특징으로 하는 자기기억소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3의 강자성층의 주성분은 Co원소 혹은 Fe원소인 것을 특징 으로 하는 자기기억소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기록층의 자기이방성은, 상기 기록층의 형성시 및 열처리시에 자계를 인가함으로써 부여되고 있는 것을 특징으로 하는 자기기억소자.
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