磁性薄膜メモリ素子およびその記録方法
【目的】 メモリ素子のサイズが小さくなっても、充分に大きな読出し信号がえられる磁性薄膜メモリ素子およびその記録方法を提供する。
【構成】 メモリ素子として保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用い、磁性層ｂの磁化の向きを変えることにより、「０」と「１」の記録を行い、再生は磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きが平行のばあいと反平行のばあいとで抵抗が大きく変化することを利用し、メモリ素子の両端の電圧Ｖを比較することにより、「０」と「１」の記録状態を判別する。
【効果】 記録用の配線と素子の間隔を小さくでき、省電力化、高密度化が達成できると共に、再生の際抵抗の変化率が大きいため、再生信号の検出が容易である。
【構成】 メモリ素子として保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用い、磁性層ｂの磁化の向きを変えることにより、「０」と「１」の記録を行い、再生は磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きが平行のばあいと反平行のばあいとで抵抗が大きく変化することを利用し、メモリ素子の両端の電圧Ｖを比較することにより、「０」と「１」の記録状態を判別する。
【効果】 記録用の配線と素子の間隔を小さくでき、省電力化、高密度化が達成できると共に、再生の際抵抗の変化率が大きいため、再生信号の検出が容易である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁性薄膜を用いたメモリ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図27は、磁気工学講座５、磁性薄膜工学254頁（1977年丸善（株）発行）に示された従来の磁性薄膜メモリ素子を組み立てた模式図を示したものである。
【０００３】まず、作製方法の一例について説明する。平滑なガラス基板上に矩形の孔のあいたマスクを密着させ、真空装置内で約2000Åの厚さにＦｅ，Ｎｉの合金の真空蒸着膜を形成させる。このようにして多数のメモリ素子ＭＦを一挙にマトリックス状に製作する。メモリ素子を駆動させるための駆動線は薄いエポキシ樹脂板やマイラ・シートの両面に、互いに直行するように銅線をホトエッチング技術で形成して作製する。シート両面の各線はそれぞれ語線および桁線であり、その交点が各メモリ素子の上に重なるように押しあてて組み立てる。
【０００４】つぎに、動作原理について説明する。図の磁化容易軸に平行に配置されている線群は語線（word line）で、それと直行している線群は桁線（digit line）である。メモリ状態を読みだす検出線は桁線と兼用する。
【０００５】矢印Ａ、Ｂはメモリ状態に対応した膜内の磁化の方向を示している。同図において、紙面で上向きの矢印Ａは「０」の情報が記録されており、紙面で下向きの矢印Ｂは「１」の情報が記録されていることとする。また、桁電流Ｉｄ，語電流Ｉｗによって磁性薄膜に作用する磁界をそれぞれＨｄ，Ｈｗとする。単極性パルスであるＩｗを語線Ｗ１を選択して流すと、その線の下のすべてのメモリ素子にはＨｗが作用し、磁化の方向は困難軸方向に向く。このときの磁化の方向が「１」の状態から回転したか、「０」の状態から回転したかによって、各桁線にはそれぞれ異なった極性のパルス電圧が誘起され、これが読出し電圧になる。記録時には、Ｉｗのパルスの立ち下がり時に重なるようにＩｄを流し、磁化の方向が困難軸を向いた状態において情報信号に対応した極性のＨｄを重畳させることで磁化の向きを決定し、「１」または「０」の状態に情報を記録することができる。Ｉｗは、磁性薄膜の磁化を容易軸から困難軸に回転させるのに充分な磁界Ｈｗを発生させるような電流値であり、Ｉｄは磁性薄膜の保磁力Ｈｃの約１／２の磁界Ｈｄを発生させる電流値である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術においては、読出し方法として、磁化の方向の回転によって生じる極めて微少な電磁誘導電圧を用いているため、読出し時のＳＮ比が小さく、読出しが困難であった。さらに、電磁誘導電圧は磁気モーメントの大きさに比例するため、磁性薄膜のサイズを充分に大きくする必要があり、このため、単位面積当りの記録量を大きくすることが不可能であるなどの問題がある。
【０００７】本発明は前記問題を解消するためになされたもので、充分に大きな読出し信号がメモリ素子のサイズが小さくなってもえられる磁性薄膜メモリ素子および磁性薄膜メモリを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる磁性薄膜メモリ素子は、磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の抵抗変化を利用して読み出す方法を用いる磁性薄膜メモリ素子であって、前記磁性薄膜が保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層して形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】また、本発明による磁性薄膜メモリ素子は、前記保持力の小さな磁性層ｂの磁化の向きにより、情報を記憶することを特徴とするものである。
【００１０】また、本発明による磁性薄膜メモリ素子の記録方法は、磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の抵抗変化を利用して読み出す方法を用いる磁性薄膜メモリ素子の記録方法であって、前記磁性薄膜が保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層して形成され、該保磁力の小さな磁性層ｂの磁化の向きにより、情報を記憶させることを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】本発明によれば、メモリ素子として保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いているため、膜面に平行で異なる方向の磁界を印加することにより、前記保磁力の小さい磁性層ｂの磁化の向きを変えて「０」の状態と「１」の状態の記録を行うことができる。また再生は、磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きが同じ方向である平行のばあいと反対方向である反平行のばあいとで抵抗が大きく変化することを利用し、磁化の向きが反平行のばあいの素子の両端の電圧ＶＢと磁化の向きが平行のばあいの素子の両端の電圧ＶＡの大小を比較することにより、「０」と「１」の記録状態を判別できる。
【００１２】
【実施例】つぎに、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１３】図１は本発明の一実施例である磁性薄膜メモリの構成を示す概念図である。図１において、１は磁性薄膜メモリ素子で、アドレスを示すために１ａａ，１ａｂ，・・・・１ｃｃのようにサフィックスを付してあるが、とくに区別の必要のないばあいには単に１を用いる。他の符号についても同様とする。２〜６はいずれもスイッチング用のトランジスタである。Ｉ１は電流源、Ｖ２は正の電圧源、Ｖαβは磁性薄膜メモリ素子１ａｃの両端の電圧を示す。図中、実線は再生用の配線、破線は記録用の配線を示す。
【００１４】磁性薄膜メモリ素子１には、保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いた。この保持力の大きな磁性層ａとしては、たとえばＮｉＣｏＰｔ、ＮｉＣｏＴａ、ＮｉＣｏＣｒ、ＮｉＣｏＺｒ、ＮｉＣｏなどの各合金を用いた磁性層で形成され、保磁力の小さな磁性層ｂは、たとえばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏなどの各合金を用いた磁性層で形成される。また、非磁性層としては、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｗ、Ａｌ、Ａｌ−Ｔａなどの非磁性材料で形成される。この磁性薄膜を作製するには絶縁基板、たとえばＳｉＯ2やＳｉＮｘなどの絶縁膜で覆われたＳｉ基板やガラス基板に前述の磁性層ａ、非磁性層ｃ、磁性層ｂ、非磁性層ｃを各々30〜70Å、好ましくは40〜60Åの厚さで順次成膜し、この組み合せを５〜20周期、好ましくは10〜15周期繰り返し、全体で500〜5000Å、好ましくは1000〜3000Åの厚さに形成する。この成膜の方法としては、スパッタ法、ＭＢＥ法、超高真空蒸着、電子ビーム蒸着、真空蒸着などにより形成することができる。このうちスパッタ法としては、パワー制御が比較的容易なＤＣマグネトロンスパッタが便利であるが、ＲＦスパッタなど、他のスパッタ法でも形成できる。
【００１５】磁性層ａおよび磁性層ｂの磁化方向は、たとえば、磁性薄膜メモリ素子１の磁気シールドを行う前に、面内の方向で記録用の配線に対して垂直方向のある方向に大きな磁界をメモリ素子の全体に印加するなどして、一定方向、たとえば紙面上で上向きになるように揃えておく。
【００１６】まず、記録方法について述べる。記録は各磁性薄膜メモリ素子の磁化の向きによって行われる。磁性薄膜メモリ素子の記録を携わる磁性層ｂの磁化の向きは面内の方向に存在するので、いま、再生用の配線に流れる電流の方向と同じ磁化方向（紙面上では下向き）を「１」、逆向きの磁化方向（紙面上では上向き）を「０」としてそれぞれ２値的デジタル情報に対応させることとする。たとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃに「１」の記録を行うばあい、すなわち磁化の向きを紙面上で下向きに書き込むばあいについて図１〜２を用いて説明する。
【００１７】図１において、記録が行われないときには、スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄおよびスイッチ５ａ，５ｂはすべて開いており、破線で示した記録用の配線には、電流は流れない。磁性薄膜メモリ素子１ａｃに「１」の記録を行うばあい、スイッチ２ａ，３ｃ，６ａを閉じる。このとき、再生用の配線および磁性薄膜メモリ素子１ａｃには、比較的大きな電流Ｉ１が流れる。そのときの電流の状態を図２に示す。図２における21は図１R>１における再生用の配線、22は図１において破線で示した記録用の配線である。図２に示すように、この電流Ｉ１によって磁性薄膜メモリ素子１ａｃにはバイアス磁界Ｈ１が印加され、磁化の向きはバイアス磁界の向きに少し傾く。このあとで、スイッチ４ａ，５ａを閉じる。このとき、磁性薄膜メモリ素子１ａｃの直上の記録用の配線22には、紙面上で右から左に電流Ｉ２が流れ、磁性薄膜メモリ素子１ａｃには紙面上で上から下向きに磁界Ｈ２が印加される。磁性薄膜メモリ素子１ａｃにもともと「１」が記録されていたばあいは、この磁界Ｈ２によって紙面下向きの磁化の方向に戻され、「１」の記録は保持される。磁性薄膜メモリ素子１ａｃにもともと「０」が記録されていたばあいは、磁性薄膜メモリ素子１の磁性層ｂにおける紙面で上向きの磁化の方向は、磁界Ｈ２だけでは反転しないような保磁力Ｈｃｂを有しており、バイアス磁界Ｈ１が印加されているばあいのみ紙面で下向きに磁化が反転し、磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみを「１」の状態に記録することができる。図中磁性薄膜メモリ素子１ａｃ内の矢印は磁化の面内方向の向きを示している。磁性薄膜メモリ素子１ａｃに「０」の記録を行うばあいは、スイッチ５ａの代わりにスイッチ５ｂを接続し、図２の右側のようにＩ２を流す以外は全く同じ方法で行う。
【００１８】図３には、以上のような「０」および「１」の記録状態のときの磁性薄膜メモリ素子の断面図を示している。磁性薄膜メモリ素子１ａｃの磁性層ａの磁化の向きと磁性層ｂの磁化の向きは「０」では平行（磁化の向きが同じ方向、以下同じ）、「１」では反平行（磁化の向きが逆方向、以下同じ）となっている。
【００１９】磁性薄膜メモリ素子１ａｃ以外の他のメモリ素子への記録も同様に行うことができる。
【００２０】以上の実施例は記録の際の磁性層ａおよび磁性層ｂの磁化方向が再生電流の方向と同じ方向のばあいを示したが、別の実施例として磁性層ａおよび磁性層ｂの磁化方向が再生電流の方向と垂直なばあいを図４を用いて示す。
【００２１】図４において41は磁性薄膜メモリ素子で、アドレスを示すために41ａａ，41ａｂ，・・・・41ｃｃのようにサフィックスを付してあるが、とくに区別の必要のないばあいには単に41を用いる。他の符号についても同様とする。42〜47はいずれもスイッチング用のトランジスタである。Ｉ１は電流源、Ｖ２は正の電圧源、Ｖαβは磁性薄膜メモリ素子41ａｃの両端の電圧を示す。図中、実線は再生用の配線、破線は記録用の配線を示す。
【００２２】磁性薄膜メモリ素子41には保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いた。磁性層ａおよび磁性層ｂの磁化方向は、たとえば、磁性薄膜メモリ素子41の磁気シールドを行う前に、面内の方向で再生用の配線に対して垂直方向のある方向に大きな磁界をメモリ素子の全体に印加するなどして、一定方向、たとえば紙面上で左向きに揃えておく。
【００２３】記録は各磁性薄膜メモリ素子の磁化の向きによって行われる。磁性薄膜メモリ素子の記録を携わる磁性層ｂの磁化の向きは面内の方向に存在するので、紙面上で右向きを「１」の状態、左向きを「０」の状態としてそれぞれ２値的デジタル情報に対応させることとする。たとえば磁性薄膜メモリ素子41ａｃに「１」の記録を行うばあい、すなわち磁化の向きを紙面上で右向きに書き込むばあいについて図４〜５を用いて説明する。
【００２４】図４において、記録が行われないときには、スイッチ44ａ，44ｂ，44ｃ，44ｄおよびスイッチ45ａ，45ｂ，47ａ，47ｂ，47ｃ，47ｄはすべて開いており、破線で示した記録用の配線には、電流は流れない。磁性薄膜メモリ素子41ａｃに「１」の記録を行うばあい、スイッチ44ａを閉じる。このとき、磁性薄膜メモリ素子41ａｃには紙面右から左に比較的大きな電流Ｉ３が流れる。そのときの電流の状態を図５に示す。図５における、52、53は図４において破線で示した記録用の配線である。図５に示すように、この電流Ｉ３によって磁性薄膜メモリ素子41ａｃにはバイアス磁界Ｈ３が印加され、磁化の向きはバイアス磁界の向きに少し傾く。このあとで、スイッチ45ａ，47ｃを閉じる。このとき、磁性薄膜メモリ素子41ａｃの直上の記録用の配線52には紙面上で上から下に電流Ｉ２が流れ、磁性薄膜メモリ素子41ａｃには紙面上で左から右向きに磁界Ｈ２が印加される。磁性薄膜メモリ素子41ａｃにもともと「１」が記録されていたばあいは、この磁界Ｈ２によって紙面で右向きの磁化の方向に戻され、「１」の記録は保持される。磁性薄膜メモリ素子41ａｃにもともと「０」が記録されていたばあいは、磁性薄膜メモリ素子41の磁性層ｂの紙面で左向きの磁化の方向は、磁界Ｈ２だけでは反転しないような保磁力Ｈｃｂを有しており、バイアス磁界Ｈ３が印加されているばあいのみ紙面で右向きに磁化が反転し、磁性薄膜メモリ素子41ａｃのみを「１」の状態に記録することができる。図中磁性薄膜メモリ素子41ａｃ内の矢印は磁化の面内方向の向きを示している。磁性薄膜メモリ素子41ａｃに「０」の記録を行うばあいは、スイッチ45ａの代わりにスイッチ45ｂを接続し、図５の右側のようにＩ２を流す以外は全く同じ方法で行う。
【００２５】図６には、以上のような「０」および「１」の記録状態のときの磁性薄膜メモリ素子の断面図を示している。磁性薄膜メモリ素子41ａｃの磁性層ａの磁化の向きと磁性層ｂの磁化の向きは「０」では平行、「１」では反平行となっている。
【００２６】磁性薄膜メモリ素子41ａｃ以外の他のメモリ素子への記録も同様に行うことができる。
【００２７】以上のようにして記録できるので、記録用の配線と磁性薄膜メモリ素子とのあいだを2000〜5000Å程度にまで狭めることができ、また、記録用の配線を磁性薄膜メモリ素子の直上もしくは直下に配置でき、垂直方向の磁界で記録を行うようなメモリデバイスに必要となる記録用の配線のためのスペースをとくにとる必要がなく、省スペース化が行え、高密度化が達成できる。
【００２８】再生方法の説明の前に、本発明における磁性薄膜メモリ素子に用いた磁性薄膜について簡単に説明する。磁性薄膜には保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いた。
【００２９】図７には磁性層ａおよび磁性層ｂの外部印加磁界Ｈｅｘに対する磁化Ｍの変化と前記人工格子膜の外部印加磁界に対する抵抗ＭＲの変化を対比させて示してある。図７においてポイント■まで磁界を印加すると磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きは平行、たとえば図７の下部に示すように左向きに揃う。この状態からポイント■を経て０まで磁界を戻しても磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きは左向きに揃った状態を維持する。さらに磁界を逆向きにポイント■まで印加すると磁性層ｂのみ磁化反転し、磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きは反平行となり、同時に抵抗も増加する。この状態から磁界を０まで戻しても磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きは反平行を維持する。こののち、磁界をポイント■まで印加すれば、磁性層ｂの磁化は再度反転し、再び、磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きは平行状態となり、同時に抵抗も減少し、元に戻る。
【００３０】以上のようにポイント■とポイント■のあいだで磁界を変化させることで、磁界が０の状態で磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きを平行にしたり、反平行にしたりすることができる。磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きが平行のときを「０」、反平行のときを「１」とすることで２値的デジタル情報を記憶させることができる。さらに、磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きが平行、反平行によって抵抗が異なるので、これを電圧に変換すれば、外部磁界が０の状態のままで「０」と「１」の判別をすることができる。
【００３１】つぎに、この人工格子薄膜を用いた再生方法について述べる。たとえば、図１における磁性薄膜メモリ素子１ａｃの情報を読みたいとき、スイッチ２ａ、３ｃ、６ａ、６ｂを閉じる。これにより、磁性薄膜メモリ素子１ａｃにのみ図１の上から下に電流が流れる。この状態でαとβのあいだの電圧を測定することにより、磁性薄膜メモリ素子１ａｃの磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きが平行のばあいの電圧ＶＡと反平行のばあいの電圧ＶＢとを再生出力として検出できる。電圧ＶＡと電圧ＶＢは配線の抵抗を考慮してもなお、５％以上の差が生じるので、適当な大きさの臨界電圧を定めておけば、再生出力が臨界電圧より大きいか小さいかで磁化の向きが平行（「０」）か反平行（「１」）かを判別できる。
【００３２】図４における磁性薄膜メモリ素子41ａｃの情報を読みたいときも同様で、スイッチ42ａ、43ｃ、46ａ、46ｂを閉じる。これにより、磁性薄膜メモリ素子41ａｃにのみ図４の上から下に電流が流れる。この状態でαとβのあいだの電圧を測定することにより、磁性薄膜メモリ素子41ａｃの磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きが平行のばあいの電圧ＶＡと反平行のばあいの電圧ＶＢとを再生出力として検出できる。電圧ＶＡと電圧ＶＢは配線の抵抗を考慮してもなお、５％以上の差が生じるので適当な大きさの臨界電圧を定めておけば、再生出力が臨界電圧より大きいか小さいかで磁化の向きが平行（「０」）か反平行（「１」）かを判別できる。
【００３３】また、別の再生方法として、再生時に磁化の変化を利用して読む方法もある。図８は図１における磁性薄膜メモリ素子１ａｃの記録状態を読むときのスイッチの開閉動作のタイムチャートである。チャートに示していないスイッチはすべて開いた状態にある。まず、ｔ０〜ｔ３においてはスイッチ２ａ，３ｃ，６ａは閉じ、磁性薄膜メモリ素子１ａｃは再生状態にあり、また、紙面左右方向にバイアス磁界が印加される。ｔ１〜ｔ２においては、スイッチ４ａ，５ａ，６ｂはいずれも閉じており、これにより、磁性薄膜メモリ素子１ａｃには面内方向で紙面下向きに磁界が印加される。
【００３４】もし、素子の磁化の方向の初期状態が紙面で下向きであれば、磁界により磁化方向は変化せず、したがって「１」が再生される。他方、初期状態が紙面で上向きのときは、保磁力Ｈｃｂ以上の磁界が印加されるｔ１〜ｔ２において磁化は紙面下向きに反転する。この反転は、再生信号として検出され、「０」が再生されたことになる。しかし、「０」が再生されたときは、再生以前の紙面上向きの磁化方向が失われているため、もう一度再生以前の磁化状態に戻す必要がある。ｔ１〜ｔ３において再生信号の変化が観測されたときには、ｔ４〜ｔ５においてスイッチ４ａ、５ｂを閉じるのは以上に述べた理由による。図４においても同様の再生方法をとることができる。
【００３５】［実施例１］このような磁性薄膜の具体的な例を作成方法と共にのべる。
【００３６】磁性薄膜メモリ素子となる磁性薄膜には保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を作製した。たとえば磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔ合金（以下、ＮｉＣｏＰｔという）を用い、磁性層ｂにはＮｉＦｅ合金（以下、ＮｉＦｅという）を用いた。また、非磁性層ｃにはＣｕを用いた。成膜方法としては、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いた。スパッタ装置にはＮｉＦｅ、ＮｉＣｏＰｔ、Ｃｕの３つのターゲットを１つのチャンバー内に配置した。基板には表面をＳｉＯ2の絶縁膜で覆われたＳｉ基板を用いた。スパッタ時の圧力は１〜８ｍＴｏｒｒで成膜速度は毎分約30Åで行った。（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）を15周期繰り返し、トータル膜厚約3000Åの人工格子膜を作製した。
【００３７】以上のようにして作製された磁性薄膜の典型的な磁化曲線とＭＲ曲線を図９〜10に示す。図９は面内の方向で外部より磁界を印加したときの磁化曲線で、横軸に印加磁界Ｈｅｘの強さ（Ｏｅ）、縦軸に磁化Ｍの変化を表わしている。図10は面内の方向で外部より磁界Ｈｅｘを印加したときの磁気抵抗ＭＲの変化を示す曲線、および印加磁界による各層の磁化の向きの変化を示している。磁化曲線は２段階の変化を示し、１段目の６（Ｏｅ）付近での変化が磁性層ｂの磁化反転、２段目の850（Ｏｅ）付近の変化が磁性層ａの磁化反転を示している。１段目の変化は10（Ｏｅ）で飽和している。ＭＲ曲線より抵抗も６（Ｏｅ）付近から大きくなり始め、10（Ｏｅ）付近で飽和している。このことは磁性層ｂの磁化反転とよい一致を示している。また、10（Ｏｅ）付近で大きくなった抵抗は、さらに磁界を印加してもしばらく維持され、また、磁界をゼロに戻しても維持されており、磁界印加前との変化率は12％を示した。これにより（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いたばあい、10（Ｏｅ）以上の印加磁界で記録が可能であることがわかる。図11および図12にはＮｉＦｅ層とＮｉＣｏＰｔ層の磁化曲線の変化を独立に調べるためにＮｉＦｅ／ＣｕおよびＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕの人工格子膜を作製して、横軸に外部磁界Ｈｅｘ、縦軸に磁化Ｍをとり磁化曲線を描いた。磁性層間の磁気的な相互作用を小さくするために、Ｃｕ層厚は約300Åと充分厚くした。磁化曲線の立ち上がりの磁界（磁化が反転しはじめる磁界）、保磁力、飽和磁界をそれぞれＨｎ、Ｈｃ、Ｈｓとして図13に示すように定義した。図11および図12より求めたＨｎ、Ｈｃ、Ｈｓを表１にまとめた。
【００３８】
【表１】
表１よりわかるようにＮｉＣｏＰｔ層のＨｎはＮｉＦｅ層のＨｓより充分に大きく、その差は700（Ｏｅ）以上ある。このように、ＮｉＦｅ層が磁化反転する磁界領域ではＮｉＣｏＰｔ層の磁化の方向がほとんど動いていないためにＭＲ曲線の変化が急峻なものになっている。
【００３９】図14はこの人工格子膜±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの変化を示す磁化曲線で、図15はそののち、最初に印加した磁界の方向に対して垂直方向に６（Ｏｅ）の一定磁界を印加したまま図14と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの変化の磁化曲線を示す。図14では磁化反転に10（Ｏｅ）の外部磁界を必要としたが、図15では５（Ｏｅ）の磁界で磁化が反転している。このことは、図１における再生用の配線により発生される磁界を６（Ｏｅ）に制御しておけば、記録用の配線により発生される磁界を５〜６（Ｏｅ）に制御することで、たとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみに記録することができる。再生は前述の再生方法の通り行うことによりできる。以上のように、この（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いることにより図１に示すようなメモリデバイスを作製できた。
【００４０】［比較例１］このような磁性薄膜の別の例をのべる。
【００４１】磁性薄膜メモリ素子となる磁性薄膜に、保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いる。たとえば実施例１では、磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔを用い、磁性層ｂにはＮｉＦｅを用い、非磁性層ｃにはＣｕを用いていた。この磁性層ａのＮｉＣｏＰｔの代わりにＣｏを用いたばあいの磁化曲線とＭＲ曲線を図16〜17に示す。図16は図９と同様に面内の方向で外部より磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの変化の曲線で、図17は図10と同様に面内の方向で外部より磁界Ｈｅｘを印加したときの磁気抵抗ＭＲの変化のＭＲ曲線、および印加磁界による各層の磁化の向きの変化を示している。成膜方法は実施例１と同様に行った。磁化曲線は２段階の変化を示し、最初の５（Ｏｅ）付近での変化が磁性層ｂの磁化反転、２段目の300（Ｏｅ）付近の変化が磁性層ａの磁化反転を示している。どちらの変化もなだらかで１段目が終了する磁界は10（Ｏｅ）に達し、２段目が飽和する磁界は500（Ｏｅ）に達する。図17のＭＲ曲線より抵抗は10（Ｏｅ）付近で大きくなるが、すぐ減少をはじめ500（Ｏｅ）付近で飽和する。このことは磁性層ａおよびｂの磁化反転とよい一致を示している。また、10（Ｏｅ）付近で大きくなった抵抗は、磁界をゼロに戻しても維持されず少し減少するが、磁界印加前との変化率は４％にとどまる。これにより（Ｃｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いたばあい、記録を行うのに10（Ｏｅ）の印加磁界が必要であることがわかる。ＮｉＦｅ層とＣｏ層の磁化曲線の変化を独立して調べるため、ＮｉＦｅ／ＣｕおよびＣｏ／Ｃｕ人工格子膜を作製し、外部磁界Ｈｅｘに対する磁化Ｍの変化の磁化曲線を図18および図19にそれぞれ示した。磁性層間の磁気的な相互作用を小さくするために、Ｃｕ層の厚さは約300Åと充分厚くした。図13に示すように、磁化曲線の立ち上がりの磁界、保磁力、飽和磁界をそれぞれＨｎ、Ｈｃ、Ｈｓとして、図18および図19より求めたＨｎ、Ｈｃ、Ｈｓを表２にまとめた。
【００４２】
【表２】
表２よりわかるように、Ｃｏ層のＨｎはＮｉＦｅ層のＨｓより40（Ｏｅ）しか大きくない。また、図19からわかるように、Ｃｏ層の磁化はＨｎより小さな磁界からすでに反転し始めており、ＮｉＦｅ層が磁化反転する磁界でＣｏ層の磁化が徐々に動いているためにＭＲ曲線の変化が鈍くなっている。このように保磁力の大きい方の層のＨｎが、保磁力の小さい方の層のＨｓより小さくないばあいでも保磁力の小さい方の層が磁化反転する磁界で保磁力の大きい層の磁化の反転が始まっていればＭＲ曲線の変化は鈍くなるので好ましくない。
【００４３】図20は図17における外部磁界±20（Ｏｅ）付近の拡大図を示す。図20でＭＲの変化がなだらかでしかもゼロ磁界より以前に変化が始まっている。図21はこの人工格子膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの曲線で、図22はそののち、最初に印加した磁界の方向に対して垂直方向に６（Ｏｅ）の一定磁界を印加したまま図21と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの曲線を示している。図21は図20とよい対応を示しており、図22でも磁化反転はなだらかであり、特定の磁界を選んで、実施例１のように図１におけるたとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみを記録するようなことは不可能となる。
【００４４】以上のように、この（Ｃｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いても、図１に示すようなメモリデバイスを作製することは不可能であった。
【００４５】［実施例２］このような磁性薄膜の別の実施例について説明する。
【００４６】磁性薄膜メモリ素子とする磁性薄膜には、保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いる。たとえば実施例１では、磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔを用い、磁性層ｂにはＮｉＦｅを用い、非磁性層ｃにはＣｕを用いていた。この人工格子膜を作成する前に、下地層として基板上にＣｒを500Åを形成したばあいの人工格子膜の磁化曲線とＭＲ曲線を図９〜10と同様に、図23〜24に示す。図23は面内の方向で外部より磁界を印加したときの磁化曲線で、図24は面内の方向で外部より磁界を印加したときのＭＲ曲線、および印加磁界による各層の磁化の向きの変化を示す。成膜方法はＣｒの膜をまずスパッタ法により形成し、そののちの各磁性層などは実施例１と同様に行った。
【００４７】磁化曲線は２段階の変化を示し、１段目の５（Ｏｅ）付近での変化が磁性層ｂの磁化反転、２段目の1200（Ｏｅ）付近の変化が磁性層ａの磁化反転を示している。これは、下地層としてＣｒを敷くことによりＮｉＣｏＰｔ層のＣ軸がより面内方向に向き易くなったため、実施例１に比べて保磁力が大きくなっている。１段目の変化は７（Ｏｅ）で飽和している。ＭＲ曲線より抵抗も５（Ｏｅ）付近から大きくなり始め、７（Ｏｅ）付近で飽和している。このことは磁性層ｂの磁化反転とよい一致を示している。また、７（Ｏｅ）付近で大きくなった抵抗は、さらに磁界を印加してもしばらく維持される。また、磁界をゼロに戻しても維持されており、磁界印加前との変化率は18％を示した。さらに逆向きに磁界を印加したところ、抵抗は−３（Ｏｅ）付近から減少しはじめ、−５（Ｏｅ）付近で元にもどる。これによりＣｒ／（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いたばあい、７（Ｏｅ）以上の印加磁界で記録が可能であることがわかる。図25はこの人工格子膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの曲線で、図26はそののち、最初に印加した磁界の方向に対して垂直方向に４（Ｏｅ）の一定磁界を印加したまま図25と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの曲線を示している。図25では磁化反転に＋７（Ｏｅ）、−５（Ｏｅ）の外部磁界を必要としたが、図26では＋４（Ｏｅ）、−２（Ｏｅ）の磁界で磁化が反転している。このことは、図１における再生用の配線により発生される磁界を４（Ｏｅ）に制御しておけば、＋Ｖ２を印加したときに記録用の配線により発生される磁界を４〜５（Ｏｅ）に、−Ｖ２を印加したときに記録用の配線により発生される磁界を−２〜３（Ｏｅ）に制御することで、たとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみに記録することができる。再生は前述の再生方法の通り行えば再生することができる。
【００４８】以上のように、このＣｒ／（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いて図１R>１に示すような磁性薄膜メモリを作製すると、記録電圧を小さくすることができる。
【００４９】［実施例３］このような磁性薄膜のさらに別の実施例について説明する。
【００５０】磁性薄膜メモリ素子とする磁性薄膜には、保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いる。たとえば実施例２では、下地層としてＣｒを用い、磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔを用い、磁性層ｂにはＮｉＦｅを用い、非磁性層ｃにはＣｕを用いていたが、磁性層ａのＮｉＣｏＰｔの代わりにＮｉＣｏＴａ合金（以下、ＮｉＣｏＴａという）、ＮｉＣｏＣｒ合金（以下、ＮｉＣｏＣｒという）、ＮｉＣｏＺｒ合金（以下、ＮｉＣｏＺｒという）、ＮｉＣｏ合金（以下、ＮｉＣｏという）を用いた。成膜方法は、実施例１と同様に行った。
【００５１】磁化曲線は実施例２と同じく、２段階の変化を示した。磁性層ｂの磁化反転を示す１段目の変化は磁性層ａがＮｉＣｏＴａ、ＮｉＣｏＣｒ、ＮｉＣｏＺｒ、ＮｉＣｏともほぼ同じく５（Ｏｅ）付近での変化がおこっており、磁性層ａの磁化反転を示す２段目の変化はＮｉＣｏＴａのばあい900（Ｏｅ）、ＮｉＣｏＣｒのばあい600（Ｏｅ）、ＮｉＣｏＺｒのばあい800（Ｏｅ）、ＮｉＣｏのばあい350（Ｏｅ）付近の変化が磁性層ａの磁化反転を示した。１段目の変化は何れのばあいも７（Ｏｅ）で飽和した。ＭＲ曲線より抵抗も５（Ｏｅ）付近から大きくなり始め、７（Ｏｅ）付近で飽和した。このことは磁性層ｂの磁化反転とよい一致を示している。また、７（Ｏｅ）付近で大きくなった抵抗は、さらに磁界を印加してもしばらく維持され、また、磁界をゼロに戻しても維持されており、磁界印加前との変化率はＮｉＣｏＴａのばあい16％、ＮｉＣｏＣｒのばあい15％、ＮｉＣｏＺｒのばあい12％、ＮｉＣｏのばあい14％を示した。これによりＣｒ／（ＮｉＣｏＴａ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏＣｒ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏＺｒ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いたばあい、７（Ｏｅ）以上の印加磁界で記録が可能であることがわかった。
【００５２】この人工格子膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの磁化曲線は実施例１と同様で、単に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときには７（Ｏｅ）の外部磁界を必要としたが、最初に印加した磁界の方向に対して垂直方向に４（Ｏｅ）の一定磁界を印加したまま±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときには４（Ｏｅ）の磁界で磁化が反転した。このことは、図１における再生用の配線により発生される磁界を４（Ｏｅ）に制御しておけば、記録用の配線により発生される磁界を４〜５（Ｏｅ）に制御することで、たとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみを記録することができる。再生は前述の再生方法の通り行えば再生することができる。
【００５３】以上のようにこのＣｒ／（ＮｉＣｏＴａ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏＣｒ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏＺｒ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いて、図１に示すようなメモリデバイスを作製しても、低い電圧で記録することができる。
【００５４】以上のような材料についてもＣｒ／ＮｉＣｏＴａ、Ｃｒ／ＮｉＣｏＣｒ、Ｃｒ／ＮｉＣｏＺｒ、Ｃｒ／ＮｉＣｏＺｒ、Ｃｒ／ＮｉＣｏの人工格子膜を作製した。下地となるＣｒ層は500Åとし、その他のＣｒ層は、磁性層間の磁気的な相互作用を小さくするために300Åと充分厚くした。それぞれの立ち上がりの磁界Ｈｎ、保磁力Ｈｃ、飽和磁界Ｈｓを表３にまとめた。
【００５５】
【表３】
表３に示すように、保磁力の大きい層のＨｎと保磁力の小さい層のＨｓの差が200（Ｏｅ）あれば、図１に示すようなメモリデバイスを作製することができる。
【００５６】［実施例４］このような磁性薄膜のさらに別の実施例について説明する。
【００５７】磁性薄膜メモリ素子とする磁性薄膜に、保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いる。たとえば実施例１では、磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔを用い、磁性層ｂにはＮｉＦｅを用い、非磁性層ｃにはＣｕを用いていたが、磁性層ｂのＮｉＦｅの代わりにＮｉＦｅＣｏ合金（以下、ＮｉＦｅＣｏという）を用いた。成膜方法は、実施例１と同様に行った。
【００５８】磁化曲線は実施例１と同じく、２段階の変化を示した。磁性層ｂの磁化反転を示す１段目の変化は、５（Ｏｅ）付近での変化がおこっており、磁性層ａのＮｉＣｏＰｔの磁化反転を示す２段目の変化は850（Ｏｅ）付近で起こった。１段目の変化は、７（Ｏｅ）で飽和した。ＭＲ曲線から抵抗も５（Ｏｅ）付近から大きくなり始め、７（Ｏｅ）付近で飽和した。このことは磁性層ｂの磁化反転とよく一致している。また、７（Ｏｅ）付近で大きくなった抵抗は、さらに磁界を印加してもしばらく維持され、また、磁界をゼロに戻しても維持されており、磁界印加前との変化率は18％を示した。これにより（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅＣｏ／Ｃｕ）×15からなる人工格子膜を用いたばあい、７（Ｏｅ）以上の印加磁界で記録できることがわかる。この人工格子膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの磁化曲線も実施例１と同様で、単に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときには７（Ｏｅ）の外部磁界を必要としたが、最初に印加した磁界の方向に対して垂直方向に４（Ｏｅ）の一定磁界を印加したまま±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときには４（Ｏｅ）の磁界で磁化が反転した。このことは、図１における再生用の配線より発生される磁界を４（Ｏｅ）に制御しておけば、記録用の配線より発生される磁界を４〜５（Ｏｅ）に制御することで、たとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみを記録することができる。再生は前述の再生方法の通り行えば再生することができる。
【００５９】以上のように、この（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅＣｏ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いることで図１に示すようなメモリデバイスを作製することができた。
【００６０】
【発明の効果】メモリ素子として保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いたので、膜面に平行な磁界を印加して記録を行うことができ、記録用の配線を磁性薄膜メモリ素子の直上もしくは直下に配置することが可能で、記録用の配線と素子の間隔を小さくすることができ、省電力化、高密度化を達成できる。また、磁性層ａと磁性ｂの磁化の向きが平行のばあいと反平行のばあいとで抵抗が変化することを利用しているため、バイアス磁界を印加せずに再生することもでき、また、その際の抵抗の変化率が大きいため、再生信号の検出を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の磁性薄膜メモリの構成を示す概念図である。
【図２】磁性薄膜メモリ素子１ａｃの直上あるいは直下の記録用の配線に流れる電流の状態を表わす図である。
【図３】磁性薄膜の磁化状態を表わす断面説明図である。
【図４】本発明の別の実施例の磁性薄膜メモリの構成を示す概念図である。
【図５】磁性薄膜メモリ素子41ａｃの直上あるいは直下の記録用の配線に流れる電流の状態を表わす図である。
【図６】磁性薄膜の磁化状態を表わす断面説明図である。
【図７】本発明に用いた磁性薄膜の磁気特性および抵抗変化を表わす概念図である。
【図８】磁性薄膜メモリ素子１ａｃの記録状態を読むときのスイッチの開閉動作のタイムチャートを示す図である。
【図９】実施例１に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。
【図１０】実施例１に用いた磁性薄膜の抵抗変化を示す図である。
【図１１】ＮｉＦｅ／Ｃｕ積層膜の磁化曲線を示す図である。
【図１２】ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ積層膜の磁化曲線を示す図である。
【図１３】Ｈｎ，Ｈｃ，Ｈｓの定義を示した図である。
【図１４】実施例１に用いた磁性薄膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの磁化曲線を示す図である。
【図１５】図14で印加した磁界に対して垂直方向に６（Ｏｅ）の磁界を印加したまま図14と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの実施例１に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。
【図１６】比較例１に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。
【図１７】比較例１に用いた磁性薄膜の抵抗変化を示す図である。
【図１８】ＮｉＦｅ／Ｃｕ積層膜の磁化曲線を示す図である。
【図１９】Ｃｏ／Ｃｕ積層膜の磁化曲線を示す図である。
【図２０】図17の中心部の横軸方向の拡大図である。
【図２１】比較例１に用いた磁性薄膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの磁化曲線を示す図である。
【図２２】図21で印加した磁界に対して垂直方向に６（Ｏｅ）の磁界を印加したまま図21と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの比較例１に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。
【図２３】実施例２に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。
【図２４】実施例２に用いた磁性薄膜の抵抗変化を示す図である。
【図２５】実施例２に用いた磁性薄膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの磁化曲線を示す図である。
【図２６】図25で印加した磁界に対して垂直方向に４（Ｏｅ）の磁界を印加したまま図25と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの実施例２に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。
【図２７】従来の磁性薄膜メモリ素子を組み立てた状態を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１、41 磁性薄膜メモリ素子
ａ 保持力の大きな磁性層
ｂ 保持力の小さな磁性層
ｃ 非磁性層
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁性薄膜を用いたメモリ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図27は、磁気工学講座５、磁性薄膜工学254頁（1977年丸善（株）発行）に示された従来の磁性薄膜メモリ素子を組み立てた模式図を示したものである。
【０００３】まず、作製方法の一例について説明する。平滑なガラス基板上に矩形の孔のあいたマスクを密着させ、真空装置内で約2000Åの厚さにＦｅ，Ｎｉの合金の真空蒸着膜を形成させる。このようにして多数のメモリ素子ＭＦを一挙にマトリックス状に製作する。メモリ素子を駆動させるための駆動線は薄いエポキシ樹脂板やマイラ・シートの両面に、互いに直行するように銅線をホトエッチング技術で形成して作製する。シート両面の各線はそれぞれ語線および桁線であり、その交点が各メモリ素子の上に重なるように押しあてて組み立てる。
【０００４】つぎに、動作原理について説明する。図の磁化容易軸に平行に配置されている線群は語線（word line）で、それと直行している線群は桁線（digit line）である。メモリ状態を読みだす検出線は桁線と兼用する。
【０００５】矢印Ａ、Ｂはメモリ状態に対応した膜内の磁化の方向を示している。同図において、紙面で上向きの矢印Ａは「０」の情報が記録されており、紙面で下向きの矢印Ｂは「１」の情報が記録されていることとする。また、桁電流Ｉｄ，語電流Ｉｗによって磁性薄膜に作用する磁界をそれぞれＨｄ，Ｈｗとする。単極性パルスであるＩｗを語線Ｗ１を選択して流すと、その線の下のすべてのメモリ素子にはＨｗが作用し、磁化の方向は困難軸方向に向く。このときの磁化の方向が「１」の状態から回転したか、「０」の状態から回転したかによって、各桁線にはそれぞれ異なった極性のパルス電圧が誘起され、これが読出し電圧になる。記録時には、Ｉｗのパルスの立ち下がり時に重なるようにＩｄを流し、磁化の方向が困難軸を向いた状態において情報信号に対応した極性のＨｄを重畳させることで磁化の向きを決定し、「１」または「０」の状態に情報を記録することができる。Ｉｗは、磁性薄膜の磁化を容易軸から困難軸に回転させるのに充分な磁界Ｈｗを発生させるような電流値であり、Ｉｄは磁性薄膜の保磁力Ｈｃの約１／２の磁界Ｈｄを発生させる電流値である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術においては、読出し方法として、磁化の方向の回転によって生じる極めて微少な電磁誘導電圧を用いているため、読出し時のＳＮ比が小さく、読出しが困難であった。さらに、電磁誘導電圧は磁気モーメントの大きさに比例するため、磁性薄膜のサイズを充分に大きくする必要があり、このため、単位面積当りの記録量を大きくすることが不可能であるなどの問題がある。
【０００７】本発明は前記問題を解消するためになされたもので、充分に大きな読出し信号がメモリ素子のサイズが小さくなってもえられる磁性薄膜メモリ素子および磁性薄膜メモリを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる磁性薄膜メモリ素子は、磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の抵抗変化を利用して読み出す方法を用いる磁性薄膜メモリ素子であって、前記磁性薄膜が保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層して形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】また、本発明による磁性薄膜メモリ素子は、前記保持力の小さな磁性層ｂの磁化の向きにより、情報を記憶することを特徴とするものである。
【００１０】また、本発明による磁性薄膜メモリ素子の記録方法は、磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の抵抗変化を利用して読み出す方法を用いる磁性薄膜メモリ素子の記録方法であって、前記磁性薄膜が保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層して形成され、該保磁力の小さな磁性層ｂの磁化の向きにより、情報を記憶させることを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】本発明によれば、メモリ素子として保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いているため、膜面に平行で異なる方向の磁界を印加することにより、前記保磁力の小さい磁性層ｂの磁化の向きを変えて「０」の状態と「１」の状態の記録を行うことができる。また再生は、磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きが同じ方向である平行のばあいと反対方向である反平行のばあいとで抵抗が大きく変化することを利用し、磁化の向きが反平行のばあいの素子の両端の電圧ＶＢと磁化の向きが平行のばあいの素子の両端の電圧ＶＡの大小を比較することにより、「０」と「１」の記録状態を判別できる。
【００１２】
【実施例】つぎに、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１３】図１は本発明の一実施例である磁性薄膜メモリの構成を示す概念図である。図１において、１は磁性薄膜メモリ素子で、アドレスを示すために１ａａ，１ａｂ，・・・・１ｃｃのようにサフィックスを付してあるが、とくに区別の必要のないばあいには単に１を用いる。他の符号についても同様とする。２〜６はいずれもスイッチング用のトランジスタである。Ｉ１は電流源、Ｖ２は正の電圧源、Ｖαβは磁性薄膜メモリ素子１ａｃの両端の電圧を示す。図中、実線は再生用の配線、破線は記録用の配線を示す。
【００１４】磁性薄膜メモリ素子１には、保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いた。この保持力の大きな磁性層ａとしては、たとえばＮｉＣｏＰｔ、ＮｉＣｏＴａ、ＮｉＣｏＣｒ、ＮｉＣｏＺｒ、ＮｉＣｏなどの各合金を用いた磁性層で形成され、保磁力の小さな磁性層ｂは、たとえばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏなどの各合金を用いた磁性層で形成される。また、非磁性層としては、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｗ、Ａｌ、Ａｌ−Ｔａなどの非磁性材料で形成される。この磁性薄膜を作製するには絶縁基板、たとえばＳｉＯ2やＳｉＮｘなどの絶縁膜で覆われたＳｉ基板やガラス基板に前述の磁性層ａ、非磁性層ｃ、磁性層ｂ、非磁性層ｃを各々30〜70Å、好ましくは40〜60Åの厚さで順次成膜し、この組み合せを５〜20周期、好ましくは10〜15周期繰り返し、全体で500〜5000Å、好ましくは1000〜3000Åの厚さに形成する。この成膜の方法としては、スパッタ法、ＭＢＥ法、超高真空蒸着、電子ビーム蒸着、真空蒸着などにより形成することができる。このうちスパッタ法としては、パワー制御が比較的容易なＤＣマグネトロンスパッタが便利であるが、ＲＦスパッタなど、他のスパッタ法でも形成できる。
【００１５】磁性層ａおよび磁性層ｂの磁化方向は、たとえば、磁性薄膜メモリ素子１の磁気シールドを行う前に、面内の方向で記録用の配線に対して垂直方向のある方向に大きな磁界をメモリ素子の全体に印加するなどして、一定方向、たとえば紙面上で上向きになるように揃えておく。
【００１６】まず、記録方法について述べる。記録は各磁性薄膜メモリ素子の磁化の向きによって行われる。磁性薄膜メモリ素子の記録を携わる磁性層ｂの磁化の向きは面内の方向に存在するので、いま、再生用の配線に流れる電流の方向と同じ磁化方向（紙面上では下向き）を「１」、逆向きの磁化方向（紙面上では上向き）を「０」としてそれぞれ２値的デジタル情報に対応させることとする。たとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃに「１」の記録を行うばあい、すなわち磁化の向きを紙面上で下向きに書き込むばあいについて図１〜２を用いて説明する。
【００１７】図１において、記録が行われないときには、スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄおよびスイッチ５ａ，５ｂはすべて開いており、破線で示した記録用の配線には、電流は流れない。磁性薄膜メモリ素子１ａｃに「１」の記録を行うばあい、スイッチ２ａ，３ｃ，６ａを閉じる。このとき、再生用の配線および磁性薄膜メモリ素子１ａｃには、比較的大きな電流Ｉ１が流れる。そのときの電流の状態を図２に示す。図２における21は図１R>１における再生用の配線、22は図１において破線で示した記録用の配線である。図２に示すように、この電流Ｉ１によって磁性薄膜メモリ素子１ａｃにはバイアス磁界Ｈ１が印加され、磁化の向きはバイアス磁界の向きに少し傾く。このあとで、スイッチ４ａ，５ａを閉じる。このとき、磁性薄膜メモリ素子１ａｃの直上の記録用の配線22には、紙面上で右から左に電流Ｉ２が流れ、磁性薄膜メモリ素子１ａｃには紙面上で上から下向きに磁界Ｈ２が印加される。磁性薄膜メモリ素子１ａｃにもともと「１」が記録されていたばあいは、この磁界Ｈ２によって紙面下向きの磁化の方向に戻され、「１」の記録は保持される。磁性薄膜メモリ素子１ａｃにもともと「０」が記録されていたばあいは、磁性薄膜メモリ素子１の磁性層ｂにおける紙面で上向きの磁化の方向は、磁界Ｈ２だけでは反転しないような保磁力Ｈｃｂを有しており、バイアス磁界Ｈ１が印加されているばあいのみ紙面で下向きに磁化が反転し、磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみを「１」の状態に記録することができる。図中磁性薄膜メモリ素子１ａｃ内の矢印は磁化の面内方向の向きを示している。磁性薄膜メモリ素子１ａｃに「０」の記録を行うばあいは、スイッチ５ａの代わりにスイッチ５ｂを接続し、図２の右側のようにＩ２を流す以外は全く同じ方法で行う。
【００１８】図３には、以上のような「０」および「１」の記録状態のときの磁性薄膜メモリ素子の断面図を示している。磁性薄膜メモリ素子１ａｃの磁性層ａの磁化の向きと磁性層ｂの磁化の向きは「０」では平行（磁化の向きが同じ方向、以下同じ）、「１」では反平行（磁化の向きが逆方向、以下同じ）となっている。
【００１９】磁性薄膜メモリ素子１ａｃ以外の他のメモリ素子への記録も同様に行うことができる。
【００２０】以上の実施例は記録の際の磁性層ａおよび磁性層ｂの磁化方向が再生電流の方向と同じ方向のばあいを示したが、別の実施例として磁性層ａおよび磁性層ｂの磁化方向が再生電流の方向と垂直なばあいを図４を用いて示す。
【００２１】図４において41は磁性薄膜メモリ素子で、アドレスを示すために41ａａ，41ａｂ，・・・・41ｃｃのようにサフィックスを付してあるが、とくに区別の必要のないばあいには単に41を用いる。他の符号についても同様とする。42〜47はいずれもスイッチング用のトランジスタである。Ｉ１は電流源、Ｖ２は正の電圧源、Ｖαβは磁性薄膜メモリ素子41ａｃの両端の電圧を示す。図中、実線は再生用の配線、破線は記録用の配線を示す。
【００２２】磁性薄膜メモリ素子41には保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いた。磁性層ａおよび磁性層ｂの磁化方向は、たとえば、磁性薄膜メモリ素子41の磁気シールドを行う前に、面内の方向で再生用の配線に対して垂直方向のある方向に大きな磁界をメモリ素子の全体に印加するなどして、一定方向、たとえば紙面上で左向きに揃えておく。
【００２３】記録は各磁性薄膜メモリ素子の磁化の向きによって行われる。磁性薄膜メモリ素子の記録を携わる磁性層ｂの磁化の向きは面内の方向に存在するので、紙面上で右向きを「１」の状態、左向きを「０」の状態としてそれぞれ２値的デジタル情報に対応させることとする。たとえば磁性薄膜メモリ素子41ａｃに「１」の記録を行うばあい、すなわち磁化の向きを紙面上で右向きに書き込むばあいについて図４〜５を用いて説明する。
【００２４】図４において、記録が行われないときには、スイッチ44ａ，44ｂ，44ｃ，44ｄおよびスイッチ45ａ，45ｂ，47ａ，47ｂ，47ｃ，47ｄはすべて開いており、破線で示した記録用の配線には、電流は流れない。磁性薄膜メモリ素子41ａｃに「１」の記録を行うばあい、スイッチ44ａを閉じる。このとき、磁性薄膜メモリ素子41ａｃには紙面右から左に比較的大きな電流Ｉ３が流れる。そのときの電流の状態を図５に示す。図５における、52、53は図４において破線で示した記録用の配線である。図５に示すように、この電流Ｉ３によって磁性薄膜メモリ素子41ａｃにはバイアス磁界Ｈ３が印加され、磁化の向きはバイアス磁界の向きに少し傾く。このあとで、スイッチ45ａ，47ｃを閉じる。このとき、磁性薄膜メモリ素子41ａｃの直上の記録用の配線52には紙面上で上から下に電流Ｉ２が流れ、磁性薄膜メモリ素子41ａｃには紙面上で左から右向きに磁界Ｈ２が印加される。磁性薄膜メモリ素子41ａｃにもともと「１」が記録されていたばあいは、この磁界Ｈ２によって紙面で右向きの磁化の方向に戻され、「１」の記録は保持される。磁性薄膜メモリ素子41ａｃにもともと「０」が記録されていたばあいは、磁性薄膜メモリ素子41の磁性層ｂの紙面で左向きの磁化の方向は、磁界Ｈ２だけでは反転しないような保磁力Ｈｃｂを有しており、バイアス磁界Ｈ３が印加されているばあいのみ紙面で右向きに磁化が反転し、磁性薄膜メモリ素子41ａｃのみを「１」の状態に記録することができる。図中磁性薄膜メモリ素子41ａｃ内の矢印は磁化の面内方向の向きを示している。磁性薄膜メモリ素子41ａｃに「０」の記録を行うばあいは、スイッチ45ａの代わりにスイッチ45ｂを接続し、図５の右側のようにＩ２を流す以外は全く同じ方法で行う。
【００２５】図６には、以上のような「０」および「１」の記録状態のときの磁性薄膜メモリ素子の断面図を示している。磁性薄膜メモリ素子41ａｃの磁性層ａの磁化の向きと磁性層ｂの磁化の向きは「０」では平行、「１」では反平行となっている。
【００２６】磁性薄膜メモリ素子41ａｃ以外の他のメモリ素子への記録も同様に行うことができる。
【００２７】以上のようにして記録できるので、記録用の配線と磁性薄膜メモリ素子とのあいだを2000〜5000Å程度にまで狭めることができ、また、記録用の配線を磁性薄膜メモリ素子の直上もしくは直下に配置でき、垂直方向の磁界で記録を行うようなメモリデバイスに必要となる記録用の配線のためのスペースをとくにとる必要がなく、省スペース化が行え、高密度化が達成できる。
【００２８】再生方法の説明の前に、本発明における磁性薄膜メモリ素子に用いた磁性薄膜について簡単に説明する。磁性薄膜には保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いた。
【００２９】図７には磁性層ａおよび磁性層ｂの外部印加磁界Ｈｅｘに対する磁化Ｍの変化と前記人工格子膜の外部印加磁界に対する抵抗ＭＲの変化を対比させて示してある。図７においてポイント
【００３０】以上のようにポイント
【００３１】つぎに、この人工格子薄膜を用いた再生方法について述べる。たとえば、図１における磁性薄膜メモリ素子１ａｃの情報を読みたいとき、スイッチ２ａ、３ｃ、６ａ、６ｂを閉じる。これにより、磁性薄膜メモリ素子１ａｃにのみ図１の上から下に電流が流れる。この状態でαとβのあいだの電圧を測定することにより、磁性薄膜メモリ素子１ａｃの磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きが平行のばあいの電圧ＶＡと反平行のばあいの電圧ＶＢとを再生出力として検出できる。電圧ＶＡと電圧ＶＢは配線の抵抗を考慮してもなお、５％以上の差が生じるので、適当な大きさの臨界電圧を定めておけば、再生出力が臨界電圧より大きいか小さいかで磁化の向きが平行（「０」）か反平行（「１」）かを判別できる。
【００３２】図４における磁性薄膜メモリ素子41ａｃの情報を読みたいときも同様で、スイッチ42ａ、43ｃ、46ａ、46ｂを閉じる。これにより、磁性薄膜メモリ素子41ａｃにのみ図４の上から下に電流が流れる。この状態でαとβのあいだの電圧を測定することにより、磁性薄膜メモリ素子41ａｃの磁性層ａと磁性層ｂの磁化の向きが平行のばあいの電圧ＶＡと反平行のばあいの電圧ＶＢとを再生出力として検出できる。電圧ＶＡと電圧ＶＢは配線の抵抗を考慮してもなお、５％以上の差が生じるので適当な大きさの臨界電圧を定めておけば、再生出力が臨界電圧より大きいか小さいかで磁化の向きが平行（「０」）か反平行（「１」）かを判別できる。
【００３３】また、別の再生方法として、再生時に磁化の変化を利用して読む方法もある。図８は図１における磁性薄膜メモリ素子１ａｃの記録状態を読むときのスイッチの開閉動作のタイムチャートである。チャートに示していないスイッチはすべて開いた状態にある。まず、ｔ０〜ｔ３においてはスイッチ２ａ，３ｃ，６ａは閉じ、磁性薄膜メモリ素子１ａｃは再生状態にあり、また、紙面左右方向にバイアス磁界が印加される。ｔ１〜ｔ２においては、スイッチ４ａ，５ａ，６ｂはいずれも閉じており、これにより、磁性薄膜メモリ素子１ａｃには面内方向で紙面下向きに磁界が印加される。
【００３４】もし、素子の磁化の方向の初期状態が紙面で下向きであれば、磁界により磁化方向は変化せず、したがって「１」が再生される。他方、初期状態が紙面で上向きのときは、保磁力Ｈｃｂ以上の磁界が印加されるｔ１〜ｔ２において磁化は紙面下向きに反転する。この反転は、再生信号として検出され、「０」が再生されたことになる。しかし、「０」が再生されたときは、再生以前の紙面上向きの磁化方向が失われているため、もう一度再生以前の磁化状態に戻す必要がある。ｔ１〜ｔ３において再生信号の変化が観測されたときには、ｔ４〜ｔ５においてスイッチ４ａ、５ｂを閉じるのは以上に述べた理由による。図４においても同様の再生方法をとることができる。
【００３５】［実施例１］このような磁性薄膜の具体的な例を作成方法と共にのべる。
【００３６】磁性薄膜メモリ素子となる磁性薄膜には保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を作製した。たとえば磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔ合金（以下、ＮｉＣｏＰｔという）を用い、磁性層ｂにはＮｉＦｅ合金（以下、ＮｉＦｅという）を用いた。また、非磁性層ｃにはＣｕを用いた。成膜方法としては、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いた。スパッタ装置にはＮｉＦｅ、ＮｉＣｏＰｔ、Ｃｕの３つのターゲットを１つのチャンバー内に配置した。基板には表面をＳｉＯ2の絶縁膜で覆われたＳｉ基板を用いた。スパッタ時の圧力は１〜８ｍＴｏｒｒで成膜速度は毎分約30Åで行った。（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）を15周期繰り返し、トータル膜厚約3000Åの人工格子膜を作製した。
【００３７】以上のようにして作製された磁性薄膜の典型的な磁化曲線とＭＲ曲線を図９〜10に示す。図９は面内の方向で外部より磁界を印加したときの磁化曲線で、横軸に印加磁界Ｈｅｘの強さ（Ｏｅ）、縦軸に磁化Ｍの変化を表わしている。図10は面内の方向で外部より磁界Ｈｅｘを印加したときの磁気抵抗ＭＲの変化を示す曲線、および印加磁界による各層の磁化の向きの変化を示している。磁化曲線は２段階の変化を示し、１段目の６（Ｏｅ）付近での変化が磁性層ｂの磁化反転、２段目の850（Ｏｅ）付近の変化が磁性層ａの磁化反転を示している。１段目の変化は10（Ｏｅ）で飽和している。ＭＲ曲線より抵抗も６（Ｏｅ）付近から大きくなり始め、10（Ｏｅ）付近で飽和している。このことは磁性層ｂの磁化反転とよい一致を示している。また、10（Ｏｅ）付近で大きくなった抵抗は、さらに磁界を印加してもしばらく維持され、また、磁界をゼロに戻しても維持されており、磁界印加前との変化率は12％を示した。これにより（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いたばあい、10（Ｏｅ）以上の印加磁界で記録が可能であることがわかる。図11および図12にはＮｉＦｅ層とＮｉＣｏＰｔ層の磁化曲線の変化を独立に調べるためにＮｉＦｅ／ＣｕおよびＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕの人工格子膜を作製して、横軸に外部磁界Ｈｅｘ、縦軸に磁化Ｍをとり磁化曲線を描いた。磁性層間の磁気的な相互作用を小さくするために、Ｃｕ層厚は約300Åと充分厚くした。磁化曲線の立ち上がりの磁界（磁化が反転しはじめる磁界）、保磁力、飽和磁界をそれぞれＨｎ、Ｈｃ、Ｈｓとして図13に示すように定義した。図11および図12より求めたＨｎ、Ｈｃ、Ｈｓを表１にまとめた。
【００３８】
【表１】
表１よりわかるようにＮｉＣｏＰｔ層のＨｎはＮｉＦｅ層のＨｓより充分に大きく、その差は700（Ｏｅ）以上ある。このように、ＮｉＦｅ層が磁化反転する磁界領域ではＮｉＣｏＰｔ層の磁化の方向がほとんど動いていないためにＭＲ曲線の変化が急峻なものになっている。
【００３９】図14はこの人工格子膜±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの変化を示す磁化曲線で、図15はそののち、最初に印加した磁界の方向に対して垂直方向に６（Ｏｅ）の一定磁界を印加したまま図14と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの変化の磁化曲線を示す。図14では磁化反転に10（Ｏｅ）の外部磁界を必要としたが、図15では５（Ｏｅ）の磁界で磁化が反転している。このことは、図１における再生用の配線により発生される磁界を６（Ｏｅ）に制御しておけば、記録用の配線により発生される磁界を５〜６（Ｏｅ）に制御することで、たとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみに記録することができる。再生は前述の再生方法の通り行うことによりできる。以上のように、この（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いることにより図１に示すようなメモリデバイスを作製できた。
【００４０】［比較例１］このような磁性薄膜の別の例をのべる。
【００４１】磁性薄膜メモリ素子となる磁性薄膜に、保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いる。たとえば実施例１では、磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔを用い、磁性層ｂにはＮｉＦｅを用い、非磁性層ｃにはＣｕを用いていた。この磁性層ａのＮｉＣｏＰｔの代わりにＣｏを用いたばあいの磁化曲線とＭＲ曲線を図16〜17に示す。図16は図９と同様に面内の方向で外部より磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの変化の曲線で、図17は図10と同様に面内の方向で外部より磁界Ｈｅｘを印加したときの磁気抵抗ＭＲの変化のＭＲ曲線、および印加磁界による各層の磁化の向きの変化を示している。成膜方法は実施例１と同様に行った。磁化曲線は２段階の変化を示し、最初の５（Ｏｅ）付近での変化が磁性層ｂの磁化反転、２段目の300（Ｏｅ）付近の変化が磁性層ａの磁化反転を示している。どちらの変化もなだらかで１段目が終了する磁界は10（Ｏｅ）に達し、２段目が飽和する磁界は500（Ｏｅ）に達する。図17のＭＲ曲線より抵抗は10（Ｏｅ）付近で大きくなるが、すぐ減少をはじめ500（Ｏｅ）付近で飽和する。このことは磁性層ａおよびｂの磁化反転とよい一致を示している。また、10（Ｏｅ）付近で大きくなった抵抗は、磁界をゼロに戻しても維持されず少し減少するが、磁界印加前との変化率は４％にとどまる。これにより（Ｃｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いたばあい、記録を行うのに10（Ｏｅ）の印加磁界が必要であることがわかる。ＮｉＦｅ層とＣｏ層の磁化曲線の変化を独立して調べるため、ＮｉＦｅ／ＣｕおよびＣｏ／Ｃｕ人工格子膜を作製し、外部磁界Ｈｅｘに対する磁化Ｍの変化の磁化曲線を図18および図19にそれぞれ示した。磁性層間の磁気的な相互作用を小さくするために、Ｃｕ層の厚さは約300Åと充分厚くした。図13に示すように、磁化曲線の立ち上がりの磁界、保磁力、飽和磁界をそれぞれＨｎ、Ｈｃ、Ｈｓとして、図18および図19より求めたＨｎ、Ｈｃ、Ｈｓを表２にまとめた。
【００４２】
【表２】
表２よりわかるように、Ｃｏ層のＨｎはＮｉＦｅ層のＨｓより40（Ｏｅ）しか大きくない。また、図19からわかるように、Ｃｏ層の磁化はＨｎより小さな磁界からすでに反転し始めており、ＮｉＦｅ層が磁化反転する磁界でＣｏ層の磁化が徐々に動いているためにＭＲ曲線の変化が鈍くなっている。このように保磁力の大きい方の層のＨｎが、保磁力の小さい方の層のＨｓより小さくないばあいでも保磁力の小さい方の層が磁化反転する磁界で保磁力の大きい層の磁化の反転が始まっていればＭＲ曲線の変化は鈍くなるので好ましくない。
【００４３】図20は図17における外部磁界±20（Ｏｅ）付近の拡大図を示す。図20でＭＲの変化がなだらかでしかもゼロ磁界より以前に変化が始まっている。図21はこの人工格子膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの曲線で、図22はそののち、最初に印加した磁界の方向に対して垂直方向に６（Ｏｅ）の一定磁界を印加したまま図21と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの曲線を示している。図21は図20とよい対応を示しており、図22でも磁化反転はなだらかであり、特定の磁界を選んで、実施例１のように図１におけるたとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみを記録するようなことは不可能となる。
【００４４】以上のように、この（Ｃｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いても、図１に示すようなメモリデバイスを作製することは不可能であった。
【００４５】［実施例２］このような磁性薄膜の別の実施例について説明する。
【００４６】磁性薄膜メモリ素子とする磁性薄膜には、保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いる。たとえば実施例１では、磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔを用い、磁性層ｂにはＮｉＦｅを用い、非磁性層ｃにはＣｕを用いていた。この人工格子膜を作成する前に、下地層として基板上にＣｒを500Åを形成したばあいの人工格子膜の磁化曲線とＭＲ曲線を図９〜10と同様に、図23〜24に示す。図23は面内の方向で外部より磁界を印加したときの磁化曲線で、図24は面内の方向で外部より磁界を印加したときのＭＲ曲線、および印加磁界による各層の磁化の向きの変化を示す。成膜方法はＣｒの膜をまずスパッタ法により形成し、そののちの各磁性層などは実施例１と同様に行った。
【００４７】磁化曲線は２段階の変化を示し、１段目の５（Ｏｅ）付近での変化が磁性層ｂの磁化反転、２段目の1200（Ｏｅ）付近の変化が磁性層ａの磁化反転を示している。これは、下地層としてＣｒを敷くことによりＮｉＣｏＰｔ層のＣ軸がより面内方向に向き易くなったため、実施例１に比べて保磁力が大きくなっている。１段目の変化は７（Ｏｅ）で飽和している。ＭＲ曲線より抵抗も５（Ｏｅ）付近から大きくなり始め、７（Ｏｅ）付近で飽和している。このことは磁性層ｂの磁化反転とよい一致を示している。また、７（Ｏｅ）付近で大きくなった抵抗は、さらに磁界を印加してもしばらく維持される。また、磁界をゼロに戻しても維持されており、磁界印加前との変化率は18％を示した。さらに逆向きに磁界を印加したところ、抵抗は−３（Ｏｅ）付近から減少しはじめ、−５（Ｏｅ）付近で元にもどる。これによりＣｒ／（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いたばあい、７（Ｏｅ）以上の印加磁界で記録が可能であることがわかる。図25はこの人工格子膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの曲線で、図26はそののち、最初に印加した磁界の方向に対して垂直方向に４（Ｏｅ）の一定磁界を印加したまま図25と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界Ｈｅｘを印加したときの磁化Ｍの曲線を示している。図25では磁化反転に＋７（Ｏｅ）、−５（Ｏｅ）の外部磁界を必要としたが、図26では＋４（Ｏｅ）、−２（Ｏｅ）の磁界で磁化が反転している。このことは、図１における再生用の配線により発生される磁界を４（Ｏｅ）に制御しておけば、＋Ｖ２を印加したときに記録用の配線により発生される磁界を４〜５（Ｏｅ）に、−Ｖ２を印加したときに記録用の配線により発生される磁界を−２〜３（Ｏｅ）に制御することで、たとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみに記録することができる。再生は前述の再生方法の通り行えば再生することができる。
【００４８】以上のように、このＣｒ／（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いて図１R>１に示すような磁性薄膜メモリを作製すると、記録電圧を小さくすることができる。
【００４９】［実施例３］このような磁性薄膜のさらに別の実施例について説明する。
【００５０】磁性薄膜メモリ素子とする磁性薄膜には、保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いる。たとえば実施例２では、下地層としてＣｒを用い、磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔを用い、磁性層ｂにはＮｉＦｅを用い、非磁性層ｃにはＣｕを用いていたが、磁性層ａのＮｉＣｏＰｔの代わりにＮｉＣｏＴａ合金（以下、ＮｉＣｏＴａという）、ＮｉＣｏＣｒ合金（以下、ＮｉＣｏＣｒという）、ＮｉＣｏＺｒ合金（以下、ＮｉＣｏＺｒという）、ＮｉＣｏ合金（以下、ＮｉＣｏという）を用いた。成膜方法は、実施例１と同様に行った。
【００５１】磁化曲線は実施例２と同じく、２段階の変化を示した。磁性層ｂの磁化反転を示す１段目の変化は磁性層ａがＮｉＣｏＴａ、ＮｉＣｏＣｒ、ＮｉＣｏＺｒ、ＮｉＣｏともほぼ同じく５（Ｏｅ）付近での変化がおこっており、磁性層ａの磁化反転を示す２段目の変化はＮｉＣｏＴａのばあい900（Ｏｅ）、ＮｉＣｏＣｒのばあい600（Ｏｅ）、ＮｉＣｏＺｒのばあい800（Ｏｅ）、ＮｉＣｏのばあい350（Ｏｅ）付近の変化が磁性層ａの磁化反転を示した。１段目の変化は何れのばあいも７（Ｏｅ）で飽和した。ＭＲ曲線より抵抗も５（Ｏｅ）付近から大きくなり始め、７（Ｏｅ）付近で飽和した。このことは磁性層ｂの磁化反転とよい一致を示している。また、７（Ｏｅ）付近で大きくなった抵抗は、さらに磁界を印加してもしばらく維持され、また、磁界をゼロに戻しても維持されており、磁界印加前との変化率はＮｉＣｏＴａのばあい16％、ＮｉＣｏＣｒのばあい15％、ＮｉＣｏＺｒのばあい12％、ＮｉＣｏのばあい14％を示した。これによりＣｒ／（ＮｉＣｏＴａ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏＣｒ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏＺｒ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いたばあい、７（Ｏｅ）以上の印加磁界で記録が可能であることがわかった。
【００５２】この人工格子膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの磁化曲線は実施例１と同様で、単に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときには７（Ｏｅ）の外部磁界を必要としたが、最初に印加した磁界の方向に対して垂直方向に４（Ｏｅ）の一定磁界を印加したまま±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときには４（Ｏｅ）の磁界で磁化が反転した。このことは、図１における再生用の配線により発生される磁界を４（Ｏｅ）に制御しておけば、記録用の配線により発生される磁界を４〜５（Ｏｅ）に制御することで、たとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみを記録することができる。再生は前述の再生方法の通り行えば再生することができる。
【００５３】以上のようにこのＣｒ／（ＮｉＣｏＴａ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏＣｒ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏＺｒ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15、Ｃｒ／（ＮｉＣｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いて、図１に示すようなメモリデバイスを作製しても、低い電圧で記録することができる。
【００５４】以上のような材料についてもＣｒ／ＮｉＣｏＴａ、Ｃｒ／ＮｉＣｏＣｒ、Ｃｒ／ＮｉＣｏＺｒ、Ｃｒ／ＮｉＣｏＺｒ、Ｃｒ／ＮｉＣｏの人工格子膜を作製した。下地となるＣｒ層は500Åとし、その他のＣｒ層は、磁性層間の磁気的な相互作用を小さくするために300Åと充分厚くした。それぞれの立ち上がりの磁界Ｈｎ、保磁力Ｈｃ、飽和磁界Ｈｓを表３にまとめた。
【００５５】
【表３】
表３に示すように、保磁力の大きい層のＨｎと保磁力の小さい層のＨｓの差が200（Ｏｅ）あれば、図１に示すようなメモリデバイスを作製することができる。
【００５６】［実施例４］このような磁性薄膜のさらに別の実施例について説明する。
【００５７】磁性薄膜メモリ素子とする磁性薄膜に、保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いる。たとえば実施例１では、磁性層ａにはＮｉＣｏＰｔを用い、磁性層ｂにはＮｉＦｅを用い、非磁性層ｃにはＣｕを用いていたが、磁性層ｂのＮｉＦｅの代わりにＮｉＦｅＣｏ合金（以下、ＮｉＦｅＣｏという）を用いた。成膜方法は、実施例１と同様に行った。
【００５８】磁化曲線は実施例１と同じく、２段階の変化を示した。磁性層ｂの磁化反転を示す１段目の変化は、５（Ｏｅ）付近での変化がおこっており、磁性層ａのＮｉＣｏＰｔの磁化反転を示す２段目の変化は850（Ｏｅ）付近で起こった。１段目の変化は、７（Ｏｅ）で飽和した。ＭＲ曲線から抵抗も５（Ｏｅ）付近から大きくなり始め、７（Ｏｅ）付近で飽和した。このことは磁性層ｂの磁化反転とよく一致している。また、７（Ｏｅ）付近で大きくなった抵抗は、さらに磁界を印加してもしばらく維持され、また、磁界をゼロに戻しても維持されており、磁界印加前との変化率は18％を示した。これにより（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅＣｏ／Ｃｕ）×15からなる人工格子膜を用いたばあい、７（Ｏｅ）以上の印加磁界で記録できることがわかる。この人工格子膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの磁化曲線も実施例１と同様で、単に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときには７（Ｏｅ）の外部磁界を必要としたが、最初に印加した磁界の方向に対して垂直方向に４（Ｏｅ）の一定磁界を印加したまま±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときには４（Ｏｅ）の磁界で磁化が反転した。このことは、図１における再生用の配線より発生される磁界を４（Ｏｅ）に制御しておけば、記録用の配線より発生される磁界を４〜５（Ｏｅ）に制御することで、たとえば磁性薄膜メモリ素子１ａｃのみを記録することができる。再生は前述の再生方法の通り行えば再生することができる。
【００５９】以上のように、この（ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ／ＮｉＦｅＣｏ／Ｃｕ）×15の人工格子膜を用いることで図１に示すようなメモリデバイスを作製することができた。
【００６０】
【発明の効果】メモリ素子として保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層してなる人工格子膜を用いたので、膜面に平行な磁界を印加して記録を行うことができ、記録用の配線を磁性薄膜メモリ素子の直上もしくは直下に配置することが可能で、記録用の配線と素子の間隔を小さくすることができ、省電力化、高密度化を達成できる。また、磁性層ａと磁性ｂの磁化の向きが平行のばあいと反平行のばあいとで抵抗が変化することを利用しているため、バイアス磁界を印加せずに再生することもでき、また、その際の抵抗の変化率が大きいため、再生信号の検出を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の磁性薄膜メモリの構成を示す概念図である。
【図２】磁性薄膜メモリ素子１ａｃの直上あるいは直下の記録用の配線に流れる電流の状態を表わす図である。
【図３】磁性薄膜の磁化状態を表わす断面説明図である。
【図４】本発明の別の実施例の磁性薄膜メモリの構成を示す概念図である。
【図５】磁性薄膜メモリ素子41ａｃの直上あるいは直下の記録用の配線に流れる電流の状態を表わす図である。
【図６】磁性薄膜の磁化状態を表わす断面説明図である。
【図７】本発明に用いた磁性薄膜の磁気特性および抵抗変化を表わす概念図である。
【図８】磁性薄膜メモリ素子１ａｃの記録状態を読むときのスイッチの開閉動作のタイムチャートを示す図である。
【図９】実施例１に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。
【図１０】実施例１に用いた磁性薄膜の抵抗変化を示す図である。
【図１１】ＮｉＦｅ／Ｃｕ積層膜の磁化曲線を示す図である。
【図１２】ＮｉＣｏＰｔ／Ｃｕ積層膜の磁化曲線を示す図である。
【図１３】Ｈｎ，Ｈｃ，Ｈｓの定義を示した図である。
【図１４】実施例１に用いた磁性薄膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの磁化曲線を示す図である。
【図１５】図14で印加した磁界に対して垂直方向に６（Ｏｅ）の磁界を印加したまま図14と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの実施例１に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。
【図１６】比較例１に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。
【図１７】比較例１に用いた磁性薄膜の抵抗変化を示す図である。
【図１８】ＮｉＦｅ／Ｃｕ積層膜の磁化曲線を示す図である。
【図１９】Ｃｏ／Ｃｕ積層膜の磁化曲線を示す図である。
【図２０】図17の中心部の横軸方向の拡大図である。
【図２１】比較例１に用いた磁性薄膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの磁化曲線を示す図である。
【図２２】図21で印加した磁界に対して垂直方向に６（Ｏｅ）の磁界を印加したまま図21と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの比較例１に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。
【図２３】実施例２に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。
【図２４】実施例２に用いた磁性薄膜の抵抗変化を示す図である。
【図２５】実施例２に用いた磁性薄膜に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの磁化曲線を示す図である。
【図２６】図25で印加した磁界に対して垂直方向に４（Ｏｅ）の磁界を印加したまま図25と同じ方向に±20（Ｏｅ）の外部磁界を印加したときの実施例２に用いた磁性薄膜の磁化曲線を示す図である。
【図２７】従来の磁性薄膜メモリ素子を組み立てた状態を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１、41 磁性薄膜メモリ素子
ａ 保持力の大きな磁性層
ｂ 保持力の小さな磁性層
ｃ 非磁性層
【特許請求の範囲】
【請求項１】 磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の抵抗変化を利用して読み出す方法を用いる磁性薄膜メモリ素子であって、前記磁性薄膜が保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層して形成されていることを特徴とする磁性薄膜メモリ素子。
【請求項２】 磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の抵抗変化を利用して読み出す方法を用いる磁性薄膜メモリ素子であって、前記磁性薄膜が保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層して形成されており、前記保磁力の小さな磁性層ｂの磁化の向きにより、情報を記憶することを特徴とする磁性薄膜メモリ素子。
【請求項３】 前記保磁力の小さな磁性層ｂの磁化反転が起こる磁界領域で、前記保磁力の大きな磁性層ａの磁化の方向が動かないように前記磁性層ａと前記磁性層ｂとが選定されてなることを特徴とする請求項２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項４】 前記保磁力の大きな磁性層ａの磁化が反転しはじめる磁界が、前記保磁力の小さな磁性層ｂの磁化が飽和する磁界よりも大きくなるように前記磁性層ａと前記磁性層ｂとが選定されてなることを特徴とする請求項２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項５】 前記保磁力の大きな磁性層ａの磁化が反転しはじめる磁界として定めたＨｎが、保磁力の小さな磁性層ｂの磁化が飽和する磁界として定めたＨｓより200（Ｏｅ）以上大きくなるように前記磁性層ａと前記磁性層ｂとが選定されてなることを特徴とする請求項２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項６】 前記磁性層ａとしてＮｉＣｏＰｔ合金を用いたことを特徴とする請求項１または２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項７】 前記磁性層ｂとしてＮｉＦｅ合金もしくはＮｉＦｅＣｏ合金を用いたことを特徴とする請求項１または２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項８】 前記磁性薄膜を積層する前に下地層としてＣｒ層を設けることを特徴とする請求項１または２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項９】 前記磁性薄膜を積層する前に下地層としてＣｒ層を設け、前記磁性層ａとしてＮｉＣｏ合金、ＮｉＣｏＭ合金（Ｍ＝Ｐｔ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｚｒ）を用いたことを特徴とする請求項１または２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項１０】 磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の抵抗変化を利用して読み出す方法を用いる磁性薄膜メモリ素子の記録方法であって、前記磁性薄膜が保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層して形成され、該保磁力の小さな磁性層ｂの磁化の向きにより、情報を記憶させることを特徴とする磁性薄膜メモリ素子の記録方法。
【請求項１】 磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の抵抗変化を利用して読み出す方法を用いる磁性薄膜メモリ素子であって、前記磁性薄膜が保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層して形成されていることを特徴とする磁性薄膜メモリ素子。
【請求項２】 磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の抵抗変化を利用して読み出す方法を用いる磁性薄膜メモリ素子であって、前記磁性薄膜が保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層して形成されており、前記保磁力の小さな磁性層ｂの磁化の向きにより、情報を記憶することを特徴とする磁性薄膜メモリ素子。
【請求項３】 前記保磁力の小さな磁性層ｂの磁化反転が起こる磁界領域で、前記保磁力の大きな磁性層ａの磁化の方向が動かないように前記磁性層ａと前記磁性層ｂとが選定されてなることを特徴とする請求項２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項４】 前記保磁力の大きな磁性層ａの磁化が反転しはじめる磁界が、前記保磁力の小さな磁性層ｂの磁化が飽和する磁界よりも大きくなるように前記磁性層ａと前記磁性層ｂとが選定されてなることを特徴とする請求項２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項５】 前記保磁力の大きな磁性層ａの磁化が反転しはじめる磁界として定めたＨｎが、保磁力の小さな磁性層ｂの磁化が飽和する磁界として定めたＨｓより200（Ｏｅ）以上大きくなるように前記磁性層ａと前記磁性層ｂとが選定されてなることを特徴とする請求項２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項６】 前記磁性層ａとしてＮｉＣｏＰｔ合金を用いたことを特徴とする請求項１または２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項７】 前記磁性層ｂとしてＮｉＦｅ合金もしくはＮｉＦｅＣｏ合金を用いたことを特徴とする請求項１または２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項８】 前記磁性薄膜を積層する前に下地層としてＣｒ層を設けることを特徴とする請求項１または２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項９】 前記磁性薄膜を積層する前に下地層としてＣｒ層を設け、前記磁性層ａとしてＮｉＣｏ合金、ＮｉＣｏＭ合金（Ｍ＝Ｐｔ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｚｒ）を用いたことを特徴とする請求項１または２記載の磁性薄膜メモリ素子。
【請求項１０】 磁性薄膜の磁化の向きによって情報を記憶し、記憶した情報を磁気抵抗効果による素子の抵抗変化を利用して読み出す方法を用いる磁性薄膜メモリ素子の記録方法であって、前記磁性薄膜が保磁力の大きな磁性層ａと保磁力の小さな磁性層ｂとを非磁性層ｃを介してａ／ｃ／ｂ／ｃ／ａ／ｃ／ｂ／ｃ・・・・というふうに積層して形成され、該保磁力の小さな磁性層ｂの磁化の向きにより、情報を記憶させることを特徴とする磁性薄膜メモリ素子の記録方法。
【図２】
【図３】
【図５】
【図１】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図３】
【図５】
【図１】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開平５−２６６６５１
【公開日】平成５年（１９９３）１０月１５日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−６３０２８
【出願日】平成４年（１９９２）３月１９日
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【公開日】平成５年（１９９３）１０月１５日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）３月１９日
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
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