(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁壁移動型の磁気ランダムアクセスメモリであって、
垂直磁化膜である磁化記録層と、
前記磁化記録層から電気的に絶縁された初期化配線と
を備え、
前記磁化記録層は、
磁化方向が第１方向に固定された第１磁化固定領域と、
磁化方向が第２方向に固定された第２磁化固定領域と、
磁化方向が反転可能であり、前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間をつなぐように設けられた磁化反転領域と
を有し、
前記第１磁化固定領域あるいは前記第２磁化固定領域と前記磁化反転領域との境界には磁壁が形成され、
前記磁壁を前記磁化記録層に導入する初期化処理の際、前記初期化配線には初期化電流が流れ、前記初期化電流によって、前記磁化記録層の前記第１磁化固定領域には前記第１方向の成分を有する第１電流誘起磁界が印加されると共に、前記磁化記録層の前記第２磁化固定領域には前記第２方向の成分を有する第２電流誘起磁界が印加され、
前記第１電流誘起磁界及び前記第２電流誘起磁界の強度あるいは前記第１電流誘起磁界及び前記第２電流誘起磁界の方向が前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域とで異なるように、前記初期化配線が配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化配線は、前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間に挟まれた領域の下方あるいは上方に配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化配線は、
前記第１磁化固定領域の側方に配置され、前記初期化処理の際に第１初期化電流が流れる第１初期化配線と、
前記第２磁化固定領域の側方に配置され、前記初期化処理の際に第２初期化電流が流れる第２初期化配線と
を備え、
前記第１初期化電流によって前記第１磁化固定領域には前記第１電流誘起磁界が印加され、
前記第２初期化電流によって前記第２磁化固定領域には前記第２電流誘起磁界が印加される
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項４】
請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第１磁化固定領域は、前記磁化反転領域との境界面以外に側面を有し、
前記第２磁化固定領域は、前記磁化反転領域との境界面以外に側面を有し、
前記第１初期化配線は、前記第１磁化固定領域の前記側面を囲むように配置されており、
前記第２初期化配線は、前記第２磁化固定領域の前記側面を囲むように配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項５】
請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化配線は、前記第１磁化固定領域及び前記第２磁化固定領域のうち一方の側方に配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項６】
請求項５に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第１磁化固定領域及び前記第２磁化固定領域のうち前記一方は、前記磁化反転領域との境界面以外に側面を有し、
前記初期化配線は、前記側面を囲むように配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
更に、
前記第１磁化固定領域に電気的に接続された第１電流供給端子と、
前記第２磁化固定領域に電気的に接続された第２電流供給端子と
を備え、
データ書き込み時、書き込み電流が前記第１電流供給端子と前記第２電流供給端子との間に供給される
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項８】
磁気ランダムアクセスメモリの初期化方法であって、
前記磁気ランダムアクセスメモリは、
垂直磁化膜である磁化記録層と、
前記磁化記録層から電気的に絶縁された初期化配線と
を備え、
前記磁化記録層は、
磁化方向を第１方向に固定すべき第１磁化固定領域と、
磁化方向を第２方向に固定すべき第２磁化固定領域と、
前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間をつなぐように設けられた磁化反転領域と
を有し、
前記初期化配線には初期化電流が流れ、前記初期化電流によって、前記磁化記録層の前記第１磁化固定領域には前記第１方向の成分を有する第１電流誘起磁界が印加されると共に、前記磁化記録層の前記第２磁化固定領域には前記第２方向の成分を有する第２電流誘起磁界が印加され、
前記第１電流誘起磁界及び前記第２電流誘起磁界の強度あるいは前記第１電流誘起磁界及び前記第２電流誘起磁界の方向が前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域とで異なるように、前記初期化配線が配置されており、
前記初期化方法は、
前記磁化記録層に第１方向の外部磁界を印加し、前記磁化記録層の磁化方向を前記第１方向に向けるステップと、
前記磁化記録層に第２方向の外部磁界を印加すると共に、前記初期化配線に前記初期化電流を供給することにより、前記第１磁化固定領域の磁化方向を前記第１方向に維持したまま、前記第２磁化固定領域の磁化方向を前記第２方向に反転させるステップと
を含む
磁気ランダムアクセスメモリの初期化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁壁移動型の磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）に関する。特に、本発明は、垂直磁化膜を用いた磁壁移動型のＭＲＡＭ及びその初期化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＡＭは、高集積・高速動作の観点から有望な不揮発メモリとして期待され、盛んな開発が行われている。特に、近年、「電流駆動磁壁移動（Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｄｒｉｖｅｎ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｗａｌｌ  Ｍｏｔｉｏｎ）」を利用した磁壁移動型のＭＲＡＭが提案されている。磁壁移動型のＭＲＡＭは、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４に記載されている。
【０００３】
磁壁移動型のＭＲＡＭは、磁壁移動素子を記憶素子として用いる。磁壁移動素子は、磁壁が移動する磁性体層である磁化記録層（磁壁移動層）を備える。典型的には、磁化記録層は、磁化方向が反転可能な磁化反転領域（磁壁移動領域）と、その磁化反転領域の両側に形成された２つの磁化固定領域とを備える。２つの磁化固定領域のそれぞれの磁化方向は、互いに逆向きに固定される。その結果、磁化記録層において、いずれかの磁化固定領域と磁化反転領域との境界に磁壁が形成される。
【０００４】
このような磁壁移動素子では、磁化反転領域の磁化方向、すなわち、磁壁の位置が、記憶データに対応付けられる。記憶データの書き換えは、磁壁を移動させて磁化反転領域の磁化方向を反転させることにより行われる。その磁壁移動のために、磁化記録層において、書き込み電流が面内方向に供給される。その書き込み電流を担う伝導電子の方向に従って、磁壁が磁化記録層中を移動する。この磁壁移動は、「スピン注入磁化反転（Ｓｐｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）」に立脚しているため、素子の微細化に伴って書き込み電流が低減されるという利点を有する。
【０００５】
また、非特許文献１によれば、垂直磁気異方性を有する垂直磁化膜（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｌｍ）が磁化記録層として用いられる場合、面内磁気異方性を有する面内磁化膜（ｉｎ−ｐｌａｎｅ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｌｍ）の場合と比較して、書き込み電流が低減されることが理論的に示唆されている。従って、磁壁移動型のＭＲＡＭにおいて、垂直磁化膜を磁化記録層（磁壁移動層）として用いることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１９１０３２号公報
【特許文献２】特開２００７−１０３６６３号公報
【特許文献３】特開２００９−０９９６２５号公報
【特許文献４】特開２００９−２５２９０９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｓ．  Ｆｕｋａｍｉ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｍｉｃｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｄｒｉｖｅｎ  ｄｏｍａｉｎ  ｗａｌｌ  ｍｏｔｉｏｎ  ｉｎ  ｎａｎｏｓｔｒｉｐｓ  ｗｉｔｈ  ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ，  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ，  ＶＯＬ．  １０３，  ０７Ｅ７１８，  （２００８）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
磁壁移動型のＭＲＡＭを実現するためには、最初に、磁化記録層に磁壁を形成（導入）することが必要である。磁化記録層に磁壁を形成（導入）することは、以下、「初期化」と参照される。垂直磁化膜を用いた磁壁移動型のＭＲＡＭの場合、初期化のためには、磁化記録層中の２つの磁化固定領域のそれぞれの磁化方向を、互いに逆向きに固定することが必要である。しかしながら、外部磁界を印加することにより磁化固定領域の磁化方向を逆向きに初期化することは、一般的に困難である。
【０００９】
例えば、２つの磁化固定領域の磁化方向を逆向きにするために、それら２つの磁化固定領域間で“保磁力（ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ）”に差をつけることが一般的に考えられる。この場合、適切な強度の一様外部磁界を印加することによって、一方の磁化固定領域の磁化方向だけを反転させ、他方の磁化固定領域の磁化方向を維持することができるはずである。つまり、２つの磁化固定領域の磁化方向を逆向きにすることができるはずである。しかしながら、保磁力は、磁性体の幅や厚さだけでなく、他の磁性体との磁気的結合、磁性体直下の基板のラフネス、製造プロセスにおけるエッチング等による物理的ダメージ等に依っても変動する。従って、２つの磁化固定領域のそれぞれに関して所望の保磁力が得られるように磁壁移動素子を製造することは、非常に困難である。また、このことは、印加すべき外部磁界の設計マージンの縮小も意味する。
【００１０】
本発明の１つの目的は、垂直磁化膜を用いた磁壁移動型のＭＲＡＭにおいて、初期化を容易に実現することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの観点において、磁壁移動型の磁気ランダムアクセスメモリが提供される。その磁気ランダムアクセスメモリは、垂直磁化膜である磁化記録層と、磁化記録層から電気的に絶縁された初期化配線と、を備える。磁化記録層は、磁化方向が第１方向に固定された第１磁化固定領域と、磁化方向が第２方向に固定された第２磁化固定領域と、磁化方向が反転可能であり、第１磁化固定領域と第２磁化固定領域との間をつなぐように設けられた磁化反転領域と、を有する。第１磁化固定領域あるいは第２磁化固定領域と磁化反転領域との境界には磁壁が形成される。磁壁を磁化記録層に導入する初期化処理の際、初期化配線には初期化電流が流れ、初期化電流によって磁化記録層には電流誘起磁界が印加される。その電流誘起磁界の強度あるいは方向が第１磁化固定領域と第２磁化固定領域とで異なるように、初期化配線が配置されている。
【００１２】
本発明の他の観点において、磁気ランダムアクセスメモリの初期化方法が提供される。その磁気ランダムアクセスメモリは、垂直磁化膜である磁化記録層と、磁化記録層から電気的に絶縁された初期化配線と、を備える。磁化記録層は、第１磁化固定領域と、第２磁化固定領域と、第１磁化固定領域と第２磁化固定領域との間をつなぐように設けられた磁化反転領域と、を有する。初期化配線には初期化電流が流れ、初期化電流によって磁化記録層には電流誘起磁界が印加される。その電流誘起磁界の強度あるいは方向が第１磁化固定領域と第２磁化固定領域とで異なるように、初期化配線が配置されている。本発明に係る初期化方法は、（Ａ）磁化記録層に第１方向の外部磁界を印加し、磁化記録層の磁化方向を第１方向に向けるステップと、（Ｂ）磁化記録層に第２方向の外部磁界を印加すると共に、初期化配線に初期化電流を供給することにより、第１磁化固定領域の磁化方向を第１方向に維持したまま、第２磁化固定領域の磁化方向を第２方向に反転させるステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、垂直磁化膜を用いた磁壁移動型のＭＲＡＭにおいて、初期化を容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す平面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の１つの磁化状態を示す概念図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の他の磁化状態を示す概念図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。
【図４】図４は、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ読み出し動作を示す概念図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の初期化方法を示す概念図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１の実施の形態に係る磁壁移動素子の初期化方法を示す概念図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す平面図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す平面図である。
【図８】図８は、第３の実施の形態に係る磁壁移動素子の初期化方法を示す概念図である。
【図９】図９は、第３の実施の形態に係る磁壁移動素子の変形例を示す平面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の第４の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、第４の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す平面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、第４の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す側面図である。
【図１１】図１１は、第４の実施の形態に係る磁壁移動素子の初期化方法を示す概念図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の第５の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、第５の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す平面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、第５の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す側面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第５の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、第５の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。
【図１４】図１４は、しきい値電流密度の面内磁界強度依存性を示すグラフ図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本発明の第６の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す斜視図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、第６の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す平面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、第６の実施の形態に係る磁壁移動素子の構成を示す側面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第６の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、第６の実施の形態に係る磁壁移動素子に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係るＭＲＡＭ及びその初期化方法を説明する。本発明の実施の形態に係るＭＲＡＭは、磁壁移動型であり、磁壁移動素子１をメモリセルとして用いる。
【００１６】
１．第１の実施の形態
１−１．構成
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係る磁壁移動素子１の構成を示している。図１Ａは斜視図であり、図１Ｂは平面図であり、図１Ｃは側面図である。尚、Ｚ方向は、基板に垂直な方向として定義され、Ｘ方向及びＹ方向は、Ｚ方向に直角な水平方向として定義される。本実施の形態に係る磁壁移動素子１は、磁化記録層１０、トンネルバリア層２０、磁化固定層３０、初期化配線５０、第１電流供給端子Ｔ１、第２電流供給端子Ｔ２、及び第３電流供給端子Ｔ３を備えている。
【００１７】
磁化記録層１０は、強磁性体で形成される。より詳細には、磁化記録層１０は、垂直磁気異方性を有する垂直磁化膜で形成される。磁化記録層１０の材料は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちから選択される少なくとも一つ以上を含むことが望ましい。さらに、ＰｔやＰｄを含むことで垂直磁気異方性を安定化することができる。これに加えて、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｓｍなどを添加することによって、所望の磁気特性が発現されるように調整することができる。具体的にはＣｏ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｂ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｂ、Ｃｏ−Ｖ、Ｃｏ−Ｍｏ、Ｃｏ−Ｗ、Ｃｏ−Ｔｉ、Ｃｏ−Ｒｕ、Ｃｏ−Ｒｈ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐｄ、Ｓｍ−Ｃｏなどが例示される。この他、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちから選択される少なくとも一つの材料を含む層を、異なる層と積層することにより、垂直磁気異方性を発現させることもできる。具体的にはＣｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｆｅ／Ａｕの積層膜などが例示される。
【００１８】
磁化固定層（ピン層）３０も、強磁性体で形成される。好適には、磁化固定層３０も垂直磁気異方性を有する垂直磁化膜で形成され、その材料は磁化記録層１０の場合と同様である。尚、磁化固定層３０の磁化方向は固定されており、書き込み、及び、読み出し動作によって変化しない。そのために、例えば、磁化固定層３０上に反強磁性体層（図示されない）が積層されてもよい。また、磁化固定層３０は、強磁性層、非磁性層、強磁性層からなる積層膜であってもよい。その積層構成としては、Ｃｏ−Ｐｔ／Ｒｕ／Ｃｏ−Ｐｔなどが例示される。
【００１９】
トンネルバリア層２０は、非磁性層である。好適には、トンネルバリア層２０は絶縁膜で形成され、その材料としてはＭｇ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｈｆ−Ｏが例示される。このトンネルバリア層２０は、磁化記録層１０と磁化固定層３０に挟まれており、これら磁化記録層１０、トンネルバリア層２０、及び磁化固定層３０によって磁気トンネル接合（ＭＴＪ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｔｕｎｎｅｌ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）が形成されている。尚、トンネルバリア層２０の材料として、非磁性の半導体や金属材料が用いられてもよい。
【００２０】
図１Ａ〜図１Ｃに示されるように、本実施の形態に係る磁化記録層１０は、第１磁化固定領域１１、第２磁化固定領域１２、及び磁化反転領域１３を有している。第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２は、磁化反転領域１３の両側に形成されている。磁化反転領域１３は、磁化固定領域１１、１２に挟まれており、磁化固定領域１１、１２の間をつなぐようにＸ軸に沿って延びている。第１磁化固定領域１１、第２磁化固定領域１２、及び磁化反転領域１３は、同一平面（ＸＹ面）上に形成されている。これらのうち磁化反転領域１３が磁化固定層３０とオーバーラップしており、トンネルバリア層２０を介して磁化固定層３０に接続されている。
【００２１】
磁化反転領域１３の磁化方向は反転可能である。一方、第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２の磁化方向は固定されている。そのために、第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２に対して、第１磁性層４１及び第２磁性層４２がそれぞれ設けられている。第１磁性層４１は、第１磁化固定領域１１と磁気的に結合しており、第１磁化固定領域１１の磁化方向を固定する。一方、第２磁性層４１は、第２磁化固定領域１２と磁気的に結合しており、第２磁化固定領域１２の磁化方向を固定する。
【００２２】
図２Ａ及び図２Ｂは、本実施の形態に係る磁壁移動素子１が取り得る２つの磁化状態を示している。例として、磁化固定層３０の磁化方向は＋Ｚ方向に固定されている。磁化記録層１０において、第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２の磁化方向は、互いに逆向き（反平行）に固定されている。例えば、第１磁化固定領域１１の磁化方向は＋Ｚ方向に固定されており、第２磁化固定領域１２の磁化方向は−Ｚ方向に固定されている。一方、磁化反転領域１３の磁化方向は、＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向になることが許される。つまり、磁化反転領域１３の磁化方向は、磁化固定層３０の磁化方向と平行あるいは反平行となることが許される。
【００２３】
図２Ａに示されるように磁化反転領域１３の磁化方向が−Ｚ方向の場合、磁化反転領域１３と第２磁化固定領域１２が１つの磁区を形成し、第１磁化固定領域１１が別の磁区を形成する。つまり、第１磁化固定領域１１と磁化反転領域１３との間の第１境界Ｂ１に、磁壁ＤＷが形成される。また、この場合、磁化反転領域１３と磁化固定層３０の磁化方向は互いに反平行であり、ＭＴＪの抵抗値は比較的高くなる（高抵抗状態）。この高抵抗状態は、例えばデータ「１」に対応付けられる。
【００２４】
図２Ｂに示されるように磁化反転領域１３の磁化方向が＋Ｚ方向の場合、磁化反転領域１３と第１磁化固定領域１１が１つの磁区を形成し、第２磁化固定領域１２が別の磁区を形成する。つまり、第２磁化固定領域１２と磁化反転領域１３との間の第２境界Ｂ２に、磁壁ＤＷが形成される。また、この場合、磁化反転領域１３と磁化固定層３０の磁化方向は互いに平行であり、ＭＴＪの抵抗値は比較的低くなる（低抵抗状態）。この低抵抗状態は、例えばデータ「０」に対応付けられる。
【００２５】
尚、磁化記録層１０中のある位置に存在する磁壁ＤＷは、外力が働かない限り、その位置に安定して留まり続けることができる。それは、垂直磁気異方性を有する材料においては、無数のピニングサイトが存在し、それらが十分な熱安定性を有するためである。
【００２６】
第１電流供給端子Ｔ１及び第２電流供給端子Ｔ２は、それぞれ、磁化記録層１０の第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２に電気的に接続されている。後述されるように、データ書き込み時、書き込み電流が、第１電流供給端子Ｔ１と第２電流供給端子Ｔ２との間に供給される。その結果、書き込み電流は、磁化記録層１０中を面内方向に流れる。また、第３電流供給端子Ｔ３が、磁化固定層３０に電気的に接続されている。後述されるように、データ読み出し時、読み出し電流が、第３電流供給端子Ｔ３と第１電流供給端子Ｔ１あるいは第２電流供給端子Ｔ２との間に供給される。その結果、読み出し電流は、トンネルバリア層２０を貫通するようにＭＴＪを流れる。
【００２７】
更に、本実施の形態に係る磁壁移動素子１は、初期化配線５０を備えている。この初期化配線５０は、上述の磁化記録層１０からは電気的に絶縁されている。図１Ａ〜図１Ｃに示されるように、本実施の形態では、初期化配線５０は、第１初期化配線５１及び第２初期化配線５２を含んでいる。第１初期化配線５１は、第１磁化固定領域１１の近傍に設けられており、第２初期化配線５２は、第２磁化固定領域１２の近傍に設けられている。より詳細には、第１初期化配線５１は、第１磁化固定領域１１の側方（−Ｘ方向）に配置されており、第２初期化配線５２は、第２磁化固定領域１２の側方（＋Ｘ方向）に配置されている。第１初期化配線５１及び第２初期化配線５２は共にＹ方向に延在するように形成されている。後述されるように、これら第１初期化配線５１及び第２初期化配線５２は、磁化記録層１０に磁壁ＤＷを最初に導入するための「初期化処理」において利用される。
【００２８】
１−２．データ書き込み／データ読み出し
データ書き込みは、スピン注入を利用した“電流駆動磁壁移動方式”で行われる。書き込み電流は、ＭＴＪを貫通する方向ではなく、磁化記録層１０内を平面的に流れる。そのために上述の電流供給端子Ｔ１、Ｔ２が用いられ、それら電流供給端子Ｔ１、Ｔ２の間に書き込み電流が供給される。
【００２９】
図３Ａ及び図３Ｂは、本実施の形態に係る磁壁移動素子１に対するデータ書き込み動作を示す概念図である。尚、簡単のため、図３Ａ及び図３Ｂでは、磁化記録層１０のみ図示されており、他の層は省略されている。また、第１磁化固定領域１１の磁化方向は＋Ｚ方向に固定され、第２磁化固定領域１２の磁化方向は−Ｚ方向に固定されているとする。
【００３０】
図３Ａは、データ「１」（図２Ａ参照）からデータ「０」（図２Ｂ参照）への書き換え時に供給される第１書き込み電流ＩＷ１を示している。図３Ａに示されるように、第１書き込み電流ＩＷ１は、第２電流供給端子Ｔ２から、第２磁化固定領域１２、磁化反転領域１３、第１磁化固定領域１１を通って、第１電流供給端子Ｔ１へ流れる。この場合、磁化反転領域１３には、第１磁化固定領域１１からスピン電子が注入される。注入された電子のスピンは、第１境界Ｂ１にある磁壁ＤＷを第２磁化固定領域１２の方向に駆動する。その結果、磁壁ＤＷが第２境界Ｂ２へ移動し、磁化反転領域１３の磁化方向が＋Ｚ方向へスイッチする。
【００３１】
図３Ｂは、データ「０」（図２Ｂ参照）からデータ「１」（図２Ａ参照）への書き換え時に供給される第２書き込み電流ＩＷ２を示している。図３Ｂに示されるように、第２書き込み電流ＩＷ２は、第１電流供給端子Ｔ１から、第１磁化固定領域１１、磁化反転領域１３、第２磁化固定領域１２を通って、第２電流供給端子Ｔ２へ流れる。この場合、磁化反転領域１３には、第２磁化固定領域１２からスピン電子が注入される。注入された電子のスピンは、第２境界Ｂ２にある磁壁ＤＷを第１磁化固定領域１１の方向に駆動する。その結果、磁壁ＤＷが第１境界Ｂ１へ移動し、磁化反転領域１３の磁化方向が−Ｚ方向へスイッチする。
【００３２】
このように、磁化記録層１０内を平面的に流れる書き込み電流ＩＷ１，ＩＷ２によって磁壁ＤＷが移動し、磁化反転領域１３の磁化方向がスイッチする。第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２は、異なる方向のスピンを有する電子の供給源の役割を果たしている。本実施の形態によれば、磁化記録層１０として垂直磁化膜が用いられているため、面内磁化膜の場合と比較して書き込み電流が低減される。
【００３３】
図４は、本実施の形態に係る磁壁移動素子１に対するデータ読み出し動作を示す概念図である。尚、簡単のため、図４では、ＭＴＪを構成する層のみ図示されており、他の層は省略されている。データ読み出し時、読み出し電流ＩＲが、第３電流供給端子Ｔ３と第１電流供給端子Ｔ１あるいは第２電流供給端子Ｔ２との間に供給される。例えば、図４に示されるように、読み出し電流ＩＲは、第３電流供給端子Ｔ３と第１電流供給端子Ｔ１との間に供給される。その結果、読み出し電流ＩＲは、トンネルバリア層２０を貫通するようにＭＴＪを流れる。そして、その読み出し電流ＩＲ、あるいは、読み出し電流ＩＲに応じた読み出し電位に基づいて、ＭＴＪの抵抗値が検出され、磁化反転領域１３の磁化方向がセンスされる。
【００３４】
１−３．初期化方法
次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、本実施の形態に係る磁壁移動素子１に対する「初期化処理」を詳しく説明する。尚、簡単のため、図５Ａ及び図５Ｂでは、磁化記録層１０及び初期化配線５０（５１、５２）のみが図示されている。また、以下の説明において、Ｈｃ＿１１、Ｈｃ＿１２、及びＨｃ＿１３は、それぞれ、第１磁化固定領域１１、第２磁化固定領域１２、及び磁化反転領域１３の保磁力（即ち、磁化反転に必要な磁界）を表す。ここで、保磁力Ｈｃ＿１１、Ｈｃ＿１２、及びＨｃ＿１３の間で、関係式「Ｈｃ＿１１，Ｈｃ＿１２＞Ｈｃ＿１３」が成り立つとする。
【００３５】
＜第１ステップ＞
まず、図５Ａに示されるように、第１外部磁界ＨＥ１が一様に印加される。この第１外部磁界ＨＥ１の強さは、保磁力Ｈｃ＿１１、Ｈｃ＿１２、及びＨｃ＿１３よりも十分大きく（ＨＥ１＞Ｈｃ＿１１，Ｈｃ＿１２＞Ｈｃ＿１３）、磁化記録層１０の磁化は、全体的に、第１外部磁界ＨＥ１の方向を向く。例えば、第１外部磁界ＨＥ１の方向は＋Ｚ方向（第１方向）であり、磁化記録層１０全体の磁化が＋Ｚ方向を向く。その後、第１外部磁界ＨＥ１の印加が停止する。
【００３６】
＜第２ステップ＞
次に、図５Ｂに示されるように、第２外部磁界ＨＥ２が一様に印加される。この第２外部磁界ＨＥ２の方向は、上述の第１外部磁界ＨＥ１の方向と逆であり、例えば−Ｚ方向（第２方向）である。この時、同時に、初期化配線５０には初期化電流ＩＩが供給される。
【００３７】
より詳細には、図５Ｂに示されるように、第１初期化配線５１には、第１初期化電流ＩＩ１が−Ｙ方向に流れる。この第１初期化電流ＩＩ１によって、第１電流誘起磁界ＨＩ１が“局所的”に生成され、第１初期化配線５１近傍に配置された第１磁化固定領域１１には、＋Ｚ方向（第１方向）の成分を有する第１電流誘起磁界ＨＩ１が印加される。結果として、第１磁化固定領域１１には、−Ｚ方向（第２方向）の第２外部磁界ＨＥ２と、＋Ｚ方向（第１方向）の成分を有する第１電流誘起磁界ＨＩ１との合成磁界が印加されることになる。すなわち、第１電流誘起磁界ＨＩ１は、第２外部磁界ＨＥ２の印加による第１磁化固定領域１１の磁化反転を“防止”するように働く。言い換えれば、第１電流誘起磁界ＨＩ１は、第１磁化固定領域１１の磁化方向を＋Ｚ方向（第１方向）に維持する役割を果たす。
【００３８】
一方、第２初期化配線５２には、第２初期化電流ＩＩ２が−Ｙ方向に流れる。この第２初期化電流ＩＩ２によって、第２電流誘起磁界ＨＩ２が“局所的”に生成され、第２初期化配線５２近傍に配置された第２磁化固定領域１２には、−Ｚ方向（第２方向）の成分を有する第２電流誘起磁界ＨＩ２が印加される。結果として、第２磁化固定領域１２には、−Ｚ方向（第２方向）の第２外部磁界ＨＥ２と、−Ｚ方向（第２方向）の成分を有する第２電流誘起磁界ＨＩ２との合成磁界が印加されることになる。すなわち、第２電流誘起磁界ＨＩ２は、第２外部磁界ＨＥ２の印加による第２磁化固定領域１２の磁化反転を“促進”するように働く。言い換えれば、第２電流誘起磁界ＨＩ２は、第２磁化固定領域１２の磁化方向を−Ｚ方向（第２方向）に反転させやすくする役割を果たす。
【００３９】
第２外部磁界ＨＥ２の大きさは任意であるが、例えば、磁化反転領域１３の磁化方向が−Ｚ方向に反転する程度に設定される（ＨＥ２＞Ｈｃ＿１３）。第１初期化電流ＩＩ１の大きさは、第１磁化固定領域１１の磁化方向が＋Ｚ方向に維持されるように設定される。第２初期化電流ＩＩ２の大きさは、第２磁化固定領域１２の磁化方向が−Ｚ方向に反転するように設定される。これにより、図５Ｂに示されるように、第１磁化固定領域１１の磁化方向が＋Ｚ方向に維持されたまま、第２磁化固定領域１２及び磁化反転領域１３の磁化方向が−Ｚ方向に反転する。その結果、第１磁化固定領域１１と磁化反転領域１３との間の第１境界Ｂ１に、磁壁ＤＷが形成（導入）される。
【００４０】
このように、本実施の形態によれば、初期化処理の第２ステップにおいて、初期化配線５０（５１，５２）には初期化電流（ＩＩ１，ＩＩ２）が流れ、その初期化電流（ＩＩ１，ＩＩ２）によって電流誘起磁界（ＨＩ１，ＨＩ２）が磁化記録層１０に局所的に印加される。ここで、その電流誘起磁界の方向が第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２とで異なるように、初期化配線５０が配置されている。これにより、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２の磁化方向を、互いに逆向きに初期化しやすくなる。
【００４１】
１−４．効果
まず、比較例として、初期化配線５０が無い場合を考える。この場合、初期化処理の第２ステップにおいて、一様な第２外部磁界ＨＥ２の印加だけによって、第１磁化固定領域１１の磁化方向を維持したまま、第２磁化固定領域１２の磁化方向を反転させる必要がある。そのためには、第１磁化固定領域１１の保磁力Ｈｃ＿１１を、第２磁化固定領域１２の保磁力Ｈｃ＿１２よりも大きくなるように磁気設計することが必要である。すなわち、関係式「Ｈｃ＿１１＞Ｈｃ＿１２＞Ｈｃ＿１３」が成り立つように、磁化記録層１０を設計することが必要である。この場合、「Ｈｃ＿１１＞ＨＥ２＞Ｈｃ＿１２」という関係式を満たす第２外部磁界ＨＥ２を印加することによって、第１磁化固定領域１１の磁化方向を維持したまま、第２磁化固定領域１２の磁化方向を反転させることが可能となる。
【００４２】
しかしながら、保磁力は、磁性体の幅や厚さだけでなく、他の磁性体との磁気的結合、磁性体直下の基板のラフネス、製造プロセスにおけるエッチング等による物理的ダメージ等に依っても変動する。従って、磁化固定領域１１、１２のそれぞれに関して所望の保磁力Ｈｃ＿１１、Ｈｃ＿１２が得られるように磁壁移動素子１を製造することは、非常に困難である。また、このことは、「Ｈｃ＿１１＞ＨＥ２＞Ｈｃ＿１２」という関係式を満たすべき第２外部磁界ＨＥ２の設計マージンの縮小も意味する。このように、初期化配線５０が無い比較例の場合、非常に厳密な磁気設計が必要となり、初期化処理が困難になる。
【００４３】
一方、本実施の形態によれば、初期化処理の第２ステップにおいて、初期化配線５０を用いることによって、磁化固定領域１１、１２にそれぞれ異なる向きの電流誘起磁界ＨＩ１、ＨＩ２を印加することが可能である。これにより、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２の磁化方向を、互いに逆向きに初期化しやすくなる。また、上述の関係式「Ｈｃ＿１１＞Ｈｃ＿１２＞Ｈｃ＿１３」が成り立つように、磁化記録層１０を設計する必要はない。例えば、第１磁化固定領域１１の保磁力Ｈｃ＿１１と第２磁化固定領域１２の保磁力Ｈｃ＿１２とは同じであってもよい（Ｈｃ＿１１＝Ｈｃ＿１２）。このことは、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２とを、同一材料、且つ、同一プロセスで形成してもよいことを意味する。
【００４４】
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、垂直磁化膜を用いた磁壁移動型のＭＲＡＭにおいて、磁化記録層１０を容易に初期化することが可能となる。その結果、低消費電力の磁壁移動型ＭＲＡＭを、低コストで実現することが可能となる。
【００４５】
２．第２の実施の形態
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る磁壁移動素子１の構成を示す平面図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略される。第２の実施の形態によれば、初期化配線５０が磁化記録層１０の周囲を部分的に囲むように配置されている。より詳細には、第１初期化配線５１は、第１磁化固定領域１１の側面（第１境界Ｂ１以外）を囲むように配置されており、第２初期化配線５２は、第２磁化固定領域１２の側面（第２境界Ｂ２以外）を囲むように配置されている。これにより、第１の実施の形態の場合よりも小さい初期化電流（ＩＩ１，ＩＩ２）で、十分な大きさの電流誘起磁界（ＨＩ１，ＨＩ２）を印加することが可能となり、好適である。
【００４６】
３．第３の実施の形態
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る磁壁移動素子１の構成を示す平面図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略される。第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態における第１初期化配線５１あるいは第２初期化配線５２のいずれか一方が省略される。図７の例では、第２初期化配線５２が省略され、第１磁化固定領域１１側の第１初期化配線５１だけが設けられている。
【００４７】
図８は、本実施の形態における初期化処理の第２ステップを示す概念図である。第１の実施の形態と同様に、第１初期化配線５１には初期化電流ＩＩが−Ｙ方向に流れ、第１磁化固定領域１１には＋Ｚ方向（第１方向）の成分を有する電流誘起磁界ＨＩが印加される。この第１電流誘起磁界ＨＩは、第２外部磁界ＨＥ２の印加による第１磁化固定領域１１の磁化反転を“防止”するように働く。従って、第２外部磁界ＨＥ２を適切に設定することによって、第１磁化固定領域１１の磁化方向を維持したまま、第２磁化固定領域１２の磁化方向を反転させることが可能となる。
【００４８】
本実施の形態によれば、初期化処理の第２ステップにおいて第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２に印加される電流誘起磁界ＨＩの“強度”が異なっている。言い換えれば、印加される電流誘起磁界ＨＩの“強度”が第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２とで異なるように、初期化配線５０（第１初期化配線５１）が配置されている。これにより、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２の磁化方向を、互いに逆向きに初期化しやすくなる。
【００４９】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同じ効果が得られる。更に、第１初期化配線５１あるいは第２初期化配線５２のいずれか一方を省略することが可能となる。
【００５０】
図９は、変形例を示している。本変形例は、既出の第２の実施の形態と同様である。すなわち、第１初期化配線５１は、第１磁化固定領域１１の側面（第１境界Ｂ１以外）を囲むように配置されている。これにより、より小さい初期化電流ＩＩで、十分な大きさの電流誘起磁界ＨＩを印加することが可能となり、好適である。
【００５１】
４．第４の実施の形態
図１０Ａ〜図１０Ｃは、本発明の第４の実施の形態に係る磁壁移動素子１の構成を示している。図１０Ａは斜視図であり、図１０Ｂは平面図であり、図１０Ｃは側面図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略される。
【００５２】
本実施の形態によれば、１本の初期化配線５０が、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２との間に挟まれた領域の下方（基板側）あるいは上方に配置される。図１０Ａ〜図１０Ｃで示される例では、Ｙ方向に延在する１本の初期化配線５０が、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２との間に挟まれた磁化反転領域１３の下方（基板側）に配置されている。
【００５３】
図１１は、本実施の形態における初期化処理の第２ステップを示す概念図である。本実施の形態によれば、初期化配線５０に初期化電流ＩＩが＋Ｙ方向に流れる。その結果、第１磁化固定領域１１には、＋Ｚ方向（第１方向）の成分を有する第１電流誘起磁界ＨＩ１が印加され、第２磁化固定領域１２には、−Ｚ方向（第２方向）の成分を有する第２電流誘起磁界ＨＩ２が印加される。すなわち、１本の初期化配線５０で、第１の実施の形態と同じ状況を作り出すことができる。本実施の形態でも、印加される電流誘起磁界の方向が第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２とで異なるように、初期化配線５０が配置されていると言える。これにより、第１磁化固定領域１１と第２磁化固定領域１２の磁化方向を、互いに逆向きに初期化しやすくなる。
【００５４】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同じ効果が得られる。更に、初期化配線５０の本数を減らすことが可能となる。
【００５５】
５．第５の実施の形態
図１２Ａ〜図１２Ｃは、本発明の第５の実施の形態に係る磁壁移動素子１の構成を示している。図１２Ａは斜視図であり、図１２Ｂは平面図であり、図１２Ｃは側面図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略される。
【００５６】
本実施の形態によれば、磁化記録層１０は、第１磁化固定領域１１と磁化反転領域１３を備えている。第２磁化固定領域１２と第２磁性層４２は省略されている。その代わり、図１２Ａ〜図１２Ｃに示されるように、補助配線６０が設けられている。この補助配線６０は、磁化記録層１０から電気的に絶縁されている。また、補助配線６０は、第２磁化固定領域１２に相当する領域にＸ方向の磁界成分を印加できるように配置されている。例えば、図１２Ａ〜図１２Ｃでは、補助配線６０は、Ｙ方向に延在しており、且つ、第２磁化固定領域１２に相当する領域に部分的にオーバーラップしている。
【００５７】
補助配線６０は、データ書き込み時に、第２磁化固定領域１２の代わりに磁壁ＤＷを停止させるために用いられる。図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して、本実施の形態におけるデータ書き込み動作を説明する。尚、図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて、磁化記録層１０及び補助配線６０のみ図示されており、他の層は省略されている。
【００５８】
まず、図１３Ａに示される状態を考える。図１３Ａにおいて、磁壁ＤＷは、第１磁化固定領域１１と磁化反転領域１３との間の第１境界Ｂ１に存在している。その磁壁ＤＷを移動させるために、第１書き込み電流ＩＷ１が第２電流供給端子Ｔ２から第１電流供給端子Ｔ１に供給される。その結果、磁壁ＤＷが第１境界Ｂ１から＋Ｘ方向に移動する。
【００５９】
このとき、補助配線６０には、−Ｙ方向の補助電流ＩＡが供給される。この補助電流ＩＡによって、補助磁界ＨＡが“局所的”に生成され、第２磁化固定領域１２に相当する領域（磁化記録層１０の端部のうち、第１磁化固定領域１１とは逆側の端部）には、＋Ｘ方向の成分を有する補助磁界ＨＡが印加される。後に説明されるように、このような面内方向の磁界成分は、磁壁移動が発生するしきい値電流密度を増加させる。すなわち、面内方向の磁界成分を有する補助磁界ＨＡの印加により、磁壁ＤＷは移動しにくくなる。結果として、図１３Ｂに示されるように、磁壁ＤＷは、磁化記録層１０中の位置Ｂ３において停止する。磁壁ＤＷが磁化記録層１０から抜け出ることが防止される。
【００６０】
図１４は、しきい値電流密度の面内磁界強度依存性を示すグラフ図である。縦軸は、磁壁移動が発生するしきい値電流密度を表し、横軸は、磁化記録層１０に印加されるＸ方向の面内磁界を表している。尚、図１４に示される結果は、Ｌａｎｄａｕ−Ｌｉｆｓｈｉｔｚ−Ｇｉｌｂｅｒｔ（ＬＬＧ）方程式に基づく磁壁１次元モデルを用いたシミュレーションにより得られた。黒丸は磁壁の回転方向が右方向の場合を表し、三角は磁壁の回転方向が左方向の場合を表す。図１４に示されるように、Ｘ方向に沿った面内磁界が十分に印加されると、しきい値電流密度が増加することが分かる。その結果、磁壁ＤＷは移動しにくくなる。
【００６１】
尚、磁化記録層１０中のある位置で停止した磁壁ＤＷは、外力が働かない限り、その位置に安定して留まり続けることができる。それは、垂直磁気異方性を有する材料においては、無数のピニングサイトが存在し、それらが十分な熱安定性を有するためである。
【００６２】
本実施の形態によれば、第２磁化固定領域１２が省略されるため、磁化記録層１０の磁気設計及び初期化が容易になる。また、第２磁化固定領域１２及び第２磁性層４２が省略されるため、製造プロセス数も低減される。
【００６３】
６．第６の実施の形態
図１５Ａ〜図１５Ｃは、本発明の第６の実施の形態に係る磁壁移動素子１の構成を示している。図１５Ａは斜視図であり、図１５Ｂは平面図であり、図１５Ｃは側面図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略される。
【００６４】
本実施の形態によれば、磁化記録層１０は、磁化反転領域１３だけを備えている。第１磁化固定領域１１、第１磁性層４１、第２磁化固定領域１２及び第２磁性層４２は省略されている。その代わり、図１５Ａ〜図１５Ｃに示されるように、第１補助配線６１及び第２補助配線６２が設けられている。第１補助配線６１及び第２補助配線６２は、磁化記録層１０から電気的に絶縁されている。
【００６５】
第１補助配線６１は、第１磁化固定領域１１に相当する領域にＸ方向の磁界成分を印加できるように配置されている。例えば、図１５Ａ〜図１５Ｃでは、第１補助配線６１は、Ｙ方向に延在しており、且つ、第１磁化固定領域１１に相当する領域に部分的にオーバーラップしている。
【００６６】
第２補助配線６２は、第２磁化固定領域１２に相当する領域にＸ方向の磁界成分を印加できるように配置されている。例えば、図１５Ａ〜図１５Ｃでは、第２補助配線６２は、Ｙ方向に延在しており、且つ、第２磁化固定領域１２に相当する領域に部分的にオーバーラップしている。
【００６７】
既出の第５の実施の形態と同様に、補助配線６１、６２は、データ書き込み時に、磁化固定領域１１、１２の代わりに磁壁ＤＷを停止させるために用いられる。図１６Ａ及び図１６Ｂを参照して、本実施の形態におけるデータ書き込み動作を説明する。尚、図１６Ａ及び図１６Ｂにおいて、磁化記録層１０及び補助配線６１、６２のみ図示されており、他の層は省略されている。
【００６８】
図１６Ａに示されるように、第１書き込み電流ＩＷ１の供給と同時に、第２補助配線６２には＋Ｙ方向の第１補助電流ＩＡ１が供給される。この第１補助電流ＩＡ１によって、第１補助磁界ＨＡ１が“局所的”に生成され、第２磁化固定領域１２に相当する領域（磁化記録層１０の一方の端部）には、−Ｘ方向の成分を有する第１補助磁界ＨＡ１が印加される。上述の通り、このような面内方向の磁界成分は、磁壁移動が発生するしきい値電流密度を増加させる。すなわち、面内方向の磁界成分を有する第１補助磁界ＨＡ１の印加により、磁壁ＤＷは移動しにくくなる。結果として、図１６Ａに示されるように、磁壁ＤＷは、磁化記録層１０中で停止する。
【００６９】
図１６Ｂに示されるように、第２書き込み電流ＩＷ２の供給と同時に、第１補助配線６１には＋Ｙ方向の第２補助電流ＩＡ２が供給される。この第２補助電流ＩＡ２によって、第２補助磁界ＨＡ２が“局所的”に生成され、第１磁化固定領域１１に相当する領域（磁化記録層１０の他方の端部）には、−Ｘ方向の成分を有する第２補助磁界ＨＡ２が印加される。上述の通り、このような面内方向の磁界成分は、磁壁移動が発生するしきい値電流密度を増加させる。すなわち、面内方向の磁界成分を有する第２補助磁界ＨＡ２の印加により、磁壁ＤＷは移動しにくくなる。結果として、図１６Ｂに示されるように、磁壁ＤＷは、磁化記録層１０中で停止する。
【００７０】
本実施の形態によれば、第１磁化固定領域１１及び第２磁化固定領域１２が省略されるため、磁化記録層１０の磁気設計及び初期化が容易になる。また、第１磁化固定領域１１、第１磁性層４１、第２磁化固定領域１２及び第２磁性層４２が省略されるため、製造プロセス数も低減される。
【００７１】
７．第７の実施の形態
既出の第１〜第４の実施の形態において、初期化配線５０を、第５〜第６の実施の形態で説明されたような補助配線として利用することもできる。すなわち、データ書き込み時に、初期化配線５０に補助電流ＩＡが供給される。これにより、磁化固定領域１１、１２に磁壁ＤＷが侵入しにくくなる。
【００７２】
以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。
【００７３】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００７４】
（付記１）
磁壁移動型の磁気ランダムアクセスメモリであって、
垂直磁化膜である磁化記録層と、
前記磁化記録層から電気的に絶縁された初期化配線と
を備え、
前記磁化記録層は、
磁化方向が第１方向に固定された第１磁化固定領域と、
磁化方向が第２方向に固定された第２磁化固定領域と、
磁化方向が反転可能であり、前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間をつなぐように設けられた磁化反転領域と
を有し、
前記第１磁化固定領域あるいは前記第２磁化固定領域と前記磁化反転領域との境界には磁壁が形成され、
前記磁壁を前記磁化記録層に導入する初期化処理の際、前記初期化配線には初期化電流が流れ、前記初期化電流によって前記磁化記録層には電流誘起磁界が印加され、
前記電流誘起磁界の強度あるいは方向が前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域とで異なるように、前記初期化配線が配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。
【００７５】
（付記２）
付記１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化処理の際、前記第１磁化固定領域には前記第１方向の成分を有する第１電流誘起磁界が印加され、前記第２磁化固定領域には前記第２方向の成分を有する第２電流誘起磁界が印加される
磁気ランダムアクセスメモリ。
【００７６】
（付記３）
付記２に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化配線は、前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間に挟まれた領域の下方あるいは上方に配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。
【００７７】
（付記４）
付記２に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化配線は、
前記第１磁化固定領域の側方に配置され、前記初期化処理の際に第１初期化電流が流れる第１初期化配線と、
前記第２磁化固定領域の側方に配置され、前記初期化処理の際に第２初期化電流が流れる第２初期化配線と
を備え、
前記第１初期化電流によって前記第１磁化固定領域には前記第１電流誘起磁界が印加され、
前記第２初期化電流によって前記第２磁化固定領域には前記第２電流誘起磁界が印加される
磁気ランダムアクセスメモリ。
【００７８】
（付記５）
付記１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第１磁化固定領域は、前記磁化反転領域との境界面以外に側面を有し、
前記第２磁化固定領域は、前記磁化反転領域との境界面以外に側面を有し、
前記第１初期化配線は、前記第１磁化固定領域の前記側面を囲むように配置されており、
前記第２初期化配線は、前記第２磁化固定領域の前記側面を囲むように配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。
【００７９】
（付記６）
付記１に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記初期化配線は、前記第１磁化固定領域及び前記第２磁化固定領域のうち一方の側方に配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。
【００８０】
（付記７）
付記６に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
前記第１磁化固定領域及び前記第２磁化固定領域のうち前記一方は、前記磁化反転領域との境界面以外に側面を有し、
前記初期化配線は、前記側面を囲むように配置されている
磁気ランダムアクセスメモリ。
【００８１】
（付記８）
付記１乃至７のいずれか一項に記載の磁気ランダムアクセスメモリであって、
更に、
前記第１磁化固定領域に電気的に接続された第１電流供給端子と、
前記第２磁化固定両機に電気的に接続された第２電流供給端子と
を備え、
データ書き込み時、書き込み電流が前記第１電流供給端子と前記第２電流供給端子との間に供給される
磁気ランダムアクセスメモリ。
【００８２】
（付記９）
磁気ランダムアクセスメモリの初期化方法であって、
前記磁気ランダムアクセスメモリは、
垂直磁化膜である磁化記録層と、
前記磁化記録層から電気的に絶縁された初期化配線と
を備え、
前記磁化記録層は、
第１磁化固定領域と、
第２磁化固定領域と、
前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域との間をつなぐように設けられた磁化反転領域と
を有し、
前記初期化配線には初期化電流が流れ、前記初期化電流によって前記磁化記録層には電流誘起磁界が印加され、
前記電流誘起磁界の強度あるいは方向が前記第１磁化固定領域と前記第２磁化固定領域とで異なるように、前記初期化配線が配置されており、
前記初期化方法は、
前記磁化記録層に第１方向の外部磁界を印加し、前記磁化記録層の磁化方向を前記第１方向に向けるステップと、
前記磁化記録層に第２方向の外部磁界を印加すると共に、前記初期化配線に前記初期化電流を供給することにより、前記第１磁化固定領域の磁化方向を前記第１方向に維持したまま、前記第２磁化固定領域の磁化方向を前記第２方向に反転させるステップと
を含む
磁気ランダムアクセスメモリの初期化方法。
【００８３】
（付記１０）
磁壁移動型の磁気ランダムアクセスメモリであって、
垂直磁化膜であり、磁壁を有する磁化記録層と、
データ書き込み時に、前記磁壁を移動させるための書き込み電流を前記磁化記録層に供給する電流供給端子と、
前記磁化記録層から電気的に絶縁され、前記データ書き込み時に補助電流が流れる補助配線と
を備え、
前記補助電流によって、前記磁化記録層の少なくとも一方の端部には、面内方向の補助磁界が印加される
磁気ランダムアクセスメモリ。
【符号の説明】
【００８４】
１    磁壁移動素子
１０    磁化記録層
１１    第１磁化固定領域
１２    第２磁化固定領域
１３    磁化反転領域
２０    トンネルバリア層
３０    磁化固定層
４１    第１磁性層
４２    第２磁性層
５０    初期化配線
５１    第１初期化配線
５２    第２初期化配線
６０    補助配線
６１    第１補助配線
６２    第２補助配線
Ｂ１    第１境界
Ｂ２    第２境界
ＤＷ    磁壁
ＨＡ    補助磁界
ＨＡ１  第１補助磁界
ＨＡ２  第２補助磁界
ＨＥ１  第１外部磁界
ＨＥ２  第２外部磁界
ＨＩ    電流誘起磁界
ＨＩ１  第１電流誘起磁界
ＨＩ２  第２電流誘起磁界
ＩＡ    補助電流
ＩＡ１  第１補助電流
ＩＡ２  第２補助電流
ＩＩ    初期化電流
ＩＩ１  第１初期化電流
ＩＩ２  第２初期化電流
ＩＲ    読み出し電流
ＩＷ１  第１書き込み電流
ＩＷ２  第２書き込み電流
Ｔ１    第１電流供給端子
Ｔ２    第２電流供給端子
Ｔ３    第３電流供給端子
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
0005633238.tif 000005
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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