(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に延在する複数の第１配線を形成する第１配線層と、
前記第１配線層とは所定間隔を隔てて配置された、前記第１方向とは異なる第２方向に延在する複数の第２配線を形成する第２配線層と、
複数の前記第１配線と複数の前記第２配線の交点に配置された複数の記憶セルとを備え、
前記第１配線層は、前記第２配線層よりも比抵抗が低く且つ長期信頼性が高い導電性材料から作られており、
複数の前記記憶セルの各々は、前記第１配線層の側に配置され且つ磁化の向きが固定された強磁性の固定層と、前記第２配線層の側に配置され且つ磁化の向きが可変の強磁性の記憶層と、前記固定層および前記記憶層の間に配置されると共にそれら固定層および記憶層を電気的に絶縁する絶縁層とを有しており、しかも、前記第１配線に流れる第１電流が誘起する第１誘起磁界と前記第２配線に流れる第２電流とが誘起する第２誘起磁界の合成磁界を利用して、前記記憶層の磁化の向きを変えることによって情報を磁気的に記憶する不揮発性磁気記憶装置。
【請求項２】
前記記憶セルの各々が、前記第１配線と前記第２配線の間に前記絶縁層を貫通して流れるトンネル電流の値が、磁気抵抗効果によって変化することを利用して情報を再生する請求項１に記載の不揮発性磁気記憶装置。
【請求項３】
前記第１配線層が銅を主成分とする導電性材料で作られ、前記第２配線層がアルミニウムを主成分とする導電性材料で作られている請求項１または２に記載の不揮発性磁気記憶装置。
【請求項４】
前記記憶セルの各々が、前記固定層と前記記憶層の磁化の向きが互いに平行であるか反平行であるかによって変化する電気抵抗値を利用して２値情報を再生する請求項１〜３のいずれかに記載の不揮発性磁気記憶装置。
【請求項５】
第１方向に延在する複数の第１配線を形成する、銅を主成分とする導電性材料からなる第１配線層と、
前記第１配線層とは所定間隔を隔てて配置され且つ前記第１方向とは異なる第２方向に延在する複数の第２配線を形成する、アルミニウムを主成分とする導電性材料からなる第２配線層と、
複数の前記第１配線と複数の前記第２配線の交点に配置された複数の記憶セルとを備え、
前記記憶セルの各々は、対応する前記第１配線に接触せしめられ且つ磁化の向きが固定された強磁性の固定層と、対応する前記第２配線に接触せしめられ且つ磁化の向きが可変の強磁性の記憶層と、前記固定層および前記記憶層の間に配置されると共にそれら固定層と記憶層を電気的に絶縁する絶縁層とを有しており、しかも、前記第１配線に流れる第１電流が誘起する第１誘起磁界と前記第２配線に流れる第２電流とが誘起する第２誘起磁界の合成磁界を利用して、前記記憶層の磁化の向きを変えることによって情報を磁気的に記憶する不揮発性磁気記憶装置。
【請求項６】
前記記憶セルの各々が、前記第１配線と前記第２配線の間に前記絶縁層を貫通して流れるトンネル電流の値が、磁気抵抗効果によって変化することを利用して情報を再生する請求項５に記載の不揮発性磁気記憶装置。
【請求項７】
複数の前記記憶セルのうちの一つに情報を記憶する際に、その所望の記憶セルに接続された前記第１配線と前記第２配線とがそれぞれ選択され、それら選択された第１配線と第２配線に所定の値の前記第１電流と前記第２電流をそれぞれ流して前記第１誘起磁界と前記第２誘起磁界を誘起させる請求項５または６に記載の不揮発性磁気記憶装置。
【請求項８】
前記記憶セルの各々が、前記固定層と前記記憶層の磁化の向きが互いに平行であるか反平行であるかによって変化する電気抵抗値を利用して２値情報を再生する請求項５〜７のいずれかに記載の不揮発性磁気記憶装置。
【請求項９】
基板上に第１配線層を形成する工程と、
前記第１配線層をパターン化して第１方向に延在する複数の第１配線を形成する工程と、
前記第１配線層の上に複数の記憶セルを形成する工程と、
複数の前記記憶セルの上に、前記第１配線層と所定間隔を隔てて第２配線層を形成する工程と、
前記第２配線層をパターン化して前記第１方向とは異なる第２方向に延在する複数の第２配線を形成する工程とを備え、
前記第１配線層は、前記第２配線層よりも比抵抗が低く且つ長期信頼性が高い導電性材料から形成されており、
複数の前記記憶セルは、複数の前記第１配線と複数の前記第２配線の交点に配置されており、
前記記憶セルの各々は、前記第１配線層の側に配置され且つ磁化の向きが固定された強磁性の固定層と、前記第２配線層の側に配置され且つ磁化の向きが可変の強磁性の記憶層と、前記固定層および前記記憶層の間に配置されると共にそれら固定層および記憶層を電気的に絶縁する絶縁層とを有しており、しかも、前記第１配線に流れる第１電流が誘起する第１誘起磁界と前記第２配線に流れる第２電流とが誘起する第２誘起磁界の合成磁界を利用して、前記記憶層の磁化の向きを変えることによって情報を磁気的に記憶する不揮発性磁気記憶装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１配線層が銅を主成分とする導電性材料で作られ、前記第２配線層がアルミニウムを主成分とする導電性材料で作られる請求項９または１０に記載の不揮発性磁気記憶装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１配線層のパターン化が、
複数の前記第１配線に対応する箇所に溝を有する絶縁膜を前記基板上に形成する工程と、
前記絶縁膜の上に前記第１配線層を形成して前記溝をその第１配線層で充填する工程と、
前記第１配線層を研磨により選択的に除去し、もって前記絶縁膜の前記溝の内部に前記第１配線層を選択的に残す工程とを含む請求項９または１０に記載の不揮発性磁気記憶装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２配線層のパターン化が、リソグラフィーおよびエッチングによって行われる請求項９〜１１のいずれかに記載の不揮発性磁気記憶装置の製造方法。
【請求項１３】
基板上に銅を主成分とする導電性材料からなる第１配線層を形成する工程と、
前記第１配線層をパターン化して第１方向に延在する複数の第１配線を形成する工程と、
前記第１配線層の上に複数の記憶セルを形成する工程と、
複数の前記記憶セルの上に、前記第１配線層と所定間隔を隔ててアルミニウムを主成分とする導電性材料からなる第２配線層を形成する工程と、
前記第２配線層をパターン化して前記第１方向とは異なる第２方向に延在する複数の第２配線を形成する工程とを備え、
複数の前記記憶セルは、複数の前記第１配線と複数の前記第２配線の交点に配置されており、
前記記憶セルの各々は、対応する前記第１配線に接触せしめられ且つ磁化の向きが固定された強磁性の固定層と、対応する前記第２配線に接触せしめられ且つ磁化の向きが可変の強磁性の記憶層と、前記固定層および前記記憶層の間に配置されると共にそれら固定層と記憶層を電気的に絶縁する絶縁層とを有しており、しかも、前記第１配線に流れる第１電流が誘起する第１誘起磁界と前記第２配線に流れる第２電流とが誘起する第２誘起磁界の合成磁界を利用して、前記記憶層の磁化の向きを変えることによって情報を磁気的に記憶する不揮発性磁気記憶装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１配線層のパターン化が、
複数の前記第１配線に対応する箇所に溝を有する絶縁膜を前記基板上に形成する工程と、
前記絶縁膜の上に前記第１配線層を形成して前記溝をその第１配線層で充填する工程と、
前記第１配線層を研磨により選択的に除去し、もって前記絶縁膜の前記溝の内部に前記第１配線層を選択的に残す工程とを含む請求項１３に記載の不揮発性磁気記憶装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第２配線層のパターン化が、リソグラフィーおよびエッチングによって行われる請求項１３または１４に記載の不揮発性磁気記憶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気的に書き換え可能な不揮発性記憶装置に関し、さらに言えば、磁化の向きを変えることにより情報を記憶セルに記憶し、その記憶した情報をいわゆる「トンネル磁気抵抗効果（Tunneling Magnetoresistance Effect）」を利用して再生する不揮発性磁気記憶装置と、その不揮発性磁気記憶装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の不揮発性磁気記憶装置では、各記憶セルが、薄い絶縁層をその両側から強磁性層で挟んで形成される「磁気トンネル接合（Magnetic Tunneling Junction、ＭＴＪ）」を備えている。二つの強磁性層間に電圧を印加すると、量子力学的なトンネル現象によって、一方の強磁性層内にある電子が絶縁層を貫通して他方の強磁性層内に進入する。このようにして、磁気トンネル接合を貫通して「トンネル電流」が流れる。
【０００３】
磁気トンネル接合の電気抵抗値は、二つの強磁性層の磁化の向きに応じて変化する。すなわち、二つの強磁性層の磁化の向きが平行のときに、磁気トンネル接合の電気抵抗値は最小となり、それら強磁性層の磁化の向きが反平行のときに最大となる。したがって、一方の強磁性層の磁化を固定し、他方の強磁性層の磁化の向きを印加磁界（外部磁界）によって変化するように構成すると、印加磁界の向きによって磁気トンネル接合の電気抵抗値が変化する、すなわちトンネル電流の電流値が変化する。こうして、トンネル電流の電流値を感知することによって、記憶セルに記憶した情報の読み出し（再生）が可能となる。
【０００４】
二つの強磁性層の厚さは任意であるが、量子力学的なトンネル現象を利用するので、絶縁層の厚さは数ｎｍ程度と極めて小さくしなければならない。
【０００５】
この種の不揮発性磁気記憶装置の動作原理については、例えば特開２０００−８２７９１号公報に開示されている。
【０００６】
一般に、この種の不揮発性磁気記憶装置では、上述した磁気トンネル接合を用いた多数の記憶セルがマトリックス状に配置され、それら記憶セルの上下には、所定間隔をあけて上位配線層と下位配線層がほぼ平行に配置される。低電気抵抗の導電性材料からなる上位配線層は、所定形状にパターン化されて複数のビット線を形成する。同様に、低電気抵抗の導電性材料からなる下位配線層も、所定形状にパターン化されて複数のワード線を形成する。それらワード線は、前記ビット線と直交する。このような構成を持つ不揮発性磁気記憶装置は、磁気ランダム・アクセス・メモリ（Magnetic Random-Access Memory、ＭＲＡＭ）と呼ばれている。
【０００７】
ＭＲＡＭの各記憶セルの上位にある強磁性層は、外部磁界の向きによって磁化の向きが変化する「記憶層」であり、対応するビット線に電気的に接続されている。各記憶セルの下位にある強磁性層は、磁化の向きが固定された「固定層」であり、対応するワード線に電気的に接続されている。そして、所望の記憶セルに対して情報を記録する（書き込む）際には、その記憶セルに電気的に接続されたワード線とビット線を選択し、それら選択したワード線とビット線にそれぞれ所定の書き込み電流を流す。すると、それら書き込み電流により、それらワード線とビット線の周囲に書き込み電流の電流値に応じた磁界が誘起されるので、それら二つの誘起磁界の合成磁界によって上位の強磁性層すなわち「記憶層」の磁化の向きがその合成磁界に応じて変化する。
【０００８】
こうして変化した記憶層の磁化の向きが、同じ記憶セルの下位の強磁性層すなわち「固定層」の磁化の向きと同じであれば、固定層と記憶層の磁化の向きが「平行」となり、固定層の磁化の向きとは逆であれば、固定層と記憶層の磁化の向きが「反平行」となる。こうして、記憶層の磁化の向きを変えることにより、所望の記憶セルに２値情報の「０」または「１」が書き込まれる。
【０００９】
所望の記憶セルに書き込む値を変える場合には、その記憶セルに電気的に接続されたワード線とビット線に流す書き込み電流のいずれか一方の向きを逆にする（つまり反転する）。こうすると、それら二つの書き込み電流により、ワード線とビット線の周囲に誘起される磁界の合成磁界の向きが変化し、その結果、記憶層の磁化の向きを逆にする、つまり逆の値を書き込むことができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＭＲＡＭでは、ビット線を形成する上位配線層とワード線を形成する下位配線層は、同じ材料で作られるのが通常である。例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）、あるいはそれらＡｌまたはＣｕを主成分とする合金で作られる。これは、製造プロセスを簡単にする、コスト上昇を抑える等のためである。しかし、本発明者は、従来のＭＲＡＭには以下に述べるような問題があることを見出した。
【００１１】
すなわち、記憶セルと、上位配線（ビット線）および下位配線（ワード線）は、上述したような構成・配置を持つので、各記憶セルの上位の強磁性層（記憶層）は上位配線（ビット線）に近い位置にあり、下位配線（ワード線）とは少し離れた位置にある。
【００１２】
一般に、ある直線に沿って空間を流れる電流が距離ｄだけ離れた地点に誘起する磁界の強度Ｈは、その電流の大きさＩに比例し、距離ｄに反比例する。つまり、Ｈ＝ｋＩ／ｄである（ｋは定数）。このため、あるビット線に流れる電流が対応する記憶セルの上位の強磁性層（記憶層）に生成する誘起磁界の強度は、その記憶セルに対応するワード線に流れる電流が生成する誘起磁界の強度よりも大きい。そこで、それら二つの誘起磁界強度を互いに等しくするには、そのワード線を流れる電流の値を対応するビット線を流れる電流の値よりも大きくする必要がある。
【００１３】
しかし、こうすると、ビット線とワード線とは同じ材料で形成されているので、ビット線より大きな電流が流されるワード線の長期信頼性は、ビット線のそれよりも低下する。これを避けるには、ワード線の電流密度がビット線のそれとほぼ同じになるように、ワード線の断面積を拡大しなければならない。具体的には、ワード線の幅あるいは厚さまたはそれらの両方をビット線のそれよりも大きくしなければならない。
【００１４】
しかし、ワード線の厚さをビット線のそれよりも大きくすると、上位配線層に生じる段差（凹凸、うねり）が大きくなる、下位配線層の加工精度が低下する、といった別の問題が生じてしまう。ワード線の幅をビット線のそれよりも大きくした場合には、上位配線層におけるビット線のピッチよりも下位配線層におけるワード線のピッチが大きくなり、その結果、配線のレイアウトにアンバランスが生じる、記憶セルや配線のレイアウト設計が困難となる、といった問題が生じる。
【００１５】
本発明は、このような問題を解消するためになされたもので、その目的とするところは、長期信頼性やレイアウトに関する問題を生じることなく、記憶セルを挟む二つの配線に流れる電流によってその記憶セルの記憶層に生成される誘起磁界強度をほぼ等しくすることができる不揮発性磁気記憶装置とその製造方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、記憶セルを挟む二つの配線の断面積をほぼ等しく保ちながら、それら二つの配線に流れる電流によってその記憶セルの記憶層に生成される誘起磁界強度をほぼ等しくすることができる不揮発性磁気記憶装置とその製造方法を提供することにある。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、最適な記憶セル・アレイを設計できる不揮発性磁気記憶装置とその製造方法を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、以下の説明から明らかになる。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
（１）  本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置は、
第１方向に延在する複数の第１配線を形成する第１配線層と、
前記第１配線層とは所定間隔を隔てて配置された、前記第１方向とは異なる第２方向に延在する複数の第２配線を形成する第２配線層と、
複数の前記第１配線と複数の前記第２配線の交点に配置された複数の記憶セルとを備え、
前記第１配線層は、前記第２配線層よりも比抵抗が低く且つ長期信頼性が高い導電性材料から作られており、
複数の前記記憶セルの各々は、前記第１配線層の側に配置され且つ磁化の向きが固定された強磁性の固定層と、前記第２配線層の側に配置され且つ磁化の向きが可変の強磁性の記憶層と、前記固定層および前記記憶層の間に配置されると共にそれら固定層および記憶層を電気的に絶縁する絶縁層とを有しており、しかも、前記第１配線に流れる第１電流が誘起する第１誘起磁界と前記第２配線に流れる第２電流とが誘起する第２誘起磁界の合成磁界を利用して、前記記憶層の磁化の向きを変えることによって情報を磁気的に記憶する。
【００２０】
（２）  本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置では、複数の記憶セルの各々が、第１配線層の側に配置され且つ磁化の向きが固定された強磁性の固定層と、第２配線層の側に配置され且つ磁化の向きが可変の強磁性の記憶層と、固定層および記憶層の間に配置されると共にそれら固定層と記憶層とを電気的に絶縁する絶縁層とを有している。このため、各記憶セルの記憶層は第２配線層に近い位置にあり、第１配線層からは少し離れている。したがって、第２配線層内の各第２配線を流れる電流による誘起磁界強度を第１配線層内の各第１配線を流れる電流による誘起磁界強度と等しくするためには、各第１配線を流れる電流の値を各第２配線を流れる電流の値よりも大きくする必要がある。
【００２１】
この要請に対応するために、本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置では、第１配線層が第２配線層の導電性材料よりも比抵抗が低く且つ長期信頼性が高い導電性材料から作られている。よって、各第１配線の断面積を拡大（つまり、各第１配線の幅あるいは厚さまたは幅と厚さの両方を拡大）せずに、また長期信頼性の問題を生じずに、各第１配線を流れる電流の値を各第２配線を流れる電流の値よりも大きくし、もって各第１配線と第２配線を流れる電流が記憶セルの記憶層に生成する誘起磁界強度を等しくできる。
【００２２】
また、各第１配線の断面積の拡大が不要なので、第１配線と第２配線や記憶セルのレイアウトがアンバランスとならない。よって、レイアウトに関する問題も生じない。つまり、記憶セル・アレイの最適設計が可能となる。
【００２３】
（３）  本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置の好ましい例では、前記記憶セルの各々が、前記第１配線と前記第２配線の間に前記絶縁層を貫通して流れるトンネル電流の値が、磁気抵抗効果によって変化することを利用して情報を再生する。
【００２４】
本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置の他の好ましい例では、前記第１配線層が銅を主成分とする導電性材料で作られ、前記第２配線層がアルミニウムを主成分とする導電性材料で作られる。
【００２５】
本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置のさらに他の好ましい例では、前記記憶セルの各々が、前記固定層と前記記憶層の磁化の向きが互いに平行であるか反平行であるかによって変化する電気抵抗値を利用して２値情報を再生する。
【００２６】
（４）  本発明の第２の不揮発性磁気記憶装置は、
第１方向に延在する複数の第１配線を形成する、銅を主成分とする導電性材料からなる第１配線層と、
前記第１配線層とは所定間隔を隔てて配置され且つ前記第１方向とは異なる第２方向に延在する複数の第２配線を形成する、アルミニウムを主成分とする導電性材料からなる第２配線層と、
複数の前記第１配線と複数の前記第２配線の交点に配置された複数の記憶セルとを備え、
前記記憶セルの各々は、対応する前記第１配線に接触せしめられ且つ磁化の向きが固定された強磁性の固定層と、対応する前記第２配線に接触せしめられ且つ磁化の向きが可変の強磁性の記憶層と、前記固定層および前記記憶層の間に配置されると共にそれら固定層と記憶層を電気的に絶縁する絶縁層とを有しており、しかも、前記第１配線に流れる第１電流が誘起する第１誘起磁界と前記第２配線に流れる第２電流とが誘起する第２誘起磁界の合成磁界を利用して、前記記憶層の磁化の向きを変えることによって情報を磁気的に記憶する。
【００２７】
（５）  本発明の第２の不揮発性磁気記憶装置は、本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置において、第１配線層を銅を主成分とする導電性材料により作り、第２配線層をアルミニウムを主成分とする導電性材料により作ったものに相当する。したがって、本発明の第２の不揮発性磁気記憶装置では、本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置で述べたのと同じ理由により同じ効果が得られる。
【００２８】
（６）  本発明の第２の不揮発性磁気記憶装置の好ましい例では、前記記憶セルの各々が、前記第１配線と前記第２配線の間に前記絶縁層を貫通して流れるトンネル電流の値が、磁気抵抗効果によって変化することを利用して情報を再生する。
【００２９】
本発明の第２の不揮発性磁気記憶装置の他の好ましい例では、複数の前記記憶セルのうちの一つに情報を記憶する際に、その所望の記憶セルに接続された前記第１配線と前記第２配線とがそれぞれ選択され、それら選択された第１配線と第２配線に所定の値の前記第１電流と前記第２電流をそれぞれ流して前記第１誘起磁界と前記第２誘起磁界を誘起させる。
【００３０】
本発明の第２の不揮発性磁気記憶装置のさらに他の好ましい例では、前記記憶セルの各々が、前記固定層と前記記憶層の磁化の向きが互いに平行であるか反平行であるかによって変化する電気抵抗値を利用して２値情報を再生する。
【００３１】
（７）  本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置の製造方法は、上記（１）で述べた本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置を製造する方法であって、
基板上に第１配線層を形成する工程と、
前記第１配線層をパターン化して第１方向に延在する複数の第１配線を形成する工程と、
前記第１配線層の上に複数の記憶セルを形成する工程と、
複数の前記記憶セルの上に、前記第１配線層と所定間隔を隔てて第２配線層を形成する工程と、
前記第２配線層をパターン化して前記第１方向とは異なる第２方向に延在する複数の第２配線を形成する工程とを備え、
前記第１配線層は、前記第２配線層よりも比抵抗が低く且つ長期信頼性が高い導電性材料から形成されており、
複数の前記記憶セルは、複数の前記第１配線と複数の前記第２配線の交点に配置されており、
前記記憶セルの各々は、前記第１配線層の側に配置され且つ磁化の向きが固定された強磁性の固定層と、前記第２配線層の側に配置され且つ磁化の向きが可変の強磁性の記憶層と、前記固定層および前記記憶層の間に配置されると共にそれら固定層および記憶層を電気的に絶縁する絶縁層とを有しており、しかも、前記第１配線に流れる第１電流が誘起する第１誘起磁界と前記第２配線に流れる第２電流とが誘起する第２誘起磁界の合成磁界を利用して、前記記憶層の磁化の向きを変えることによって情報を磁気的に記憶する。
【００３２】
（８）  本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置の製造方法では、第１配線層を、第２配線層よりも比抵抗が低く且つ長期信頼性が高い材料から形成するので、上記（１）で述べた本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置を製造できることが明らかである。
【００３３】
（９）  本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置の製造方法の好ましい例では、前記第１配線層が銅を主成分とする導電性材料で作られ、前記第２配線層がアルミニウムを主成分とする導電性材料で作られる。
【００３４】
本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置の製造方法の他の好ましい例では、前記第１配線層のパターン化が、
複数の前記第１配線に対応する箇所に溝を有する絶縁膜を前記基板上に形成する工程と、
前記絶縁膜の上に前記第１配線層を形成して前記溝をその第１配線層で充填する工程と、
前記第１配線層を研磨により選択的に除去し、もって前記絶縁膜の前記溝の内部に前記第１配線層を選択的に残す工程とを含む。
【００３５】
本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記第２配線層のパターン化が、リソグラフィーおよびエッチングによって行われる。
【００３６】
（１０）  本発明の第２の不揮発性磁気記憶装置の製造方法は、上記（７）で述べた本発明の第２の不揮発性磁気記憶装置を製造する方法であって、
基板上に銅を主成分とする導電性材料からなる第１配線層を形成する工程と、
前記第１配線層をパターン化して第１方向に延在する複数の第１配線を形成する工程と、
前記第１配線層の上に複数の記憶セルを形成する工程と、
複数の前記記憶セルの上に、前記第１配線層と所定間隔を隔ててアルミニウムを主成分とする導電性材料からなる第２配線層を形成する工程と、
前記第２配線層をパターン化して前記第１方向とは異なる第２方向に延在する複数の第２配線を形成する工程とを備え、
複数の前記記憶セルは、複数の前記第１配線と複数の前記第２配線の交点に配置されており、
前記記憶セルの各々は、対応する前記第１配線に接触せしめられ且つ磁化の向きが固定された強磁性の固定層と、対応する前記第２配線に接触せしめられ且つ磁化の向きが可変の強磁性の記憶層と、前記固定層および前記記憶層の間に配置されると共にそれら固定層と記憶層を電気的に絶縁する絶縁層とを有しており、しかも、前記第１配線に流れる第１電流が誘起する第１誘起磁界と前記第２配線に流れる第２電流とが誘起する第２誘起磁界の合成磁界を利用して、前記記憶層の磁化の向きを変えることによって情報を磁気的に記憶する。
【００３７】
（１１）  本発明の第２の不揮発性磁気記憶装置の製造方法は、本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置の製造方法において、第１配線層を銅を主成分とする導電性材料により作り、第２配線層をアルミニウムを主成分とする導電性材料により作ったものに相当する。したがって、本発明の第２の不揮発性磁気記憶装置の製造方法では、本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置を製造できることが明らかである。
【００３８】
（１２）  本発明の第２の不揮発性磁気記憶装置の製造方法の好ましい例では、前記第１配線層のパターン化が、
複数の前記第１配線に対応する箇所に溝を有する絶縁膜を前記基板上に形成する工程と、
前記絶縁膜の上に前記第１配線層を形成して前記溝をその第１配線層で充填する工程と、
前記第１配線層を研磨により選択的に除去し、もって前記絶縁膜の前記溝の内部に前記第１配線層を選択的に残す工程とを含む。
【００３９】
本発明の第２の不揮発性磁気記憶装置の製造方法の他の好ましい例では、前記第２配線層のパターン化が、リソグラフィーおよびエッチングによって行われる。
【００４０】
（１３）  特開２０００−１９５２５０号公報には、本発明の不揮発性磁気記憶装置と同種の不揮発性磁気記憶装置が開示されている。しかし、同公報の不揮発性磁気記憶装置では、ビット線とワード線がいずれもＣｕＡｕにより形成されており、またビット線はＣｕやＡｌ等の低抵抗配線材料で代替できると記載されているだけである。したがって、第１配線層を第２配線層の導電性材料よりも比抵抗が低く且つ長期信頼性が高い導電性材料から作るという本発明の第１の不揮発性磁気記憶装置とは明らかに異なる。また、第１配線層を銅を主成分とする導電性材料から作り、第２配線層をアルミニウムを主成分とする導電性材料から作るという本発明の第２の不揮発性磁気記憶装置とも異なる。同公報には、ビット線に流れる電流とワード線に流れる電流が生成する二つの誘起磁界強度を互いに等しくするために、ワード線を流れる電流の値をビット線を流れる電流の値よりも大きくする必要がある、という本発明者の知見については、まったく開示・示唆がされていない。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００４２】
図１は、本発明の一実施形態の不揮発性磁気記憶装置（以下、ＭＲＡＭという）の記憶セル１０の概略構成を示す。この記憶セル１０は、下位配線（ワード線として機能する）１１と上位配線（ビット線として機能する）１５の間に配置されており、強磁性の固定層１２（厚さ：約２０ｎｍ）と絶縁層１３（厚さ：約１．５ｎｍ）と強磁性の記憶層１４（厚さ：約２０ｎｍ）とをこの順に積層した構造を持っている。固定層１２の下面は、下位配線１１の上面と接触しており、その接触によって固定層１２は下位配線１１と電気的に接続されている。記億層１４の上面は、上位配線１５の下面と接触しており、その接触によって記憶層１４は上位配線１５と電気的に接続されている。固定層１２と記憶層１４は、絶縁層１３によって電気的に絶縁されている。
【００４３】
強磁性の固定層１２と強磁性の記憶層１４用の材料は、特に限定されず、任意の強磁性材料で製作できる。例えば、Ｃｏ、Ｃｏ50Ｆｅ50、ＣｒＯ2、Ｆｅ3Ｏ4などで製作できる。絶縁層１３の材料も、特に限定されず、任意の絶縁性材料で製作できる。例えば、Ａｌ2Ｏ3である。
【００４４】
この実施形態では、下位配線１１は銅（Ｃｕ）から作られており、上位配線１５はアルミニウム（Ａｌ）から作られている。銅の電気的シート抵抗は約４０ｍΩ／□であり、アルミニウムの電気的シート抵抗は約１００ｍΩ／□であるから、下位配線１１の幅ＷDNと厚さＴDNをそれぞれ、上位配線１５の幅ＷUPと厚さＴUPに等しく設計した（つまり、ＷDN＝ＷUP、ＴDN＝ＴUP）場合、下位配線１１には上位配線１５の約２．５倍の大きさの電流を流すことが可能である。このため、下位配線１１に流れる電流が生成する誘起磁場は、最大で、上位配線１５に流れる電流が生成する誘起磁場の約２．５倍の強度を持つ。換言すれば、上位配線１５に流れる電流がその上位配線１５からある距離を持つ箇所に生成する誘起磁場は、最大で、下位配線１１に流れる電流がその下位配線１１からの距離が上位配線１５からの距離の約２．５倍である箇所に生成する誘起磁場とほぼ等しくなるのである。
【００４５】
また、銅からなる導電性材料からなる下位配線１１は、電流を流している間に生じる長期信頼性、すなわちいわゆる「エレクトロマイグレーション」に対する耐性が、アルミニウムからなる上位配線１５のそれよりも約１桁高い。このため、下位配線１１に上位配線１５の約２．５倍の大きさの電流を流しても、長期信頼性の問題は生じにくい。他方、銅からなる下位配線１１を形成する実際の製造工程は、アルミニウムからなる上位配線１５の場合よりも困難である。これは、前者の生成および加工が後者ほど容易にできないからである。
【００４６】
上記構成を持つ図１の記憶セル１０は、次のように動作する。
【００４７】
図１の記憶セル１０では、薄い絶縁層１３をその両側から強磁性の固定層１２と強磁性の記憶層１４で挟んで形成される「磁気トンネル接合（ＭＴＪ）」を備えている。その記憶セル１０に「０」または「１」の２値情報を書き込む（記録する）際には、次のようにして行う。
【００４８】
すなわち、記憶セル１０に「０」という値を記憶する場合には、図２に示すように、下位配線１１に図２に示す向きで書き込み電流Ｃ１を流し、それと同時に上位配線１５に図２に示す向きで書き込み電流Ｃ２を流す。この時、下位配線１１と上位配線１５とは、絶縁層１３で電気的に絶縁されているので、問題は生じない。
【００４９】
すると、書き込み電流Ｃ１により下位配線１１の周りに磁界Ｍ１が誘起されると同時に、書き込み電流Ｃ２により上位配線１５の周りに磁界Ｍ２が誘起される。両磁界Ｍ１とＭ２の合成磁界Ｍ１２の向きは、下位配線１１と上位配線１５に平行な平面内で図２に示す向きを向く。その結果、記憶セル１０の記憶層１４の磁化の向きは、図２中に示したように、固定層１２の磁化の向きと同じ、すなわち「平行」になる。なお、固定層１２の磁化の向きは、他の強磁性層（図示せず）との磁気的交換結合などの任意の方法によって、図２に示した向きに固定されている。
【００５０】
記憶セル１０に「１」という値を記憶する場合には、図３に示すように、下位配線１１に書き込み電流Ｃ１を流すと同時に、上位配線１５に図３に示す向きで書き込み電流Ｃ２’を流す。書き込み電流Ｃ２’の向きは、図２に示された書き込み電流Ｃ２の向きとは反対である。すると、書き込み電流Ｃ１により下位配線１１の周りに磁界Ｍ１が誘起されると同時に、書き込み電流Ｃ２’により上位配線１５の周りに磁界Ｍ２とは逆向きの磁界Ｍ２’が誘起される。両磁界Ｍ１とＭ２’の合成磁界Ｍ１２’の向きは、下位配線１１と上位配線１５に平行な平面内で図３に示す向きを向く。図３の合成磁界Ｍ１２’の向きは、下位配線１１と上位配線１５に平行な平面内で図２の合成磁界Ｍ１２を９０゜回転させたものに相当する。その結果、記憶セル１０の記憶層１４の磁化の向きは、図３中に示したように、固定層１２の磁化とは逆向き、すなわち「反平行」になる。
【００５１】
このようにして、記憶セル１０に「０」または「１」の値を記憶させることができる。
【００５２】
ここでは、書き込み電流Ｃ１の向きを変えずに書き込み電流Ｃ２の向きを逆にしているが、書き込み電流Ｃ２の向きを変えずに書き込み電流Ｃ１の向きを逆にしても同じ効果が得られることは、言うまでもない。
【００５３】
次に、記憶セル１０に書き込まれた「０」または「１」の値を持つ情報を読み出す（再生する）際には、図４に示すように、下位配線１１と上位配線１５の間に所定の電圧を印加し、記憶セル１０を貫通して下位配線１１から上位配線１５に向かうように、読み出し電流Ｃ３を流す。読み出し電流Ｃ３の経路１６は、図４に示すようになる。読み出し電流Ｃ３の向きは、図４に示した向きとは逆であってもよい。
【００５４】
この場合、下位配線１１と上位配線１５の間に印加された電圧は、固定層１２と記録層１４を介して絶縁層１３に作用する。その結果、絶縁層１３内で量子力学的なトンネル現象が生じて、記録層１４内にある電子が絶縁層１３を貫通して固定層１２内に進入する。こうして、絶縁層１３を貫通して「トンネル電流」が流れる。記録セル１０の電気抵抗は、トンネル電流の関数である。また、記録セル１０の電気抵抗値は、記録層１４と固定層１２の磁化の向きによって変化する。すなわち、記録層１４と固定層１２の磁化の向きが平行（値が「０」）のときに、記録セル１０の電気抵抗値は最小となり、反平行（値が「１」）のときに最大となる。
【００５５】
こうして、記憶セル１０のトンネル電流、すなわち読み出し電流Ｃ３の電流値を感知することによって、記憶セル１０に記憶した情報の読み出し（再生）が行われる。記録層１４に記録されている情報の値が「０」の時と「１」の時とで、絶縁層１３の電気抵抗値が１０％〜４０％変化する、と言われている。
【００５６】
この記憶セル１０では、上記のようにして、誘起磁界を利用して情報を記録し、「トンネルＭＲ効果」を利用して情報を再生するので、記憶された情報の書き込みと読み出しの双方を下位配線１１と上位配線１５を介して行うことができる。したがって、巨大磁気抵抗効果（Giant Magnetoresistance、ＧＭＲ）の場合のような、記憶された情報を読み出すための電極が不要となり、ＧＭＲを利用する場合に比べて電極構成が簡単になる利点がある。
【００５７】
次に、図１に示す構成を持つ記憶セル１０を用いて構成した本発明の一実施形態のＭＲＡＭについて、図５を参照しながら説明する。
【００５８】
図５に示すように、このＭＲＡＭは、複数の下位配線１１を一つの層（下位配線層）の中に所定間隔で互いに平行に配置し、また、複数の上位配線１５を一つの層（上位配線層）の中に所定間隔で互いに平行に配置している。下位配線層と上位配線層は、所定間隔で上下方向に離れて配置されている。複数の下位配線１１の延在する方向は、複数の上位配線１５が延在する方向に対して直交しており、したがって、それらの下位配線１１と上位配線１５はマトリックスを形成している。複数の下位配線１１は、それぞれワード線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、・・・・・として使用される。複数の上位配線１５は、それぞれビット線Ｂ１、Ｂ２、・・・・・として使用される。
【００５９】
複数の記憶セル１０は、下位配線層と上位配線層の間において、下位配線１１（ワード線）と上位配線１５（ビット線）の各交点に配置されている。したがって、記憶セル１０もマトリックス状に配置されている。
【００６０】
情報の書き込みあるいは読み出しのために所望の記憶セル１０を指定する場合には、複数の下位配線１１（つまりワード線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、・・・・・）のいずれか一つを選択し、それと同時に複数の上位配線１５（つまりビット線Ｂ１、Ｂ２、・・・・・）のいずれか一つを選択することにより、所望の記憶セル１０を容易に指定することができる。こうして記憶セル１０を指定した後、その記憶セル１０に値が「０」の情報を書き込む際には、図６に示すように、選択した下位配線１１（ワード線Ｗ２）に書き込み電流Ｃ１を供給すると同時に、選択した上位配線１５（ビット線Ｂ２）に書き込み電流Ｃ２を供給すればよい。値が「１」の情報を書き込む際には、選択した下位配線１１（ワード線Ｗ２）に書き込み電流Ｃ１を供給すると同時に、選択した上位配線１５（ビット線Ｂ２）に書き込み電流Ｃ２とは逆向きの書き込み電流Ｃ２’を供給すればよい。また、指定したその記憶セル１０から情報を読み出す際には、図４を用いて説明したように、選択した下位配線１１（ワード線）と選択した上位配線１５（ビット線）に記憶セル１０を介して読み出し電流Ｃ３を流せばよい。
【００６１】
次に、上述した構成を持つ記憶セル１０を用いた第１実施形態のＭＲＡＭの製造方法について、図７〜図１１を参照しながら説明する。実際には多数の記憶セルが製作されるが、ここでは説明を簡単にするために、二つの記憶セル１０についてのみ説明する。
【００６２】
まず最初に、図７（ａ）に示すように、ｐ型（あるいはｎ型）の半導体基板１の主表面の内部に、公知の方法により、ｎ型（あるいはｐ型）のソース領域２ａとドレイン領域２ｂを形成する。また、ソース領域２ａとドレイン領域２ｂの間において、公知の方法により、半導体基板１の主表面にゲート絶縁膜３を形成し、さらにゲート絶縁膜３の上にゲート電極４を形成する。その後、半導体基板１の主表面に、公知の方法により、ゲート絶縁膜３とゲート電極４を覆うように第１層間絶縁膜６を形成する。第１層間絶縁膜６は、半導体基板１の全面を覆っている。
【００６３】
次に、公知の方法により、第１層間絶縁膜６にそれを貫通するコンタクト・ホール２１を形成してから、そのコンタクトホール２１の内部に導電性材料を埋め込むことにより、コンタクトプラグ５を形成する。コンタクトプラグ５の下端は、ドレイン領域２ｂに接触している。コンタクトプラグ５は、後の工程で形成される記憶セル１０にドレイン領域２ｂを電気的に接続するのに使用される。
【００６４】
その後、第１層間絶縁膜６上に、公知の方法により、第２層間絶縁膜７が形成される。第２層間絶縁膜７は、半導体基板１の全面を覆っている。この時の状態は、図７（ａ）に示す通りである。
【００６５】
続いて、第２層間絶縁膜７上に、以下のようにして下位配線１１を形成する。下位配線１１は、ここでは銅（Ｃｕ）で形成される。
【００６６】
図７（ｂ）に示すように、通常のフォトリソグラフィ法とドライ・エッチング法を用いて、第２層間絶縁膜７を選択的に除去し、下位配線１１を形成するための開口部８を複数個形成する。一つの開口部８は、コンタクトプラグ５と重なっており、その開口部８の内部では第２層間絶縁膜７の表面とコンタクトプラグ５の上端が露出している。第２層間絶縁膜７は、例えば、ＳｉＯ2により形成される。
【００６７】
次に、例えばスパッタ法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、図８（ａ）に示すように、第２層間絶縁膜７の上に銅膜２１を形成する。銅膜２１の厚さは、各開口部８の全体を埋め込むに十分な大きさに設定する。銅膜２１は、半導体基板１の全面を覆っている。
【００６８】
次に、化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing、ＣＭＰ）法を用いて、銅膜２１を研磨し、各開口部８より上方にある銅膜２１の部分を選択的に除去する。こうして、銅膜２１を開口部８の内部のみに残す。開口部８の内部に残った銅膜２１が、それぞれ下位配線１１となる。開口部８の内部に残った銅膜２１の上端は、第２層間絶縁膜７の表面とほぼ同じ平面内にある。この方法は、「ダマシン（damascene）法」と呼ばれており、リソグラフィー法とエッチング法の組み合わせでは所望のパターン化ができない銅膜２１の性質を回避して、所望パターンの配線が得られる利点がある。この時の状態は、図８（ｂ）に示す通りである。
【００６９】
なお、ＣＭＰ法を使用して配線を形成する方法の例は、例えば、米国特許第４，７８９，６４８号や米国特許第４，９４４，８３６号にも開示されている。
【００７０】
続いて、図９（ａ）に示すように、Ｃｕ製の下位配線１１が内部に埋め込まれた第２層間絶縁膜７の上に、例えばスパッタ法やＣＶＤ法により、厚さ約２０ｎｍの強磁性金属層２２と、厚さ約１．５ｎｍの絶縁層２３と、厚さ約２０ｎｍの強磁性金属層２４とを順に形成する。そして、これら強磁性金属層２２と絶縁層２３と強磁性金属層２４の積層体を、図９（ｂ）に示すように、公知のフォトリソグラフィ法とドライ・エッチング法によって選択的に除去する。残った積層体は、下位配線１１の上にそれぞれ位置している。つまり、下位にある強磁性金属層２２が、下位配線１１（ワード線）に接触している。
【００７１】
続いて、図１０（ａ）に示すように、第２層間絶縁膜７上に第３層間絶縁膜１９を形成する。第３層間絶縁膜１９は、例えばＳｉＯ2により形成される。第３層間絶縁膜１９は、強磁性金属層２２と絶縁層２３と強磁性金属層２４の積層体の間において、第２層間絶縁膜７上に形成する。この積層体の上端は、第３層間絶縁膜１９の表面とほぼ同じ平面内にある。このような構造は、上述したダマシン法を用いて実現できる。すなわち、第２層間絶縁膜７上に、強磁性金属層２２と絶縁層２３と強磁性金属層２４の積層体を覆うように第３層間絶縁膜１９を形成し、その後、その第３層間絶縁膜１９をＣＭＰ法により選択的に研磨・除去すればよい。これにより、積層体より突出している第３層間絶縁膜１９の部分が研磨・除去される。この時の状態は、図１０（ａ）に示す通りである。
【００７２】
さらに、例えばスパッタ法やＣＶＤ法により、図１０（ｂ）に示すように、内部に強磁性金属層２２と絶縁層２３と強磁性金属層２４の積層体を埋設した第３層間絶縁膜１９の上に、アルミニウム膜２５を形成する。この時、アルミニウム膜２５は、第３層間絶縁膜１９より露出している強磁性金属層２４に接触する。その後、アルミニウム膜２５上にフォトレジスト膜２０を形成し、通常のフォトリソグラフィ法を用いてパターン化する。そして、パターン化されたフォトレジスト膜２０をマスクとしたドライ・エッチング法により、アルミニウム膜２５を選択的に除去する。こうして、第３層間絶縁膜１９の上に残ったアルミニウム膜２５により、各上位配線１５が形成される。この時の状態は図１１に示すようになる。
【００７３】
以上の工程を経ることにより、図１に示した記憶セル１０を備え且つ図５に示した構成を持つＭＲＡＭが製造される。
【００７４】
以上説明したところから明らかなように、本発明の一実施形態のＭＲＡＭでは、複数の下位配線１１を銅（Ｃｕ）により形成し、複数の上位配線１５をアルミニウム（Ａｌ）により形成している。つまり、下位配線１１が上位配線１５の導電性材料Ａｌよりも比抵抗が低く且つ長期信頼性が高い導電性材料Ｃｕから作られている。よって、下位配線１１の断面積を拡大（つまり、下位配線１１の幅あるいは厚さまたは幅と厚さの両方を拡大）せずに、また長期信頼性の問題を生じずに、下位配線１１を流れる電流の値を上位配線１５を流れる電流の値よりも大きくし、もって両配線１１と１５を流れる電流が記憶セル１０の記憶層１４に生成する誘起磁界強度を等しくできる。
【００７５】
また、各下位配線１１の断面積の拡大が不要なので、両配線１１と１５や記憶セル１０のレイアウトがアンバランスとならない。よって、レイアウトに関する問題も生じない。つまり、記憶セル・アレイの最適設計が可能となる。
【００７６】
Ｃｕよりなる複数の下位配線１１と、Ａｌよりなる複数の上位配線１５は、記憶セル１０のマトリックス・アレイについてのみ使用すれば、本発明の効果が得られる。つまり、記憶セル１０のマトリックス・アレイを駆動するための周辺回路については、従来と同様に、例えば、下位配線と上位配線の双方を同じ導電性材料（例えばアルミニウム）により形成してもよい。しかし、本発明はこれには限定されない。
【００７７】
例えば、記憶セル１０のマトリックス・アレイを駆動するための周辺回路についても、上述した記憶セル１０のマトリックス・アレイの構成を使用してもよい。こうすると、上記実施形態により得られる効果に加えて、（ｉ）配線のレイアウトの自由度が増加する、（ｉｉ）ＭＲＡＭ全体の動作性能が改善される、という利点が得られる。
【００７８】
なお、上述した実施形態では、下位配線層１１と上位配線層１５を銅とアルミニウムでそれぞれ形成しているが、本発明はこれらに限定されないことは言うまでもない。下位配線層１１の材料が、第２配線層１５の材料よりも比抵抗が低く且つ長期信頼性が高いものであれば、これら以外の任意の材料を使用できる。例えば、下位配線層１１を銅を主成分とする（つまり銅が５０％以上）導電性材料（例えば、ＣｕＡｌ）で作り、上位配線層１５をアルミニウムを主成分とする（つまりアルミニウムが５０％以上）導電性材料で作ってもよい。
【００７９】
さらに、本発明の主旨に従えば、記憶セルの構造を上下で対称にして記録層と固定層の位置を逆にした場合、すなわち、記録層を下位配線に接続すると共に固定層を上位配線に接続した場合には、上位配線の材料として下位配線の材料よりも比抵抗が高く且つ長期信頼性が高い導電性材料を使用すればよい。こうすれば、上記実施形態の場合と同じ効果が得られる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の不揮発性磁気記憶装置とその製造方法によれば、長期信頼性やレイアウトに関する問題を生じることなく、記憶セルを挟む二つの配線に流れる電流によってその記憶セルの記憶層に生成される誘起磁界強度をほぼ等しくすることができる。また、記憶セルを挟む二つの配線の断面積をほぼ等しく保ちながら、それら二つの配線に流れる電流によってその記憶セルの記憶層に生成される誘起磁界強度をほぼ等しくすることができる。さらに、最適な記憶セル・アレイを設計できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のＭＲＡＭに使用される記憶セルの構成を示す概略斜視図である。
【図２】図１の記憶セルに値「０」の情報を書き込む方法を示す概略斜視図である。
【図３】図１の記憶セルに値「１」の情報を書き込む方法を示す概略斜視図である。
【図４】図１の記憶セルに書き込まれた情報を読み出す方法を示す概略斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態のＭＲＡＭの構成を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態のＭＲＡＭの動作を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態のＭＲＡＭの製造方法の各工程を示す要部断面図である。
【図８】本発明の一実施形態のＭＲＡＭの製造方法の各工程を示す要部断面図で、図７の続きである。
【図９】本発明の一実施形態のＭＲＡＭの製造方法の各工程を示す要部断面図で、図８の続きである。
【図１０】本発明の一実施形態のＭＲＡＭの製造方法の各工程を示す要部断面図で、図９の続きである。
【図１１】本発明の一実施形態のＭＲＡＭの製造方法の各工程を示す要部断面図で、図１０の続きである。
【符号の説明】
１  半導体基板
２ａ  ソース領域
２ｂ  ドレイン領域
３  ゲート絶縁膜
４  ゲート電極
５  コンタクトプラグ
６  第１層間絶縁膜
７  第２層間絶縁膜
８  下位配線用開口部
１０  記憶セル
１１  下位配線
１２  記憶セルの固定層
１３  記憶セルの絶縁層
１４  記憶セルの記憶層
１５  上位配線
１６  読み出し電流経路
１９  第３層間絶縁膜
２０  フォトレジスト膜
２１  銅膜
２２  強磁性金属層
２３  絶縁層
２４  強磁性金属層
２５  アルミニウム膜
２６  コンタクトホール
Ｃ１  下位配線に流される書き込み電流
Ｃ２、Ｃ２’  上位配線に流される書き込み電流
Ｃ３  読み出し電流
Ｍ１  下位配線に流される書き込み電流による誘起磁界
Ｍ２、Ｍ２’  上位配線に流される書き込み電流による誘起磁界
Ｍ１２、Ｍ１２’  下位配線と上位配線に流される二つの書き込み電流による誘起磁界の合成磁界
Ｂ１、Ｂ２  ビット線
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３  ワード線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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１０】
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【図１１】
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