(57)【要約】【課題】半選択セルの誤書き込み防止とスイッチング磁場の低減を図る。【解決手段】本発明の例に関わる磁気抵抗効果素子は、第１及び第２強磁性層とこれらの間に配置される非磁性層とからなる積層構造を有し、第１及び第２強磁性層のうちの少なくとも１つの平面形状は、２つ以上の文字Ｃを結合させた形状を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２強磁性層とこれらの間に配置される非磁性層とからなる積層構造を有する磁気抵抗効果素子において、前記第１及び第２強磁性層のうちの少なくとも１つの平面形状は、２つ以上の文字Ｃを結合させた概形を有することを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記２つ以上の文字Ｃは、同じ方向を向いていることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記２つ以上の文字Ｃは、全体として、文字Ｅ、文字Ｍ、又は、複数の文字Ｅ若しくは複数の文字Ｍを結合させた形状に近似した概形を有することを特徴とする請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記２つ以上の文字Ｃは、異なる方向を向いていることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記２つ以上の文字Ｃは、背中合わせに結合された概形、又は、文字Ｚに近似した概形を有することを特徴とする請求項４に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記２つ以上の文字Ｃは、特定の１つの文字Ｃに対して、同じ方向を向く文字Ｃと異なる方向を向く文字Ｃとを組み合わせた概形を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
第１及び第２強磁性層とこれらの間に配置される非磁性層とからなる積層構造を有する磁気抵抗効果素子において、前記第１及び第２強磁性層のうちの少なくとも１つの平面形状は、２つの平行四辺形を交差させた概形を有することを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
前記第１及び第２強磁性層のうちの少なくとも１つは、２つの磁性層を備え、かつ、これらの２つの磁性層は、互いに強磁性結合又は反強磁性結合していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
前記第１及び第２強磁性層のうちの少なくとも１つは、２つの磁性層と、これら２つの磁性層の間の非磁性層とを備え、かつ、これらの２つの磁性層は、互いに強磁性結合又は反強磁性結合していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１０】
前記第１及び第２強磁性層の厚さは、０．１ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の値に設定されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１１】
第１及び第２強磁性層とこれらの間に配置される非磁性層とからなる積層構造を含む磁気抵抗効果素子において、前記磁気抵抗効果素子の平面形状は、Ｃ型を有し、前記第１及び第２強磁性層のうちの少なくとも１つは、２つの磁性層を備え、かつ、これらの２つの磁性層の磁化は、互いに逆向きの状態になっていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項１２】
第１及び第２強磁性層とこれらの間に配置される非磁性層とからなる積層構造を含む磁気抵抗効果素子において、前記磁気抵抗効果素子の平面形状は、第１方向に延在する延在部と、前記延在部の側面から前記第１方向に対して垂直な第２方向に突出する突出部とを有し、前記第１及び第２強磁性層のうちの少なくとも１つは、２つの磁性層を備え、かつ、これらの２つの磁性層の磁化は、互いに逆向きの状態になっていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子をメモリセルとして用いたことを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子の形状に関し、特に、磁気ランダムアクセスメモリに使用される。
【背景技術】
【０００２】
近年、巨大磁気抵抗(GMR: Giant Magneto Resistive)効果を示す磁気メモリ素子が開発されたことに伴い、強磁性トンネル接合を持つ素子が磁気メモリのメモリ素子として使用されるようになっている。
【０００３】
強磁性トンネル接合は、強磁性層／絶縁層／強磁性層の積層構造から構成され、２つの強磁性層の間に電圧を印加することにより絶縁層にトンネル電流が流れる。この場合、接合抵抗値は、２つの強磁性層の磁化の向きの相対角の余弦に比例して変化する。
【０００４】
従って、接合抵抗値は、２つの強磁性層の磁化の向きが同じ（平行状態）であるときに、最も小さい値となり、逆に、２つの強磁性層の磁化の向きが逆（反平行状態）であるときに、最も大きい値となる。
【０００５】
このような接合抵抗値が２つの強磁性層の磁化パターンにより変化する現象は、トンネル磁気抵抗(TMR: Tunneling Magneto Resistive)効果と呼ばれている。最近では、ＴＭＲ効果によるＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）素子の抵抗値の変化率（ＭＲ比）は、常温において４９．７％になることが報告されている。
【０００６】
強磁性トンネル接合を持つ磁気抵抗効果素子においては、２つの強磁性層のうちの一方を、磁化パターンが固定された基準層（ピン層）とし、他方を、データに応じて磁化パターンが変化する記憶層（フリー層）とする。そして、例えば、基準層と記憶層の磁化が平行状態にあるときを“０”とし、反平行状態にあるときを“１”とする。
【０００７】
データの書き込みは、例えば、書き込み線に流す書き込み電流により発生する磁場を磁気抵抗効果素子に与え、その磁気抵抗効果素子の記憶層の磁化の向きを反転させることにより行う。データの読み出しは、磁気抵抗効果素子の強磁性トンネル接合に読み出し電流を流し、ＴＭＲ効果による強磁性トンネル接合の抵抗変化を検出することにより行われる。
【０００８】
このような磁気抵抗効果素子をアレイ状に配置することにより磁気メモリが構成される。実際の構成については、磁気抵抗効果素子をランダムアクセスできるように、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）と同様に、１つの磁気抵抗効果素子に対して１つのスイッチングトランジスタを接続させる。
【０００９】
また、ワード線とビット線が交差する位置に、ダイオードと強磁性トンネル接合とが組み合わされた磁気抵抗効果素子を配置する技術も提案されている。
【００１０】
さて、強磁性トンネル接合を持つ磁気抵抗効果素子の高集積化を考えると、セルサイズを小さくしなければならないため、磁気抵抗効果素子の強磁性層のサイズが必然的に小さくなる。
【００１１】
ここで、強磁性層の性質として、強磁性層の磁気構造（磁化パターン）は、複数の磁区から構成される。長方形の強磁性層の場合、長軸方向の中央部の磁気構造は、磁化が長辺に沿った方向を向く磁区を構成しているが、長軸方向の両端部の磁気構造は、磁化が短辺に沿った方向を向く磁区、いわゆるエッジドメインを構成している。
【００１２】
エッジドメインは、ＴＭＲ効果によるＭＲ比を低下させる原因となり、エッジドメインによるＭＲ比の低下の割合は、強磁性層のサイズが小さくなればなるほど大きくなる。また、強磁性層の磁化パターンのスイッチング（磁化反転）を行うに当たって、磁気構造の変化が複雑になるため、ノイズの発生原因となるばかりでなく、保磁力が大きくなり、スイッチング磁場が増大する。
【００１３】
この問題を解決するために、記憶層（強磁性層）の形状を、磁化容易軸に対して非対称となる形状、例えば、平行四辺形とする磁気抵抗効果素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
この技術によれば、エッジドメインが小さくなるため、記憶層のほぼ全体にわたって単一の磁区を構成できる。
【００１５】
一方、スイッチング時における強磁性層の磁気構造の複雑な変化を防ぐ方法として、記憶層（強磁性層）の端部にハードバイアスを与えてエッジドメインを常に固定しておく技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１６】
また、長方形の記憶層（強磁性層）に対して、磁化容易軸方向に垂直な方向に突出した部分を新たに付加し、記憶層の形状を、Ｈ型、若しくは、Ｉ型とする技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１７】
このように、記憶層の形状をＨ型、若しくは、Ｉ型とすることにより、スイッチング時における強磁性層の磁気構造の複雑な変化を防ぎ、スイッチング磁場を低下させることができる。
【００１８】
ところで、強磁性層のサイズが小さくなると、その保磁力は大きくなる。保磁力の大きさは、磁化を反転するために必要なスイッチング磁場の大きさの目安となるため、保磁力が大きくなるということは、磁気抵抗効果素子のスイッチング磁場が大きくなることを意味する。
【００１９】
従って、磁気抵抗効果素子の微細化により強磁性層のサイズが小さくなると、データの書き込み時に大きな書き込み電流が必要となり、消費電力の増加、配線寿命の短命化などの好ましくない結果をもたらす。
【００２０】
このようなことから、磁気抵抗効果素子の微細化とそれに用いる強磁性層の保磁力の低減とを同時に実現することが、大容量磁気メモリを実用化するに当たって必要不可欠な課題となっている。
【００２１】
この課題を解決するために、記憶層が、少なくとも、２つの強磁性層と、それらの間に配置される非磁性層とから構成される磁気抵抗効果素子が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【００２２】
この場合、２つの強磁性層は、磁気モーメント又は厚さが異なり、反強磁性結合により磁化の向きが互いに逆となる。このため、実効的には、互いに磁化による影響を相殺し合うため、記憶層全体としては、磁化容易軸方向に小さな磁化を持った強磁性体と同等と考えることができる。
【００２３】
この磁化容易軸方向の小さな磁化の向きに対して逆に磁場を印加すると、強磁性層の磁化は、反強磁性結合を保ったまま反転する。この時、磁力線が閉じていることから反磁場による影響は小さくなる。また、記憶層のスイッチング磁場は、強磁性層の保磁力により決まるため、小さなスイッチング磁場で磁化の反転が可能になる。
【００２４】
尚、２つの強磁性層の間に層間結合がない場合には、これら強磁性層からの洩れ磁場によって静磁結合による相互作用が発生する。この場合においても、スイッチング磁場の低減を図ることができる（例えば、非特許文献１参照）。
【００２５】
しかし、２つの強磁性層の間に層間結合がなく、静磁結合のみが存在する場合には、強磁性層の磁気構造が不安定になる。また、この場合、ヒステリシス曲線又は磁気抵抗曲線における角型比が小さくなり、大きな磁気抵抗比を得ることが困難となるので、磁気抵抗効果素子としては好ましくない。 
このように、記憶層の磁区に関し、複雑化を避け、安定化させることは、大きくてノイズの少ない出力信号を得るために必要不可欠な要素となる。
【００２６】
しかし、一般に、平行四辺形の記憶層においては、磁気構造が簡単になり、ほぼ単一磁区となる反面、保磁力及びスイッチング磁場が大きくなる。
【００２７】
また、記憶層の端部にエッジドメインを固定するためのハードバイアス構造を付加することにより磁化反転の際の挙動が制御できるが、この場合も、保磁力が増加する。また、エッジドメインを固定するためのハードバイアス構造の付加が必要になるため、大容量メモリなどに要求される高密度化には適さない。
【００２８】
さらに、Ｈ型又はＩ型の記憶層においては、スイッチング時における強磁性層の磁気構造の複雑な変化を防ぐ、という効果を最大限に引き出すには、磁化容易軸方向に垂直な方向に突出した部分を大きくする必要がある。しかし、この場合、磁気抵抗効果素子のサイズが実質的に増加するため、大容量メモリなどに要求される高集積化には適さない。
【００２９】
磁気ランダムアクセスメモリにおけるデータ書き込み動作では、磁気トンネル接合を持つＭＴＪ素子のスイッチング曲線が重要である。
【００３０】
ＭＴＪ素子は、互いに交差する２本の書き込み線の交差部に配置される。データ書き込みは、これら２本の書き込み線に流れる電流により発生する磁場によりＭＴＪ素子の磁化の向きを反転させることにより行う。２本の書き込み線のうちのいずれか１本に流れる電流により発生する磁場のみでは、ＭＴＪ素子に対するデータ書き込みは行われない。
【００３１】
従って、スイッチング曲線は、ＭＴＪ素子の記憶層の磁化容易軸(easy axis)と磁化困難軸(hard axis)により形成される平面上において、スイッチング（磁化反転）に必要な磁化容易軸方向の磁場の大きさと磁化困難軸方向の磁場の大きさにより定義される。
【００３２】
スイッチング曲線は、単磁区モデルでは、アステロイド曲線として表現されることが知られている。書き込み特性は、スイッチング曲線でほぼ決まるため、スイッチング曲線を変形させて、書き込みウインドウを大きく取ることや、２本の書き込み線のうちの１本に流れる電流により発生する磁場のみが印加される半選択状態のＭＴＪ素子の安定性を増すための試みが行われている。
【００３３】
そして、そのようなスイッチング曲線を実現するための方法として、ＭＴＪ素子の形状を変形させる、という提案がなされている。
【００３４】
例えば、そらまめ型（Ｃ型）ＭＴＪ素子というものがある（例えば、特許文献５参照）。そらまめ型ＭＴＪ素子の特徴は、磁化困難軸方向の磁場が小さいときには、磁気構造（磁化パターン）がＣ型磁区を構成し、磁化困難軸方向の磁場が大きいときには、磁気構造がＳ型磁区を構成するという点にある。
【００３５】
Ｃ型磁区を構成している場合、記憶層の磁化の向きは反転し難く、Ｓ型磁区を構成している場合、記憶層の磁化の向きは反転し易いため、半選択状態のＭＴＪ素子に対する誤書き込みを防止すると共に、書き込み時における保磁力を低下させ、スイッチング磁場を低下させることができる（Ｃ−Ｓスイッチング）。
【００３６】
また、磁化困難軸方向の磁場が小さいときの磁気構造がＣ型磁区を構成する形状としては、そらまめ型の他に、十字型が存在する。十字型ＭＴＪ素子は、磁化困難軸方向の磁場が小さいときの磁気構造が２つのＣ型磁区を構成する点に特徴を有する。十字型ＭＴＪ素子では、磁化容易軸又は磁化困難軸に対して４５°をなす方向のスイッチング磁場を低下させることができる。
【００３７】
しかし、いずれにしても、現状のそらまめ型若しくは十字型を有するＭＴＪ素子では、十分に満足できる書き込み特性を得ることができない。さらに、広い書き込みウインドウを持ち、かつ、半選択状態のＭＴＪ素子の状態を安定させることができる形状が要求されている。
【特許文献１】特開平１１−２７３３３７号公報
【特許文献２】米国特許第５，７４８，５２４号
【特許文献３】米国特許第６，２０５，０５３号
【特許文献４】米国特許第５，９５３，２４８号
【特許文献５】特開２００３−７８１１２
【非特許文献１】第24回日本応用磁気学会学術講演会12aB-3、12aB-7,第24回日本応用磁気学会学術講演概要集 p.26-27
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
本発明の目的は、微細化されても、安定な磁気構造を持ち、かつ、書き込み時には、半選択セルの誤書き込みを防止しつつ、スイッチング磁場を低減させることができる磁気抵抗効果素子を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本発明の例に関わる磁気抵抗効果素子は、第１及び第２強磁性層とこれらの間に配置される非磁性層とからなる積層構造を含み、前記磁気抵抗効果素子の平面形状は、２つ以上の文字Ｃを結合させた概形を有する。
【００４０】
本発明の例に関わる磁気抵抗効果素子は、第１及び第２強磁性層とこれらの間に配置される非磁性層とからなる積層構造を含み、前記磁気抵抗効果素子の平面形状は、２つの平行四辺形を交差させた概形を有する。
【００４１】
本発明の例に関わる磁気抵抗効果素子は、第１及び第２強磁性層とこれらの間に配置される非磁性層とからなる積層構造を含み、前記磁気抵抗効果素子の平面形状は、Ｃ型を有し、前記第１及び第２強磁性層のうちの少なくとも１つは、２つの磁性層を備え、かつ、これらの２つの磁性層の磁化は、互いに逆向きの状態になっている。
【００４２】
本発明の例に関わる磁気抵抗効果素子は、第１及び第２強磁性層とこれらの間に配置される非磁性層とからなる積層構造を含み、前記磁気抵抗効果素子の平面形状は、第１方向に延在する延在部と、前記延在部の側面から前記第１方向に対して垂直な第２方向に突出する突出部とを有し、前記第１及び第２強磁性層のうちの少なくとも１つは、２つの磁性層を備え、かつ、これらの２つの磁性層の磁化は、互いに逆向きの状態になっている。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の例によれば、微細化されても、安定な磁気構造を持ち、かつ、書き込み時には、半選択セルの誤書き込みを防止しつつ、スイッチング磁場を低減させることができる磁気抵抗効果素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００４５】
１．  概要  
本発明の例は、残留磁化がＣ型磁区を構成し、かつ、スイッチング（磁化反転）時には、記憶層（フリー層）の磁化パターンがＣ型磁区からＳ型磁区に変わる、といういわゆるＣ−Ｓスイッチングを行うのに適した形状を有する磁気抵抗効果素子に関する。
【００４６】
Ｃ−Ｓスイッチングでは、磁化反転を行わない非選択及び半選択の磁気抵抗効果素子の記憶層の磁化パターンは、磁化反転に大きなスイッチング磁場を必要とするＣ型磁区を構成し、一方、磁化反転を行う選択された磁気抵抗効果素子の記憶層の磁化パターンは、Ｃ型磁区から、磁化反転を小さなスイッチング磁場で行うことができるＳ型磁区に変わるため、書き込みディスターブを改善でき、誤書き込みの防止、選択性の向上を実現できる。
【００４７】
このようなＣ−Ｓスイッチングを行うためには、具体的には、磁気抵抗効果素子の磁化容易軸(easy axis)方向の磁場と磁化困難軸(hard axis)方向の磁場の合成磁場により磁化反転を行う場合、磁化困難軸方向の磁場が零又は小さい領域において、記憶層の磁化パターンが２つ以上のＣ型磁区を維持できる磁気抵抗効果素子の平面形状を提案すればよい。
【００４８】
そのような平面形状としては、２つ以上の文字Ｃを結合させた概形が考えられる。例えば、これら２つ以上の文字Ｃが同じ方向を向いている場合には、磁気抵抗効果素子の全体形状は、文字Ｅ、文字Ｍ、又は、複数の文字Ｅ若しくは複数の文字Ｍを結合させた形状に近似した概形（Ｅ型、Ｍ型、連続Ｅ型、及び、連続Ｍ型）となる。
【００４９】
また、例えば、これら２つ以上の文字Ｃが異なる方向を向いている場合には、磁気抵抗効果素子の全体形状は、これら２つ以上の文字Ｃを背中合わせに結合させた概形、文字Ｚ、又は、これらをさらに複数個結合させた形状に近似した概形（変形Ｈ型、飾り付きＺ型、連続変形Ｈ型、及び、連続飾り付きＺ型）となる。
【００５０】
ここで、文字Ｈに関して、変形Ｈ型と称したのは、文字Ｈの２つの縦のラインが互いに逆向きに反り返った概形となるためである。また、文字Ｚに関して、飾り付きＺ型と称したのは、平面形状が、詳細には、文字Ｚの中心部に凸部（飾り部）を有する概形となるためである。
【００５１】
また、２つ以上の平行四辺形を交差させた平面形状も、２つ以上のＣ型磁区を構成することができるため、Ｃ−Ｓスイッチングを行うのに適した形状となる。しかも、この場合には、２つ以上の四角形でなく、２つ以上の平行四辺形を組み合わせているため、磁気抵抗効果素子の記憶層の先端部は、斜めに切り落とされたテーパ状となる。
【００５２】
従って、非選択の磁気抵抗効果素子の記憶層の磁化パターンは、スイッチング時においても、効果的に２つ以上のＣ型磁区を維持できるため、誤書き込みの防止、選択性の向上を実現できる。
【００５３】
このように、本発明の例に関わる磁気抵抗効果素子は、残留磁化、及び、磁化反転を行わない場合の磁化パターンが、それぞれ、２つ以上のＣ型磁区を構成するような平面形状を有している。従って、Ｃ−Ｓスイッチングにより、書き込みディスターブを改善でき、誤書き込みの防止、選択性の向上を実現できる。
【００５４】
尚、広い書き込みウインドウ、即ち、磁化反転を行う選択された磁気抵抗効果素子のスイッチング磁場の値と、磁化反転を行わない非選択の磁気抵抗効果素子のスイッチング磁場の値との差を大きくするために、磁気抵抗効果素子の記憶層及び基準層のうちの少なくとも１つを、異なる２種類の強磁性層（ソフト層及びハード層）から構成してもよい。
【００５５】
また、磁気抵抗効果素子の記憶層及び基準層のうちの少なくとも１つを、異なる２種類の強磁性層（ソフト層及びハード層）と、これら異なる２種類の強磁性層の間に配置される非磁性層とから構成してもよい。
【００５６】
この場合、異なる２種類の強磁性層を互いに強磁性結合又は反強磁性結合させることにより、単磁区モデルでは、磁化困難軸方向に長く伸びたアステロイド曲線を得ることができる。このため、かかる構造とＣ−Ｓスイッチングとを組み合わせることにより、広い書き込みウインドウを実現できる。
【００５７】
尚、ここで言う「異なる２種類」とは、「異なる磁気特性」を意味し、異なる磁気特性は、例えば、強磁性層の膜厚、成膜条件、材料、構造（ソフト層、ハード層）などにより実現できる。
【００５８】
２．  実施の形態  
以下、本発明の例を実施するに当たって最適と思われる複数の実施の形態について説明する。
【００５９】
本発明の例の対象となる磁気メモリ素子は、磁気抵抗(Magneto Resistive)効果を有する磁気抵抗効果素子、例えば、トンネル磁気抵抗効果を有するＭＴＪ(Magneto Tunnel Junction)素子である。そこで、まず、ＭＴＪ素子の基本構造について説明する。
【００６０】
ＭＴＪ素子の磁気トンネル接合は、図１に示すように、２つの強磁性層１ａ，１ｂと、これらの間に挟み込まれた薄い絶縁層２とから構成される。強磁性層のうちの一つは、反強磁性層３により磁化パターン（磁化の向き）が固定された基準層（ピン層）１ａであり、他の一つは、データに応じて磁化パターン（磁化の向き）が変わる記憶層（フリー層）１ｂである。基準層１ａと記憶層１ｂの間に配置された絶縁層２は、トンネルバリアと呼ばれる。
【００６１】
通常、強磁性層１ａ，１ｂは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、これら金属の合金や、ＣｏＦｅＢのようなアモルファス磁性体などから構成される。また、強磁性層１ａ，１ｂとしては、ＬａＭｎＯ３などのＭｎ酸化物、ＮｉＭｎＳｂなどのホイスラー合金に代表されるハーフメタルなどを使用してもよい。
【００６２】
強磁性層１ａ，１ｂの各層は、スパッタ法やＭＢＥ法などにより形成され、その厚さは、０．１ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲の値に設定される。
【００６３】
また、絶縁層２は、例えば、ＡｌＯｘ、ＭｇＯなどの酸化物、ＡｌＮなどの窒化物から構成される。また、絶縁層２に関しては、これに代えて、Ｓｉ、Ｇｅなどの半導体を用いてもよい。
【００６４】
絶縁層２の厚さは、１０ｎｍ以下に設定される。絶縁層２の厚さは、できるだけ薄いほうがよく、近年では、絶縁層２は、２ｎｍ以下、より好ましくは、１ｎｍ以下に設定される。
【００６５】
本発明の例は、上記概要の欄で説明したように、磁気抵抗効果素子の形状に関するものであるが、具体的には、磁気抵抗効果素子の記憶層（フリー層）の平面形状に関する。即ち、本発明の例では、少なくとも記憶層の平面形状が、２つ以上の文字Ｃを結合させた形状、２つの平行四辺形を交差させた形状などを有することが必要となる。
【００６６】
従って、以下の複数の実施の形態では、磁気抵抗効果素子の記憶層のみを取り出して、その記憶層の平面形状について説明することにする。
【００６７】
尚、基準層及び記憶層を含めた磁気抵抗効果素子の全体としての平面形状は、記憶層の平面形状と同じであってもよいし、また、記憶層の平面形状と異なっていてもよい。
【００６８】
(1)   第１実施の形態  
図２は、本発明の第１実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状を示している。
【００６９】
本例では、磁気抵抗効果素子の記憶層は、２つの文字Ｃを結合させた平面形状を有する。具体的には、２つの文字Ｃは、同じ方向を向き、磁化困難軸方向に曲面を向け、磁化容易軸方向に隣り合わせに並んで配置される。２つの文字Ｃは、全体として、文字Ｅ、又は、文字Ｍに近似した平面形状を有する。
【００７０】
この場合、磁気抵抗効果素子の記憶層の残留磁化及び磁化困難軸方向の磁場が零又は小さい領域における磁化パターンは、それぞれ２つのＣ型磁区から構成される。
【００７１】
図３は、図２の平面形状を有する磁気抵抗効果素子のスイッチング曲線を示している。また、図４は、単磁区モデルで得られるスイッチング曲線（アステロイド曲線）を示している。
【００７２】
図３と図４を比べると、図２の平面形状を有する磁気抵抗効果素子のスイッチング曲線は、磁化容易軸方向の磁場と磁化困難軸方向の磁場の双方が存在する領域において、単磁区モデルで得られるスイッチング曲線よりも窪んでいる。この窪みが大きいということは、スイッチング磁場（反転磁場）が小さいことを意味する。
【００７３】
従って、図２の平面形状を有する磁気抵抗効果素子によれば、磁化困難軸方向の磁場が零又は小さい領域（非選択の場合）において、スイッチング磁場を大きくして誤書き込みを防止することができると共に、磁化容易軸方向の磁場と磁化困難軸方向の磁場の双方が存在する領域（選択の場合）において、スイッチング磁場を小さくして、書き込み電流の低下による低消費電流化を図ることができる。
【００７４】
尚、この窪みの大きさは、記憶層の厚さにも依存する。
【００７５】
スイッチング曲線の窪み自体は、記憶層の厚さを５０ｎｍ以下に設定することにより形成できる。但し、近年におけるメモリ素子の高集積化や低消費電流化を考慮すると、スイッチング曲線の窪みを考慮した記憶層の厚さは、２ｎｍ以上、２０ｎｍ以下の範囲内の値、さらには、３ｎｍ以上、１４ｎｍ以下の範囲内の値に設定することが好ましい。
【００７６】
記憶層の平面形状の縦横比については、縦（磁化困難軸方向）：横（磁化容易軸方向）が１：１から１：１０までの範囲内の値となるように設定するのが好ましい。実際には、メモリ素子の高集積化などの観点から、１：２から１：４までの範囲内の値（本例では、概ね、１：２）に設定される。
【００７７】
(2)   第２実施の形態  
図５は、本発明の第２実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状を示している。
【００７８】
本例では、第１実施の形態と同様に、磁気抵抗効果素子の記憶層は、２つの文字Ｃを結合させた平面形状を有する。但し、２つの文字Ｃは、第１実施の形態とは異なり、異なる方向を向いている。具体的には、２つの文字Ｃは、背中合わせに結合され、互いに逆方向を向いている。また、文字Ｃの曲面は、磁化困難軸方向を向き、磁化容易軸方向に少しずれた形となっている。２つの文字Ｃは、全体として、文字Ｚに近似した平面形状を有する。
【００７９】
この場合においても、磁気抵抗効果素子の記憶層の残留磁化及び磁化困難軸方向の磁場が零又は小さい領域における磁化パターンは、それぞれ２つのＣ型磁区から構成される。
【００８０】
図６は、図５の平面形状を有する磁気抵抗効果素子のスイッチング曲線を示している。
【００８１】
このスイッチング曲線は、図３のスイッチング曲線とほぼ同じとなる。即ち、磁化容易軸方向の磁場と磁化困難軸方向の磁場の双方が存在する領域において、図４に示す単磁区モデルで得られるスイッチング曲線よりも窪んでいる。
【００８２】
従って、図５の平面形状を有する磁気抵抗効果素子によれば、磁化困難軸方向の磁場が零又は小さい領域（非選択の場合）において、スイッチング磁場を大きくして誤書き込みを防止することができると共に、磁化容易軸方向の磁場と磁化困難軸方向の磁場の双方が存在する領域（選択の場合）において、スイッチング磁場を小さくして、書き込み電流の低下による低消費電流化を図ることができる。
【００８３】
尚、スイッチング曲線の窪みの大きさが記憶層の厚さに依存することは、第１実施の形態と同じである。即ち、スイッチング曲線の窪み自体は、記憶層の厚さを５０ｎｍ以下に設定することにより形成できるが、実際の記憶層の厚さは、２ｎｍ以上、２０ｎｍ以下の範囲内の値、さらには、３ｎｍ以上、１４ｎｍ以下の範囲内の値に設定される。
【００８４】
記憶層の平面形状の縦横比についても、第１実施の形態と同様に、縦（磁化困難軸方向）：横（磁化容易軸方向）が１：１から１：１０までの範囲内の値となるように設定される。実際には、１：２から１：４までの範囲内の値（本例では、概ね、１：２）に設定される。
【００８５】
(3)   第３実施の形態  
図７は、本発明の第３実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状を示している。
【００８６】
本例でも、磁気抵抗効果素子の記憶層は、２つの文字Ｃを結合させた平面形状を有する。２つの文字Ｃは、異なる方向を向き、背中合わせに結合され、互いに逆方向を向いている。言い換えると、本例の記憶層は、２つの平行四辺形を交差させた形状を有する。
【００８７】
記憶層が２つの平行四辺形を交差させた形状を有するため、記憶層の先端部の形状は、四角ではなく、斜めに切り落とされたテーパ状となる。
【００８８】
尚、記憶層の先端部（鋭角部）の角度は、２０°以上、９０°未満の範囲内の値に設定される。
【００８９】
ここで、記憶層の先端部の角度とは、記憶層を加工する際に用いるマスクの対応部分における角度を意味する。実際に形成される記憶層に関しては、フォトリソグラフィの精度や、加工精度などに依存して、先端部は、鋭角ではなく、ある曲率をもって丸くなる。
【００９０】
実際に形成された記憶層の形状からこの角度を判断するには、例えば、記憶層の辺となる概ね直線部分をまっすぐ引き伸ばし、直線が交差する部分の交差角度を記憶層の先端部の角度とする。
【００９１】
このような場合においても、磁気抵抗効果素子の記憶層の残留磁化及び磁化困難軸方向の磁場が零又は小さい領域における磁化パターンは、それぞれ２つのＣ型磁区から構成される。
【００９２】
本例では、磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状は、中心点に対して対称的となるが、例えば、図８及び図９に示すように、中心点に対して非対称となるような形状とし、２つのＣ型磁区を形成し易くしてもよい。
【００９３】
また、図１０に示すように、１つの平行四辺形と１つの四角形とを交差させたような概形としてもよい。図１０の形状を実際にＭＴＪ素子に適用すると、例えば、図１１及び図１２に示すような概形となる。
【００９４】
尚、図７乃至図１２の平面形状を有する磁気抵抗効果素子のスイッチング曲線についても、例えば、図６に示すような窪みを有する曲線となる。
【００９５】
従って、図７乃至図１２の平面形状を有する磁気抵抗効果素子においても、磁化困難軸方向の磁場が零又は小さい領域（非選択の場合）において、スイッチング磁場を大きくして誤書き込みを防止することができると共に、磁化容易軸方向の磁場と磁化困難軸方向の磁場の双方が存在する領域（選択の場合）において、スイッチング磁場を小さくして、書き込み電流の低下による低消費電流化を図ることができる。
【００９６】
尚、記憶層の厚さと縦横比については、第１実施の形態と同じなので、ここでは、その説明については省略する。
【００９７】
(4)   第４実施の形態  
図１３は、本発明の第４実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状を示している。
【００９８】
本例では、磁気抵抗効果素子の記憶層は、３つの文字Ｃを結合させた平面形状を有する。具体的には、３つの文字Ｃは、同じ方向を向き、磁化困難軸方向に曲面を向け、磁化容易軸方向に隣り合わせに並んで配置される。３つの文字Ｃは、全体として、複数の文字Ｅ、又は、複数の文字Ｍを結合させた形状に近似した平面形状を有する。
【００９９】
この場合、磁気抵抗効果素子の記憶層の残留磁化及び磁化困難軸方向の磁場が零又は小さい領域における磁化パターンは、それぞれ３つのＣ型磁区から構成される。
【０１００】
尚、磁気抵抗効果素子の記憶層は、３つを超える数の文字Ｃを結合させた平面形状となるように形成してもよい。
【０１０１】
図１４は、図１３の平面形状を有する磁気抵抗効果素子のスイッチング曲線を示している。
【０１０２】
図１３の平面形状を有する磁気抵抗効果素子においても、磁化困難軸方向の磁場が零又は小さい領域（非選択の場合）において、スイッチング磁場を大きくして誤書き込みを防止することができると共に、磁化容易軸方向の磁場と磁化困難軸方向の磁場の双方が存在する領域（選択の場合）において、スイッチング磁場を小さくして、書き込み電流の低下による低消費電流化を図ることができる。
【０１０３】
尚、記憶層の厚さと縦横比については、第１実施の形態と同じなので、ここでは、その説明については省略する。
【０１０４】
(5)   第５実施の形態  
図１５は、本発明の第５実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状を示している。
【０１０５】
本例では、磁気抵抗効果素子の記憶層は、３つの文字Ｃを結合させた平面形状を有する。具体的には、記憶層は、特定の１つの文字Ｃと、この特定の１つの文字Ｃに対して、同じ方向を向く文字Ｃと異なる方向を向く文字Ｃとを組み合わせた平面形状を有する。
【０１０６】
この場合、磁気抵抗効果素子の記憶層の残留磁化及び磁化困難軸方向の磁場が零又は小さい領域における磁化パターンは、それぞれ３つのＣ型磁区から構成される。
【０１０７】
図１５の平面形状を有する磁気抵抗効果素子においても、磁化困難軸方向の磁場が零又は小さい領域（非選択の場合）において、スイッチング磁場を大きくして誤書き込みを防止することができると共に、磁化容易軸方向の磁場と磁化困難軸方向の磁場の双方が存在する領域（選択の場合）において、スイッチング磁場を小さくして、書き込み電流の低下による低消費電流化を図ることができる。
【０１０８】
尚、記憶層の厚さと縦横比については、第１実施の形態と同じなので、ここでは、その説明については省略する。
【０１０９】
(6)   第６実施の形態  
図１６は、本発明の第６実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状を示している。
【０１１０】
本例では、磁気抵抗効果素子の記憶層は、４つの文字Ｃを結合させた平面形状を有する。具体的には、記憶層は、特定の１つの文字Ｃと、この特定の１つの文字Ｃに対して、同じ方向を向く文字Ｃと異なる方向を向く文字Ｃとを組み合わせた平面形状を有する。４つの文字Ｃは、全体として、文字Ｈに近似した形状を有する。
【０１１１】
この場合、磁気抵抗効果素子の記憶層の残留磁化及び磁化困難軸方向の磁場が零又は小さい領域における磁化パターンは、それぞれ４つのＣ型磁区から構成される。
【０１１２】
図１６の平面形状を有する磁気抵抗効果素子においても、磁化困難軸方向の磁場が零又は小さい領域（非選択の場合）において、スイッチング磁場を大きくして誤書き込みを防止することができると共に、磁化容易軸方向の磁場と磁化困難軸方向の磁場の双方が存在する領域（選択の場合）において、スイッチング磁場を小さくして、書き込み電流の低下による低消費電流化を図ることができる。
【０１１３】
尚、記憶層の厚さと縦横比については、第１実施の形態と同じなので、ここでは、その説明については省略する。
【０１１４】
(7)   第７実施の形態  
本実施の形態は、例えば、上述の第１乃至第６実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の強磁性層（記憶層、基準層）の構造に関する。
【０１１５】
例えば、磁気抵抗効果素子の記憶層となる強磁性層は、異なる２種類の磁性層、即ち、軟磁性層（ソフト層）と硬磁性層（ハード層）とから構成される。記憶層を、このような軟磁性層と硬磁性層の積層から構成すると、スイッチング曲線が磁化困難軸方向に大きく伸びる。この性質を本発明の例に適用することにより、例えば、図２４に示すようなスイッチング曲線を得ることができる。
【０１１６】
このようなスイッチング曲線では、いわゆる半選択状態のメモリ素子の磁化状態を安定化させることができ、誤書き込みを有効に防止できる。また、この場合、スイッチング曲線が磁化困難軸から十分に離れているため、ネール結合や基準層からの漏れ磁場などによるスイッチング曲線のシフトの影響が小さくなり、スイッチング曲線のばらつきに強くなる。
【０１１７】
図１７及び図１８は、第７実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状の第１例を示している。
【０１１８】
本例は、図２の磁気抵抗効果素子の記憶層を、軟磁性層（ソフト層）と硬磁性層（ハード層）とから構成した点に特徴を有する。
【０１１９】
軟磁性層と硬磁性層とは、強磁性結合又は反強磁性結合させる。軟磁性層における磁化と硬磁性層における磁化は、図１７に示すように、同じ向きであってもよいし、また、図１８に示すように、互いに逆向きであっていてもよい。
【０１２０】
図１９は、第７実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状の第２例を示している。
【０１２１】
本例は、１つの文字Ｃからなる平面形状を有するＣ型磁気抵抗効果素子の記憶層を、軟磁性層（ソフト層）と硬磁性層（ハード層）とから構成した点に特徴を有する。
【０１２２】
軟磁性層と硬磁性層とは、強磁性結合又は反強磁性結合させる。
【０１２３】
尚、本例の場合には、軟磁性層における磁化と硬磁性層における磁化は、同じ向きにすることもできるが、同図に示すように、互いに逆向きの状態にするのがよい。
【０１２４】
図２０は、第７実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状の第３例を示している。
【０１２５】
本例は、十字型磁気抵抗効果素子の記憶層を、軟磁性層（ソフト層）と硬磁性層（ハード層）とから構成した点に特徴を有する。
【０１２６】
軟磁性層と硬磁性層とは、強磁性結合又は反強磁性結合させる。
【０１２７】
尚、本例の場合においても、軟磁性層における磁化と硬磁性層における磁化は、同じ向きにすることもできるが、同図に示すように、互いに逆向きの状態にするのがよい。
【０１２８】
次に、軟磁性層と硬磁性層からなる強磁性層の具体的構造について説明する。
【０１２９】
図２１は、磁気抵抗効果素子の記憶層が軟磁性層／硬磁性層から構成される例である。
【０１３０】
軟磁性層（ソフト層）と硬磁性層（ハード層）の矢印は、磁化の向きのパターンを示しており、番号１〜４に示すように、４つのパターンが存在する。磁気抵抗効果素子の状態（０又は１）は、基準層の磁化の向きと軟磁性層の磁化の向きで決定される。
【０１３１】
図２２及び図２３は、磁気抵抗効果素子の記憶層が軟磁性層／非磁性層／硬磁性層から構成される例である。
【０１３２】
番号１〜４は、軟磁性層（ソフト層）と硬磁性層（ハード層）の磁化の向きの４つのパターンを示している。
【０１３３】
２つの強磁性層（軟磁性層と硬磁性層）の間に非磁性層を配置することで、これら強磁性層の間に層間結合と呼ばれる結合が発生する。層間結合は、非磁性層の厚さに依存して、２つの強磁性層の間に強磁性結合又は反強磁性結合を生じさせる。
【０１３４】
例えば、２つの強磁性層の間に反強磁性結合が生じている場合、スイッチング曲線は、図２４に示すように、磁化困難軸方向に大きく伸びる。
【０１３５】
このようなスイッチング曲線では、いわゆる半選択状態のメモリ素子の磁化状態を安定化させることができ、誤書き込みを有効に防止できる。また、この場合、スイッチング曲線が磁化困難軸から十分に離れているため、ネール結合や基準層からの漏れ磁場などによるスイッチング曲線のシフトの影響が小さくなり、スイッチング曲線のばらつきに強くなる。
【０１３６】
尚、図２２の例は、非磁性層が導電体の場合であり、図２３の例は、非磁性層が絶縁体の場合である。
【０１３７】
非磁性層として導電体を用いる場合には、非磁性層は、例えば、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｒｈなどの非磁性金属を用いる。また、非磁性層として絶縁体を用いる場合には、非磁性層は、例えば、ＡｌＯ、ＭｇＯなどの酸化物絶縁体、又は、ＡｌＮなどの窒化物を用いる。
【０１３８】
軟磁性層（ソフト層）と硬磁性層（ハード層）の矢印は、磁化の向きのパターンを示しており、４つのパターンが存在する。磁気抵抗効果素子の状態（０又は１）は、基準層の磁化の向きと軟磁性層の磁化の向きで決定される。
【０１３９】
(8)   その他  
上述の第１乃至第７実施の形態に関わる形状は、強磁性層の加工時に使用するマスクの形状を工夫することにより容易に実現できる。
【０１４０】
但し、ＭＴＪ素子が微細化されるに従い、マスクの形状とＭＴＪ素子の形状とは完全に一致しなくなる。例えば、記憶層の加工は、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、マスクの形状を記憶層に転写することにより行われるが、この時、鋭角部では、フォトリソグラフィ時のピントがぼけたり、エッチング時のエッチング量が多くなったりする。
【０１４１】
従って、ここでは、ＭＴＪ素子の概形が上述の第１乃至第７実施の形態に示すような形状になっていればよく、角部が丸くなっているなどの微細な相違は、上述の第１乃至第７実施の形態に示すＭＴＪ素子の概形のなかに含まれるものとする。
【０１４２】
３．  応用例  
本発明の例に関わる磁気抵抗効果素子は、磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルに応用できる。
【０１４３】
本発明の例に関わる磁気抵抗効果素子は、スイッチング磁場を十分に小さくすることができるため、磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルにおける記憶層に適用すると最大の効果を発揮することができる。
【０１４４】
以下、磁気ランダムアクセスメモリの例についていくつか説明する。
【０１４５】
図２５は、クロスポイント型メモリセルアレイを示している。
【０１４６】
読み出し／書き込みワード線ＷＬと読み出し／書き込みビット線ＢＬとは、互いに交差しており、その交差部に磁気抵抗効果素子Ｃが配置される。磁気抵抗効果素子Ｃは、読み出し／書き込みワード線ＷＬ及び読み出し／書き込みビット線ＢＬに電気的に接続される。
【０１４７】
磁気抵抗効果素子Ｃと読み出し／書き込みワード線ＷＬとの間には、ダイオードＤが配置される。ダイオードＤは、クロスポイント型メモリセルアレイに特有の読み出し／書き込み時におけるいわゆる回り込み電流を防止する機能を有する。回り込み電流は、例えば、このダイオードＤと、非選択の読み出し／書き込みワード線ＷＬ及び非選択の読み出し／書き込みビット線ＢＬにバイアス電圧を与えることにより回避する。
【０１４８】
読み出し／書き込みワード線ＷＬには、例えば、選択トランジスタＳＴｗを経由してセンスアンプＳＡが接続される。読み出し／書き込みビット線ＢＬには、例えば、選択トランジスタＳＴＢを経由して電源が接続される。
【０１４９】
図２６は、はしご型メモリセルアレイを示している。
【０１５０】
書き込みビット線ＢＬｗと読み出しビット線ＢＬｒとの間には、はしご状に複数の磁気抵抗効果素子Ｃが配置される。書き込みビット線ＢＬｗと読み出しビット線ＢＬｒは、同一方向に延びている。
【０１５１】
磁気抵抗効果素子Ｃの直下には、書き込みワード線ＷＬが配置される。書き込みワード線ＷＬは、磁気抵抗効果素子Ｃから一定距離だけ離れて配置され、書き込みビット線ＢＬｗに交差する方向に延びる。
【０１５２】
読み出しビット線ＢＬｒには、例えば、選択トランジスタＳＴを経由して抵抗素子Ｒが接続される。センスアンプＳＡは、抵抗素子Ｒの両端に発生する電圧を検出することにより読み出しデータをセンスする。書き込みビット線ＢＬｗの一端には、電源が接続され、他端には、例えば、選択トランジスタＳＴを経由して接地点が接続される。
【０１５３】
図２７及び図２８は、それぞれ１トランジスタ−１ＭＴＪ型メモリセルアレイを示している。
【０１５４】
書き込みワード線ＷＬと読み出し／書き込みビット線ＢＬとは、互いに交差しており、その交差部に磁気抵抗効果素子Ｃが配置される。磁気抵抗効果素子Ｃは、読み出し／書き込みビット線ＢＬに電気的に接続される。磁気抵抗効果素子Ｃの直下には、書き込みワード線ＷＬが配置される。書き込みワード線ＷＬは、磁気抵抗効果素子Ｃから一定距離だけ離れている。
【０１５５】
磁気抵抗効果素子Ｃの一端は、例えば、選択トランジスタＳＴ２を経由してセンスアンプＳＡに接続される。読み出し／書き込みビット線ＢＬは、選択トランジスタＳＴ１を経由して電源に接続される。
【０１５６】
尚、図２８の構造では、磁気抵抗効果素子Ｃの一端は、引き出し線としての下部電極Ｌに接続される。このため、磁気抵抗効果素子Ｃの直下に選択トランジスタＳＴ２が配置されても、書き込みワード線ＷＬを磁気抵抗効果素子Ｃの近傍に配置することができる。
【０１５７】
以上、本発明の例に関わる磁気抵抗効果素子が適用される磁気ランダムアクセスメモリの代表例について説明したが、本発明の例は、これら代表例以外の磁気ランダムアクセスメモリにも適用できる。
【０１５８】
尚、磁気抵抗効果素子の磁化容易軸方向は、書き込みワード線に平行であってもよいし、書き込みビット線に平行であってもよい。また、磁気抵抗効果素子の磁化容易軸方向は、２本の書き込み線（書き込みワード／ビット線）が延びる方向に対して４５°の方向を向いていてもよい。
【０１５９】
４．  その他  
本発明の例によれば、磁化反転の対象となる選択状態では、スイッチング曲線の書き込みポイント（窪み部分）におけるスイッチング磁場が小さくなり、かつ、磁化反転の対象とならない半選択状態及び非選択状態では、磁化状態が安定した磁気抵抗効果素子を提供できる。
【０１６０】
この磁気抵抗効果素子を磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルとして用いた場合、磁化反転に必要なスイッチング磁場を生成するための書き込み電流を小さくでき、低消費電流を実現できる。このように、本発明の例によれば、消費電力が少なく、高集積化が可能で、かつ、スイッチング（磁化反転）が高速に行える磁気メモリを提供できる。
【０１６１】
本発明の例は、上述の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、構成要素を変形して具体化できる。また、上述の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を構成できる。例えば、上述の形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】本発明の例に関わる磁気抵抗効果素子の断面構造を示す図。
【図２】第１実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状を示す図。
【図３】図２の磁気抵抗効果素子のスイッチング曲線を示す図。
【図４】単磁区モデルで得られるスイッチング曲線を示す図。
【図５】第２実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状を示す図。
【図６】図５の磁気抵抗効果素子のスイッチング曲線を示す図。
【図７】第３実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状を示す図。
【図８】図７の磁気抵抗効果素子の変形例を示す図。
【図９】図７の磁気抵抗効果素子の変形例を示す図。
【図１０】図７の磁気抵抗効果素子の変形例を示す図。
【図１１】図７の磁気抵抗効果素子の変形例を示す図。
【図１２】図７の磁気抵抗効果素子の変形例を示す図。
【図１３】第４実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状を示す図。
【図１４】図１３の磁気抵抗効果素子のスイッチング曲線を示す図。
【図１５】第５実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状を示す図。
【図１６】第６実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の平面形状を示す図。
【図１７】第７実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の構造を示す図。
【図１８】第７実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の構造を示す図。
【図１９】第７実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の構造を示す図。
【図２０】第７実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の記憶層の構造を示す図。
【図２１】第７実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の断面構造を示す図。
【図２２】第７実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の断面構造を示す図。
【図２３】第７実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子の断面構造を示す図。
【図２４】第７実施の形態に関わる磁気抵抗効果素子のスイッチング曲線を示す図。
【図２５】磁気ランダムアクセスメモリの例を示す図。
【図２６】磁気ランダムアクセスメモリの例を示す図。
【図２７】磁気ランダムアクセスメモリの例を示す図。
【図２８】磁気ランダムアクセスメモリの例を示す図。
【符号の説明】
【０１６３】
１ａ：  強磁性層（基準層）、  １ｂ：  強磁性層（記憶層）、  ２：  トンネルバリア、  ３：  反強磁性層、  Ｃ：  磁気抵抗効果素子、  Ｄ：  ダイオード、  Ｒ：  抵抗素子、  ＳＡ：  センスアンプ、  ＳＴｗ，ＳＴＢ，ＳＴ，ＳＴ１，ＳＴ２：  選択トランジスタ、  ＢＬ：  読み出し／書き込みビット線、  ＷＬ：  書き込みワード線、  ＢＬｗ：  書き込みビット線、  ＢＬｒ：  読み出しビット線。
【図１】
2006108566.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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