(57)【要約】【課題】磁気論理素子とその製造及び動作方法を提供する。【解決手段】 第１配線上に積層されて磁気分極方向が与えられた方向に固定された下部磁性膜と、下部磁性膜上に積層された非磁性膜と、非磁性膜上に積層されて磁気分極方向が下部磁性膜の磁気分極方向と同一かまたは逆である上部磁性膜と、上部磁性膜上に形成された第２配線と、を備え、第１配線の一端と第２配線の一端との間に第１電流源が備えられ、第１配線の他端と第２配線の他端との間に第２電流源が備えられうる磁気論理素子である。【選択図】図１
2006191606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１配線と、
前記第１配線上に積層されており、磁気分極方向が与えられた方向に固定された下部磁性膜と、
前記下部磁性膜上に積層された非磁性膜と、
前記非磁性膜上に積層されており、磁気分極方向が前記下部磁性膜の磁気分極方向と同一かまたは逆である上部磁性膜と、
前記上部磁性膜上に形成された第２配線と、を備えることを特徴とする磁気論理素子。
【請求項２】
前記第１配線の一端と前記第２配線の一端との間に第１電流源が備えられており、前記第１配線の他端と前記第２配線の他端との間に第２電流源が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気論理素子。
【請求項３】
前記下部磁性膜は、複数の磁性膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気論理素子。
【請求項４】
前記第２配線と前記上部磁性膜との間にキャッピング層がさらに備えられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気論理素子。
【請求項５】
前記非磁性膜は、トンネリング膜及び非磁性金属膜のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の磁気論理素子。
【請求項６】
第１配線と、
前記第１配線上に積層された下部磁性膜と、
前記下部磁性膜上に積層された非磁性膜と、
前記非磁性膜上に積層されており、磁気分極方向が与えられた方向に固定された上部磁性膜と、
前記上部磁性膜上に形成された第２配線と、を備えるが、
前記下部磁性膜の磁気分極方向は、前記上部磁性膜の磁気分極方向と同一かまたは逆であることを特徴とする磁気論理素子。
【請求項７】
前記第１配線の一端と前記第２配線の一端との間に第１電流源が備えられており、前記第１配線の他端と前記第２配線の他端との間に第２電流源が備えられていることを特徴とする請求項６に記載の磁気論理素子。
【請求項８】
前記上部磁性膜は、複数の磁性膜を備えることを特徴とする請求項６に記載の磁気論理素子。
【請求項９】
前記第２配線と前記上部磁性膜との間にキャッピング層がさらに備えられていることを特徴とする請求項６に記載の磁気論理素子。
【請求項１０】
前記非磁性膜は、トンネリング膜及び非磁性金属膜のうち何れか一つであることを特徴とする請求項６に記載の磁気論理素子。
【請求項１１】
第１配線上に磁気分極方向が与えられた方向に固定された下部磁性膜を形成する第１ステップと、
前記下部磁性膜上に非磁性膜及び上部磁性膜を順次に積層する第２ステップと、
前記上部磁性膜上に第２配線を形成する第３ステップと、
前記上部磁性膜の磁気分極方向を前記下部磁性膜の磁気分極方向と同じ方向または逆方向に整列させる第４ステップと、を含むことを特徴とする磁気論理素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１配線の一端と前記第２配線の一端とを第１電流源に連結し、前記第１配線の他端と前記第２配線の他端とを第２電流源に連結することを特徴とする請求項１１に記載の磁気論理素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第４ステップで、前記第１電流源から前記第１配線の一端に少なくともＩｃ／２（但し、Ｉｃは、前記上部磁性膜の磁気分極方向を反転させるのに必要な臨界電流）の電流を印加し、前記第２電流源から前記第１配線の他端に少なくともＩｃ／２の電流を印加して、前記上部磁性膜の磁気分極方向を前記下部磁性膜の磁気分極方向と同じ方向に整列させることを特徴とする請求項１２に記載の磁気論理素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第４ステップで、前記第１電流源から前記第２配線の一端に少なくともＩｃ／２の電流を印加し、前記第２電流源から前記第２配線の他端に少なくともＩｃ／２の電流を印加して、前記上部磁性膜の磁気分極方向を前記下部磁性膜の磁気分極方向と逆方向に整列させることを特徴とする請求項１２に記載の磁気論理素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第４ステップで、前記上部磁性膜に所定強度の磁場を印加して、前記上部磁性膜の磁気分極方向を前記下部磁性膜の磁気分極方向と同じ方向または逆方向に整列させることを特徴とする請求項１１に記載の磁気論理素子の製造方法。
【請求項１６】
前記非磁性膜は、トンネリング膜及び非磁性金属膜のうち何れか一つで形成することを特徴とする請求項１１に記載の磁気論理素子の製造方法。
【請求項１７】
第１配線上に下部磁性膜及び非磁性膜を順次に積層する第１ステップと、
前記非磁性膜上に磁気分極方向が与えられた方向に固定された上部磁性膜を形成する第２ステップと、
前記上部磁性膜上に第２配線を形成する第３ステップと、
前記下部磁性膜の磁気分極方向を前記上部磁性膜の磁気分極方向と同じ方向または逆方向に整列させる第４ステップと、を含むことを特徴とする磁気論理素子の製造方法。
【請求項１８】
前記第１配線の一端と前記第２配線の一端とを第１電流源に連結し、前記第１配線の他端と前記第２配線の他端とを第２電流源に連結することを特徴とする請求項１７に記載の磁気論理素子の製造方法。
【請求項１９】
前記第４ステップで、前記第１電流源から前記第１配線の一端に少なくともＩｃ／２の電流を印加し、前記第２電流源から前記第１配線の他端に少なくともＩｃ／２の電流を印加して、前記下部磁性膜の磁気分極方向を前記上部磁性膜の磁気分極方向と逆方向に整列させることを特徴とする請求項１８に記載の磁気論理素子の製造方法。
【請求項２０】
前記第４ステップで、前記第１電流源から前記第２配線の一端に少なくともＩｃ／２の電流を印加し、前記第２電流源から前記第２配線の他端に少なくともＩｃ／２の電流を印加して、前記下部磁性膜の磁気分極方向を前記上部磁性膜の磁気分極方向と同じ方向に整列させることを特徴とする請求項１８に記載の磁気論理素子の製造方法。
【請求項２１】
前記第４ステップで、前記下部磁性膜に所定強度の磁場を印加して、前記下部磁性膜の磁気分極方向を前記上部磁性膜の磁気分極方向と同じ方向または逆方向に整列させることを特徴とする請求項１７に記載の磁気論理素子の製造方法。
【請求項２２】
前記非磁性膜は、トンネリング膜及び非磁性金属膜のうち何れか一つで形成することを特徴とする請求項１７に記載の磁気論理素子の製造方法。
【請求項２３】
第１配線と、前記第１配線上に積層されており、磁気分極方向が与えられた方向に固定された下部磁性膜と、前記下部磁性膜上に積層された非磁性膜と、前記非磁性膜上に積層されており、磁気分極方向が前記下部磁性膜の磁気分極方向と同一かまたは逆である上部磁性膜と、前記上部磁性膜上に形成された第２配線と、を備える磁気論理素子の動作方法において、
前記第１配線の一端及び他端をそれぞれ第１及び第２端子とし、前記第２配線の一端及び他端をそれぞれ第３及び第４端子とするとき、前記第１ないし第４端子のうち選択された二つの端子にそれぞれ少なくともＩｃ／２の電流を印加することを特徴とする磁気論理素子の動作方法。
【請求項２４】
前記非磁性膜は、トンネリング膜及び非磁性金属膜のうち何れか一つであることを特徴とする請求項２３に記載の磁気論理素子の動作方法。
【請求項２５】
第１配線と、前記第１配線上に順次に積層された下部磁性膜、非磁性膜及び上部磁性膜と、前記上部磁性膜上に形成された第２配線と、を備えるが、前記上部磁性膜の磁気分極方向は、固定されており、前記下部磁性膜の磁気分極方向が前記上部磁性膜の磁気分極方向と同一かまたは逆である磁気論理素子の動作方法において、
前記第１配線の一端及び他端をそれぞれ第１及び第２端子とし、前記第２配線の一端及び他端をそれぞれ第３及び第４端子とするとき、前記第１ないし第４端子のうち選択された二つの端子にそれぞれ少なくともＩｃ／２の電流を印加することを特徴とする磁気論理素子の動作方法。
【請求項２６】
前記非磁性膜は、トンネリング膜及び非磁性金属膜のうち何れか一つであることを特徴とする請求項２５に記載の磁気論理素子の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に係り、さらに詳細には、磁気論理素子（ＭＬＤ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）とその製造及び動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術による論理素子、例えば、論理積（ＡＮＤ）ゲート、論理和（ＯＲ）ゲートは、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅｄ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタで構成される。したがって、従来の技術による論理素子の場合、ＭＯＳトランジスタの構成によって論理素子の種類が決定され、所定の論理素子は、他の種類に変更することが不可能である。例えば、従来の技術によるＡＮＤゲートは、作られた後にはＡＮＤゲートとしてのみ使われ、ＯＲゲートに変更して使用することは不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする技術的課題は、機能を選択的に変更できるＭＬＤを提供することである。
【０００４】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記ＭＬＤの製造方法を提供することである。
【０００５】
本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、前記ＭＬＤの動作方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を達成するために、本発明は、第１配線上に積層されて磁気分極方向が与えられた方向に固定された下部磁性膜と、前記下部磁性膜上に積層された非磁性膜と、前記非磁性膜上に積層されて磁気分極方向が前記下部磁性膜の磁気分極方向と同一かまたは逆である上部磁性膜と、前記上部磁性膜上に形成された第２配線と、を備えることを特徴とするＭＬＤを提供する。
【０００７】
前記第１配線の一端と前記第２配線の一端との間に第１電流源が備えられ、前記第１配線の他端と前記第２配線の他端との間に第２電流源が備えられうる。
【０００８】
前記下部磁性膜は、複数の磁性膜を備えうる。
【０００９】
前記課題を達成するために、本発明はまた、第１配線上に積層された下部磁性膜と、前記下部磁性膜上に積層された非磁性膜と、前記非磁性膜上に積層されており、磁気分極方向が与えられた方向に固定された上部磁性膜と、前記上部磁性膜上に形成された第２配線と、を備えるが、前記下部磁性膜の磁気分極方向は、前記上部磁性膜の磁気分極方向と同一かまたは逆であることを特徴とするＭＬＤを提供する。
【００１０】
後者のＭＬＤで、前記第１配線の一端と前記第２配線の一端との間に第１電流源が備えられ、前記第１配線の他端と前記第２配線の他端との間に第２電流源が備えられうる。前記上部磁性膜は、複数の磁性膜を備えうる。
【００１１】
前記前者及び後者のＭＬＤで、前記第２配線と前記上部磁性膜との間にキャッピング層がさらに備えられうる。
【００１２】
また、前記非磁性膜は、トンネリング膜及び非磁性金属膜のうち何れか一つでありうる。
【００１３】
前記他の課題を達成するために、本発明は、第１配線上に磁気分極方向が与えられた方向に固定された下部磁性膜を形成する第１ステップ、前記下部磁性膜上に非磁性膜及び上部磁性膜を順次に積層する第２ステップ、前記上部磁性膜上に第２配線を形成する第３ステップ及び前記上部磁性膜の磁気分極方向を前記下部磁性膜の磁気分極方向と同じ方向または反対方向に整列させる第４ステップを含むことを特徴とするＭＬＤの製造方法を提供する。
【００１４】
このとき、前記第１配線の一端と前記第２配線の一端とを第１電流源に連結し、前記第１配線の他端と前記第２配線の他端とを第２電流源に連結しうる。この場合、前記第４ステップで、前記第１電流源から前記第１配線の一端に少なくともＩｃ／２の電流を印加し、前記第２電流源から前記第１配線の他端に少なくともＩｃ／２の電流を印加して、前記上部磁性膜の磁気分極方向を前記下部磁性膜の磁気分極方向と同じ方向に整列させうる。
【００１５】
または、前記第４ステップで、前記第１電流源から前記第２配線の一端に少なくともＩｃ／２の電流を印加し、前記第２電流源から前記第２配線の他端に少なくともＩｃ／２の電流を印加して、前記上部磁性膜の磁気分極方向を前記下部磁性膜の磁気分極方向と逆方向に整列させうる。
【００１６】
前記第４ステップで、前記上部磁性膜の所定強度の磁場を印加して、前記上部磁性膜の磁気分極方向を前記下部磁性膜の磁気分極方向と同じ方向または逆方向に整列させうる。
【００１７】
本発明はまた、前記他の課題を達成するために、第１配線上に下部磁性膜及び非磁性膜を順次に積層する第１ステップ、前記非磁性膜上に磁気分極方向が与えられた方向に固定された上部磁性膜を形成する第２ステップ、前記上部磁性膜上に第２配線を形成する第３ステップ及び前記下部磁性膜の磁気分極方向を前記上部磁性膜の磁気分極方向と同じ方向または逆方向に整列させる第４ステップを含むことを特徴とするＭＬＤの製造方法を提供する。
【００１８】
後者の製造方法で、前記第１配線の一端と前記第２配線の一端とを第１電流源に連結し、前記第１配線の他端と前記第２配線の他端とを第２電流源に連結しうる。
【００１９】
また、前記第４ステップで、前記第１電流源から前記第１配線の一端に少なくともＩｃ／２の電流を印加し、前記第２電流源から前記第１配線の他端に少なくともＩｃ／２の電流を印加して、前記下部磁性膜の磁気分極方向を前記上部磁性膜の磁気分極方向と逆方向に整列させうる。
【００２０】
また、前記第４ステップで、前記第１電流源から前記第２配線の一端に少なくともＩｃ／２の電流を印加し、前記第２電流源から前記第２配線の他端に少なくともＩｃ／２の電流を印加して、前記下部磁性膜の磁気分極方向を前記上部磁性膜の磁気分極方向と同じ方向に整列させうる。
【００２１】
後者の製造方法で、Ｉｃは、前記下部磁性膜の磁気分極方向を反転させるのに必要な臨界電流である。
【００２２】
前記第４ステップで、前記下部磁性膜に所定強度の磁場を印加して、前記下部磁性膜の磁気分極方向を前記上部磁性膜の磁気分極方向と同じ方向または逆方向に整列させうる。
【００２３】
前記非磁性膜は、トンネリング膜または非磁性金属膜で形成できる。
【００２４】
前記さらに他の課題を達成するために、本発明は、第１配線と、前記第１配線上に積層されており、磁気分極方向が与えられた方向に固定された下部磁性膜と、前記下部磁性膜上に積層された金属膜と、前記金属膜上に積層されており、磁気分極方向が前記下部磁性膜の磁気分極方向と同一かまたは逆である上部磁性膜と、前記上部磁性膜上に形成された第２配線と、を備えるＭＬＤの動作方法において、前記第１配線の一端及び他端をそれぞれ第１及び第２端子とし、前記第２配線の一端及び他端をそれぞれ第３及び第４端子とするとき、前記第１ないし第４端子のうち選択された二つの端子にそれぞれ少なくともＩｃ／２の電流を印加することを特徴とするＭＬＤの動作方法を提供する。このような動作方法において、Ｉｃは前記上部磁性膜の自己分極方向を反転させるのに必要な臨界電流である。
【００２５】
本発明はまた、前記さらに他の課題を達成するために、第１配線と、前記第１配線上に順次に積層された下部磁性膜、金属膜及び上部磁性膜と、前記上部磁性膜上に形成された第２配線と、を備えるが、前記上部磁性膜の磁気分極方向は、固定されており、前記下部磁性膜の磁気分極方向が前記上部磁性膜の磁気分極方向と同一かまたは逆であるＭＬＤの動作方法において、前記第１配線の一端及び他端をそれぞれ第１及び第２端子とし、前記第２配線の一端及び他端をそれぞれ第３及び第４端子とするとき、前記第１ないし第４端子のうち選択された二つの端子にそれぞれ少なくともＩｃ／２の電流を印加することを特徴とするＭＬＤの動作方法を提供する。
【００２６】
前記二つの動作方法で、Ｉｃは、前記下部磁性膜の磁気分極方向を反転させるのに必要な臨界電流である。前記非磁性膜は、トンネリング膜及び非磁性金属膜のうち何れか一つでありうる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によるＭＬＤは、ＭＴＪ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）セルの上部磁性膜の磁気分極方向を調節してＡＮＤゲートあるいはＯＲゲートとして使用できるので、選択的にプログラム可能であるという利点がある。そして、構造が簡単であり、製造工程も単純である。それと共に、磁場ではなくスピン分極された電流によって上部磁性膜の磁気分極方向を調節するために、ＭＴＪセルに供給される電流の調節を通じて上部磁性膜の磁気分極を正確に調節できる。また、本発明の論理素子は、一つのセルで構成されるので、集積度を向上させうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施例によるＭＬＤとその製造及び動作方法を添付された図面を参照して詳細に説明する。この過程で、図面に示された層や領域の厚さは、明細書の明確性のために誇張して示した。
【００２９】
磁性体の磁気分極方向は、前記磁性体に所定強度の磁場を印加する方法または前記磁性体に直接臨界値のスピン分極電流を流す方法を利用して反転させうる。
【００３０】
本発明者は、本発明の実施例によるＭＬＤの具現において、前記後者の方法を利用した。
【００３１】
図１は、本発明の実施例によるＭＬＤの立体図である。
【００３２】
図１を参照すれば、本発明のＭＬＤは、第１配線４０を備える。第１配線４０の所定領域上に備えられたＭＴＪセル４２が存在する。ＭＴＪセル４２は、同等な役割を行う他の磁気的要素に代替されうる。ＭＴＪセル４２は、順次に積層された下部磁性膜４２ａ、非磁性膜４２ｂ及び上部磁性膜４２ｃを備える。下部磁性膜４２ａの磁気分極は、与えられた方向に固定されている。下部磁性膜４２ａは、順次に積層されたピニング膜とＳＡＦ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｎｔｉ−Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）膜で構成されうる。非磁性膜４２ｂは、下部磁性膜４２ａまたは上部磁性膜４２ｃに流入される電流の電子がトンネリングできる程度の厚さを有するトンネリング膜であって、例えば、アルミニウム酸化膜（ＡｌＯｘ）でありうる。また、非磁性膜４２ｂは、上部及び下部磁性膜４２ｃ，４２ａと共に巨大磁気抵抗（ＧＭＲ；Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎａｎｃｅ）を構成できる非磁性金属膜でありうる。上部磁性膜４２ｃは、外部から印加される所定強度の磁場によってまたは上部磁性膜４２ｃを通過する所定量のスピン分極電流によって、磁気分極方向が自由に変わる磁性膜である。上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向と下部磁性膜４２ａの磁気分極方向とが同一であるとき、ＭＴＪセル４２の抵抗は低く、同一でない時は、抵抗が高い。このような上部磁性膜４２ｃ上に保護用キャッピング層（図示せず）がさらに備えられうる。ＭＴＪセル４２の上部磁性膜４２ｃ上に第２配線４４が存在する。第２配線４４は、第１配線４０に直交する方向に与えられた長さほど延びている。第１配線４０の一端４０ａと第２配線４４の一端４４ａとの間に第１電流源４６が存在する。第１電流源４６は、第１配線４０の一端４０ａ及び第２配線４４の一端４４ａと連結されている。第１電流源４６は、第２配線４４、ＭＴＪセル４２及び第１配線４０を経由する電流あるいは逆に流れる電流を供給する。第１配線４０の他端４０ｂと第２配線４４の他端４４ｂとの間に第２電流源４８が備えられている。第２電流源４８は、第１及び第２配線４０，４４の他端４０ｂ，４４ｂに連結されている。第２電流源４８は、第２配線４４、ＭＴＪセル４２及び第１配線４０を経由する電流あるいは逆に流れる電流を供給する。図２は、図１の等価回路を示す。
【００３３】
図２で、Ｓ１は、第１電流源４６を、Ｓ２は、第２電流源４８を表す。また、可変抵抗Ｒｖは、ＭＴＪセル４２に該当する。
【００３４】
図３ないし図６は、図１に示したＭＤＬのＭＴＪセル４２に印加されるスピン分極電流によるＭＴＪセル４２の磁気分極特性の変化を示す。図３ないし図６で、ＭＴＪセル４２の下部磁性膜４２ａ、非磁性膜４２ｂ及び上部磁性膜４２ｃを順次に経由するように印加されるスピン分極電流は、第１電流Ｉ１といい、上部磁性膜４２ｃ、非磁性膜４２ｂ及び下部磁性膜４２ａを経由するように印加されるスピン分極電流は、第２電流Ｉ２という。そして、第１及び第２電流Ｉ１，Ｉ２のスピン分極方向は、それぞれ下部磁性膜４２ａ及び上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向と同一である。
【００３５】
したがって、図３に示したように、ＭＴＪセル４２の上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向が下部磁性膜４２ａの磁気分極方向と同一であるとき、ＭＴＪセル４２に所定量の第１電流Ｉ１、例えば１０７Ａ／ｃｍ２以上の第１電流Ｉ１が印加される場合、第１電流Ｉ１のスピン分極方向と上部及び下部磁性膜４２ｃ，４２ａの磁気分極方向とが同一であるので、ＭＴＪセル４２の状態は、図３の右側に示したように、第１電流Ｉ１が印加される前と同一になる。
【００３６】
次いで、図４に示したように、ＭＴＪセル４２の上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向が下部磁性膜４２ａの磁気分極方向と逆であるとき、ＭＴＪセル４２に第１電流Ｉ１が印加されれば、第１電流Ｉ１のスピン分極によって上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向は、第１電流Ｉ１のスピン分極方向と同じ方向に変わる。これにより、ＭＴＪセル４２の上部磁性膜４２ｃと下部磁性膜４２ａの磁気分極方向とは同一になる。
【００３７】
図３及び図４に示した結果を総合すれば、ＭＴＪセル４２の上部磁性膜４２ｃの磁気分極状態と関係なく、ＭＴＪセル４２に第１電流Ｉ１が印加される場合、ＭＴＪセル４２の上部及び下部磁性膜４２ｃ，４２ａの磁気分極方向は同一になるということが分かる。
【００３８】
次いで、図５を参照すれば、ＭＴＪセル４２の上部及び下部磁性膜４２ｃ，４２ａの磁気分極方向が同一であるとき、ＭＴＪセル４２に第２電流Ｉ２が印加される場合、図３に示したものと違って、ＭＴＪセル４２の上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向が反転される。
【００３９】
このような結果については様々な説明が可能であるが、次の説明は、そのうちの一つである。
【００４０】
前記で、第１及び第２電流Ｉ１，Ｉ２のスピン分極方向がそれぞれＭＴＪセル４２の下部磁性膜４２ａ及び上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向と同じであると記述した。しかし、このような記述は、第１及び第２電流Ｉ１，Ｉ２それぞれを全体的に見た時に該当される。実際、第１及び第２電流Ｉ１，Ｉ２は、それぞれ２種類の電流を備える。そのうち一つの種類は、第１及び第２電流Ｉ１，Ｉ２の多数をなすものであって、スピン分極方向がそれぞれ下部磁性膜４２ａ及び上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向と同じ電流である。残りの一つの種類は、第１及び第２電流Ｉ１，Ｉ２の少数をなすものであって、スピン分極方向がそれぞれ下部磁性膜４２ａ及び上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向と逆である電流である。
【００４１】
図５に示したように、このような第２電流Ｉ２がＭＴＪセル４２に印加されるとき、第２電流Ｉ２の多数をなす電流は、スピン分極方向が上部及び下部磁性膜４２ｃ，４２ａと同一であるので、そのまま通過する一方、第２電流Ｉ２の少数をなす電流、すなわち、電子は、スピン分極方向が下部磁性膜４２ａの磁気分極方向と逆であるので、下部磁性膜４２ａを通過できず、非磁性膜４２ｂと下部磁性膜４２ａとの境界から上部磁性膜４２ｃに反射される。非磁性膜４２ｂと下部磁性膜４２ａとの境界から上部磁性膜４２ｃに反射された電子のスピン分極方向は、上部磁性膜４２ａの磁気分極方向と逆であるので、前記反射された電子によって上部磁性膜４２ａの磁気分極方向は、前記反射された電子のスピン分極方向に反転される。この結果、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向は、下部磁性膜４２ａの磁気分極方向と逆となる。
【００４２】
次いで、図６に示したように、ＭＴＪセル４２の上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向と下部磁性膜４２ａの磁気分極方向とが逆であるとき、ＭＴＪセル４２に第２電流Ｉ２が印加される場合、第２電流Ｉ２の少数をなす電流は、非磁性膜４２ｂ及び下部磁性膜４２ａを通過する一方、スピン分極方向が下部磁性膜４２ａの磁気分極方向と逆である多数をなす電流は、非磁性膜４２ｂと下部磁性膜４２ａとの境界から上部磁性膜４２ｃに反射される。このように反射された第２電流Ｉ２の多数をなす電流のスピン分極方向は、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向と同一であるので、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向は、第２電流Ｉ２が印加される前と同一になる。すなわち、上部及び下部磁性膜４２ｃ，４２ａの磁気分極方向が互いに逆である状態は、第２電流Ｉ２の印加と関係なく維持される。
【００４３】
図５及び図６の結果からＭＴＪセル４２に第２電流Ｉ２が印加されれば、第２電流Ｉ２が印加される前のＭＴＪセル４２の状態と関係なくＭＴＪセル４２の状態は、常に抵抗が高い状態、すなわち、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向と下部磁性膜４２ａの磁気分極方向とは常に逆になることが分かる。
【００４４】
前述したように、スピン分極電流を利用して上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向を反転させるためには、第１及び第２電流Ｉ１，Ｉ２は、所定の臨界値Ｉｃ以上でなければならない。
【００４５】
図１に示した本発明の論理素子の場合、下部磁性膜４２ａに連結される第１及び第２端子に少なくとも前記臨界値Ｉｃの半分に該当するスピン分極電流を供給してＭＴＪセル４２に第１電流Ｉ１を供給する。また、上部磁性膜４２ｃに連結される第３及び第４端子にそれぞれ少なくとも前記臨界値Ｉｃの半分に該当するスピン分極電流を供給してＭＴＪセル４２に第２電流Ｉ２を供給する。前記第１及び第２端子は、図１の第１配線４０のように一つで下部磁性膜４２ａに連結されうるが、それぞれが分離された状態で下部磁性膜４２ａに連結されてもよい。同様に、第３及び第４端子は、図１の第２配線４４のように一つで上部磁性膜４２ｃに連結されうるが、それぞれが分離された状態で上部磁性膜４２ｃに連結されてもよい。
【００４６】
図１に示したＭＬＤは、多様な論理素子として使われうるが、まずＡＮＤゲートとして使われる場合を説明する。下記説明はまた、ＭＬＤの動作方法を表す。
【００４７】
図７は、下記の本発明の論理素子の説明に使用するために、図１をさらに簡略に示す図面である。図７で、第１及び第２端子５０，５２は、それぞれ図１の第１配線４０の一端４０ａ及び他端４０ｂに該当し、第３及び第４端子６０，６２は、それぞれ図１の第２配線４４の一端４４ａ及び他端４４ｂに該当する。下記の説明で、第１及び第２端子５０，５２にそれぞれ第１電流Ｉ１の臨界値Ｉｃの半分に該当する電流Ｉｃ／２が印加されるとき、第１及び第２端子５０，５２にそれぞれ“１”という信号が印加されたと見なす。そして、第３及び第４端子６０，６２に前記第２電流Ｉ２の臨界値Ｉｃの半分に該当する電流Ｉｃ／２が印加されるとき、第３及び第４端子６０，６２にそれぞれ“０”という信号が印加されたと見なす。第１及び第２端子５０，５２に印加される電流と第３及び第４端子６０，６２に印加される電流とを区分するために、第１及び第２端子５０，５２に印加される電流は‘−’と、第３及び第４端子６０，６２に印加される電流は‘＋’と表記する。このような前提は、ＯＲゲートについての説明にもそのまま適用する。
【００４８】
図１に示したＭＬＤをＡＮＤゲートとして使用するために、まずＭＴＪセル４２の上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向を下部磁性膜４２ａの磁気分極方向と逆に置く。このために、図５及び図６を参照して説明したところに基づいて、第３及び第４端子６０，６２にそれぞれ少なくとも臨界電流Ｉｃの半分に該当する電流（＋Ｉｃ／２）を印加してＭＴＪセル４２に少なくとも臨界電流Ｉｃを印加する。図８は、この過程を示す。
【００４９】
図９ないし図１２は、ＭＴＪセル４２のＡＮＤゲート動作を示す。
【００５０】
図９を参照すれば、下部及び上部磁性膜４２ａ，４２ｃの磁気分極方向が、図８に示したように、互いに逆になったＭＴＪセル４２の第１端子５０に所定のスピン分極電流（−Ｉｃ／２）を印加する。それと同時に、第２端子５２にも所定のスピン分極電流（−Ｉｃ／２）を印加する。すなわち、第１及び第２端子５０，５２にそれぞれ信号“１”を印加する。これにより、ＭＴＪセル４２に印加される電流Ｉｎｅｔは、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向を反転させうるほどのスピン分極された電子を含む第１電流Ｉ１となる。このような第１電流Ｉ１の印加によってＭＴＪセル４２の上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向と下部磁性膜４２ａの磁気分極方向とは、同じ方向になる。図９の結果は、上部及び下部磁性膜４２ｃ，４２ａの磁気分極方向が逆になったＭＴＪセル４２の第１及び第２端子５０，５２にそれぞれ信号“１”を印加する場合、ＭＴＪセル４２の状態が上部及び下部磁性膜４２ｃ，４２ａの磁気分極方向が同じく反転されることを意味する。
【００５１】
次いで、図１０に示したように、逆方向状態のＭＴＪセル４２の第１端子５０に所定のスピン分極電流（−Ｉｃ／２）（信号“１”）を印加し、第４端子６２に所定のスピン分極電流（＋Ｉｃ／２）（信号“０”）を印加した場合、ＭＴＪセル４２に印加される全体スピン分極電流Ｉｎｅｔは‘０’となる。すなわち、ＭＴＪセル４２に印加される総スピン分極電流は、臨界値Ｉｃより小さいので、ＭＴＪセル４２の状態は、初期の逆方向状態をそのまま維持する。
【００５２】
次いで、図１１に示したように、逆方向状態のＭＴＪセル４２の第２端子５２に所定のスピン分極電流（−Ｉｃ／２）（信号“１”）を印加し、第３端子６０に所定のスピン分極電流（＋Ｉｃ／２）（信号“０”）を印加する場合、ＭＴＪセル４２に印加される総スピン分極電流Ｉｎｅｔは‘０’となる。すなわち、ＭＴＪセル４２に印加される総スピン分極電流Ｉｎｅｔが臨界値Ｉｃより小さいので、ＭＴＪセル４２の上部磁性膜４２ｃは、反転されない。この結果、ＭＴＪセル４２は、初期の逆方向状態をそのまま維持する。
【００５３】
一方、図１２に示したように、逆方向状態のＭＴＪセル４２の第３及び第４端子６０，６２にそれぞれ所定のスピン分極電流（＋Ｉｃ／２）を印加する場合には、ＭＴＪセル４２を通過する総スピン分極電流Ｉｎｅｔは、少なくとも臨界値Ｉｃとなる。したがって、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向を反転させうる。しかし、ＭＴＪセル４２に印加された総スピン分極電流Ｉｃで上部磁性膜４２ｃの磁気分極に影響を与えるスピン分極電流のスピン分極方向と上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向とが同一であるので、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向は反転されない。結局、第３及び第４端子６０，６２にそれぞれ臨界値Ｉｃの半分に該当するスピン分極電流を印加した場合にも、ＭＴＪセル４２の逆方向状態は、そのまま維持される。
【００５４】
前記図９ないし図１２についての技術から第１及び第２端子５０，５２にそれぞれ臨界値Ｉｃの半分に該当するスピン分極電流（−Ｉｃ／２）を印加した場合を除いて、ＭＴＪセル４２は、逆方向状態は維持するということが分かる。
【００５５】
図１３は、このような結果を要約した表である。図１３で、“ＡＰ”は、ＭＴＪセル４２が逆方向状態であることを表し、“Ｐ”は、ＭＴＪセル４２が同方向状態であることを表す。そして、１及び０の意味は、前記の通りである。
【００５６】
図１３を参照すれば、図１に示したＭＴＪセル４２が初期に逆方向状態であるとき、ＭＴＪセル４２は、ＡＮＤゲートとして作用するということが明確に分かる。
【００５７】
図１４は、前述したＭＴＪセル４２のＡＮＤゲート動作を説明する他の一方法を表す図面であり、第１及び第２電流源（図２のＳ１、Ｓ２）からＭＴＪセル４２に印加される電流パルスの変化と、それによるＭＴＪセル４２の状態変化とを示す。図１４で、第１区間Ｐ１の電流パルスは、ＭＴＪセル４２の初期状態を逆方向状態に作るために印加される電流を表す。そして、第２区間Ｐ２の電流パルスは、第１及び第２端子５０，５２にそれぞれ印加される−Ｉｃ／２のスピン分極電流を表す。また、第３区間Ｐ３の電流パルスは、第１端子５０及び第４端子６２にそれぞれ印加される−Ｉｃ／２及び＋Ｉｃ／２のスピン分極電流を表す。また、第４区間Ｐ４の電流パルスは、第３端子６０及び第２端子５２にそれぞれ印加される＋Ｉｃ／２及び−Ｉｃ／２のスピン分極電流を表す。また、第５区間Ｐ５の電流パルスは、第３及び第４端子６０，６２にそれぞれ印加される＋Ｉｃ／２のスピン分極電流を表す。
【００５８】
第１ないし第５区間Ｐ１．．．Ｐ５での抵抗変化を参照すれば、第２区間Ｐ２を除外した全ての区間でＭＴＪセル４２の抵抗は高いということが分かる。それは、第１及び第２端子５０，５２に何れも−Ｉｃ／２の電流パルスが印加されるとき（信号“１”が印加されるとき）のみ、ＭＴＪセル４２の状態が変わり、他の場合では、変わらないことを意味するところ、このような抵抗変化は、ＭＴＪセル４２のＡＮＤゲート動作を示す一つの方法といえる。
【００５９】
図１４で、下記の括弧内の数字１及び０は、それぞれ前述したように、各区間の電流パルスがＭＴＪセル４２に印加される方向と関係したものであって、１は、電子がＭＴＪセル４２の下部から上部に流れるように電流パルスがＭＴＪセル４２に印加された場合を表し、数字０は、逆である場合を表す。そして、文字Ｈ及びＬは、それぞれＭＴＪセル４２の抵抗の高低を表す。
【００６０】
次いで、図１のＭＴＪセル４２がＯＲゲートとして使われる場合を説明する。
【００６１】
図１のＭＴＪセル４２がＯＲゲートとして使われる場合には、ＡＮＤゲートとして使われる場合とは違って、ＭＴＪセル４２の上部及び下部磁性膜４２ｃ，４２ａの磁気分極方向は同一でなければならない。すなわち、ＭＴＪセル４２は、同方向状態を維持せねばならない。このために、ＭＴＪセル４２に少なくとも臨界値Ｉｃを有するスピン分極された第１電流Ｉ１を印加する。第１電流Ｉ１の印加によってＭＴＪセル４２の初期状態は、同方向状態になる。図１５は、この過程を示す。
【００６２】
図１６ないし図１９は、ＭＴＪセル４２のＯＲゲート作用を示す。
【００６３】
まず、図１６に示したように、第１及び第２端子５０，５２にそれぞれ所定の電流（−Ｉｃ／２）（信号“１”）を印加する場合、ＭＴＪセル４２に印加される電流Ｉｎｅｔは、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向を反転させうる臨界電流Ｉｃとなる。しかし、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向は反転されない。
【００６４】
具体的に、第１及び第２端子５０，５２を通じてＭＴＪセル４２に供給された電流（−Ｉｃ／２）は、磁気分極方向が与えられた方向に固定された下部磁性膜４２ａを通過しつつ、下部磁性膜４２ａの磁気分極方向と同じ方向のスピン分極を有する電流となる。しかし、ＭＴＪセル４２がＯＲゲートとして使われる場合、ＭＴＪセル４２の初期状態は、図１５に示したように、上部及び下部磁性膜４２ｃ，４２ａの磁気分極が同じ方向に整列された同方向状態である。したがって、ＭＴＪセル４２に印加された電流Ｉｎｅｔが上部磁性膜４３ｃの磁気分極方向を反転させるのに十分な臨界電流Ｉｃであるが、ＭＴＪセル４２に印加された電流Ｉｎｅｔのスピン分極方向と上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向とは同一になって、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向は反転されない。
【００６５】
このような理由から第１及び第２端子５０，５２にそれぞれ−Ｉｃ／２の電流が印加された場合、ＭＴＪセル４２は、前記電流が印加される前の初期状態をそのまま維持する。
【００６６】
次いで、図１７に示したように、第１端子５０に所定の電流（−Ｉｃ／２）（信号“１”）を印加し、第４端子６２に所定の電流（＋Ｉｃ／２）（信号“０”）を印加する場合、第１及び第４端子５０，６２に印加される電流のスピン分極如何に関係なく、ＭＴＪセル４２に印加される電流Ｉｎｅｔは‘０’となる。したがって、ＭＴＪセル４２の上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向は反転されず、ＭＴＪセル４２は、初期状態を維持する。
【００６７】
次いで、図１８に示したように、第２端子５２に所定の電流（−Ｉｃ／２）（信号“１”）を印加し、第３端子６０に所定の電流（＋Ｉｃ／２）（信号“０”）を印加する場合、図１７の場合と同様に、ＭＴＪセル４２に印加される電流Ｉｎｅｔは‘０’となる。したがって、第２及び第３端子５２，６０に印加される電流のスピン分極に関係なく、ＭＴＪセル４２の上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向は反転されないので、ＭＴＪセル４２は、初期の同方向状態をそのまま維持する。
【００６８】
次いで、図１９に示したように、第３及び第４端子６０，６２にそれぞれ所定の電流（＋Ｉｃ／２）（信号“０”）を印加する場合、ＭＴＪセル４２に印加される電流Ｉｎｅｔは、臨界電流Ｉｃとなる。また、第３及び第４端子６０，６２を通じて印加された電流（＋Ｉｃ／２）の多数は、上部磁性膜４２ｃを通過しつつ、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向と同じ方向にスピン分極される一方、少数は、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向と逆方向にスピン分極される。上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向と同じ方向にスピン分極された電流は、非磁性膜４２ｂと下部磁性膜４２ａとを通過する。しかし、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向と逆にスピン分極された少数の電流は、非磁性膜４２ｂと下部磁性膜４２ａとの境界から上部磁性膜４２ｃに反射される。このように反射された少数のスピン分極された電流によって、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向は反転される。この結果、ＭＴＪセル４２は、上部及び下部磁性膜４２ｃ，４２ａの磁気分極方向が互いに逆方向状態となって、ＭＴＪセル４２の抵抗は、初期状態より高まる。
【００６９】
このように、ＭＴＪセル４２の初期状態が同方向状態であるとき、ＭＴＪセル４２の状態は、第３及び第４端子６０，６２それぞれに所定の電流（−Ｉｃ／２）（信号“０”）が印加されるときのみ変わり、他の場合では、状態が変わらない。
【００７０】
図２０は、このような結果を示す表である。図２０を参照すれば、ＭＴＪセル４２の初期状態が同方向状態Ｐであれば、ＭＴＪセル４２に印加される二つの信号が何れも“０”であるときのみ、ＭＴＪセル４２の初期同方向状態Ｐが逆方向状態ＡＰに変わるところ、ＭＴＪセル４２は、ＯＲゲートとして作用するということが分かる。
【００７１】
図２１は、前述したＭＴＪセル４２のＯＲゲート動作を説明する他の方法を表す図面であって、第１及び第２電流源Ｓ１，Ｓ２からＭＴＪセル４２に印加される電流パルスの変化と、それによるＭＴＪセル４２の状態変化を示す。図２１で、第１区間Ｐ１の電流パルスは、ＭＴＪセル４２の初期状態を同方向状態にするために印加される電流を表す。そして、第２区間Ｐ２の電流パルスは、第１及び第２端子５０，５２にそれぞれ印加される−Ｉｃ／２の電流を表す。また、第３区間Ｐ３の電流パルスは、第１端子５０と第４端子６２とにそれぞれ印加される−Ｉｃ／２及び＋Ｉｃ／２の電流を表す。また、第４区間Ｐ４の電流パルスは、第３端子６０と第２端子５２とにそれぞれ印加される＋Ｉｃ／２及び−Ｉｃ／２の電流を表す。また、第５区間Ｐ５の電流パルスは、第３及び第４端子６０，６２にそれぞれ印加される＋Ｉｃ／２の電流を表す
【００７２】
このような電流パルスに対する抵抗Ｒの変化を参照すれば、第５区間Ｐ５でのみ抵抗Ｒが高いということが分かるが、これは、ＭＴＪセル４２に印加される二つの信号が何れも“０”であるときのみ、ＭＴＪセル４２の状態が変わることを意味するところ、ＭＴＪセル４２がＯＲゲートと同じ演算を行うことを表す。
【００７３】
図２１で、数字１及び０、文字Ｌ及びＨは、図１４と関連して説明した通りである。
次いで、図１に示した本発明のＭＬＤの製造方法について説明する。
【００７４】
＜ＡＮＤゲートとして使われたＭＬＤの製造方法＞
図２２を参照すれば、第１配線４０の所定領域上に下部磁性膜４２ａ、非磁性膜４２ｂ及び上部磁性膜４２ｃを順次に形成する。第１配線４０は、導電性配線であって、金属配線でありうる。下部磁性膜４２ａは、磁気分極方向が矢印で表したように与えられた方向に固定されている。このような下部磁性膜４２ａは、複数の磁性膜を含みうる。非磁性膜４２ｂは、上部磁性膜４２ｃから下部磁性膜４２ａにまたはその逆方向に流れる電流がトンネリングできる程度の厚さを有するトンネリング物質膜で形成する。上部磁性膜４２ｃは、外部から印加される所定強度以上の磁場あるいは自身を通過する所定量以上のスピン分極電流によって磁気分極方向が自由に変わる磁性物質で形成できる。
【００７５】
図２３Ａを参照すれば、上部磁性膜４２ｃ上に第２配線４４を形成する。第２配線４４は、上部磁性膜４２ｃと同じ幅に形成する。しかし、上部磁性膜４２ｃより狭い幅に形成してもよい。第２配線４４は、第１配線４０と交差するように形成する。このような事実は、図２３Ａの平面図の図２３Ｂを参照すれば、さらに明確に分かる。
【００７６】
次いで、図２４Ａ及び図２４Ｂに示したように、第１及び第２配線４０，４４の一端を第１電流源Ｓ１に連結し、第１及び第２配線４０，４４の他端を第２電流源Ｓ２に連結する。次いで、図２５に示したように、第１電流源Ｓ１を利用して第１及び第２配線４０，４４間に上部磁性膜４２ｃから下部磁性膜４２ａに流れる所定の電流（＋Ｉｃ／２）を印加する。また、第２電流源Ｓ２を利用して第１及び第２配線４０，４４間に上部磁性膜４２ｃから下部磁性膜４２ａに流れる所定の電流（＋Ｉｃ／２）を印加する。第１及び第２電流源Ｓ１，Ｓ２から供給されるこのような電流によって、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向は、下部磁性膜４２ａの磁気分極方向と逆になって、ＭＴＪセル４２は、逆方向状態となる。これにより、ＡＮＤゲートとして使われうるＭＬＤが完成される。
【００７７】
＜ＯＲゲートとして使われたＭＬＤの製造方法＞
図２６に示したように、第１及び第２配線４０，４４及びＭＴＪセル４２の製造と、第１及び第２電流源Ｓ１，Ｓ２と第１及び第２配線４０，４４との連結は、前述したＡＮＤゲートとして使われたＭＬＤの製造方法及び連結方法によって進む。次いで、第１電流源Ｓ１を利用して第１及び第２配線４０，４４間に下部磁性膜４２ａから上部磁性膜４２ｃに流れる電流を印加する。これと共に、第２電流源Ｓ２を利用して第１及び第２配線４０，４４間に下部磁性膜４２ａから上部磁性膜４２ｃに流れる電流を印加する。このような電流によって上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向は、下部磁性膜４２ａの磁気分極方向と同じ方向に整列される。これにより、ＭＴＪセル４２は、同方向状態となり、ＯＲゲートとして作用するＭＬＤが完成される。
【００７８】
前述したＭＬＤ製造方法を通じて分かるように、本発明のＭＬＤは、初期の上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向によってＡＮＤゲートとして使われてもよく、ＯＲゲートとして使われてもよい。上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向は、第１及び第２電流源Ｓ１，Ｓ２から供給される電流を利用して容易に変えられるので、本発明のＭＬＤは、その役割を容易に変えられる。
【００７９】
一方、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向は、第１及び第２電流源Ｓ１，Ｓ２から供給される電流を利用して変えることが望ましいが、ＡＮＤゲートとＯＲゲートの相互変更のために準備された別途の磁場発生装置から発生する磁場を利用して変えてもよい。
【００８０】
また、本発明のＭＬＤは、読むとき、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向に影響を与えない程度の電流を印加することによって、不揮発性状態を維持しうる。ＭＬＤを読む過程で、上部磁性膜４２ｃの磁気分極方向が変わった場合、レフレッシュ過程を通じて不揮発性状態を維持しうる。
【００８１】
前述した説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは、発明の範囲を限定するものではなく、望ましい実施例の例示として解釈されねばならない。例えば、当業者ならば、上部磁性膜４２ｃを下側に、下部磁性膜４２ａを上側にそれぞれ備えうる。そのため、本発明の範囲は、説明された実施例によって決定されず、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、論理素子を必要とする全ての電子製品に使用され、例えば、コンピュータ、ゲーム機、携帯電話、ノート型パソコン、ＧＰＳ、ＰＤＡ、各種の制御装置、デジタルＴＶ、デジタル洗濯機、冷蔵庫、家庭用ロボットなどに使われうる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施例によるＭＬＤの立体図である。
【図２】図１を簡単に示す等価回路図である。
【図３】電流の注入方向と図１のＭＬＤに使われたＭＴＪセルの上部磁性膜の磁気分極方向との整列関係を示す断面図である。
【図４】電流の注入方向と図１のＭＬＤに使われたＭＴＪセルの上部磁性膜の磁気分極方向との整列関係を示す断面図である。
【図５】電流の注入方向と図１のＭＬＤに使われたＭＴＪセルの上部磁性膜の磁気分極方向との整列関係を示す断面図である。
【図６】電流の注入方向と図１のＭＬＤに使われたＭＴＪセルの上部磁性膜の磁気分極方向との整列関係を示す断面図である。
【図７】図１のＭＬＤにおいて、ＭＴＪセルと第１ないし第４端子との連結を理解しやすく表し、各端子に印加される電流について符号約束とその電流を表す信号とを示す断面図である。
【図８】図１のＭＬＤをＡＮＤゲートとして使用するために上部磁性膜の磁気分極方向を下部磁性膜の磁気分極方向と逆に整列する過程（初期化過程）を示す断面図である。
【図９】図１のＭＬＤがＡＮＤゲートとして使われる時の作用を示す断面図である。
【図１０】図１のＭＬＤがＡＮＤゲートとして使われる時の作用を示す断面図である。
【図１１】図１のＭＬＤがＡＮＤゲートとして使われる時の作用を示す断面図である。
【図１２】図１のＭＬＤがＡＮＤゲートとして使われる時の作用を示す断面図である。
【図１３】図９ないし図１２で示した図１のＭＬＤのＡＮＤゲート動作を要約した表である。
【図１４】図１のＭＬＤがＡＮＤゲートとして使われるとき、第１及び第２電流源でＭＴＪセルに印加される電流パルスの変化と抵抗変化とを示す図面である。
【図１５】図１のＭＬＤをＯＲゲートとして使用するために上部磁性膜の磁気分極方向を下部磁性膜の磁気分極方向と同じ方向に整列する過程（初期化過程）を示す断面図である。
【図１６】図１のＭＬＤがＯＲゲートとして使われる時の作用を示す断面図である。
【図１７】図１のＭＬＤがＯＲゲートとして使われる時の作用を示す断面図である。
【図１８】図１のＭＬＤがＯＲゲートとして使われる時の作用を示す断面図である。
【図１９】図１のＭＬＤがＯＲゲートとして使われる時の作用を示す断面図である。
【図２０】図１６ないし図１９で示した図１のＭＬＤのＯＲゲート動作を要約した表である。
【図２１】図１のＭＬＤがＯＲゲートとして使われるとき、第１及び第２電流源でＭＴＪセルに印加される電流パルスの変化と抵抗変化とを示す図面である。
【図２２】図１のＭＬＤがＡＮＤゲートである時の製造方法をステップ別に示す断面図である。
【図２３Ａ】図１のＭＬＤがＡＮＤゲートである時の製造方法をステップ別に示す断面図である。
【図２３Ｂ】図２３Ａの平面図である。
【図２４Ａ】図１のＭＬＤがＡＮＤゲートである時の製造方法をステップ別に示す断面図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａの平面図である。
【図２５】図１のＭＬＤがＡＮＤゲートである時の製造方法をステップ別に示す断面図である。
【図２６】図１のＭＬＤがＯＲゲートである時の製造方法をステップ別に示す断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
４０    第１配線
４０ａ    一端
４０ｂ    他端
４２    ＭＴＪセル
４２ａ    下部磁性膜
４２ｂ    非磁性膜
４２ｃ    上部磁性膜 
４４    第２配線
４４ａ    一端
４４ｂ    他端
４６    第１電流源
４８    第２電流源
【図１】
2006191606.tif 000003
【図２】
2006191606.tif 000004
【図３】
2006191606.tif 000005
【図４】
2006191606.tif 000006
【図５】
2006191606.tif 000007
【図６】
2006191606.tif 000008
【図７】
2006191606.tif 000009
【図８】
2006191606.tif 000010
【図９】
2006191606.tif 000011
【図１０】
2006191606.tif 000012
【図１１】
2006191606.tif 000013
【図１２】
2006191606.tif 000014
【図１３】
2006191606.tif 000015
【図１４】
2006191606.tif 000016
【図１５】
2006191606.tif 000017
【図１６】
2006191606.tif 000018
【図１７】
2006191606.tif 000019
【図１８】
2006191606.tif 000020
【図１９】
2006191606.tif 000021
【図２０】
2006191606.tif 000022
【図２１】
2006191606.tif 000023
【図２２】
2006191606.tif 000024
【図２３Ａ】
2006191606.tif 000025
【図２３Ｂ】
2006191606.tif 000026
【図２４Ａ】
2006191606.tif 000027
【図２４Ｂ】
2006191606.tif 000028
【図２５】
2006191606.tif 000029
【図２６】
2006191606.tif 000030