(57)【要約】【課題】本発明は、書き込み禁止が選択可能な磁気メモリ及びその書き込み方法に関する。【解決手段】本発明の各メモリ素子は、固定磁化を有する固定層として知られている磁性層７１、磁化を反転させることが可能な自由層として知られている磁性層７３、及び自由層７３と固定層７１との間に配置されていて両層と接触している絶縁層７２で構成される磁気トンネル接合７０を備える。自由層７３は希土類及び遷移金属を主体とする非晶質又はナノ結晶の合金からなり、この合金の磁気の配列はフェリ磁性型である。本発明のメモリの動作温度は、前記の合金の補償温度に近くなるように選択される。
2005503670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気トンネル接合（７０）でそれぞれが形成されたメモリポイントを有し、
- 固定磁化を有するいわゆる固定磁性層（７１）と、
- 磁化を反転させることが可能ないわゆる自由磁性層（７３）と、
- 前記自由層（７３）と前記固定層（７１）との間に挟まれており、これらの２層それぞれと接触している絶縁層（７２）と
を備えた磁気メモリにおいて、
前記自由層（７３）は希土類及び遷移金属を主体とする非晶質又はナノ結晶の合金からなり、該合金の磁気の配列がフェリ磁性型であり、前記合金の補償温度に近くなるように動作温度が選択されていることを特徴とする磁気メモリ。
【請求項２】
前記自由層（７３）はガドリニウム及びコバルトの合金からなることを特徴とする請求項１に記載の磁気メモリ。
【請求項３】
前記自由層（７３）は１又は複数の置換元素を少量更に含有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気メモリ。
【請求項４】
前記置換元素はたとえばＺｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｄｙ，Ｓｍ，Ｐｔからなるグループから選択されていることを特徴とする請求項３に記載の磁気メモリ。
【請求項５】
前記固定層（７１）は前記自由層（７３）の組成と同一又は異なる希土類及び遷移金属を主体とする非晶質の合金からなり、該合金の磁気の配列がフェリ磁性型であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気メモリ。
【請求項６】
前記固定層（７１）はテルビウム及びコバルトを主体とする非晶質の合金からなることを特徴とする請求項５に記載の磁気メモリ。
【請求項７】
前記固定層（７１）は希土類及び遷移金属を主体とする非晶質の合金からなり、該合金の磁気の配列がフェロ磁性型であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気メモリ。
【請求項８】
前記固定層（７１）はサマリウム及びコバルトの合金からなることを特徴とする請求項７に記載の磁気メモリ。
【請求項９】
各メモリポイントが導体（７４、７５）の格子の交点に位置し、下方の導体（７５）が前記メモリポイントからは電気的に絶縁されており、各メモリポイントは底部でパストランジスタ（７６）に接続されており、対象とされたメモリポイントへの書き込みが、前記導体（７４、７５）へ電流パルスを送ることと同時に前記トランジスタ（７６）経由で加熱電流を送ることにより実行されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の磁気メモリ。
【請求項１０】
書き込み時の前記メモリポイントの温度が該メモリポイントを構成している前記自由層（７３）の補償温度（５３）よりも高い値にされることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の磁気メモリ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかによることを特徴とするランダムアクセス磁気メモリ。
【請求項１２】
各メモリポイントが磁気トンネル接合（７０）で形成されており、
- 固定磁化を有するいわゆる固定磁性層（７１）と、
- 磁化を反転させることが可能ないわゆる自由磁性層（７３）と、
- 前記自由層（７３）と前記固定層（７１）との間に挟まれており、これらの２層それぞれと接触している絶縁層（７２）と
を備え、
各メモリポイントが導体（７４、７５）の格子の交点に位置し、下方の導体（７５）が前記メモリポイントからは電気的に絶縁されており、各メモリポイントは底部でパストランジスタ（７６）に接続されている磁気メモリへの書き込み方法において、
- 前記自由層（７３）を希土類及び遷移金属を主体とする非晶質又はナノ結晶であり、磁気の配列がフェリ磁性型であり、前記メモリの動作温度が補償温度に近くなるように選択された合金から形成し、
- 書き込みが行なわれるべきメモリポイントへ、前記対応する導体（７４、７５）へ電流パルスを、前記対象とされるトランジスタ（７６）経由で加熱電流を、同時に送ること
を特徴とする磁気メモリへの書き込み方法。
【請求項１３】
各メモリポイントが磁気トンネル接合（７０）で形成されており、
- 固定磁化を有するいわゆる固定磁性層（７１）と、
- 磁化を反転させることが可能ないわゆる自由磁性層（７３）と、
- 前記自由層（７３）と前記固定層（７１）との間に挟まれており、これらの２層それぞれと接触している絶縁層（７２）と
を備え、
各メモリポイントが導体（７４、７５）の格子の交点に位置し、下方の導体（７５）が前記メモリポイントからは電気的に絶縁されており、各メモリポイントは底部でパストランジスタ（７６）に接続されている磁気メモリへの書き込み方法において、
- 前記自由層（７３）を希土類及び遷移金属を主体とする非晶質又はナノ結晶の磁気の配列がフェリ磁性型であり、前記メモリの動作温度に補償温度が近くなるように選択された合金から構成し、
- 書き込みが行なわれるべきメモリポイントの位置において、対応する導体（７４、７５）へ電流パルスを、自由層の磁化が書き込みが行なわれるべきメモリポイントの自由層と同じ方向を示している書き込みが禁止されるべきメモリポイントの位置において、前記書き込みが禁止されるべきメモリポイントの温度が該メモリポイントの前記自由層（７３）を形成しているフェリ磁性合金の補償温度よりも高くなるように選択された加熱電流を書き込みが禁止されるべきメモリポイントに接続された対応する前記トランジスタ（７６）をオフすることにより、同時に送ること
を特徴とする磁気メモリへの書き込み方法。
【請求項１４】
書き込みが行なわれるべきメモリポイントに前記導体（７４、７５）を経由して伝えられる電流パルスにより印加される磁界が、書き込みが行なわれるべきメモリポイントの前記自由層（７３）の磁化の個々の反転磁界よりもはるかに大きいことを特徴とする請求項１３に記載の磁気メモリへの書き込み方法。
【請求項１５】
複数のメモリポイントが同時に書き込まれることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の磁気メモリへの書き込み方法。
【請求項１６】
二つのメモリ状態（方向）の内の一方の状態である全てのメモリポイントへ同時に書き込みが行なわれることを特徴とするアレイ形態である請求項１３乃至１５のいずれかに記載の磁気メモリへの書き込み方法。
【請求項１７】
- メモリポイントが所与の一方の方向に書き込まれる第１の操作と、
- メモリポイントが他方の方向に書き込まれる第２の操作と
の二つの操作でメモリ全体が書き込まれることを特徴とする請求項１６に記載の磁気メモリへの書き込み方法。
【請求項１８】
各メモリポイントへの書き込みが１本の導体によって導かれる電流パルスにより達成されることを特徴とする請求項１３に記載の磁気メモリへの書き込み方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気メモリの分野に関し、特に、電子システムへのデータの格納及び電子システムからのデータの読み出しが可能な不揮発性のランダムアクセス磁気メモリに関する。より詳しくは、本発明は、磁気トンネル接合によって構成されるＭＲＡＭと称される磁気ランダムアクセスメモリに関する。
【背景技術】
【０００２】
キャパシタの充電状態に基づくメモリ（ＤＲＡＭ，ＳＲＡＭ，フラッシュメモリ）は、元素トランジスタのサイズが小さくなるに伴なって、イオン化放射線（たとえば宇宙線等）の影響を益々受け易くなってきている。また、強誘電体に基づくメモリ（ＦＲＡＭ）は経年劣化の問題が深刻である。磁気−電子分野における近年の研究開発の結果は、磁気接合の磁気抵抗に基づく新規なタイプのメモリを設計することを可能にした。換言すれば、これらの新規なメモリの動作原理は、もはや電荷の蓄積には基づいておらず、メモリを構成する元素の磁化の相対的方向に基づいている。このような磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）は、高速であること（書き込み及び読み出し時間が数ナノ秒）、不揮発性であること、書き込み及び読み出しを繰り返しても劣化がないこと、イオン化放射線の影響を受け難いこと等の多くの長所を有している。磁気ランダムアクセスメモリは、まずフラッシュメモリと置き換えられ、長期的にはＤＲＡＭ及びＳＲＡＭに代わって汎用メモリとなるものと目されている。
【０００３】
最初の磁気メモリでは、メモリポイントは、何層かの磁性及び非磁性の金属層を交互に積層してなる、いわゆる巨大磁気抵抗素子で構成されていた。このタイプの構造の詳細は、基本的な構造については特許文献１及び特許文献２に、またそのような基本構造からのＲＡＭの形成については特許文献３にそれぞれ開示されている。このタイプのメモリは、その構造ゆえに、不揮発性メモリを単純な技術で構成することを可能にするが、限られた容量しか有することができない。実際、メモリ素子を各配線に沿って連続的に接続すると、素子数の増加に伴なって信号が益々小さくなってしまうため、集積化の可能性には限界がある。
【０００４】
最も簡潔な形態としての保磁力が異なる二つの磁性層を薄い絶縁層で離隔してなる磁気トンネル接合（ＭＴＪ）の各メモリポイントへの使用が最も将来性が有望な構造である。このような構造については非特許文献１に開示があり、より最近では非特許文献２及び非特許文献３に開示がある。これらの構造のＭＲＡＭの製造への使用は特許文献４に最初に開示されている。
【０００５】
現時点で、最も有望であると思われる構造は特許文献５及び非特許文献４に記載されている構造であり、その原理の概要が図１に示されている。図１から理解されるように、各素子、即ちメモリポイント１０は、ＣＭＯＳトランジスタ１２とＭＴＪ接合１１との組み合わせで構成される。このＭＴＪ接合１１は少なくとも、自由層と称される１層の磁性層２０と、１層の薄い絶縁層２１と、固定層と称される１層の磁性層２２とを備える。二つの磁性層は３ｄ族の金属（Fe，Co，Ni）及びこれらの合金を主体として形成されることが好ましく、絶縁層はアルミナ（Al2O3)で形成されることが好ましいが、これらに限定されない。磁性層２２は固定層２２の機能を有する反強磁性層２３を組み合わせることが好ましく、この場合には書き込み時の固定層２２の磁化反転を防止できる。更に、たとえば特許文献６に開示されているように、層２２自身がいわゆる合成反強磁性層を形成するために複数の層から形成されていてもよい。これらの全ての変形例は、その他の変形も含めて当業者のよく知るところである。
【０００６】
この図１の構造は、更に三つの配線層を備えている。二つの配線層１４（ワード線）及び１５（ビット線）は、一般的には相互に９０°の角度に配置されており、書き込みプロセスにおいて磁界を生成して層２０の磁化反転を可能にするための電気パルスを伝達する目的で設けられている。パルス磁界は、１０ｍＡオーダーの強度を有する短い電流パルス（通常、２乃至５ナノ秒）を配線１４及び１５に沿って送ることにより生成される。これらのパルスの強度及び同期は、これらの２本の配線の交点に位置するメモリポイントの磁化のみが反転するように調節される。各メモリ素子を個別に指定できるように、付加的な配線層１６（制御線）がトランジスタ１２のチャンネルの開閉を制御する目的で設けられている。トランジスタ１２はスイッチとして使用される。
【０００７】
書き込みモードにおいては、選択されたトランジスタ１２は阻止状態、即ちオフ状態であり、電流は流れていない。電流パルスＩが、選択されたメモリポイント１０に対応する２本の配線１４及び１５へ送られる。電流パルスＩの大きさは生成される磁界が、２本の配線による共同の寄与がメモリポイントの層２０の磁化を反転させるのに充分である配線１４及び１５の交点を除いて、配線１４又は１５上の各メモリポイントを反転させるには不充分である。
【０００８】
読み出しモードにおいては、制御線１６を通じて正の電流パルスをベースに送ることによりトランジスタ１２が飽和、即ちオン状態となり、トランジスタ１２を流れる電流が最大になる。このとき、トランジスタ１２がオン状態となっているメモリポイントのみを横切って流れることができる測定電流が配線１４へ送られる。この電流により、選択されたメモリポイント１０の接合１１の抵抗が測定される。ここでは説明しなかったが、参照用メモリポイントとの比較により、メモリポイント１０の対応する状態（１又は０）がこのようにして判定される。
【特許文献１】
米国特許第４，９４９，０３９号
【特許文献２】
米国特許第５，１５９，５１３号
【特許文献３】
米国特許第５，３４３，４２２号
【特許文献４】
米国特許第５，６４０，３４３号
【特許文献５】
米国特許第６，０２１，０６５号
【特許文献６】
米国特許第５，５８３，７２５号
【非特許文献１】
フィジックス  レターズ（Physics Letters） 、第５４巻Ａ（１９７５年）、２２５頁
【非特許文献２】
ジャーナル  オブ  マグネティズム  マグネティック  マテリアルズ（Journal of Magnetism and Magnetic Materials） 、第１３９巻（１９９５年）、Ｌ１３９頁
【非特許文献３】
フィジカル  レビュー  レターズ（Physical Review Letters） 、第７４巻（１９９５年）、３２３７頁
【非特許文献４】
ジャーナル  オブ  アプライド  フィジックス（Journal of Applied Physics）、第８１巻（１９９７年）、３７５８頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これらのメモリポイントへの書き込みプロセスに関する以上の説明から、そのような構成の限界は以下のように明白に理解可能である。
【００１０】
書き込みが外部の磁界により確実にされるので、各メモリポイントそれぞれのスイッチング磁場の値に左右される。全メモリポイントに関するスイッチング磁場の分布関数が広い場合（実際、製造上の制約からスイッチング磁場は均一ではない）、分布内の下の部分にあって行又は列のみにより生成される磁界よりも小さいスイッチング磁場を有し、対応する行及び／又は列に位置するいくつかのメモリポイントが偶然に反転してしまう虞があるので、選択されたメモリポイントの磁界を分布内の最大のスイッチング磁場よりも更に大きくしなければならない。逆に、行又は列のみにより書き込まれてしまうメモリポイントがないことを確実にしようとした場合、これらのメモリポイントに関して分布内の下の部分に対応する磁界を絶対に越えないように書き込み電流を制限しなければならず、スイッチング磁場が分布内の上の部分にある場合、前記の行及び列の交点の選択されたメモリポイントへの書き込みが行なわれない虞がある。換言すれば、導線の行及び列によって磁界を選択するこの構成では書き込みアドレス指定の誤りが生じやすい。メモリポイントの性状（形状，不均一性，欠陥）が磁化の反転を支配しているので、メモリポイントの寸法が小さくなるに伴なってスイッチング磁場の分布関数は益々広くなると考えられ、この影響は将来の製品の世代において悪化する一方である。
【００１１】
更に、この書き込みモードでは、アドレス指定の誤りを極力少なくするために１度に一つのメモリポイントにしか書き込みができない。
【００１２】
本発明の目的は、特にこのような限界を克服することにある。
【００１３】
本発明は、書き込みが行なわれてはならないメモリポイントへの書き込みを禁止することにより、アドレス指定の誤りを最小にしたＭＴＪタイプの磁気メモリの提供を目的とする。この目的のため、本発明は、図１に関連して説明した３ｄ族の金属（Fe，Co，Ni）及びこれらの合金を主体とする従来のフェロ磁性層２０、２２を、フェリ磁性の非晶質（アモルファス）の合金（ＦＡＡ）で置き代える。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、磁気トンネル接合でそれぞれが形成されたメモリポイントを有し、
- 固定磁化を有するいわゆる固定磁性層と、
- 磁化を反転させることが可能ないわゆる自由磁性層と、
- 自由層と固定層との間に挟まれており、これらの２層それぞれと接触している絶縁層とを備えた磁気メモリを提供する。
【００１５】
本発明によれば、自由層は希土類及び遷移金属を主体とする非晶質又はナノ結晶の合金からなり、前記の合金の磁気の配列がフェリ磁性型であり、メモリの動作温度が前記の合金の補償温度に近くなるように選択される。
【００１６】
補償温度とは、ＦＡＡを形成している希土類原子副格子と遷移金属副格子とのそれぞれの磁化が完全に補償されること、即ち大きさが同一であり且つ符号が逆であり、結果として巨視的な磁化がゼロになる温度として定義される。
【００１７】
各メモリポイントは、導体、好ましくは交差したコネクタの格子の交点に位置し、底部がパストランジスタに接続され、上部が前記の交差したコネクタの一方に接続される。
【００１８】
本発明の第１の実施の形態では、書き込みは、対象とするメモリポイントの位置において、前記のメモリポイントに書き込みのための磁界を発生させるために前記の交差したコネクタへ電流パルスを送り、同時に、前記のトランジスタを経由して加熱電流を送ることにより行なわれる。
【００１９】
本発明の他の実施の形態では、書き込みは、書き込みが行なわれるべきメモリポイントに対応する交差導体へ電流パルスを送り、書き込みを行ないたくないメモリポイント（書き込みが禁止されるべきメモリポイント）を対応するトランジスタを経由して加熱することにより行なわれ、この加熱電流は、書き込みが禁止されるべきメモリポイントの温度が、このメモリポイントの自由層を構成するフェリ磁性合金の補償温度よりも高くなるように選択され、この結果、書き込みが禁止されるべきメモリポイントが、書き込みが行なわれるべきメモリポイントの自由層の磁化の方向と同一方向に向けられた自由層の磁化を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の前記の目的、特徴及び長所について、いくつかの実施の形態及び添付の図面によって以下に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２１】
以下で簡潔に確認するように、本発明によるメモリの動作は、メモリを形成している各メモリポイントのＭＴＪの自由ＦＡＡ層の加熱フェーズの実行に基づく。この温度上昇の基準はいわゆる補償温度である。そこで、最初にこの現象を詳しく説明する。
【００２２】
図２（ａ）から認められるように、巨視的なＦＡＡ層５５の磁化５０は二つの部分に分解することができ、一つが希土類原子副格子の寄与分５１であり、一つが遷移金属原子副格子の寄与分５２である。概略的には、巨視的な磁化５０は二つの副格子５１と５２とのベクトル和となる。
【００２３】
更に、希土類格子の磁化５１と遷移金属副格子の磁化５２とは相互に強固に結合しており、副格子５１及び５２の一方の選択的な励磁による巨視的な磁化５０の反転又は再配向の際に一体的に振る舞う。
【００２４】
更に、希土類及び遷移金属の化学的性質及び組成比を妥当に選択すれば、磁気の配列はフェリ磁性型、即ち、希土類原子副格子の磁化５１が一方向を向き、遷移金属副格子の磁化５２が逆方向を向くようになる。図２（ａ）から理解されるように、二つの副格子の磁化５１及び５２の絶対値が等しくない場合は、全体として、ＦＡＡの巨視的な磁気モーメント５０はゼロではなくなる。
【００２５】
更に、図２（ｂ）から理解されるように、希土類副格子の磁化５１の温度に対する変化は、遷移金属の磁化５２のそれとは大きく異なっており、その結果として、巨視的な磁化における二つの副格子の寄与の度合いが温度に伴って変化することになる。通常は、希土類副格子の磁化５１は、遷移金属副格子の磁化５２よりも迅速に減少する。希土類及び遷移金属の化学的性質及び組成比を、二つの副格子の磁化５１及び５２が反平行になるように妥当に選択すれば、二つの磁化が完全に相殺しあう温度、即ち二つの磁化が同一の大きさで且つ異なる符号を有する補償温度５３と称される温度が巨視的な磁化５０に存在することになる。補償温度を下回る場合は希土類副格子５１が支配的であり、巨視的な磁化５０の方向を規定する。補償温度を上回る場合は遷移金属副格子５２が支配的であり、巨視的な磁化５０の方向を決定する。
【００２６】
更に、補償温度５３においては、保磁磁界が発散して無限大になる傾向がある（図４参照）。補償温度の両側において、保磁磁界は、温度が補償温度５３に近ければ近いほど迅速に減少する。
【００２７】
更に、遷移金属副格子の磁化５２に主要に寄与している電子は伝導電子（３ｄ電子）であり、即ち電流の伝導を担っている。しかしながら、希土類副格子の磁化５１に関与する電子は内殻レベルの電子（４ｆ電子）であり、局在し、他の系の電子で強く遮蔽されている。
【００２８】
最後に、これらのＦＡＡの固有の特性（巨視的な磁化、磁気異方性、保磁磁界）は、含有される元素の化学的性質及びそれぞれの濃度により極めて容易に調整することができる。この目的のために、一般的には遷移金属、高融点金属又は希土類、たとえばTa，MO，Nb，Zr，Pt，Dy及びSmを、これらに限定されるものではないが、置換元素として少量添加してもよい。
【００２９】
本発明において考えられるＦＡＡの内の、これに限定されるものではないが、フェリ磁性配列及び小さな磁気結晶異方性を想起し、組成を妥当に選択すれば補償温度がメモリの動作温度に近くなるガドリニウム（Gd）及びコバルト（Co）からなるたとえばGd25Co75のような非晶質（アモルファス）の合金が優先的に見出される。
【００３０】
図３から理解されるように、本発明に係る磁気メモリのメモリポイントは、固定された磁化を有する磁性層７１と、アルミナからなる絶縁層７２と、メモリポイント７０への書き込みを行なうために磁化が反転させられることが要求されるＦＡＡ合金層７３とを備えるＦＡＡタイプのＭＴＪ７０で形成されている。二つの導電線７４及び７５がメモリポイントの位置で交差している。上側の導電線７４はＭＴＪ７０と接触している。下側の導電線７５は前記のＭＴＪからは電気的に絶縁されている。制御トランジスタ７６及びその制御線７７がメモリポイント７０の下方に位置し、且つメモリポイント７０に接触している。層７１及び７３の化学的性質を除き、これらの全ては従来技術と同様である。
【００３１】
保磁力の強い層、たとえばCoを主体とする合金、又は反強磁性の層、たとえばPtMn配列の合金（図示せず）を、層７１の磁化を阻止すするために層７１の上に設けることが好都合である。
【００３２】
好ましくは、磁性層７１を層７３と同様のＦＡＡ合金で、又は層７３とは異なるスイッチング磁場が大きいたとえばサマリウム及びコバルトを主体とする合金、又はテルビウム及びコバルトを主体とする非晶質の合金で形成してもよい。
【００３３】
本発明に係るメモリポイントは、図４にも示されているが、以下のように動作する。
【００３４】
スイッチング磁場が補償温度５３で発散するので、大きなメモリポイントスイッチング磁場を確実にすべく、メモリの動作温度５６は層７３の補償温度５３に近くなるように選択される。層７３の補償温度がメモリの動作温度よりもわずかに低いことが好ましい。
【００３５】
書き込みに際しては、配線７７中のパルスにより、選択されたメモリポイント７０に対応する制御トランジスタ７６がオフにされる。メモリポイントを流れる電流は、このメモリポイントを補償温度５３よりもはるかに高い温度５７に加熱するのに充分に選択されるが、加熱は、層７３に用いられているＦＡＡ合金の高抵抗により容易である。スイッチング磁場は補償温度の近傍で極めて急激に変化するので、メモリポイント７０の加熱は層７３のスイッチング磁場の急激な低下と連動する。ここで、層７３の磁化の反転を可能とするような符号を有する電流パルスが励磁のための導体７４及び７５へ送られる。配線７４及び７５中のパルスにより層７３の磁化が一旦反転されると、配線７７中の加熱電流がオフにされ、メモリポイント７０の温度が補償温度５３よりも低い温度になり、導体７４及び７５中の電流パルスが止められる。メモリポイントへの書き込みが行なわれる。
【００３６】
読み出しについては、従来技術において説明した手順と同様、即ち配線７７中の小さな電流によってメモリポイントの抵抗が読み出され、この抵抗が図３には示されていない参照用セルの抵抗と比較される。
【００３７】
この構成の長所は、補償温度５３に近い温度でスイッチング磁場が極めて大きく変化することを考慮すれば理解可能である。即ち、選択されたメモリポイントのスイッチング磁場を、ネットワーク中の他のメモリポイントのスイッチング磁場よりもはるかに低い値に下げることができる。特に、全てのメモリポイントのスイッチング磁場の分布の下限値よりも小さい選択されたメモリポイントのスイッチング磁場が得られる。電流パルスの大きさは、このメモリポイントの磁化を反転させるためには充分であるが、たとえそのメモリポイントのスイッチング磁場の値がネットワークの全てのメモリポイントのスイッチング磁場の分布のどこにあろうとも、温度が動作温度に近い温度のままである非選択のメモリポイントの磁化を反転させるには充分ではない。このようにして、選択的な書き込みが大幅に強化され、従来技術に見られたアドレス指定の誤りを除去することができる。
【００３８】
メモリポイントの選択を助けるために加熱を利用することは、従来技術の説明と同様の３ｄ族の金属合金に基づくＭＴＪでも可能であるが、このような合金においては温度に伴なうスイッチング磁場の変化が非常に緩慢であるために非常に高い温度への加熱が要求され、結果的に電力消費がより多くなり、読み出し時間がより長くなる。
【００３９】
好ましくは、加熱電流を、図３には示されていない外部の加熱素子によって得てもよい。
【００４０】
好ましくは、いくつかのメモリポイントを同時に加熱することにより、このアドレス指定の技術によりいくつかのメモリポイントへの同時書き込みも可能である。
【００４１】
本発明の更に改良された一変形例においては、前述の実施の形態において選択されたメモリポイントに使用された過熱と同様の加熱によって、書き込みを望まないメモリポイントへの書き込みを禁止することによりアドレス指定時の選択が行なわれる。この場合には、図５（ａ）から理解されるように、層７３の化学的性質及び組成を、メモリが待機中である動作温度において希土類原子副格子の磁気モーメント８１が遷移金属原子副格子の磁気モーメント８２よりも大きくなるように選択する。従って、層７３の巨視的な磁化８０は、副格子８１の磁化と同じ方向を示している。更に、メモリが待機状態であるときの動作温度を、層７３の補償温度５３よりも低くなるように選択する。そして、書き込みプロセスは以下の通りである。
【００４２】
書き込みが行なわれるべきメモリポイントに対応する導体の交点において生成される磁界８８が、図５（ｂ）に磁化の反転が生じる層７３のみが示されている書き込みが行なわれるべきメモリポイント９０の待機状態での磁化と逆の符号を有するような大きさを有する電流が、導体７４及び７５を経由して送られる。メモリポイントのネットワークのスイッチング磁場の分布には拘わらず書き込みに失敗することがないことを確実にするために、このようにして生成される書き込み磁界８８の大きさは選択されたメモリポイント９０のスイッチング磁場よりもはるかに大きい。
【００４３】
同時に、書き込みを行ないたくない他のメモリポイントは以下の手順で書き込みが禁止される。書き込みが禁止されるべきメモリポイントの一つであって層７３のみが図５（ｃ）に示されているメモリポイント９１が書き込みが行なわれるべきメモリポイント９０の磁化と逆方向の巨視的な磁化８０を有している場合には、磁界８８は必然的に前述のメモリポイント９１の磁化８０と同一の方向を有しており、従って安定化磁界である。従って、メモリポイント９１の状態は、印加された磁界８８の大きさには拘わらず、影響を受けない。
【００４４】
やはり書き込みが禁止されるべきメモリポイントの一つであって層７３のみが図５（ｄ）に示されているメモリポイント９２が巨視的な磁化８０の方向が書き込みが行なわれるべきメモリポイント９０と同一の磁化方向を有する場合には磁界８８は待機状態における磁化８０と逆方向であり、従って誤った書き込みが行なわれる虞がある。そこで、メモリポイント９２への書き込みが以下の手順で禁止される。メモリポイント９２の層７３のみが示されている図６（ａ）から理解されるように、電流パルスを配線７４及び７５へ送るに先立って、対応する配線７７へ電流パルスを送ることによってメモリポイント９２に対応するトランジスタ７６のオフへの切り替えを制御することにより、メモリポイント９２を補償温度８３よりも下であるメモリポイント９２の待機温度１００から出発して対応する層７３の補償温度８３を上回る温度１０１へ加熱する。補償温度８３を超えて温度が上昇すると、ＦＡＡ合金の特有の性質ゆえに、希土類原子副格子の磁化８１の寄与分と遷移金属原子副格子の磁化８２の寄与分とが逆転するので、メモリポイント９２の巨視的な磁化８０が結果的に反転する。この加熱手順により、書き込みが禁止されるべきメモリポイント９２の巨視的な磁化８０が、今や、加熱前とは逆方向を有するようになり、導体７４及び７５によって生成された書き込みのための磁界８８は今や安定化磁界であり、メモリポイントの磁化は反転しない。選択されたメモリポイント９０への書き込みが終了すると、導体７４及び７５中の電流をオフすることによってまず書き込み磁界８８が停止され、その後に書き込みが禁止されるべきメモリポイント９２の加熱がオフされる。対応する層７３の温度が低下して補償温度よりも低くなり、層７３のみが示されている図６（ｃ）から理解されるように、補償温度８３を下回る温度１０２における初期の磁化状態へ戻る。従って、この手順により、書き込み磁界８８の方向及び大きさが書き込みのための磁界に相当していたとしても、メモリポイント９２への書き込みは禁止される。
【００４５】
この書き込み禁止の技術の長所は、平均的なスイッチング磁場よりもはるかに大きくなることが可能な選択されたメモリポイントを除いて、書き込みのための磁界が全てのメモリポイントにおいてそれらの待機状態における磁化状態には拘わらずに安定化磁界となるので、アドレス指定の誤りの可能性を完全に排除できるということである。このように、アドレス指定の誤りが生じる可能性はない。
【００４６】
好ましくは、この書き込み禁止によるアドレス指定の技術でも、メモリポイントの選択が他のメモリポイントの書き込み禁止によって行なわれるので、いくつかのメモリポイントへの同時書き込みが可能である。好ましくは、書き込みプロセスを二つのステップに減少させることもできる。所与の方向である全てのメモリポイントに対して対応する全ての導体を飽和させ、かつ逆方向であるメモリポイントを書き込み禁止にすることによって同時書き込みを行ない、また、逆方向である全てのメモリポイントに対して書き込み（及び書き込み電流の符号）及び加熱の選択を逆にすることによって同時書き込みを行なう。汎用メモリの書き込み速度は、この方法で最大になる。
【００４７】
好ましくは、加熱電流を、図３には示されていない外部の加熱素子によって得てもよい。
【００４８】
好ましいことに、このメモリ構造は、書き込み磁界８８の大きさがもはや書き込みが行われるべきメモリポイントを選択するための基準ではなく、交点にある書き込が行なわれるべきメリポイントを選択するために使用する２本の交差導体ももはや必要ではないので、１本の励磁用導体のみを使用する。この場合には、メモリは、１本の（上側の）磁界励磁用導体７４、及び（下側の）加熱トランジスタ制御用導体７７から形成される。この構成は、下側の励磁用導体７５をなくすことができ、下側の電流配線７５を配線するために制御トランジスタ配線７７をメモリポイント７０に対してオフセットさせる必要はもはやないので、基本的なセルの寸法を最小化することができる。これにより、更なる集積化の可能性が増大し、且つ製造プロセスが簡略化される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ＭＴＪによって形成されたメモリポイントを有する従来技術の磁気メモリの概略の構成を示す図である。
【図２（ａ）】ＦＡＡの磁化について概略を示す図である。
【図２（ｂ）】温度に対するＦＡＡの磁化の変化の曲線を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による磁気メモリの概略を示す図である。
【図４】本発明のメモリのＭＴＪの自由ＦＡＡ層の磁化スイッチング磁場の温度による変化を示す図である。
【図５（ａ）】本発明の他の実施の形態における磁気メモリの動作モードを示す図である。
【図５（ｂ）】本発明の他の実施の形態における磁気メモリの動作モードを示す図である。
【図５（ｃ）】本発明の他の実施の形態における磁気メモリの動作モードを示す図である。
【図５（ｄ）】本発明の他の実施の形態における磁気メモリの動作モードを示す図である。
【図６（ａ）】図５（ｄ）の構成に対応するメモリポイントへの書き込みを禁止するための動作モードを示す図である。
【図６（ｂ）】図５（ｄ）の構成に対応するメモリポイントへの書き込みを禁止するための動作モードを示す図である。
【図６（ｃ）】図５（ｄ）の構成に対応するメモリポイントへの書き込みを禁止するための動作モードを示す図である。
【図２（ｂ）】
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【図４】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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