(57)【要約】【課題】可変磁気領域を有する記憶セルを含むメモリ記憶デバイスを提供すること。【解決手段】可変磁気領域は、温度変化に応答する磁化状態を有する材料を含む。また、本メモリ記憶デバイスは発熱体を含む。発熱体は、記憶セルの可変磁気領域の温度を選択的に変えるように記憶セルに近接している。直接に電流を流して記憶セルを加熱するのとは対照的に、発熱体を介して記憶セルを加熱することで、記憶セルの製造により多くの自由度が与えられる。
2005524225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリ記憶デバイスであって、
ａ）温度変化に応答する磁化状態を有する材料を含む可変磁気領域を備える記憶セルと、
ｂ）前記記憶セルの前記可変磁気領域の温度を選択的に変えるための、前記記憶セルに近接した発熱体と、
を備えるメモリ記憶デバイス。
【請求項２】
前記記憶セルが、磁気トンネル接合を備える、請求項１に記載のメモリ記憶デバイス。
【請求項３】
前記可変磁気領域が、選択された磁界を印加して逆にすることができる磁化状態を有する可逆磁気領域であり、前記可逆磁気領域が、温度の変化に応答する磁化状態を有する材料を備える、請求項１に記載のメモリ記憶デバイス。
【請求項４】
前記記憶セルは、さらに、前記選択された磁界が印加されたとき逆にならない磁化状態を有する少なくとも１つの固定磁気領域を備える、請求項３に記載のメモリ記憶デバイス。
【請求項５】
前記発熱体が、それに電流を通過させることによって加熱される、請求項１に記載のメモリ記憶デバイス。
【請求項６】
さらに、前記発熱体を通過する電流を受け取ることができる導電性端子を備える、請求項５に記載のメモリ記憶デバイス。
【請求項７】
温度変化に応答する磁化状態を有する前記材料が、フェリ磁性材料を備える、請求項１に記載のメモリ記憶デバイス。
【請求項８】
前記可変磁気領域が、前記記憶セルに格納されたデータを維持するために前記材料の補償温度に維持される、請求項７に記載のメモリ記憶デバイス。
【請求項９】
メモリ記憶デバイスであって、
ａ）温度変化に応答する磁化状態を有する材料を含む可変磁気領域を備える記憶セルと、
ｂ）前記記憶セルの前記可変磁気領域の温度を選択的に変えるための、外部エネルギー源に応答する、前記記憶セルに近接した発熱体と、
を備えるメモリ記憶デバイス。
【請求項１０】
２以上のメモリ記憶デバイスを備えるメモリ・アレイであって、前記メモリ記憶デバイスの少なくとも１つが、
ａ）関連したビット・ラインおよびワード・ラインを有し、温度変化に応答する磁化状態を有する材料を含む可変磁気領域を備える記憶セルと、
ｂ）前記記憶セルの前記可変磁気領域の温度を選択的に変えるための、前記記憶セルに近接した発熱体と、
を備えるメモリ・アレイ。
【請求項１１】
前記記憶セルが、磁気トンネル接合を備える、請求項１０に記載のメモリ・アレイ。
【請求項１２】
前記可変磁気領域が、選択された磁界を印加して逆にすることができる磁化状態を有する可逆磁気領域であり、前記可逆磁気領域が、温度変化に応答する磁化状態を有する材料を備える、請求項１０に記載のメモリ・アレイ。
【請求項１３】
前記記憶セルは、さらに、前記選択された磁界が印加されたとき逆にならない磁化状態を有する少なくとも１つの固定磁気領域を備える、請求項１２に記載のメモリ・アレイ。
【請求項１４】
前記発熱体が、それに電流を通過させることによって加熱される、請求項１０に記載のメモリ・アレイ。
【請求項１５】
前記メモリ記憶デバイスの前記少なくとも１つが、さらに、前記発熱体を通過する電流を受け取ることができる導電性端子を備える、請求項１４に記載のメモリ・アレイ。
【請求項１６】
前記電流が、所定の時間の間前記発熱体を通過し、前記時間が、選択された記憶セルに近接した１つまたは複数の記憶セルの磁化状態の反転を防止するように十分に短い、請求項１４に記載のメモリ・アレイ。
【請求項１７】
温度変化に応答する磁化状態を有する前記材料が、フェリ磁性材料を備える、請求項１０に記載のメモリ・アレイ。
【請求項１８】
前記可変磁気領域が、前記記憶セルに格納されたデータを維持するために前記材料の補償温度に維持される、請求項１０に記載のメモリ・アレイ。
【請求項１９】
少なくとも１つのメモリ記憶デバイスを備える集積回路であって、前記メモリ記憶デバイスが、
ａ）温度変化に応答する磁化状態を有する材料を含む可変磁気領域を備える記憶セルと、
ｂ）前記記憶セルの前記可変磁気領域の温度を選択的に変えるための、前記記憶セルに近接した発熱体と、を備える集積回路。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのメモリ記憶デバイスが、さらに、前記発熱体を通過する電流を受け取ることができる導電性端子を備える、請求項１９に記載の集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米国防総省の米国防総省高等研究計画局（ＤＡＲＰＡ）で与えられた許可契約番号ＭＤＡ９７２−９６−Ｃ−Ｚ００３０およびＭＤＡ９７２−９９−Ｃ−０００９の下に政府援助で行われた。米国政府は本発明におけるいくつかの権利を有する。
【０００２】
本発明は一般的に記憶セルのメモリ・アレイに関し、より詳細には、発熱体を有するメモリ記憶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
磁気ランダム・アクセス・メモリ（ＭＲＡＭ）技術は、記憶セル例えば磁気トンネル接合（ＭＴＪ）を使用し、この磁気トンネル接合はそれぞれ、一般に、電気絶縁障壁層が間にある少なくとも２つの磁気領域または磁気層を有する。データ記憶のメカニズムは、この２つの層の磁化の相対的な向き、およびこれらの層に取り付けられた電極でこの向きを識別できることに依拠している。背景として、それぞれ１９９７年７月２２日および１９９７年６月１７日にガラハー他（Gallagher et al.）に発行された米国特許第５，６５０，９５８号および５，６４０，３４３号を参照する。これらの特許は、参照により本明細書に組み込む。
【０００４】
一般に、各記憶セルは、ＭＴＪを構成するように配置された、磁気的に可変な（可逆な）領域すなわち「自由」領域および近接した磁気的基準となる「固定」領域を含む。記憶セルは、それぞれのビット・ラインおよびワード・ラインを介して印加される双方向の電気的刺激および結果として得られる磁気的刺激を使用して、自由領域の磁化を逆にすることで書き込むことができる。ビット・ラインとワード・ラインの間の結果として得られたトンネル抵抗を測定して、後で磁気セルを読み取ることができる。このことでは、２つの値の１つが固定領域に対する自由領域の磁化の相対的な向きに依存するものと考えられている。
【０００５】
ＭＲＡＭアレイは、一般に、ワード・ラインとビット・ラインの交点にそれぞれ位置づけされたデータ記憶セルのアレイを含む。記憶セルに書き込むとき、他の選択されないセルに影響を及ぼすことなく、アレイの選択された記憶セルだけに書き込むことが望ましい。しかし、書込み中に、ビット・ラインとワード・ラインで生成された磁界は、近接した選択されないセルの磁化状態を乱すことがあり、これによって、アレイの信頼性が低下する。その上、特に高密度アレイでは、セルの磁気状態は、近接したセルの磁化状態の影響を受けることがある。
【０００６】
したがって、メモリ・アレイ内のメモリ記憶セルの書込み選択性を改善する必要がある。
【特許文献１】米国特許第５，６５０，９５８号
【特許文献２】米国特許第５，６４０，３４３号
【特許文献３】米国特許出願番号第０９／７０８，２５３号
【非特許文献１】ウィリアムス他（Williams et al.）、「ScanningThermal Profiler」、アプライド・フィジックス・レター（Appl. Phys. Lett.）、２３、１５８７〜１５８９ページ
【非特許文献２】ミィー他（Mee et al.）、「Magnetic Recording Handbook」、マグロー・ヒル（Mcgraw-Hill）、５４０〜５８０ページ（１９８９年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、メモリ記憶セルの書込み選択性を高め、かつ上述の誤りの型を低減する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様では、本発明はメモリ記憶デバイスを提供する。この記憶デバイスは、可変磁気領域を備える記憶セルを含む。可変磁気領域は、温度変化に応答する磁化状態を有する材料を含む。また、本メモリ記憶デバイスは、発熱体を含む。発熱体は、記憶セルの可変磁気領域の温度を選択的に変えるように記憶セルに近接している。
【０００９】
好ましい実施例では、メモリ記憶デバイスの記憶セルは、磁気トンネル接合を含み、そして、可変磁気領域は、選択された磁界を印加して逆にすることができる磁化状態を有する可逆磁気領域である。可逆磁気領域は、温度の変化に応答する磁化状態を有する材料を含む。
【００１０】
好ましくは、磁気トンネル接合は、さらに、少なくとも１つの固定磁気領域を備え、この固定磁気領域は、選択された磁界を印加して変えることができないまたは逆にすることができない磁化状態を有する。
【００１１】
本発明の好ましい実施例に従って、発熱体に電流を通過させることによって選択的加熱が記憶セルに加えられる。メモリ記憶デバイスは、さらに、発熱体を通過する電流を受け取ることができる導電性端子を含むことができる。
【００１２】
理解されるように、記憶セルに格納されたデータを維持するために、前述の可逆磁気領域を補償温度に維持するのが望ましいかもしれない。
【００１３】
本発明の他の実施例では、メモリ・アレイが提供される。メモリ・アレイは２以上のメモリ記憶デバイスを含む。メモリ記憶デバイスの少なくとも１つは、関連したビット・ラインおよびワード・ラインを有する記憶セルを含む。記憶セルは可変磁気領域を含み、この可変磁気領域は温度変化に応答する磁化状態を有する材料を含む。また、メモリ記憶デバイスは、記憶セルの可変磁気領域の温度を選択的に変えるための、記憶セルに近接した発熱体を含む。
【００１４】
本発明の他の態様では、集積回路が提供される。集積回路は、上で述べられまた本明細書でさらに説明されるようなメモリ記憶デバイスを少なくとも１つ含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に示すように、ＭＲＡＭアレイは、ワード・ライン１、２、３とビット・ライン４、５、６の交点に一般的に位置づけされたデータ記憶セル５０のアレイを含む。好ましい形態では、各セルは、ＭＴＪデバイスを構成するように配置された、磁気的に可変な（可逆な）領域すなわち「自由」領域と、近接した磁気的基準となる領域すなわち「固定」領域とを含む。「固定領域」という用語は、自由領域すなわち可変領域と協働して全体としてデバイスの検出可能状態をもたらす任意の型の領域を示すように本明細書では広く使用される。
【００１６】
一般に、そのようなセルにおけるデータ記憶の根底にある原理は、自由領域の容易軸（「ＥＡ」）に沿って磁化の方向を変えて自由領域の磁化の相対的な向きを対応する固定領域に対して変化させることができること、また逆にさえもできること、およびその後でこの相対的な向きの違いを読み取ることができることである。より詳細には、記憶セルは、それぞれのビット・ラインおよびワード・ラインを介して印加された双方向の電気的刺激および結果として得られる磁気的刺激を使用して、自由領域の磁化を逆にすることで書き込まれる。
【００１７】
ビット・ラインとワード・ラインの間の結果として得られたトンネル抵抗を測定して、記憶セルを後で読み取る。このことでは、２つの値のうちの１つは、固定領域に対する自由領域の磁化の相対的な向きに依存するものとみなされている。自由領域は、自由に回転するが容易軸に沿ったいずれかの方向（＋ＥＡか−ＥＡ）に整列する強い優先傾向を持った磁化方向を有する簡単な基本的な磁石としてモデル化され、そして、基準領域が、＋ＥＡ方向に固定された磁化方向を有することを除いて同様な基本的な磁石である場合、２つの状態、したがって２つの可能なトンネル抵抗値が、セルに対して定義される。すなわち、整列したすなわち平行な状態（＋ＥＡ／＋ＥＡ）と逆整列したすなわち逆平行の状態（−ＥＡ／＋ＥＡ）である。
【００１８】
印加されたＥＡ磁界に対してトンネル接合抵抗を特徴づける理想的なヒシテリシス・ループを図２に示す。トンネル接合の抵抗は、領域２０で印加される刺激が無い場合、２つの別個の値のうちの１つをとることができる。すなわち、領域２０の容易軸の反転磁界強度＋／−Ｈｃより下では、抵抗の印加磁界に対する感度が無い。
【００１９】
例えば、印加された容易軸磁界が＋／−Ｈｃを超える場合、セルは強制的にそれぞれの高抵抗状態（固定領域に対する自由領域の逆整列磁化）か低抵抗状態（固定領域に対する自由領域の整列磁化）かにされる。したがって、メモリ・デバイスとしての動作で、トンネル抵抗を測定して固定層に対する自由層の磁化状態を推測することで、記憶セルを読み取ることができる。
【００２０】
図２に模式的に示す理想的なヒシテリシス・ループが望ましい。何故ならば、抵抗は２つの別個の可能性のうちの１つを有し、反転磁界強度Ｈｃより下の印加磁界に対して測定抵抗の感度がないからである。しかし、実際のデバイスでは、そのような理想的な動作は存在できないことが多く、それによって多くの問題が生じる。
【００２１】
図３および４は、記憶セル５０をアドレス指定するために一般的に提案された構造を示す。図３に示すように、セル５０を通り抜ける矢印で示されるバイアス電流は、ビット・ライン５からワード・ライン２に流れるが、一方で、磁界生成電流は、図４に示すような矢印で示されるように、ビット・ライン５かワード・ライン２のどちらかを流れる。
【００２２】
ビットをきちんと書き込むこと（上述の記憶セル構造の自由層の反転に対応する）ができることは重要であるが、ＭＲＡＭアレイの動作がうまくいくための他の重要な態様がある。具体的には、データの書込みに関して、この書込み過程中に、他の選択されないどのセルも乱すことなしに、アレイ中の選択されたメモリ・セルだけを選ぶことが望ましい。
【００２３】
図５は、理想的な磁気メモリ・セルの磁気選択性（いわゆる「アストロイド・プロット」またはStoner-Wolfarthアストロイド）およびアレイ中のセルの選択切換えをグラフで示す。実線４０は、印加磁界に応じて左か右かどちらかの方向を向く磁化に関して、単一理想粒子の安定の境界を描く。このグラフの軸は容易（Ｈｅａｓｙ）軸磁界および困難（Ｈｈａｒｄ）軸磁界（すなわち、結晶異方性によって優先される方向に対して平行または直角）に対応する。
【００２４】
アストロイド境界４０の内側には、２つの安定状態があり、磁気履歴に依存してどちらかを実現することができる。しかし、アストロイドの外側には、印加磁界に平行な１つの磁化状態だけがある。アストロイドの形のために、磁界を使用して特定のデータ記憶セルを書込み用に隔離することができる。
【００２５】
図５の四角い枠４１を形成する点線で示すように、各々大きさＨｗの容易軸磁界および困難軸磁界（選択されたセルで交わるビット・ラインおよびワード・ラインを流れる電流によって生成される）は、記憶セルを強制的に右向き状態にする。アストロイド境界以内の不十分な容易軸磁界か困難軸磁界かどちらかを有する近くの記憶セル、例えば同じワード・ラインか同じビット・ラインかどちらかの記憶セルは、状態を変えるとは考えられない。したがって、理論的には、ワード・ラインとビット・ラインの両方に電流を同時に印加して、特定の選択されたデバイスに書き込むことができる。
【００２６】
上述の書込み手順は、非常に厳しい製造許容誤差を必要とする。具体的には、実際に、接合の母集団の安定範囲を考えると、アストロイド曲線の実線４０はバンドに広がっている。このバンドが余りにも大きくなりすぎると、間違って他の選択されない記憶セルも切り換えることなしに、任意の所望の記憶セルを限定的に切り換える容易軸磁界と困難軸磁界の組合せはなくなる。したがって、信頼性が問題になる。
【００２７】
さらに、記憶セルでの磁界は、ビット・ラインおよびワード・ラインからの磁界だけでなく、そのまわりの記憶セルの磁気状態の影響を受ける。統計的に考えるとき、この影響によって、書込み選択性はさらに低下する。
【００２８】
一般に、本発明の好ましい実施例は、選択されたセルだけを加熱することによって、記憶セル例えばＭＴＪまたは記憶セルのグループの書込み選択性を選択的に高めることができるメモリ記憶デバイス設計を使用するメモリ・アレイを提供し、それによって、近接したセルへの故意でない書込みの可能性を低減し、さらに選択されたセルの切換え特性の質を改善する。
【００２９】
図１を参照して、例示のメモリ・アレイは、水平面内で平行なワード・ライン１、２、および３として機能する一組の導電線、および他の水平面内で平行なビット・ライン４、５、および６として機能する一組の導電線を含む。ビット・ラインは、好ましくは、異なる方向に例えばワード・ラインに対して直角に向けられているので、上から見たとき二組の線は交差領域を形成する。
【００３０】
本発明に関して図６および７でより詳細に示す記憶セル５０、例えばＭＴＪデバイスは、垂直方向に間隔をあけて配置されたワード・ラインとビット・ラインの複数の交差領域に位置している。３本のワード・ラインおよび３本のビット・ラインを図１に示すが、線の数は一般にはるかに多い。
【００３１】
図６および７を参照して、記憶セル５０をより詳細に説明する。記憶セル５０例えばＭＴＪデバイスは、好ましくは、いくつかの垂直方向に積み重ねられた領域または層で形成される。特に、セル５０は、電気絶縁トンネル障壁層５３で隔てられた固定層５２と可変層すなわち「自由」層５１の両方を備える。ガラハー他に発行された上述の引用特許から理解されるように、固定層５２の磁化は、固定層の面内に方向付けられているが、ビット・ライン５およびワード・ライン２を流れる書込み電流で生成される印加外部磁界が存在している状態で回転しないようにまたは逆にならないように固定されている。対照的に、自由層５１の磁化は、層５１の面内で層５２の固定磁化に対して回転する（または逆になる）ことができる。磁気層５１および５２および中間トンネル層５３例えばＡｌ２Ｏ３を垂直方向に通って流れるトンネル電流の量は、磁気層５１と５２の相対的な磁化方向に依存する。
【００３２】
理解されるように、自由層５１は、容易軸と呼ばれる磁化方向に優先軸を有するように製造される。この容易軸に沿って自由層５１の２つの可能な安定な可逆磁化方向があり、この２つの可逆磁化方向が記憶セル５０の２つの安定状態を定める。
【００３３】
メモリ・アレイの動作中に、自由層５１の磁化を変えることで、セル５０に書き込むことができる。例えば、記憶セル５０のワード・ライン２とビット・ライン５の両方に十分に大きな電流を流すとき、自由層の磁化を変えることができる。ワード・ラインとビット・ラインの交点で組み合わされた磁界で生成された磁界は、通電されたワード・ラインとビット・ラインの交点に位置する単一の特定セル５０の自由層５１の磁化を回転させる。あるいは、単一のワード・ラインまたはビット・ラインだけを通過する電流で生成された磁界は、以下でさらに説明するようにセル５０が選択されたとき、セル５０の自由層５１の磁化を回転させるのに十分であるかもしれない。電流レベルは、生成される磁界が自由層５１の切換え磁界を超えるように設計される。記憶セル５０は、固定層５２の磁化を切り換えるために必要な磁界が、自由層５１を切り換えるのに必要な磁界よりも遥かに大きいように設計される。自由層の磁化を変える他の例は、スピン注入により、この場合、セルを通過する電流の電子のスピン状態が自由層の磁化に効果的に影響を及ぼす。
【００３４】
例えば、書込み電流よりも遥かに小さな読取り電流がセルを垂直に通過するとき記憶セル５０の抵抗を測定することで、記憶セル５０の状態を測定することができる。この読取り電流で生成される磁界は、好ましくは無視できるほどであり、したがって、記憶セル５０の磁気状態を切り換えない。
【００３５】
参照により本明細書に組み込まれる、２０００年１１月８日に出願された「Thermally-AssistedMagnetic Random Access Memory（ＭＲＡＭ）」という名称の米国特許出願番号第０９／７０８，２５３号で、本出願の発明者は、メモリ・デバイス内のＭＴＪデバイスに選択的に書き込むのを助けるように熱を使用することを開示した。前に出願した発明では、電流が選択されたセルを通過して選択されたセルの可逆磁気層を直接加熱するように、電圧源で電流パルスが印加される。この加熱は、アドレス指定すべきデバイスを隔離するように作用するので、書込み選択性を改善し、さらに切換え特性の質を改善する。
【００３６】
選択されたセル５０を所定量例えば５０〜１００℃に加熱したとき、その特定のセルを切り換えるために必要な磁界を減少できることが発見された。磁界が同時に印加されるか、または少なくとも層５１が再び冷える前に磁界が印加される場合、磁界強度が加熱されたセルの飽和保磁力よりも大きくかつ加熱されないセルの飽和保磁力よりも小さい限り、加熱されたセルだけが書き込まれる。
【００３７】
本発明は、記憶セル５０から加熱機構を取り除いたメモリ記憶セル５８を提供し、それによって、記憶セル例えばある特定の範囲の抵抗を有するトンネル障壁の選択に対する制約を取り除く。その上、本発明のメモリ記憶デバイスは、メモリ・アレイの使用可能な密度に対する可能な制限を取り除くことができる。
【００３８】
図６および７に示すように、本発明のメモリ記憶デバイス５８は、上で説明したように発熱体５６および記憶セル５０を含む。発熱体５６は、記憶セル５０から離れたところにあり、そして好ましくは、発熱体５６を通過する所定の電流で十分な熱が生成されるようにするために、例えば約１オームから１００オームの低抵抗を有する導電層を備える。発熱体層５６を形成する適切な層には、例えば、タングステン、銅、アルミニウム、およびドープされたシリコンがある。
【００３９】
発熱体５６は、外部エネルギー源（図示しない）で加熱される。このエネルギー源は、例えば、電圧源か電流源、または熱源でもよい。図６および７に示すように、電流はワード・ライン２を通過して発熱体５６に入ることができる。他の構成が可能であるが、発熱体５６は近接したワード・ラインから流れる電流で加熱されるのが好ましい。
【００４０】
好ましい実施例では、本発明のメモリ記憶デバイス５８は、出力端子５４も含む。出力端子５４は、電流を伝えるのに適した金属のような任意の従来材料で形成することができる。導電端子５４は磁性物質でないのが好ましい。出力端子５４は、発熱体５６を通過する電流を受け取り、さらに電流を供給した外部電圧源または電流源への帰路として作用することができる。
【００４１】
図６および７は、メモリ・デバイス５８内の要素の２つの好ましい配列、およびメモリ・アレイにおけるメモリ・デバイス５８のワード・ライン２およびビット・ライン５への結合を示す。図６および７に示すように、本メモリ・アレイの好ましい配列では、発熱体５６はワード・ライン２に近接している。しかし、他の配列が可能である。例えば、ワード・ラインおよびビット・ラインは、逆にすることができるかもしれない。メモリ・アレイまたはアレイ内のメモリ記憶デバイス５８の特定の配列にかかわらず、発熱体５６からの熱が選択された記憶セル５０に実質的に局在するように、発熱体５６は記憶セル５０のすぐ近くにあるべきであり、それによって、近接した記憶セルをも加熱することなしに、記憶セル５０の温度を上げる。
【００４２】
上で説明したように記憶セル５０を加熱することによって、記憶セル５０の保持磁界は減少する。したがって、非常に小さな磁界を印加して、自由層５１の磁化の方向を逆にすることができる。対照的に、読取り過程中には一般に比較的小さな電流が使用されるので、読取り動作で、記憶された磁化状態は完全な状態のままになっている。理解されるように、そのような熱補助切換えによって、セルが活動化（例えば、加熱）されていないとき低温状態の飽和保磁力は比較的大きいことが保証されるので、故意でない切換えは最小限になる。
【００４３】
好ましい実施例では、記憶セル５０の自由層５１はフェリ磁性材料を含む。よく知られているように、フェリ磁性材料は、逆向きの磁化を有する複数（例えば、２つ）の部分格子を含むことが多い。しかし、反強磁性体の場合と反対に、フェリ磁性体の２つの部分格子は同一でないので、フェリ磁性体の物理的な特性は反強磁性体の物理特性と全く異なる。フェリ磁性は、通常、図８〜１０に示すもののような希土類合金に認められる。
【００４４】
フェリ磁性材料の例には、Ｆｅと、Ｇｄ、Ｔｂ、およびＤｙのうちの少なくとも１つとの合金、例えば、Ｇｄ２３Ｆｅ７７、Ｇｄ２４Ｆｅ７６、Ｔｂ１９Ｆｅ８１、Ｔｂ２１Ｆｅ７９、Ｄｙ１７Ｆｅ８３、およびＤｙ２１Ｆｅ７９がある。フェリ磁性材料の他の例には、ＣｏとＳｍの合金がある。
【００４５】
通常、フェリ磁性材料の２つの部分格子のモーメントは等しくないので、結果として、正味の巨視的なモーメントが存在する。部分格子の磁化は異なる温度依存性を有するので、それらの部分格子の磁化が互いにちょうど補償し合う温度が存在することがある。補償温度（Ｔｃｏｍｐ）では、外部印加磁界で回転される正味モーメントが存在しないので、飽和保磁力が非常に高い。補償点に近い温度の小さな変化で、図８〜１０に示すように、飽和保磁力の劇的な変化がもたらされることがある。動作温度がどのように厳密に制御されるかに依存して、約５℃から約１０℃程度の変化で、強制外部磁界の１桁の変化が生じることがある。
【００４６】
関連した問題として、例えば、図８〜１０に示すようなグラフの手引きを使用して、もっと正確に高温保持磁界および低温保持磁界を限定するように記憶セルの温度制御を行うことができる。動作温度を正確に制御するほど、それだけ加熱は必要でなくなる。というのは、チップはいっそう補償温度近くで動作できるようになり、この補償温度では、温度に対する抗磁界の変化率が増すからである。
【００４７】
温度上昇の推定は、使用される材料およびＭＲＡＭセルの特定の構造に依存する。しかし、いくつかの簡単なモデルでは、ミクロン・サイズの接合、１Ｋオームの抵抗および１ボルト（Ｖ）の電圧バイアスの場合、摂氏数十度の範囲の温度上昇が与えられる。メモリ・アレイの寸法が縮小されるにつれて、温度はさらに上昇するので、スケーラビリティが得られる。
【００４８】
また、熱選択過程の速度は、非常に速いと考えられる。例えば、小さな構造に関する他の実験は（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、ウィリアムス他（Williams et al.）、「Scanning Thermal Profiler」、アプライド・フィジックス・レター（Appl. Phys. Lett.）、２３、１５８７〜１５８９ページを参照されたい）、いくつかの場合の熱時定数が１ナノ秒（ｎｓ）よりも短いことを示している。ミィー他（Mee et al.）、「Magnetic Recording Handbook」、マグロー・ヒル（Mcgraw-Hill）、５４０〜５８０ページ（１９８９年）に述べられているように、熱が金属膜を伝わる横方向拡散時定数は１ｎｓのオーダであるかもしれない。したがって、接合を加熱する選択過程は、ＭＲＡＭアレイの速度制限要素である必要はない。
【００４９】
他の実施例では、集積回路が実現される。図６および７に示さないが理解されるように（例えば、ガラハー他（Gallagher et al.）に発行された米国特許第５，６５０，９５８号および第５，６４０，３４３号から）、メモリ・アレイのメモリ記憶デバイス５８は、シリコン基板のような基板に形成することができ、このシリコン基板には、集積回路を形成する他の回路が含まれるかもしれない。本発明の集積回路は、上で説明したようなメモリ記憶デバイスを含む。
【００５０】
したがって、どのメモリ記憶セルに書き込むべきであるかを選び、さらにメモリ・アレイの他の近接したセルの故意でない切換えを最小限にする高耐性手段が提供される。さらに、飽和保磁力の場合によっては大きな変化が可能にされ、したがってより大きな書込み選択余裕が実現される。その上、熱補助切換えに関して、セルが加熱されないとき、低温状態の飽和保磁力が大きく、故意でない切換えが減少する。したがって、外部磁界だけでなく本質的なクロストークも最小限になり、遮蔽要求条件が緩和されて、結果として、より小さなまたはより高密度なＭＲＡＭアレイの全体構造が得られる。さらに、加熱すべきセルから離れたところにある加熱層を設けることで、セルの抵抗率に対する制限を取り除き、それによって、セル製造においていっそうの自由度が可能になる。
【００５１】
本発明はいくつかの好ましい実施例に関して説明したが、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内で、修正を伴って実施できることを当業者は認めるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明で使用するのに適したＭＲＡＭ磁気記憶セルの磁気メモリ・アレイを模式的に示す図である。
【図２】ＭＲＡＭ記憶セルの可逆磁気領域の理想的なヒシテリシス・ループを模式的に示す図である。
【図３】ＭＲＡＭ記憶セルをアドレス指定するための構造を模式的に示す図である。
【図４】ＭＲＡＭ記憶セルをアドレス指定するための構造を模式的に示す図である。
【図５】メモリの磁気状態を選択的に切り換えるための理想的な磁気メモリ・セルの磁気選択性をグラフで示す図である。
【図６】本発明の一態様に従って形成されたメモリ記憶デバイスを模式的に示す図である。
【図７】本発明の他の態様に従って形成されたメモリ記憶デバイスを模式的に示す図である。
【図８】本発明に従って、磁気トンネル接合で使用するのに適した選択されたフェリ磁性材料の保持磁界の温度依存性を模式的に示す図である。
【図９】本発明に従って、磁気トンネル接合で使用するのに適した選択されたフェリ磁性材料の保持磁界の温度依存性を模式的に示す図である。
【図１０】本発明に従って、磁気トンネル接合で使用するのに適した選択されたフェリ磁性材料の保持磁界の温度依存性を模式的に示す図である。
【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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【国際調査報告】
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