(57)【要約】【課題】記憶密度を向上できる磁気記憶装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、磁気記憶装置は、第１、第２磁性部、第１〜第３電極、第１非磁性部及び制御部を含む。第１磁性部は、第１、第２部分を含む延在部と、第２部分と接続された第３部分と、を含む。第１電極は、第１部分と電気的に接続される。第３部分は、第２、第３電極の間に位置する。第２磁性部は、第２電極と第３部分との間に設けられる。第１非磁性部は、第２磁性部と第３部分との間に設けられる。制御部は、第１動作において、第１〜第３電極を第１〜第３電位に設定する。制御部は、第２動作において、第１電極を第１電位に設定し、第２電極を第４電位に設定し、第３電極を第５電位に設定する。第２、第１電位の差は、第４、第１電位の差よりも小さく、第３、第１電位の差は、第５、第１電位の差よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部分及び第２部分を含む延在部と、前記第２部分と接続された第３部分と、を含み、前記第１部分から前記第２部分に向かう方向は第１方向に沿う、第１磁性部と、
前記第１部分と電気的に接続された第１電極と、
第２電極と、
第３電極であって、前記第３部分の少なくとも一部は、前記第２電極と前記第３電極との間に位置した、前記第３電極と、
前記第２電極と前記第３部分の前記少なくとも一部との間に設けられた第２磁性部と、
前記第２磁性部と前記第３部分の前記少なくとも一部との間に設けられた第１非磁性部と、
前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極と電気的に接続された制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第３部分に情報を書き込む第１動作において、前記第１電極を第１電位に設定し、前記第２電極を第２電位に設定し、前記第３電極を第３電位に設定し、
前記制御部は、前記延在部の情報をシフトさせる第２動作において、前記第１電極を前記第１電位に設定し、前記第２電極を第４電位に設定し、前記第３電極を第５電位に設定し、
前記第２電位と前記第１電位との差の絶対値は、前記第４電位と前記第１電位との差の絶対値よりも小さく、前記第３電位と前記第１電位との差の絶対値は、前記第５電位と前記第１電位との差の絶対値よりも大きい、磁気記憶装置。
【請求項２】
前記第３電位と前記第１電位との前記差の前記絶対値は、前記第２電位と前記第１電位との前記差の前記絶対値よりも小さい、請求項１記載の磁気記憶装置。
【請求項３】
前記制御部は、第３動作において、前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗に対応する値を検出する、請求項１または２に記載の磁気記憶装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第３動作において、前記第１電極を前記第１電位に設定し、前記第２電極を前記第６電位に設定する、請求項３記載の磁気記憶装置。
【請求項５】
前記第１磁性部は、複数設けられ、
前記複数の前記第１磁性部は、前記第１方向と交差する２つの方向に沿って設けられた、請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性細線に記録された情報を磁壁の移動により移動させる磁気記憶装置が提案されている。磁気記憶装置において、記憶密度の向上が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−９８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、記憶密度を向上できる磁気記憶装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、磁気記憶装置は、第１磁性部、第１電極、第２電極、第２磁性部、第１非磁性部及び制御部を含む。前記第１磁性部は、第１部分及び第２部分を含む延在部と、前記第２部分と接続された第３部分と、を含む。前記第１部分から前記第２部分に向かう方向は第１方向に沿う。前記第１電極は、前記第１部分と電気的に接続される。前記第３部分の少なくとも一部は、前記第２電極と前記第３電極との間に位置する。前記第２磁性部は、前記第２電極と前記第３部分の前記少なくとも一部との間に設けられる。前記第１非磁性部は、前記第２磁性部と前記第３部分の前記少なくとも一部との間に設けられる。前記制御部は、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極と電気的に接続される。前記制御部は、前記第３部分に情報を書き込む第１動作において、前記第１電極を第１電位に設定し、前記第２電極を第２電位に設定し、前記第３電極を第３電位に設定する。前記制御部は、前記延在部の情報をシフトさせる第２動作において、前記第１電極を前記第１電位に設定し、前記第２電極を第４電位に設定し、前記第３電極を第５電位に設定する。前記第２電位と前記第１電位との差の絶対値は、前記第４電位と前記第１電位との差の絶対値よりも小さく、前記第３電位と前記第１電位との差の絶対値は、前記第５電位と前記第１電位との差の絶対値よりも大きい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の動作を例示する模式図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の動作を例示する模式図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図１２】第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図１３】第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図１４】第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図１５】第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図１６】第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図１７】第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図１８】第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図１９】第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【図２０】第２実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１実施形態）  
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。  
図１（ａ）は、斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。
【０００９】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、実施形態に係る磁気記憶装置１１０は、第１磁性部１０、第２磁性部２０、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１非磁性部３１、制御部７０を含む。この例では、第２非磁性部３２がさらに設けられている。第１磁性部１０、第２磁性部２０、第２電極５２、第３電極５３、第１非磁性部３１及び第２非磁性部３２は、例えば、１つのメモリ部（第１メモリ部ＭＰ１）に含まれる。
【００１０】
第１磁性部１０は、延在部１０Ｅを含む。延在部１０Ｅは、第１部分１１及び第２部分１２を含む。第１部分１１から第２部分１２に向かう方向は、第１方向に沿う。
【００１１】
第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１２】
第１磁性部１０は、第３部分１３をさらに含む。第３部分１３は、第２部分１２と接続される。
【００１３】
この例では、基板６０が設けられている。基板６０は、Ｘ−Ｙ平面に沿って広がる。基板６０の面６０ａ（例えば上面）は、Ｘ−Ｙ平面に沿って広がる。
【００１４】
例えば、第１磁性部１０の延在部１０Ｅは、基板６０の面６０ａに対して垂直である。１つの例において、延在部１０Ｅは、第１方向（Ｚ軸方向）に延びる管状である。
【００１５】
この例では、第２部分１２と基板６０との間に第１部分１１が位置する。実施形態において、第１部分１１と基板６０との間に第２部分１２が位置しても良い。
【００１６】
この例では、第３部分１３の少なくとも一部から第２部分１２に向かう第２方向は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差している。この例において、第２方向は、例えば、Ｘ軸方向である。
【００１７】
第１電極５１は、第１部分１１と電気的に接続される。第１電極５１は、例えば、延在部１０Ｅと基板６０との間に位置する。
【００１８】
第３部分１３の少なくとも一部は、第２電極５２と第３電極５３との間に位置する。
【００１９】
この例では、第３電極５３から第２電極５２に向かう方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿っている。この例では、第３電極５３は、第２電極５２と基板６０との間に位置する。例えば、第２方向（例えばＸ軸方向）において、第３電極５３は延在部１０Ｅと重なる。
【００２０】
第２磁性部２０は、第２電極５２と、第３部分１３の上記の少なくとも一部と、の間に設けられる。
【００２１】
第１非磁性部３１は、第２磁性部２０と、第３部分１３の上記の少なくとも一部と、の間に設けられる。第１非磁性部３１は、例えば、絶縁性である。第１非磁性部３１は、例えばＭｇＯを含む。第１非磁性部３１は、導電性でも良い。第１非磁性部３１の例については、後述する。
【００２２】
第２非磁性部３２は、第３電極５３と、第３部分１３の上記の少なくとも一部と、の間に設けられる。第２非磁性部３２は、絶縁性である。第２非磁性部３２は、例えば、酸化アルミニウムなどを含む。第２非磁性部３２の材料の例について後述する。
【００２３】
制御部７０は、第１電極５１、第２電極５２及び第３電極５３と電気的に接続される。
【００２４】
本願明細書において、「電気的に接続される状態」は、複数の導電体が物理的に接してこれら複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。「電気的に接続される状態」は、複数の導電体の間に、別の導電体が挿入されて、これらの複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。「電気的に接続される状態」は、複数の導電体の間に、電気的な素子（トランジスタなどのスイッチ素子など）が挿入されて、これらの複数の導電体の間に電流が流れる状態を形成可能な状態を含む。
【００２５】
磁気記憶装置１１０において、延在部１０Ｅは、記憶部として機能する。例えば、延在部１０Ｅは、複数の磁壁１０ｗを保持可能である。複数の磁壁１０ｗは、第１方向（Ｚ軸方向）そって移動（シフト）可能である。磁気記憶装置１１０は、例えば、磁壁移動型の記憶装置である。
【００２６】
例えば、２つの磁壁１０ｗの間の領域が、磁区１０ｄとなる。磁区１０ｄの磁化が記憶される情報に対応する。
【００２７】
例えば、第２電極５２と第１電極５１との間に電流が流れることで、複数の磁壁１０ｗ及び磁区１０ｄがシフトする。
【００２８】
例えば、第２磁性部２０、第１非磁性部３１及び第３部分１３により、例えば、ＭＴＪMagnetic Tunnel Junction）素子が形成される。ＧＭＲ（Giant magnetic resistance）素子が形成されても良い。第２磁性部２０、第１非磁性部３１及び第３部分１３は、機能部２５の少なくとも一部となる。機能部２５は、例えば、書き込み／読み出し素子として機能する。
【００２９】
例えば、第２磁性部２０と第３部分１３との間に流れる電流により、第３部分１３の磁化が制御される。これにより、情報の書き込みが行われる。例えば、第２磁性部２０と第３部分１３との間（第２磁性部２０と第１磁性部１０との間）の電気抵抗の変化を検出することで、情報の読み出しが行われる。
【００３０】
第３電極５３の電位により、第３部分１３における磁気特性（例えば、磁気異方性など）が制御できる。第３電極５３は、例えば、第３部分１３への情報の書き込みの制御電極として機能する。
【００３１】
第３電極５３に印加される電圧により、１つの動作において、機能部２５は、書き込み動作を実施する。第３電極５３に印加される電圧により、別の１つの動作において、機能部２５を介して、上記のシフト動作が実施される。さらに、機能部２５を介して、読み出し動作が行われる。
【００３２】
第２電極５２は、シフト動作のための電極として機能し、さらに、書き込み動作及び読み出し動作のための電極としても機能する。第３電極５３は、これらの動作の制御電極として機能する。
【００３３】
実施形態においては、シフト動作のための電極が、他の動作の電極としても用いられる。これにより、配線の数を少なくすることができる。配線の数が減ることで、記憶部の密度を向上できる。実施形態によれば、記憶密度を向上できる。
【００３４】
磁気記憶装置１１０において、複数のメモリ部が設けられても良い。  
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。  
これらの図に示すように、磁気記憶装置１１０は、複数のメモリ部を含む。複数のメモリ部は、例えば、第１メモリ部ＭＰ１（図１（ｂ）参照）、第２メモリ部ＭＰ２（図２（ａ）参照）、第３メモリ部ＭＰ３（図２（ｂ）参照）、及び、第４メモリ部ＭＰ４（図２（ｃ）参照）などを含む。複数のメモリ部のそれぞれの構成は、第１メモリ部ＭＰ１の構成と同様である。
【００３５】
図２（ａ）に示すように、第２メモリ部ＭＰ２は、磁性部１０Ｂ、磁性部２０Ｂ、電極５２Ｂ、電極５３Ｂ、非磁性部３１Ｂ及び非磁性部３２Ｂを含む。磁性部１０Ｂは、延在部１０ＥＢを含む。延在部１０ＥＢは、部分１１Ｂ、１２Ｂ及び１３Ｂを含む。
【００３６】
図２（ｂ）に示すように、第３メモリ部ＭＰ３は、磁性部１０Ｃ、磁性部２０Ｃ、電極５２Ｃ、電極５３Ｃ、非磁性部３１Ｃ及び非磁性部３２Ｃを含む。磁性部１０Ｃは、延在部１０ＥＣを含む。延在部１０ＥＣは、部分１１Ｃ、１２Ｃ及び１３Ｃを含む。
【００３７】
図２（ｃ）に示すように、第４メモリ部ＭＰ４は、磁性部１０Ｄ、磁性部２０Ｄ、電極５２Ｄ、電極５３Ｄ、非磁性部３１Ｄ及び非磁性部３２Ｄを含む。磁性部１０Ｄは、延在部１０ＥＤを含む。延在部１０ＥＤは、部分１１Ｄ、１２Ｄ及び１３Ｄを含む。
【００３８】
第２〜第４メモリ部ＭＰ２〜ＭＰ４において、機能部２５Ｂ、２５Ｃ及び２５Ｄがそれぞれ設けられる。これらの各部分は、第１メモリ部ＭＰ１の各部分と同様の構成を有する。
【００３９】
以下、図３及び図４により磁気記憶装置１１０の動作の例について説明する。  
図３は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の動作を例示する模式図である。  
図３に示すように、磁気記憶装置１１０において、複数のメモリ部（第１〜第４メモリ部ＭＰ１〜ＭＰ４など）が設けられる。例えば、第１メモリ部ＭＰ１から第２メモリ部ＭＰ２に向かう方向は、Ｘ軸方向に沿う。例えば、第１メモリ部ＭＰ１から第３メモリ部ＭＰ３に向かう方向は、Ｙ軸方向に沿う。例えば、第２メモリ部ＭＰ２から第４メモリ部ＭＰ２に向かう方向は、Ｙ軸方向に沿う。
【００４０】
複数のメモリ部のそれぞれにスイッチが設けられる。第１メモリ部ＭＰ１において、第１スイッチＴＲ１が設けられる。第２メモリ部ＭＰ２において、第２スイッチＴＲ２が設けられる。第３メモリ部ＭＰ３において、第３スイッチＴＲ３が設けられる。第４メモリ部ＭＰ４において、第４スイッチＴＲ１が設けられる。
【００４１】
第１スイッチＴＲ１の一端は、第２電極５２と電気的に接続される。第２スイッチＴＲ２の一端は、電極５２Ｂと電気的に接続される。第３スイッチＴＲ３の一端は、電極５２Ｃと電気的に接続される。第４スイッチＴＲ４の一端は、電極５２Ｄと電気的に接続される。
【００４２】
例えば、複数のセル選択ライン（第１セル選択ラインＬＣ１及び第２セル選択ラインＬＣ２など）が設けられる。複数のセル選択ラインは、例えば、Ｘ軸方向に沿って延びる。
【００４３】
例えば、複数の読み書きシフトライン（第１読み書きシフトラインＬＳ１及び第２読み書きシフトラインＬＳ２など）が設けられる。複数の読み書きシフトラインは、例えば、Ｙ軸方向に沿って延びる。
【００４４】
例えば、複数の制御ライン（第１制御ラインＬＧ１及び第２制御ラインＬＧ２など）が設けられる。複数の制御ラインは、例えば、Ｙ軸方向に沿って延びる。
【００４５】
第１スイッチＴＲ１の他端は、第１読み書きシフトラインＬＳ１と電気的に接続される。第１スイッチＴＲ１のゲートは、第１セル選択ラインＬＣ１と電気的に接続される。
【００４６】
第２スイッチＴＲ２の他端は、第２読み書きシフトラインＬＳ２と電気的に接続される。第２スイッチＴＲ２のゲートは、第１セル選択ラインＬＣ１と電気的に接続される。
【００４７】
第３スイッチＴＲ１の他端は、第１読み書きシフトラインＬＳ１と電気的に接続される。第３スイッチＴＲ１のゲートは、第２セル選択ラインＬＣ２と電気的に接続される。
【００４８】
第４スイッチＴＲ１の他端は、第２読み書きシフトラインＬＳ２と電気的に接続される。第４スイッチＴＲ１のゲートは、第２セル選択ラインＬＣ２と電気的に接続される。
【００４９】
第３電極５３及び電極５３Ｃは、第１制御ラインＬＧ１と電気的に接続される。電極５３Ｂ及び電極５３Ｄは、第２制御ラインＬＧ２と電気的に接続される。
【００５０】
第１電極５１は、共通電極として機能する。第１電極５１は、例えば、第１電位Ｖ１に設定される。第１電位Ｖ１は、例えば、基準電位である。第１電位Ｖ１は、例えば接地電位でも良い。
【００５１】
複数のセル選択ライン（第１セル選択ラインＬＣ１及び第２セル選択ラインＬＣ２など）には、”ＯＮ”または”ＯＦＦ”に対応する電位（２値電圧）に設定される。
【００５２】
複数の読み書きシフトライン（第１読み書きシフトラインＬＳ１及び第２読み書きシフトラインＬＳ２など）には、シフト電位Ｖｓ、書き込み電位Ｖｗ、または、オフ電位Ｖ２０に設定される。シフト電位Ｖｓは、シフト動作において印加される電圧に対応する。書き込み電位Ｖｗは、書き込み動作において印加される電圧に対応する。オフ電位Ｖ２０は、動作がオフ状態（例えば休止状態）の電位である。オフ電位Ｖ２０は、例えば、第１電位Ｖ１と同じである。
【００５３】
複数の制御ライン（第１制御ラインＬＧ１及び第２制御ラインＬＧ２など）には、例えば、記録時電位Ｖｇｗまたは非記録時電位Ｖ３０に設定される記録時電位Ｖｇｗは、記録時に印加される電圧に対応する。非記録時電位Ｖ３０は、非記録時に印加される電圧に対応する。後述するように、非記録時電位Ｖ３０に設定されたときに、シフト動作が行われる。または、非記録時電位Ｖ３０に設定されたときに、動作が行われない。非記録時電位Ｖ３０は、例えば、第１電位Ｖ１と同じである。
【００５４】
第１磁性部１０は、以下の３つの値を有する。第１磁性部電圧Ｖａは、第１磁性部１０に含まれる磁区１０ｄのシフトに必要な電圧（電位差）である。第２磁性部電圧Ｖｂは、第３電極５３が非記録時電位Ｖ３０に設定されているときに、第３部分１３への書き込み（磁化の反転）に必要な電圧（電位差）である。第３磁性部電圧Ｖｃは、第３電極５３が記録時電位Ｖｇｗに設定されているときに、第３部分１３への書き込み（磁化の反転）に必要な電圧（電位差）である。上記の３つの値は、例えば第１磁性部１０の材料及び構造などに依存する。
【００５５】
例えば、｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｓ｜＞｜Ｖａ｜＞｜Ｖｗ｜＞｜Ｖｃ｜の関係に設定される。これにより、書き込み動作及び読み出し動作が行われる。一方、記録時電位Ｖｇｗの絶対値は、非記録時電位Ｖ３０の絶対値よりも大きい。
【００５６】
例えば、制御部７０は、第３部分１３に情報を書き込む第１動作において、第１電極５１を第１電位Ｖ１に設定し、第２電極５２を第２電位Ｖ２に設定し、第３電極５３を第３電位Ｖ３に設定する。第２電位Ｖ２は、書き込み電位Ｖｗである。第３電位Ｖ３は、記録時電位Ｖｇｗである。
【００５７】
例えば、制御部７０は、延在部１０Ｅの情報をシフトさせる第２動作において、第１電極５１を第１電位Ｖ１に設定し、第２電極５２を第４電位Ｖ４に設定し、第３電極５３を第５電位Ｖ５に設定する。第４電位Ｖ４は、シフト電位Ｖｓである。第５電位Ｖ５は、非記録時電位Ｖ３０である。
【００５８】
上記のように、シフト電位Ｖｓ（第４電位Ｖ４）の絶対値は、書き込み電位Ｖｗ（第２電位Ｖ２）の絶対値よりも大きい。従って、第４電位Ｖ４と第１電位Ｖ１との差の絶対値は、第２電位Ｖ２と第１電位Ｖ１との差の絶対値よりも大きい。
【００５９】
一方、第３電位Ｖ３（記録時電位Ｖｇｗ）と第１電位Ｖ１との差の絶対値は、第５電位Ｖ５（非記録時電位Ｖ３０）と第１電位Ｖ１との差の絶対値よりも大きい。
【００６０】
１つの例において、第３電位Ｖ３（記録時電位Ｖｇｗ）は、第２電位Ｖ２（書き込み電位Ｖｗ）よりも低い。例えば、第３電位Ｖ３と第１電位Ｖ１との差の絶対値は、第２電位Ｖ２と第１電位Ｖ１との差の絶対値よりも小さい。
【００６１】
１つの例において、第３電位Ｖ３（記録時電位Ｖｇｗ）は、第３磁性部電圧Ｖｃよりも低い。
【００６２】
図３において、第１セル選択ラインＬＣ１が”ＯＮ”に設定され、第１読み書きシフトラインＬＳ１が書き込み電位Ｖｗに設定され、第１制御ラインＬＧ１が記録時電位Ｖｇｗに設定される。これにより、第１メモリ部ＭＰ１が選択され、第１メモリ部ＭＰ１に情報を書き込まれる。
【００６３】
図３において、第１セル選択ラインＬＣ１が”ＯＮ”に設定され、第１読み書きシフトラインＬＳ１がシフト電位Ｖｓに設定され、第１制御ラインＬＧ１が非記録時電位Ｖ３０に設定される。これにより、第１メモリ部ＭＰ１が選択され、第１メモリ部ＭＰ１においてシフト動作が行われる。第１磁性部１０に書き込まれて保持された情報が、第１磁性部１０中をシフトする。シフトの向きは、例えば、第１電極５１に向かう。このようにして、シフト動作が行われる。
【００６４】
一方、第２メモリ部ＭＰ２においては、第２読み書きシフトラインＬＳ２が”ＯＦＦ”であるため、書き込み動作が行われず、シフト動作も行われない。第３メモリ部ＭＰ３及び第４メモリ部ＭＰ４においても、これらの動作が行われない。
【００６５】
図４は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の動作を例示する模式図である。  
図４は、読み出し動作に対応する。図４に示すように、例えば、第１メモリ部ＭＰ１の情報を読み出す場合、第１セル選択ラインＬＣ１が”ＯＮ”で、第１読み書きシフトラインＬＳ１が”ＯＮ”とされる。これにより、第１メモリ部ＭＰ１が選択される。この状態で、第１読み書きシフトラインＬＳ１と第１電極５１との間に電圧Ｖｒを印加する。電圧Ｖｒは、例えば、書き込み電位Ｖｗでも良い。電圧Ｖｒ（書き込み電位Ｖｗ）により、第１読み書きシフトラインＬＳ１と第１電極５１との間の電気抵抗に対応する値（電気抵抗、電圧または電流など）が検出される。第３部分１３の情報（磁化の向き）に応じて、第１読み書きシフトラインＬＳ１と第１電極５１との間の電気抵抗に対応する値が変化する。これは、機能部２５における磁気抵抗効果に基づく。
【００６６】
例えば、制御部７０は、第３動作（読み出し動作）において、第１電極５１と第２電極５２との間の電気抵抗に対応する値を検出する。この第３動作において、制御部７０は、例えば、第１電極５１を第１電位Ｖ１に設定し、第２電極５２を第６電位Ｖ６に設定する。第６電位Ｖ６は、例えば、上記の電圧Ｖｒ（書き込み電位Ｖｗ）である。第６電位Ｖ６は、例えば、上記の第１磁性部電圧Ｖａよりも低い。第６電位Ｖ６は、例えば、シフト電位Ｖｓよりも低くい。第６電位Ｖ６は、書き込み電位Ｖｗよりも低くても良い。
【００６７】
上記の電圧（電位）の設定は、例えば、制御部７０により行われる。
【００６８】
以下、実施形態に係る他の磁気記憶装置の例について説明する。以下では、磁気記憶装置１１０と異なる部分について説明する。
【００６９】
図５は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。  
図５に示すように、磁気記憶装置１１０ａにおいては、第１メモリ部ＭＰ１において、磁性層３３が設けられる。磁性層３３は、第１非磁性部３１と第３部分１３との間に設けられる。磁性層３３には、第１磁性部１０と同様の材料が用いられても良い。
【００７０】
図６は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。  
図６に示すように、磁気記憶装置１１１においては、第２方向において、第２電極５２は、延在部１０Ｅと重なる。第２方向は、Ｚ軸方向と交差する方向であり、この例ではＸ軸方向である。
【００７１】
図７は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。  
図７に示すように、磁気記憶装置１１２においては、第３電極５３から第２電極５２に向かう方向は、Ｙ軸方向に沿っている。例えば、第３電極５３から第２電極５２に向かう方向は、第１方向（Ｚ軸方向）及び第２方向（例えばＸ軸方向）を含む平面（Ｚ−Ｘ平面）と交差している。
【００７２】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。  
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、磁気記憶装置１２１においては、第３部分１３は、第２部分１２の周りに設けられている。第３部分１３から第２部分１２に向かう第２方向は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差している。第２方向は、Ｚ軸方向と交差する放射方向である。第３部分１３は、環状である。磁気記憶装置１２１において、第３電極５３は、延在部１０Ｅの周りに設けられている。
【００７３】
図９は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。  
図９に示すように、磁気記憶装置１２２においても、第３部分１３は、第２部分１２の周りに設けられている。第３部分１３から第２部分１２に向かう第２方向は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差している。第３部分１３は、環状である。磁気記憶装置１２２において、第２電極５２は、延在部１０Ｅの周りに設けられている。
【００７４】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。  
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、磁気記憶装置１２３においても、第２電極５２は、環状である。第３電極５３も、環状である。この例では、第３電極５３は、延在部１０Ｅの周りに設けられている。第３部分１３から第２部分１２に向かう第２方向において、第３電極５３は延在部１０Ｅと重なる。
【００７５】
図１１は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。  
図１１に示すように、磁気記憶装置１２４においても、第２電極５３は、環状である。第３電極５３も、環状である。この例では、第２電極５２は、延在部１０Ｅの周りに設けられている。第３部分１３から第２部分１２に向かう第２方向において、第２電極５２は延在部１０Ｅと重なる。
【００７６】
図１２〜図１８は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。  
図１２〜図１８に示すように、磁気記憶装置１３０〜１３６においては、延在部１０Ｅの径ｄ１は、第１方向（Ｚ軸方向）において増減を繰り返している。径ｄ１は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する方向における延在部１０Ｅの長さ（幅）である。このように、第１方向と交差する方向における延在部１０Ｅの幅ｄ１は、第１方向において増減を繰り返すことで、例えば、延在部１０Ｅの磁化の位置の制御性が向上する。
【００７７】
図１９は、第１実施形態に係る別の磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。  
図１９に示すように、磁気記憶装置１３７においては、第３部分１３の上記の少なくとも一部から第２部分１２に向かうは、第１方向（Ｚ軸方向）に沿っている。この場合は、第３電極５３から第２電極５２に向かう方向は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する。
【００７８】
磁気記憶装置１１１、１１２、１２１〜１２４、及び、１３０〜１３７においても、記憶密度を向上できる。
【００７９】
（第２実施形態）
図２０は、第２実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式的断面図である。  
図２０に示すように、磁気記憶装置１４０においては、第３電極５３は、第３部分１３と接する。第３電極５３の第３部分１３に対応する部分は、例えば、Ｐｔなどを含む。第３電極５３に印加するパルスにより、第３部分１３の磁気特性（例えば磁気異方性）が変化する。第３電極５３への印加電圧パルスにより、動作が制御できる。
【００８０】
以下、実施形態における材料の例について説明する。  
第１磁性部１０は、例えば、垂直磁化膜を含む。  
第１磁性部１０は、例えば、希土類―遷移金属アモルファス合金を含んでも良い。希土類―遷移金属アモルファス合金は、例えば、希土類遷移金属と３ｄ遷移金属とを含む合金を含む。希土類―遷移金属アモルファス合金は、例えば、フェリ磁性体である。希土類―遷移金属アモルファス合金は、例えば、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）及びＧｄ（ ガドリニウム）よりなる群から選択された少なくとも１つと、遷移金属の少なくとも１つを含む。希土類―遷移金属アモルファス合金は、例えば、ＴｂＦｅ、ＴｂＣｏ、ＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＴｂＣｏ及びＧｄＦｅＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【００８１】
第１磁性部１０は、例えば、多層膜を含んでも良い。第１磁性部１０は、例えば、Ｃｏ膜とＮｉ膜とを含む多層膜、Ｃｏ膜とＰｄ膜とを含む多層膜、及び、Ｃｏ膜とＰｔ膜とを含む多層膜よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【００８２】
第１磁性部１０は、例えば、規則合金を含んでも良い。規則合金は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つと、Ｐｔ及びＰｄよりなる群から選択された少なくとも１つと、を含む。規則合金における結晶構造は、例えば、Ｌ１０型である。規則合金は、例えば、Ｃｏ５０Ｐｄ５０、Ｃｏ５０Ｐｔ５０、Ｆｅ５０Ｐｔ５０、Ｆｅ５０Ｐｄ５０、Ｆｅ３０Ｎｉ２０Ｐｄ５０、Ｃｏ３０Ｆｅ１０Ｎｉ１０Ｐｔ５０、及び、Ｃｏ３０Ｎｉ２０Ｐｔ５０よりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。規則合金における組成比は、上記に限定されない。
【００８３】
第１磁性部１０は、規則合金と、他の元素と、を含んでも良い。他の元素は、例えば、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。これらの元素の添加により、例えば、磁気異方性エネルギーまたは飽和磁化が調整されても良い。例えば、大きな磁気異方性エネルギーが得られる。
【００８４】
第２磁性部２０は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２磁性部２０は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む合金を含んでも良い。第２磁性部２０は、例えば、他の元素（例えば半金属）をさらに含んでも良い。他の元素は、例えば、ホウ素及びシリコンよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２磁性部２０は、例えば、多層膜を含んでも良い。多層膜は、第１膜と第２膜を含む。第１膜は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２膜は、白金属（例えばＰｔ及びＰｄなど）を含む。第２磁性部２０は、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ合金の膜と、Ｎｉ膜と、を含む多層膜（Ｃｏ−Ｆｅ／Ｎｉ多層膜）を含む。
【００８５】
第１電極５１、第２電極５２及び第３電極５３の少なくもいずれかは、例えば、Ｃｕ、Ａｇ，Ａｕ及びＡｌよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。これらの電極の少なくともいずれかは、これらの元素の少なくとも１つを含む合金を含んでも良い。
【００８６】
第１非磁性部３１は、例えば、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化マグネシウム、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ−Ｎ）、酸窒化シリコン（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。これらの材料は、例えば、非磁性トンネルバリアとして機能する。第１非磁性部３１は、例えば、非磁性金属を含んでも良い。第１非磁性部３１の適切な材料（及び厚さ）により、例えば、スピントルクが効果的に伝達される。
【００８７】
第２磁性部３２は、例えば、金属酸化物、金属窒化物及び金属酸窒化物よりなる群から選択された少なくともいずれかを含む。第２非磁性部３２は、例えば、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化マグネシウム、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ−Ｎ）、酸窒化シリコン（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、及び、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２非磁性部３２は、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、及び、ＨｆＯ２よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２非磁性部３２は、例えば、絶縁性材料（誘電体）を含む。例えば、第２非磁性部３２の厚さは、第１非磁性部３１の厚さよりも厚い。厚さは、第３電極５３から第２電極５２に向かう方向の長さである。
【００８８】
実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んでも良い。
（構成１）  
第１部分及び第２部分を含む延在部と、前記第２部分と接続された第３部分と、を含み、前記第１部分から前記第２部分に向かう方向は第１方向に沿う、第１磁性部と、
前記第１部分と電気的に接続された第１電極と、
第２電極と、
第３電極であって、前記第３部分の少なくとも一部は、前記第２電極と前記第３電極との間に位置した、前記第３電極と、
前記第２電極と前記第３部分の前記少なくとも一部との間に設けられた第２磁性部と、
前記第２磁性部と前記第３部分の前記少なくとも一部との間に設けられた第１非磁性部と、
前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極と電気的に接続された制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第３部分に情報を書き込む第１動作において、前記第１電極を第１電位に設定し、前記第２電極を第２電位に設定し、前記第３電極を第３電位に設定し、
前記制御部は、前記延在部の情報をシフトさせる第２動作において、前記第１電極を前記第１電位に設定し、前記第２電極を第４電位に設定し、前記第３電極を第５電位に設定し、
前記第２電位と前記第１電位との差の絶対値は、前記第４電位と前記第１電位との差の絶対値よりも小さく、前記第３電位と前記第１電位との差の絶対値は、前記第５電位と前記第１電位との差の絶対値よりも大きい、磁気記憶装置。
（構成２）  
前記第３電位と前記第１電位との前記差の前記絶対値は、前記第２電位と前記第１電位との前記差の前記絶対値よりも小さい、構成１記載の磁気記憶装置。
（構成３）  
前記制御部は、第３動作において、前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗に対応する値を検出する、構成１または２に記載の磁気記憶装置。
（構成４）  
前記制御部は、前記第３動作において、前記第１電極を前記第１電位に設定し、前記第２電極を前記第６電位に設定する、構成３記載の磁気記憶装置。
（構成５）  
前記第３電極と前記第３部分の前記少なくとも一部との間に設けられた絶縁性の第２非磁性部をさらに備えた、構成１〜４のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
（構成６）  
前記第３部分の前記少なくとも一部から前記第２部分に向かう第２方向は、前記第１方向と交差した、構成１〜５のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
（構成７）  
前記第３部分は、前記第２部分の周りに設けられ、
前記第３部分から前記第２部分に向かう第２方向は、前記第１方向と交差した、構成１〜５のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
（構成８）  
前記第３電極は、前記延在部の周りに設けられた、構成７記載の磁気記憶装置。
（構成９）  
前記第２電極は、環状である、構成８記載の磁気記憶装置。
（構成１０）  
前記第２電極は、前記延在部の周りに設けられた、構成７記載の磁気記憶装置。
（構成１１）  
前記第３電極は、環状である、構成１０記載の磁気記憶装置。
（構成１２）  
前記第３電極から前記第２電極に向かう方向は、前記第１方向に沿う、構成６〜１１のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
（構成１３）  
前記第２方向において、前記第３電極は前記延在部と重なる、構成１２記載の磁気記憶装置。
（構成１４）  
前記第２方向において、前記第２電極は前記延在部と重なる、構成１２記載の磁気記憶装置。
（構成１５）  
前記第３電極から前記第２電極に向かう方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差した、構成６記載の磁気記憶装置。
（構成１６）  
前記延在部は、前記第１方向に延びる管状である、構成１〜１５のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
（構成１７）  
前記第１方向と交差する方向における前記延在部の径は、前記第１方向において増減を繰り返した、構成１６記載の磁気記憶装置。
（構成１８）  
前記第１方向と交差する方向における前記延在部の幅は、前記第１方向において増減を繰り返した、構成１〜１６のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
（構成１９）  
前記延在部は、複数の磁壁を保持可能である、構成１〜１８のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
（構成２０）  
前記第１磁性部は、複数設けられ、
前記複数の前記第１磁性部は、前記第１方向と交差する２つの方向に沿って設けられた、構成１〜１９のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。
【００８９】
実施形態によれば、記憶密度を向上できる磁気記憶装置が提供できる。
【００９０】
本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【００９１】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気記憶装置に含まれる磁性部、非磁性部、電極及び制御部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【００９２】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００９３】
その他、本発明の実施の形態として上述した磁気記憶装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気記憶装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００９４】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００９５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９６】
１０…第１磁性部、  １０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…磁性部、  １０Ｅ…延在部、  １０ＥＢ、１０ＥＣ、１０ＥＤ…延在部、  １０ｗ…磁壁、  １１…第１部分、  １１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ…部分、  １２…第２部分、  １２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ…部分、  １３…第３部分、  １３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ…部分、  ２０…第２磁性部、  ２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ…磁性部、  ２５、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ…機能部、  ３１…第１非磁性部、  ３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ…非磁性部、  ３２…第２非磁性部、  ３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ…非磁性部、  ３３…磁性層、  ５１…第１電極、  ５２…第２電極、  ５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ…電極、  ５３…第３電極、  ５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ…電極、  ６０…基板、  ６０ａ…面、  ７０…制御部、  １１０、１１０ａ、１１１、１１２、１２１〜１２４、１３０〜１３７、１４０…磁気記憶装置、  ＬＣ１、ＬＣ２…第１、第２セル選択ライン、  ＬＧ１、ＬＧ２…第１、第２制御ライン、  ＬＳ１、ＬＳ２…第１、第２シフトライン、  ＭＰ１〜ＭＰ４…第１〜第４メモリ部、  ＴＲ１〜ＴＲ４…第１〜第４スイッチ、  Ｖ１〜Ｖ６…第１〜第６電位、  Ｖ２０…オフ電位、  Ｖ３０…非記録時電位、  Ｖｇｗ…記録時電位、  Ｖｓ…シフト電位、  Ｖｒ…電圧、  Ｖｗ…書き込み電位、  ｄ１…径
【図１】
2019054165.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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