(57)【要約】【課題】ＴＭＲ素子の特性ばらつきを考慮し、読み出し電流値を最適化した磁気記憶装置を提供する。【解決手段】スイッチング電流の平均値がＩＳＷ（Ａｖ）で、そのばらつきの標準偏差がσである複数のＴＭＲ素子を含み、所定の読み出し電流をＴＭＲ素子に流してＴＭＲ素子の情報を読み出す磁気記憶装置であって、スイッチング電流がＩＳＷ（Ａｖ）であると仮定した該ＴＭＲ素子において、ＴＭＲ素子の反転確率Ｐが所定の値となる場合の仮想読み出し電流Ｉｃｅｌｌに対して、下記式2008098196.tif 000041  ここで、      γ＝△／ＩＳＷ（Ａｖ）      △＝ＫＶ／ｋＢＴで規定されるＩｒｅａｄの値を読み出し電流の値として用いる。【選択図】図１
2008098196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング電流の平均値がＩＳＷ（Ａｖ）で、そのばらつきの標準偏差がσである複数のＴＭＲ素子を含み、所定の読み出し電流を該ＴＭＲ素子に流して該ＴＭＲ素子の情報を読み出す磁気記憶装置であって、
スイッチング電流がＩＳＷ（Ａｖ）であると仮定した該ＴＭＲ素子において、該ＴＭＲ素子の反転確率Ｐが所定の値となる場合の仮想読み出し電流Ｉｃｅｌｌに対して、下記式
2008098196.tif 000033
ここで、
γ＝△／ＩＳＷ（Ａｖ）
△＝ＫＶ／ｋＢＴ
で規定されるＩｒｅａｄの値を読み出し電流の値として用いることを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項２】
スイッチング電流の平均値がＩＳＷ（Ａｖ）である複数のＴＭＲ素子を含み、所定の読み出し電流を該ＴＭＲ素子に流して該ＴＭＲ素子の情報を読み出す磁気記憶装置であって、
スイッチング電流がＩＳＷ（Ａｖ）であると仮定した該ＴＭＲ素子において、該ＴＭＲ素子の反転確率Ｐが所定の値となる場合の仮想読み出し電流Ｉｃｅｌｌに対して、
2008098196.tif 000034
ここで、Ｉｓｉｆｔ：スイッチング電流ＩＳＷと反転確率Ｐとの関係を表す線分を、スイッチング電流ＩＳＷの分布関数ｅｆ（ｘ）に接するように平行にシフトさせた場合の、シフトした電流の絶対値
で規定されるＩｒｅａｄの値を読み出し電流の値として用いることを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項３】
上記仮想読み出し電流Ｉｃｅｌｌが、下記式
2008098196.tif 000035
ここで、
ｔ０ ：試行頻度の逆数
ｔｐ：読み出しサイクル
Δ  ：磁気記憶エネルギ
で規定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記憶装置。
【請求項４】
上記反転確率Ｐが、０．０１ＦＩＴ以上、１０００ＦＩＴ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気記憶装置。
【請求項５】
上記反転確率Ｐが１ＦＩＴの場合の読み出し電流Ｉｃｅｌｌ（１ＦＩＴ）に対して、下記式
2008098196.tif 000036
となることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気記憶装置。
【請求項６】
上記Ｉｃｅｌｌ（１ＦＩＴ）が、（Ｉｃｅｌｌ−５・σ）以下の値となることを特徴とする請求項５に記載の磁気記憶装置。
【請求項７】
複数のＴＭＲ素子を備えた磁気記憶装置において、該ＴＭＲ素子の情報を読み出すために該ＴＭＲ素子に流す読み出し電流を設定する方法であって、
ａ）該磁気記憶装置に含まれる複数のＴＭＲ素子について、スイッチング電流ＩＳＷの平均値ＩＳＷ（Ａｖ）と、そのばらつきの標準偏差σとを取得する工程と、
ｂ）スイッチング電流がＩＳＷ（Ａｖ）であると仮定した場合に、該ＴＭＲ素子の反転確率Ｐが所定の値となる仮想読み出し電流Ｉｃｅｌｌを求める工程と、
ｃ）下記式
2008098196.tif 000037
ここで、
γ＝△／ＩＳＷ（Ａｖ）
△＝ＫＶ／ｋＢＴ
を用いて、Ｉｒｅａｄを求め、これを読み出し電流として設定する工程とを含むことを特徴とする読み出し電流の設定方法。
【請求項８】
複数のＴＭＲ素子を備えた磁気記憶装置において、該ＴＭＲ素子の情報を読み出すために該ＴＭＲ素子に流す読み出し電流を設定する方法であって、
ａ）該磁気記憶装置に含まれる複数のＴＭＲ素子について、スイッチング電流ＩＳＷの平均値ＩＳＷ（Ａｖ）と、そのばらつきの標準偏差σとを取得する工程と、
ｂ）スイッチング電流がＩＳＷ（Ａｖ）であると仮定した場合に、該ＴＭＲ素子の反転確率Ｐが所定の値となる仮想読み出し電流Ｉｃｅｌｌを求める工程と、
ｃ）スイッチング電流ＩＳＷと反転確率Ｐとの関係を表す線分を求める工程と、
ｄ）スイッチング電流ＩＳＷの分布関数ｅｆ（ｘ）に接するように、上記線分を平行にシフトさせたシフト電流量の絶対値Ｉｓｉｆｔを求める工程と、
ｅ）下記式
2008098196.tif 000038
を用いて、Ｉｒｅａｄを求め、これを読み出し電流として設定する工程とを含むことを特徴とする読み出し電流の設定方法。
【請求項９】
上記工程ｂ）が、下記式
2008098196.tif 000039
ここで、
ｔ０ ：試行頻度の逆数
ｔｐ：読み出しサイクル
Δ  ：磁気記憶エネルギ
により仮想読み出し電流Ｉｃｅｌｌを求める工程であることを特徴とする請求項７又は８に記載の読み出し電流の設定方法。
【請求項１０】
上記工程ｂ）において、反転確率Ｐを０．０１ＦＩＴ以上、１０００ＦＩＴ以下とすることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の読み出し電流の設定方法。
【請求項１１】
反転確率Ｐが１ＦＩＴの場合の読み出し電流Ｉｃｅｌｌ（１ＦＩＴ）に対して、下記式
2008098196.tif 000040
となることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の読み出し電流の設定方法。
【請求項１２】
上記Ｉｃｅｌｌ（１ＦＩＴ）が、（Ｉｃｅｌｌ−５・σ）以下の値となることを特徴とする請求項１１に記載の読み出し電流の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記憶装置に関し、特に、複数の磁気抵抗素子を用いた磁気記憶装置、およびその読み出し電流の設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性体を用いた記憶装置として、スピントルク磁化反転を利用した磁気記憶装置（Spin Torque Transfer-MRAM:STT-MRAM、以下「ＳＴＴ−ＭＲＡＭ」という）が注目されている。ＳＴＴ−ＭＲＡＭでは、２つの磁性層が絶縁薄膜を介して積層された磁気抵抗（Tunneling Magneto-Resistance:TMR）素子（以下「ＴＭＲ素子」という）を、記憶素子として用いる。ＴＭＲ素子では、２つの磁性層の間に電流（書き込み電流）を流して磁性層のスピンの向きを反転させ、ＴＭＲ素子へのデータの書き込みが行われる（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】M. Hosomi, et al., "A Novel Nonvolatile Memory with Spin Torque Transfer Magnetizations Switching: Spin-RAM", 2005 International Electron Devices Meeting 19 (2005).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＳＴＴ−ＭＲＡＭからのデータの読み出しは、ＴＭＲ素子に電流（読み出し電流）を流してその抵抗値を測定することにより行われる。読み出し電流としては、書き込み電流より小さい電流が選択されるが、その電流量や通電による発熱により磁性層のスピンの向きが変わり、ＴＭＲ素子に記憶されたデータが書き換えられる（Read Disturb）場合がある。
一般に、書き換えの発生する確率Ｐが１ＦＩＴ（１時間の不良発生確率Ｐが１０−９）以下であれば、実用上、問題がないと考えられ、確率Ｐが１ＦＩＴ以下となるように読み出し電流（Ｉｒｅａｄ）の値が設定されている。
【０００４】
しかしながら、例えば記憶容量が１Ｍｂｉｔの磁気記憶装置では、１０６個のＴＭＲ素子が用いられ、各ＴＭＲ素子間で、スイッチング電流等の素子特性にばらつきが生じる。このため、各ＴＭＲ素子の間で、書き換え確率Ｐが１ＦＩＴとなる電流値にもばらつきが生じる。
これに対して、ＴＭＲ素子間の特性のばらつきを考慮して、読み出し電流を十分に小さく設定する方法もあるが、読み出し電流が小さくなれば、データの読み出し時間が長くなり、ＳＴＴ−ＭＲＡＭの読み出し速度が低下するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、ＴＭＲ素子の特性ばらつきを考慮し、読み出し電流値を最適化した磁気記憶装置、その読み出し電流の設定方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、スイッチング電流の平均値がＩＳＷ（Ａｖ）で、そのばらつきの標準偏差がσである複数のＴＭＲ素子を含み、所定の読み出し電流をＴＭＲ素子に流してＴＭＲ素子の情報を読み出す磁気記憶装置であって、
スイッチング電流がＩＳＷ（Ａｖ）であると仮定した該ＴＭＲ素子において、ＴＭＲ素子の反転確率Ｐが所定の値となる場合の仮想読み出し電流Ｉｃｅｌｌに対して、下記式
2008098196.tif 000003
ここで、
γ＝△／ＩＳＷ（Ａｖ）
△＝ＫＶ／ｋＢＴ
で規定されるＩｒｅａｄの値を読み出し電流の値として用いることを特徴とする磁気記憶装置である。
【０００７】
また、本発明は、複数のＴＭＲ素子を備えた磁気記憶装置において、ＴＭＲ素子の情報を読み出すためにＴＭＲ素子に流す読み出し電流を設定する方法であって、
ａ）磁気記憶装置に含まれる複数のＴＭＲ素子について、スイッチング電流ＩＳＷの平均値ＩＳＷ（Ａｖ）と、そのばらつきの標準偏差σとを取得する工程と、
ｂ）スイッチング電流がＩＳＷ（Ａｖ）であると仮定した場合に、ＴＭＲ素子の反転確率Ｐが所定の値となる仮想読み出し電流Ｉｃｅｌｌを求める工程と、
ｃ）下記式
2008098196.tif 000004
ここで、
γ＝△／ＩＳＷ（Ａｖ）
△＝ＫＶ／ｋＢＴ
を用いて、Ｉｒｅａｄを求め、これを読み出し電流として設定する工程とを含むことを特徴とする読み出し電流の設定方法でもある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる磁気記憶装置では、ＴＭＲ素子の特性がばらついた場合でも良好な読み出しが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態にかかるＳＴＴ−ＭＲＡＭに含まれるメモリセルの概略図である。また、図２は、図１に示すメモリセル１００の回路図である。
【００１０】
図１に示すように、メモリセル１００は、ＴＭＲ素子１０を含む。ＴＭＲ素子１０は、２つの磁性層（フリー層）１１と磁性層（ピン層）１２の間に絶縁薄膜１３が挟まれた構造となっている。磁性層１１、１２は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなり、絶縁薄膜１３は、例えば、Ａｌ２Ｏ３からなる。
【００１１】
ＴＭＲ素子１０の磁性層１１側にはビットライン２０が電気的に接続されている。一方、ＴＭＲ素子１０の磁性層１２側には、トランジスタ（図示せず）を介してセンスライン３０が電気的に接続されている。また、トランジスタのゲートには、ワードライン５０が電気的に接続されている。
【００１２】
ＴＭＲ素子への情報の書き込みは、図１に示すＡ方向又はＢ方向に、所定の書き込み電流を流すことにより行われる。これにより、磁性層（フリー層）１１の磁気モーメントの方向が変わるが、磁性層（ピン層）１２の磁気モーメントの方向は一定の方向に固定されている。
【００１３】
ＴＭＲ素子の情報の読み出しは、書き込み電流より小さい読み出し電流Ｉｒｅａｄを、例えばＡ方向に向かってＴＭＲ素子に流し、その時のＴＭＲ素子の抵抗の大きさから情報（１又は０）を認識する。
【００１４】
このように、読み出し電流Ｉｒｅａｄの向きが、書き込み電流と同方向の場合、上述のように、読み出し電流Ｉｒｅａｄを流した場合にＴＭＲ素子の情報が書き換えられる場合がある。従来は、この、書き換え確率（反転確率）Ｐが１ＦＩＴ以下となるように読み出し電流Ｉｒｅａｄの値を設定していた。
【００１５】
具体的には、読み出し電流Ｉｒｅａｄを流した場合に、ＴＭＲ素子の情報が書き換えられる確率（反転確率）Ｐは、以下の式（１）で表される（例えば、非特許文献１参照）。
【００１６】
〔数１〕
2008098196.tif 000005
ここで、
ｔ０ ：試行頻度の逆数（定数）
ｔｐ：読み出しサイクル（定数）
Δ  ：電流の無い状態での磁気記憶エネルギ（magnetic memorizing energy）（＝ＫＶ／ｋＢＴ：Ｋは単位体積あたりの反転しにくさを表す係数、Ｖは磁気層（フリー層）の体積、ｋＢ：ボルツマン定数、Ｔ：環境温度）
ＩＳＷ：読み出し電流と同方向の電流であって、ＴＭＲ素子が磁気反転を起こす最小電流（以下、「スイッチング電流」という）
である。
【００１７】
従って、従来は、式（１）において、書き換え確率Ｐが１ＦＩＴ以下となるようにＩｒｅａｄを求め、読み出し電流として用いていた。
【００１８】
しかしながら、ＳＴＴ−ＭＲＡＭを構成する各ＴＭＲ素子の間でスイッチング電流ＩＳＷはばらつくため、このようにして式（１）から求めた読み出し電流Ｉｒｅａｄを用いても、実際には、書き換え確率Ｐが１ＦＩＴ以上となるＴＭＲ素子が存在し、データの内容が書き換えられる場合があった。
【００１９】
これに対して、本発明にかかる磁気記憶装置は、式（１）で求めた読み出し電流Ｉｒｅａｄに対して所定のマージンを設けて読み出し電流を設定し、データの書き換えを防止するものである。
【００２０】
即ち、読み出し電流と同方向の電流であって、ＴＭＲ素子が磁気反転を起こす最小電流であるスイッチング電流ＩＳＷは、ＳＴＴ−ＭＲＡＭを構成する各ＴＭＲ素子の間でばらつくが、そのばらつきは、通常正規分布となる。従って、ここでは、ＳＴＴ−ＭＲＡＭを構成するＴＭＲ素子のスイッチング電流ＩＳＷの平均値をＩＳＷ（Ａｖ）、その標準偏差をσとする。スイッチング電流ＩＳＷの平均値ＩＳＷ（Ａｖ）、標準偏差をσは、予めＳＴＴ−ＭＲＡＭを構成する各ＴＭＲ素子について測定し、データとして取得しておく。
【００２１】
ＴＭＲ素子の情報を読み出すために、読み出し電流Ｉｒｅａｄを流した場合に、ＴＭＲ素子の情報が書き換えられる確率（反転確率）Ｐは、上述の式（１）で表されるが、ここでは、式（１）において、
ＩＳＷ＝ＩＳＷ（Ａｖ）（ＩＳＷの平均値）
とする。式（１）より、複数のＴＭＲ素子を含むＳＴＴ−ＭＲＡＭにおいて、ＴＭＲ素子の情報が誤って書き換えられる確率Ｐ（Ａｖ）を計算すると、次式（２）のようになる。
【００２２】
〔数２〕
2008098196.tif 000006
ここで、
Ｄ（ＩＳＷ（Ａｖ），σ）：スイッチング電流ＩＳＷの分布関数
△／ＩＳＷ＝γ（一定）
である。
【００２３】
分布関数Ｄ（ＩＳＷ（Ａｖ），σ）は、後の解析を簡単に行うために、以下の式（３）のように近似することができる。
【００２４】
〔数３〕
2008098196.tif 000007
【００２５】
かかる近似式（３）は、ＳＴＴ−ＭＲＡＭにおいて、読み出し電流による誤った書き換え（Read Disturb）の発生を検討するのが必要な領域（例えば標準偏差σが小さな領域）において、分布関数Ｄ（ＩＳＷ（Ａｖ），σ）を良好に近似できる。
【００２６】
ここで、境界値Ｉｒｅａｄ’は、
2008098196.tif 000008
となると考えることができる。
【００２７】
式（２）の分布関数Ｄ（ＩＳＷ（Ａｖ），σ）に、式（３）を代入すると、以下の式（４）のような結果が得られる。
【００２８】
〔数４〕
2008098196.tif 000009
......（４）
【００２９】
式（４）において、第１項の値は０である。このため、第２項のみを以下のように近似し、確率Ｐ（Ａｖ）を求める。
【００３０】
〔数５〕
2008098196.tif 000010
......（５）
【００３１】
ここで、式（５）の、
2008098196.tif 000011
の部分は、スイッチング電流ＩＳＷの分布（正規分布）のうち、ＩＳＷがＩｒｅａｄ’より大きな領域での累積度数関数Ｆ（ＩＳＷ）となる。本実施の形態で扱っているような、書き換え確率Ｐが非常に小さな領域（例えば０．０１〜１０００ＦＩＴ、好適には０．１〜１００ＦＩＴ、更に好適には１ＦＩＴ以下）では、この部分は約１で近似することができる。
【００３２】
この結果、以下の式（６）が導き出される。
【００３３】
〔数６〕
2008098196.tif 000012
【００３４】
ＴＭＲ素子の場合、ｔｐ／ｔ０は、ほぼ１となるため、最終的に反転確率Ｐ（Ａｖ）は、以下の式（７）で表される。
【００３５】
〔数７〕
2008098196.tif 000013
【００３６】
一方、ＴＭＲ素子のスイッチング電流ＩＳＷにばらつきの無い場合を仮定すると、全てのＴＭＲ素子のスイッチング電流ＩＳＷは、平均値ＩＳＷ（Ａｖ）となり、反転確率Ｐ（Ａｖ）は上記式（１）より、
2008098196.tif 000014
となる。
【００３７】
更に、γ＝△／ＩＳＷ＝（一定）＝△／ＩＳＷ（Ａｖ）、ｔｐ〜ｔ０とすると、
2008098196.tif 000015
となり、
第２項
2008098196.tif 000016
とおくと、ｘは非常に小さい(０に近い)ため、テーラー展開
2008098196.tif 000017
を用いて展開することができる。
【００３８】
この結果、以下の式（８）が得られる。
【００３９】
〔数８〕
2008098196.tif 000018
......（８）
【００４０】
ＴＭＲ素子のスイッチング電流ＩＳＷにばらつきの無い場合の反転確率Ｐを示す上記式（８）と、標準偏差σでばらつく場合の反転確率Ｐ（Ａｖ）を示す式（７）を比較すると、両式が同じ反転確率（例えば、１ＦＩＴ）となるためには、式（７）から求められるＩｒｅａｄの値より、式（８）から求められるＩｒｅａｄの値より、１／２γσ２だけ小さくする必要がある。
【００４１】
即ち、以下の式（９）に示すように、スイッチング電流ＩＳＷにばらつきがある場合の読み出し電流をＩｃｅｌｌとすると、同じ反転確率Ｐを得るには、スイッチング電流ＩＳＷにばらつきの無い場合の読み出し電流（Ｉｒｅａｄ）に比べて、Ｉｃｅｌｌの値を１／２（γσ２）だけ小さくする必要があることがわかる。
【００４２】
〔数９〕
2008098196.tif 000019
【００４３】
なお、読み出し電流Ｉｃｅｌｌは、上記式（９）のように定めるのが好ましいが、ある程度のマージンを設定するために、
2008098196.tif 000020
の関係を満たす範囲で、式（９）で規定される電流値より小さく設定しても構わない。ただし、読み出し電流Ｉｃｅｌｌを小さくするほど、読み出し速度は遅くなることに留意する必要はある。
【００４４】
例えば、読み出し電流Ｉｃｅｌｌの下限は、ＴＭＲ素子の反転確率Ｐが規定値（１ＦＩＴ）となる値とすることができる。また、この下限値は、（Ｉｃｅｌｌ−５・σ）以下の値となる。
【００４５】
次に、上記式（５）の物理的な意味について簡単に説明する。
図３は、式（５）に示される、ＴＭＲ素子に流す読み出し電流Ｉｃｅｌｌ（式（５）ではＩｒｅａｄと表示）と反転確率Ｐ（対数表示）との関係を表したグラフである。
図３において、（Ａ）は、Ｉｒｅａｄを所定の値に設定したときのＴＭＲ素子（セル）を流れる電流と反転確率Ｐとの関係であり、（Ｂ）は、標準偏差σのスイッチング電流の分布（分布関数）である。
【００４６】
分布関数（Ｂ）において、（Ａ）より上に位置する領域（Ｃ）では反転確率Ｐが増加する。そこで、（Ｃ）の領域が発生しないように、即ち、（Ａ）が（Ｂ）に接するように、（Ａ）を左方向に平行に移動（シフト）させて（Ｄ）とする。
【００４７】
ここで、スッチング電流の平均値ＩＳＷ（Ａｖ）からｘだけ離れた場所のスッチング電流の分布関数Ｄ（ｘ）を、
2008098196.tif 000021
とすると、Ｄ（ｘ）の傾きがγになる時のｘ（ｘ’）は、
2008098196.tif 000022
より、以下のようになる。
2008098196.tif 000023
従って、このときの分布関数Ｄ（ｘ’）は、以下のようになる。
2008098196.tif 000024
よって、分布関数（Ｂ）と接する線分（Ｄ）は、次式で表される。
2008098196.tif 000025
（Ｄ）で表される線分が、反転確率＝１の線と交わる点の、ＩＳＷ平均値からの距離は、１／２γσ２となり、上述の、スイッチング電流ＩＳＷのばらつきが正規分布である場合の結果と一致する。
【００４８】
以上では、スイッチング電流ＩＳＷのばらつきが正規分布の場合を考えたが、より一般的には、スイッチング電流の分布関数はｅｆ（ｘ）で表される。従って、分布関数ｅｆ（ｘ）に接するように（具体的には、スイッチング電流の分布関数の、小さい側のｆ（ｘ）に接するように）、ＴＭＲ素子に流す読み出し電流Ｉｃｅｌｌと反転確率Ｐとの関係を表す線分を平行にシフトさせたときのシフト電流量（絶対値）が、スイッチング電流のばらつきを考慮して、Ｉｒｅａｄから減少させる電流量となる。
【実施例】
【００４９】
上記実施の形態で述べた近似式（解析解）が正しいことを検証するため、近似式を用いずに、式（２）を直接用いた数値計算により反転確率Ｐ（Ａｖ）を計算した。
【００５０】
上述の式（２）
2008098196.tif 000026
において、
2008098196.tif 000027
の計算誤差を少なくするために、上記式（２）を次式（１０）のように近似する。
【００５１】
〔数１０〕
2008098196.tif 000028
【００５２】
式（１０）を展開すると、以下のようになる。
【００５３】
〔数１１〕
2008098196.tif 000029
......（１１）
【００５４】
ここで、
2008098196.tif 000030
とおくと、式（１１）は、以下の式（１２）のように変形される。
【００５５】
〔数１２〕
2008098196.tif 000031
【００５６】
ここで、一例として、Ｉｒｅａｄ＝５μＡ、△＝ＫＶ／ｋＢＴ＝３０〜３００、ＩＳＷ（Ａｖ）＝５０〜４００μＡの条件における、標準偏差σと反転確率Ｐとの関係を式（１２）から求め、図４に「計算結果」として示す。
【００５７】
図４において、横軸が標準偏差σ、縦軸が反転確率Ｐである。また、図４中、「解析解１、２」は式（２）の近似式である式（５）を用いた計算結果である。ここで、「解析解１」では、式（５）の、
2008098196.tif 000032
の項を１と近似し、一方「解析解２」では、この項を近似せずに計算した。
【００５８】
ここで、ＳＴＴ−ＭＲＡＭでは、読み出しサイクル（Read Cycle）が５ｎｓ（負荷：読み出しサイクルの時間内で、実際にＴＭＲ素子に電流が流れる時間の割合が１００％）で、１００ｂｉｔのＴＭＲ素子に対して同時、均等に読み出しを行った場合、１ＦＩＴの条件を満たす反転確率Ｐは、１．４×１０−２３（＝５×１０−９／（３６００×１０９×１００））となる。
図４から分かるように、反転確率Ｐが１．４×１０−２３以下では、「数値計算」の値と、「解析解１、２」の値が、よく一致している。このことから、ＳＴＴ−ＭＲＡＭを使用するにあたって問題となる反転確率Ｐが１ＦＩＴ以下の領域では、上記実施の形態で述べた近似式（５）を用いて正確な近似ができることがわかる。
【００５９】
また、図４より、反転確率Ｐが１ＦＩＴ（１．４×１０−２３）以下となるためには、スイッチング電流のばらつきの標準偏差σは、７μＡ以下にする必要があることも分かる。
【００６０】
図５は、上記式（１）に示される、ＴＭＲ素子に流す読み出し電流Ｉｃｅｌｌ（式（１）ではＩｒｅａｄと表示）と反転確率Ｐ（対数表示）との関係を表したグラフであり、上述の図３において、スイッチング電流ＩＳＷのばらつきの標準偏差σが、正規分布の場合のみを表したものである。
例えば、Ｉｒｅａｄを２０μＡとしたい場合、ＩＳＷ（Ａｖ）＝１１５μＡ、△＝８０．５が必要となる。また、このときのσは、約６μＡ以下にする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＳＴＴ−ＭＲＡＭに含まれるメモリセルの概略図である。
【図２】図１に示すメモリセルの回路図である。
【図３】Ｉｃｅｌｌと反転確率Ｐとの関係である。
【図４】標準偏差σと反転確率Ｐとの関係である。
【図５】Ｉｃｅｌｌと反転確率Ｐとの関係である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  ＴＭＲ素子、１１、１２  磁性層、１３  絶縁薄膜、２０  ビットライン、３０  センスライン、４０  トランジスタ、５０  ワードライン、１００  磁気記憶装置。
【図１】
2008098196.tif 000042
【図２】
2008098196.tif 000043
【図３】
2008098196.tif 000044
【図４】
2008098196.tif 000045
【図５】
2008098196.tif 000046