(57)【要約】      （修正有）【課題】セルの高集積化を図ることが可能な磁気ランダムアクセスメモリ及びその書き込み方法を提供する。【解決手段】磁気ランダムアクセスメモリは、第１の方向に延在された第１の配線ＢＬと、第１の方向と交差する第２の方向に延在された第２の配線ＷＬと、第１及び第２の配線間の第１及び第２の配線の交点に配置され、第１の配線に接続された一端を有し、固定層と記録層と固定層及び記録層の間に設けられた非磁性層とを有し、固定層の膜厚は記録層の膜厚よりも厚く、固定層の幅は記録層の幅より広く、固定層及び記録層の間に第１の電流を流すことで記録層の磁化方向が反転する磁気抵抗効果素子ＭＴＪと、磁気抵抗効果素子の他端に接続された一端と第２の配線に接続された他端とを有し、第１の電流を一方向のみに流すダイオードＤとを具備する。【選択図】図１
2008192916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延在された第１の配線と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に延在された第２の配線と、
前記第１及び第２の配線間の前記第１及び第２の配線の交点に配置され、前記第１の配線に接続された一端を有し、固定層と記録層と前記固定層及び前記記録層の間に設けられた非磁性層とを有し、前記固定層の膜厚は前記記録層の膜厚よりも厚く、前記固定層の幅は前記記録層の幅より広く、前記固定層及び前記記録層の間に第１の電流を流すことで前記記録層の磁化方向が反転する磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の他端に接続された一端と前記第２の配線に接続された他端とを有し、前記第１の電流を一方向のみに流すダイオードと
を具備することを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項２】
前記固定層及び前記記録層の磁化は、膜面に対して平行方向を向くことを特徴とする請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項３】
第２の電流を印加する前記第１及び第２の配線の少なくとも一方の配線において前記磁気抵抗効果素子と対向する面以外の少なくとも一面に設けられ、磁性材で形成された第１のヨーク層と
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項４】
第１の方向に延在された第１の配線と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に延在された第２の配線と、
前記第１及び第２の配線間の前記第１及び第２の配線の交点に配置され、前記第１の配線に接続された一端を有し、固定層と記録層と前記固定層及び前記記録層の間に設けられた非磁性層とを有し、前記固定層の膜厚は前記記録層の膜厚よりも厚く、前記固定層の幅は前記記録層の幅より広い磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の他端に接続された一端と前記第２の配線に接続された他端とを有するダイオードと
を備え、
前記磁気抵抗効果素子に第１のデータを書き込む場合、
前記固定層及び前記記録層の間に第１の電流を流すことで前記記録層の磁化を反転させるステップと
を有し、
前記磁気抵抗効果素子に第２のデータを書き込む場合、
前記第１及び第２の配線の一方に第２の電流を流すことで第１の磁場を発生させ、前記第１の磁場を前記固定層に印加することで前記固定層の磁化のみを反転させるステップと、
前記固定層及び前記記録層の間に第３の電流を前記第１の電流と同方向に流すことで前記記録層の磁化を反転させるステップと、
前記第１及び第２の配線の一方に第４の電流を前記第２の電流と反対方向に流すことで第２の磁場を発生させ、前記第２の磁場を前記固定層に印加することで前記固定層の磁化のみを反転させるステップと
を具備することを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリの書き込み方法。
【請求項５】
前記第１及び第３の電流の値は、前記第２及び第４の電流の値より小さいことを特徴とする請求項４に記載の磁気ランダムアクセスメモリの書き込み方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピン注入磁化反転型の磁気ランダムアクセスメモリ及びその書き込み方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピン注入磁化反転型の磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：Magnetic Random Access Memory）では、１Ｔｒ＋１ＭＴＪのセル構成が採用されている。スピン注入書き込み時は、記録層から固定層（スピンフィルター層）に電子を印加するか、その反対方向に電子を印加するかを、書き込むデータに応じて制御する。つまり、このスピン注入書き込み方式では、ＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）素子の膜面に対して両方向に電子を印加する必要がある。このため、セルのスイッチング素子として、ダイオード等の片方向の整流素子は使用できずトランジスタが使用されている。従って、トランジスタを用いた場合は、ダイオードを用いた場合と比べてセルの集積度が低下する。
【０００３】
尚、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のようなものがある。
【特許文献１】特開２００６−１５６８４０号公報
【特許文献２】特開２００６−１２８５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、セルの高集積化を図ることが可能な磁気ランダムアクセスメモリ及びその書き込み方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の視点による磁気ランダムアクセスメモリは、第１の方向に延在された第１の配線と、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在された第２の配線と、前記第１及び第２の配線間の前記第１及び第２の配線の交点に配置され、前記第１の配線に接続された一端を有し、固定層と記録層と前記固定層及び前記記録層の間に設けられた非磁性層とを有し、前記固定層の膜厚は前記記録層の膜厚よりも厚く、前記固定層の幅は前記記録層の幅より広く、前記固定層及び前記記録層の間に第１の電流を流すことで前記記録層の磁化方向が反転する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の他端に接続された一端と前記第２の配線に接続された他端とを有し、前記第１の電流を一方向のみに流すダイオードとを具備する。
【０００６】
本発明の第２の視点による磁気ランダムアクセスメモリの書き込み方法は、第１の方向に延在された第１の配線と、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在された第２の配線と、前記第１及び第２の配線間の前記第１及び第２の配線の交点に配置され、前記第１の配線に接続された一端を有し、固定層と記録層と前記固定層及び前記記録層の間に設けられた非磁性層とを有し、前記固定層の膜厚は前記記録層の膜厚よりも厚く、前記固定層の幅は前記記録層の幅より広い磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の他端に接続された一端と前記第２の配線に接続された他端とを有するダイオードとを備え、前記磁気抵抗効果素子に第１のデータを書き込む場合、前記固定層及び前記記録層の間に第１の電流を流すことで前記記録層の磁化を反転させるステップとを有し、前記磁気抵抗効果素子に第２のデータを書き込む場合、前記第１及び第２の配線の一方に第２の電流を流すことで第１の磁場を発生させ、前記第１の磁場を前記固定層に印加することで前記固定層の磁化のみを反転させるステップと、前記固定層及び前記記録層の間に第３の電流を前記第１の電流と同方向に流すことで前記記録層の磁化を反転させるステップと、前記第１及び第２の配線の一方に第４の電流を前記第２の電流と反対方向に流すことで第２の磁場を発生させ、前記第２の磁場を前記固定層に印加することで前記固定層の磁化のみを反転させるステップとを具備する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、セルの高集積化を図ることが可能な磁気ランダムアクセスメモリ及びその書き込み方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
【０００９】
［１］第１の実施形態
［１−１］回路構成
図１は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの概略的な回路図を示す。以下に、第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの概略的な回路構成について説明する。
【００１０】
図１に示すように、メモリセルＭＣは、ＭＴＪ素子ＭＴＪとダイオードＤとを含んで構成されている。ＭＴＪ素子ＭＴＪの一端とダイオードＤの一端とが接続され、両者は直列接続されている。ＭＴＪ素子ＭＴＪの他端はビット線ＢＬに接続され、ダイオードＤの他端はワード線ＷＬに接続されている。
【００１１】
メモリセルアレイＭＣＡの紙面上側の端部において、ビット線ＢＬは、選択トランジスタＴｒ１を介して、シンカーとして機能するトランジスタＴｒ−Ｓ１に接続されている。このトランジスタＴｒ−Ｓ１はグランド端子Ｇ１に接続されている。また、ビット線ＢＬは、選択トランジスタＴｒ２を介して、スピン注入書き込み用のドライバとして機能するトランジスタＴｒ−Ｄ１に接続されている。このトランジスタＴｒ−Ｄ１は電源端子ＶＤＤ１に接続されている。ここで、選択トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のゲート信号は、デコーダ２１によって制御されている。
【００１２】
メモリセルアレイＭＣＡの紙面下側の端部において、ビット線ＢＬは、選択トランジスタＴｒ３を介して、読み出し回路２０に接続されている。この読み出し回路２０は、センスアンプＳ／Ａに接続されている。ここで、選択トランジスタＴｒ３のゲート信号は、デコーダ２２によって制御されている。
【００１３】
メモリセルアレイＭＣＡの紙面右側の端部において、ワード線ＷＬは、選択トランジスタＴｒ４を介して、シンカーとして機能するトランジスタＴｒ−Ｓ２に接続されている。このトランジスタＴｒ−Ｓ２はグランド端子Ｇ２に接続されている。また、ワード線ＷＬは、選択トランジスタＴｒ５を介して、磁場書き込み用のドライバとして機能するトランジスタＴｒ−Ｄ２に接続されている。このトランジスタＴｒ−Ｄ２は電源端子ＶＤＤ２に接続されている。ここで、選択トランジスタＴｒ４、Ｔｒ５のゲート信号は、デコーダ２３によって制御されている。
【００１４】
メモリセルアレイＭＣＡの紙面左側の端部において、ワード線ＷＬは、選択トランジスタＴｒ６を介して、シンカーとして機能するトランジスタＴｒ−Ｓ３に接続されている。このトランジスタＴｒ−Ｓ３はグランド端子Ｇ３に接続されている。また、ワード線ＷＬは、選択トランジスタＴｒ７を介して、磁場書き込み用のドライバとして機能するトランジスタＴｒ−Ｄ３に接続されている。このトランジスタＴｒ−Ｄ３は電源端子ＶＤＤ３に接続されている。ここで、選択トランジスタＴｒ６、Ｔｒ７のゲート信号は、デコーダ２４によって制御されている。
【００１５】
読み出し回路２０は、読み出し用のドライバとして機能するトランジスタＴｒ−Ｄ４と読み出し電圧制御用のトランジスタＴｒ−Ｃとを含んで構成されている。トランジスタＴｒ−Ｄ４の電流経路の一端はノードｎ１に接続され、トランジスタＴｒ−Ｄ４の電流経路の他端は電源端子ＶＤＤ４に接続されている。トランジスタＴｒ−Ｃの電流経路の一端はノードｎ１に接続され、トランジスタＴｒ−Ｃの電流経路の他端はノードｎ２に接続されている。ノードｎ１は、センスアンプＳ／Ａの一方の入力端子に接続されている。センスアンプＳ／Ａの他方の入力端子には、参照信号ＲＳが入力される。
【００１６】
尚、本例では、ビット線ＢＬには一方向に書き込み電流を流すドライバが接続され、ワード線ＷＬには両方向に書き込み電流を流すドライバが接続されているが、これに限定されない。例えば、ビット線ＢＬに両方向に書き込み電流を流すドライバを接続し、ワード線ＷＬに一方向に書き込み電流を流すドライバを接続してもよい。また、ビット線ＢＬ及びワード線の両方に、両方向に書き込み電流を流すドライバを接続してもよい。
【００１７】
［１−２］書き込み／読み出し動作の概要
図２は、本発明の第１の実施形態に係る書き込み／読み出し動作の概要を説明するための模式図を示す。以下、書き込み／読み出し動作の概要について説明する。
【００１８】
図２に示すように、書き込み及び読み出し時を合わせると３種類の電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が用いられる。具体的には、書き込み動作時、ＭＴＪ素子ＭＴＪとダイオードＤに書き込み電流Ｉ１が流される場合と、ワード線ＷＬに書き込み電流Ｉ２が流される場合とがある。一方、読み出し動作時、ＭＴＪ素子ＭＴＪとダイオードＤに読み出し電流Ｉ３が流される場合がある。
【００１９】
ここで、書き込み電流Ｉ１は、ＭＴＪ素子ＭＴＪの記録層の磁化を反転させるためのスピン注入用の電流である。書き込み電流Ｉ２は、ＭＴＪ素子ＭＴＪの固定層の磁化を反転させるための磁場書き込み用の電流である。
【００２０】
このように書き込み動作時に２つの電流Ｉ１、Ｉ２を用いるのは、以下の理由からである。本実施形態では、ＭＴＪ素子ＭＴＪに一方向にしか電流が流れないダイオードＤが接続されている。このため、書き込み電流Ｉ２により発生した磁場を用いて固定層の磁化方向を制御することで、スピン注入用の書き込み電流Ｉ１を流す方向を単一にさせているのである。この書き込み動作の詳細は後述する。
【００２１】
３種類の電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の電流値には、次の式（１）の関係がある。
【００２２】
Ｉ３＜Ｉ１＜Ｉ２…（１）
すなわち、スピン注入用の書き込み電流Ｉ１は読み出し電流Ｉ３より電流値が大きく、磁場書き込み用の書き込み電流Ｉ２はスピン注入用の書き込み電流Ｉ１よりも電流値が大きい。このような関係を満たすことで、ディスターブの可能性を低減でき、信頼性を向上することが可能になる。
【００２３】
［１−３］書き込み動作
（スピン注入磁化反転の原理）
図３（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態に係るスピン注入磁化反転の原理を説明するための図を示す。図４は、第１の実施形態に係るスピン注入磁化反転における磁化反転可能な電流値及び電流密度を示す。以下に、スピン注入磁化反転の原理について説明する。
【００２４】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＭＴＪ素子ＭＴＪは、スピンフィルターとして機能する固定層（ピン層）Ｐと、記録層（フリー層）Ｆと、これら固定層Ｐ及び記録層Ｆ間に挟まれた非磁性層Ｎとを有している。
【００２５】
このようなＭＴＪ素子ＭＴＪに対してスピン注入磁化反転を用いたデータ書き込みを行うと、固定層Ｐ及び記録層Ｆの間に流す電流Ｉの向きに応じて、固定層Ｐ及び記録層Ｆの磁化方向が平行状態又は反平行状態となる。具体的には、以下のようになる。
【００２６】
まず、図３（ａ）に示すように、反平行状態から平行状態へスイッチングさせる場合、ＭＴＪ素子ＭＴＪの記録層Ｆから固定層Ｐの方向に電流Ｉを流す。すなわち、電子ｅを固定層Ｐ側から記録層Ｆ側へ注入する。これにより、固定層Ｐ及び記録層Ｆの磁化は、同じ方向に向き、平行状態となる。この低抵抗状態Ｒｐを、例えば“０”データと規定する。
【００２７】
一方、図３（ｂ）に示すように、平行状態から反平行状態へスイッチングさせる場合、ＭＴＪ素子ＭＴＪの固定層Ｐから記録層Ｆの方向に電流Ｉを流す。すなわち、電子ｅを記録層Ｆ側から固定層Ｐ側へ注入する。これにより、固定層Ｐ及び記録層Ｆの磁化は、逆方向に向き、反平行状態となる。この高抵抗状態Ｒａｐを、例えば“１”データと規定する。
【００２８】
上記のようなスイッチングに必要な書き込み電流は、それぞれ以下の式（２）、（３）のように表される。
【００２９】
ＩｃＰ→ＡＰ＝−ｅ（ＶＭｓ／μＢ）αγ［Ｈｅｘｔ＋Ｈａｎｉ＋Ｍｓ／２］／ｇ（０）…（２）
ＩｃＡＰ→Ｐ＝−ｅ（ＶＭｓ／μＢ）αγ［Ｈｅｘｔ−Ｈａｎｉ−Ｍｓ／２］／ｇ（π）…（３）
上記式（２）、（３）において、ＩｃＰ→ＡＰ、ＩｃＡＰ→Ｐはそれぞれ平行状態から反平行状態へ変化するときと反平行状態から平行状態へ変化するときの臨界電流、Ｖは記録層Ｆの体積、Ｍｓは記録層Ｆの飽和磁化、μＢはボーア磁子、αはギルバードのダンピング係数、γは記録層Ｆの磁気ジャイロ係数（γ＜０）、Ｈｅｘｔは外部印加磁場、Ｈａｎｉは記録層Ｆの一軸異方性磁界、Ｍｓは膜厚方向の反磁界、ｇ（θ）は効率をそれぞれ表す。
【００３０】
例えば、図４は、記録層Ｆの膜厚が２ｎｍ、幅が６０ｎｍであり、固定層Ｐの膜厚が６ｎｍ、幅が２００ｎｍである場合、記録層Ｆ及び固定層Ｐの磁化が反転する電流値Ｉｃ（ｍＡ）、電流密度Ｊｃ（Ａ／ｃｍ２）を示している。図４に示すように、記録層Ｆの磁化を反転させるための電流値Ｉｃよりも、固定層Ｐの磁化を反転させるための電流値Ｉｃが非常に高いことが分かる。すなわち、スピン注入書き込み時に数ｍＡ程度の電流を流しても、固定層Ｐの磁化は反転させずに記録層Ｆの磁化だけを反転させることができる。
【００３１】
このようなスピン注入磁化反転技術を用いることで、２軸の電流磁場によって書き込みを行っていた時に問題となっていた半選択時のディスターブの問題は無縁になり、選択的に書き込みを行うことが可能になる。
【００３２】
（書き込み動作シーケンス）
図５は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの書き込み動作シーケンスを示す。以下に、第１の実施形態に係る書き込み動作のシーケンスについて説明する。
【００３３】
図５に示すように、第１のデータを書き込む場合と第２のデータを書き込む場合とで書き込み動作が異なる。尚、第１のデータは“０”又は“１”データに相当し、第２のデータは“１”又は“０”データに相当する。
【００３４】
第１のデータを書き込む場合は、スピン注入書き込みを行うステップのみである。具体的には、選択セルの固定層Ｐ及び記録層Ｆの間に書き込み電流Ｉ１を流す（電子を注入する）。これにより、選択セルの記録層Ｆの磁化を反転させる。
【００３５】
第２のデータを書き込む場合、磁場書き込みを行う第１のステップと、スピン注入書き込みを行う第２のステップと、磁場書き込みを再び行う第３のステップとを有している。具体的には、第１のステップとして、選択セルのワード線ＷＬに書き込み電流Ｉ２を流し、磁場を発生させる。これにより、選択セルの固定層Ｐに磁場を印加し、固定層Ｐの磁化のみを反転させる。第２のステップとして、選択セルの固定層Ｐ及び記録層Ｆの間に書き込み電流Ｉ１を流す（電子を注入する）。これにより、選択セルの記録層Ｆの磁化を反転させる。第３のステップとして、選択セルのワード線ＷＬに書き込み電流Ｉ２を流し、磁場を発生させる。これにより、選択セルの固定層Ｐに磁場を印加し、固定層Ｐの磁化のみを反転させる。ここで、第１のステップと第３のステップの書き込み電流Ｉ２は反対方向に流し、固定層Ｐへの印加磁場の方向を反対にする。
【００３６】
このような書き込み動作シーケンスに基づき、具体的な書き込み動作例について以下に説明する。
【００３７】
（書き込み動作例１）
書き込み動作例１では、記録層Ｆから固定層Ｐの一方向に電流が流れるように、ＭＴＪ素子ＭＴＪに対してダイオードＤを接続している。
【００３８】
図６（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの書き込み動作例１の“０”書き込みの説明図を示す。図７（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの書き込み動作例１の“１”書き込みの説明図を示す。以下に、書き込み動作例１の“０”、“１”書き込みシーケンスについて説明する。尚、ここでは、初期状態において、固定層Ｐの磁化は右向きになるように設定してある。
【００３９】
メモリセルＭＣに“０”データを書き込む場合は、次のように行われる。図６（ａ）に示すように、初期状態において、固定層Ｐの磁化は右向き、記録層Ｆの磁化は左向きであるため、両者の磁化は反平行状態（“１”状態）である。このような磁化状態のＭＴＪ素子ＭＴＪに対して、図６（ｂ）に示すように、書き込み電流Ｉ１を記録層Ｆから固定層Ｐの方向に流す。すなわち、電子ｅを固定層Ｐから記録層Ｆの方向に流す。その結果、図６（ｃ）に示すように、スピン注入磁化反転技術により、記録層Ｆの磁化が右向きに反転する。従って、固定層Ｐと記録層Ｆの磁化は平行状態となり、ＭＴＪ素子ＭＴＪに“０”データが書き込まれる。
【００４０】
メモリセルＭＣに“１”データを書き込む場合は、次のように行われる。図７（ａ）に示すように、初期状態において、固定層Ｐの磁化は右向き、記録層Ｆの磁化は右向きであるため、両者の磁化は平行状態（“０”状態）である。このような磁化状態のＭＴＪ素子ＭＴＪに対して、図７（ｂ）に示すように、書き込み電流Ｉ２−１をワード線ＷＬの第１の方向（紙面右向き）に流す。その結果、書き込み電流Ｉ２−１により発生した反時計回りの磁場Ｈによって、固定層Ｐの磁化のみが左向きに反転する。これにより、ＭＴＪ素子ＭＴＪの磁化が反平行状態になる。次に、図７（ｃ）に示すように、書き込み電流Ｉ１を記録層Ｆから固定層Ｐの方向に流す。すなわち、電子ｅを固定層Ｐから記録層Ｆの方向に流す。その結果、図７（ｄ）に示すように、スピン注入磁化反転技術により、記録層Ｆの磁化が左向きに反転する。これにより、ＭＴＪ素子ＭＴＪの磁化が平行状態になる。最後に、図７（ｅ）に示すように、書き込み電流Ｉ２−２をワード線ＷＬの第２の方向（紙面左向き）に流す。その結果、書き込み電流Ｉ２−２により発生した時計回りの磁場Ｈによって、固定層Ｐの磁化のみが右向きに反転する。従って、固定層Ｐと記録層Ｆの磁化は反平行状態となり、ＭＴＪ素子ＭＴＪに“１”データが書き込まれる。
【００４１】
以上のように、書き込み動作例１によれば、書き込むデータが“０”、“１”データのいずれかによって書き込みシーケンスは異なるが、“０”、“１”データのどちらを書き込む場合もスピン注入書き込みを行う際の書き込み電流Ｉ１は記録層Ｆから固定層Ｐへの一方向に流せばよいことになる。
【００４２】
（書き込み動作例２）
書き込み動作例２は、書き込み動作例１とＭＴＪ素子ＭＴＪに流れる電流方向が異なる。すなわち、書き込み動作例２では、固定層Ｐから記録層Ｆの一方向に電流が流れるように、ＭＴＪ素子ＭＴＪに対してダイオードＤを接続している。
【００４３】
図８（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの書き込み動作例２の“０”書き込みの説明図を示す。図９（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの書き込み動作例２の“１”書き込みの説明図を示す。以下に、書き込み動作例２の“０”、“１”シーケンスについて説明する。尚、ここでは、初期状態において、固定層Ｐの磁化は右向きになるように設定してある。
【００４４】
メモリセルＭＣに“１”データを書き込む場合は、次のように行われる。図８（ａ）に示すように、初期状態において、固定層Ｐの磁化は右向き、記録層Ｆの磁化は左向きであるため、両者の磁化は反平行状態（“１”状態）である。このような磁化状態のＭＴＪ素子ＭＴＪに対して、図８（ｂ）に示すように、書き込み電流Ｉ２−１をワード線ＷＬの第１の方向（紙面右向き）に流す。その結果、書き込み電流Ｉ２−１により発生した反時計回りの磁場Ｈによって、固定層Ｐの磁化のみが左向きに反転する。これにより、ＭＴＪ素子ＭＴＪの磁化が平行状態になる。次に、図８（ｃ）に示すように、書き込み電流Ｉ１を固定層Ｐから記録層Ｆの方向に流す。すなわち、電子ｅを記録層Ｆから固定層Ｐの方向に流す。その結果、図８（ｄ）に示すように、スピン注入磁化反転技術により、記録層Ｆの磁化が右向きに反転する。これにより、ＭＴＪ素子ＭＴＪの磁化が反平行状態になる。最後に、図８（ｅ）に示すように、書き込み電流Ｉ２−２をワード線ＷＬの第２の方向（紙面左向き）に流す。その結果、書き込み電流Ｉ２−２により発生した時計回りの磁場Ｈによって、固定層Ｐの磁化のみが右向きに反転する。従って、固定層Ｐと記録層Ｆの磁化は平行状態となり、ＭＴＪ素子ＭＴＪに“０”データが書き込まれる。
【００４５】
メモリセルＭＣに“１”データを書き込む場合は、次のように行われる。図８（ａ）に示すように、初期状態において、固定層Ｐの磁化は右向き、記録層Ｆの磁化は右向きであるため、両者の磁化は平行状態（“０”状態）である。このような磁化状態のＭＴＪ素子ＭＴＪに対して、図８（ｂ）に示すように、書き込み電流Ｉ１を固定層Ｐから記録層Ｆの方向に流す。すなわち、電子ｅを記録層Ｆから固定層Ｐの方向に流す。その結果、図８（ｃ）に示すように、スピン注入磁化反転技術により、記録層Ｆの磁化が左向きに反転する。従って、固定層Ｐと記録層Ｆの磁化は反平行状態となり、ＭＴＪ素子ＭＴＪに“１”データが書き込まれる。
【００４６】
以上のように、書き込み動作例２によれば、書き込むデータが“０”、“１”データのいずれかによって書き込みシーケンスは異なるが、“０”、“１”データのどちらを書き込む場合もスピン注入書き込みを行う際の書き込み電流Ｉ１は固定層Ｐから記録層Ｆへの一方向に流せばよいことになる。
【００４７】
また、書き込み動作例１では記録層Ｆから固定層Ｐの一方向に電流が流れるようにダイオードＤを接続したのに対し、書き込み動作例２では固定層Ｐから記録層Ｆの一方向に電流が流れるようにダイオードＤを接続している。このため、書き込み動作例１では、“０”書き込み時に図５の第１データ書き込みシーケンスを用い、“１”書き込み時に図５の第２データ書き込みシーケンスを用いる。これに対し、書き込み動作例２では、“０”書き込み時に図５の第２データ書き込みシーケンスを用い、“１”書き込み時に図５の第１データ書き込みシーケンスを用いる。従って、書き込み動作例１と書き込み動作例２とは、“０”、“１”の書き込みシーケンスが逆になる。
【００４８】
尚、書き込み動作例１及び２では、磁場書き込み用の書き込み電流Ｉ２は、ワード線ＷＬに流していたが、ビット線ＢＬに流してもよい。
【００４９】
［１−４］読み出し動作
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの読み出し動作の説明図を示す。以下に、第１の実施形態に係る磁気抵抗（Magneto Resistive）効果を利した読み出し動作について説明する。
【００５０】
まず、電源端子ＶＤＤ４からトランジスタＴｒ−Ｄ４、Ｔｒ−Ｃ、Ｔｒ３、ビット線ＢＬを介して、選択セルＭＣのＭＴＪ素子ＭＴＪに読み出し電流Ｉ３が流れる。この読み出し電流Ｉ３は、ダイオードＤ、ワード線ＷＬ、トランジスタＴｒ４、ＳＷ−Ｓ２を介して、グランド端子Ｇ２へと流れていく。
【００５１】
この際、センスアンプＳ／Ａは、セルから読み出された信号と参照信号ＲＳとを比較して、“１”、“０”データの判別が行われる。
【００５２】
尚、読み出し動作時は、定電圧を印加して電流値を読み出してもよいし、定電流を印加して電圧値を読み出してもよい。
【００５３】
［１−５］ＭＴＪ素子
（膜厚と幅）
図１１は、本発明の第１の実施形態に係るＭＴＪ素子の膜厚の変化に伴うＭＴＪ素子の幅と保持力との関係を示す。この図１１のシミュレーションでは、反磁界係数Ｃ（ｋ）は０．３、飽和磁化Ｍｓは８００とした。図１２は、本発明の第１の実施形態に係るＭＴＪ素子の断面図を示す。以下に、ＭＴＪ素子について説明する。
【００５４】
一般に、保持力ＨｃとＭＴＪ素子の体積との関係は、次の式（４）のようになる。
【００５５】
Ｈｃ＝４π×Ｃ（ｋ）×Ｍｓ×Ｔ／Ｗ…（４）
ここで、Ｔは厚み、Ｗは幅、Ｃ（ｋ）は反磁界係数、Ｍｓは飽和磁化を表す。
【００５６】
図１１に示すように、ＭＴＪ素子の磁性層の幅Ｗが大きくなるにしたがって保持力Ｈｃが小さくなり、スイッチング磁場が小さくなることが分かる。一方、ＭＴＪ素子の磁性層の幅Ｗを一定にした場合、磁性層の膜厚Ｔを厚くすることにより、保持力Ｈｃが大きくなり、スイッチング磁場が大きくなることが分かる。
【００５７】
ここで、本実施形態の書き込み動作では、スピン注入書き込みでは、固定層Ｐの磁化は反転させずに記録層Ｐの磁化のみを反転させる。一方、磁場書き込みでは、記録層Ｆの磁化は反転させずに固定層Ｐの磁化のみを反転させる必要がある。従って、固定層Ｐは、スピン注入書き込みでは磁化が反転せず、磁場書き込みでは磁化が反転し易いことが望ましい。
【００５８】
この両方を満たすために、図１２に示すように、固定層Ｐの膜厚Ｔｐは記録層Ｆの膜厚Ｔｆよりも厚く、固定層Ｐの幅Ｗｐは記録層Ｆの幅Ｗｆよりも大きくすることが望ましい。つまり、固定層Ｐの膜厚Ｔｐを記録層Ｆの膜厚Ｔｆよりも厚くすることで、スピン注入書き込み時に固定層Ｐの磁化が反転しないようにする。一方、固定層Ｐの幅Ｗｐを記録層Ｆの幅Ｗｆよりも大きくすることで、固定層Ｐの保持力Ｈｃを弱め、磁場書き込み時に固定層Ｐの磁化を反転し易くする。
【００５９】
具体的には、固定層Ｐの膜厚Ｔｐは６ｎｍ、幅Ｗｐは２００ｎｍであり（図１１のプロットＸ）、記録層Ｆの膜厚Ｔｆは２ｎｍ、幅Ｗｆは６０ｎｍである（図１１のプロットＹ）。この例の場合、固定層ＰのＴｐ／Ｗｐは記録層ＦのＴｆ／Ｗｆよりも小さいので、式（４）からも分かるように、固定層Ｐの保持力Ｈｃ（９０程度）は記録層Ｆの保持力Ｈｃ（１００程度）よりも小さくなっている。
【００６０】
以上のように、本実施形態では、固定層Ｐの膜厚Ｔｐが記録層Ｆの膜厚Ｔｆよりも厚く、かつ、固定層Ｐの幅Ｗｐが記録層Ｆの幅Ｗｆよりも大きくなるように、ＭＴＪ素子ＭＴＪを作製する。これにより、上述する書き込み動作において、スピン注入書き込み時の電流Ｉ１は記録層Ｆの磁化のみが反転する値で印加し、磁場書き込み時の電流Ｉ２は固定層Ｐの磁化のみが反転する値で印加するように、ドライバを設定しておく。
【００６１】
尚、固定層Ｐ及び記録層Ｆの幅Ｗは、磁化困難軸方向の長さを意味するものとする。
【００６２】
（材料）
固定層Ｐ及び記録層Ｆは、強磁性材料からなり、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのいずれかを含む膜、又はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのいずれかを一つ以上を含む合金膜（例えば、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ等）を用いることが好ましい。
【００６３】
非磁性層Ｎが導電性の物質（例えば、Ｃｕ、Ｐｔ等の金属）からなる場合、磁気抵抗素子は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive）効果を有する。非磁性層Ｎが絶縁性の物質（例えば、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等）からなる場合、磁気抵抗素子はトンネル磁気抵抗効果を有する。
【００６４】
（その他）
ＭＴＪ素子ＭＴＪは、固定層Ｐ及び記録層Ｆの磁化の安定方向が膜面に対して平行な方向である平行磁化型と、固定層Ｐ及び記録層Ｆの磁化の安定方向が膜面に対して垂直な方向である垂直磁化型とがある。本実施形態の場合、磁場書き込み時に固定層Ｐの磁化反転のし易さを考慮すると、平行磁化型のＭＴＪ素子ＭＴＪが望ましい。
【００６５】
固定層Ｐ及び記録層Ｆの各層は、図１２に示すような単層に限定されない。例えば、固定層Ｐ及び記録層Ｆは、複数の強磁性層からなる積層膜でもよい。固定層Ｐ及び記録層Ｆの少なくとも一方は、第１の強磁性層／非磁性層／第２の強磁性層の３層からなり、第１及び第２の強磁性層の磁化方向が反平行状態となるように磁気結合（層間交換結合）した反強磁性結合構造であってもよいし、第１及び第２の強磁性層の磁化方向が平行状態となるように磁気結合（層間交換結合）した強磁性結合構造であってもよい。
【００６６】
ＭＴＪ素子ＭＴＪは、図１２に示すような１層の非磁性層からなるシングルジャンクション構造に限定されず、非磁性層を２層有するダブルジャンクション構造であってもよい。このダブルジャンクション構造のＭＴＪ素子ＭＴＪは、第１の固定層と、第２の固定層と、第１及び第２の固定層間に設けられた記録層と、第１の固定層及び記録層間に設けられた第１の非磁性層と、第２の固定層及び記録層間に設けられた第２の非磁性層とを有する。
【００６７】
ＭＴＪ素子ＭＴＪの平面形状は、例えば、長方形、楕円、円、六角形、菱型、平行四辺形、十字型、ビーンズ型（凹型）等、種々に変更可能である。
【００６８】
［１−６］メモリセル
（断面構造）
図１３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルの断面図を示す。以下に、第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルの断面構造について説明する。
【００６９】
図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ビット線ＢＬ及びワード線ＷＬ間におけるビット線ＢＬ及びワード線ＷＬの交点に、ＭＴＪ素子ＭＴＪとダイオードＤとが積層して配置されている。
【００７０】
図１３（ａ）の構造では、ＭＴＪ素子ＭＴＪとビット線ＢＬとの間にダイオードＤが配置されている。すなわち、記録層Ｆ上に導電層３１を介してダイオードＤが配置され、このダイオードＤ上に導電層３２を介してビット線ＢＬが配置されている。固定層Ｐ下には導電層３３を介してワード線ＷＬが配置されている。
【００７１】
図１３（ｂ）の構造では、ＭＴＪ素子ＭＴＪとワード線ＷＬとの間にダイオードＤが配置されている。すなわち、固定層Ｐ下に導電層３３と導電層３２を介してダイオードＤが配置され、このダイオードＤ下に導電層３１を介してワード線ＷＬが配置されている。記録層Ｆ上にはビット線ＢＬが配置されている。
【００７２】
図１３（ａ）及び（ｂ）の構造において、ワード線ＷＬのＭＴＪ素子ＭＴＪと対向する面以外の面、すなわち本図ではワード線ＷＬの側面及び底面を被覆するようにヨーク層ＹＫを形成してもよい。ヨーク層ＹＫは、上述する固定層Ｐ及び記録層Ｆで用いられるような磁性材からなる。ヨーク層ＹＫは、ワード線ＷＬのＭＴＪ素子ＭＴＪと対向する面以外の少なくとも一面に設けられていればよい。このようなヨーク層ＹＫにより、書き込み電流Ｉ２の磁場ＨをＭＴＪ素子ＭＴＪに効率的に印可できる。
【００７３】
ここで、ワード線ＷＬに流す書き込み電流Ｉ２による磁場を固定層Ｐに効率よく印加させるために、固定層Ｐを記録層Ｆよりもワード線ＷＬ側に配置することが望ましい。
【００７４】
尚、本実施形態では、固定層Ｐの磁化を反転させるための磁場を発生させる電流Ｉ２は、ワード線ＷＬに流していたがこれに限定されない。例えば、ビット線ＢＬに磁場書き込み用の電流Ｉ２を流してもよい。この場合、記録層Ｆよりも固定層Ｐをビット線ＢＬ側に配置した、いわゆるトップピン構造にするとよい。さらに、この場合、ビット線ＢＬのＭＴＪ素子ＭＴＪと対向する面以外の少なくとも一面にヨーク層ＹＫを設けるとよい。
【００７５】
（レイアウト）
図１４は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルのレイアウト図を示す。以下に、第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルのレイアウトについて説明する。
【００７６】
図１４に示すように、ビット線ＢＬがＸ方向に延在され、ワード線ＷＬがＹ方向（Ｘ方向と交差する方向）に延在されている。ビット線ＢＬ及びワード線ＷＬの交点にはＭＴＪ素子ＭＴＪが配置されている。この際、ＭＴＪ素子ＭＴＪの固定層Ｐの磁化容易軸１０の方向は、ビット線ＢＬの延在方向（Ｘ方向）と同じ、すなわちワード線ＷＬの延在方向（Ｙ方向）と交差する。
【００７７】
ＭＴＪ素子ＭＴＪの上から見た平面形状は、例えば楕円状になっている。固定層Ｐの平面形状の面積は、記録層Ｆの平面形状の面積よりも大きいことが望ましい。非磁性層Ｎの平面形状は、ここでは固定層Ｐの平面形状と同じであるが、記録層Ｆの平面形状と同じであってもよい。
【００７８】
［１−７］効果
上記第１の実施形態によれば、スピン注入書き込み動作において、固定層Ｐの磁化方向を電流磁場により制御することで、スピン注入書き込みのための電子の印加方向を単一にすることができる。このため、ＭＴＪ素子ＭＴＪのスイッチング素子としてダイオードＤを用いることができる。従って、直列接続させて積層化したＭＴＪ素子ＭＴＪとダイオードＤとをビット線ＢＬ及びワード線ＷＬ間に配置することにより、集積度の高い磁気ランダムアクセスメモリを実現できる。
【００７９】
［２］第２の実施形態
第２の実施形態は、ＭＴＪ素子ＭＴＪとダイオードＤは積層できることから、上記第１の実施形態のメモリセルを基板上に多層化させた例である。
【００８０】
［２−１］メモリセルの断面構造
図１５は、本発明の第２の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルの断面図を示す。以下に、第２の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルの断面構造について説明する。
【００８１】
図１５に示すように、第２の実施形態では、第１の実施形態のメモリセルを基板（図示せず）に対して垂直方向に積み上げている。
【００８２】
具体的には、第１メタル層Ｍ１にはワード線ＷＬ１ａ、ＷＬ１ｂが配置され、第２メタル層Ｍ２にはビット線ＢＬ１が配置されている。そして、ビット線ＢＬ１とワード線ＷＬ１ａとの間にはＭＴＪ素子ＭＴＪ１ａ及びダイオードＤ１ａが配置され、ビット線ＢＬ１とワード線ＷＬ１ｂとの間にはＭＴＪ素子ＭＴＪ１ｂ及びダイオードＤ１ｂが配置されている。
【００８３】
第３メタル層Ｍ３にはワード線ＷＬ２ａ、ＷＬ２ｂが配置され、第４メタル層Ｍ４にはビット線ＢＬ２が配置されている。そして、ビット線ＢＬ２とワード線ＷＬ２ａとの間にはＭＴＪ素子ＭＴＪ２ａ及びダイオードＤ２ａが配置され、ビット線ＢＬ２とワード線ＷＬ２ｂとの間にはＭＴＪ素子ＭＴＪ２ｂ及びダイオードＤ２ｂが配置されている。
【００８４】
このような本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の書き込み及び読み出し動作となる。
【００８５】
尚、本図では、メモリセルを２つ積層した例を示すが、３つ以上積層してもよい。
【００８６】
［２−２］効果
上記第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第２の実施形態では、メモリセルを多層化することにより、さらなる高集積化が可能になる。
【００８７】
［３］第３の実施形態
第３の実施形態は、ＭＴＪ素子ＭＴＪをワード線ＷＬの延在方向に対して傾けて配置した例である。
【００８８】
［３−１］メモリセルのレイアウト
図１６は、本発明の第３の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルの平面図を示す。図１７は、本発明の第３の実施形態に係るＭＴＪ素子のアストロイド曲線を示す。以下に、第３の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルのレイアウトについて説明する。
【００８９】
上記第１及び第２の実施形態では、ＭＴＪ素子ＭＴＪの磁化容易軸１０の方向は、ワード線ＷＬの延在方向（Ｙ方向）と交差していた。そして、ワード線ＷＬに流す書き込み電流Ｉ２による一軸の電流磁場Ｈによって固定層Ｐの磁化を反転させている。このため、図１７に示す点Ａ、Ｂよりも外側の電流値をとる必要があり、一軸書き込みの場合、書き込み電流Ｉ２が大きくなってしまう。
【００９０】
そこで、第３の実施形態では、図１６に示すように、ＭＴＪ素子ＭＴＪの固定層Ｐの磁化容易軸１０の方向は、ワード線ＷＬの延在方向（Ｙ方向）に対して傾いている。ここで、固定層Ｐの磁化容易軸１０は、ワード線ＷＬの延在方向（Ｙ方向）に対して、例えば、３０度から６０度、望ましくは４５度傾いている。
【００９１】
従って、第３の実施形態では、図１７に示すように、書き込み電流Ｉ２の値をアステロイド曲線の窪んだ部分で取ることができ、一軸書き込みの場合であっても書き込み電流Ｉ２を低減できる。
【００９２】
［３−２］効果
上記第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第３の実施形態では、ＭＴＪ素子ＭＴＪをワード線ＷＬの延在方向に対して傾けて配置することで、磁場書き込み用の書き込み電流Ｉ２の低減を図ることができる。
【００９３】
［４］第４の実施形態
第４の実施形態は、ワード線ＷＬに設けたヨーク層ＹＫを固定層Ｐに近づくように引き伸ばした例である。
【００９４】
［４−１］メモリセルの断面構造
図１８及び図１９は、本発明の第４の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルの断面図を示す。以下に、第４の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルの断面構造について説明する。
【００９５】
図１８に示すように、第４の実施形態では、ワード線ＷＬの電流磁場Ｈを固定層Ｐに効率的に印加するために、ワード線ＷＬの側面及び底面をヨーク層ＹＫで覆い、さらに、固定層Ｐの側面の横にもヨーク層ＹＫａを設けている。
【００９６】
ここで、ヨーク層ＹＫａは、ヨーク層ＹＫ上に接して設けられ、少なくとも固定層Ｐの側面の一部を囲んでいる。図１８では、ヨーク層ＹＫａは固定層Ｐと絶縁されているが、図１９のようにヨーク層ＹＫａが固定層Ｐと接してもよい。
【００９７】
［４−２］効果
上記第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第４の実施形態では、固定層Ｐの側面にヨーク層ＹＫａを設けることで、書き込み電流Ｉ２による磁場Ｈをさらに効率よく固定層Ｐに印加できる。このため、固定層Ｐの磁化を反転させるための書き込み電流Ｉ２を低減することができる。
【００９８】
［５］第５の実施形態
第５の実施形態は、ページ書き込みの例である。
【００９９】
［５−１］書き込み動作
図２０は、本発明の第５の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの書き込み動作を説明するための図を示す。以下に、第５の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの書き込み動作について説明する。
【０１００】
図２０に示すように、例えば同じワード線ＷＬに繋がるＭＴＪ素子ＭＴＪ１、ＭＴＪ２、ＭＴＪ３、ＭＴＪ４を同一ページ上の素子とする。そして、ページ単位で書き込むモードを備える。
【０１０１】
例えば、ＭＴＪ素子ＭＴＪ１、ＭＴＪ２、ＭＴＪ３、ＭＴＪ４のうち、ＭＴＪ素子ＭＴＪ１、ＭＴＪ４は“０”、ＭＴＪ素子ＭＴＪ２、ＭＴＪ３は“１”を書き込むとする。この場合、まず、１ページ中のＭＴＪ素子ＭＴＪ２、ＭＴＪ３に“０”データを書き込み、その後、ＭＴＪ素子ＭＴＪ１、ＭＴＪ２に対して“１”データを書き込む。この際、図５の第２データ書き込みの第１及び第３のステップ（磁場書き込み）において、ＭＴＪ素子ＭＴＪ２の第３のステップとＭＴＪ素子ＭＴＪ３の第１のステップとを省略することも可能である。
【０１０２】
［５−２］効果
上記第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第５の実施形態では、ページ毎に書き込みを行うことで、書き込み時間の短縮を図ることができる。
【０１０３】
その他、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの概略的な回路図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る書き込み／読み出し動作の概要を説明するための模式図。
【図３】図３（ａ）は、第１の実施形態に係るスピン注入磁化反転の平行状態へのスイッチング原理を説明するための図、図３（ｂ）は、第１の実施形態に係るスピン注入磁化反転の反平行状態へのスイッチング原理を説明するための図。
【図４】第１の実施形態に係るスピン注入磁化反転における磁化反転可能な電流値及び電流密度を示す図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの書き込み動作シーケンスを示す図。
【図６】図６（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの書き込み動作例１の“０”書き込みの説明図。
【図７】図７（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの書き込み動作例１の“１”書き込みの説明図。
【図８】図８（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの書き込み動作例２の“０”書き込みの説明図。
【図９】図９（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの書き込み動作例２の“１”書き込みの説明図。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの読み出し動作の説明図。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係るＭＴＪ素子の膜厚の変化に伴うＭＴＪ素子の幅と保持力との関係を示す図。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係るＭＴＪ素子の断面図。
【図１３】図１３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルの断面図。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルのレイアウト図。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルの断面図。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルの平面図。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係るＭＴＪ素子のアストロイド曲線を示す図。
【図１８】本発明の第４の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルの断面図。
【図１９】本発明の第４の実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの他のメモリセルの断面図。
【図２０】本発明の第５の実施形態に係る書き込み動作を説明するための図。
【符号の説明】
【０１０５】
ＭＴＪ…ＭＴＪ素子、Ｐ…固定層、Ｆ…記録層、Ｎ…非磁性層、Ｄ…ダイオード、ＢＬ…ビット線、ＷＬ…ワード線、Ｔｒ…選択トランジスタ、Ｔｒ−Ｓ…シンカーとして機能するトランジスタ、Ｔｒ−Ｄ…ドライバとして機能するトランジスタ、Ｔｒ−Ｃ…読み出し電圧制御用のトランジスタ、Ｓ／Ａ…センスアンプ、Ｇ…グランド端子、ＶＤＤ…電源端子、ＭＣ…メモリセル、ＭＣＡ…メモリセルアレイ、ＹＫ…ヨーク層、１０…磁化容易軸、２０…読み出し回路、２１、２２、２３、２４…デコーダ、３１、３２、３３…導電層。
【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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【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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