(57)【要約】【課題】一対の強磁性トンネル接合素子への記憶データの書込みを正確に行えるようにして信頼性を向上させた相補型の磁気記憶装置を提供すること。【解決手段】本発明では、第１の強磁性トンネル接合素子と第２の強磁性トンネル接合素子とにそれぞれ相反する記憶データを記憶させる相補型の磁気記憶装置において、半導体基板上に前記第１の強磁性トンネル接合素子と前記第２の強磁性トンネル接合素子とを隣接させて形成し、前記第１の強磁性トンネル接合素子の周囲にコイル状の第１の書込み用配線を形成するとともに、前記第２の強磁性トンネル接合素子の周囲にコイル状の第２の書込み用配線を形成し、しかも、前記第１の書込み用配線の巻回方向と前記第２の書込み用配線の巻回方向とを互いに逆向きにした。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の強磁性トンネル接合素子と第２の強磁性トンネル接合素子とにそれぞれ相反する記憶データを記憶させる相補型の磁気記憶装置において、
半導体基板上に前記第１の強磁性トンネル接合素子と前記第２の強磁性トンネル接合素子とを隣接させて形成し、前記第１の強磁性トンネル接合素子の周囲に第１の書込み用配線をコイル状に巻回するとともに、前記第２の強磁性トンネル接合素子の周囲に第２の書込み用配線をコイル状に巻回し、前記第１の書込み用配線の巻回方向と前記第２の書込み用配線の巻回方向とを互いに逆向きにしたことを特徴とする強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置。
【請求項２】
前記第１の書込み用配線の終端部に前記第２の書込み用配線の始端部を接続して一連の書込み用配線としたことを特徴とする請求項１記載の強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置。
【請求項３】
前記第１の書込み用配線及び前記第２の書込み用配線は、前記第１の強磁性トンネル接合素子及び前記第２の強磁性トンネル接合素子の直上方位置又は直下方位置において固定磁化層の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気記憶装置。
【請求項４】
前記第１の書込み用配線及び前記第２の書込み用配線は、前記第１の強磁性トンネル接合素子及び前記第２の強磁性トンネル接合素子の上方及び下方において前記第１の強磁性トンネル接合素子及び前記第２の強磁性トンネル接合素子の固定磁化層の磁化方向と略直交する向きに伸延させた上下側書込み用配線を有し、しかも、前記上下側書込み用配線のうちの少なくともいずれか一方に、前記第１の強磁性トンネル接合素子及び前記第２の強磁性トンネル接合素子の直上方位置又は直下方位置において前記固定磁化層の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータの記憶媒体としては、高速に書込みが可能で、書込み回数に制限がなく、しかも、不揮発性のものが望まれており、これらの性能を有する記憶媒体として、固定磁化層と自由磁化層とをトンネル障壁層を介して積層することによって形成した強磁性トンネル接合素子が注目されている。
【０００３】
かかる強磁性トンネル接合素子は、自由磁化層を固定磁化層の磁化方向と同一方向（平行方向）に磁化した場合にはトンネル障壁層での抵抗値が所定の抵抗値よりも低くなる（これを、低抵抗状態と呼ぶ。）一方、自由磁化層を固定磁化層の磁化方向と反対方向（反平行方向）に磁化した場合にはトンネル障壁層での抵抗値が所定の抵抗値よりも高くなる（これを、高抵抗状態と呼ぶ。）といった特性を有している。
【０００４】
そして、強磁性トンネル接合素子は、自由磁化層での磁化方向に応じてトンネル障壁層での抵抗値が異なるといった上記の特性を利用して、自由磁化層を固定磁化層の磁化方向と同一方向に磁化するか或いは自由磁化層を固定磁化層の磁化方向と反対方向に磁化するかによって２つの異なる磁化方向の状態を形成し、かかる２つの異なる磁化方向の状態を「０」又は「１」のデータに対応させることによって、強磁性トンネル接合素子にデータを記憶するようにしたものである。
【０００５】
かかる強磁性トンネル接合素子を記憶媒体として用いた磁気記憶装置は、強磁性トンネル接合素子が２種類のデータのいずれのデータを記憶しているかを判定することによって、強磁性トンネル接合素子からデータを読出すようにしており、そのためには、強磁性トンネル接合素子が高抵抗状態となっているか或いは低抵抗状態となっているかを判定する必要がある。
【０００６】
このような強磁性トンネル接合素子の抵抗状態が高抵抗状態か低抵抗状態かを簡単な構成で判定できるようにした磁気記憶装置としては、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子にそれぞれ相反する記憶データを記憶させ、第１の強磁性トンネル接合素子の抵抗値と第２の強磁性トンネル接合素子の抵抗値とを比較することによって第１の強磁性トンネル接合素子の抵抗状態が高抵抗状態か低抵抗状態かを判断する相補型の磁気記憶装置が知られている。
【０００７】
かかる相補型の磁気記憶装置は、１個のデータを記憶するために第１の強磁性トンネル接合素子と第２の強磁性トンネル接合素子との一対（２個）の強磁性トンネル接合素子を同一半導体基板上に隣接させて形成し、書込み時には、第１の強磁性トンネル接合素子に記憶データを書込むとともに、第２の強磁性トンネル接合素子に第１の強磁性トンネル接合素子と相反する記憶データを書込み、その後、読出し時には、これら２個の強磁性トンネル接合素子の抵抗値を比較し、第１の強磁性トンネル接合素子の抵抗値が第２の強磁性トンネル接合素子の抵抗値よりも高い場合には第１の強磁性トンネル接合素子が高抵抗状態となっていると判定する一方、第１の強磁性トンネル接合素子の抵抗値が第２の強磁性トンネル接合素子の抵抗値よりも低い場合には第１の強磁性トンネル接合素子が低抵抗状態となっていると判定するようにしていた（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００８】
ところが、上記従来の相補型の磁気記憶装置にあっては、１個の記憶データを記憶するために第１の強磁性トンネル接合素子及び第２の強磁性トンネル接合素子に相反する記憶データを記憶させており、１個の記憶データを記憶するために２個の強磁性トンネル接合素子に記憶を行わなければならず、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子の磁化方向を変更させるための書込み電流が倍増してしまい、磁気記憶装置の消費電力が増大するおそれがあった。
【０００９】
一方、強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置においては、書込み時の消費電力を低減するために、強磁性トンネル接合素子の周囲に書込み用配線をコイル状に巻回した構造のものが知られている（たとえば、特許文献２参照。）。
【００１０】
かかる磁気記憶装置では、書込み用配線をコイル状に形成しているために、少ない書込み電流で効率よく書込み磁力を発生させることができ、これにより書込み時の消費電力を低減させている。
【００１１】
【特許文献１】
米国特許第６１９１９８９号明細書
【００１２】
【特許文献２】
米国特許第５７３２０１６号明細書
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、上記従来の書込み用配線をコイル状に形成する技術を相補型の磁気記憶装置に適用した構成とすることが考えられる。すなわち、半導体基板上に第１及び第２の強磁性トンネル接合素子を隣接させて形成し、第１の強磁性トンネル接合素子の周囲にコイル状の第１の書込み用配線を配設するとともに、第２の強磁性トンネル接合素子の周囲にコイル状の第２の書込み用配線を配設して相補型の磁気記憶装置を構成することが考えられる。
【００１４】
ところが、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子の周囲にコイル状の第１及び第２の書込み用配線を形成する場合に、第１の書込み用配線の巻回方向と第２の書込み用配線の巻回方向とを同一方向にしてしまうと、第１の書込み用配線への通電によって生じる書込み磁力の方向と第２の書込み用配線への通電によって生じる書込み磁力の方向も同一方向になる。
【００１５】
そして、その場合には、第１の書込み用配線の外部に形成される磁力の向きと第２の書込み用配線の外部に形成される磁力の向きとが同一方向となり、外部の磁力同士が干渉しあい、書込み磁力の大きさや方向が変化してしまい、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子に記憶データを正確に書込めなくなるおそれがある。
【００１６】
また、上記不具合を解消するために第１の強磁性トンネル接合素子と第２の強磁性トンネル接合素子との間に磁気シールドを形成して外部の磁力同士の干渉を防止することもできるが、その場合には、第１の強磁性トンネル接合素子と第２の強磁性トンネル接合素子との間に磁気シールドを形成するためのスペースが必要となり、磁気記憶装置が大型化してしまうおそれがある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１に係る本発明では、第１の強磁性トンネル接合素子と第２の強磁性トンネル接合素子とにそれぞれ相反する記憶データを記憶させる相補型の磁気記憶装置において、半導体基板上に前記第１の強磁性トンネル接合素子と前記第２の強磁性トンネル接合素子とを隣接させて形成し、前記第１の強磁性トンネル接合素子の周囲に第１の書込み用配線をコイル状に巻回するとともに、前記第２の強磁性トンネル接合素子の周囲に第２の書込み用配線をコイル状に巻回し、しかも、前記第１の書込み用配線の巻回方向と前記第２の書込み用配線の巻回方向とを互いに逆向きにした。
【００１８】
また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記第１の書込み用配線の終端部に前記第２の書込み用配線の始端部を接続して一連の書込み用配線とした。
【００１９】
また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１又は請求項２記載の本発明において、前記第１の書込み用配線及び第２の書込み用配線は、前記第１の強磁性トンネル接合素子及び前記第２の強磁性トンネル接合素子の直上方位置又は直下方位置において固定磁化層の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部を形成した。
【００２０】
また、請求項４に係る本発明では、前記請求項１又は請求項２に係る本発明において、前記第１の書込み用配線及び第２の書込み用配線は、前記第１の強磁性トンネル接合素子及び前記第２の強磁性トンネル接合素子の上方及び下方において前記第１の強磁性トンネル接合素子及び前記第２の強磁性トンネル接合素子の固定磁化層の磁化方向と略直交する向きに伸延させた上下側書込み用配線を有し、しかも、前記上下側書込み用配線のうちの少なくともいずれか一方に、前記第１の強磁性トンネル接合素子及び前記第２の強磁性トンネル接合素子の直上方位置又は直下方位置において前記固定磁化層の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部を設けた。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る強磁性トンネル接合素子を用いた磁気記憶装置は、同一の半導体基板上に第１の強磁性トンネル接合素子と第２の強磁性トンネル接合素子とを同強磁性トンネル接合素子の固定磁化層の磁化方向と直交する方向に向けて間隔をあけて隣接させて形成し、これらの第１の強磁性トンネル接合素子と第２の強磁性トンネル接合素子とにそれぞれ相反する記憶データ（たとえば、「０」と「１」）を記憶させる相補型の磁気記憶装置である。
【００２２】
しかも、本発明においては、第１の強磁性トンネル接合素子の周囲に第１の書込み用配線をコイル状に巻回するとともに、第２の強磁性トンネル接合素子の周囲に第２の書込み用配線をコイル状に巻回したものである。
【００２３】
このように、本発明では、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子の周囲に第１及び第２の書込み用配線をコイル状に形成することによって、少ない書込み電流で効率よく書込み磁力を発生させることができ、これにより、磁気記憶装置を相補型に構成した場合であっても、書込み時の消費電力を低減させることができる。
【００２４】
さらに、本発明においては、第１の書込み用配線の巻回方向と第２の書込み用配線の巻回方向とを互いに逆向きにしている。
【００２５】
このように、隣接する第１の書込み用配線と第２の書込み用配線との巻回方向を互いに逆向きにすると、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子に相反する記憶データを書込むときに発生する磁界が閉ループとなり、第１の強磁性トンネル接合素子の自由磁化層を磁化するための磁力と第２の強磁性トンネル接合素子の自由磁化層を磁化するための磁力との干渉がなくなり、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子に記憶データを正確に書込むことができ、磁気記憶装置の信頼性を向上させることができる。
【００２６】
特に、第１の書込み用配線の終端部に前記第２の書込み用配線の始端部を接続して一連の書込み用配線とした場合には、書込み用配線の占有面積を可及的に少なくすることができ、磁気記憶装置の小型化を図ることができる。
【００２７】
また、第１の書込み用配線及び第２の書込み用配線の構成として、第１の強磁性トンネル接合素子及び第２の強磁性トンネル接合素子の上方及び下方において第１の強磁性トンネル接合素子及び第２の強磁性トンネル接合素子の固定磁化層の磁化方向と略直交する向きに伸延させた上下側書込み用配線を有し、しかも、上下側書込み用配線のうちの少なくともいずれか一方に、第１の強磁性トンネル接合素子及び第２の強磁性トンネル接合素子の直上方位置又は直下方位置において固定磁化層の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部を設けた構成とした場合には、固定磁化層の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部を流れる書込み電流により発生する磁力の作用によって、自由磁化層に作用する書込み磁力の向きが固定磁化層の磁化方向に対して傾いてアシスト効果を生じさせることができ、少ない書込み電流によっても自由磁化層の磁化方向を円滑に変更することができるので、磁気記憶装置の低消費電力化を図ることができる。
【００２８】
特に、平行配線部を第１の強磁性トンネル接合素子及び第２の強磁性トンネル接合素子の直上方位置又は直下方位置に形成することによって、平行配線部と強磁性トンネル接合素子との距離を可及的に短くすることができ、これにより、アシスト効果を増大させることができる。
【００２９】
以下に、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
本発明に係る磁気記憶装置１の説明に先立ち、強磁性トンネル接合素子２の構造について説明すると、図１に示すように、強磁性トンネル接合素子２は、薄膜状の固定磁化層３と薄膜状の自由磁化層４とをトンネル障壁層５を介して積層したものである。
【００３１】
ここで、固定磁化層３は、強磁性体（例えば、ＣｏＦｅ）からなり、常に一定の方向に向けて磁化されている。また、自由磁化層４は、強磁性体（例えば、ＮｉＦｅ）からなり、固定磁化層３の磁化方向と同一方向（平行方向）又は反対方向（反平行方向）に向けて磁化されている。さらに、トンネル障壁層５は、絶縁体（例えば、Ａｌ２Ｏ３）からなる。
【００３２】
かかる強磁性トンネル接合素子２は、自由磁化層４を固定磁化層３の磁化方向と同一方向に磁化した場合（図１中、一点鎖線で示す場合）にはトンネル障壁層５での抵抗値が所定の抵抗値よりも低くなる一方、自由磁化層４を固定磁化層３の磁化方向と反対方向に磁化した場合（図１中、二点鎖線で示す場合）にはトンネル障壁層５での抵抗値が所定の抵抗値よりも高くなるといった特性を有しており、自由磁化層４を固定磁化層３の磁化方向と同一方向に磁化するか或いは自由磁化層４を固定磁化層３の磁化方向と反対方向に磁化するかによって２つの異なる磁化方向の状態を形成し、かかる２つの異なる磁化方向の状態を「０」又は「１」のデータに対応させることによって、強磁性トンネル接合素子２にデータを記憶するようにしたものである。
【００３３】
次に、本発明に係る磁気記憶装置１の構造について説明する。
【００３４】
（第１の実施の形態）
図２及び図３は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気記憶装置１を示した図である。
【００３５】
磁気記憶装置１は、同一の半導体基板６の表面上に第１の強磁性トンネル接合素子７と第２の強磁性トンネル接合素子８とを第１及び第２の強磁性トンネル接合素子７，８の固定磁化層３（図１参照）の磁化方向（図２及び図３においては、前後方向とする。）と直交する方向に向けて間隔をあけて隣接させて形成しており、これらの第１の強磁性トンネル接合素子７と第２の強磁性トンネル接合素子８とにそれぞれ相反する記憶データ（たとえば、「０」と「１」）を記憶させる相補型の記憶デバイスとしたものである。
【００３６】
ここで、磁気記憶装置１は、第１の強磁性トンネル接合素子７と第２の強磁性トンネル接合素子８とで１ビット分の記憶素子９を構成している。なお、実際には、磁気記憶装置１は、同一半導体基板６に複数ビット分の記憶素子９を左右及び上下に間隔を開けて形成しているが、ここでは、理解を容易なものとするために１ビット分の記憶素子９に注目して説明を行う。
【００３７】
記憶素子９は、図２に示すように、第１の強磁性トンネル接合素子７の周囲にコイル状の第１の書込み用配線１０を形成するとともに、第２の強磁性トンネル接合素子８の周囲にコイル状の第２の書込み用配線１１を形成し、しかも、第１の書込み用配線１０の終端部１２に第２の書込み用配線１１の始端部１３を連結部１４を介して接続して一連の書込み用配線１５としており、さらには、第１の書込み用配線１０の巻回方向（図２においては、時計回り）と第２の書込み用配線１１の巻回方向（図２においては、反時計回り）とを互いに逆向きにしている。
【００３８】
書込み用配線１５の構成について詳細に説明すると、第１の書込み用配線１０は、図２及び図３に示すように、第１の強磁性トンネル接合素子７の上方において第１の強磁性トンネル接合素子７の固定磁化層３の磁化方向（図３においては、下向き）と略直交する向きに伸延する６本の上側書込み用配線１６と、第１の強磁性トンネル接合素子７の下方において第１の強磁性トンネル接合素子７の固定磁化層３の磁化方向（図３においては、下向き）と略直交する向きに伸延する６本の下側書込み用配線１７とを、上側書込み用配線１６及び下側書込み用配線１７の左右端縁部でスルーホール１８を介して接続して、図２に示すように第１の強磁性トンネル接合素子７の周囲に時計回りにコイル状に巻回した構成となっている。
【００３９】
しかも、第１の書込み用配線１０は、下側書込み用配線１７の端部又は中途部に第１の強磁性トンネル接合素子７の直下方位置において固定磁化層３の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部１９を形成している。
【００４０】
第２の書込み用配線１１は、図２及び図３に示すように、第２の強磁性トンネル接合素子８の上方において第２の強磁性トンネル接合素子８の固定磁化層３の磁化方向（図３においては、下向き）と略直交する向きに伸延する６本の上側書込み用配線２０と、第２の強磁性トンネル接合素子８の下方において第２の強磁性トンネル接合素子８の固定磁化層３の磁化方向（図３においては、下向き）と略直交する向きに伸延する６本の下側書込み用配線２１とを、上側書込み用配線２０及び下側書込み用配線２１の左右端縁部でスルーホール２２を介して接続して、図２に示すように第２の強磁性トンネル接合素子８の周囲に反時計回りにコイル状に巻回した構成となっている。
【００４１】
しかも、第２の書込み用配線１１は、下側書込み用配線２１の端部又は中途部に第２の強磁性トンネル接合素子８の直下方位置において固定磁化層３の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部２３を形成している。
【００４２】
なお、第１の書込み用配線１０の終端部１２となる上側書込み用配線１６の右側端部は、第２の書込み用配線１１の始端部１３となる上側書込み用配線２０の右側端部に連結部１４を介して接続している。図中、２４，２５は、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子７，８の自由磁化層４に接続した読出し用配線である。
【００４３】
磁気記憶装置１は、以上に説明したように構成しており、書込み用配線１５に通電することによって、コイル状の第１及び第２の書込み用配線１０，１１で反対向きの磁力が発生し、かかる磁力が第１及び第２の強磁性トンネル接合素子７，８の自由磁化層４に作用して、第１の強磁性トンネル接合素子７の自由磁化層４と第２の強磁性トンネル接合素子８の自由磁化層４とを反対の方向に磁化し、これにより、第１の強磁性トンネル接合素子７と第２の強磁性トンネル接合素子８とにそれぞれ相反する記憶データを記憶させることができる。
【００４４】
すなわち、書込み用配線１５の始端部２６から終端部２７に向けて通電すると、第１の書込み用配線１０においては、始端部２６から終端部１２に向けて通電し、これにより、第１の強磁性トンネル接合素子７の自由磁化層４に対して前方から後方に向けた磁力（すなわち、第１の強磁性トンネル接合素子７の固定磁化層３の磁化方向と反対方向の磁力）が発生し、第１の強磁性トンネル接合素子７の自由磁化層４を固定磁化層３の磁化方向と反対方向に向けて磁化させることができ、一方、第２の書込み用配線１１においては、始端部１３から終端部２７に向けて通電し、これにより、第２の強磁性トンネル接合素子８の自由磁化層４に対して後方から前方に向けた磁力（すなわち、第２の強磁性トンネル接合素子８の固定磁化層３の磁化方向と同一方向の磁力）が発生し、第１の強磁性トンネル接合素子７の自由磁化層４を固定磁化層３の磁化方向と同一方向に向けて磁化させることができる。
【００４５】
逆に、書込み用配線１５の終端部２７から始端部２６に向けて通電すると、第１の書込み用配線１０においては、終端部１２から始端部２６に向けて通電し、これにより、第１の強磁性トンネル接合素子７の自由磁化層４に対して後方から前方に向けた磁力（すなわち、第１の強磁性トンネル接合素子７の固定磁化層３の磁化方向と同一方向の磁力）が発生し、第１の強磁性トンネル接合素子７の自由磁化層４を固定磁化層３の磁化方向と同一方向に向けて磁化させることができ、一方、第２の書込み用配線１１においては、終端部２７から始端部１３に向けて通電し、これにより、第２の強磁性トンネル接合素子８の自由磁化層４に対して前方から後方に向けた磁力（すなわち、第２の強磁性トンネル接合素子８の固定磁化層３の磁化方向と反対方向の磁力）が発生し、第１の強磁性トンネル接合素子７の自由磁化層４を固定磁化層３の磁化方向と反対方向に向けて磁化させることができる。
【００４６】
以上に説明したように、本実施の形態では、第１及び第２の書込み用配線１０，１１をコイル状に形成しているため、少ない書込み電流で効率よく書込み磁力を発生させることができ、これにより書込み時の消費電力を低減させることができる。
【００４７】
しかも、本実施の形態では、第１の書込み用配線１０の巻回方向と第２の書込み用配線１１の巻回方向とを互いに逆向きにしているため、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子７，８に相反する記憶データを書込むときに、第１の強磁性トンネル接合素子７に作用する磁力と第２の強磁性トンネル接合素子８に作用する磁力とが反対向きとなって磁界が閉ループ状に形成されることになり、第１の強磁性トンネル接合素子７の自由磁化層４を磁化するための磁力と第２の強磁性トンネル接合素子８の自由磁化層４を磁化するための磁力との干渉がなくなり、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子７．８に記憶データを正確に書込むことができ、磁気記憶装置１の信頼性を向上させることができる。
【００４８】
また、所定の記憶素子９に記憶データを書込む際に、書込み磁力が閉ループとなることから、所定の記憶素子９への書込み磁力が周囲の他の記憶素子９に影響を及ぼすことがなくなり、他の記憶素子９の記憶状態を変更してしまうことがなく、これによっても磁気記憶装置１の信頼性を向上させることができる。
【００４９】
また、本実施の形態では、第１の書込み用配線１０の終端部１２に第２の書込み用配線１１の始端部１３を接続して一連の書込み用配線１５としているため、書込み用配線１５の始端部２６から終端部２７に向けて、或いは書込み用配線１５の終端部２７から始端部２６に向けて通電するだけで、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子７，８に互いに相反する記憶データを記憶させることができ、書込み用配線１１の構成を簡単かつ製造容易なものとすることができて、磁気記憶装置１の製造コストの低廉化を図ることができるとともに、半導体基板６における書込み用配線１５の占有面積を可及的に少なくすることができ、磁気記憶装置１の小型化を図ることができる。
【００５０】
さらに、本実施の形態では、第１の書込み用配線１０及び第２の書込み用配線１１の下側書込み用配線１７，２１に第１の強磁性トンネル接合素子７及び第２の強磁性トンネル接合素子８の直下方位置において固定磁化層３の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部１９，２３を設けているため、固定磁化層３の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部１９，２３を流れる書込み電流により発生する磁力の作用によって、自由磁化層４に作用する書込み磁力の向きが固定磁化層３の磁化方向に対して傾くことによるアシスト効果を生じさせることができ、少ない書込み電流によっても自由磁化層４の磁化方向を円滑に変更することができるので、磁気記憶装置１の低消費電力化を図ることができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
上述した第１の実施の形態においては、第１及び第２の書込み用配線１０，１１の下側書込み用配線１７，２１にだけ固定磁化層３の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部１９，２３を設けているが、本発明は、かかる構成に限定されるものではなく、第１の書込み用配線又は第２の書込み用配線の上側書込み用配線又は下側書込み用配線の少なくともいずれか一方に平行配線部が形成されていればよく、第１の書込み用配線及び第２の書込み用配線の上側書込み用配線及び下側書込み用配線に平行配線部を形成してもよい。
【００５２】
すなわち、図４及び図５に示す磁気記憶装置３１は、前記磁気記憶装置１と同様に、同一の半導体基板３６の表面上に第１の強磁性トンネル接合素子３７と第２の強磁性トンネル接合素子３８とを第１及び第２の強磁性トンネル接合素子３７，３８の固定磁化層３（図１参照）の磁化方向（図４及び図５においては、前後方向とする。）と直交する方向に向けて間隔をあけて隣接させて形成している。なお、磁気記憶装置３１は、第１の強磁性トンネル接合素子３７と第２の強磁性トンネル接合素子３８とで１ビット分の記憶素子３９を構成しており、同一半導体基板３６に複数ビット分の記憶素子３９を左右及び上下に間隔を開けて形成しているが、ここでは、理解を容易なものとするために１ビット分の記憶素子３９に注目して説明を行う。
【００５３】
記憶素子３９は、図４に示すように、第１の強磁性トンネル接合素子３７の周囲にコイル状の第１の書込み用配線４０を形成するとともに、第２の強磁性トンネル接合素子３８の周囲にコイル状の第２の書込み用配線４１を形成し、しかも、第１の書込み用配線４０の終端部４２に第２の書込み用配線４１の始端部４３を連結部４４を介して接続して一連の書込み用配線４５としており、さらには、第１の書込み用配線４０の巻回方向（図４においては、時計回り）と第２の書込み用配線４１の巻回方向（図４においては、反時計回り）とを互いに逆向きにしている。
【００５４】
書込み用配線４５の構成について詳細に説明すると、第１の書込み用配線４０は、図４及び図５に示すように、第１の強磁性トンネル接合素子３７の上方において第１の強磁性トンネル接合素子３７の固定磁化層３の磁化方向（図５においては、下向き）と略直交する向きに伸延する４本の上側書込み用配線４６と、第１の強磁性トンネル接合素子３７の下方において第１の強磁性トンネル接合素子３７の固定磁化層３の磁化方向（図５においては、下向き）と略直交する向きに伸延する５本の下側書込み用配線４７とを、上側書込み用配線４６及び下側書込み用配線４７の左右端縁部でスルーホール４８を介して接続して、図４に示すように第１の強磁性トンネル接合素子３７の周囲に時計回りにコイル状に巻回した構成となっている。
【００５５】
しかも、第１の書込み用配線４０は、上側書込み用配線４６の端部又は中途部に第１の強磁性トンネル接合素子３７の直上方位置において固定磁化層３の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部４９ａを形成している。
【００５６】
また、第１の書込み用配線４０は、下側書込み用配線４７の端部又は中途部に第１の強磁性トンネル接合素子３７の直下方位置において固定磁化層３の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部４９ｂを形成している。
【００５７】
第２の書込み用配線４１は、図４及び図５に示すように、第２の強磁性トンネル接合素子３８の上方において第２の強磁性トンネル接合素子３８の固定磁化層３の磁化方向（図５においては、下向き）と略直交する向きに伸延する４本の上側書込み用配線５０と、第２の強磁性トンネル接合素子３８の下方において第２の強磁性トンネル接合素子３８の固定磁化層３の磁化方向（図５においては、下向き）と略直交する向きに伸延する５本の下側書込み用配線５１とを、上側書込み用配線５０及び下側書込み用配線５１の左右端縁部でスルーホール５２を介して接続して、図４に示すように第２の強磁性トンネル接合素子３８の周囲に反時計回りにコイル状に巻回した構成となっている。
【００５８】
しかも、第２の書込み用配線４１は、上側書込み用配線５０の端部又は中途部に第２の強磁性トンネル接合素子３８の直上方位置において固定磁化層３の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部５３ａを形成している。
【００５９】
また、第２の書込み用配線４１は、下側書込み用配線５１の端部又は中途部に第２の強磁性トンネル接合素子３８の直下方位置において固定磁化層３の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部５３ｂを形成している。
【００６０】
なお、第１の書込み用配線４０の終端部４２となる下側書込み用配線４７の左側端部は、第２の書込み用配線４１の始端部４３となる下側書込み用配線５１の左側端部に連結部４４を介して接続している。図中、５４，５５は、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子３７，３８の自由磁化層４に接続した読出し用配線である。
【００６１】
このように、本実施の形態では、第１の書込み用配線４０及び第２の書込み用配線４１の上側書込み用配線４６，５０及び下側書込み用配線４７，５１に平行配線部４９ａ，４９ｂ，５３ａ，５３ｂをそれぞれ形成している。
【００６２】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００６３】
すなわち、請求項１に係る本発明では、第１の強磁性トンネル接合素子の周囲にコイル状の第１の書込み用配線を形成するとともに、第２の強磁性トンネル接合素子の周囲にコイル状の第２の書込み用配線を形成しているため、少ない書込み電流で効率よく書込み磁力を発生させることができ、これにより書込み時の消費電力を低減させることができるので、磁気記憶装置の低消費電力化を図ることができる。
【００６４】
しかも、第１の書込み用配線の巻回方向と第２の書込み用配線の巻回方向とを互いに逆向きにしているため、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子に相反する記憶データを書込むときに発生する磁界が閉ループとなり、第１の強磁性トンネル接合素子の自由磁化層を磁化するための磁力と第２の強磁性トンネル接合素子の自由磁化層を磁化するための磁力との干渉がなくなり、第１及び第２の強磁性トンネル接合素子に記憶データを正確に書込むことができ、磁気記憶装置の信頼性を向上させることができる。
【００６５】
また、請求項２に係る本発明では、第１の書込み用配線の終端部に前記第２の書込み用配線の始端部を接続して一連の書込み用配線としているため、書込み用配線の占有面積を可及的に少なくすることができ、磁気記憶装置の小型化を図ることができる。
【００６６】
また、請求項３に係る本発明では、第１の書込み用配線及び第２の書込み用配線が第１の強磁性トンネル接合素子及び前記第２の強磁性トンネル接合素子の直上方位置又は直下方位置において固定磁化層の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部を有しているため、固定磁化層の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部を流れる書込み電流により発生する磁力の作用によって、自由磁化層に作用する書込み磁力の向きが固定磁化層の磁化方向に対して傾いてアシスト効果を生じさせることができ、少ない書込み電流によっても自由磁化層の磁化方向を円滑に変更することができるので、磁気記憶装置の低消費電力化を図ることができる。
【００６７】
また、請求項４に係る本発明では、第１の書込み用配線及び第２の書込み用配線の構成として、第１の強磁性トンネル接合素子及び第２の強磁性トンネル接合素子の上方及び下方において第１の強磁性トンネル接合素子及び第２の強磁性トンネル接合素子の固定磁化層の磁化方向と略直交する向きに伸延させた上下側書込み用配線を有し、しかも、上下側書込み用配線のうちの少なくともいずれか一方に、第１の強磁性トンネル接合素子及び第２の強磁性トンネル接合素子の直上方位置又は直下方位置において固定磁化層の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部を設けた構成としているため、固定磁化層の磁化方向と略平行な向きに伸延する平行配線部を流れる書込み電流により発生する磁力の作用によって、自由磁化層に作用する書込み磁力の向きが固定磁化層の磁化方向に対して傾いてアシスト効果を生じさせることができ、少ない書込み電流によっても自由磁化層の磁化方向を円滑に変更することができるので、磁気記憶装置の低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】強磁性トンネル接合素子を示す説明図。
【図２】第１の実施の形態に係る磁気記憶装置を示す斜視図。
【図３】同平面図。
【図４】第２の実施の形態に係る磁気記憶装置を示す斜視図。
【図５】同平面図。
【符号の説明】
１，３１　磁気記憶装置
２　強磁性トンネル接合素子
３　固定磁化層
４　自由磁化層
５　トンネル障壁層
６，３６　半導体基板
７，３７　第１の強磁性トンネル接合素子
８，３８　第２の強磁性トンネル接合素子
９，３９　記憶素子
１０，４０　　第１の書込み用配線
１１，４１　　第２の書込み用配線
１５，４５　　書込み用配線
１６，２０，４６，５０　　上側書込み用配線
１７，２１，４７，５１　　下側書込み用配線
１８，２２，４８，５２　　スルーホール
１９，２３，４９ａ，４９ｂ，５３ａ，５３ｂ　　平行配線部
【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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