(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗素子と、
前記磁気抵抗素子にデータを書き込むための書き込み電流が流される第１配線と、
強磁性体で形成され、前記配線が延伸する第１方向に延設され、且つ、前記配線の表面の少なくとも一部を被覆する第１ヨーク層と、
前記第１ヨーク層の前記第１方向における端に生じる磁極が発生する磁界を、前記磁気抵抗素子から逸らすように誘導する磁界制御構造体
とを備えた
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
前記磁界制御構造体は、前記第１ヨーク層の前記端と、前記磁気抵抗素子との間に位置する磁気遮蔽構造体を含む
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項３】
請求項２に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて
前記磁界遮蔽構造体は、前記第１配線に対して斜めに交差する
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
前記磁界遮蔽構造体は、前記磁気抵抗素子の少なくとも一部と共通の積層構造を有する
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項５】
請求項２に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
更に、
当該磁気ランダムアクセスメモリに含まれる磁気抵抗素子へのデータの書き込みに使用されず、前記第１方向と異なる方向に延設され、前記ヨーク層の前記端と、前記磁気抵抗素子との間に位置する第２配線と、
前記第２配線の表面の少なくとも一部を被覆する第２ヨーク層
とを備え、
前記第２ヨーク層は、前記磁気遮蔽構造体として機能する
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項６】
請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
更に、
前記第１ヨーク層を被覆するスペーサ層
を備え、
前記磁界制御構造体は、前記スペーサ層を被覆する磁性体層を含み、
前記磁性体層は、前記第１ヨーク層の前記端のうちの一方から放出される磁界を、前記第１ヨーク層の前記端の他方に誘導する
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項７】
請求項６に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
前記第１ヨーク層と前記磁性体層との磁化は、逆方向に向いている
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項８】
請求項７に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
前記スペーサ層は、前記第１ヨーク層と前記磁性体層とが反強磁性的に結合す
るように形成されている
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項９】
請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
更に、
前記第１方向に延設された第２配線と、
強磁性体で形成され、前記第１方向に延設され、且つ、前記第２配線の表面の少なくとも一部を被覆する第２ヨーク層
とを備え、
前記磁界制御構造体は、前記第１ヨーク層と前記第２ヨーク層とを磁気的に結合する磁性体部材を含む
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項１０】
請求項９に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
前記第２配線は、前記第１配線に、前記第１方向と垂直な第２方向において隣接し、
前記磁性体部材は、
前記第１ヨーク層の一端と、前記第２ヨーク層の一端とを磁気的に結合する第１磁性体部材と、
前記第１ヨーク層の他端と、前記第２ヨーク層の他端とを磁気的に結合する第２磁性体部材
とを含む
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
更に、
前記第１磁性体部材と前記第２磁性体部材との間に介設された第３磁性体部材と、
前記磁気抵抗素子に対して前記第３磁性体部材の反対側に位置し、且つ、前記第１磁性体部材と前記第２磁性体部材との間に介設された第４磁性体部材
とを備えた
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項１２】
請求項９に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
前記第２配線は、前記第１配線に、前記第１方向において隣接する
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項１３】
請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
更に、
前記第１方向に延設され、前記第１配線に前記第１方向において隣接する第２配線と、
強磁性体で形成され、前記第１方向に延設され、且つ、前記第２配線の表面の少なくとも一部を被覆する第２ヨーク層
とを備え、
前記第２ヨーク層は、前記第１ヨーク層と磁気的に結合する程度に前記第１ヨーク層に近接して設けられて前記磁界制御構造体として機能する
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項１４】
磁気抵抗素子と、
前記磁気抵抗素子にデータを書き込むための書き込み電流が流される配線と、
強磁性体で形成され、前記配線が延伸する方向に延設され、且つ、前記配線の表面の少なくとも一部を被覆するヨーク層
とを備え、
前記ヨーク層の端は、前記端から放射される磁界が前記磁気抵抗素子の特性に質的に影響を及ぼさない程度に充分に離された
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項１５】
行列に並べられた磁気抵抗素子と、
前記磁気抵抗素子にデータを書き込むための書き込み電流が流される配線と、
強磁性体で形成され、前記配線が延伸する方向に延設され、且つ、前記配線の表面の少なくとも一部を被覆するヨーク層
とを備え、
前記ヨーク層の端は、前記端に生じる磁極が前記磁気抵抗素子のうち前記端に最近接する最近接磁気抵抗素子に鎖交させる磁界が、前記磁気抵抗素子の自由強磁性層の真性の抗磁界の５分の一以下になる程度に、前記最近接磁気抵抗素子から離れて位置する
磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項１６】
第１方向に複数の第１配線と、
前記第１方向と異なる第２方向に延設された複数の第２配線と、
前記第１配線のそれぞれの少なくとも一部を被覆する第１ヨーク層と、
前記第１配線と前記第２配線とが交差する交点のそれぞれに配置された磁気抵抗素子
とを備え、
前記第１ヨーク層の前記第１方向における第１端は、前記第１端に最近接する最近接磁気抵抗素子から前記第１端への距離が、前記第２配線の最小ピッチ以上であるように前記最近接磁気抵抗素子から離れて位置する
磁気ランダムアクセスメモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、磁気ランダムアクセスメモリ（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ：以下、「ＭＲＡＭ」という。）に関する。本発明は、特に、ヨークが設けられた配線に書き込み電流が流されるＭＲＡＭに関する。
【背景技術】
【０００２】  ＭＲＡＭは、高速書き込みが可能であり、且つ、大きな書き換え回数を有する有力な不揮発性メモリである。典型的なＭＲＡＭは、メモリセルとして機能する複数の磁気抵抗素子が行列に配列されたメモリセルアレイを含む。磁気抵抗素子は、固定された自発磁化を有する固定強磁性層と、反転可能な自発磁化（以下、単に「磁化」という。）を有する自由強磁性層と、固定強磁性層と自由強磁性層との間に介設されたスペーサ層とを含む。自由強磁性層は、その磁化の向きが、固定強磁性層の磁化の向きと平行、又は反平行のいずれかに向き得るように形成される。【０００３】  かかる磁気抵抗素子は、１ビットのデータを、固定強磁性層と自由強磁性層との磁化の相対方向として記憶する。磁気抵抗素子は、固定強磁性層の磁化と自由強磁性層の磁化とが平行である”平行”状態と、それらの磁化が反平行である”反平行”状態の２つの状態を取り得る。”平行”状態と、”反平行”状態とのうちの一方は”０”に、他方は”１”に対応付けられ、磁気抵抗素子は、１ビットのデータを記憶することができる。【０００４】  磁気抵抗素子へのデータの書き込みは、磁気抵抗素子の近傍に設けられた配線に書き込み電流を流して磁界を発生し、該磁界によって自由強磁性層の磁化を所望の方向に向けることによって行われる。電流の方向は、向けられるべき自由強磁性層の磁化の方向に応じて選択される。【０００５】  ＭＲＡＭの消費電流を抑制するために、自由強磁性層の磁化を反転させる電流（書き込み電流）の低減が求められている。書き込み電流を低減する技術の一つは、書き込み電流が流される配線の周囲に強磁性体で形成されたヨークを設けることである。ヨークは、ＭＲＡＭのメモリセルに磁界を集中させ、書き込み電流を有効に低減する。ヨークを備えたＭＲＡＭは、例えば、特開２００２−１１０９３８号公報、米国特許公報第６、２１１、０９０号、特表２００２−５２２９１５号公報、特開平９−２０４７７０号公報に開示されている。【０００６】  その一方で、書き込み電流を有効に低減するヨークは、その形状異方性により、不所望なバイアス磁界の発生源となり得る。バイアス磁界とは、書き込み電流が流されていない状態で磁気抵抗素子に印加される磁界である。【０００７】  図３５Ａ、３５Ｂは、典型的なＭＲＡＭの構造を示す。図３５Ａに示されているように、書き込み電流が流される配線１０１が、ｘ軸方向に延伸するように設けられ、配線１０２がｙ軸方向に延伸するように設けられる。配線１０１と配線１０２とが交差する位置に、磁気抵抗素子１０３が設けられる。図３５Ｂに示されているように、ヨーク１０４は、配線１０１の上面及び側面を被覆するように、且つ、その端が、配線１０１の端と位置整合するように形成される。【０００８】  ヨーク１０４は、配線１０１の形状に対応した形状を有し、従って、配線１０１が延設される方向に長い形状に形成される。このようなヨーク１０２の形状異方性は、ヨーク１０４の磁化を、配線１０１が延設される方向に向きやすくする。配線１０１の幅が微細化されるほど、ヨーク１０４の形状異方性は強くなり、ヨーク１０４の磁化は配線１０１が延設される方向に向きやすくなる。【０００９】  ヨーク１０��の磁化が、配線１０１が延設される方向に向くことにより、ヨーク１０４のｘ軸方向の端１０４ａには磁極が生成される。この磁極は、配線１０１が延設される方向にバイアス磁界を発生させる。配線１０１の長さが１００μｍ、幅が１μｍ、厚さが０．３μｍであり、ヨーク１０４の厚さが５０ｎｍであり、且つＮｉＦｅで形成されているとしよう。この場合、ヨーク１０４の端１０４ａに生じる磁極により、端１０４ａから放射されるバイアス磁界は、配線１０１の端からのｘ軸方向の距離が１０μｍ、配線１０１の底面からの距離が０．１μｍである位置において、ｘ軸方向に約１０（Ｏｅ）の強さを有する。【００１０】  ヨークが発生するバイアス磁界は、ＭＲＡＭの動作に様々な影響を及ぼす。第１に、ヨークが発生するバイアス磁界の強さは、メモリセルアレイ内の位置によって異なるため、該バイアス磁界は、磁気抵抗素子の特性のバラツキの発生の原因となる。これは、書き込み電流のマージンを小さくし、好ましくない。【００１１】  更に、磁気抵抗素子の磁気異方性の方向が、ヨークが発生するバイアス磁界の方向と垂直である場合には、ヨークが発生するバイアス磁界は、磁気抵抗素子の自由強磁性層の抗磁場を小さくし、熱擾乱による磁化の反転を起こしやすくする。ヨークによるバイアス磁界の発生は、ＭＲＡＭのデータ保持の信頼性を低下させ好ましくない。【００１２】  特開２００２−２９９５７４号公報、特開２００２−２８０５２６号公報、特開２００１−２７３７５９号公報は、磁気クロストークを回避するためのＭＲＡＭの構造を開示している。しかし、開示されている構造は、ヨークによるバイアス磁界の発生に対処するためのものではない。
【特許文献１】特開２００２−１１０９３８号公報
【特許文献２】米国特許公報第６、２１１、０９０号
【特許文献３】特表２００２−５２２９１５号公報
【特許文献４】特開平９−２０４７７０号公報
【特許文献５】特開２００２−２９９５７４号公報
【特許文献６】特開２００２−２８０５２６号公報
【特許文献７】特開２００１−２７３７５９号公報
【発明の開示】
【００１３】  本発明の目的は、磁気抵抗素子に磁界を集中させるために配線に設けられたヨークの磁気異方性に起因して発生するバイアス磁界が、ＭＲＡＭの動作に及ぼす影響を抑えるための技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、磁気抵抗素子に磁界を集中させるために配線に設けられたヨークが発生するバイアス磁界を、磁気抵抗素子に印加されにくくする技術を提供することにある。
【００１４】  一の観点において、本発明によるＭＲＡＭは、第１方向に磁気異方性を有する複数の磁気抵抗素子と、第１方向と異なる第２方向に延設され、且つ、磁気抵抗素子にデータを書き込むための書き込み電流が流される配線と、配線の表面の少なくとも一部を被覆するヨーク層とを備えている。ヨーク層は、強磁性体で形成され、且つ、第２方向に延設されている。複数の磁気抵抗素子は、第１磁気抵抗素子と、ヨーク層の第２方向における端からの距離が、該第１磁気抵抗素子よりも遠い第２磁気抵抗素子とを含む。ヨーク層の端に近い第１磁気抵抗素子が有する磁気異方性は、ヨーク層の端から遠い第２磁気抵抗素子が有する磁気異方性よりも強い。ヨーク層の端に近い第１磁気抵抗素子がより強い磁気異方性を有することは、ヨーク層が第２方向に発生するバイアス磁界による抗磁界の減少を補償し、熱擾乱による第１磁気抵抗素子の磁化の反転を有効に防止する。
【００１５】  磁気異方性の調節は、例えば、第１磁気抵抗素子の形状によって達成され得る。具体的には、第１磁気抵抗素子と第１磁気抵抗素子とは、第１磁気抵抗素子の第２方向における幅に対する、第１磁気抵抗素子の第１方向における長さの比である第１縦横比は、第２磁気抵抗素子の第２方向における幅に対する、第２磁気抵抗素子の第１方向における長さの比である第２縦横比よりも大きくなるように設計され得る。
【００１６】  他の観点において、本発明によるＭＲＡＭは、磁気抵抗素子と、磁気抵抗素子にデータを書き込むための書き込み電流が流される第１配線と、第１配線の表面の少なくとも一部を被覆する第１ヨーク層と、第１ヨーク層の端に生じる磁極が発生するバイアス磁界を、該磁気抵抗素子から逸らすように誘導する磁界制御構造体とを備えている。第１ヨーク層は、強磁性体で形成され、第１配線が延伸する第１方向に延設されている。第１ヨーク層が発生するバイアス磁界を磁気抵抗素子から逸らすように誘導する磁界制御構造体は、磁気抵抗素子に鎖交するバイアス磁界を有効に減少する。従って、該磁界制御構造体は、第１ヨーク層が発生するバイアス磁界が磁気抵抗素子の特性に及ぼす影響を抑制することができる。
【００１７】  より具体的には、前記磁界制御構造体は、第１ヨーク層の端と、磁気抵抗素子との間に位置する磁気遮蔽構造体を含むことが好適である。磁気遮蔽構造体は、第１配線に対して斜めに交差することが好適である。斜めに交差する磁気遮蔽構造体は、多くのバイアス磁界をその内部に誘導し、磁気抵抗素子に鎖交するバイアス磁界を有効に減少する。
【００１８】  当該ＭＲＡＭの製造工程を簡略化するためには、磁界遮蔽構造体は、磁気抵抗素子の少なくとも一部と共通の積層構造を有することが好適である。
【００１９】  当該ＭＡＲＭは、更に、当該ＭＲＡＭに含まれる全ての磁気抵抗素子へのデータの書き込みに使用されず、第１方向と異なる第２方向に延設され、且つ、第１ヨーク層の端と磁気抵抗素子との間に位置する第２配線と、第２配線の表面の少なくとも一部を被覆する第２ヨーク層とを備えていることが好適である。第２ヨーク層は、該磁気遮蔽構造体として機能する。第２配線と第２ヨーク層とは、既述の配線とヨーク層と同一の工程で形成可能であり、このような構造は、当該ＭＲＡＭの製造工程を有効に簡略化する。
【００２０】  当該ＭＲＡＭが、更に、ヨーク層を被覆するスペーサ層を備えている場合、磁界制御構造体は、スペーサ層を被覆する磁性体層を含み、磁性体層は、ヨーク層の前記端のうちの一方から放出される磁界を、前記ヨーク層の前記端の他方に誘導することが好適である。このような構成は、ヨーク層と磁性体層とを閉磁路として機能させ、ヨーク層の端から放出されるバイアス磁界が磁気抵抗素子に鎖交することを有効に防止する。
【００２１】  このためには、ヨーク層と磁性体層との磁化は、逆方向に向いていることが好適である。更に、スペーサ層は、ヨーク層と磁性体層とが、反強磁性的に結合するように、より好適には、反強磁性的な交換結合によって結合されるように形成されていることが好適である。
【００２２】  当該ＭＲＡＭが、更に、前記第１方向に延設された第２配線と、強磁性体で形成され、第１方向に延設され、且つ、第２配線の表面の少なくとも一部を被覆する第２ヨーク層とを備えている場合、前記磁界制御構造体は、第１ヨーク層と第２ヨーク層とを磁気的に結合する磁性体部材を含むことが好適である。
【００２３】  例えば、第２配線が、第１方向と垂直な第２方向において第１配線に隣接する場合、該磁性体部材は、第１ヨーク層の一端と、第２ヨーク層の一端とを磁気的に結合する第１磁性体部材と、第１ヨーク層の他端と、第２ヨーク層の他端とを磁気的に結合する第２磁性体部材とを含むことが好適である。このような構造は、第１ヨーク層、第２ヨーク層、第１磁性体部材、及び第２磁性体部材に閉磁路を構成させてバイアス磁界を循環させ、第１ヨーク層及び第２ヨーク層が第１方向の端から放出するバイアス磁界が磁気抵抗素子に鎖交することを有効に防止する。
【００２４】  第１配線と第２配線とは、それぞれ、単一であると限定して解釈されてはならない。３以上の配線を被覆するヨーク層が、第１磁性体部材及び第２磁性体部材に磁気的に結合し得ると解釈されなくてはならない。
【００２５】  この場合、当該ＭＲＡＭは、更に、第１磁性体部材と第２磁性体部材との間に介設された第３磁性体部材と、磁気抵抗素子に対して前記第３磁性体部材の反対側に位置し、且つ、前記第１磁性体部材と前記第２磁性体部材との間に介設された第４磁性体部材とを備えていることが好適である。第３磁性体部材と第４磁性体部材とは、第１ヨーク層及び第２ヨーク層が発生するバイアス磁界の循環を促進し、該バイアス磁界が磁気抵抗素子に鎖交することを有効に防止する。
【００２６】  また、このような構成は、第２配線が、第１配線に、第１方向において隣接する場合にも適用可能である。
【００２７】  当該ＭＲＡＭが、更に、第１方向に延設され、第１配線に第１方向において隣接する第２配線と、強磁性体で形成され、前記第１方向に延設され、且つ、前記第２配線の表面の少なくとも一部を被覆する第２ヨーク層とを備えている場合、第２ヨーク層は、第１ヨーク層と磁気的に結合する程度に第１ヨーク層に近接して設けられることにより、上記の磁界制御構造体として機能することが可能である。
【００２８】  更に他の観点において、本発明によるＭＲＡＭは、磁気抵抗素子と、磁気抵抗素子にデータを書き込むための書き込み電流が流される配線と、強磁性体で形成され、前記配線が延伸する方向に延設され、且つ、前記配線の表面の少なくとも一部を被覆するヨーク層とを備えている。該ヨーク層の端は、該端から放射される磁界が磁気抵抗素子の特性に実質的に影響を及ぼさない程度に充分に離されている。
【００２９】  より定量的には、磁気抵抗素子のうちヨーク層の端に最近接するものを最近接磁気抵抗素子と呼ぶとき、該ヨーク層の端は、端に生じる磁極が最近接磁気抵抗素子に鎖交させる磁界が、前記磁気抵抗素子の自由強磁性層の真性の抗磁界の５分の一以下になる程度に、前記最近接磁気抵抗素子から離れて位置することが好適である。自由強磁性層の真性の抗磁界とは、該自由強磁性層の磁気異方性の向きと垂直な方向に磁界が印加されていないときの、該自由強磁性層の抗磁界を意味する。ヨーク層の端から最近接磁気抵抗素子の距離が離されることにより、ヨーク層の端に生じる磁極が磁気抵抗素子に鎖交させる磁界が小さくなる。
【００３０】  本発明の更に他の観点において、ＭＲＡＭは、第１方向に延設された複数の第１配線と、第１方向異なる第２方向に延設された複数の第２配線と、第１配線のそれぞれの少なくとも一部を被覆する第１ヨーク層と、第１配線と第２配線とが交差する交点のそれぞれに配置された磁気抵抗素子とを備えている。第１ヨーク層の第１方向における第１端は、第１端に最近接する最近接磁気抵抗素子から第１端への距離が、第２配線の最小ピッチ以上であるように最近接磁気抵抗素子から離れて位置する。第１ヨーク層の端から最近接磁気抵抗素子の距離が離されることにより、第１ヨーク層の端に生じる磁極が磁気抵抗素子に鎖交させる磁界が小さくなる。
【００３１】  当該ＭＲＡＭが、第２配線のそれぞれの少なくとも一部を被覆する第２ヨーク層を有する場合、第２ヨーク層の第２方向における第２端は、第１端に最近接する最近接磁気抵抗素子から第１端への距離が、第１配線の最小ピッチ以上であるように最近接磁気抵抗素子から離れて位置する。第２ヨーク層の端から最近接磁気抵抗素子の距離が離されることにより、第２ヨーク層の端に生じる磁極が磁気抵抗素子に鎖交させる磁界が小さくなる。
【００３２】  以上に説明されているように、本発明は、磁気抵抗素子に磁界を集中させるために配線に設けられたヨークによって発生されるバイアス磁界がＭＲＡＭの動作に及ぼす影響を抑えるための技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】［図１］図１は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第１形態を示す上面図である。
［図２］図２は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第１形態を示す断面図である。
［図３］図３は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第１形態を示す断面図である。
［図４］図４は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第２形態を示す上面図である。
［図５］図５は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第２形態を示す断面図である。
［図６］図６は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第２形態を示す断面図である。
［図７］図７は、磁気遮蔽構造体２６の作用を示す図である。
［図８］図８は、実施の第２形態のＭＲＡＭの変形例を示す断面図である。
［図９］図９は、実施の第２形態のＭＲＡＭの変形例を示す平面図である。
［図１０］図１０は、実施の第２形態のＭＲＡＭの他の変形例を示す断面図である。
［図１１］図１１は、実施の第２形態のＭＲＡＭの他の変形例を示す平面図である。
［図１２］図１２は、実施の第２形態のＭＲＡＭの更に他の変形例を示す断面図である。
［図１３］図１３は、実施の第２形態のＭＲＡＭの更に他の変形例を示す断面図である。
［図１４］図１４は、実施の第２形態のＭＲＡＭの更に他の変形例を示す平面図である。
［図１５］図１５は、実施の第２形態のＭＲＡＭの更に他の変形例を示す断面図である。
［図１６］図１６は、実施の第２形態のＭＲＡＭの更に他の変形例を示す断面図である。
［図１７］図１７は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第３形態を示す断面図である。
［図１８］図１８は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第３形態を示す断面図である。
［図１９］図１９は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第３形態の変形例を示す断面図である。
［図２０］図２０は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第４形態を示す平面図である。
［図２１］図２１は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第４形態を示す断面図である。
［図２２］図２２は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第４形態を示す断面図である。
［図２３］図２３は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第４形態の変形例を示す断面図である。
［図２４］図２４は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第４形態の他の変形例を示す断面図である。
［図２５］図２５は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第４形態の他の変形例を示す平面図である。
［図２６］図２６は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第４形態の更に他の変形例を示す断面図である。
［図２７］図２７は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第４形態の更に他の変形例を示す断面図である。
［図２８］図２８は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第４形態の更に他の変形例を示す平面図である。
［図２９］図２９は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第４形態の更に他の変形例を示す平面図である。
［図３０］図３０は、本発明による実施の第５形態のＭＲＡＭを示す平面図である。
［図３１］図３１は、実施の第５形態のＭＲＡＭを示す断面図である。
［図３２］図３２は、実施の第５形態のＭＲＡＭの変形例を示す断面図である。
［図３３］図３３は、実施の第５形態のＭＲＡＭの変形例を示す平面図である。
［図３４］図３４は、本発明による実施の第６形態のＭＲＡＭを示す平面図である。
［図３５Ａ］図３５Ａは、従来のＭＲＡＭを示す断面図である。
［図３５Ｂ］図３５Ｂは、従来のＭＲＡＭを示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】  以下、添付図面を参照しながら、本発明によるＭＲＡＭの実施の形態を説明する。【００３５】（実施の第１形態）
実施の第１形態では、図１に示されているように、上書き込み配線１１がｘ軸方向に延伸するように設けられ、下書き込み配線１２がｘ軸方向と垂直なｙ軸方向に延伸するように設けられる。磁気抵抗素子１３が、上書き込み配線１１と下書き込み配線１２との交点のそれぞれに設けられる。図２に示されているように、磁気抵抗素子１３は、自由強磁性層１３ａと固定強磁性層１３ｂと、それらの間に介設されたスペーサ層１３ｃとを含んで構成されている。自由強磁性層１３ａは、メタルキャップ層１６を介して上書き込み配線１１に電気的に接続されている。固定強磁性層１３ｂは、下書き込み配線１２の上に形成され、下書き込み配線１２に電気的に接続されている。磁気抵抗素子１３のそれぞれは、自由強磁性層１３ａの磁化の方向として１ビットのデータを保持する。磁気抵抗素子１３は、ｙ軸方向に長い形状に形成され、磁気抵抗素子１３の磁気異方性は、ｙ軸方向に平行に向けられている。【００３６】  図２に示されているように、上書き込み配線１１は、導体の上面及び側面は、ヨーク層１４によって被覆され、図３に示されているように、下書き込み配線１２の底面及び側面は、ヨーク層１５によって被覆される。ヨーク層１４、１５は、いずれも、磁気的にソフトな強磁性体で形成される。図３に示されているように、ヨーク層１４は、そのｘ軸方向における端１４ａ、１４ｂが、上書き込み配線１１の端１１ａ、１１ｂにそれぞれ位置整合するように形成される。更に、図２に示されているように、ヨーク層１５は、そのｙ軸方向における端１５ａ、１５ｂが、下書き込み配線１２の端１２ａ、１２ｂにそれぞれ位置整合するように形成される。従って、ヨーク層１４はｘ軸方向に長い形状を有し、ヨーク層１５は、ｙ軸方向に長い形状を有する。【００３７】  図３に示されているように、ヨーク層１４は、その形状異方性により、ｘ軸方向にバイアス磁界Ｈｘを発生する。ｘ軸方向に長いヨーク層の形状異方性により、ヨーク層１４の磁化はｘ軸方向に向けられる。この磁化により、ヨーク層１４の端１４ａ、１４ｂには磁極が発生し、その磁極により、ｘ軸方向にバイアス磁界が発生される。【００３８】  ヨーク層１４の端１４ａ、１４ｂに発生する磁極がｘ軸方向に放射する磁界は、ヨーク層１４の端１４ａ、１４ｂに近い磁気抵抗素子１３に記憶されるデータの熱擾乱に対する耐性を弱める。磁気抵抗素子１３のそれぞれにｘ軸方向に印加されるバイアス磁界Ｈｘの強さは、ヨーク層１４の端１４ａ、１４ｂからの距離が近いほど強い。更に、ある磁気抵抗素子１３の抗磁界（反転磁界）は、その磁気抵抗素子１３に印加されるバイアス磁界Ｈｘが強いほど小さくなる。従って、ヨーク層１４の端１４ａ、１４ｂに近いほど、磁気抵抗素子１３の抗磁界は弱くなり、従って、その磁気抵抗素子１３の熱擾乱に対する耐性は弱くなる。【００３９】  ヨーク層１４の端１４ａ、１４ｂからの距離が近い磁気抵抗素子１３の熱擾乱に対する耐性を補強するために、ヨーク層１４の端１４ａ、１４ｂに近い磁気抵抗素子１３（即ち、上書き込み配線１１の端１１ａ、１１ｂに近い磁気抵抗素子１３）は、端１４ａ、１４ｂから遠い磁気抵抗素子１３よりも、強い磁気異方性が与えられる。より数学的に���現すれば、ある磁気抵抗素子１３の磁気異方性は、ヨーク層１４の２の端１４ａ、１４ｂのうち、その磁気抵抗素子１３に近い方の端からの距離の逆数に対して広義に単調に増加するように定められる。ヨーク層１４の端１４ａ、１４ｂに近い磁気抵抗素子１３に大きな磁気異方性が与えられることにより、強いバイアス磁界の印加による磁気抵抗素子１３の熱擾乱に対する耐性の低下がキャンセルされる。【００４０】  ヨーク層１４の端１４ａ、１４ｂに近いほど強い磁気異方性を磁気抵抗素子１３に与えるために、図１に示されているように、ヨーク層１４の端１４ａ、１４ｂに近い磁気抵抗素子１３は、ヨーク層１４の端１４ａ、１４ｂから遠い磁気抵抗素子１３よりもｙ軸方向に細長く形成される。即ち、磁気抵抗素子１３のｙ軸方向の幅ｗ及びｘ軸方向の長さＬを用いて磁気抵抗素子１３の縦横比Ｒを下記式：
Ｒ＝Ｌ／ｗ、
によって定義したとき、磁気抵抗素子１３のそれぞれは、ヨーク層１４の端１４ａ、１４ｂのうちの近い一端からの磁気抵抗素子１３の距離ｄの逆数に対して、磁気抵抗素子１３の縦横比Ｒが広義に単調に増加するような形状に形成されている。図１では、ヨーク層１４の端１４ａ、１４ｂに最も近い磁気抵抗素子１３は、その縦横比Ｒが、他の磁気抵抗素子１３の縦横比Ｒよりも大きくなるような形状に形成されている。ただし、磁気抵抗素子１３の抵抗を実質的に同一にするために、磁気抵抗素子１３の面積（即ち、スペーサ層１３ｃが、自由強磁性層１３ａに接合する面の面積）は、いずれの磁気抵抗素子１３でも実質的に同一にされる。このような磁気抵抗素子１３の形状は、ヨーク層１４によってｘ軸方向に発生されるバイアス磁界に起因する熱擾乱に対する耐性の減少を補償する。【００４１】  このように、本実施の形態では、ヨーク層１４がｘ軸方向に発生するバイアス磁界による熱擾乱の低下がキャンセルされ、ＭＲＡＭの動作の信頼性が向上される。【００４２】（実施の第２形態）
実施の第２形態では、図４に示されているように、複数の上書き込み配線２１がｘ軸方向に延設され、複数の下書き込み配線２２がｘ軸方向に延設される。図５に示されているように、磁気抵抗素子２３が、上書き込み配線２１と下書き込み配線２２との交点のそれぞれに配置される。磁気抵抗素子２３は、行列に並んで配置され、メモリセルアレイを構成する。磁気抵抗素子２３は、自由強磁性層（図示されない）と固定強磁性層（図示されない）と、それらの間に介設されたスペーサ層（図示されない）とを含む。磁気抵抗素子２３のそれぞれは、自由強磁性層の磁化の方向として１ビットのデータを記憶する。【００４３】  図５に示されているように、上書き込み配線２１の上面と側面とは、強磁性体で形成されたヨーク層２４で被覆される。図６に示されているように、ヨーク層２４の端２４ａ、２４ｂは、上書き込み配線２１の端２１ａ、２１ｂとそれぞれ位置整合している。ｘ軸方向に長いヨーク層２４の形状は、ヨーク層２４の磁化をｘ軸方向に向かせ、ヨーク層２４にｘ軸方向のバイアス磁界を発生させる。【００４４】  同様に、下書き込み配線２２の底面と側面とは、強磁性体で形成されたヨーク層２５で被覆される。図５に示されているように、ヨーク層２５の端２５ａ、２５ｂは、下書き込み配線２２の端２２ａ、２２ｂと位置整合している。ｙ軸方向に長いヨーク層２５の形状は、ヨーク層２５の磁化をｙ軸方向に向かせ、ヨーク層２５にｙ軸方向のバイアス磁界を発生させる。【００４５】  図４に示されているように、磁気抵抗素子２３で構成されるメモリセルアレイをｘｙ平面に平行な平面内で取り囲むように、磁性体膜を含む磁気遮蔽構造体２６が形成されている。図５に示されているように、磁気遮蔽構造体２６は、上書き込み配線２１の下方、且つ、下書き込み配線２２の上方に形成されている。図６に示されているように、磁気遮蔽構造体２６は、上書き込み配線２１の端２１ａ、２１ｂ（即ち、ヨーク層２４の端２４ａ、２４ｂ）と磁気抵抗素子２３のアレイとの間を通過している。更に磁気遮蔽構造体２６は、図５に示されているように、下書き込み配線２２の端２２ａ、２２ｂと磁気抵抗素子２３のアレイとの間を通過している。このような構造を有する磁気遮蔽構造体２６は、ヨーク層２４及びヨーク層２５が発生するバイアス磁界をその内部に誘導し、該バイアス磁界が磁気抵抗素子２３に鎖交することを妨げる。かかる作用に、磁気遮蔽構造体２６は、磁気抵抗素子２３に印加されるバイアス磁界を有効に減少する。【００４６】  磁気抵抗素子２３に印加されるバイアス磁界をより減少するためには、磁気遮蔽構造体２６は、上書き込み配線２１の端２１ａ、２１ｂ及び下書き込み配線２２の端２２ａ、２２ｂに対して凸になるように、且つ、上書き込み配線２１及び下書き込み配線２２に対して斜めに交差するように形成されていることが好適である。このような磁気遮蔽構造体２６の構造は、ヨーク層２４及びヨーク層２５が発生するバイアス磁界を、より多く磁気遮蔽構造体２６の内部に通過させ、磁気抵抗素子２３に印加されるバイアス磁界の減少に有効である。【００４７】  例えば、図７に示されているように、磁気遮蔽構造体２６のうちの部分２６ａ、２６ｂ��遮蔽効果について考察する。バイアス磁界Ｈは、部分２６ａ、２６ｂに向かう方向に印加される。部分２６ａ、２６ｂは、バイアス磁界Ｈの上流側に向かって凸になるようにＶ字型をなすように配設された板材であり、部分２６ａ、２６ｂは、幅１μｍ、厚さ５０ｎｍのＮｉＦｅで形成されている。バイアス磁界Ｈの下流側の、部分２６ａ、２６ｂからの距離が３μｍの位置における磁界の大きさは、磁気遮蔽構造体２６がない場合の磁界の３分の１以下になる。更に、部分２６ａ、２６ｂからの距離が５μｍの位置における磁界の大きさは、磁気遮蔽構造体２６がない場合の磁界の約６０％になる。【００４８】  本実施の形態において、磁気遮蔽構造体２６が磁気抵抗素子２３の少なくとも一部と同一の積層構造で構成されていることは、当該ＭＲＡＭの製造工程の簡略化できる点で好適である。例えば、磁気遮蔽構造体２６は、固定強磁性層、自由強磁性層、及びスペーサ層を含む磁気抵抗素子２３のうちの、固定強磁性層と同一の積層構造で形成され得る。また、磁気遮蔽構造体２６は、固定強磁性層、自由強磁性層、及びスペーサ層と同一の積層構造で形成され得る。【００４９】  更に本実施の形態において、図８に示されているように、磁気遮蔽構造体２６は、下書き込み配線２２の上面に接合して配置され得る。かかる構造は、磁気遮蔽構造体２６が磁気抵抗素子２３の少なくとも一部と同一の積層構造で構成され、且つ、磁気抵抗素子２３が下書き込み配線２２の上面に接合して形成される場合に好適である。磁気遮蔽構造体２６が下書き込み配線２２の上面に接合して配置される場合、図９に示されているように、磁気遮蔽構造体２６に、下書き込み配線２２の間に位置するスリット２６ｃが形成される。スリット２６ｃにより、隣接する下書き込み配線２２の間の絶縁が保たれる。スリット２６ｃの幅は、下書き込み配線２２の間の絶縁が保たれる範囲でなるべく小さく選ばれる。【００５０】  更に、図１０に示されているように、磁気遮蔽構造体２６は、上書き込み配線２１の下面に接合して配置され得る。かかる構造は、磁気遮蔽構造体２６が磁気抵抗素子２３の少なくとも一部と同一の積層構造で構成され、且つ、磁気抵抗素子２３が上書き込み配線２１の下面に接合して形成される場合に好適である。磁気遮蔽構造体２６が上書き込み配線２１の下面に接合して配置される場合、図１１に示されているように、磁気遮蔽構造体２６に、上書き込み配線２１の間に位置するスリット２６ｄが設けられる。スリット２６ｄにより、隣接する上書き込み配線２１の間の絶縁が保たれる。スリット２６ｄの幅は、上書き込み配線２１の間の絶縁が保たれる範囲でなるべく小さく選ばれる。【００５１】  更に本実施の形態において、更に、図１２、及び図１３に示されているように、磁気遮蔽構造体２６の代わりに、ヨーク層２８で被覆された磁気遮蔽用配線２７と、ヨーク層３０で被覆された磁気遮蔽用配線２９が形成され得る。図１４に示されているように、磁気遮蔽用配線２７及びヨーク層２８は、ｘ軸方向に延設され、磁気遮蔽用配線２９及びヨーク層３０は、ｙ軸方向に延設される。磁気遮蔽用配線２７、２９は、磁気抵抗素子２３にデータを書き込むためには使用されない。磁気遮蔽用配線２７、及びヨーク層２８は、図１２に示されているように、上書き込み配線２１及びヨーク層２４と同一の構造を有し、且つ、下書き込み配線２２の端２２ａ、２２ｂと上書き込み配線２１のアレイとの間に設けられる。磁気遮蔽用配線２９、及びヨーク層３０は、図１３に示されているように、下書き込み配線２２及びヨーク層２５と同一の構造を有し、且つ、上書き込み配線２１の端２１ａ、２１ｂと下書き込み配線２２のアレイとの間に設けられる。磁気遮蔽用配線２７の側面及び上面に設けられたヨーク層２８は、ヨーク層２５によってｙ軸方向に生成されるバイアス磁界をその内部に誘導し、磁気抵抗素子２３に鎖交することを効果的に防止する。更に、磁気遮蔽用配線２９の側面及び上面に設けられたヨーク層２０は、ヨーク層２４によってｘ軸方向に生成されるバイアス磁界をその内部に誘導し、磁気抵抗素子２３に鎖交することを効果的に防止する。【００５２】  更に本実施の形態において、図１５に示されているように、磁気遮蔽構造体２６に加えて、ヨーク層２８で被覆された磁気遮蔽用配線２７が形成され、更に、図１６に示されているように、ヨーク層３０で被覆された磁気遮蔽用配線２９が形成され得る。磁気遮蔽構造体２６とヨーク層２８との使用は、ヨーク層２５によってｙ軸方向に生成されるバイアス磁界が磁気抵抗素子２３に鎖交することを一層効果的に防止する。更に、磁気遮蔽構造体２６とヨーク層３０との使用は、ヨーク層２４によってｘ軸方向に生成されるバイアス磁界が磁気抵抗素子２３に鎖交することを一層効果的に防止する。【００５３】（実施の第３形態）
図１７及び図１８は、本発明の実施の第３形態におけるＭＲＡＭを示す。実施の第３形態では、ヨーク層の一の端に生じる磁極が発生する磁界が、そのヨーク層の他の端に誘導され、これにより、磁気抵抗素子に印加されるバイアス磁界が減少されている。【００５４】  実施の第３形態では、図１８に示されているように、側面及び上面がヨーク層４２によって被覆された上書き込み配線４１がｘ軸方向に延設され、図１７に示されているように、側面及び下面がヨーク層４４によって被覆された下書き込み配線４３がｙ軸方向に延設される。ヨーク層４２及びヨーク層４４は、ＮｉＦｅのような導電性の強磁性体で形成される。磁気抵抗素子４５が、上書き込み配線４１と下書き込み配線４２とが交差する位置のそれぞれに設けられる。【００５５】  図１７に示されているように、上書き込み配線４１を被覆するヨーク層４２の側面及び上面は、スペーサ層４７で被覆され、そのスペーサ層４７の側面及び上面は、強磁性体で形成された磁性体層４８で被覆される。図１８を参照して、磁性体層４８のｘ軸方向における２つの端は、ヨーク層４２の２つの端とそれぞれ位置整合（ａｌｉｇｎｅｄ）される。ｘ軸方向に延設された上書き込み配線４１を被覆するヨーク層４２及び磁性体層４８は、その形状がｘ軸方向に長い。従って、ヨーク層４２及び磁性体層４８の磁化は、形状異方性によってｘ軸方向に向く。ｘ軸方向に向けられた磁化は、ヨーク層４２及び磁性体層４８のｘ軸方向の端に磁極を発生させる。【００５６】  図１８を参照して、ヨーク層４２の端の磁極が放出する磁界が磁気抵抗素子４５に印加されることを防ぐために、ヨーク層４２の磁化は、磁性体層４８の磁化と逆方向に向けられる。これは、ヨーク層４２の一端の磁極が発生した磁界の多くを、磁性体層４８を通じてヨーク層４２の他端に循環させ、ヨーク層４２の端に生じる磁極が放出するバイアス磁界が磁気抵抗素子４５に印加されることを効果的に防ぐ。【００５７】  例えば、ヨーク層４２が５０ｎｍのＮｉＦｅ膜で形成され、磁性体層４８が５０ｎｍのＮｉＦｅ膜で形成され、スペーサ層４７が厚さ２０ｎｍの絶縁体で形成されているとする。この場合、磁性体層４８が形成されることにより、ヨーク層４２によって磁気抵抗素子４５に印加されるバイアス磁界の強さは５０分の１以下になる。【００５８】  ヨーク層４２の磁化を、磁性体層４８の磁化と逆方向に向けるために、スペーサ層４７は、ヨーク層４２と磁性体層４８とが磁気的に強磁性的に結合しないように設計される。スペーサ層４７の設計が不適切であると、ヨーク層４２と磁性体層４８とが交換結合によって強磁性的に結合し得る。ヨーク層４２と磁性体層４８との間の強磁性的な結合は、ヨーク層４２の磁化を磁性体層４８の磁化と同一方向に向けるため好ましくない。【００５９】  好適には、スペーサ層４７は、ヨーク層４２と磁性体層４８とが反強磁性的に結合するように設計される。スペーサ層４７の材料と厚さとを最適化することによってヨーク層４２と磁性体層４８とを反強磁性体的に結合させることができることは、当業者には、自明的である。スペーサ層４７は、ヨーク層４２と磁性体層４８とが反強磁性的な交換結合によって磁気的に結合するように設計されることが好適である。【００６０】  スペーサ層４７は、絶縁体と導電体とのいずれで形成されることも可能である。ただし、上書き込み配線４１に流される書き込み電流が磁気抵抗素子４５に印加する磁界を大きくするためには、スペーサ層４７は、絶縁体で形成されることが好適である。スペーサ層４７が絶縁体で形成されることにより、書き込み電流が流れる配線（即ち、上書き込み配線４１及びヨーク層４２）の実効的な太さが小さくなり、磁気抵抗素子４５に印加される磁界が増大する。【００６１】  ヨーク層４２の磁化を、磁性体層４８の磁化と逆方向に向けることを容易にするために、ヨーク層４２と磁性体層４８とは、それらの抗磁界が異なるように設計される。ヨーク層４２と磁性体層４８との抗磁界が異なることは、外部磁界の印加によってヨーク層４２と磁性体層４８との磁化を逆向きにすることを可能にする。例えば、ヨーク層４２の抗磁界が、磁性体層４８の抗磁界よりも大きいとしよう。この場合、ヨーク層４２と磁性体層４８との両方の抗磁界のよりも大きい第１磁界をｘ軸方向に平行に印加した後、磁性体層４８の抗磁界よりも大きく、ヨーク層４２の抗磁界よりも小さい第２磁界を、第１磁界と逆の方向に印加することにより、ヨーク層４２の磁化を、磁性体層４８の磁化とを逆方向に向けることが出来る。【００６２】  ヨーク層４４、スペーサ層４９、及び磁性体層５０も、ヨーク層４２、スペーサ層４７、及び磁性体層４８と同様に構成される。図１８に示されているように、下書き込み配線４３を被覆するヨーク層４４の側面及び上面は、スペーサ層４９で被覆され、そのスペーサ層４９の側面及び上面は、強磁性体で形成された磁性体層５０で被覆される。図１７を参照して、磁性体層５０のｙ軸方向における２つの端は、ヨーク層４４の２つの端とそれぞれ位置整合される。ｙ軸方向に延設された上書き込み配線４１を被覆するヨーク層４４及び磁性体層５０は、その形状がｘ軸方向に長い。従って、ヨーク層４４及び磁性体層５０の磁化は、形状異方性によってｙ軸方向に向く。ｙ軸方向に向けられた磁化は、ヨーク層４４及び磁性体層５０のｙ軸方向の端に磁極を発生させる。【００６３】  図１８を参照して、ヨーク層４４の端の磁極が放出する磁界が磁気抵抗素子４５に印加されることを防ぐために、ヨーク層４４の磁化は、磁性体層５０の磁化と逆方向に向けられる。これは、ヨーク層４４の一端の磁極が発生した磁界の多くを、磁性体層５０を通じてヨーク層４４の他端に循環させ、ヨーク層４４の端に生じる磁極が放出する磁界が磁気抵抗素子４５に印加されることを効果的に防ぐ。【００６４】  ヨーク層４４の磁化を、磁性体層５０の磁化と逆方向に向けるために、スペーサ層４９は、ヨーク層４４と磁性体層５０とが磁気的に強磁性体的に結合しないように、好適には、ヨーク層４４と磁性体層４９とが反強磁性体的に結合するように設計される。【００６５】  スペーサ層４９は、絶縁体と導電体とのいずれで形成されることも可能である。ただし、下書き込み配線４１に書き込み電流が流されたときに磁気抵抗素子４５に印加する磁界を大きくするためには、スペーサ層４９は、絶縁体で形成されることが好適である。【００６６】  ヨーク層４４の���化を、磁性体層５０の磁化とを逆方向に向けることを容易にするために、ヨーク層４４と磁性体層５０とは、それらの抗磁界が異なるように設計される。ヨーク層５５と磁性体層５０との抗磁界が異なることは、外部磁界の印加によってヨーク層４４と磁性体層５０との磁化を逆向きにすることを可能にする。例えば、ヨーク層４４の抗磁界が、磁性体層５０の抗磁界よりも大きい場合、ヨーク層４４と磁性体層５０との両方の抗磁界のよりも大きい第１磁界をｙ軸方向に平行に印加した後、磁性体層５０の抗磁界よりも大きく、ヨーク層４４の抗磁界よりも小さい第２磁界を、第１磁界と逆の方向に印加することにより、ヨーク層４４の磁化を、磁性体層５０の磁化とを逆方向に向けることが出来る。【００６７】  このように、本実施の形態のＭＲＡＭの構造は、磁性体層４８及び磁性体層５０を、それぞれヨーク層４２及びヨーク層４４と磁気的に結合させ、バイアス磁界が磁気抵抗素子４５に印加されることを有効に防止する。【００６８】  本実施の形態において、図１９に示されているように、スペーサ層４７が絶縁体である場合には、スペーサ層４７及び磁性体層４８が、上書き込み配線４１のそれぞれに対応して設けられる代わりに、全ての上書き込み配線４１及びヨーク層４３を被覆するように形成されることが可能である。図１９に示されている構造は、磁性体層４８’の形成が容易であるため有利である。同様に、スペーサ層４９が絶縁体である場合には、スペーサ層４９及び磁性体層５０は、下書き込み配線４３のそれぞれに対応して設けられるのではなく、一体に形成されることが可能である。【００６９】（実施の第４形態）
図２０は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第４形態を示す。実施の第４形態では、一の書き込み配線を被覆するヨーク層の端から放射される磁界が、他の書き込み配線を被覆するヨーク層の端に誘導され、該磁界が、磁気抵抗素子を鎖交しないように循環される。これにより、磁気抵抗素子に印加されるバイアス磁界が減少されている。【００７０】  より詳細には、実施の第４形態では、側面及び上面がヨーク層によって被覆された上書き込み配線５１がｘ軸方向に延設され、側面及び下面がヨーク層によって被覆された下書き込み配線５２がｙ軸方向に延設される。図を見やすくするために、ヨーク層は、図２０には図示されていない。ヨーク層は、ＮｉＦｅのような導電性の強磁性体で形成される。磁気抵抗素子（図示されない）が、上書き込み配線５１と下書き込み配線５２とが交差する位置のそれぞれに設けられる。ｙ軸方向に隣接する２本の上書き込み配線５１は、配線組５３を構成し、ｘ軸方向に隣接する２本の下書き込み配線５２は、配線組５４を構成する。【００７１】  導電性の磁性体膜５５ａが、一の配線組５３に含まれる２本の上書き込み配線５１の第１端５１ａにオーバーラップするように設けられ、導電性の磁性体膜５５ｂが、該一の配線組５３に含まれる２本の上書き込み配線５１の第２端５１ｂにオーバーラップするように設けられる。図２１は、上書き込み配線５１の第１端５１ａ（及び第２端５１ｂ）の近傍の構造を示す断面図である。上書き込み配線５１の上面及び側面がヨーク層５７によって被覆されている。上書き込み配線５１ａの第１端５１ａ（及び第２端５１ｂ）とヨーク層５７とは、絶縁膜５８によって被覆され、磁性体膜５５ａ、５５ｂは、その絶縁膜５８の上に設けられる。絶縁膜５８は、２本の上書き込み配線５１を電気的に絶縁する。ヨーク層５７のｘ軸方向の端は、絶縁膜５８を挟んで磁性体膜５５ａ、５５ｂに対向する。【００７２】  このような構造は、ヨーク層５７と磁性体膜５５ａ、５５ｂとを磁気的に結合させる。上書き込み配線５１を被覆するヨーク層５７は、ｘ軸方向に長い形状を有しており、ヨーク層５７の磁化は、形状異方性に起因してｘ軸方向に平行に向く。従って、ヨーク層５７のｘ軸方向の端には磁極が発生する。ヨーク層５７の端は、磁性体膜５５ａ、５５ｂに対向するから、ヨーク層５７の端に発生する磁極は、磁性体膜５５ａ、５５ｂと磁気的に結合する。【００７３】  同様に、図２０に示されているように、導電性の磁性体膜５６ａが一の配線組５４に含まれる２本の下書き込み配線５２の第１端５２ａにオーバーラップするように設けられ、導電性の磁性体膜５ｂｂが、該一の配線組５４に含まれる２本の下書き込み配線５２の第２端５２ｂにオーバーラップするように設けられる。図２２は、下書き込み配線５２の第１端５２ａ（及び第２端５２ｂ）の近傍の構造を示す断面図である。下書き込み配線５２は、層間絶縁膜５９に設けられた溝に埋め込まれる。下書き込み配線５２の下面及び側面は、ヨーク層６０によって被覆される。下書き込み配線５２のｙ軸方向の端も、ヨーク層６０によって被覆されることに留意されるべきである。即ち、ヨーク層６０は、下書き込み配線５２の下面に接する下面被覆部分６０ａと、下書き���み配線５２のｙ軸方向の端を被覆する端部分６０ｂとを含む。下書き込み配線５２、層間絶縁膜５９、及びヨーク層６０は、絶縁膜６１によって被覆される。磁性体膜５６ａ、５６ｂは、その絶縁膜６１の上に形成される。絶縁膜６１は、該２本の下書き込み配線５２を電気的に絶縁する。ヨーク層６０の端部分６０ｂの上端は、絶縁膜６１を挟んで磁性体膜５６ａ（及び５６ｂ）に対向する。【００７４】  このような構造は、ヨーク層６０と磁性体膜５６ａ、５６ｂとを磁気的に結合させる。下書き込み配線５２を被覆するヨーク層６０の下面被覆部分６０ａは、ｘ軸方向に長い形状を有しており、下面被覆部分６０ａの磁化は、形状異方性に起因してｘ軸方向に平行に向く。更に、ヨーク層６０の端部分６０ｂが上方向（ｚ軸方向）に延伸するため、端部分６０ｂの磁化は、ｚ軸方向に向く。従って、ヨーク層６０の端部分６０ｂの上端に磁極が発生する。ヨーク層６０の端部分６０ｂの上端は、磁性体膜５６ａ（及び５６ｂ）に対向するから、ヨーク層６０の端部分６０ｂの上端に発生する磁界は、磁性体膜５６ａ、５６ｂと磁気的に結合する。【００７５】  図２０を参照して、一の配線組５３の上書き込み配線５１を被覆する２つのヨーク層５７の磁化は、互いに、逆向きに向けられている。これは、ヨーク層５７が発生するバイアス磁界を循環させ、磁気抵抗素子に鎖交することを防ぐ。ヨーク層５７は、磁性体膜５５ａ、及び５５ｂに磁気的に結合しているため、一の配線組５３に含まれる２つのヨーク層５７の一方が発生するバイアス磁界の実質的に全ては、磁性体膜５５ａ、５５ｂを介して、他のヨーク層５７に誘導される。これは、ヨーク層５７と磁性体膜５５ａ、５５ｂとが、実質的に、閉磁路を構成することを意味する。従って、ヨーク層５７が発生するバイアス磁界は、実質的に、磁気抵抗素子に鎖交しない。【００７６】  同様に、一の配線組５４の下書き込み配線５２を被覆する２つのヨーク層６０の磁化は、互いに、逆向きに向けられる。これは、ヨーク層６０が発生するバイアス磁界を循環させ、磁気抵抗素子に鎖交することを防ぐ。ヨーク層６０は、磁性体膜５５ａ、及び５５ｂに磁気的に結合しているため、一の配線組５４に含まれる２つのヨーク層６０の一方が発生するバイアス磁界の実質的に全ては、磁性体膜５６ａ、５６ｂを介して、他のヨーク層６０に誘導される。これは、ヨーク層６０と磁性体膜５６ａ、５６ｂとが、実質的に、閉磁路を構成することを意味する。従って、ヨーク層６０が発生するバイアス磁界は、実質的に、磁気抵抗素子に鎖交しない。【００７７】  一の配線組５３に含まれる２本の上書き込み配線５１を被覆する２つのヨーク層５７の磁化は、下記の工程によって互いに逆方向に向けられることが可能である。図２０に示されているＭＲＡＭが形成された後、当該ＭＲＡＭは、ヨーク層５７のキュリー点よりも高い温度で熱処理される。一の配線組５３の上書き込み配線５１を被覆する２つのヨーク層５７の磁化が反対である場合に磁化のポテンシャルエネルギーが最小になるため、当該ＭＲＡＭの温度が常温に戻されることにより、一の配線組５３の上書き込み配線５１を被覆する２つのヨーク層５７の磁化は、自発的に逆向きに向く。【００７８】  一の配線組５４に含まれる２本の下書き込み配線５２を被覆する２つのヨーク層６０の磁化も、同様に、互いに逆方向に向けられることが可能である。【００７９】  このように、本実施の形態のＭＲＡＭは、上書き込み配線５１及び下書き込み配線５２をそれぞれに被覆するヨーク層５７、６０が発生するバイアス磁界が閉磁路に閉じ込められ、該バイアス磁界が磁気抵抗素子に鎖交することが防がれている。【００８０】  本実施の形態において、上書き込み配線５１及び下書き込み配線５２の端部の近傍の構造は、様々に変更されうる。【００８１】  図２３は、上書き込み配線５１の端部の近傍の構造の変形例を示す。図２３に示されているように、導電性の磁性体膜５５ａ、５５ｂの代わりに、絶縁性磁性体膜５５ａ’、５５ｂ’が使用され得る。この場合、絶縁性磁性体膜５５ａ’、５５ｂ’は、ヨーク層５７に直接に接して形成され得る。絶縁性磁性体膜５５ａ’、５５ｂ’が直接にヨーク層５７に接することは、絶縁性磁性体膜５５ａ’、５５ｂ’とヨーク層５７との磁気的な結合を強め、より完全な閉磁路の形成を可能にする。【００８２】  図２４、図２５は、下書き込み配線５２の端部の近傍の構造の変形例を示している。図２４に示されているように、ヨーク層６０の端部分６０ｂに面する溝が層間絶縁膜５９に形成され、その溝の内面が絶縁膜６１によって被覆される。磁性体膜５６ａ、５６ｂは、絶縁膜６１の上に、該溝の内面を被覆するように形成される。図２５に示されているように、層間絶縁膜５９への溝の形成により、磁性体膜５６ａ、５６ｂは、凹部６２を有するように形成される。このような構造は、磁性体膜５６ａ、５６ｂとヨーク層６０の端部分６０ｂとをより大きな面積で対向させ、磁性体膜５６ａ、５６ｂとヨーク層６０との磁気的な結合を強める。これは、より完全な閉磁路の形成を可能にするため好ましい。【００８３】  更に、図２６、２７に示されているように、導電性の磁性体膜５６ａ、５６ｂの代わりに、絶縁性磁性体膜５６ａ’、５６ｂ’が使用され得る。この場合、絶縁性磁性体膜５６ａ’、５６ｂ’は、ヨーク層６０に直接に接して形成され得る。例えば、図２６に示されているように、絶縁性磁性体膜５６ａ’、５６ｂ’は、絶縁膜６１に被覆されることが可能である。図２７に示されているように、絶縁膜６１がヨーク層６０の端部分６０ａを被覆しないように形成され、絶縁性磁性体膜５６ａ’、５６ｂ’が、ヨーク層６０の端部分６０ａを被覆し、且つ、絶縁膜６１にオーバーラップするように形成されることが可能である。絶縁性磁性体膜５６ａ’、５６ｂ’が直接にヨーク層６０に接することは、絶縁性磁性体膜５６ａ’、５６ｂ’とヨーク層６０との磁気的な結合を強め、より完全な閉磁路の形成を可能にする。【００８４】  図２８に示されているように、一の配線組５３に含まれる上書き込み配線５１の数は、及び一の配線組５４に含まれる下書き込み配線５２の数は、２に限定されない。例えば、一の配線組５３が、４本の上書き込み配線５１によって構成されることが可能であり、一の配線組５４が、４本の下書き込み配線５２によって構成されることが可能である。【００８５】  一の配線組５３に含まれる上書き込み配線５１の数が２でな���場合にも、ヨーク層５７の磁化の方向は、熱処理によってヨーク層５７、磁性体膜５５ａ、及び５５ｂが閉磁路を形成するように向けられることが可能である。当該ＭＲＡＭがヨーク層５７のキュリー点よりも高い温度で熱処理された後、当該ＭＲＡＭの温度が常温に戻されることにより、ヨーク層５７の磁化の方向は、ヨーク層５７、磁性体膜５５ａ、及び５５ｂが閉磁路を形成する方向に向く。【００８６】  同様に、一の配線組５４に含まれる下書き込み配線５２の数が２でない場合にもヨーク層６０の磁化の方向は、熱処理によってヨーク層６０、磁性体膜５６ａ、及び５６ｂが閉磁路を形成するように向けられることが可能である。【００８７】  更に本実施の形態において、図２９に示されているように、磁性体膜５５ａが全ての上書き込み配線５１の第１端５１ａをオーバーラップするように形成され、磁性体膜５５ｂが全ての第２端５１ｂをオーバーラップするように形成されることが可能である。この場合、磁性体膜５５ａと磁性体膜５５ｂとが、一対の磁性体膜５５ｃ、５５ｄによって連結されることが好適である。磁性体膜５５ｃ、５５ｄは、上書き込み配線５１のアレイをはさんで互いに対向する位置にある。かかる構造は、上書き込み配線５１を被覆するヨーク層５７の端から放射されるバイアス磁界の循環を促進し、該バイアス磁界が磁気抵抗素子に鎖交することをより有効に防止する。【００８８】  同様に、磁性体膜５６ａが、全ての下書き込み配線５２の第１端５２ａをオーバーラップするように形成され、磁性体膜５６ｂが、全ての下書き込み配線５２の第２端５２ｂをオーバーラップするように形成されることが可能である。この場合、磁性体膜５６ａと磁性体構造体５６ｂとが、一対の磁性体膜５６ｃ、５６ｄによって連結されることが好適である。磁性体膜５６ｃ、５６ｄは、下書き込み配線５２のアレイをはさんで互いに対向する位置にある。かかる構造は、下書き込み配線５２を被覆するヨーク層６０の端から放射されるバイアス磁界の循環を促進し、該バイアス磁界が磁気抵抗素子に鎖交することをより有効に防止する。【００８９】（実施の第５形態）
図３０は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第５形態を示す。実施の第５形態では、２つのブロック７１、７２がｘ軸方向に隣接して設けられる。ブロック７１には、側面及び上面がヨーク層によって被覆された上書き込み配線７３がｘ軸方向に延設され、側面及び下面がヨーク層によって被覆された下書き込み配線７４がｙ軸方向に延設される。上書き込み配線７３と下書き込み配線７４とが交差する位置のそれぞれには、磁気抵抗素子が設けられる。【００９０】  同様に、ブロック７２には、側面及び上面がヨーク層によって被覆された上書き込み配線７５がｘ軸方向に延設され、側面及び下面がヨーク層によって被覆された下書き込み配線７６がｙ軸方向に延設される。上書き込み配線７５と下書き込み配線７６とが交差する位置のそれぞれには、磁気抵抗素子が設けられる。【００９１】  導電性の磁性体膜７７が、ブロック７１の上書き込み配線７３の端と、ブロック７２の上書き込み配線７５の端とをオーバーラップするように設けられる。図３１は、上書き込み配線７３、７５の端の近傍の構造を示す。上書き込み配線７３、７５は、それぞれ、ヨーク層７８、７９によって被覆される。上書き込み配線７３、７５、及びヨーク層７８、７９は、絶縁膜８０で被覆される。磁性体膜７７は、絶縁膜８０の上に形成される。絶縁膜８０は、上書き込み配線７３、７５を電気的に絶縁する。磁性体膜７７は、絶縁膜８０を介してヨーク層７８、７９と対向し、ヨーク層７８、７９と磁気的に結合される。【００９２】  磁性体膜７７は、ブロック７１の上書き込み配線７３を被覆するヨーク層７８と、ブロック７２の上書き込み配線７５を被覆するヨーク層７９とを磁気的に結合し、磁気抵抗素子に印加されるバイアス磁界を有効に減少する。磁性体膜７７は、上書き込み配線７３を被覆するヨーク層７８が発生するバイアス磁界を、上書き込み配線７５を被覆するヨーク層７９に誘導し、又は、上書き込み配線７５を被覆するヨーク層７９が発生するバイアス磁界を、上書き込み配線７３を被覆するヨーク層７８に誘導する。このような磁性体膜７７の作用により、ヨーク層７８、７９の磁性体膜７７に対向する端に生じる磁極が発生する磁界は、磁気抵抗素子に鎖交しない。従って、磁性体膜７７は、磁気抵抗素子に鎖交するバイアス磁界を有効に減少する。【００９３】  例えば、長さが１００μｍ、幅が１μｍ、厚さが０．３μｍである上書き込み配線７３、７５が厚さが５０ｎｍであるヨーク層７８、７９によって被覆され、磁性体膜７７が、厚さ５０ｎｍのＮｉＦｅで形成され、且つ、厚さ２０ｎｍの絶縁膜８０によって上書き込み配線７３、７５から分離されている場合を考える。この場合、上書き込み配線７３（又は上書き込み配線７５）の磁性体膜７７の側の端から放出される磁界の実質的に全てが磁性体膜７７に鎖交し、該磁界の磁気抵抗素子への漏れは見出されない。【００９４】  図３２に示されているように、導電性の磁性体膜７７の代わりに、絶縁性磁性体膜７７’が形成され得る。この場合、絶縁性磁性体膜７７’は、ヨーク層７８、７９に直接に接して形成され得る。絶縁性磁性体膜７７’が直接にヨーク層７８、７９に接することは、絶縁性磁性体膜７７’とヨーク層７８、７９との磁気的��結合を強める。【００９５】  本実施の形態において、図３３に示されているように、磁性体構造体７７が設けられる代わりに、ブロック７１の上書き込み配線７３とブロック７２の上書き込み配線７５とが充分に近く配設されることが可能である。上書き込み配線７３と上書き込み配線７５とを充分に近づけることにより、上書き込み配線７３を被覆するヨーク層７８が発生する磁界が、上書き込み配線７５を被覆するヨーク層７９に誘導され、又は、上書き込み配線７５を被覆するヨーク層７９が発生する磁界は、上書き込み配線７３を被覆するヨーク層７８に誘導される。図３３の構造は、図３０に図示されている構造と同様に、磁気抵抗素子に印加されるバイアス磁界を有効に減少する。【００９６】（実施の第６形態）
図３４は、本発明によるＭＲＡＭの実施の第６形態を示す。側面及び上面がヨーク層によって被覆された上書き込み配線８１がｘ軸方向に延設され、側面及び下面がヨーク層によって被覆された下書き込み配線８２がｙ軸方向に延設される。上書き込み配線８１と下書き込み配線８２とが交差する位置のそれぞれには、磁気抵抗素子８３が設けられる。【００９７】  磁気抵抗素子８３に印加されるバイアス磁界を減少するために、上書き込み配線８１及び下書き込み配線８２を被覆するヨーク層の端８１ａ、８２ａは、磁気抵抗素子の特性に影響が及ばない程度に充分に遠くに配置される。ヨーク層の端８１ａ、８２ａが、磁気抵抗素子から充分に遠く離されることにより、ヨーク層の端に生じる磁極から磁気抵抗素子への距離が充分に増大される。磁極が発する静磁界の強さは磁極からの距離の２乗に反比例するから、ヨーク層の端８１ａ、８２ａから磁気抵抗素子への距離を充分に大きくすることにより、ヨーク層の端から放射される磁界のうち、磁気抵抗素子に鎖交する成分を充分に小さくすることができる。これにより、磁気抵抗素子に印加されるバイアス磁界を、磁気抵抗素子の特性に影響がない程度に減少することが可能である。【００９８】  定量的には、上書き込み配線８１を被覆するヨーク層の端８１ａは、端８１ａに生じる磁極が端８１ａに最近接する磁気抵抗素子８３に鎖交させるバイアス磁界の大きさが、磁気抵抗素子８３の自由強磁性層の真性（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）の抗磁界の５分の１以下になる程度に、より好適には、１０分の１以下になる程度に、最近接する磁気抵抗素子８３から離されることが好適である。ここで、磁気抵抗素子８３の自由強磁性層の真性（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）の抗磁界とは、該自由強磁性層に、その磁化と垂直な方向に磁界が印加されていないときの抗磁界を意味する。【００９９】  同様に、下書き込み配線８２を被覆するヨーク層の端８２ａは、端８２ａに生じる磁極が端８２ａに最近接する磁気抵抗素子８３に鎖交させるバイアス磁界の大きさが、磁気抵抗素子８３の自由強磁性層の真性（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）の抗磁界の５分の１以下になる程度に、より好適には、１０分の１以下になる程度に、最近接する磁気抵抗素子８３から離されることが好適である。【０１００】  また、上書き込み配線８１を被覆するヨーク層の端８１ａは、最近接する磁気抵抗素子８３からの距離が、下書き込み配線８２の最小ピッチ以上になるように、より好適には、該最小ピッチの３倍以上になるように、最近接する磁気抵抗素子８３から離されることが好適である。ここで、下書き込み配線８２の最小ピッチとは、下書き込み配線８２の中心線の間隔ｄｘのうち最小であるものを意味する。下書き込み配線８２が平行に等間隔に配置されている場合には、最小ピッチとは、下書き込み配線８２の間隔に等しい。【０１０１】  同様に、下書き込み配線８２を被覆するヨーク層の端８２ａは、最近接する磁気抵抗素子８３からの距離が、上書き込み配線８１の最小ピッチ以上になるように、より好適には、該ピッチの３倍以上になるように、最近接する磁気抵抗素子８３から離されることが好適である。ここで、上書き込み配線８１の最小ピッチとは、上書き込み配線８１の中心線��間隔ｄｙのうち最小であるものを意味する。上書き込み配線８１が平行に等間隔に配置されている場合には、最小ピッチとは、上書き込み配線８１の間隔に等しい。【０１０２】  このように、ヨーク層の端８１ａ、８２ａが、磁気抵抗素子８３から充分に遠く離されることにより、磁気抵抗素子８３に鎖交するバイアス磁界が減少される。例えば、長さが１００μｍ、幅が１μｍ、厚さが０．３μｍである上書き込み配線８１が、厚さが５０ｎｍのＮｉＦｅによって形成されたヨーク層によって被覆される場合について考察する。上書き込み配線８１の端からｘ軸方向に１０μｍ離れ、上書き込み配線８１の下面から０．１μｍだけ離れた位置における磁界のｘ軸方向の成分は、約１０（Ｏｅ）である。上書き込み配線８１の端からｘ軸方向に２０μｍ離れ、上書き込み配線８１の下面から０．１μｍだけ離れた位置における磁界のｘ軸方向の成分は、約３（Ｏｅ）である。上書き込み配線８１の端を、１０μｍだけ遠くに設けることにより、磁気抵抗素子に印加されるバイアス磁界を、約３分の１に減少することができる。
【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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【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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