(57)【要約】【課題】  単位面積当たりに多くの情報を記憶することを可能にする磁気メモリを提供する。【解決手段】  情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層１０を少なくとも有する磁気記憶素子２，３と、互いに交差する２種類の配線１，４から成る、磁気記憶素子に磁場を印加する配線とを有し、２層以上の磁性層１１及び１２，１３及び１４が、上下の磁性層の磁化の向きが互いに反平行となるように積層されて記憶層１０が構成され、２種類の配線１，４の交点付近かつ２種類の配線１，４の間に、複数の磁気記憶素子２，３が配置され、各磁気記憶素子２，３の記憶層１０がそれぞれ異なる情報記憶単位を構成する磁気メモリを提供する。【選択図】        図１
2005260175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層を少なくとも有する磁気記憶素子と、
互いに交差する２種類の配線から成る、前記磁気記憶素子に磁場を印加する配線とを有し、
少なくとも２層以上の磁性層が、上下の磁性層の磁化の向きが互いに反平行となるように積層されて前記記憶層が構成され、
前記２種類の配線の交点付近かつ前記２種類の配線の間に、複数の前記磁気記憶素子が配置され、各前記磁気記憶素子の前記記憶層がそれぞれ異なる情報記憶単位を構成する
ことを特徴とする磁気メモリ。
【請求項２】
情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層を少なくとも有する磁気記憶素子と、
互いに交差する２種類の配線から成る、前記磁気記憶素子に磁場を印加する配線とを有し、
少なくとも２層以上の磁性層が、上下の磁性層の磁化の向きが互いに反平行となるように積層されて前記記憶層が構成され、
前記２種類の配線の交点付近かつ前記２種類の配線の間に、複数の前記磁気記憶素子が配置され、各前記磁気記憶素子の前記記憶層がそれぞれ異なる情報記憶単位を構成する磁気メモリに対して、
前記２種類の配線のそれぞれに流す電流量を選定することにより、前記複数の前記磁気記憶素子のうち、前記記憶層に情報の記録を行う任意の前記磁気記憶素子を選択する
ことを特徴とする磁気メモリの記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気メモリ及びその記録方法に係わり、不揮発メモリに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等の情報機器では、ランダム・アクセス・メモリとして、動作が高速で、高密度なＤＲＡＭが広く使われている。
しかし、ＤＲＡＭは電源を切ると情報が消えてしまう揮発性メモリであるため、情報が消えない不揮発のメモリが望まれている。
【０００３】
そして、不揮発メモリの候補として、磁性体の磁化で情報を記録する磁気ランダム・アクセス・メモリ（ＭＲＡＭ）が注目され、開発が進められている（例えば非特許文献１参照）。
【０００４】
ＭＲＡＭでは、情報を記録して保持させる磁性層（記憶層）を、長方形や楕円等の平面形状として、その反磁界を利用した形状異方性によって磁化を安定化することにより、記録された情報を長期間にわたって保持している。これにより、不揮発メモリとして使用することが可能となっている。
また、情報の記録は、直交する２種類のアドレス配線（例えば、ワード線やビット線）のそれぞれに電流を流し、発生する電流磁場によって、アドレス配線の交点にある磁気記憶素子において、情報を記録して保持させる磁性層（記憶層）の磁化の向きを反転させることにより行っている。
【非特許文献１】日経エレクトロニクス  ２００１．２．１２号（第１６４頁−１７１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来提案されているＭＲＡＭの構成では、各アドレス配線の交点に１個ずつ磁気記憶素子が設けられているだけであるため、情報を記録できる単位は１ビットのみであった。
従って、より高密度の磁気メモリを実現するためには、情報を記憶できる単位を増やす必要がある。
【０００６】
情報を記憶できる単位を増やす方法としては、例えば、アドレス配線を多層化する等の方法が考えられる。
しかし、アドレス配線を多層化して情報を記憶できる単位を増やすと、磁気記憶素子が近接して配置されることになる。
このため、近接する磁気記憶素子同士の磁気的干渉が生じることにより、安定した記録動作が困難になってしまう。
【０００７】
上述した問題の解決のために、本発明においては、単位面積当たりに多くの情報を記憶することを可能にする磁気メモリ及びその記録方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の磁気メモリは、情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層を少なくとも有する磁気記憶素子と、互いに交差する２種類の配線から成る、磁気記憶素子に磁場を印加する配線とを有し、少なくとも２層以上の磁性層が、上下の磁性層の磁化の向きが互いに反平行となるように積層されて記憶層が構成され、２種類の配線の交点付近かつ２種類の配線の間に、複数の磁気記憶素子が配置され、各磁気記憶素子の記憶層がそれぞれ異なる情報記憶単位を構成するものである。
【０００９】
上述の本発明の磁気メモリの構成によれば、少なくとも２層以上の磁性層が、上下の磁性層の磁化の向きが互いに反平行となるように積層されて記憶層が構成されていることにより、互いに反平行の向きである上下の磁性層の磁化が打ち消し合って、記憶層全体の合成磁化が小さくなり、記憶層の磁性層の磁化の向きを容易に変えることが可能になる。
また、２種類の配線の間に複数の磁気記憶素子が配置され、各磁気記憶素子の記憶層がそれぞれ異なる情報記憶単位を構成することにより、配線の間に１つの磁気記憶素子が配置されていた従来の磁気メモリの構成と比較して、単位体積当たりの磁気記憶素子の数を増やして、磁気メモリを高密度化することができる。
さらに、少なくとも２層以上の磁性層が、上下の磁性層の磁化の向きが互いに反平行となるように積層されて記憶層が構成されていることにより、それぞれ異なる情報記憶単位となる、各磁気記憶素子の記憶層の間に磁気的な干渉を生じにくくすることができる。
【００１０】
本発明の磁気メモリの記録方法は、情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層を少なくとも有する磁気記憶素子と、互いに交差する２種類の配線から成る、磁気記憶素子に磁場を印加する配線とを有し、少なくとも２層以上の磁性層が、上下の磁性層の磁化の向きが互いに反平行となるように積層されて記憶層が構成され、２種類の配線の交点付近かつ２種類の配線の間に、複数の磁気記憶素子が配置され、各磁気記憶素子の記憶層がそれぞれ異なる情報記憶単位を構成する磁気メモリに対して、２種類の配線のそれぞれに流す電流量を選定することにより、複数の磁気記憶素子のうち記憶層に情報の記録を行う任意の磁気記憶素子を選択するものである。
【００１１】
上述の本発明の磁気メモリの記録方法によれば、上記本発明の磁気メモリに対して、２種類の配線のそれぞれに流す電流量を選定することにより、複数の磁気記憶素子のうち記憶層に情報の記録を行う任意の磁気記憶素子を選択するので、電流量の選定によって、比較的容易に記録を行う磁気記憶素子を選択することができる。
【発明の効果】
【００１２】
上述の本発明によれば、磁気記憶素子を高密度に配置して、磁気メモリの高記録密度化を図ることができる。これにより、磁気メモリの記憶容量の増大や小型化を図ることができる。
そして、各配線の幅を縮小しなくても、磁気メモリの高記録密度化を図ることができる。
また、磁気記憶素子の間に磁気的な干渉を生じにくくすることができ、磁気記憶素子を高密度に配置しても、記録された情報への干渉を少なくすることができる。
従って、本発明により、高密度に磁気記憶素子（情報記憶単位）を配置しても、安定して確実に情報を記録することができる磁気メモリを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の磁気メモリの一実施の形態の概略構成図（斜視図）を図１Ａに示す。
【００１４】
図１Ａに示すように、この磁気メモリでは、図中左右方向に延びる第１のアドレス配線（例えば、ワード線）１と、この第１のアドレス配線１と略直交する、図中前後方向に延びる第２のアドレス配線（例えば、ビット線）４とが設けられている。
そして、第１のアドレス配線１と第２のアドレス配線４との間には、これらアドレス配線１及び４の交点に、それぞれ２個の磁気記憶素子２，３が配置されている。
２個の磁気記憶素子２，３は、それぞれ情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層を少なくとも有して成り、その１個１個が、それぞれ独立した異なる情報記憶単位となるものである。
【００１５】
各アドレス配線１，４の材料は、例えばＡｌ、Ｃｕ等、従来公知の配線材料を用いることができる。
【００１６】
また、図１Ａの第１のアドレス配線１と第２のアドレス配線４との交点付近の概略断面図を、図１Ｂに示す。
図１Ｂに示すように、各磁気記憶素子２，３は、互いに反平行に磁気的結合した２層の磁性層１１及び１２，１３及び１４からなる記憶層１０を、少なくとも有して構成される。
【００１７】
そして、磁気記憶素子２，３の記憶層１０を構成する２層の磁性層１１及び１２，１３及び１４は、互いに反平行に磁気的結合していると共に、磁化量がほぼ同じになる構成とすることが望ましい。
これにより、磁気記憶素子２，３の記録層１０から漏洩する磁場を最小限に抑えることができるため、複数の磁気記憶素子を近接配置しても磁気記憶素子同士の磁気的な干渉が少なくなり、情報記憶単位となる各磁気記憶素子２，３に、それぞれ独立した情報を記録し保存することが可能になる。
【００１８】
本実施の形態の磁気メモリの構成においては、磁気記憶素子２の２層の磁性層１１及び１２に磁気的な相互作用が生じており、一様な外部磁場の印加では、磁性層１１及び磁性層１２の磁化Ｍ１１及びＭ１２を反転させることができない。下層の磁気記憶素子３の磁性層１３及び磁性層１４の磁化Ｍ１３及びＭ１４についても同様である。
【００１９】
磁化量がほぼ等しく反平行に磁気的結合した２層の磁性層から成る記憶層に情報を書き込む場合には、従来のＭＲＡＭで行われていた、アステロイド特性を利用した書き込みはできないので、スイッチング特性を利用して、情報の記録を行う（例えば、米国特許出願公開第２００３／００７２１７４号明細書参照）。
なお、このスイッチング特性を利用して情報の記録を行う方法では、情報の記録は記憶層に保存されている状態から他の状態への書き換えであり、記録の手順は記録後の状態によらず同じになる。
また、記憶層への情報の記録は、記憶層への特定方向の磁界の印加により行われる。それ以外の方向の磁界を印加しても、スイッチングがなされず、磁化の向きが反転しないため、情報の記録が行われない。
【００２０】
従って、本実施の形態の磁気メモリにおいて、磁気記憶素子２，３の記憶層１０に情報を記録する際には、記憶層１０の２層の磁性層１１及び１２，１３及び１４の磁化Ｍ１１及びＭ１２，Ｍ１３及びＭ１４の向きを反転させるために、第１のアドレス配線１及び第２のアドレス配線４に、それぞれ電流を流して、電流磁界を誘起させる。
第１のアドレス配線１による電流磁界と第２のアドレス配線４による電流磁界の合成磁界は、図示しないが、磁性層１１，１２，１３，１４の面内方向において、時計回りまたは反時計回りに回る回転磁界を形成する。
そして、第１のアドレス配線１の電流と、第２のアドレス配線４の電流とに時間差を設けて、スイッチング特性を利用することにより（前述した、米国特許出願公開第２００３／００７２１７４号明細書等を参照）、上述した回転磁界の作用によって、記憶層１０の２層の磁性層１１及び１２，１３及び１４の磁化Ｍ１１及びＭ１２，Ｍ１３及びＭ１４の向きを変えることができる。これにより、記憶層１０に情報（例えば、情報”１”又は情報”０”）を記録することができる。
【００２１】
なお、記憶層１０の２層の磁性層１１及び１２，１３及び１４は、その磁化容易軸の方向が、第１のアドレス配線１及び第２のアドレス配線４に対して傾斜していることが望ましい。このように磁化容易軸の方向が第１のアドレス配線１及び第２のアドレス配線４に対して傾斜していることにより、効率良く回転磁界による磁化反転を行うことができる。
【００２２】
なお、磁気記憶素子２，３には、記憶層１０の他にも、図示しないが、例えば記憶層１０に記録された情報を読み出すための構成を設けてもよい。
この記録された情報を読み出すための構成は、特に限定されるものではなく、例えば、記憶層１０に薄い絶縁膜を介して、反強磁性層により磁化の向きが固定された磁性層（磁化固定層）等の情報の基準となる磁性層（参照層）を設け、薄い絶縁層（トンネル絶縁層）を介して流れる強磁性トンネル電流によって、記憶層１０に記録された情報を読み出してもよい。また、磁気抵抗効果により記憶層１０に記録された情報を読み出してもよい。
さらにまた、図１Ａ中には記録のためのアドレス配線１，４しか示していないが、読み出し用の配線やアドレス選択用のトランジスタを各情報記憶単位の磁気記憶素子２，３に接続してもよいし、記録用のアドレス配線１，４により読み出しの配線を兼ねてもよい。
【００２３】
ところで、磁気記憶素子の記憶層に、アドレス配線から電流磁場を印加するときには、アドレス配線から記憶層までの距離によって、記憶層に印加される電流磁場の大きさが異なる。
そして、磁気記憶素子を二種類のアドレス配線の間に配置した場合には、それぞれのアドレス配線と磁気記憶素子の記憶層との距離によって、各アドレス配線からの電流磁場の大きさが異なり、磁気記憶素子に近いアドレス配線からはより強い電流磁場がかかり、磁気記憶素子から遠いアドレス配線からの電流磁場は弱くなる。
【００２４】
ここで、２種類のアドレス配線をワード線及びビット線として、これらワード線及びビット線の交点で、かつワード線とビット線との間である位置に、磁気記憶素子即ち情報記憶単位を配置した場合を考える。
まず、ワード線及びビット線の真ん中に情報記憶単位を配置したとき、ワード線電流及びビット線電流の各電流量による記録動作領域は、例えば図２Ａに示すようになる。このとき、斜線を付した記録領域は、ワード線及びビット線の各電流量の範囲がほぼ同等となっており、記録に必要な電流値は、ビット線及びワード線で同程度となっている。
次に、情報記憶単位を、ワード線には近く、ビット線からは遠くなるように配置したとき、記録動作領域は、図２Ｂに示すように変わる。このとき、記録に必要な電流値は、ワード線は小さいが、ビット線は大きくなる。
次に、情報記憶単位を、ワード線からは遠く、ビット線には近くなるように配置したとき、記録動作領域は、図２Ｃに示すように変わる。このとき、記録に必要な電流値は、ワード線は大きいが、ビット線は小さくなる。
【００２５】
従って、本実施の形態の磁気メモリのように、２種類のアドレス配線の間に、２つの情報記憶単位（磁気記憶素子）を配置した場合には、それぞれのアドレス配線からの電流磁場について、そのアドレス配線に近い情報記憶単位により強い電流磁場がかかり、そのアドレス配線から遠い情報記憶単位にかかる電流磁場は弱くなる。
【００２６】
次に、第１のアドレス配線１と第２のアドレス配線４との間に、２つの情報記憶単位（磁気記憶素子）２，３を配置した、本実施の形態の磁気メモリにおいて、第１のアドレス配線（ワード線）１と第２のアドレス配線（ビット線）４の電流量を変化させたとき、上層の磁気記憶素子２及び下層の磁気記憶素子３の各動作領域を、図３に重ねて示す。
【００２７】
ここで、第１のアドレス配線（ワード線）１に近い磁気記憶素子２の記憶層を第１の情報記憶単位と定義し、第２のアドレス配線（ビット線）４に近い磁気記憶素子の記憶層３を第２の情報記憶単位と定義する。
このとき、図３に示すように、第１の情報記憶単位の記録領域の境界線Ｌ１と、第２の情報記憶単位の記録領域の境界線Ｌ２とによって、動作領域が３つの領域、即ち第１の情報記憶単位のみが書き換えられる領域Ｅ１、第２の情報記憶単位のみが書き換えられる領域Ｅ２、そして第１及び第２の情報記憶単位の両方が書き換えられる領域Ｅ３に分けられることがわかる。
【００２８】
従って、例えば、ワード線電流を図３中のＩ１，Ｉ２に、ビット線電流を図３中のＪ１，Ｊ２に、それぞれ設定し、これらの電流量を組み合わせて記録を行えば、記録（情報の書き換え）が行われる情報記憶単位を選択することができる。
そして、このように情報記憶単位が２つの場合には、記録（情報の書き換え）が行われる情報記憶単位の選択の全ての場合（３通り）について、いずれも一度の記録過程で情報の記録を行うことが可能である。
【００２９】
即ち、第１の情報記憶単位（上層の磁気記憶素子２の記憶層１０）のみに記録を行うときには、ワード線電流を小さく、かつ、ビット線電流を大きくして図３の領域Ｅ１内になるように設定すると共に、ワード線電流とビット線電流とに時間差を設けて、スイッチング特性を利用することにより、磁性層１１の磁化Ｍ１１の向き及び磁性層１２の磁化Ｍ１２の向きを変えて、最終的には記録前の向きから反転させる。
また、第２の情報記憶単位（下層の磁気記憶素子３の記憶層１０）のみに記録を行うときには、ワード線電流を大きく、かつ、ビット線電流を小さくして図３の領域Ｅ２内になるように設定すると共に、ワード線電流とビット線電流とに時間差を設けて、スイッチング特性を利用することにより、磁性層１３の磁化Ｍ１３の向き及び磁性層１４の磁化Ｍ１４の向きを変えて、最終的には記録前の向きから反転させる。
また、第１の情報記憶単位（上層の磁気記憶素子２の記憶層１０）及び第２の情報記憶単位（下層の磁気記憶素子３の記憶層１０）の両方に記録を行うときには、ワード線電流を大きく、かつ、ビット線電流を大きくして図３の領域Ｅ３内になるように設定すると共に、ワード線電流とビット線電流とに時間差を設けて、スイッチング特性を利用することにより、各情報記憶単位の磁性層１１〜１４の磁化Ｍ１１〜Ｍ１４の向きを、記録前の向きから反転させる。
【００３０】
上述の本実施の形態によれば、磁気記憶素子２，３において、２層の磁性層１１及び１２，１３及び１４が、互いに反平行となるように積層されて記憶層１０が構成されていることにより、互いに反平行の向きである２層の磁性層１１及び１２，１３及び１４の磁化Ｍ１１及びＭ１２，Ｍ１３及びＭ１４が打ち消し合って、記憶層１０全体の合成磁化が小さくなり、記憶層１０の磁性層１１及び１２，１３及び１４の磁化Ｍ１１及びＭ１２，Ｍ１３及びＭ１４の向きを容易に変えることが可能になる。さらに、これにより、磁気記憶素子２，３の間に磁気的な干渉を生じにくくすることができる。
【００３１】
また、第１のアドレス配線１と第２のアドレス配線４との間に、２個の磁気記憶素子２，３が配置されていることにより、第１のアドレス配線１と第２のアドレス配線４との間に片側に磁気記憶素子が配置されていた従来のＭＲＡＭの構成と比較して、単位体積当たり（単位面積当たり）の磁気記憶素子２，３の数を増やして、磁気メモリを高密度化することができる。
【００３２】
従って、磁気記憶素子２，３を高密度に配置して、磁気メモリの高記録密度化を図ることができる。これにより、磁気メモリの記憶容量の増大や小型化を図ることができる。
そして、アドレス配線１，４の幅を縮小しなくても、磁気メモリの高記録密度化を図ることができる。
また、磁気記憶素子２，３の間に磁気的な干渉を生じにくくすることができ、磁気記憶素子２，３を高密度に配置しても、記録された情報への干渉を少なくすることができる。
従って、高密度に磁気記憶素子２，３を配置しても、安定して確実に情報を記録することができる磁気メモリを実現することができる。
【００３３】
さらに、図３に示したように、第１のアドレス配線１及び第２のアドレス配線４に流す電流量を選定することにより、記録を行う磁気記憶素子２，３の選択を行うので、これにより、容易に記録を行う磁気記憶素子２，３を選択することができる。
【００３４】
なお、上述の実施の形態では、互いに反平行に磁気的結合した２層の磁性層１１及び１２，１３及び１４から記憶層１０が構成されていたが、本発明では、３層以上の磁性層を上下の磁性層の磁化の向きが互いに反平行となるように積層させて記憶層を構成してもよい。
３層以上の磁性層を上下の磁性層の磁化の向きが互いに反平行となるように積層させて記憶層を構成しても、記憶層全体の磁化を小さくして記憶層から漏洩する磁場を小さくすることができる。そして、各磁性層の磁化量を選定することにより、記憶層から漏洩する磁場を最小限に抑えることができる。
【００３５】
さらに、上述の実施の形態では、各磁性層１１〜１４がそれぞれ単層であったが、本発明では、磁気記憶素子の記憶層を構成する２層以上の磁性層が、それぞれ、単層の磁性層であってもよく、また記録磁場に対して一様な磁性層とみなせるものであれば、異なる組成の磁性層を連続して積層した構成や、磁性層と非磁性層とが積層された構成であってもよい。
【００３６】
上述の実施の形態では、磁気記憶素子（情報記憶単位）２，３が、第１のアドレス配線１と第２のアドレス配線４との間に２つずつ配置されていたが、本発明では、交差する２種類の配線の間に、情報記憶単位を３つ以上配置してもよい。
各配線の電流量を制御して正しく記録を行うことが範囲内であれば、２種類の配線の間に、任意の数の情報記憶単位を配置することが可能である。
【００３７】
ここで、ワード線とビット線との間に３つの情報記憶単位を配置した場合において、動作領域を模式的に示すと図４のようになる。
ワード線に近い側の情報記憶単位から順に、第１の情報記憶単位、第２の情報記憶単位、第３の情報記憶単位と定義すると、第１の情報記憶単位の動作領域の境界線Ｌ１１、第２の情報記憶単位の動作領域の境界線Ｌ１２、第３の情報記憶単位の動作領域の境界線Ｌ１３の３本の境界線により、動作領域が６つの領域Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１３，Ｅ１４，Ｅ１５，Ｅ１６に分けられる。Ｅ１１は第１の情報記憶単位のみに記録が可能な領域、Ｅ１２は第２の情報記憶単位のみに記録が可能な領域、Ｅ１３は第３の情報記憶単位のみに記録が可能な領域、Ｅ１４は第１の情報記憶単位及び第２の情報記憶単位に記録が可能な領域、Ｅ１５は第２の情報記憶単位と第３の情報記憶単位に記録が可能な領域、Ｅ１６は第１から第３まで全ての情報記憶単位に記録が可能な領域である。
【００３８】
そして、ワード線電流を図４中のＩ１，Ｉ２，Ｉ３に、ビット線電流を図４中のＪ１，Ｊ２，Ｊ３に、それぞれ設定し、これらの電流量を組み合わせて記録を行えば、記録（情報の書き換え）が行われる情報記憶単位を選択することができる。
【００３９】
２種類の配線の間に情報記憶単位を３個以上配置した場合には、記録（情報の書き換え）が行われる情報記憶単位の選択の全ての場合について、１回の記録過程で情報を書き込むことは不可能であるが、複数回の記録過程を行えば、任意の情報を記録できる。
例えば、図４に示す場合において、第１の情報記憶単位と第３の情報記憶単位とに記録を行いたい場合には、１回の記録過程で情報を書き込むことは不可能である。この場合、２回の記録過程で情報を書き込む方法としては、（１）領域Ｅ１１の記録過程と領域Ｅ１３の記録過程とを行う、（２）領域Ｅ１４の記録過程と領域Ｅ１５の記録過程とを行う、（３）領域Ｅ１２の記録過程と領域Ｅ１６の記録過程とを行う、の３つの方法があり、いずれの方法においても２つの記録過程の順序は問わない。
【００４０】
続いて、第１のアドレス配線と第２のアドレス配線の間に、情報記憶単位をｎ個（ｎは自然数）配置した場合を考える。
この場合、第１のアドレス配線の電流量と第２のアドレス配線の電流量による記録領域が、各情報記憶単位の記録動作領域の境界線（合計ｎ本）により分割される。分割される動作領域の数は、ｎ（ｎ＋１）／２となる。
【００４１】
ここで、第１のアドレス配線に最も近い情報記憶単位を第１の情報記憶単位と定義し、第１のアドレス配線から順に番号を付け、第１のアドレス配線から最も遠く第２のアドレス配線に最も近い情報記憶単位を第ｎの情報記憶単位と定義する。
そして、ｎ個全ての情報記憶単位に記録することができる記録領域において、第１のアドレス配線の電流量Ｉｎと、第２のアドレス配線の電流量Ｊ１とを選定する。さらに、第２のアドレス配線に電流量Ｊ１を流したときに、第ｐの情報記憶単位には記録できるが第ｐ＋１の情報記憶単位には記録できないような、第１のアドレス配線の電流量Ｉｐを選定し（ただし、ｐは１以上かつｎ−１以下の整数）、第１のアドレス配線に電流量Ｉｎを流したときに、第ｑの情報記憶単位には記録できるが、第ｑ−１の情報記憶単位には記録できないような、第２のアドレス配線の電流量Ｊｑを選定し（ただし、ｑは２以上かつｎ以下の整数）、任意のｐ，ｑについてＩｐ＜Ｉｐ＋１かつＪｑ−１＞Ｊｑの大小関係が成り立つものとする。
【００４２】
このとき、第１のアドレス配線に電流Ｉｍを流し、かつ第２のアドレス配線に電流Ｊｍを流す（ただし、ｍは１以上かつｎ以下の任意の整数）ことにより、第ｍの情報記憶単位のみの情報を選択的に書き換えることが可能である。
また、整数ｋ，ｌ（１≦ｋ＜ｌ≦ｎ）として、第１のアドレス配線に電流Ｉｌを流し、第２のアドレス配線に電流Ｊｋを流すと、第ｋから第ｌまでの情報記憶単位を同時に書き換えることができる。
【００４３】
（実施例）
ここで、本発明の磁気メモリの構成において、具体的に磁気記憶素子の記憶層の寸法や磁化量を設定して、特性がどのようになるか調べた。
【００４４】
図５に模式的断面図を示すように、磁気メモリを構成した。
この磁気メモリは、第１のアドレス配線（ワード線）２１と第２のアドレス配線（ビット線）２４との間に、第１の情報記憶単位（記憶層）２２及び第２の情報記憶単位（記憶層）２３の２個の情報記憶単位（記憶層）が配置されて成る。
そして、第１の情報記憶単位（記憶層）２２を含む積層構造を有する上層の磁気記憶素子２５と、第２の情報記憶単位（記憶層）２３を含む積層構造を有する下層の磁気記憶素子２６とが形成されている。
【００４５】
上層の磁気記憶素子２５は、上層側から、接続電極３１、磁性層３２、非磁性層３３、磁性層３４、絶縁層３５、磁性層３６、非磁性層３７、磁性層３８、反強磁性層（電極を兼ねる）３９が配置されている。これらの積層構造が、接続電極３１により第１のアドレス配線（ワード線）２１に接続されている。磁性層３２・非磁性層３３・磁性層３４により、２層の磁性層から成り第１の情報記憶単位２２となる記憶層が構成されている。非磁性層３３によって２層の磁性層３２，３４が互いに反平行の磁化を有する。磁性層３６・非磁性層３７・磁性層３８により、積層フェリ構造の磁化固定層が構成されている。磁化固定層の２層の磁性層３６，３８のうち、磁性層３８は反強磁性層３９により磁化の向きが固定され、磁性層３６は記憶層の記憶された情報の基準（参照層）となる。記憶層と磁化固定層との間の絶縁層３５は、記憶層の情報を強磁性トンネル効果で読み出すためのトンネル絶縁層となるものである。反強磁性層３９は電極を兼用し、図示しない配線に接続される。この反強磁性層３９及び第１のアドレス配線２１を通じて、磁気記憶素子２５の積層方向に電流を流すことができる。
【００４６】
下層の磁気記憶素子２６は、上層側から、電極４１、磁性層４２、非磁性層４３、磁性層４４、絶縁層４５、磁性層４６、非磁性層４７、磁性層４８、反強磁性層（接続電極を兼ねる）４９が配置されている。これらの積層構造が、接続電極を兼ねる反強磁性層４９により第２のアドレス配線（ビット線）２４に接続されている。磁性層４２・非磁性層４３・磁性層４４により、２層の磁性層から成り第２の情報記憶単位２３となる記憶層が構成されている。非磁性層４３によって２層の磁性層４２，４４が互いに反平行の磁化を有する。磁性層４６・非磁性層４７・磁性層４８により、積層フェリ構造の磁化固定層が構成されている。磁化固定層の２層の磁性層４６，４８のうち、磁性層４８は反強磁性層４９により磁化の向きが固定され、磁性層４６は記憶層の記憶された情報の基準（参照層）となる。記憶層と磁化固定層との間の絶縁層４５は、記憶層の情報を強磁性トンネル効果で読み出すためのトンネル絶縁層となるものである。電極４１は図示しない配線に接続される。この電極４１及び第２のアドレス配線２４を通じて、磁気記憶素子２６の積層方向に電流を流すことができる。
【００４７】
なお、図５は２個１組の情報記憶単位の部分を示しており、実際には、多数組の情報記憶単位を有して磁気メモリが構成される。
【００４８】
そして、図５に示す構成の磁気メモリにおいて、各層の材料及び膜厚をそれぞれ、接続電極３１を膜厚約３０ｎｍのＴａ膜、記憶層を構成する磁性層３２・磁性層３４・磁性層４２・磁性層４４を膜厚５ｎｍのＮｉＦｅ膜、記憶層を構成する非磁性層３３及び非磁性層４３を膜厚２ｎｍのＲｕ膜、トンネル絶縁層となる絶縁層３５及び絶縁層４５を膜厚１ｎｍの酸化アルミニウム膜、磁化固定層を構成する磁性層３６・磁性層３８・磁性層４６・磁性層４８を膜厚２ｎｍのＣｏＦｅ膜、磁化固定層を構成する非磁性層３７及び非磁性層４７を膜厚０．８ｎｍのＲｕ膜、反強磁性層３９及び反強磁性層４９を膜厚３０ｎｍのＰｔＭｎ膜、電極４１を膜厚約２０ｎｍのＴａ膜と選定した。
また、電極４１と反強磁性層３９との間を、厚さ１００ｎｍの絶縁層で分離した。
ワード線２１及びビット線２４を幅５００ｎｍ・厚さ２００ｎｍとして、さらに情報記憶単位２２，２３との対向面以外の３面に厚さ２０ｎｍのＮｉＦｅ軟磁性膜を設けた構成とした。
そして、情報記憶単位２２，２３の平面形状が、長軸４００ｎｍ・短軸３００ｎｍの楕円形状であり、その長軸をワード線２１及びビット線２４に対して４５度の角度をなすようにパターニングした。
このように選定した構成で、各層を形成することにより、図５に断面構造を示した磁気メモリを作製した。
【００４９】
作製した磁気メモリにおいて、異なる１６組（３２個）の情報記憶単位を選び、この１６組の情報記憶単位に対して、１０回記録を行って正しく記録された確率を求めた。そして、ワード線２１の電流量及びビット線２４の電流量の組み合わせを変えて、それぞれの組み合わせにおいて測定を行った。
【００５０】
測定結果を図６に示す。
図６においては、第１の情報記憶単位２２の動作境界線Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂ，Ｌ１Ｃを実線で示し、第２の情報記憶単位２３の動作境界線Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂ，Ｌ２Ｃを破線で示している。また、動作境界線Ｌ１Ａ及びＬ２Ａは、全く記録されない領域と少なくとも１度は記録される領域の境界である。動作境界線Ｌ１Ｂ及びＬ２Ｂは、正しく記録された確率が５０％の境界線である。動作境界線Ｌ１Ｃ及びＬ２Ｃは、全て正しく記録された領域と少なくとも１度は正しく記録されなかった領域との境界である。
【００５１】
図６より、例えばワード線電流８ｍＡ・ビット線電流１５ｍＡとすると、第１の情報記憶単位２２は記録されるが、第２の情報記憶単位２３は記録されないことがわかる。一方、ワード線電流１５ｍＡ・ビット線電流８ｍＡとすると、第１の情報記憶単位２２は記録されず、第２の情報記憶単位２３は記録がされることがわかる。また、ワード線電流及びビット線電流を共に１５ｍＡとすると、第１の情報記憶単位２２及び第２の情報記憶単位２３の両方に記録が可能であることがわかる。
従って、ワード線の電流及びビット線の電流を変えることにより、全ての状態を記録することが可能である。
【００５２】
なお、本発明の磁気メモリにおいて、間違いをなくして正しく記録を行うためには、分割されたそれぞれの領域が広い必要があるので、情報記憶単位同士の間隔を広くして、２種類の配線からそれぞれの情報記憶単位の記憶層にかかる電流磁場の大きさに充分差を付けるのが好ましい。
さらには、２種類の配線にそれぞれ軟磁性の被覆を形成すると、電流量に対する磁場強度が大きくなると共に、配線と情報記憶単位との距離に対する磁場変化も大きくなるので、より好ましい。
【００５３】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】Ａ  本発明の一実施の形態の磁気メモリの概略構成図（斜視図）である。  Ｂ  図１Ａの磁気メモリのアドレス配線の交点付近の概略断面図である。
【図２】Ａ  ワード線とビット線の真ん中の位置に情報記憶単位を配置した場合の動作領域を示す図である。  Ｂ  ワード線に近くビット線から遠い位置に情報記憶単位を配置した場合の動作領域を示す図である。  Ｃ  ワード線から遠くビット線から近い位置に情報記憶単位を配置した場合の動作領域を示す図である。
【図３】図１の磁気メモリの各磁気記憶素子（情報記憶単位）の動作領域を示す図である。
【図４】ワード線とビット線との間に３つの情報記憶単位を配置した場合のワード線電流及びビット線電流に対する動作領域を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態の磁気メモリの概略構成図（断面図）である。
【図６】図５の磁気メモリのワード線電流及びビット線電流に対する動作領域を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  第１のアドレス配線、２，３  磁気記憶素子（情報記憶単位）、４  第２のアドレス配線、１０  記憶層、１１，１２，１３，１４，３２，３４，３６，３８，４２，４４，４６，４８  磁性層、２１  第１のアドレス配線（ワード線）、２２，２３  情報記憶単位（記憶層）、２４  第２のアドレス配線（ビット線）、２５，２６  磁気記憶素子、３３，３７，４３，４７  非磁性層、３５，４５  絶縁層、３９，４９  反強磁性層
【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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