(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定層と称する、磁界の向きが固定された第１の磁性体層（１２）と、
自由層と称する、磁界の向きを変更することができる第２の磁性体層（１６）と、
固定層と自由層とを隔離する絶縁又は半絶縁層（１４）と、
前記層の内部に、層の面と直交方向に電子流を流す手段（２２、２４）と、
該固定層または該自由層が当該電流を構成する電子のスピンを極性化可能であり、
少なくとも、前記自由層（１６）が、１つの導電性非磁性体層（１６２）によって隔てられた、逆方向に磁化された２つの磁性体層（１６１、１６３）からなり、該磁性体層のうちの一方が導電性の基板と接合している第１の３層積層構造からなる電磁装置であって、
前記層の内部に層の面と直交方向に電子流を流す手段（２２、２４）は、１つの方向とその逆の方向に層の内部に電子流を流す書き込み手段であることを特徴とする電磁装置。
【請求項２】
前記第１の磁性体層（１２）は、導電性非磁性体層（１２２）と、当該導電性非磁性体層で隔てられ、逆向きに磁化された２つの磁性体層（１２１，１２３）からなる第２の３層積層構造によって構成され、当該第２の３層積層構造は第２の３層積層構造の磁化の向きを固定する第１の反強磁性交換層（１０）によって覆われていることを特徴とする請求項１に記載の電磁装置。
【請求項３】
前記第１の３層積層構造に含まれる２つの磁性体層（１６１，１６３）の厚さが同じである請求項１に記載された装置。
【請求項４】
前記第１の３層積層構造、および／または、第２の３層積層構造は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉおよびこれらの合金からなる群から選択されたものからなる請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の３層積層構造は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉおよびこれらの合金からなる群から選択されたものからなる請求項１に記載の装置。
【請求項６】
第１の３層積層構造、および／または、第２の３層積層構造の導電性非磁性体層（１６２，１２２）は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、ＰｔおよびＡｇからなる群から選択された金属であるに請求項２に記載の装置。
【請求項７】
第１の３層積層構造の導電性非磁性体層（１６２）は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、ＰｔおよびＡｇからなる群から選択された金属である請求項１に記載の装置。
【請求項８】
第１の反強磁性交換層（１０）は、Ｍｎベースの合金である請求項２に記載の装置。
【請求項９】
該電子流は所定の電流密度以上を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
さらに、前記層構造内に、前記所定の電流密度より小さい電流を流すことができ、積層構造の端子位置での電圧を測定する手段を有する読み出し手段を具備する請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
行（８０）と列（９０）でアドレス可能な記憶セルからなるマトリックスを具備する記憶素子であって、それぞれの記憶セルは、請求項１に記載された電磁装置（６０）によって構成され、該電磁装置（６０）と直列接続された電流切り替え手段（７０）を具備し、各電磁装置（６０）はアドレッシング行（８０）に、各電流切り替え手段（７０）はアドレッシング列（９０）に接続されていることを特徴とする記憶素子。
【請求項１２】
さらに、リファレンス列（１００）を具備し、特定の行（８０）と特定の列（９０）が交差する位置にある前記電磁装置の接点において読み出された電圧と同じ行（８０）とリファレンス列（１００）の交差位置にある電磁装置の端子において読み出された電圧とを比較する手段を具備する請求項１１に記載の記憶素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３層の積層構造を有する磁気スピン極性化装置および当該装置を使用した記憶装置に関する。
本発明にかかる装置は、電子工学の分野、特に記憶セルおよびＭＲＡＭ（磁気ランダムアクセスメモリ）形式の記憶素子又はダイレクトアクセス磁気記憶素子に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
常温で高い反磁性を有する磁気トンネル接合（ＭＴＪ）の開発に伴ない、ＭＲＡＭ型の磁気記憶素子の利用が増加している。添付の図１Ａと１Ｂは、この種のＭＴＪ接合の構造と機能の概念を示すものである。
【０００３】
接合構造を符号２で示す。接合構造は、２つの磁性体層と、その間に挟まれた酸化物層からなる。この構造は、各層の面に対して直交する方向に電流が流れ、さらにスピンバルブのような作用を有する。磁性体層の内の一方は、外部磁界によって磁界の向きを変えることができるので、「自由」であると称し（２つの方向をむいた矢印で示す）、他方の磁性体層は、磁界の向きが反強磁性交換層によって固定されているので、「固定」されている（一方をむいた矢印で示す）と称する。磁性体層の磁界が反対方向を向いている時は、接合部の抵抗が大きく、磁界の向きが平行である時は抵抗が小さい。材料を適切に選択すれば、上述の２つの状態間の抵抗値の変化が、４０％程度に達するようにすることができる。
【０００４】
接合構造（２）は、切り替えトランジスタ（４）と電流供給ライン（６）の間に位置する。電流供給ラインを流れる電流は磁界（７）を発生させる。電流供給ライン（６）と直交する導体（８）（この場合には図面の紙面に対して直交方向を向いている）は、（紙面の向きと平行な）第２の磁界（９）を発生させる。
【０００５】
「書き込み」モード（図１Ａ）では、トランジスタ（４）はブロックされている。電流は電流供給ライン（６）と導体（８）を流れる。接合構造（２）は従って２つの直交する磁界にさらされることになる。一方は、逆向きの磁界を低減するための、自由層の磁化困難軸方向の磁界であり、他方は、磁化の向きを逆転させて記憶セルに書き込みを行うために磁化容易軸の向きに加えられる磁界である。それぞれの磁界の強さは単独では磁化の向きを逆転させるには不十分なので、基本的に、ライン（６）と（８）の交差部分に位置する記憶セルの磁化のみが逆転する。
【０００６】
「読み出し」モード（図１Ｂ）では、トランジスタは、そのベース内を正方向の電流のパルスが流れる飽和状態（つまり、最大電流がトランジスタ内を流れる）に維持される。ライン（６）を流れる電流は、トランジスタが開放状態となっている記憶セルのみを流れる。この電流によって接合構造の抵抗を測定することができる。リファレンス記憶セルと比較することによって、記憶セルの状態（「０」又は「１」）を決定することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような書き込みメカニズムは、接合構造のネットワークでは以下のような課題を有する。
【０００８】
１）外部磁界の影響によって自由層の磁化の向きが逆転するが、当該逆向きの磁界は統計的に分布しているので、アドレスライン６に添って発生した磁界の影響によって隣接する接合構造の磁化の向きが偶然に逆転する場合がある。密度の高い記憶素子の場合には、記憶セルの大きさは明らかにミクロンオーダーよりも小さく、アドレスエラーの数が増加する。  
【０００９】
２）記憶セルの大きさを小さくすると個々の逆転した磁化の向きによる磁界の強さが増大する。従って、記憶セルに書き込みを行うために必要な電流が増大し、電力小比を増大させる。
【００１０】
３）書き込みには９０度の角度を有する２つの電流ラインが必要で、このラインのために使用できる部分の密度が制限される。
【００１１】
４）アドレスエラーの危険性を最小限に抑えることが必要であるとの条件においては、使用される書き込みモードでは、同時に１つの記憶セルに対する書き込みのみが可能である。
【００１２】
最近になって、磁化の逆転を外部の磁界ではなく層の平面と直角方向に形成された積層構造内を流れる電子によって行う、別の種類の磁気装置が現れた。この種の装置は、米国特許第５６９５８６４号に記載されている。そこで採用されているメカニズムは、電子間の磁気モーメントの転写と、自由層の磁化に基づくものである。この種のシステムでは、電力消費を低減するために、積層構造はすべて導電性の層から構成される。この構造は以下に記載する課題を有する。
【００１３】
ａ）装置の電気抵抗が非常に小さいために、端子に供給すべき電流が、従来のシステムに比較して非常に大きい。
【００１４】
ｂ）大電流を確保するためには寸法の大きなトランジスタが必要であり、そのために、記憶素子の記憶密度が制限される。
【００１５】
ｃ）電気抵抗変化の幅が非常に小さく（２〜３％）、そのために出力電圧が制限される。
【００１６】
ｄ）ＭＲＡＭへの適用に関連して、前記特許は、３つの導体レベルと２つの電源について言及している。中央の導体は自由層の磁化反転のために使用される極性を有する電流を集めるために使用される。従って、装置が複雑である。
【００１７】
従って、本発明はこれらの課題を克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は自由層の磁化反転が発生する臨界電流密度を低減することを目的とする。発明者は鋭意検討した結果、この臨界電流密度は、自由層の空間的磁化解除磁界と関連していることを発見した。この知見に基づき、本発明は、この磁化解除磁界が非常に小さいかあるいは存在しない装置を提案するものである。この目的を達成するために、３層からなる積層構造（この構造を、以下では、「３層積層構造」または単に「３層構造」と称する）を使用し、当該積層構造は非磁性体でかつ導電性を有する層によって分離された２つの磁性体層を具備し、該非磁性導電層は十分に薄く、２つの磁性体層が逆向きに磁化されるよう両者をカップリングする。このように構成されたシステムは磁化解消磁界を有しない（あるいは非常に小さい）。出願人はこの積層構造を「合成」と称することにする。
【００１９】
より正確にいえば、本発明は、
・「固定」層と称する、磁界の向きが固定された第１の磁性体層と、
・「自由」層と称する、磁界の向きを変更することができる第２の磁性体層と、
・固定層と自由層とを隔離する絶縁又は半絶縁層と、
・前記層の内部に層と直交方向に電子流を流す手段と、
・当該電子のスピンを極性化する手段とを具備する電磁装置であって、
少なくとも前記自由磁性体層が１つの非磁性体からなる導電層によって隔てられた逆方向に磁化された２つの層からなる第１の３層積層構造であることを特徴とする。
【００２０】
１つの設計例では、間に挟まる層自体が３層積層構造を有し、この第２の積層構造は、前記第２の３層積層構造の磁化の向きを固定する反強磁性交換層によって覆われている。
【００２１】
他の設計例では、装置は非磁性導電層によって前記第１の３層積層構造から隔てられた第３の３層積層構造を有し、この第３の３層積層構造は、当該第３の３層積層構造の磁化の向きを固定する第２の反強磁性交換層に搭載されている。
【００２２】
第１および／または第２および／または第３の３層積層構造の磁性体層に使用する材料は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉおよびこれらの合金からなる群から選択するのが好ましい。
【００２３】
第１、および／または、第２、および／または、第３の３層積層構造の非磁性導電層は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、ＰｔおよびＡｇからなる群から選択された金属であるのが好ましい。
【００２４】
第１、および／または、第２の反強磁性層は、Ｍｎベースの合金（例えば、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ）から構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１Ａと１Ｂは、外部磁界を用いてトンネル効果磁気接合に２値データを読み書きするための従来装置である。
【図２】本発明の第１の設計例に基づく装置の断面である。
【図３】図３Ａと３Ｂは、前記第１の設計例において、「０」または「１」が書かれている状態に対応した磁界の向きを示すものである。
【図４】図４Ａと４Ｂは、異方性が弱い場合と強い場合について、磁化の、層の平面と平行なＯｙ軸と、層の平面と直交するＯｚ軸に対応した成分の過渡変化を示すものである。
【図５】本発明の第２の設計例に基づく装置の断面である。
【図６】図６Ａと６Ｂは、前記第２の設計例において、「０」または「１」が書かれている状態に対応した磁界の向きを示すものである。
【図７】本発明に基づく装置をマトリックス上に用いた記憶素子の概念図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
トンネル接合装置内を動く電子のスピン極性化現象の原理を以下に概説する。導電体内を流れる電流を構成する電子のスピンは、特別な理由が無ければ特定の方向を向いていない。この電流が特定の方向に磁化された磁性体層を流れると、電子のスピン方向は磁性モーメント交換現象によって方向付けられ、当該磁性体層から出てくる電子は特定方向に極性化されたスピンを有する。したがって、この種の層（あるいは複数の層）は「極性化装置」を構成する。この現象は、電流の向きに従って、（層内の）転写と（層からの）反射の両方について生じる。この現象は、さらに、特定方向のスピンを有する電子を特定の方向に通すことによって逆方向にも作用させることができる。この場合の層の機能は、分析装置である。
【実施例】
【００２７】
本発明に基づく第１の設計例は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる絶縁層の両側に３層構造を２つ設けてトンネル機能を利用するものである。３層構造の内の一方は、反強磁性層との交換カップリングによって磁化の方向が固定されている。この層は、（書き込み時の）極性化装置と（書き込みと読み出し時の）分析装置の２つの機能を有する。３層は、第２の３層構造との静的磁気カップリングを排除して、外部の保証磁界無しに記憶素子の使用を可能にするように選択される。他の３層構造はスピンの極性化方向を自由に変更することができる。当該層は、書き込み時間を低減するために、平面内において磁化容易軸と磁化困難軸からなる異方性を有する。磁化解除磁界の影響を排除してこの層の磁化を容易に面外にプリセッシングすることができるように、３層システムの磁性体層の厚さはほぼ同じである。
【００２８】
書き込みモードでは、接合構造を通過する臨界電流密度以上の電流は、極性化された電子の磁気モーメントを自由層の電子の磁気モーメントに転写することによって（酸化物層に最も近い）自由層に磁化のプリセッションとアラインメントを生じさせる。接合構造の接点における電圧は、自由層の磁化の程度を観測するために使用することができる。書き込みは直流によってもパルス上の電流によっても行うことができ、パルスの継続時間は磁界反転プロセスに基づいて調整する。
【００２９】
読み出しモードでは、臨界電流密度よりも低い電流が接合構造を流れ、装置の磁気的状態を読み出すことができるので、当該装置は記憶セルとして働くことになる。
【００３０】
図２は、第１の設計例を示すものである。図に示したように、装置は２つの３層積層構造（又は「合成」）（１２）と（１６）を具備し、一方は固定層（１２）他方は自由層（１６）である。図に示した変形例では、装置は上から下に向けて、反強磁性交換層（１０）、固定層（１２）、絶縁非磁性体層（１４）、自由層（１６）、磁性トンネル接合を形成するアセンブリ要素（１８）を具備する。接合構造は導電性の基板（２０）に搭載され、導体（２２）とトランジスタ（２４）の間に位置する。
【００３１】
図に示した設計例では、固定層（１２）は、非磁性導電層（１２２）によって分離された２つの磁性体層（１２１）と（１２３）を有する３層構造である。同様に、自由層（１６）は、磁性体非導電層（１６２）によって分離された２つの磁性体層（１６１）と（１６３）からなる３層構造である。
【００３２】
いずれの３層構造（１２）と（１６）においても、２つの磁性体層の磁化の方向は、磁化の方向を示す逆向きの２つの矢印で表されているように、互いに逆向きである。この逆向きの磁化は磁性体層の間の非常に強い反強磁性カップリングに起因するものである。磁性体層（１２１）、（１２３）の厚さは、自由層（１６）に静的磁性カップリングが生じないように同じであることが好ましい。
【００３３】
自由層（１６）は固定層（１２）と類似の特徴を有する。しかし、自由層は交換に関して制限されていないので、スピン方向が極性化された電流が流れると磁化の向きが変化する。この変化は電子の磁気モーメントが層の磁化に転写されることに対応するものである。バリア（１４）は、酸化アルミニウム又はチッ化アルミニウムからなるのが好ましく、該バリアは広く知られた方法（プラズマ酸化法、サイトでの自然酸化、原子酸素源等）によって製造することができるものである。
【００３４】
図３Ａは「０」の書き込みを、図３Ｂは「１」の書き込みを示す。これらの図では、電流供給源やトランジスタは図示していない。方向は直交するＯｘｙｚ軸に基づいて表現するが、ここでＯｚ方向は層の平面と直交する方向である。さらに、図４Ａに、層（１６１）の磁化の成分Ｍｙの符号が変化する様子を、図４Ｂには磁化反転に対応するプリセッションの動きにおけるＭｚ成分の振動を示した。
【００３５】
「０」を書き込むためには、正の方向の電流（直流又はパルス電流）が積層構造を流れ、つまり、上から下向きに（従って、トランジスタに向けて）流れる。電子のスピンは層（１２３）で（−ｙ）方向に極性化される。電子は磁気モーメントを層（１６１）のモーメントに転写し、層（１６１）の磁化は結果的に層（１２３）の磁化と同じ向きになる。層（１６１）とは逆向きにカップルされた層（１６３）もまた磁化の向きがそろうことになる。磁気モーメントを転写する間、層（１６１）の磁化は、図４Ｂに示したように、成分Ｍｚが時間と共に振動して、軸（−ｙ）周りにプリセッションを行う。プリセッションの三角錐が形成する角度が９０度を超えると、回転方向が反転して磁化の向きは（＋ｙ）方向になる。反転のために必要なプリセッションの数は対象平面が有する異方性の程度に依存する。異方性が弱ければ（図３０と３２参照）、反転には多くのプリセッション振動を必要とするが、臨界電流の値は小さい。異方性の程度が大きいと（グラフ３１と３４）、反転に要する時間は短いが、異方性に打ち勝つために大きな電流が必要になる。
【００３６】
既に述べたように、直流又はパルス状の電流を用いて書き込みを行うことができる。パルス上の電流の場合には、パルスの継続時間は反転を完了させるために十分な長さでなければならない。接続構造の端子で電圧を測定することによって反転をモニターすることができる。層（１２３）と（１６１）の磁化の方向が平行であれば、トンネル効果による電子転写の確率が高くなるために接合構造の抵抗は小さい。反転が完全に行われなければ、電気抵抗は大きい。リファレンスとして用いる接合構造の端子で測定した電圧と比較することによって、装置の磁気的状態を決定することができる。磁気的状態のモニター時に、層（１２３）（交換によって固定されている）は自由層（１６１）の磁化方向をモニターするための分析装置として作用する。
【００３７】
「１」を書き込むためには、図３Ｂに示したように、逆符号の電流を流す。「０」の状態から開始して、主として（−ｙ）方向に極性化された層（１６１）内の電子が層（１２３）を流れ、（＋ｙ）方向に極性化された少数の電子が層（１２３）の前面に蓄積される。図３Ｂに示すように、層（１６１）とは逆向きのスピンを有するこれらの電子は、その磁気モーメントを層（４１）のモーメントに転写して、層（１６１）の磁化の向きが反転されるまでプリセッションを生じさせる。この磁気的状態が「１」の書き込みに対応し、接合構造の抵抗は最大値になる。
【００３８】
読み出しにおいては、臨界電流密度より小さい電流を流して、出力される電圧をリファレンス接合構造の電圧と比較することで装置の磁気的状態を決定する。
【００３９】
第２の設計例では、装置は３つの３層構造を有しており、３層構造の内の２つは例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる絶縁層のそれぞれの側に位置する。この３層構造の内の１つの磁化の方向は反強磁性層との交換カップリングによって固定されている。当該層は、（書き込み時の）極性化装置と、（書き込みおよび読み出し時の）分析装置の、２つの機能を有する。３層構造の目的は、第２の３層構造の静的磁気カップリングを排除して外部磁界無しに記憶素子を使うことができるようにすることである。他の３層構造はスピンの極性を自由に変更することができる。この層は、書き込み時間短縮のために、磁化容易軸と磁化困難軸とを含む異方性を有する。この３層構造の磁性体層の厚さは、磁化解除磁界の影響を排除するために等しくされている。当該装置は、さらに、好ましくは磁化の方向を維持するために反強磁性層との交換によって固定された３層積層構造からなる導電性非磁性体層からなるトンネル接合を有する極性化装置を別に具備している。
【００４０】
図５は、第２の設計例を示すものである。３つの３層構造をそれぞれ（１６）、（１２）と（３２）で参照する。第３の３層構造（３２）は、導電性非磁性体層（３０）によって第１の３層構造（１６）と分離されている。当該第３の積層構造は、導電性非磁性体層（３２２）によって分離された２つの磁性体層（３２１）と（３２３）を具備する。３層構造は反強磁性カップリング層（３４）に搭載されており、したがって、層（３２３）と（３２１）の磁化方向は固定されている。第３の３層構造（３２）の磁化の向きは、従って第２の３層構造（１２）同様に固定されている。これらの構造体は、導電性の基板（３６）に搭載されている。
【００４１】
第１と第３の３層構造を分離している層（３０）は貴金属からなるものであっても良い。当該層の厚さは、３層構造（１６）と（３２）との間で好ましくない磁気カップリングを生じないように、３ないし１０ｎｍ程度の範囲である。
【００４２】
磁化状態「１」と「０」の書き込みは、図６Ａと６Ｂに示したように、電流の向きを選択することによって前述と同様に行われる。第３の３層構造（３２）を追加したことによって磁気状態が２倍安定し、臨界電流密度の値を半分に低減することができる。「０」を書き込む場合（図６Ａ）には、グラフ１２３で（−ｙ）方向で示した（図に示していないが通常の直交３次元Ｏｘｙｚ座標系における）極性化された電子の流れが、電子のモーメントを層（１６１）に転写することによって層（１６１）の極性をそろえ、電子は（−ｙ）方向に極性化されたままで層（１６３）に入った後に（＋ｙ）方向の極性に変化するが、層（１６１）と（１６３）の間の反強磁性交換が電子によるカップリングに比較して遥かに強いので、層（１６３）の極性が反転することはない。層（３２１）のレベルに到達すると、大部分の電子は層（３０）と（１６３）に蓄積され、層（１６３）の磁化方向を安定させる。従って、極性化装置（３２）が極性化された電子の反射によって作動するのに対して、極性化装置（１２）は極性化された電子の転写によって作動すると考えることができる。
【００４３】
「１」を書き込むためには、極性化装置の役目は逆転するが、安定化と臨界電流密度を低減する効果は同じである。
【００４４】
極性化装置（３２）は層（１６）の静的磁気カップリング磁界を排除し、層（１２１）と（３２３）との間に同じ交換方向を提供して、反強磁性交換層（１０）と（３４）を磁気的にソーティングすることを可能にする。１つの反強磁性材料を使用するシステムにおいて反対向きの交換方向を定義することは現実的には困難である。
【００４５】
読み出しは、第１の設計例で示したのと同様に、臨界電流密度よりも電流密度が小さい電流を流して、測定された電圧をリファレンス接合構造の電圧と比較することによって行うことができる。
【００４６】
上述の２つの設計例を比較して以下の表にまとめた。表の用語の定義を以下に記載する。
ｔ：磁化の向きを反転させる磁性体層の厚さ、
Ｍｓ：磁化の向きを反転させるべき層が磁気的飽和状態である時の磁化の強さで、ＣｏＦｅの場合には、Ｍｓ＝１５００ｅｍｕ／ｃｃである、
Ｈｋ：磁化方向を反転させるべき磁性体層の異方性の程度、
Ｊｃ（書き込み）：記憶セルに書き込みを行うための電流密度、
ＲＡｍａｘ：トンネル接合構造の表面積と電気抵抗との積で、書き込み電圧が０．６Ｖを超えないように定義されたもの、
Ｊｃ（読み出し）：ＲＡｍａｘで読み出し電圧が０．３Ｖである時の、読み出し電流密度、
ａｍｉｎ：超常磁性体限界に到達する前の（正方契機億セルに対する）記憶セルの一方の側面の最小限の大きさである。
【００４７】
ａｍｉｎの大きさは、ａｍｉｎ＝（８４ｋＢＴ／ＭｓＨｋｔ）１／２によって計算することができる。ここで、８４の値は、摂氏１００°における１００年間のサービスを前提に算出したものである。
【００４８】
設計例                                １            ２
ｔ（ｎｍ）                              ５            ５
Ｍｓ（ｅｍｕ／ｃｃ）              １５００      １５００
有効Ｈｋ（Ｇ）                        ４０          ４０
Ｊｃ（書込）  （Ａ／ｃｍ２）      ３．２ｘ１０５    １．６ｘ１０５
ＲＡｍａｘ（Ω・μｍ２）            １８８        ３７５
Ｊｃ（読出）  （Ａ／ｃｍ２）      １．６ｘ１０５    ８ｘ１０４
ａｍｉｎ（μｍ）                    ０．１２        ０．１２
【００４９】
上述の表から、本発明においては妥当な積ＲＡ（＞１００Ω・μｍ２）を有する接合構造と整合する低い書き込み電流密度を実現することができることが分かる。このような積ＲＡはプラズマ酸化または通常の位置での自然酸化によって得ることができる。
【００５０】
最後に、図７に、行列によってアドレス可能なマトリックス上の記憶セルによって構成された記憶素子を示す。各記憶セルは、抵抗要素（６０）で代表される積層構造とトランジスタで構成されるスイッチ要素（７０）を有する本発明に基づく装置を具備する。各積層構造は、アドレッシングのための行（８０）に接続され、トランジスタのベース（又はゲート）はアドレッシングのための列（９０）を有する。行（８０）は「ビットライン」と呼ばれ、列は「ワード（又はデジット）ライン」と呼ばれる。行（８０）は行アドレッシング回路（８５）の出力段に接続され、列（９０）は列アドレッシング回路（９５）の出力段に接続される。
【００５１】
ビットシーケンス（例えば、１００１１０）の書き込みを行う時は、対応する列のトランジスタを開にするために適切なパルスによって列アドレスが呼び出されて、各ラインに所定の極性を有する電流のパルスを送り込む（図示した例では、順に＋− −＋＋−）。従って、記憶装置の当該列のすべてのビットに対する書き込みは同時に行われる。
【００５２】
この複数アドレッシングプロセスは、導入部で説明したように、本発明の場合には、隣接するセルに、意図に反して書き込みを行ってしまう危険無しに、記憶セルに書き込みを行なうことができるので可能になるものである。
【００５３】
記憶素子のどこか、例えば中央部に、リファレンス列（１００）を設けることによって読み出しを行うことができる。読み出し電流が列（９０）の記憶セルを流れるとき、記憶セルの読み出し電圧はそれぞれ同じ行のリファレンス列の記憶セルの読み出し電圧と比較される。
【００５４】
このような列に対する書き込みと読み出しメカニズムによって、記憶素子のサイクル時間を顕著に低減することができる。
【図１】
0005148566.tif 000002
【図２】
0005148566.tif 000003
【図３】
0005148566.tif 000004
【図４】
0005148566.tif 000005
【図５】
0005148566.tif 000006
【図６】
0005148566.tif 000007
【図７】
0005148566.tif 000008