(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化固定層、磁化自由層、及び前記磁化固定層と前記磁化自由層とを接続する非磁性層を有する磁気抵抗効果素子と、
前記磁化固定層と前記磁化自由層間に交流電流が重畳された直流電流を供給する重畳電流供給手段と、
を備えることを特徴とする磁気デバイス。
【請求項２】
前記交流電流は、前記磁化自由層の磁化方向の固有振動数に対応する周波数成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気デバイス。
【請求項３】
前記磁化固定層は前記非磁性層の一方の端面に接続され、前記磁化自由層は前記非磁性層の他方の端面に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気デバイス。
【請求項４】
前記磁化固定層及び前記磁化自由層の双方は、前記非磁性層の一方の端面に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気デバイス。
【請求項５】
前記非磁性層は、非磁性絶縁層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項６】
前記非磁性層は、半導体層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項７】
前記磁化固定層及び前記磁化自由層間のチャネルが前記半導体層内に形成されるように前記半導体層に対して電圧を印加可能な電極層をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の磁気デバイス。
【請求項８】
磁化固定層、磁化自由層、及び前記磁化固定層と前記磁化自由層とを接続する非磁性層を有する磁気抵抗効果素子と、
前記磁化固定層と前記磁化自由層間に交流電流が重畳された直流電流を供給する重畳電流供給手段と、
前記磁化固定層と前記磁化自由層間に直流電流を供給する直流電流供給手段と、
を備えることを特徴とする磁気メモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気デバイス及び磁気メモリに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子が有する電荷の性質のみではなく、電子が有するスピンの性質をも利用するスピンエレクトロニクスに対する研究が注目されている。この分野の研究において発見された興味ある現象の一つとして、スピン注入磁化反転を挙げることができる。スピン注入磁化反転とは、一定の方向に磁化方向が揃った強磁性体内に、その磁化方向とは反対方向にスピン偏極した電子を注入すると（即ち、その磁化方向とは反対方向に偏極したスピン偏極直流電流を供給すると）、その強磁性体内の磁化方向が反転する現象である（非特許文献１参照）。このようなスピン注入磁化反転を利用した高性能・高機能な磁気デバイスの実現に向けた研究が現在進められている。
【０００３】
従来は磁気デバイス内の強磁性体の磁化方向を反転させるためには一般的に外部磁場を印加していた。それに対して、スピン注入磁化反転現象を利用すれば外部磁化を印加することなく磁気デバイス内の強磁性体の磁化方向を反転させることができる。そのため、スピン注入磁化反転現象を利用すれば、高性能・高機能なデバイスが実現できると期待されている。
【０００４】
例えば、不揮発性の磁気メモリであるＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）は、強磁性体の磁化方向を制御することで情報を記録している。そして、従来ＭＲＡＭが有する強磁性体の磁化の向きは、その強磁性体に隣接して設けられた電線に電流を流すことによって生じる誘導磁界を用いて制御していた。それに対して、特許文献１に記載された発明においては、ＭＲＡＭが有する強磁性体の磁化方向の制御にスピン注入磁化反転を利用している。このようにして、高記録密度のＭＲＡＭが実現できると期待されている。
【非特許文献１】大谷義近、木村崇、「スピン流を用いた磁化状態操作」、社団法人日本応用磁気学会、第１４５回研究会資料、スピン流駆動デバイスの最前線、ｐ．３１−３６、２００６年１月３０日
【特許文献１】米国特許第６，７１４，４４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のようなスピン注入磁化反転を起こすためには、磁気デバイスが有する強磁性体に対して、あるしきい値以上の大きさのスピン偏極電流を流す必要がある。このスピン注入磁化反転を起こすのに必要なスピン偏極電流の大きさのしきい値（以下、「磁化反転しきい値」という。）が大きいと、磁気デバイスの消費電力の増大や、磁気デバイスの短寿命化といった問題が発生する。しかしながら、磁化反転しきい値を低減させることが可能な具体的な磁気デバイスの構造については、これまで知られていなかった。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、磁化反転しきい値が従来よりも低減された磁気デバイス、及びそのような磁気デバイスを用いた磁気メモリを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するため、本発明に係る磁気デバイスは、磁化固定層、磁化自由層、及び磁化固定層と磁化自由層とを接続する非磁性層を有する磁気抵抗効果素子と、磁化固定層と磁化自由層間に交流電流が重畳された直流電流を供給する重畳電流供給手段とを備えることを特徴とする。ここで、直流電流とは、直流パルス電流や矩形波電流などを含むものとする。
【０００８】
本発明の磁気デバイスによれば、重畳電流供給手段によって磁化固定層と磁化自由層間に電流が供給されると、磁化固定層内の電子はスピン偏極しているため、磁化自由層内にスピン偏極電流が供給される。さらに、重畳電流供給手段は交流電流が重畳された直流電流を供給するため、磁化自由層内に供給されるスピン偏極電流は、スピン偏極交流電流が重畳されたスピン偏極直流電流となる。
【０００９】
磁化自由層内にスピン偏極交流電流が供給されると、磁化自由層の磁化方向は歳差運動を行う。そして、この状態で磁化自由層内にさらにスピン偏極直流電流が供給されるため、スピン偏極直流電流のスピン偏極方向が磁化自由層の磁化方向と反対方向であれば、磁化自由層の磁化方向は容易に反転する。即ち、本発明に係る磁気デバイスでは、従来のように磁化自由層の磁化方向を歳差運動させていない状態で磁化自由層内にスピン偏極直流電流を供給した場合と比較して、磁化自由層の磁化方向を容易に反転させることができる。その結果、本発明に係る磁気デバイスは、磁化反転しきい値が従来よりも低減されることとなる。
【００１０】
さらに、交流電流は、磁化自由層の磁化方向の固有振動数に対応する周波数成分を含むことが好ましい。これにより、磁化自由層内に供給されたスピン偏極交流電流によって、磁化自由層の磁化方向を容易に歳差運動させることが可能となる。その結果、磁化反転しきい値がより低減された磁気デバイスが得られる。
【００１１】
さらに、磁化固定層は非磁性層の一方の端面に接続され、磁化自由層は非磁性層の他方の端面に接続されていることが好ましい。これにより、磁気抵抗効果素子の積層方向に沿って交流電流が重畳された直流電流が流れる磁気デバイスが得られる。
【００１２】
また、磁化固定層及び磁化自由層の双方は、非磁性層の一方の端面に接続されていることが好ましい。
【００１３】
さらに、非磁性層は、非磁性絶縁層であることが好ましい。これにより、磁気抵抗効果素子はトンネル磁気抵抗効果素子となる。その結果、トンネル磁気抵抗効果素子の高い磁気抵抗変化率を利用した磁気デバイスが得られる。
【００１４】
また、非磁性層は、半導体層であることが好ましい。これにより半導体デバイスに容易に応用可能な磁気デバイスが得られる。
【００１５】
さらに、磁化固定層及び磁化自由層間のチャネルが半導体層内に形成されるように半導体層に対して電圧を印加可能な電極層をさらに備えることが好ましい。これにより、磁化固定層及び磁化自由層の一方をソース電極、他方をドレイン電極とし、電極層をゲート電極とすることにより、この磁気デバイスはスピントランジスタとなる。その結果、従来よりも磁化反転しきい値が小さいスピントランジスタが得られる。
【００１６】
また、本発明に係る磁気メモリは、磁化固定層、磁化自由層、及び磁化固定層と磁化自由層とを接続する非磁性層を有する磁気抵抗効果素子と、磁化固定層と磁化自由層間に交流電流が重畳された直流電流を供給する重畳電流供給手段と、磁化固定層と磁化自由層間に直流電流を供給する直流電流供給手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
これにより、重畳電流供給手段を用いたスピン注入磁化反転で磁化自由層の磁化方向を変化させることにより、記録情報の書き込みを行うことができる。また、直流電流供給手段を用いて磁気抵抗効果素子に直流電流を流し、その際の磁気抵抗効果素子の抵抗値から磁化自由層の磁化方向を判定することによって、記録情報の読み込みを行うことができる。さらに、上述の磁気デバイスの場合と同様に、磁気抵抗効果素子の磁化自由層の磁化反転しきい値は従来よりも低減されている。その結果、磁化反転しきい値が低減された磁気メモリが得られる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、磁化反転しきい値が従来よりも低減された磁気デバイス、及びそのような磁気デバイスを用いた磁気メモリが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、実施の形態に係るスピントランジスタ及びその製造方法について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
[第一実施形態]
【００２０】
図１は、本発明の第一実施形態に係る磁気デバイス３０の斜視図である。なお、図１においては、図面の見易さのため、後述のシリコン基板１０、非磁性絶縁層１６及び保護層２２の図示を省略している（図２参照）。
【００２１】
磁気デバイス３０は、磁気抵抗効果素子１４、上部電極層２０、下部電極層１２、上部電極層用パッド２８、下部電極層用パッド２４、及び重畳電流供給手段としての電源回路５０を備えている。
【００２２】
磁気抵抗効果素子１４の積層方向をＺ軸方向とし、これに直交する２軸をそれぞれＸ軸及びＹ軸とする。磁気抵抗効果素子１４のＺ軸方向の両端には、それぞれ上部電極層２０及び下部電極層１２が接触し、磁気抵抗効果素子１４に電気的に接続されている。上部電極層２０及び下部電極層１２は、突部を有する板状の電極であり、それぞれの突部間に磁気抵抗効果素子１４が配置されている。なお、上部及び下部なる用語は、それぞれＺ軸の正側の位置及び負側の位置を意味するものであり、重力の方向とは無関係である。
【００２３】
上部電極層２０及び下部電極層１２には、それぞれ一対の上部電極層用パッド２８及び下部電極層用パッド２４が電気的に接続されている。なお、上部電極層用パッド２８及び下部電極層用パッド２４の一部は、それぞれ保護層２２（図１においては図示せず。図２参照）内に埋設されているが、図１においては、上部電極層用パッド２８及び下部電極層用パッド２４のうち、保護層２２内に埋設されている部分を破線で示している。
【００２４】
一方の上部電極層用パッド２８と一方の下部電極層用パッド２４間には、電源回路５０によって電圧Ｖｄｄが印加可能となっている。なお、一方の下部電極層用パッド２４は、グラウンドに接続された基準端子Ｖｇに接続されている。
【００２５】
図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った磁気デバイス３０の端面図である。図２に示すように、下部電極層１２、磁気抵抗効果素子１４、及び上部電極層２０は、この順にシリコン基板１０上に積層されている。そして、磁気抵抗効果素子１４の側面、及び下部電極層１２とシリコン基板１０の表面の一部には非磁性絶縁層１６が設けられている。これにより、上部電極層２０と下部電極層１２とは、磁気抵抗効果素子１４のみを通じて電気的に接続されている。さらに、非磁性絶縁層１６の表面及び上部電極層２０の表面を覆うように、保護層２２が形成されている。
【００２６】
次に、図３を用いて、磁気抵抗効果素子１４の詳細について説明する。図３は、図２の磁気抵抗効果素子１４付近の拡大端面図である。
【００２７】
図３に示すように、磁気抵抗効果素子１４は、磁化固定層３、磁化自由層５、及び磁化固定層３と磁化自由層５とを接続する非磁性層４を有している。即ち、磁化固定層３は非磁性層４の一方の端面に接続され、また、磁化自由層５は非磁性層４の他方の端面に接続されている。詳細には、磁気抵抗効果素子１４は、下地層１と、反強磁性層２と、反強磁性層２と交換結合して磁化の向き３ＡＭがＸ軸の正方向に固定された下部強磁性層３Ａと、Ｒｕなどの導電性金属からなる非磁性層３Ｂと、非磁性層３Ｂを介して磁化の向き３ＣＭが下部強磁性層３Ａの磁化の向き３ＡＭと反対向き（Ｘ軸の負方向）に固定された上部強磁性層３Ｃと、非磁性層４と、強磁性体からなる磁化自由層５と、キャップ層７とがこの順に積層されたものである。ここで、下部強磁性層３Ａと非磁性層３Ｂと上部強磁性層３Ｃとで磁化固定層３となるが、磁化固定層３の磁化の向きとは、磁化固定層３の２つの強磁性層のうち磁化自由層５に近い方である上部強磁性層３Ｃの磁化の向き３ＣＭを意味するものとする。
【００２８】
磁化自由層５の磁化方向５Ｍは実質的に固定されていないため、外部磁場を印加したり後述のようにスピン偏極電流を流したりすることにより、磁化自由層５の磁化方向５Ｍを変更させることが可能となっている。また、磁化自由層５は、形状異方性や結晶磁気異方性等により磁化容易軸を有していることが好ましい。本実施形態においては、磁化自由層５はＸ軸に沿った方向に磁化容易軸を有しており、図３に示す状態では磁化自由層５の磁化方向５ＭはＸ軸の正方向を向いている。
【００２９】
磁気抵抗効果素子１４がトンネル磁気抵抗効果素子からなる場合には、非磁性層４は、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯやＴｉＯ等の非磁性絶縁層（トンネルバリア層：好適厚み１ｎｍ以下）からなる。この場合、磁気抵抗効果素子１４の高い磁気抵抗変化率を利用した磁気デバイス３０となる。また、磁気抵抗効果素子１４がＣＰＰ（Current Perpendicular Plane）型のＧＭＲ素子からなる場合には、非磁性層４は、Ｃｕなどの非磁性導電層からなる。また、非磁性層４は、半導体層であってもよい。いずれの構造であっても、本実施形態の場合電流は磁気抵抗効果素子１４の積層方向（Ｚ軸方向）に流れることとなる。
【００３０】
強磁性とは、隣り合うスピンが同一の方向を向いて整列し、全体として大きな磁気モーメントを持つ物質の磁性であり、強磁性体は外部磁場が無い場合においても自発磁化を有する。室温で強磁性を示す物質としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＧｄがある。下部強磁性層３Ａ、非磁性層３Ｂと上部強磁性層３Ｃ、及び磁化自由層５を構成する強磁性体としては、Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｏ−Ｆｅ合金等を好適に用いることができる。反強磁性層２を構成する反強磁性体としては、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ等を適用することができる。
【００３１】
磁化自由層５の膜厚は、例えば１〜１０ｎｍとすることができる。また、磁気抵抗効果素子１４全体の膜厚は、例えば１０〜２００ｎｍとすることができる。
【００３２】
下地層１は、Ｔａ、ＲｕやＮｉＣｒ等で形成された層であり、磁気抵抗効果素子１４を構成する各層の結晶性向上等の目的で設けられている。また、キャップ層７は、Ｔａ等で形成された層であり、磁気抵抗効果素子１４のキャップ層７よりも下部の各層の保護等の目的で設けられている。なお、磁気抵抗効果素子１４は、下地層１及び／又はキャップ層７を有していなくてもよい。
【００３３】
次に、電源回路５０の詳細について、図４を用いて説明する。図４は磁気デバイス３０の回路構成図である。本実施形態において磁気抵抗効果素子１４は可変抵抗として機能するため、図４では磁気抵抗効果素子１４を可変抵抗の記号を用いて表している。
【００３４】
電源回路５０は、直流電源５４ａ、５４ｂ、５６、及び交流電源５２を有している。直流電源５４ａ、５４ｂはスイッチＳＷ１によって選択可能となっており、直流電源５６はスイッチＳＷ２に接続されている。また、直流電源５４ａと直流電源５４ｂは、磁気抵抗効果素子１４に対して互いに逆極性の電圧を印加可能なように配置されている。直流電源５６は、磁気抵抗効果素子１４に対して直流電圧を印加可能なように配置されている。さらに、交流電源５２は、直流電源５４ａ及び直流電源５４ｂと並列に配置されている。また、直流電源５４ａ、直流電源５４ｂ、及び交流電源５２と磁気抵抗効果素子１４との間には、書き込み電流制御バッファ５１が設けられている。同様に、直流電源５６と磁気抵抗効果素子１４との間には、読み出し電流制御バッファ５３が設けられている。書き込み電流制御バッファ５１及び読み出し電流制御バッファ５３は、バッファ選択器５５と接続されており、バッファ選択器５５によって、書き込み電流制御バッファ５１及び読み出し電流制御バッファ５３は通電状態又は非通電状態に制御される。なお、直流電源５６の極性は、図４に示す状態とは逆であってもよく、また、直流電源５６の極性は変更可能であってもよい。
【００３５】
電源回路５０は以下のように磁気抵抗効果素子１４に電流を供給する。即ち、書き込み電流制御バッファ５１を通電状態にし、スイッチＳＷ１を直流電源５４ａ側にオンにすると、磁気抵抗効果素子１４にはＺ軸の負方向（図３参照）に交流電流が重畳された直流電流が流れる。この状態でスイッチＳＷ１を直流電源５４ｂ側にＯＮにすると、磁気抵抗効果素子１４にはＺ軸の正方向に交流電流が重畳された直流電流（交流重畳直流電流）が流れる。
【００３６】
また、書き込み電流制御バッファ５１を非通電状態にし、スイッチＳＷ１をオフにした後に、読み出し電流制御バッファ５３を通電状態にし、スイッチＳＷ２をオンにすると、磁気抵抗効果素子１４にはＺ軸の正方向に直流電流が流れる。このように電源回路５０は、磁気抵抗効果素子１４に交流重畳直流電流又は直流電流を供給し、かつ、これらの磁気抵抗効果素子１４に流れる電流の極性を変更させることが可能となっている。
【００３７】
次に、本実施形態に係る磁気デバイス３０の動作、即ち磁化自由層５の磁化方向５Ｍの反転方法について説明する。まず、磁気抵抗効果素子１４に電流を流した場合の磁化自由層５の磁化方向５Ｍの挙動について図３を用いて説明する。
【００３８】
磁気抵抗効果素子１４にＺ軸の負方向に直流電流を流すと、電子は磁気抵抗効果素子１４内をＺ軸の正方向に移動する。磁化固定層３内の上部強磁性層３Ｃに到達した電子は、上部強磁性層３Ｃの磁化の向き３ＣＭと同一方向（Ｘ軸の負方向）にスピン偏極する。このスピン偏極電子が磁化自由層５内に到達すると、磁化自由層５内の電子と磁気的に相互作用する。その結果、磁化自由層５は、その磁化方向５Ｍが上部強磁性層３Ｃの磁化の向き３ＣＭと同一方向となるように回転するトルクを受け、磁化方向５Ｍは歳差運動を行う。そして、磁気抵抗効果素子１４に流した直流電流の強度が、しきい値となる強度Ｉｃ（直流電流で磁化反転を生じさせるのに必要な電流の強度Ｉｃ）よりも大きい場合、磁化自由層５の磁化方向５Ｍは磁化の向き３ＣＭと同一方向（Ｘ軸の負方向）に反転する。なお、この磁化反転しきい値の大きさは、上部強磁性層３Ｃのスピン偏極率、磁化自由層５の材質、膜厚、形状、結晶磁気異方性の大きさ等に依存する。
【００３９】
続いて、磁化自由層５の磁化方向５Ｍが磁化の向き３ＣＭと同一方向に反転した状態で、直流電流の極性を逆にした場合、電子は磁気抵抗効果素子１４内をＺ軸の負方向に移動する。磁化自由層５に到達した電子は上部強磁性層３Ｃ内に移動するが、この際磁気抵抗効果により上部強磁性層３Ｃの磁化の向き３ＣＭと同一方向に偏局したスピンを有する電子が優先的に上部強磁性層３Ｃ内に移動することができる。そのため、磁化自由層５内には、磁化の向き３ＣＭと反対方向にスピン偏極した電子が多く蓄積される。そして、磁化自由層５内に蓄積された電子の作用で、磁化自由層５は、その磁化方向５Ｍが上部強磁性層３Ｃの磁化の向き３ＣＭと反対方向となるように回転するトルクを受け、磁化方向５Ｍは歳差運動を行う。そして、磁気抵抗効果素子１４に流した直流電流の強度がしきい値となる強度Ｉｃ（磁化反転しきい値Ｉｃ）よりも大きい場合、磁化自由層５の磁化方向５Ｍは磁化の向き３ＣＭと反対方向（Ｘ軸の正方向）に反転する。
【００４０】
また、磁気抵抗効果素子１４に交流電流を流した場合、上述の直流電流の極性を逆にした際の作用が連続的に発生することとなる。そのため、磁気抵抗効果素子１４の磁化自由層５の磁化方向５Ｍは、大きく歳差運動を行う。特に、磁化自由層５の磁化方向５Ｍの歳差運動の固有振動数ｆＦと、磁気抵抗効果素子１４内を流れる交流電流の周波数ｆが一致した場合、共振が発生し、磁化自由層５の磁化方向５Ｍは極めて大きく歳差運動を行う。
【００４１】
なお、磁化自由層５の磁化方向５Ｍの歳差運動の固有振動数ｆＦの大きさは、例えば磁化自由層５に印加する外部磁場の大きさによって制御することができる。この際、磁化自由層５に印加する外部磁場が大きければ固有振動数ｆＦは大きくなり、磁化自由層５に印加する外部磁場が小さければ固有振動数ｆＦは小さくなる。
【００４２】
次に、図３〜図６を用いて、本実施形態磁気デバイス３０の磁化自由層５の磁化方向５Ｍの具体的な反転方法について、従来の磁化反転方法と比較しつつ説明する。
【００４３】
図３に示す磁化自由層５の磁化方向５Ｍを反転させる場合、従来は図５（Ａ）に示すような直流電流を磁気抵抗効果素子１４に流していた。即ち、磁気抵抗効果素子１４に対してＺ軸の負方向に磁化反転しきい値Ｉｃよりも大きな直流電流を流して磁化方向５Ｍを反転させていた。反転した磁化方向５Ｍをさらに反転させるには、直流電流の極性を逆にして磁気抵抗効果素子１４に流していた。なお、図５（Ｂ）に示すように磁気抵抗効果素子１４に磁化反転しきい値Ｉｃよりも小さな直流電流を流した場合、磁化方向５Ｍは反転しない。この場合、直流電流を流している際に磁気抵抗効果素子１４の抵抗値を測定すれば、磁化自由層５の磁化方向５Ｍと上部強磁性層３Ｃの磁化の向き３ＣＭとの相対的な角度を判定することができる。この判定は、上部電極層用パッド２８と下部電極層用パッド２４間の抵抗値を測定することにより行うことができる。
【００４４】
一方、本実施形態においては、図３に示す磁化自由層５の磁化方向５Ｍを反転させる場合、図６（Ａ）に示すような交流重畳直流電流をＺ軸の負方向に流す。このような電流は、図４において、書き込み電流制御バッファ５１を通電状態にし、スイッチＳＷ１を直流電源５４ａ側にオンにすれば流すことができる。この場合、磁化自由層５内に供給されるスピン偏極電流は、スピン偏極交流電流が重畳されたスピン偏極直流電流となる。なお、交流電流が重畳される直流電流とは、直流パルス電流や矩形波電流などであってもよい。
【００４５】
磁化自由層５内にスピン偏極交流電流が供給されると、上述のように磁化自由層５の磁化方向５Ｍは大きく歳差運動を行う。そして、この状態で磁化自由層５内にさらにスピン偏極直流電流が供給されるため、磁化自由層５の磁化方向５Ｍは容易に反転する。さらにその後、図６（Ａ）に示すような交流重畳直流電流をＺ軸の正方向に流すと、同様の理由により磁化自由層５の磁化方向５Ｍは容易に再び反転する。即ち、本実施形態に係る磁気デバイス３０では、従来のように磁化反転を行う場合と比較して、磁化自由層５の磁化方向を容易に反転させることができる。そのため、直流電流のみで磁化反転を行う場合の磁化反転しきい値Ｉｃよりも小さな電流で磁化反転を行うことができる。即ち、本実施形態に係る磁気デバイス３０では、磁化反転しきい値が従来よりも低減されることとなる。その結果、消費電力は低減され、長寿命の磁気デバイス３０となっている。また、磁化自由層５の磁化方向５Ｍと上部強磁性層３Ｃの磁化の向き３ＣＭとの相対的な角度に対応して情報が記録されていると見れば（例えばこれらの角度が平行な場合と反平行な場合に、それぞれ「０」及び「１」の情報が記録されていると見れば）、上述のように磁化自由層５の磁化方向５Ｍを反転させることによって、磁気デバイス３０に情報を書き込むことができる。
【００４６】
なお、従来の場合と同様に、図６（Ｂ）に示すように磁気抵抗効果素子１４に磁化反転しきい値Ｉｃよりも小さな直流電流を流した場合、磁化方向５Ｍは反転しない。このような電流は、バッファ５１を非通電状態にし、スイッチＳＷ１をオフにし、読み出し電流制御バッファ５３を通電状態にしてスイッチＳＷ２をオンにすれば流すことができる。この場合、直流電流を流している際に磁気抵抗効果素子１４の積層方向の抵抗値を測定すれば、磁化自由層５の磁化方向５Ｍと上部強磁性層３Ｃの磁化の向き３ＣＭとの相対的な角度を判定することができる。また、磁化自由層５の磁化方向５Ｍと上部強磁性層３Ｃの磁化の向き３ＣＭとの相対的な角度に対応して情報が記録されていると見れば（例えばこれらの角度が平行な場合と反平行な場合に、それぞれ「０」及び「１」の情報が記録されていると見れば）、上述のようにこれらの相対的な角度を判定することによって磁気デバイス３０に記録された情報を読み出すことができる。
【００４７】
そして、反転した磁化自由層５の磁化方向５Ｍをさらに反対方向に反転させるには、磁気抵抗効果素子１４に対して、Ｚ軸の正方向に交流重畳直流電流を流せばよい。このような電流は、図４において、バッファ５１を通電状態にし、スイッチＳＷ１を直流電源５４ｂ側にオンにすれば流すことができる。
【００４８】
また、交流電源５２が供給する交流電流は、磁化自由層５の磁化方向５Ｍの歳差運動の固有振動数ｆＦに対応する周波数成分を含んでいることが好ましい。これにより、上述のように、磁化自由層５の磁化方向５Ｍの歳差運動を非常に大きくすることができる。その結果、磁化方向５Ｍを反転させることがより容易となり、磁化反転しきい値がより低減された磁気デバイス３０となる。
【００４９】
次に、本実施形態に係る磁気デバイス３０の製造方法について図７〜図１１を用いて簡単に説明する。図７〜１１の（Ａ）は磁気デバイス３０の中間体の平面図である。また、図７〜１０の（Ｂ）及び図１１の（Ｂ）（Ｃ）は、各図の平面図（Ａ）における所定の線に沿った磁気デバイス３０の中間体の端面図である。
【００５０】
まず、図７に示すように、シリコン基板１０上に所定形状にパターニングされたＣｕ等の導電性材料からなる下部電極層１２を形成し、全面に磁気抵抗効果素子１４を形成し、将来、磁気抵抗効果素子１４を残す部分にパターニングされたレジストマスク１５を形成する。ここで、下部電極層１２及び磁気抵抗効果素子１４は、例えばスパッタリング装置を用いて成膜することができる。
【００５１】
続いて、図８に示すように、磁気抵抗効果素子１４のうちレジストマスク１５によってマスクされていない部分を、イオンミリング等によって除去する。これにより、磁気抵抗効果素子１４のパターンが形成される。
【００５２】
次に、図９に示すように、磁気抵抗効果素子１４の側面と、下部電極層１２とシリコン基板１０の露出表面に、ＳｉＯ２等の非磁性絶縁層１６を形成する。ここで、非磁性絶縁層１６は、例えばＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４を用いたＣＶＤ装置によって成膜することができる。さらに保護層２２aを全面に成膜した後、磁気抵抗効果素子１４が露出するまでＣＭＰ等によって表面をラッピングすることにより、凹部に保護層２２aを埋め、全面を平坦にする。
【００５３】
続いて、図１０に示すように、所定形状にパターニングされたＣｕ等の導電性材料からなる上部電極層２０を、磁気抵抗効果素子１４と電気的に接触するように形成する。さらに保護層２２ｂを形成した後に、表面をＣＭＰ等によってラッピングして平坦化する。
【００５４】
そして、図１１に示すように、保護層２２（＝保護層２２ａ＋保護層２２ｂ）の表面に、将来上部電極層用パッド２８及び下部電極層用パッド２４を形成する領域以外をレジストでマスクし、マスクされていない領域の保護層２２を、例えばＣ４Ｆ８等を用いた反応性イオンエッチング装置等によって除去して上部電極層２０（図１参照）及び下部電極層１２に達するスルーホールを形成し、スパッタ装置等によってＡｕ等の導電性材料を成膜して一対の上部電極層用パッド２８及び下部電極層用パッド２４を形成する。
【００５５】
その後、磁化固定層３の上部強磁性層３Ｃ及び下部強磁性層３Ａの磁化方向を固定するための磁場中アニール処理を行う。そして、一方の上部電極層用パッド２８と一方の下部電極層用パッド２４間に電源回路５０を接続し（図１参照）、磁気デバイス３０が完成する。
【００５６】
なお、本実施形態の変形例として、図１２のような態様も可能である。即ち、磁化固定層３及び磁化自由層５の双方は、非磁性層４の一方の端面に接続するように設けられており、磁化自由層５のＸ軸に沿った方向の両側にＣｏＣｒＰｔやＣｏＰｔ等の硬磁性材料からなる一対の硬磁性層８が設けられていてもよい。この一対の硬磁性層８によって磁化自由層５にはバイアス磁界が印加され、これにより磁化自由層５の磁区は安定化する。なお、図１２に示す態様において、一対の硬磁性層８は設けられていなくてもよい。
[第二実施形態]
【００５７】
次に、本発明の第二実施形態に係る磁気デバイスについて説明する。図１３は本実施形態に係る磁気デバイス３０ａの斜視図であり、図１４は図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った磁気デバイス３０の端面図であり、図１５は、図１４の磁気抵抗効果素子１４ａ付近の拡大端面図である。
【００５８】
本実施形態に係る磁気デバイス３０ａは、第一実施形態に係る磁気デバイス３０と比較して、主に非磁性層４が半導体層である点、及び磁気抵抗効果素子１４ａの側面に一対の電極層１８が設けられている点において異なる。
【００５９】
一対の電極層１８は、磁化固定層３と磁化自由層５間のチャネルが非磁性層４内に形成されるように非磁性層４に対して電圧を印加可能であるように設けられている。即ち、一対の電極層１８は非磁性層４（図１５参照）の側面４Ｌと隣接しているが、非磁性絶縁層１６ａによって非磁性層４と電気的に絶縁されている。一対の電極層１８と非磁性層４との離間距離、即ち非磁性絶縁層１６ａの幅１６ａｗは、例えば１〜１０ｎｍとすることができる。また、非磁性層４の厚さ４ｔは、非磁性層４内に形成されるチャネル長を十分に短くする観点から、好ましくは１〜３０ｎｍ、さらに好ましくは１〜２０ｎｍである。磁気抵抗効果素子１４ａの厚さ１４ｔの範囲は、特に制限されないが、例えば２０〜１００ｎｍとすることができる。
【００６０】
この磁気デバイス３０ａは、スピントランジスタとして機能する。即ち、磁化固定層３及び磁化自由層５の一方がソース電極、他方がドレイン電極、一対の電極層１８がゲート電極となる。そして、この磁気デバイス３０ａは、磁化自由層５の磁化方向５Ｍと磁化固定層３の磁化の向き３ＣＭとの相対的な角度に依存して、ソース電極とドレイン電極間の電流−電圧特性を変化させることができる。磁化自由層５の磁化方向５Ｍと磁化固定層３の磁化の向き３ＣＭとの相対的な角度は、磁化自由層５の磁化方向５Ｍを反転させることにより、変化させることができる。この磁化自由層５の磁化方向５Ｍの反転は、第一実施形態における場合と同様に、磁気抵抗効果素子１４ａに交流重畳直流を磁気抵抗効果素子１４ａの積層方向に流すことにより行われる。そのため、本実施形態に係る磁気デバイス３０ａは、従来よりも磁化反転しきい値が小さいスピントランジスタとなる。
【００６１】
なお、本実施形態において、電極層１８は１対である必要はなく、１層のみであっても、３層以上あってもよい。また、電極層１８の形状は、電極層ＸＹ平面において非磁性層４を取り囲む形状であってもよい。
【００６２】
なお、本実施形態の変形例として、図１６のような態様も可能である。即ち、磁化固定層３、磁化自由層５、及び電極層１８のそれぞれは、非磁性層４の一方の端面に接続するように設けられていてもよい。さらに、図１２に示す場合と同様に、磁化自由層５のＸ軸に沿った方向の両側に、ＣｏＣｒＰｔやＣｏＰｔ等の硬磁性材料からなる一対の硬磁性層８が設けられていてもよい。
【００６３】
次に、本実施形態に係る磁気デバイス３０ａの製造方法について図１７〜図２１を用いて簡単に説明する。図１７〜図２１の（Ａ）はスピントランジスタ３０ａの中間体の平面図である。また、図１７〜図２０の（Ｂ）及び図２１の（Ｂ）（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ各図の平面図（Ａ）における所定の線に沿ったスピントランジスタ３０ａの中間体の端面図である。
【００６４】
まず、図１７に示すように、第一実施形態の場合と同様に、シリコン基板１０上に所定形状にパターニングされた下部電極層１２と、磁気抵抗効果素子１４ａと、パターニングされたレジストマスク１５を形成する。
【００６５】
続いて、図１８に示すように、磁気抵抗効果素子１４ａのうちレジストマスク１５によってマスクされていない部分を、イオンミリング等によって除去する。これにより、磁気抵抗効果素子１４のパターンが形成される。
【００６６】
次に、図１９に示すように、磁気抵抗効果素子１４の側面と、下部電極層１２とシリコン基板１０の露出表面に、ＳｉＯ２等からなる非磁性絶縁層１６ａを形成した後、この非磁性絶縁層１６ａを介して磁気抵抗効果素子１４の横方向に隣接するようにパターニングされたＣｕ等の導電性材料からなる一対の電極層１８を形成する。
【００６７】
そして、図２０に示すように、ＳｉＯ２等からなる非磁性絶縁層１６ｂを全面に成膜した後、ＣＭＰ等によって表面全体を平坦化し、非磁性絶縁層１６ｂのうち磁気抵抗効果素子１４ａの上に積層している部分にスルーホールを形成して磁気抵抗効果素子１４ａを露出させる。そしてさらに、所定形状にパターニングされたＣｕ等の導電性材料からなる上部電極層２０を、磁気抵抗効果素子１４ａと電気的に接続されるように例えばスパッタリング装置を用いて形成する。続いて、例えばＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４を用いたＣＶＤ装置によって全体にＳｉＯ２等からなる保護層２２を形成した後に、表面をＣＭＰ等によってラッピングして平坦化する。
【００６８】
そして、図２１に示すように、保護層２２の表面に、将来、上部電極層用パッド２８、下部電極層用パッド２４、及び電極層用パッド２６を形成する領域以外をレジストでマスクし、マスクされていない領域の保護層２２を、例えばＣ４Ｆ８等を用いた反応性イオンエッチング装置等によって除去して上部電極層２０、下部電極層１２、及び電極層１８に達するスルーホールを形成し、スパッタ装置等によってＡｕ等の導電性材料を成膜して一対の上部電極層用パッド２８、下部電極層用パッド２４、及び電極層用パッド２６を形成する。
【００６９】
その後、磁化固定層３の上部強磁性層３Ｃ及び下部強磁性層３Ａの磁化方向を固定するための磁場中アニール処理を行う。そして、一方の上部電極層用パッド２８と一方の下部電極層用パッド２４間に電源回路５０を接続し（図１３参照）、磁気デバイス３０ａが完成する。
[第三実施形態]
【００７０】
次に、本発明の第三実施形態に係る磁気メモリについて説明する。図２２は、本実施形態に係る磁気メモリ３０ｂの回路構成図である。
【００７１】
磁気メモリ素子Ｍ００、Ｍ０１、Ｍ０２、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２０、Ｍ２１、及びＭ２２はマトリックス状に配置されており、それぞれ磁気抵抗効果素子１４ｘと選択トランジスタ２５とからなっている。ここで、磁気抵抗効果素子１４ｘは、上述の第一実施形態における磁気デバイス３０が備える磁気抵抗効果素子１４（図１〜図３参照）に対応するものである。
【００７２】
そして、ロウ方向に並べられた各磁気メモリ素子の選択トランジスタ２５のゲート電極には、共通のワード線が接続されている。具体的には、磁気メモリ素子Ｍ００、Ｍ１０、及びＭ２０の各選択トランジスタ２５のゲート電極には、共通のワード線ＷＬ０が接続されており、磁気メモリ素子Ｍ０１、Ｍ１１、及びＭ２１の各選択トランジスタ２５のゲート電極には、共通のワード線ＷＬ１が接続されており、磁気メモリ素子Ｍ０２、Ｍ１２、及びＭ２２の各選択トランジスタ２５のゲート電極には、共通のワード線ＷＬ２が接続されている。
【００７３】
また、カラム方向に並べられた各磁気メモリ素子の磁気抵抗効果素子１４ｘには、共通の上部ビット線が接続されている。具体的には、磁気メモリ素子Ｍ００、Ｍ０１、及びＭ０２の各磁気抵抗効果素子１４ｘには共通の上部ビット線ＢＬｕ０が接続されており、磁気メモリ素子Ｍ１０、Ｍ１１、及びＭ１２の各磁気抵抗効果素子１４ｘには共通の上部ビット線ＢＬｕ１が接続されており、磁気メモリ素子Ｍ２０、Ｍ２１、及びＭ２２の各磁気抵抗効果素子１４ｘには共通の上部ビット線ＢＬｕ２が接続されている。また、各上部ビット線ＢＬｕ０、ＢＬｕ１、及びＢＬｕ２のそれぞれには、後述のコンパレータ３８との間に、それぞれ読み出し用スイッチ３８０、３８１、及び３８２が接続されている。
【００７４】
また、カラム方向に並べられた各磁気メモリ素子の選択トランジスタ２５のドレイン電極には、共通の下部ビット線が接続されている。具体的には、磁気メモリ素子Ｍ００、Ｍ０１、及びＭ０２の各選択トランジスタ２５のソース電極には共通の下部ビット線ＢＬｄ０が接続されており、磁気メモリ素子Ｍ１０、Ｍ１１、及びＭ１２の各選択トランジスタ２５のソース電極には共通の下部ビット線ＢＬｄ１が接続されており、磁気メモリ素子Ｍ２０、Ｍ２１、及びＭ２２の各選択トランジスタ２５のソース電極には共通の下部ビット線ＢＬｄ２が接続されている。
【００７５】
また、各上部ビット線及び各下部ビット線には、ビット電圧スイッチを介して電源回路が接続されている。具体的には、各上部ビット線ＢＬｕ０及び下部ビット線ＢＬｄ０には、電源回路５０が、ビット電圧スイッチ５１０ａ及び５２０ａを介して接続されており、各上部ビット線ＢＬｕ０、ＢＬｕ１、及びＢＬｕ２には、電源回路５０が、それぞれビット電圧スイッチ５１０ａと５２０ａ、５１１ａと５２１ａ、及び５１２ａと５２２ａを介して接続されている。また、各下部ビット線ＢＬｄ０、ＢＬｄ１、及びＢＬｄ１には、電源回路５０が、それぞれビット電圧スイッチ５１０ｂと５２０ｂ、５１１ｂと５２１ｂ、及び５１２ｂと５２２ｂを介して接続されている。
【００７６】
本実施形態に係る磁気メモリ３０ｂは、一つの磁気メモリ素子が１ビットに対応する磁気メモリとなる。磁気メモリ３０ｂへの情報の書き込み方法及び読み出し方法について、磁気メモリ素子Ｍ００への書き込み方法及び読み込み方法を例に説明する。
【００７７】
磁気メモリ素子Ｍ００は、それが有する磁化自由層５の磁化方向５Ｍ（第一実施形態における図３参照）が磁化固定層３の磁化の向き３ＣＭと平行の状態と反平行の状態の２状態を１ビットに対応させている。従って、情報の書き込みは磁化自由層５の磁化方向を反転させることで行う。
【００７８】
磁気メモリ素子Ｍ００の磁化自由層５を反転させる場合、ビット電圧スイッチ５１０ａをオンにし、ビット電圧スイッチ５２０ａをオフにし、ビット電圧スイッチ５１０ｂをオフにし、ビット電圧スイッチ５２０ｂをオンにする。さらにワード線ＷＬ０に選択トランジスタ２５をオンにするように電圧を印加する。そして、磁気メモリ素子Ｍ００に対して磁気抵抗効果素子１４ｘから選択トランジスタ２５に向かう方向に電源回路５０から交流重畳直流電流を供給する。この際、電源回路５０から供給される電流は、第一実施形態における場合と同様に、交流重畳直流電流であるため、磁気抵抗効果素子１４ｘの磁化自由層５の磁化反転しきい値は従来よりも低減されることとなる。従って、磁化反転しきい値が低減された磁気メモリ３０ｂとなっている。
【００７９】
また、上述のように反転させた磁気メモリ素子Ｍ００の磁化自由層５の磁化方向５Ｍを再び反転させるには、ワード線ＷＬ０に選択トランジスタ２５をオンにするように電圧を印加し、ビット電圧スイッチ５１０ａをオフにし、ビット電圧スイッチ５２０ａをオンにし、ビット電圧スイッチ５１０ｂをオンにし、ビット電圧スイッチ５２０ｂをオフにする。そして、磁気メモリ素子Ｍ００に対して選択トランジスタ２５から磁気抵抗効果素子１４ｘに向かう方向に電源回路５０から交流重畳直流電流を供給すればよい。このようにして磁気メモリ素子Ｍ００に情報を書き込むことができる。また、同様に他の磁気メモリ素子にも情報を書き込むことができる。
【００８０】
磁気メモリ素子Ｍ００へ記録された情報を読み出すには、ビット電圧スイッチ５１０ａをオンにし、ビット電圧スイッチ５２０ａをオフにし、読み出し用スイッチ３８０をオンにし、ビット電圧スイッチ５１０ｂをオフにし、ビット電圧スイッチ５２０ｂをオンにする。そして、電源回路５０から磁気メモリ素子Ｍ００に対して、磁化反転しきい値よりも小さい電流を磁気抵抗効果素子１４ｘから選択トランジスタ２５に向かう方向に供給する。磁気メモリ素子Ｍ００の抵抗値は、磁化自由層５の磁化方向５Ｍ（第一実施形態における図３参照）が磁化固定層３の磁化の向き３ＣＭと平行の状態と反平行の状態で異なるため、それらが平行の場合と反平行の場合とで上部ビット線ＢＬｕの電圧が異なることとなる。そのため、上部ビット線ＢＬｕ０の電圧をコンパレータ３８によって基準電圧Ｖｒｅｆよりも高いか低いかを測定することにより、磁気メモリ素子Ｍ００へ記録された情報の読み出しを行うことができる。同様に他の磁気メモリ素子へ記録された情報の読み出しも行うことができる。
【００８１】
図２３は第三実施形態に係る磁気メモリの変形例を示すものである。変形例に係る磁気メモリ３０ｃは、上述の磁気メモリ３０ｂ（図２２参照）と比較して、電源回路５０の接続位置が異なる。具体的には、磁気メモリ３０ｂでは電源回路５０は上部ビット線ＢＬｕ０及び下部ビット線ＢＬｄ０に接続されているが、図２３に示す磁気メモリ３０ｃでは電源回路５０は、ワード線ＷＬ０、ＷＬ１、及びＷＬ２に接続されている。このような態様の磁気メモリ３０ｃであっても、上述の磁気メモリ３０ｂと同様に動作可能である。具体的には、磁気メモリ素子Ｍ００の磁化自由層５を反転させる場合、ビット電圧スイッチ５１０ａをオンにし、ビット電圧スイッチ５２０ａをオフにし、ビット電圧スイッチ５１０ｂをオフにし、ビット電圧スイッチ５２０ｂをオンにする。さらにビット線ＢＬｕ０に選択トランジスタ２５オンにするように電圧を印加する。そして、磁気メモリ素子Ｍ００に対して磁気抵抗効果素子１４ｘから選択トランジスタ２５に向かう方向に電源回路５０から交流重畳直流電流を供給すればよい。
【００８２】
また、上述のように反転させた磁気メモリ素子Ｍ００の磁化自由層５の磁化方向５Ｍを再び反転させるには、ビット線ＢＬｕ０に選択トランジスタ２５をオンにするように電圧を印加し、ビット電圧スイッチ５１０ａをオフにし、ビット電圧スイッチ５２０ａをオンにし、ビット電圧スイッチ５１０ｂをオンにし、ビット電圧スイッチ５２０ｂをオフにする。そして、磁気メモリ素子Ｍ００に対して選択トランジスタ２５から磁気抵抗効果素子１４ｘに向かう方向に電源回路５０から交流重畳直流電流を供給すればよい。このようにして磁気メモリ素子Ｍ００に情報を書き込むことができる。また、同様に他の磁気メモリ素子にも情報を書き込むことができる。
【００８３】
磁気メモリ素子Ｍ００へ記録された情報を読み出すには、ビット電圧スイッチ５１０ａをオンにし、ビット電圧スイッチ５２０ａをオフにし、読み出し用スイッチ３８０をオンにし、ビット電圧スイッチ５１０ｂをオフにし、ビット電圧スイッチ５２０ｂをオンにする。そして、電源回路５０から磁気メモリ素子Ｍ００に対して、磁化反転しきい値よりも小さい電流を磁気抵抗効果素子１４ｘから選択トランジスタ２５に向かう方向に供給する。そして、ワード線ＷＬ０の電圧をコンパレータ３８によって基準電圧Ｖｒｅｆよりも高いか低いかを測定することにより、磁気メモリ素子Ｍ００へ記録された情報の読み出しを行うことができる。同様に他の磁気メモリ素子へ記録された情報の読み出しも行うことができる。
【００８４】
なお、本実施形態に係る磁気メモリ３０ｂ、３０ｃは、それぞれ磁気メモリ素子を９個備えているが、この磁気メモリ素子数は特に制限されない。また、磁気メモリ素子数は単数であってもよい。
【００８５】
また、本実施形態において、磁気メモリ素子は、それぞれ別個の素子である磁気抵抗効果素子と選択トランジスタで構成されているが、磁気メモリ素子を上述の第二実施形態における磁気デバイス３０ａの磁気抵抗効果素子１４ａ（図１３〜図１５参照）で置き換えることも可能である。この場合、別個の２つの素子（磁気抵抗効果素子と選択トランジスタ）からなる磁気メモリ素子を、１つの素子で置き換えることになるため、磁気メモリ素子の小型化が可能であり、磁気メモリの記録密度を向上させることが可能である。
【００８６】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形態様が可能である。
【００８７】
例えば、磁気抵抗効果素子１４、１４ａ、及び１４ｘが有する磁化固定層３は、一層の強磁性層、即ち上部強磁性層３Ｃのみであってもよい（図３及び図１５参照）。
【００８８】
また、磁気抵抗効果素子１４、１４ａ、及び１４ｘは、磁化固定層３を反強磁性層２と交換結合させているが、反強磁性層２を設けずに、磁化固定層３を硬磁性の強磁性材料で形成してもよい（図３及び図１５参照）。
【００８９】
また、電源回路５０は、交流重畳直流電流と直流電流を磁気抵抗効果素子１４、１４ａ、及び１４ｘに供給可能となっているが（図１、図４、図１３、図２２，及び図２３参照）、交流重畳直流電流のみ供給可能であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】第一実施形態に係る磁気デバイス３０の斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った磁気デバイス３０の端面図である。
【図３】図２の磁気抵抗効果素子１４付近の拡大端面図である。
【図４】第一実施形態に係る磁気デバイス３０の回路構成図である。
【図５】従来の磁気デバイスにおける磁化反転時及び磁化非反転時の電流波形を示す図である。
【図６】第一実施形態に係る磁気デバイス３０における磁化反転時及び磁化非反転時の電流波形を示す図である。
【図７】第一実施形態に係る磁気デバイス３０の中間体の平面図及び端面図である。
【図８】第一実施形態に係る磁気デバイス３０の中間体の平面図及び端面図である。
【図９】第一実施形態に係る磁気デバイス３０の中間体の平面図及び端面図である。
【図１０】第一実施形態に係る磁気デバイス３０の中間体の平面図及び端面図である。
【図１１】第一実施形態に係る磁気デバイス３０の中間体の平面図及び端面図である。
【図１２】第一実施形態の変形例を示す端面図である。
【図１３】第二実施形態に係る磁気デバイス３０ａの斜視図である。
【図１４】図１３におけるＸＩＩＩＩ−ＸＩＩＩＩ線に沿った磁気デバイス３０ａの端面図である。
【図１５】図１４の磁気抵抗効果素子１４ａ付近の拡大端面図である。
【図１６】第二実施形態の変形例を示す端面図である。
【図１７】第二実施形態に係る磁気デバイス３０ａの中間体の平面図及び端面図である。
【図１８】第二実施形態に係る磁気デバイス３０ａの中間体の平面図及び端面図である。
【図１９】第二実施形態に係る磁気デバイス３０ａの中間体の平面図及び端面図である。
【図２０】第二実施形態に係る磁気デバイス３０ａの中間体の平面図及び端面図である。
【図２１】第二実施形態に係る磁気デバイス３０ａの中間体の平面図及び端面図である。
【図２２】第三実施形態に係る磁気メモリ３０ｂの回路構成図である。
【図２３】第三実施形態の変形例の回路構成図である。
【符号の説明】
【００９１】
３・・・磁化固定層、４・・・非磁性層、５・・・磁化自由層、１４・・・磁気抵抗効果素子、３０・・・磁気デバイス、５０・・・電源回路（重畳電流供給手段）。
【図１】
0005151503.tif 000002
【図２】
0005151503.tif 000003
【図３】
0005151503.tif 000004
【図４】
0005151503.tif 000005
【図５】
0005151503.tif 000006
【図６】
0005151503.tif 000007
【図７】
0005151503.tif 000008
【図８】
0005151503.tif 000009
【図９】
0005151503.tif 000010
【図１０】
0005151503.tif 000011
【図１１】
0005151503.tif 000012
【図１２】
0005151503.tif 000013
【図１３】
0005151503.tif 000014
【図１４】
0005151503.tif 000015
【図１５】
0005151503.tif 000016
【図１６】
0005151503.tif 000017
【図１７】
0005151503.tif 000018
【図１８】
0005151503.tif 000019
【図１９】
0005151503.tif 000020
【図２０】
0005151503.tif 000021
【図２１】
0005151503.tif 000022
【図２２】
0005151503.tif 000023
【図２３】
0005151503.tif 000024