(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性膜を含む単位素子を用いて構成される磁気メモリにおいて、磁化容易軸及び困難軸を含む面に直交する方向から見た場合の上記単位素子の外形が、磁化反転直前の磁化分布に対応するＣ字形状と直線形状により、全体として前記直線形状と直交する軸に対して線対称関係を有する形状であることを特徴とする磁気メモリ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気メモリにおいて、
単位素子が強磁性膜を用いた記憶素子又は磁気検出若しくは再生素子であることを特徴とする磁気メモリ。
【請求項３】
請求項１に記載した磁気メモリにおいて、
単位素子として巨大磁気抵抗効果素子又はトンネル磁気抵抗効果素子を用いたことを特徴とする磁気メモリ。
【請求項４】
請求項２に記載した磁気メモリにおいて、
単位素子として巨大磁気抵抗効果素子又はトンネル磁気抵抗効果素子を用いたことを特徴とする磁気メモリ。
【請求項５】
請求項１に記載した磁気メモリにおいて、
単位素子が、自由層、固定層、反強磁性層の順又はその逆順に積層された多層構造を有していることを特徴とする磁気メモリ。
【請求項６】
請求項１に記載した磁気メモリにおいて、
単位素子がハード膜を少なくとも一つの層として備えていることを特徴とする磁気メモリ。
【請求項７】
請求項１に記載した磁気メモリにおいて、
単位素子に自由層が２層以上含まれていることを特徴とする磁気メモリ。
【請求項８】
請求項１に記載した磁気メモリにおいて、
単位素子が、反強磁性層、固定層、自由層、固定層、反強磁性層の順に積層された２重巨大磁気抵抗効果素子又はトンネル磁気抵抗効果素子であることを特徴とする磁気メモリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強磁性膜を用いた磁気メモリにおいて、素子や磁性粒の外形形状について工夫を凝らすことで、保磁力特性や抗電界特性について均一化を実現し、サイズの微細化に対応するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果やトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を利用した各種デバイスとして、磁気記憶素子や磁気再生ヘッド等が知られている。
【０００３】
図２０は、磁気ランダムアクセスメモリ（例えば、「Wang et al.,IEEE Trans. Magn. 33(1997),4498」を参照）の基本構造を示したものであり、ＧＭＲ効果素子又はＴＭＲ効果素子を利用したメモリ素子「element」、ワード線「Word Line」、センス線と共用して用いられるビット線「Bit Line」で構成されている。つまり、ワード線とビット線とが互いに直交関係をもって配置され、両者の間にメモリ素子が挟まれた構成を有する。尚、図中に示す「Ｗ」、「Ｌ」は、各メモリ素子のサイズを示しており、「Ｗ」がビット線に対して平行な方向の幅を示し、「Ｌ」がワード線に対して平行な方向の長さを示している。
【０００４】
そして、図２１に示すようにメモリ素子の一端がビット線に接続され、当該素子の他端はメモリセルの選択を行うロジック回路と導線で接続されている。例えば、図示のようにＳｉ（シリコン）基板に形成されたドレイン（Ｄ）、ソース（Ｓ）、ゲート（Ｇ）を有するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）について、そのドレインがプラグ（接続用導体）を介してメモリ素子の一端（ビット線との接続端とは反対側に位置した端部）に接続されている。尚、図にはＴＭＲ素子を用いた例を示しており、ビット線側から順に、ＣｏＦｅ又はＮｉＦｅ等からなる自由層（free layer）、Ａｌ2０3等からなる障壁層（barrier layer）、ＣｏＦｅ等からなる参照層（reference layer）、Ｒｕ等からなる非磁性層（non-magnetic layer）、ＣｏＦｅ等からなる固定層（fixed layer）、ＰｔＭｎ等からなる反強磁性層（anti-ferromagnetic layer）で構成されている。尚、ＧＭＲ素子の場合には多少構造の違いはあるが（障壁層がない等）、基本的には同様の多層構造をもっている。
【０００５】
メモリ素子に含まれる主に軟磁性材料で作成される自由層の異方性磁界と、自由層寸法で決まる反磁界を合成したものが、自由層の磁化反転に必要な磁界（Ｈｃ：保磁力）を与える。
【０００６】
図２２はメモリ素子の構成層のうち、自由層、参照層、固定層だけを取り出して示したものであり、各層に示した矢印は磁化方向を示している。尚、図中に示すｘ軸については、矩形状をした各層の長手方向に設定され（「Ｌ」が当該方向における素子の長さを示す。）、このｘ軸に対して直交する方向にｙ軸が設定されている（「Ｗ」が当該方向における素子の長さを示す。）。図から分かるように、自由層、参照層、固定層のそれぞれについて磁化容易軸がほぼ平行な配向とされる（但し、参照層については磁化の向きが他の層と逆になっている。）。
【０００７】
固定層の磁化は反強磁性層によって固定されており、例えば、自由層の磁化が参照層の磁化方向に対して平行な方向を向いたときにビット情報「１」を表し、自由層の磁化が参照層の磁化方向に対して反並行（あるいは反平行）な方向を向いたときにビット情報「０」を表するものと定義すると、ビット線電流及びワード線電流により誘起される電流磁界が上記Ｈｃを越えることにより自由層の磁化が反転して記録が行われることになる。
【０００８】
図２３は、２つのシールド間のギャップ中に再生素子を配置したシールド型磁気再生ヘッド（例えば、「C.Tsang et al., IEEE Trans. Magn. 30(1994),3801」を参照）について構造例の幾つかを示したものであり、巨大磁気抵抗効果素子又はトンネル磁気抵抗効果素子を利用した再生素子「element」と、下部及び上部シールドＳ１、Ｓ２により構成されている（但し、再生素子に隣接する磁区制御用ハード膜や、再生ヘッドの上方に複合形成される記録ヘッド等は省略している。）。そして、図示のように、センス電流「Ｉｓ」の向きによって、例えば、（Ａ）図のように当該電流をトラック方向に流す横型ＧＭＲヘッド（Horizontal CIP-GMR Head）や、（Ｂ）図のようにＩｓを素子の高さ方向に流す縦型ＧＭＲヘッド（Vertical CIP-GMR Head）、（Ｃ）図のように素子（一部透視状態で示す。）の膜厚方向にＩｓを流すＧＭＲ又はＴＭＲヘッド（CPP-GMR又はTMR Head）が挙げられる。尚、図中に示す帯状の記録媒体において矢印は記録磁化の向きを示している。
【０００９】
図２４はＴＭＲ素子を用いた構造例を示しており、図中に示すｚ軸方向に沿う素子の構造は図２１で説明したメモリ素子の場合と同じ構造になっているが（図の上から順に、自由層、障壁層、参照層、非磁性層、固定層、反強磁性層からなる。）、本例では素子の両脇、つまりｘ軸方向（トラック方向）において非磁性層ＮＭ、ＮＭをそれぞれ介してハードマグネット（Hard Magnet#1、#2)が付設されている。つまり、自由層の磁化の向きをｘ軸方向に揃えるためには、再生素子の両端に磁区制御用のハード膜を必要とする。
【００１０】
図２５は構成層のうち、自由層、参照層、固定層だけを取り出して示したものであり（磁区制御用ハード膜、非磁性層、下地層や保護層は省略している。）、各層に示した矢印は磁化方向を示している。尚、図中に示すｘ軸については、矩形状をした各層の長手方向に設定され（「Ｌ」が当該方向における素子の長さを示す。）、このｘ軸に対して直交する方向にｙ軸が設定されている（「Ｗ」が当該方向における素子の長さを示す。）。図から分かるように、ほぼｘ軸方向に延びる自由層の磁化容易軸に対して、参照層及び固定層の磁化容易軸がほぼ直交する配向とされる。尚、参照層と固定層とは磁化の向きが互いに逆になっており、固定層の磁化は反強磁性層によって固定されている。
【００１１】
図２６は前記したメモリ素子や再生素子をその直上からみた形状について概略的に示したものであり、（Ａ）図に示すように矩形状、あるいは（Ｂ）図に示すように楕円形に加工される。尚、図中の「Ｗ」、「Ｌ」については、（Ａ）図において「Ｗ」が縦幅を、「Ｌ」が横幅をそれぞれ示し、（Ｂ）図において「Ｗ」が短軸の長さ、「Ｌ」が長軸の長さをそれぞれ示している。また、（Ｂ）図では素子内部の反磁界を一様に近づけることを目的として楕円形状にしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の磁気記憶素子や磁気再生素子にあっては、例えば、下記に示す事項が技術的なボトルネックになっている。
【００１３】
（１）上記Ｈｃのばらつきを大幅に改善しないと磁気メモリの実用化が難しいこと。
【００１４】
（２）再生素子において、素子サイズが微小化するに従って磁区制御用ハード膜により再生素子感度が低下し、媒体の高密度化に対応した磁気再生ヘッドの設計が困難になること。
【００１５】
先ず、（１）の事項については、現在広く使用されているフラッシュＲＡＭやＤＲＡＭ並みの記憶容量をもった磁気ランダムアクセスメモリを実用化するには、例えば、１０６個から１０９個の磁気メモリ素子全てが均一なＨｃを有する必要がある。しかし、Ｈｃに関して５０％以上のばらつきがあると磁化反転電流が個々のメモリセルで倍以上異なることになり、選択記録が事実上不可能になってしまう。
【００１６】
磁気メモリ素子は、微細化によりそのサイズが小さくなるに従ってＨｃに占める反磁界の割合が大きくなるが、反磁界の性質上、素子サイズ及び素子の形状に対して極めて敏感であるため、Ｈｃのばらつきは素子寸法に反比例して大きくなる傾向にある。例えば、２ｎｍ（ナノメートル）厚のＣｏＦｅ自由層をもつ磁気メモリ素子を用いてＨｃのサイズ依存性について測定した結果の一例を図２７及び図２８に示す。
【００１７】
図２７は図２６（Ａ）のように矩形状をした素子についてアスペクト比（Ｗ：Ｌ）を変化させた場合の特性例を示したものであり、横軸に１／Ｗ（単位は１／μｍ）をとり、縦軸にＨｃ（単位：Ｏｅ＝１０3／４π  Ａ／ｍ）をとっている。
【００１８】
また、図２８は図２６（Ｂ）のように楕円形をした素子についてアスペクト比（Ｗ：Ｌ）を変化させた場合の特性例を示したものであり、各軸の取り方は図２７と同じである。
【００１９】
これらの図において、「○」印を結んだグラフが「Ｗ：Ｌ＝１：１」の場合を示し、「□」印を結んだグラフが「Ｗ：Ｌ＝１：２」の場合を示し、「◇」印を結んだグラフが「Ｗ：Ｌ＝１：３」の場合を示している。尚、原点を通る右上がりの直線は理論式「Ｈｃ＝２πＭｓ（ｔ／Ｗ）」（Ｍｓが磁化の大きさ、ｔが厚みを示す。）に従う特性を示す。
【００２０】
図示のように、理論上は素子短辺の長さＷに反比例して反磁界が増加しなければならないはずであるのに、現実にはそうならず、アスペクト比「Ｗ：Ｌ」が低いと理論値からの乖離が顕著になるという問題がある。つまり、磁気メモリ素子の個数は上記のように非常に多いのでアスペクト比が多少ばらついてもＨｃが一定であることが望ましい。
【００２１】
上記事項（２）に関しては、記録媒体の高密度化に対応するために、磁気再生ヘッドに組み込まれる再生素子の寸法について微細化が要求されるが、これに伴って再生素子の自由層端部に生じる磁壁の大きさが相対的に大きくなる。
【００２２】
図２９はトラック幅（Ｌ）が０．１μｍ、厚さ２ｎｍのＮｉＦｅ自由層をもつ（磁区制御用ハード膜なしの）再生素子の抵抗−磁界特性について測定例を示したものであり、横軸に図２５のｙ軸方向の磁界（単位：Ｏｅ＝１０3／４π  Ａ／ｍ）をとり、縦軸に抵抗Ｒ（任意単位：ａ.ｕ.）をとっている。尚、図において、「○」印を結んだグラフが「Ｗ：Ｌ＝１：１」の場合を示し、「□」印を結んだグラフが「Ｗ：Ｌ＝１：２」の場合を示し、「◇」印を結んだグラフが「Ｗ：Ｌ＝１：３」の場合を示している。
【００２３】
磁壁が大きくなると再生素子の抵抗−磁界特性曲線がヒステリシス特性をもつようになる。即ち、アスペクト比が大きいうちは磁界のゼロ付近において飛び（傾斜変化）であったものが、アスペクト比が小さくなると、ヒステリシス性を顕著に示すようになる。
【００２４】
媒体の高密度化のためにはアスペクト比をできるだけ小さくすることが望ましいが、再生素子にあっては無信号時に一定の磁化状態を保ち、外部磁界に対して線形に応答することが要求される。つまり、大きなＨｃをもったヒステリシス特性は再生素子にとって好ましくないので、ヒステリシス特性が無くなるように素子両端に磁区制御用ハード膜を配置して、当該ハード膜からの磁極磁界バイアスをもって自由層の磁化をトラック方向に強制的に揃えるようにしている。しかし、ハード膜の磁極磁界を印加することにより自由層の磁化が回転しにくくなり、外部磁界に対して持つ感度が大幅に低下する。よって、素子サイズの微小化に従ってハード膜により素子感度が下がることになる。
【００２５】
上記事項（１）についてはＨｃを均一の値に揃えることで欠陥のない大容量メモリの実用化が可能になることが分かる。これに対して上記事項（２）の再生素子の場合には、Ｈｃを持たないようにして磁区制御用ハード膜の磁極磁界を最低限に抑えることにより高感度の磁気再生ヘッドを製造することが可能になる。つまり、（１）では自由層の磁化容易軸方向のヒステリシス曲線におけるＨｃを一定化することが目的となり、（２）では自由層の磁化困難軸方向でのヒステリシス曲線におけるＨｃをゼロにすることが目的となる。一見して両者は別個の問題のようにみえるが、端的に言えば素子の自由層の磁化が一斉に回転すれば同時に解決できることであって、目的は違っても手段は同一である。
【００２６】
尚、保磁力特性が素子のサイズや形状に敏感なことは、例えば、磁化反転直前における磁化分布がどうなっているかを調べることにより明らかになる。
【００２７】
図３０及び図３１は、マイクロマグネティックスシミュレーションによって推定された磁化反転直前の磁化分布例について示したものである。図３０が矩形状の場合、図３１が楕円状の場合についてそれぞれ示している。尚、これらの図において枠内に磁化分布を多数の矢印で示し、枠の上方には磁化の配置傾向を流線によって概念的に示している。
【００２８】
矩形状素子の場合、素子サイズが大きい場合（例えば、１／Ｗ＝１．５μｍ-1）には、図３０（Ａ）に示すように、渦状分布（vortex）をとり、素子サイズが小さくなる（例えば、１／Ｗ＝３．０μｍ-1）と、図３０（Ｂ）に示すようにＳ字状分布をとる。
【００２９】
また、楕円状素子の場合は、素子サイズが大きい場合（例えば、１／Ｗ＝１．５μｍ-1）に、図３１（Ａ）に示すように、渦状分布をとり、素子サイズが小さくなる（例えば、１／Ｗ＝３．０μｍ-1）と、図３１（Ｂ）に示すようにＣ字状分布をとる。
【００３０】
尚、Ｃ字状及びＳ字状の分布はBuckling磁壁（磁化分布が幾重にも波打っている分布）の低次モードと考えられる。また、素子内部の磁壁は反磁界エネルギー、異方性エネルギー、交換結合エネルギー及びゼーマンエネルギーのバランスで決定される。
【００３１】
素子の微細化に従って反磁界エネルギーが相対的に増加するので磁化反転直前の磁化分布の様相が変化するものと考えられ、渦状分布をとるときはＨｃが大きめに、またＳ字状やＣ字状の分布をとるときにはＨｃが小さめに現れることが多いと推定される。
【００３２】
尚、以上に述べてきたことは、強磁性膜を用いたデバイスに限らず、強誘電性膜を用いたデバイスにおいても展開することができ、その場合において、磁壁に対して分域、反磁界に対して反電界、保磁力Ｈｃに対して抗電界Ｅｃがそれぞれ対応する。
【００３３】
本発明は、強磁性膜を用いた磁気メモリにおいて、保磁力特性又は抗電界特性の均一化を課題とする。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために、磁気メモリを構成する単位素子であって磁化容易軸及び困難軸を含む面に直交する方向から見た場合の上記単位素子の外形が、磁化反転直前の磁化分布に対応するＣ字形状と直線形状により、全体として前記直線形状と直交する軸に対して線対称関係を有する形状であるようにしたものである。
【００３５】
従って、本発明によれば、磁化反転直前の磁化分布あるいは分極反転直前の分極分布が一定化するように単位素子や磁性粒の外形形状を境界条件として設定し、反転直前の分布形状と位相幾何学的に相似な形状をとることによって、素子や磁性粒の内部で取り得る磁化分布や分極分布を限定し、保磁力特性や抗電界特性を均一化することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明は、強磁性膜を用いたデバイスである磁気メモリに関するものである。
【００３７】
例えば、磁気デバイスには、磁気記憶デバイスとして、磁気ランダムアクセスメモリ及び当該メモリを用いた記憶装置等が挙げられ、また、磁気検出用デバイスとして、再生素子や再生ヘッド及びこれらを用いた磁気再生装置、検出素子や磁界センサー及びこれらを用いた磁気検出装置等が挙げられる。
【００３８】
各種の磁気デバイスは、強磁性膜を用いた単位素子（記憶素子や再生素子、磁気検出素子等）によって構成され、当該単位素子の数については一般に多数であるが、少数であっても構わない。
【００３９】
尚、単位素子が記憶素子である場合（例えば、図２０、２１に示した磁気記憶素子）には、個々の素子に対して情報記憶や情報の読み取りが可能であるが、本発明はこのようなディスクリートな形態に限らず、後述するように連続的な記録媒体への応用が可能である。
【００４０】
また、強誘電性膜を用いたデバイスへの適用も可能であり、当該デバイスの単位素子として、記憶素子、容量素子等が挙げられる。
【００４１】
先ずは、磁気デバイスについて説明してから、連続記録媒体、強誘電デバイスについて順を追って説明を行うことにする。
【００４２】
前述した図２６の矩形形状や楕円形状では、反磁界エネルギーの全磁気エネルギーに対する寄与が一定しないために、磁化反転直前に多様な磁化分布が許容され、結果的にＨｃにばらつきが生じることが本願発明者の分析によって判明しているので、磁化反転直前における多様な磁化分布を規制する素子形状が分かれば問題を解決することができる。
【００４３】
換言すれば、磁化反転する直前の磁化分布が常に一定していればＨｃのばらつきが大幅に減少するはずであり、問題解決のためには、素子や磁性粒の内部で取り得る磁化分布を限定するような境界条件として素子等の形状を設定すれば良い。
【００４４】
一方、矩形形状や楕円形状についての磁化分布シミュレーションの結果からは、素子サイズが微小化すると、Buckling磁壁の低次モードとしてのＳ字状分布やＣ字状分布が現れてくることが判明している。
【００４５】
図３０（Ａ）や図３１（Ａ）に示した渦状分布については複雑すぎて素子形状で制御することが難しいが、磁化反転する直前の磁化分布をＣ字状やＳ字状に限定するために、単位素子の外形形状について、Ｃ字形状又はＳ字形状と位相幾何学的に相似な形状を部分的に有するように加工することは可能である。
【００４６】
尚、ここで、位相幾何学的に相似な形状とは、位相幾何学（トポロジー）的な変形によって移行できる形状関係を意味する。例えば、球（又は円）からトーラス（又はその断面、つまり、円内に穴の空いた形状）への移行は不可である。
【００４７】
また、単位素子の外形形状が、磁化容易軸又は困難軸に関して回転対称性を有さないことも、磁化反転直前に多様な磁化分布が許容されないように規制するのに有効である。即ち、前記した矩形形状や楕円形では、１８０゜の回転対称性を有するので、磁化分布がその都度まちまちになってしまい、Ｈｃのばらつきが大きい。このことは、円形や正方形等のように高い回転対称性をもっている例について考えると分かる。従って、Ｃ字形状又はＳ字形状と位相幾何学的に相似の部分を有していても、対称的な形状よりは、非対称的な形状の方が好ましい。
【００４８】
尚、Ｃ字状とＳ字状との比較では、磁化についてのＳ字状分布の方が高次モードであり（例えば、Ｃ字状分布２組でＳ字状分布が形成されるとみれば良い。）、全エネルギーが高くなること（全エネルギーの低い方が安定である。）、一方向に作用する磁極磁界バイアスとの相性が悪いこと等を考慮すると、Ｃ字形状の採用が好ましい。
【００４９】
図１及び図２は、素子の外形として、Ｃ字状の形状をもつ半楕円状に加工形成した例を示すものであり、図１が磁気記憶素子（メモリ素子）に適用した例、図２が再生素子に適用した例を示す。尚、これらの図では、素子を構成する自由層、参照層、固定層だけを取り出して示しており、前記した図２２や図２５にそれぞれ対応している。また、記憶デバイスや再生デバイスの全体的な構成については、図２０や図２３等において説明済みであるので、以下では本発明に係る要点だけに絞って説明を行うことにする。
【００５０】
図１には、メモリ素子１の構成層のうち、自由層、参照層、固定層について磁化容易軸の方向を太線の矢印で示している（非磁性層や、下地層、保護層等は省略している。）。
【００５１】
尚、図には各層を斜視図として表しているが、素子上面から見た形状がそれぞれ半楕円状をなしており、各層についてはいずれも同じ形状をしているので、自由層についてのみ説明すると、本例では、その外形が楕円弧の部分１ａ及び直線状の部分１ｂにより形成されている。即ち、半楕円の外形において図示のように、２つの頂点部（あるいは角部）にそれぞれ点Ａ、Ｂをそれぞれ付して区別するとき、区間ＡＢには２つの経路、つまり、楕円弧の部分１ａを通る経路と、直線状の部分１ｂを通る経路があり、両者が連結されて外形形状が規定されている。そして、上記Ｃ字形状と位相幾何学的に相似な形状をもつのが楕円弧の部分１ａであり、当該部分は磁化がＣ字状に分布するような境界条件として作用する。また、直線状の部分１ｂについては、Ｃ字状に屈曲した磁化分布をもつ正負の磁荷が集中的に現れるように作用する。
【００５２】
尚、図中に示すｘ軸については、直線状の部分１ｂに平行な方向に設定され（「Ｌ」が当該方向における素子の長さを示す。）、このｘ軸に対して直交する方向にｙ軸が設定されている（「Ｗ」が当該方向における素子の長さを示す。）。図示のように、各層の磁化容易軸がほぼ平行となった配向とされる（但し、参照層については磁化の向きが他の層と逆になっている。）。
【００５３】
図２は再生素子２の構成層のうち、自由層、参照層、固定層について磁化容易軸の方向を太線の矢印で示している（磁区制御用ハード膜、非磁性層、下地層及び保護層は省略している。）。
【００５４】
本図でも各層を斜視図として表しており、素子上面から見た形状がそれぞれ半楕円状をなすこと、そして、各層、例えば自由層について外形が楕円弧の部分２ａ及び直線状の部分２ｂにより形成されていることや、ｘ軸、ｙ軸の設定、Ｗ、Ｌについては、図１の場合と同じである。但し、参照層や固定層については矢印がｙ軸方向に対して平行又は反並行とされる。つまり、ｘ軸方向に延びる自由層の磁化容易軸に対して、参照層及び固定層の磁化容易軸がほぼ直交する配向とされることに注意を要する。尚、参照層と固定層とは磁化の向きが互いに逆になっており、固定層の磁化は図示しない反強磁性層によって固定されている。
【００５５】
本例でも、上記Ｃ字形状と位相幾何学的に相似な形状をもつ楕円弧の部分２ａについては磁化がＣ字状に分布するような境界条件として作用し、また、直線状の部分２ｂについてはＣ字状に屈曲した磁化分布をもつ正負の磁荷が集中的に現れるように作用する。
【００５６】
図１のように半楕円形状に加工された（磁気）メモリ素子のＨｃについてサイズ依存性の測定結果を示したものが図３である。
【００５７】
図３では前記したメモリ素子１についてアスペクト比（Ｗ：Ｌ）を変化させた場合の特性例を示しており、横軸に１／Ｗ（単位は１／μｍ）をとり、縦軸にＨｃ（単位：Ｏｅ＝１０3／４π  Ａ／ｍ）をとっており、前記した図２７、図２８と比較されるべき結果を示す。尚、「○」印を結んだグラフが「Ｗ：Ｌ＝１：１」の場合を示し、「□」印を結んだグラフが「Ｗ：Ｌ＝１：２」の場合を示し、「◇」印を結んだグラフが「Ｗ：Ｌ＝１：３」の場合を示しており、原点を通る右上がりの直線が理論式「Ｈｃ＝２πＭｓ（ｔ／Ｗ）」を示す。
【００５８】
アスペクト比が変わってもＨｃが１／Ｗにほぼ比例して増大すること、そして、Ｈｃのばらつきそのものも大きく改善されていることが分かる。
【００５９】
尚、図中に示す「Ｃ-state」とは、磁化反転直前のＣ字状分布を表している。
【００６０】
図４は前記した再生素子２のように半楕円形状に加工された（磁区制御用ハード膜なしの）再生素子について、抵抗−磁界特性について測定例を示したものであり、横軸に図２のｙ軸方向の磁界（単位：Ｏｅ＝１０3／４π  Ａ／ｍ）をとり、縦軸に抵抗Ｒ（任意単位：ａ.ｕ.）をとっている。尚、図において、「○」印を結んだグラフが「Ｗ：Ｌ＝１：１」の場合を示し、「□」印を結んだグラフが「Ｗ：Ｌ＝１：２」の場合を示し、「◇」印を結んだグラフが「Ｗ：Ｌ＝１：３」の場合を示している。本図は前記した図２９と比較されるべき結果を示している。
【００６１】
アスペクト比が低くてもＨｃがそれほど増加しないことが分かる。また、アスペクト比が１：１より大きいと、半楕円状をした素子内部の磁化は磁極磁界バイアス無しでも一斉に回転しているものと推定される。そして、図２９との比較からヒステリシス性も抑えられていることが明らかである。
【００６２】
図５は、マイクロマグネティックスシミュレーションによって推定された磁化反転直前の磁化分布例について示したものである。
【００６３】
（Ａ）図は素子サイズが大きい場合（１／Ｗ＝１．５μｍ-1）を示しており、Ｃ字状分布をとり、また、（Ｂ）図は素子サイズが小さい場合（１／Ｗ＝３．０μｍ-1）を示し、Ｃ字状分布をとる。つまり、素子サイズにはそれほど大きく影響されずにＣ字状分布をとるものと推定される。
【００６４】
しかして、磁気デバイスの構成素子（単位素子）において、磁化反転直前のＣ字状分布に対して、位相幾何学的に相似な形状をもつように加工すれば、保磁力特性が改善され、Ｈｃの均一化を実現することができる。
【００６５】
そして、この目的を果たす上で必須となる素子形状が上記した半楕円状のみに限られる訳ではなく、例えば、図６において（Ａ）乃至（Ｈ）に示す各種のパターン形状が挙げられる。尚、図には、磁化容易軸及び困難軸を含む面に直交する方向から単位素子を見た場合の外形形状を示している。
【００６６】
各形態についてまとめると下記の通りである。
【００６７】
（Ａ）楕円弧の部分について、多角形近似によって複数の線分から構成した形態
（Ｂ）３頂点を線分で結んだ形態
（Ｃ）楕円弧と、凹状に湾曲した曲線部を備えた形態
（Ｄ）楕円弧と、凸状に湾曲した曲線部を備えた形態
（Ｅ）丸められた２つの頂点部をもつ形態
（Ｆ）左右非対称の形状にした形態
（Ｇ）２つの楕円弧をもつ形態
（Ｈ）楕円弧の一部を直線部分で置き換えた形態。
【００６８】
尚、各図において、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは各頂点部にそれぞれ付した点を示しており、矢印Ｒは丸みをもっていることを意味している。
【００６９】
（Ａ）では区間ＡＢについて、その一方が楕円弧を多角形近似した直線部分の集まりとして外形が規定されるとともに、他方は点ＡとＢを結ぶ直線（線分）である。
【００７０】
また、（Ｂ）ではＡ、Ｂ、Ｃの３頂点を直線で結んだ３角形であり、区間ＡＢ、ＢＣ、ＣＡがそれぞれ１本以上の直線（線分）をもって連結されている。勿論、頂点数をもっと増やすことでより複雑な多角形や多辺形を形造ることができる。
【００７１】
（Ｃ）では、区間ＡＢに直線部分がなく、楕円弧と曲線によって半楕円に比して面積の小さい形状をしており、凹状に窪んだ曲線が特徴的である。また、これとは逆に、（Ｄ）では区間ＡＢが楕円弧と曲線で形成され、凸状に張り出した曲線をもつことで半楕円に比して面積の大きい形状となっている。
【００７２】
（Ｅ）はＡ、Ｂの各頂点部が丸みをもっているもので、１つ以上の滑らかな曲線又は多角形近似による複数線分等により角を落としている。
【００７３】
（Ｆ）では、区間ＡＢの直線部に直交する軸、つまり、図の矢印Ｗの方向に延びる軸に関して非対称な形状をもっている。つまり、この場合の非対称性とは線対称性あるいは面対称性をもたないことである。
【００７４】
（Ｇ）では区間ＡＤ、ＢＣにそれぞれ亘る２個の楕円弧（大径及び小径の楕円弧）の部分と、区間ＡＢ、ＣＤにそれぞれ亘る直線部をもっており、その意味ではまさにＣ字状というに相応しい形状である。勿論、２個以上の楕円弧を組み合わせた形状であっても構わない。
【００７５】
（Ｈ）では区間ＡＤ、ＢＣが楕円弧の一部をなし、区間ＡＢ、ＤＣが直線部となっており、線分ＤＣによって楕円弧の上の部分が切り取られたかの如き形状を有する。
【００７６】
尚、（Ａ）乃至（Ｈ）に示す各形状については、新たに穴を開けることなく、変形のみによって互いに移り変わることができ、その意味で位相幾何学的に相似な関係にあると言える。
【００７７】
以上を総括すると、単位素子の外形については、（Ｃ）乃至（Ｆ）のように１個の楕円弧をなす部分をもつか、あるいは（Ｇ）、（Ｈ）のように複数個の楕円弧をなした部分をもつ形態が挙げられる。そして、楕円弧に関しては、（Ａ）のようにその全部について多角形近似が施されて折れ線状の部分とされるか、あるいは、（Ｈ）のように、楕円弧若しくはその一部に対して直線近似若しくは多角形近似が施された結果、直線若しくは折れ線状の部分で代用した形態がある。また、（Ｂ）のように３個以上の頂点を線分で接続してできる形状をもつ形態や、（Ｃ）、（Ｄ）のように一辺が楕円弧（又はその近似形状）をなすとともに、他辺が直線ではなく、凹状又は凸状に湾曲した曲線状をなす形態が挙げられる。そして、（Ｅ）のように頂点部が丸められた形態と、頂点部の尖った、（Ｅ）以外の形態が挙げられる。
【００７８】
尚、どの形態を採用するかについては、素子の形状加工法やフォトマスクの精度等、各種要因を考慮して決定する必要があるが、徒らに複雑な形状を用いるよりは、保磁力特性等の改善効果及びコスト、工数等を勘案すべきである。
【００７９】
この他にはＣ字形状又はＳ字形状を含むものとして、例えば、図７に示すように、単位素子の外形が、複数の半楕円又はその近似形状を対向させた状態、あるいはそれらをずらした状態で合成することによって得られる形状であっても良い。つまり、（Ｉ）では、半楕円又はこれに近い形状をもつ２つの部分を向かい合わせにして合成したものを示しており、点Ａと点Ｂとを結ぶ線分（破線で示す。）によって区分けされる２つの部分については当該線分に関して線対称性をもたない。また、（Ｊ）では２つの半楕円又はこれに近い形状を図の左右方向にずらして合成した形状を示しており、区間ＡＢ、ＤＣに直線部、区間ＡＤ、ＢＣに楕円弧をそれぞれ含んでいる。尚、これらは、複数個の楕円弧をもつ形態として挙げられる。
【００８０】
さらには、図７（Ｋ）乃至（Ｎ）に示すように、台形及びその派生図形も含めることができる。つまり、（Ｋ）のように、下底ＡＢ、上底ＤＣの台形状をしたものや、（Ｌ）のように、台形の各頂点Ａ乃至Ｄの角を丸めたものが挙げられる。また、（Ｍ）のように、台形において区間ＡＢ、ＤＣをへの字状に屈曲させた形状や、（Ｎ）のように、（Ｍ）の図形において各頂点Ａ乃至Ｄの角及び区間ＡＢや区間ＤＣの屈曲分（鈍角部）の角を丸めたもの等が挙げられる。尚、これらは、４個以上の頂点を線分で接続してできる形状をもつ形態と、その頂点部を丸めた形態の例示である。
【００８１】
Ｃ字状（あるいはＳ字状）分布と位相幾何学的に相似な形状に加工されたメモリ素子や再生素子等の単位素子としては、例えば、図８に示すように、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果素子又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果素子が用いられる。
【００８２】
また、素子構造としては、図２１や図２４に示したように、自由層、固定層、反強磁性層の順又はその逆順に積層された構造が挙げられるが、必ずしも自由層が最上位層にあるものだけに限定される訳ではない。
【００８３】
図９乃至図１２は各種形態について断面構造を示したものである。
【００８４】
図９はＴＭＲ素子の構造例３を示しており、自由層が最下層にあり、その上には障壁層、参照層、非磁性層、固定層、反強磁性層がこの順序で積層されている。
【００８５】
また、図１０はハード膜が積層されたＴＭＲ素子の構造例４を示しており、断面構造と、上から見たときのハード膜の形状及び磁化方向を示したものである。
【００８６】
本例では最上層にハード膜（あるいはハード層：hard magnet layer）があり、その下層には非磁性層、自由層、障壁層、参照層、非磁性層、固定層、反強磁性層がこの順序で積層されている。
【００８７】
尚、ハード膜は、磁化分布がＣ字状分布になるのを補助する磁極磁界を誘導するものである。
【００８８】
図１１は自由層を２層もったＴＭＲ素子の構造例５を示したものである。
【００８９】
最上層の自由層の下には非磁性層があり、その下に自由層、障壁層、参照層、非磁性層、固定層、反強磁性層がこの順序で積層されている。
【００９０】
尚、本例では自由層が２層とされているが、２層以上を有する構造でも構わない。
【００９１】
図１２は二重（Ｄｕａｌ）ＴＭＲ素子の構造例６を示したものであり、ＴＭＲ効果を主に発現する非磁性膜（障壁層）を２層含んだ構造を示している。
【００９２】
基本的には反強磁性層、固定層、自由層、固定層、反強磁性層の順に積層された２重構造をもっており、本例では、中央の自由層に関して対称的な層配置となっている。つまり、自由層の上には、障壁層、参照層、非磁性層、固定層、反強磁性層がこの順序で積層されるとともに、当該自由層の下には、障壁層、参照層、非磁性層、固定層、反強磁性層がこの順序で積層された構造を有する。二重構造をとることにより磁気抵抗比が増加するので、素子（メモリ素子、再生素子）の電気的検出感度を改善することができる。よって、メモリ素子の場合にはエラーレートの低減が、再生素子の場合には出力電圧の増加が各々期待できる。
【００９３】
本例では障壁層が２層とされているが、これに限らず２層以上の構造であっても構わない。
【００９４】
尚、図９乃至図１２ではＴＭＲ素子について示したが、障壁層がないといった個別的な事項を除けばＧＭＲ素子の場合でも基本的に同じである。例えば、図１２の構造に対応するＧＭＲ素子では、ＧＭＲ効果を主に発現する非磁性膜が２層あるいは２層以上含まれる。
【００９５】
また、これらの例において、前記した強磁性膜とは自由層のことを指しており、自由層を含む多層膜構造とされる上記素子（単位素子）は、例えば、図２０、２１に示したメモリ素子や図２３、２４に示した再生素子として用いられる。
【００９６】
強磁性体をＣ字状（あるいはＳ字状）磁化分布と位相幾何学的に相似な形状に加工することによる効果は、磁気メモリ素子や再生素子等に止まらずに、ディスク（ハードディスクやフレキシブルディスク等）、テープ、カード、紙、その他形状の記録媒体への薄膜や塗布媒体についても有効に機能する。つまり、連続媒体への適用が可能であるので、以下に説明する。
【００９７】
図１３及び図１４は記録ヘッド７と従来の記録媒体８、９について示すものであり、図１３が面内媒体の一例を示し、図１４が垂直媒体の一例を示している。尚、これらの図において、ｘ軸は記録媒体８又は９に対する記録ヘッドの相対的な移動方向（図の左右方向）に設定され、当該ｘ軸に直交する方向にｙ軸が設定されている。また、「Ｇｗ」が記録ギャップ長、「ｄ」がヘッドと媒体とのスペーシング（間隔）をそれぞれ示しており、記録ヘッド７内に複数配列された長方形群は励磁用導体を表している。
【００９８】
図１３では記録媒体８が面内媒体であるため、ｘ軸方向に沿って記録後の磁化が配向される（記録磁化の方向がｘ軸方向となる。）。また、図１４では記録媒体９の強磁性層が保持層（keeper layer）上に形成されていて、垂直媒体とされるので、ｙ軸方向に沿って記録後の磁化が配向される（記録磁化の方向がｙ軸方向となる。）。
【００９９】
媒体の磁性層については、これまで粒状、柱状、針状の磁性粒で構成されていたが、本発明では、磁性粒の外形が、磁化反転直前の磁化分布に対応するＣ字形状（又はＳ字形状）と位相幾何学的に相似な形状を部分的に有するように加工され、このような磁性粒が多数集まった集合体として磁気記録媒体（の強磁性層）を形成する。これによって、保磁力特性を均一化することができるので、磁化遷移部分から発生する遷移性雑音を低減することが可能になる。
【０１００】
図１５及び図１６は、本発明に係る磁性粒を用いた磁気記録媒体と記録ヘッド７を示したものであり、ｘ、ｙ軸の設定や「Ｇｗ」、「ｄ」等については図１３、図１４の場合と同じである。
【０１０１】
図１５に示す磁気記録媒体１０は、磁性粒の磁化容易軸が面内に分布する面内媒体とされ、磁性粒の断面がほぼ半楕円状をなしてｘ軸方向に沿って配列されている。つまり、Ｃ字状の楕円弧の部分を有する多数の磁性粒を磁化容易軸方向に自己整列させることによって外形の直線状部分が面内に整然と配置された構成となる。尚、図には４層構造を示すが、この層数に限られる訳ではない。
【０１０２】
図１６に示す磁気記録媒体１１は、磁性粒の磁化容易軸がベース面に対して垂直に分布する垂直媒体とされ、磁性粒の断面がほぼ半楕円状をなしてｙ軸方向に沿って配列されている。本例では、保持層（keeper layer）上に強磁性層が形成されていて、Ｃ字状の楕円弧の部分を有する多数の磁性粒を磁化容易軸方向（本例ではｙ軸方向）に自己整列させることによって外形の直線状部分が垂直方向に整然と配置された構成となる。つまり、この場合のベース面とは保持層と強磁性層との境界面である。尚、保持層を設けない形態も可能である。
【０１０３】
この他には、磁気記録媒体として、磁性粒の磁化容易軸が斜方に分布する斜方媒体を用いる形態が挙げられ、テープ状記録媒体（例えば、ヘリカルスキャン方式）等への適用において有効である。
【０１０４】
尚、磁性粒の３次元的な形状については、半楕円を、その直線状部分に対して直交する面内軸の回りに回転させてできる回転体（円形凸レンズ状をした形状）や、図８に示すように、半楕円を面に直交（又は斜交）する方向に移動させてできる形状（シリンドリカルな形状）が挙げられる。また、磁性粒の２次元的形状（断面形状）については、図６、図７に示したような各種の形状が挙げられる。
【０１０５】
最後に、強誘電性膜を用いた単位素子（記憶素子、容量素子等）により構成される強誘電デバイス、例えば、強誘電記憶デバイス等への適用について説明する。
【０１０６】
図１７は、強誘電性膜を用いたメモリ素子について従来の構成例を示したものである。
【０１０７】
対向する２つの平行電極（electrode）の間に、強誘電性膜（あるいは強誘電層：ferroelectric layer）が配置された構造を有しており、一方の電極が接続用導体（plug）を介してシリコン（Ｓｉ）基板に形成された電界効果トランジスタに接続されている。尚、基板にはソース（Ｓ）、ドレイン（Ｄ）、ゲート（Ｇ）を含むＭＯＳ形ＦＥＴが形成されており、ソースが接続用導体を介して上記一方の電極に接続されている。
【０１０８】
強誘電性膜の分極は反電界を誘起するが、反電界の分布が一様でないために複雑な分域（domain）構造を有する。そこで、強誘電体を、分極反転直前の分極分布に対応するＣ字形状（又はＳ字形状）と位相幾何学的に相似な形状に加工することによって、分域構造を限定することが可能になり、分極が反転する抗電界Ｅｃを均一化させる作用をもたせることができる。
【０１０９】
図１８は、強誘電容量素子（単位素子）が論理（ロジック）回路の上方にスタックされた配置の構成例１２を示したものである。
【０１１０】
図示のように、強誘電性膜がＣ字状の弓なりになっており（２つの楕円弧の部分をもった、図６（Ｇ）の形状に相当する。）、その一端が電極（electrode）に接続され、他端が接続用導体(plug)を介してシリコン基板に形成されたＭＯＳ形ＦＥＴのソース（Ｓ）に接続されている。尚、このＦＥＴは論理回路の一部を構成するものである。また、磁気デバイスでは単位素子を上（面に直交する方向）からみた形状についてＣ字状の部分を有するのに対して、強誘電体の場合には側面方向（分極方向を含む面に直交する方向）から見た形状においてＣ字状の部分を有することに注意する。
【０１１１】
図１９は、強誘電容量素子（単位素子）がトレンチ内部に埋め込まれた構成例１３を示したものであり、外乱等の影響を受けにくい構造とされる。
【０１１２】
本例では、強誘電性膜の外形形状が半楕円状をしており、その一端部が埋め込みプレート（buried  plate）に接続され、他端部がＭＯＳ形ＦＥＴのソース（Ｓ）に接続されている。尚、このＦＥＴは図１８の場合と同じ役目をもっている。
【０１１３】
強誘電性膜がＣ字状に対応した楕円弧の部分をもつように形状加工を行うことによって抗電界Ｅｃが均一化され、分極反転するために電極に印加される電位が一定化されるので、特性のばらつきを防ぎ、不良品の発生確率を減らすことが可能になる。また、分域構造が均質化される結果、書き込み疲労に対して強い耐性をもった強誘電メモリ素子（ランダムアクセスメモリ等）を実現することができる。
【０１１４】
尚、強誘電性膜の側面形状については、図１８や図１９の例に限らず、図６、図７に示すような各種の形状が挙げられる。
【０１１５】
しかして、本発明によれば、磁気デバイスへの適用において、例えば、磁気メモリ素子の情報を書き換えるのに必要な保磁力が均一化して不良となるメモリセルが減少するため、磁気ランダムアクセスメモリの大容量化、低価格化及びチップ面積の縮小化、信頼性の向上が可能になる。また、再生素子を線形応答させるのに必要な磁極磁界バイアスが減少するため、磁気再生ヘッドの感度及び信頼性の向上、高密度媒体への対応が可能になる。微小な磁性粒からなる磁気媒体への適用においては、その保磁力を均一化することで遷移性雑音が低減されるので、線記録密度の向上及び転送レートの増加が可能となる。
【０１１６】
そして、本発明によれば、強誘電デバイスへの適用において、例えば、強誘電メモリ素子の情報を書き換えるのに必要な抗電界が均一化して不良となるメモリセルが減少するため、強誘電メモリの大容量化、低価格化、チップ面積の縮小化、信頼性の向上が可能になる。
【０１１７】
前の磁化分布あるいは分極反転直前の分極分布が一定化するように単位素子や磁性粒の外形形状を境界条件として設定し、反転直前の分布形状と位相幾何学的に相似な形状をとることによって、素子や磁性粒の内部で取り得る磁化分布や分極分布を限定し、保磁力特性や抗電界特性を均一化することができる。
【０１１８】
請求項２に係る発明によれば、強磁性膜を用いた記憶素子に適用することで、Ｈｃのばらつきを低減して磁気メモリの実用化に貢献できる。また、強磁性膜を用いた磁気検出若しくは再生素子に適用することで素子感度の向上を図り、媒体の高密度化に対応することができる。
【０１１９】
請求項３や請求項４に係る発明によれば、磁気メモリデバイスや磁気再生ヘッドへの適用において性能及び信頼性を高めることができる。
【０１２０】
請求項５に係る発明によれば、所謂スピンバルブ構造をとることで、固定層と反強磁性層の交換結合により磁化の向きを固定することができる。
【０１２１】
請求項６に係る発明によれば、例えば、磁気再生ヘッドへの適用においてハード膜からの磁極磁界バイアスをもって自由層の磁化を所定方向に揃えることができる。
【０１２２】
請求項７や請求項８に係る発明によれば、各種の素子構造をもったデバイスへの適用が可能となり、高性能化や信頼性の向上にとって好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく半楕円形状の磁気メモリ素子について強磁性層の配置を示す図である。
【図２】本発明に基づく半楕円形状の磁気再生素子について強磁性層の配置を示す図である。
【図３】本発明に基づく半楕円形状の磁気メモリ素子について保磁力対寸法特性の測定例を示すグラフ図である。
【図４】本発明に基づく半楕円形状の磁気メモリ素子について抵抗対磁界特性の測定例を示すグラフ図である。
【図５】本発明に基づく半楕円形状の磁気メモリ素子について磁化反転直前の磁化分布例を示した図であり、（Ａ）図は素子サイズが大きい場合を示し、（Ｂ）図は素子サイズが小さい場合を示す。
【図６】半楕円状の素子について（Ａ）乃至（Ｈ）の各種形態を示す説明図である。
【図７】２との形状を組み合わせてできる合成形状について（Ｉ）、（Ｊ）の各形態、並びに台形状及びその派生形状の各形態（Ｋ）乃至（Ｎ）を示す説明図である。
【図８】素子の形状例を概略的に示す斜視図である。
【図９】図１０乃至図１２とともにＴＭＲ素子の構造例を示すものであり、本図は下層に自由層が配置された構造を示す図である。
【図１０】磁区制御用のハード膜を用いた層が含まれた構造例を示す図である。
【図１１】複数の自由層を含んだ構造例を示す図である。
【図１２】複数の障壁層及び反強磁性層を含んだ構造例を示す図である。
【図１３】従来の面内磁気記録媒体について説明するための概略的な断面図である。
【図１４】従来の垂直磁気記録媒体について説明するための概略的な断面図である。
【図１５】本発明に基づく半楕円状断面の強磁性粒の集合として形成される面内磁気記録媒体について説明するための概略的な断面図である。
【図１６】本発明に基づく半楕円状断面の強磁性粒の集合として形成される垂直磁気記録媒体について説明するための概略的な断面図である。
【図１７】強誘電性膜をメモリセルに用いた従来のメモリデバイスの構成について説明するための概略的な断面図である。
【図１８】図１９とともに、本発明に基づく強誘電性膜をメモリセルに用いたメモリデバイスの構成について説明するための図であり、本図はロジック回路部の上方に強誘電性膜がスタックされた構造例を概略的に示す断面図である。
【図１９】トレンチ内部に半楕円状の強誘電性膜が埋め込まれた構造例を概略的に示す断面図である。
【図２０】磁気ランダムアクセスメモリの構成について説明するための図である。
【図２１】ＴＭＲ素子をメモリ素子として用いた構造例を示す図である。
【図２２】矩形状の磁気メモリ素子について強磁性層の配置を示す図である。
【図２３】再生素子を用いたシールド形磁気ヘッドについて各種の構造例を示す図である。
【図２４】ＴＭＲ素子を用いた再生素子の構造例を示す図である。
【図２５】シールド型磁気ヘッドの再生素子について強磁性層の配置を示す図である。
【図２６】従来の磁気メモリ素子や再生素子の外形形状例を示すものであり、（Ａ）図が矩形状、（Ｂ）図が楕円形を示す。
【図２７】矩形状の磁気メモリ素子について保磁力対寸法特性の測定例を示すグラフ図である。
【図２８】楕円形状の磁気メモリ素子について保磁力対寸法特性の測定例を示すグラフ図である。
【図２９】矩形状の磁気再生素子について抵抗対磁界特性の測定例を示すグラフ図である。
【図３０】矩形状の磁気メモリ素子について磁化反転直前の磁化分布例を示した図であり、（Ａ）図は素子サイズが大きい場合を示し、（Ｂ）図は素子サイズが小さい場合を示す。
【図３１】楕円形状の磁気メモリ素子について磁化反転直前の磁化分布例を示した図であり、（Ａ）図は素子サイズが大きい場合を示し、（Ｂ）図は素子サイズが小さい場合を示す。
【符号の説明】
１…記憶素子、１ａ…楕円弧をなした部分、２…再生素子、２ａ…楕円弧をなした部分、３、４、５、６…トンネル磁気抵抗効果素子、１０、１１…磁気記録媒体、１２、１３…強誘電デバイス
【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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