(57)【要約】情報担体部（１０）と読み出し部（３０）とを有する記憶素子。情報担体部（１０）はビット位置のアレイ（１１）を有する電磁性材料のパターンを備え、情報プレーンにおける前記材料の有無は論理値を表す。読み出し部は、近接場動作距離における前記電磁性材料の存在に感応する電磁センサ要素の二次元アレイ（３１）を有する。製造の間、情報担体部（１０）と読み出し部（３０）は、センサ素子に反対のビット位置を位置付けるためにフレキシブルに結合され、位置合わせされる。
2006501665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報担体部と読み出し部とを有する記憶素子であって：
前記情報担体部はビット位置のアレイを有する電磁性材料のパターンを備えている情報プレーンを有し、前記情報プレーンにおける前記材料の有無はビット位置の値を表し；
前記読み出し部は前記情報プレーンと協調するための界面を有し、その界面は、近接場動作距離において前記電磁性材料の存在に対して感応する電磁センサ要素の二次元アレイを備えていて；
前記情報担体部及び前記読み出し部は、実質的にビット位置と対応するセンサ要素との間の前記近接場動作距離において前記センサ要素の反対のビット位置を位置付けるために、フレキシブルに結合され、位置合わせされる；
ことを特徴とする記憶素子。
【請求項２】
請求項１に記載の記憶素子であって、前記情報プレーンにおける前記パターンは、前記
近接場動作距離の内側か又は外側のどちらかに電磁性材料の層をもたらす凹部または凸部を有する基板における前記の電磁性材料の層により構成されている、ことを特徴とする記憶素子。
【請求項３】
請求項１に記載の記憶素子であって、前記情報プレーンに置ける前記パターンは、前記電磁性材料の領域のパターンにより、又は、基板に埋め込まれた電磁性材料の有無により、覆われた基板により構成されている、ことを特徴とする記憶素子。
【請求項４】
請求項１に記載の記憶素子であって、前記電磁性材料は前記センサ要素により検出可能であるための軟磁性特性を有する、ことを特徴とする記憶素子。
【請求項５】
請求項１に記載の記憶素子であって、前記電磁性材料は前記センサ要素により検出可能であるための導電特性を有する、ことを特徴とする記憶素子。
【請求項６】
請求項１に記載の記憶素子であって、前記センサ要素は、次の方法であって：
軟磁性特性により前記電磁性材料の有無によって影響を受けるような磁界を生成し、該磁界を検出する方法；
容量結合により前記電磁性材料の有無によって影響を受けるような電界を生成し、該電界を検出する方法；又は
渦電流により前記電磁性材料の有無によって影響を受けるような変動磁界を生成し、該変動磁界を検出する方法；
の少なくとも１つにおいて、電磁界を生成し、前記電磁性材料の存在を検出するために備えられている、ことを特徴とする記憶素子。
【請求項７】
請求項１に記載の記憶素子において用いるための情報担体部であって：
ビット位置のアレイを有する電磁性材料のパターンを備える情報プレーンであって、該情報プレーンにおける前記材料の有無はビット位置の値を表す、情報プレーン；
を有する、ことを特徴とする情報担体部。
【請求項８】
請求項１に記載の記憶素子において用いるための読み出し部であって、該読み出し部は情報プレーンと対応する界面を有し、該界面は、近接場動作距離において電磁性材料の存在に感応する電磁センサ要素の二次元アレイを備えている、ことを特徴とする読み出し部。
【請求項９】
請求項１に記載の読み出し部と情報担体部とを有する記憶素子を組み立てる方法であって：
前記情報担体部はビット位置のアレイを有する電磁性材料のパターンを備えている情報プレーンを有し、前記情報プレーンにおける前記材料の有無はビット位置の値を表し；
前記読み出し部は前記情報プレーンと協調するための界面を有し、その界面は、近接場動作距離において前記電磁性材料の存在に対して感応する電磁センサ要素の二次元アレイを備えている；
方法であり、
実質的にビット位置と対応するセンサ要素との間の前記近接場動作距離におけるセンサ要素の反対のビット位置を位置付けるために前記読み出し部と前記情報担体部とを位置合わせし；
位置合わせしている間に、前記読み出し部と前記情報担体部とを物理的に結合させる；
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記憶素子に関する。
【０００２】
本発明は、更に、記憶素子を組み立てるための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ディジタルデータの記憶に対して、数種類の固体素子が周知であり、それらには、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ又はＥＰＲＯＭ型の半導体メモリ回路等がある。有望な新しい種類の記憶素子は、材料のビット位置の磁気状態を設定し、検出するための磁性材料及び電子回路に基づく、所謂、ＭＲＡＭ、即ち、磁気ランダムアクセスメモリである。
【０００４】
磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）については、論文：“２５６ｋｂ３．０Ｖ  １Ｔ１ＭＴＪ  Ｎｏｎｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ＲＡＭ  ｂｙ  Ｋ．Ｎａｊｉ  ｅｔ  ａｌ，ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ０−７８０３−７６６０８−５，ＩＳＳＣＣ２００１／Ｓｅｓｓｉｏｎ  ７／Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ／７．６”に記載されている。ＭＲＡＭ素子は、情報記憶のための自由磁性層を有する。その素子において、ビットセルアレイは適応され、ビットセルは、電子センサ要素と自由磁性層におけるビット位置とを有する。自由磁性層の材料の磁気状態は、ビット位置の論理値を表す。読み出しモードにおいて、センサ要素は、特に、Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｒｉｖｅ（ＴＭＲ）効果により、磁気状態を検出するために備えられる。電流はトンネル障壁によりガイドされる一方、トンネル確率は磁気状態により影響され、その結果、センサ要素の抵抗の変化がもたらされる。プログラム（又は、書き出し）モードにおいて、強いプログラム電流は、プログラミング回路によりガイドされ、プログラム電流に基づいて、それぞれのビット位置において磁気状態を設定するに十分強い磁界をもたらす。そのようなＭＲＡＭは不揮発性であり、即ち、素子は、電源を操作する又はしないに拘らず、ビット位置の論理値は変化しないことに留意する必要がある。それ故、ＭＲＡＭ素子は、電源をオンにした直後に、オンである必要がある素子のために適切である。既知の素子についての問題点は、アドレシングエレクトロニクスを加えた各々のビットセルにおいて比較的複雑な回路を必要とする、各々の個々のビットセルに対してプログラム電流を供給することにより、ビット位置の値はプログラムされる必要があることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それ故、本発明の目的は、ビット位置の論理位置を提供する効果的な方法を有する記憶システムを提供することである。
することにより、プラズマパネルの輝度効率とその寿命とを増加させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の特徴に従って、その目的は、冒頭の段落で規定したような記憶素子であって、情報担体部と読み出し部とを有し、情報担体部は、ビット位置のアレイを有する電素子パターンを備えている情報プレーンを有し、情報プレーンにおける前記材料の有無はビット位置の値を表し、そして、読み出し部は情報プレーンと協調するための界面を有し、その界面は、近接場動作距離において前記電磁性材料の存在に感応する電磁センサの二次元アレイを備えており、それらの部分は、ビット位置と対応するセンサ要素との間の近接場動作距離（ｎｅａｒ  −ｆｉｅｌｄ  ｗｏｒｋｉｎｇ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）にセンサ要素の逆の位置を実質的に位置付けるためにフレキシブルに結合され、位置合わせがなされる、記憶素子を用いて達成される。
【０００７】
本発明の第２の特徴に従って、その目的は、冒頭の段落で規定したような記憶素子を組み立てる方法であって、その記憶素子は情報担体部と読み出し部とを有し、情報担体部はビット位置のアレイを有する電磁性材料パターンを備えている情報プレーンを有し、情報プレーンにおける前記材料の有無はビット位置の値を表し、そして、読み出し部は情報プレーンと協調するための界面を有し、その界面は、近接場動作距離において前記電磁性材料の存在に感応する電磁センサの二次元アレイを備えており、この方法は、ビット位置と対応するセンサ要素との間の近接場動作距離にセンサ要素の逆の位置を実質的に位置付けるために情報担体部と読み出し部とを位置合わせすることと、位置合わせされている間に、情報担体部と読み出し部とを物理的に結合させることとを有する、方法を用いて達成される。
【０００８】
所定のコンテンツを有する記憶素子を比較的低コストにすることができることは効果的である。情報担体におけるビット位置の値は、材料の有無により選択される。情報担体部は、エンボス加工又はプレス加工のような機械的技術により製造されることができる。読み出し部は、異なる情報担体部と結合されるように、多数作製される標準化部であることが可能である。センサ要素は、材料によりもたらされる外乱に対して感応し、磁界又は電界を生成することにより材料の存在を検出する点で、ＭＲＡＭとは異なる。更に、センサ要素は、書き込み回路構成は必要とされないため、ＭＲＡＭ素子における通常のビットセル要素より複雑ではない。位置合わせは、読み出し部に情報担体部を結合する最終段階の間にのみ、必要とされる。それ故、本発明に従った素子の全コストは、同じデータ記憶容量のＭＲＡＭ素子に比べて実質的に低くなる。読み出し部との結合状態にある固定情報担体を有することの有利点は、ユーザにとって、素子のコンテンツが即座に利用可能であり、光ディスクに必要であるようないずれの走査処理を用いることなく、高速でアクセスすることができることである。その素子は、安価で再製可能な固体メモリを提供する。その概念は、光記憶の優位点（ディジタルコンテンツの分布に対して適切である、安価で再製可能はメモリ担体の利用可能性）と不揮発性固体記憶の幾つかの優位点（速いランダムアクセス、高データレート、低電力、移動部分がないための衝撃に対する非感応性と堅牢性）とを結合したものである。更に、ユーザは書き込み可能型の類似する記憶素子へのアクセスを有しないため、コンテンツのコピーに対する固有の保護を有している。
【０００９】
本発明は又、次のような認識方法に基づいている。既知の磁気記憶素子は、情報プレーンを有する固体素子である。そのような固体素子においては、情報プレーンはアクセス可能ではなく、センサ要素と共に製造される。ビット位置のコンテンツのプログラミングは、ビットセルセンサ要素自体により実行される必要がある。本発明の発明者は、情報プレーンを分離して製造することが可能であることを理解した。その効果は、製造中に、読み出し機能と記憶機能とを２つの物理的に別個の部分に分離することにより達成される。製造の終わりに、情報担体部が結合され、即ち、固体リーダに対して位置合わせされ、固定される。これはクリーンルームにおいてなされるため、界面の汚染は低く制御されることができる。ＭＲＡＭ型素子においては、データが磁性材料の磁気状態に記憶されることは、即ち、磁化の２つのメタステーブル状態は効果的に十分に２つを有しないことである。
本発明は、読み出し要素により生成された電界及び／磁界（又、バイアス磁界）により材料の有無を検出可能であるため、本明細書において電磁性材料と呼ぶ材料を使用した。ビット位置の値の検出は、材料の磁気状態に依存しないが、材料自体の存在の有無に依存する。電磁センサ要素はバイアス磁界を生成し、所定の近接場動作距離に対して広がる場における外乱を検出することができ、その近接場動作距離は、実際には、ビット位置の最小寸法と同じ大きさのオーダーである。近接場動作距離の範囲内のビット位置に、近くて反対側の要素を移動することが必要とされる。更に、いずれの近接場結合の原理を用いることができることは、電磁場であって、例えば、光、静電気又は静磁場に基づいている。
【００１０】
その装置の実施形態において、情報プレーンにおけるパターンは、近接場動作距離の内側か又は外側のどちらかに、電磁性材料の層の電磁性材料を移動させる、凸部又は凹部を有する基板における電磁性材料の層により構成されている。このことは、基板がスタンピングを用いて容易に製造されることができ、連続的な層が表面全体を覆うことができる有利点を有する。
【００１１】
更に、本発明に従って装置の好適な実施形態は、同時提出の特許請求の範囲の従属請求項に与えられている。
【００１２】
本発明の上記の及び他の特徴は、添付図面を参照し、以下の説明における例として述べる実施形態を参照することにより明らかとなり、理解することができるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は情報担体部（平面図）を示している。情報担体部１０は、ビット位置のアレイ１１を有する電磁性材料１２のパターンを備えている情報プレーンを有する。電磁性材料１２の有無は、ビット位置の値を表すための物理的パラメータを与える。情報プレーンは情報担体部１０の上部表面１３に位置していることを注記する。情報担体部の上部表面１３は、読み出し部の界面に結合されるように意図されている。情報プレーンは、機械的上部層からの有効距離に存在するように考慮されている、例えば、情報プレーンを保護するための薄いカバー層は情報担体部の外側層を構成することが可能である。更に、上部表面１３から離れた、及び意図された読み出し部の近接場動作距離の外側の材料は情報プレーンの一部とはみなされない。前記読み出し部におけるセンサ要素は情報プレーンの近くに備えられているが、結合材料または汚染のような、ある中間材料が間に存在する可能性がある。それ故、有効距離は、その界面から情報プレーンの方に向かって外側に広がる近接場動作距離を有する、意図された読み出しセンサ要素といずれの中間材料とにより決定される。情報の読み出しのための情報プレーンにおける材料の有無の物理効果については、図５を参照して下で説明する。
【００１４】
図２ａは、パターン化された情報担体部を断面図により示している。情報担体は基板２１を有する。情報プレーンは、電磁性材料のパターンにより基板２１の上部側において構成され、そのパターンはいずれのビット位置を有する。第１ビット位置２２において、材料が存在することは、例えば、論理値１を表し、第２ビット位置２３において、材料が存在しないことは、例えば、論理値０を表す。材料は、前記センサ要素により検出可能であるための軟磁性特性を有する。その材料のパターンには、パターン化された磁気媒体のための周知の製造方法を適用することができるが、永久磁化は必要とされないことに留意する必要がある。適切な方法としては、スパッタリング、局所エッチング、イオンビームパターニング又はマスクを用いるプレシングがある。
【００１５】
図２ｂは、エンボス加工された情報担体部の断面図を示している。情報担体は基板２５を有する。情報プレーンは、凹部及び凸部を有する電磁性材料の連続層により基板２５の上部側に構成されている。その層の形態はビット位置のアレイを有する。第１ビット位置２６においては、その材料は、意図された読み出し単位の近接場動作距離の範囲内の凸部が存在し、例えば論理値１を表す。第２ビット位置２７においては、その材料は近接場動作距離の外側に材料を位置させた凹部により情報プレーンには存在せず、例えば、論理値０を表す。エンボス加工されたパターンは、ＣＤ型の光ディスクの製造に類似するスタンプを使用するプレスのような周知の製造方法を基板に（又は、層自体に）適用することができる。例えば、製造のために、先ず、電子ビームリソグラフィによりＳｉのベアウェハにレジストマスクを形成し、これをマスターマスクとして使用する。必要に応じて、二次元パターン状に情報を記憶するためにＳｉにおいてエッチングにより孔を形成する。次いで、マスターマスクを用いて、箔において、射出成形により、エンボス加工により又は２Ｐにより、そのパターンのレプリカを形成する。次いで、そのレプリカにおいて薄い磁性層（例えば、スパッタリングにより）を堆積させ、任意に、均一な外部磁場中でその材料を磁化する。的確な動作原理に対する種々の可能性があることに留意する必要がある。情報プレーンは流体ガイドとして単に機能する（軟磁性材料を用いる、それ故、磁化段階を必要としない）。情報プレーンは形状異方性を用い、例えば、反転孔の垂直磁化がもたらされる。又は、情報プレーンは均一に磁化され、穴のエッジにおける漂遊磁界がもたらされる。図５を用いて更に詳細に説明するように、第１原理は、理解するには最も簡単である有利点を有し、その原理は、超常磁性制限により課せられるビットサイズにおける制限を回避する。
【００１６】
図２ｃは、粒子が埋め込まれた情報担体部を断面で示している。情報担体は基板２８を有する。情報プレーンは、粒子２９を埋め込むことにより基板２８の上部側に構成されている。ビット位置において、埋め込まれた材料の粒子が存在するか又は存在しないことは、論理値を表す。近接場動作距離の範囲内にその材料の粒子が存在することは読み出しを意図している。明らかに、ビット位置における単一粒子の埋め込みに代えて、多数の小さい粒子を又、用いることが可能である。情報担体は、基板中にビードのパターンを組み込むこと又はグルーマスクを用いて基板にビードを加えることにより製造される。代替として、ビードは、空間的に調節された磁界を適用することにより位置付けられることができる。
【００１７】
図３は読み出し部を示している。読み出し部３０は、上記の情報担体部と協調するように意図されている。読み出し部はそれとの界面を有している。界面３２は、センサ要素のアレイ３１を備えている。そのアレイは、近接場動作距離において前記電磁製材料の存在に感応する電磁センサユニットの二次元レイアウトである。
【００１８】
電磁性材料とセンサ要素の幾つかの組合せが選択できることを注記しておく。実施形態においては、センサ要素は、磁界を生成し、軟磁性特性を有する材料の有無により影響されるような磁界を検出するための回路構成を備えている。他の実施形態においては、センサ要素は、電界を生成し、例えば、容量結合により、デン磁性材料の生むにより影響される電界を検出するための回路構成を備えている。他の実施形態においては、センサ要素は、磁界を生成し、渦電流により導電材料の有無により影響される磁界を検出するための回路構成を備えている。他の実施形態においては、センサ要素は、電磁界として光を放射し、光源からの近接場動作距離における材料の影響を検出するために回路構成を備えている。更に他の実施形態については、磁性材料を用いることに基づいて、下で説明する。適切な材料は軟磁性材料であり、適切なセンサ素子は磁気抵抗効果に基づいている。例については、図６を参照して、下で説明する。
【００１９】
図４は記憶素子を示している。記憶素子は、情報担体部１０を収容するハウジング４１と、読み出し部４１とを有する。電気コネクタ４２は、外部に記憶素子を接続するためにハウジング４１から伸びている。図４に示しているように、それらの部品はハウジング内部でフレキシブルに結合されている。製造中、両方の部品は、ビット位置と対応するセンサ要素との間の実質的に近接場動作距離においてセンサ要素と反対にビット位置を位置付けるために位置合わせされる。それらの部品は、例えば、ハウジングを形成する封止プロセスによりグルーを用いることにより、位置合わせされた状態に共に結合される。メモリ層は最終段階として加えられ、リーダ素子は数多く作製されることができるため、新しい素子はスケールメリットに繋がる。メモリ層は個別の製造ラインで所望の数だけ複製されることができ、次いで、例えば、ウェハボンディングプロセスを用いて、リーダチップに結合されることができる。
【００２０】
図５は、情報プレーンの近接場動作距離におけるセンサ要素を示している。アレイのセンサ要素５４、５６について示している。センサ要素５４、５６の上に、情報担体部は、キバン１と磁性材料層５２を有するように、示している。ビット位置５３においては、凸部は、材料がセンサ要素５６の近傍であって、近接場動作距離になるようにする。隣接ビット位置においては、材料は次のセンサ素子５４の近接場動作距離の外側にある。線さ要素は、例えば、要素５６の下方のリード５８により電流をガイドすることにより示されるように、磁界５５、５７を生成するために配置されている。磁界は、センサ要素の上部層において異なる磁気方位をもたらす、結果として生じている磁界５５、５７において示されているような磁性材料の有無により影響を受ける。その方位は、例えば、ＧＭＲ、ＡＭＲ又はＴＭＲ等の磁気抵抗効果を用いることにより、複数層又は単一層スタックを有するセンサ要素において検出される。ＴＭＲ型センサは、本発明の読み出し専用センサ要素のために抵抗適合に対して好ましい。
【００２１】
図５に示すように、情報担体における磁性層の一部の近傍は、バイアス磁界の磁力線がＴＭＲ要素から遠ざかるようにする。その材料はフラックスガイドとして機能する。磁力線は、スピン−トンネル接合の自由層を通過することに代えて、その材料を通過する。外部磁界を用いないとき、層間磁気結合が反平行磁化構成をもたらすように、スピン−トンネル接合のスタックが設計されている場合、磁性層の凸部の近傍は高抵抗になる一方、バイアス磁界は低抵抗状態になる。実施形態においては、導体を流れる電流は、バイアス磁界に対する磁界生成ストラップとして用いられる。代替として、これは永久磁石であることが可能である。当業者にとって明らかであるように、多くの変形がバイアス磁界に対して可能であり、又、漂遊磁界を用いることが可能である。媒体におけるバイアス磁界は基板の面内にあるが（図５に示すように）、代替として又、スピン−トンネル接合の層の面内の構成要素を有する磁性層から漂遊磁界をもたらす基板に対して垂直なバイアス磁界を考慮することが可能である。上記の例においては、インプレーン感応性を有する磁気抵抗要素を用いている一方、又、垂直磁界に感応する要素を用いることが可能である。磁気抵抗効果を用いるセンサについての更なる記載については、文献“Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  ｍｅｍｏｒｙ”ｂｙ  Ｋ．−Ｍ．Ｈ．Ｌｅｎｓｓｅｎ，ａｓ  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｉｎ  “Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ  ｏｆ  Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｎａｎｏｓｙｓｔｅｍｓ”，ｐｐ．４３１−４５２，ＩＳＢＮ  １−４０２０−０５６０−１（ＨＢ）ｏｒ  １−４０２０−０５６１−Ｘ（ＰＢ）を参照されたい。
【００２２】
記憶システムにおいては、データは、情報プレーンにおけるセンサと反対側のビット位置のために、センサ要素に存在する磁化方向により表される。読み出しは、多層スタックにおいて検出された磁気抵抗（ＭＲ）現象に依存する抵抗測定によりなされる。船さは、薄膜における異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に基づくことができる。薄膜におけるＡＭＲ効果の大きさは、典型的には、３％より小さいため、ＡＭＲを使用するには、感応性エレクトロニクスが必要である。大きいＭＲ効果（５乃至５％）を有する巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果がより大きくなると、それ故、出力信号はより大きくなる。磁気抵抗接合は大きいトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を用い、約５０％までの抵抗変化が示された。ＴＭＲ効果の強いバイアス電圧依存性のために、実際のアプリケーションにおける使用可能な抵抗変化は、現在、約３５％である。一般に、ＧＭＲ及びＴＭＲの両方は、多層スタックにおける磁化方位が平行である場合は、低抵抗をもたらし、磁化が反平行に方向付けられているときは、高抵抗をもたらす。ＴＭＲ多層においては、センス電流は、電流はバリア層を通ってトンネリングすることが必要であるため、層の面（ＣＰＰ）に対して垂直に供給される必要がある。ＧＭＲ素子においては、センス電流は、通常、層の面（ＣＩＰ）内を流れるが、ＣＰＰ構成はより大きいＭＲ効果を生成することが可能であり、これらの全ての多層金属の面に対して垂直方向の抵抗は非常に小さい。それにも拘らず、更に小型化することにより、ＣＰＰ及びＧＭＲに基づくセンサが可能である。
【００２３】
図６はセンサ要素を詳細に示す図である。センサは、自由磁性層６２、トンネルバリア６３及び固定磁性層６４よりなる多層スタックに読み出し電流６７をガイドするための導電材料のビット線６１を有する。そのスタックは、選択トランジスタ６６に選択線６８を介して接続された更なる導体６５において構築されている。選択トランジスタ６６は、ゲートにおいて制御電圧によりアクティブにされるとき、それぞれのビットセルを読み出すためのグランドレベルに前記読み出し電流６７を結合する。磁化方位６９は固定磁性層６４（又、ピンド層という）において存在し、自由磁性層６２は、ＭＲＡＭメモリにおけるビットセル要素に類似するトンネルバリア６３における抵抗を決定する。自由磁性層における磁化は、そのような材料が矢印６０により表されている近接場動作距離の範囲内にあるとき、上記のように、図５を用いて、センサの反対側のビット位置における材料により決定される。
【００２４】
実施形態においては、バイアス磁界を生成するために、付加手段を必要としないが、バイアス磁界は、スピン−トンネル接合において効果的に組み込まれている。このことは、例えば、次のような方法で達成されることが可能である。組み込み型永久磁石は、スピン−トンネル接合の下部又は上部の付加的硬磁性層により、“特大”のピンド層であって、例えば、交換バイアスされた層により、又は、ＭＲ要素のような“擬似スピンバルブ”の場合における硬磁性層により達成される。一般に、スピン−トンネル接合に対する場合のように、結果として得られた静磁結合は、ピンド層と自由層との間のいずれの直接交換結合を支配することは重要である。自由層における静磁結合の効果は、情報担体の軟磁性層が要素に近いとき、即ち、近接場動作距離の内側にあるとき、急峻に減少する必要がある。このことは、距離を十分小さく、及びこの層の厚さを十分大きくすることにより、達成されることができる。実施形態においては、情報プレーンの材料は、センサ要素における自由層の磁化方位に平行な方向に永久磁化される。磁束終結のために、情報担体における凸部は、担体への結合がＭＲ要素の範囲内の他の層との結合より強い場合、自由層の磁化の反転に繋がる。
【００２５】
センサ要素に対しては、ＭＲＡＭに対する必要条件とは異なる必要条件のために、スピン−トンネル接合の成分及び特性は、ＭＲＡＭのために用いられる必要条件に対比して、適合される。ＭＲＡＭに対しては、２つの安定な磁化構成（即ち、平行及び反並行）が記憶に対して重要である一方、これは、提案しているセンサ要素に対しては同様である必要はない。ここでは、読み出し感応性が重要である一方、双安定磁化構成は、一般に、関連性がない。勿論、例えば、ピンド層又は交換バイアス層における基準磁化方位は不変である必要がある。それ故、検出層としての役割を果たす自由層に対しては、低保磁力を有する材料を選択することができる。
【００２６】
実施形態においては、数多くのセンサ要素が同時に読み出される。ビットセルのアドレシングは交線のアレイによりなされる。擬似スピン値の場合、セルの数（Ｎ）は、これらの完全に金属のセルの抵抗は比較的小さいため、一連のワード線において接続されることができる。これは、ただ１つのスイッチング要素（通常は、トランジスタ）がＮ個のセル当たり必要とされるという、興味深い有利点を提供する。関連する不利点は、比抵抗変化はＮにより除されることである。ワード線の抵抗を測定することにより読み出しがなされる（一連のセルを用いて）一方、正の小さいパルスに続いて、負の電流パルスが所望のビット線に供給される。関連する磁界パルスは、２つの強磁性層のスイッチング磁界の間にある。それ故、より強いスイッチング磁界を有する層（センシング層）は不変のまま保たれる一方、他の層の磁化は、所望の方向において設定され、次いで反転される。ワード線において結果として得られる抵抗変化の符合から、‘０’か又は‘１’のどちらかがワード線とビット線との交点におけるセルに記憶されたかが認識されることができる。実施形態においては、固定磁化方位を有するスピン値が用いられ、自由磁性層の順に、データが検出される。実施形態においては、抵抗が、基準セルに対して差動測定される。このセルは、この場合、セル当たり１つのトランジスタが必要とされることを意味するスイッチング要素（通常は、トランジスタ）により選択される。セル当たり１つのトランジスタを有するセンサに加えて、代替として、セルにおいてトランジスタを有しないセンサが考慮される。交点幾何構成におけるセルセンサ要素当たり０トランジスタは高密度をもたらすが、いくらか長い読み出し時間を有する。
【００２７】
本発明に従ったメモリ素子は、特に、次のようなアプリケーションに対して適切である。第１のアプリケーションは、交換可能メモリを必要とする可搬型装置であって、例えば、ラップトップコンピュータ又は携帯音楽プレーヤである。記憶素子は電力消費が小さく、データへの瞬時アクセスができる。その記憶素子は又、コンテンツはイシンのための記憶媒体として用いられることができる。更なるアプリケーションはスマートカードである。実施形態においては、その記憶素子は又、新しいメモリセルに加えて、通常のＲＡＭメモリを有する。メモリ素子の新しいメモリアレイ部分は、オペレーティングシステム、プログラムコード等を有するメモリとして用いられる。
【００２８】
更なるアプリケーションは、非常にうまく著作権保護されたメモリである。その保護は情報記憶素子の記録可能／再書き込み可能バージョンが存在せず、顧客は保証付き読み出し専用情報担体を複製することができないという事実のために、有利である。例えば、この種のメモリは、ゲーム配信に適切である。既存の解決方法とは対照的に、それは、次の特性全てを備えている。即ち、それらは、容易に再製可能であり、複製に対して保護され、瞬時にオンになり、高速アクセスであり、堅牢であり、可動部分がなく、低消費電力である、等である。
【００２９】
本発明においては、軟磁性材料とフラックスガイドとを用いる実施形態について主に説明したが、いずれの種類の近接場相互作用であって、例えば、容量結合等を用いることが可能である。本明細書においては、表現‘を有する’及びその派生語は、列挙された要素又は段階以外の要素又は段階の存在を排除するものではなく、要素の単数表現はそのような要素の複数を排除するものではなく、いずれの参照符号は請求項の範囲を制限するものではなく、本発明についてはハードウェア及びソフトウェアの両方により実施することが可能であり、幾つかの‘手段’又は‘ユニット’は同じアイテムのハードウェア及びソフトウェアを表し得ることを注記しておく。更に、本発明の範囲は実施形態により限定されるものではなく、本発明については、上記の、各々の及び全ての新規な特徴又は特徴の組み合わせに存在する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】情報担体部を示す図（平面図）である。
【図２ａ】パターニングされた情報担体部を示す図である。
【図２ｂ】エンボス加工された情報担体部を示す図である。
【図２ｃ】エンボス加工された粒子を有する情報担体部を示す図である。
【図３】読み出し部を示す図である。
【図４】記憶素子を示す図である。
【図５】情報プレーンの近接場動作距離におけるセンサ要素を示す図である。
【図６】センサ要素の詳細を示す図である。
【図１】
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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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【国際調査報告】
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