(57)【要約】【課題】誤書き込みを可及的に低減することを可能にするとともに所望の反転特性を得ることを可能にする。【解決手段】第１の配線１０と、第１の配線に交差する第２の配線２０と、第１および第２の配線の交差領域に対応して設けられ、磁化の方向が固着される基準層２と、磁化容易軸方向が磁化困難軸方向に比べて長い第１の磁性体部６ａおよびこの第１の磁性体部の中央部の磁化困難軸方向に設けられた第２の磁性体部６ｂ、６ｃを有し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する記録層６とを備えている磁気抵抗効果素子１と、を含み、記録層は、１８０度回転対称性を有するとともに鏡映対称性を有しない平面形状を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の配線と、
前記第１の配線に交差する第２の配線と、
前記第１および第２の配線の交差領域に対応して設けられ、磁化の方向が固着される基準層と、磁化容易軸方向が磁化困難軸方向に比べて長い第１の磁性体部およびこの第１の磁性体部の中央部の磁化困難軸方向に設けられた第２の磁性体部を有し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する記録層とを備えている磁気抵抗効果素子と、
を含み、前記記録層は、１８０度回転対称性を有するとともに鏡映対称性を有しない膜面形状を備えていることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項２】
第１の配線と、
前記第１の配線に交差する第２の配線と、
前記第１および第２の配線の交差領域に対応して設けられ、磁化の方向が固着される基準層と、磁化容易軸方向が磁化困難軸方向に比べて長い第１の磁性体部およびこの第１の磁性体部の前記磁化容易軸方向に沿った対向する一対の辺の中央部に設けられた一対の第２の磁性体部を有し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する記録層とを備えている磁気抵抗効果素子と、
を含み、前記記録層は、１８０度回転対称性を有するとともに鏡映対称性を有しない膜面形状を備えていることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項３】
前記第１の磁性体部の第１対角線上の一対の第１の角部の曲率半径は、前記第１の磁性体部の第２対角線上の一対の第２の角部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項４】
前記第１の磁性体部の前記磁化容易軸方向に離れて対向する一対の辺は前記磁化困難軸方向に実質的に平行であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項５】
前記第１の磁性体部の前記磁化容易軸方向に離れて対向する一対の辺は前記磁化困難軸方向に対して傾いていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項６】
前記第１の磁性体部と前記第２の磁性体部との接合部分は丸みを帯びていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項７】
前記第１の磁性体部の前記磁化容易軸方向に離れて対向する一対の辺が半楕円形状であるとともに、前記第２の磁性体部の外形形状が半楕円形状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項８】
第１の配線と、
前記第１の配線に交差する第２の配線と、
前記第１および第２の配線の交差領域に対応して設けられ、磁化の方向が固着される基準層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化し、端部分の磁化困難軸方向の長さに比べて中央部分の磁化困難軸方向の長さが長くかつ１８０度回転対称性を有するとともに鏡映対称性を有しない膜面形状を有する記録層とを備えている磁気抵抗効果素子と、
を含んでいることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項９】
前記磁気抵抗効果素子は、前記基準層と前記記録層との間にトンネルバリア層を備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリに書き込みを行う磁気ランダムアクセスメモリの書き込み方法であって、
前記磁気抵抗効果素子の記録層の磁化困難軸に実質的に平行な第１の磁場を発生する第１の電流パルスを前記第１および第２の配線の一方に流した後、前記第１の磁場の作用期間と重なるように前記記録層の磁化容易軸に実質的に平行な第２の磁場を発生する第２の電流パルスを前記第１および第２の配線の他方に流すステップを備えていることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリの書き込み方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリのテストを行う磁気ランダムアクセスメモリのテスト方法であって、
前記磁気抵抗効果素子の記録層の磁化容易軸に実質的に平行な第１の磁場を発生する第１の電流パルスを前記第１および第２の配線の一方に流した後、前記第１の磁場の作用期間と重なるように前記記録層の磁化困難軸に実質的に平行な第２の磁場を発生する第２の電流パルスを前記第１および第２の配線の他方に流すステップを備えていることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリのテスト方法。
【請求項１２】
前記磁気抵抗効果素子の記録層の磁化容易軸に実質的に平行な第１の磁場を発生する第１の電流パルスを前記第１および第２の配線の一方に流し、その後、前記第１の磁場の作用期間と重なるように前記記録層の磁化困難軸に実質的に平行な第２の磁場を発生する第２の電流パルスを前記第１および第２の配線の他方に流す第１のタイミング制御回路と、
前記磁化困難軸に実質的に平行な第１の磁場を発生する第１の電流パルスを前記第１および第２の配線の一方に流した後、前記第１の磁場の作用期間と重なるように前記磁化容易軸に実質的に平行な第２の磁場を発生する第２の電流パルスを前記第１および第２の配線の他方に流す第２のタイミング制御回路と、
前記第１のタイミング制御回路と前記第１および第２の配線との間の電気的接続と前記第２のタイミング制御回路と前記第１および第２の配線との間の電気的接続とを切り換える切換スイッチと、
を更に備えていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ、その書き込み方法、およびテスト方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（以下、ＭＲＡＭ(Magnetoresistive random access memory)とも云う）とは、情報を記憶するセル部に磁気抵抗効果を持つ磁気素子を用いたメモリ装置で、高速動作、大容量、不揮発性を特徴とする次世代メモリ装置として注目されている。磁気抵抗効果とは、強磁性体に磁界を印加すると強磁性体の磁化の向きに応じて電気抵抗が変化する現象である。こうした強磁性体の磁化の向きを情報の記録に用い、それに対応する電気抵抗の大小で情報を読み出すことによりメモリ装置として動作させることができる。近年、２つの強磁性層の間に絶縁層（トンネルバリア層）を挿入したサンドイッチ構造を含む強磁性トンネル接合において、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ効果）にり２０％以上の磁気抵抗変化率（Magnet Resistance Ratio）が室温で得られるようになったことをきっかけとして、強磁性トンネル接合（以下、ＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）とも云う）を有する磁気抵抗効果素子（以下、ＴＭＲ素子とも云う）を用いたＭＲＡＭが期待と注目を集めている。
【０００３】
このＭＲＡＭの磁気抵抗効果素子において、２つの強磁性層の一方は、記憶層とよばれ、他方は参照層と呼ばれる。参照層の磁化は１方向に固着されており、１００Ｏｅ程度の磁場では反転をしないようになっている。一方、記憶層は軟磁性材料から成り、１０Ｏｅオーダーの小さい磁場で反転する。絶縁層の厚さは１ｎｍのオーダーの非常に薄い膜からなる。
【０００４】
記憶層と参照層との間に０．５Ｖ程度の電圧をかけた場合、トンネル電流が流れる。その抵抗値は記憶層と参照層の磁化の向きが平行（同方向）の場合に低抵抗になる。この時の抵抗値をＲ０とする。これに対して、記憶層と参照層の磁化の向きが反平行（逆方向）の場合には上記抵抗値は高抵抗となる。この時の抵抗値をＲ１とする。高抵抗の状態と低抵抗の状態の抵抗差を使ってメモリとしての機能を持たせる。Ｒ１とＲ０との差と、Ｒ０との比が磁気抵抗変化率ＭＲであり、ＭＲ＝（Ｒ１−Ｒ０）／Ｒ０となる。ＭＲの値はＭＴＪを構成する材料によって異なるが、数１０％から２００％程度の値をとる。読み出しのマージン（ＲＭ）はＭＲの値とＲ０およびＲ１の標準偏差σＲ０およびσＲ１から求まり、ＲＭ＝ＭＲ／（σＲ０＋σＲ１）になる。ＭＲが大きく、抵抗ばらつきσＲ０、σＲ１が小さい程読み出しマージンは大きくなる。
【０００５】
ＭＲＡＭはマトリクス状に配列された複数のメモリセルを有し、各メモリセルはＴＭＲ素子を記憶素子として有している。そして、２本の書き込み配線であるビット線およびワード線がＴＭＲ素子に対して互いに反対側に直交するように配置されている。ワード線はＴＭＲ素子の記録層の磁化容易軸方向（すなわち長辺方向）に配置され、ビット線は磁化困難軸方向（すなわち短辺方向）に配置される。これらの書き込み配線に電流を流すことにより、誘導磁界が発生する。２つの書き込み配線は直交しているため、電流を流した時に発生する誘導磁界も直交する。この２つの配線から発生する電流磁場を用いて、ＴＭＲ素子内の記憶層の磁化を反転させることにより、書き込みを行う。ビット線の電流によって発生する磁界は、ＴＭＲ素子の記録層の長辺方向つまり容易軸方向を向いているので、書き込み後の磁化の向きを決定する。
【０００６】
ＭＲＡＭにおいては、選択されるメモリセルに対して、ビット線の電流によって発生する容易軸方向の磁場Ｈｘとワード線の電流によって発生する困難軸方向の磁場Ｈｙとによる合成磁場を印加し、ＴＭＲ素子の記憶層に情報を書き込む。このとき、非選択のメモリセルには、全く磁場が印加されないか、単一方向のみに磁場が印加される。ここで、単一方向にのみ磁場が印加されたメモリセルは半選択メモリセルと呼ばれる。
【０００７】
ＭＲＡＭの記憶層の磁化の反転特性は、一斉回転モデルを用いて計算すると、アステロイド曲線で表される。このアステロイド曲線において、容易軸方向及び困難軸方向に磁場を印加した場合の磁化反転に必要な磁場Ｈｓｗは、容易軸方向のみに磁場を加えた場合の反転磁場Ｈｃよりも小さくなる。このとき、選択メモリセルに情報を書き込むために必要な単一方向の磁場Ｈｘは磁場Ｈｃよりも小さく設定できるので、理想的には半選択メモリセルへの誤書き込みは起こらない。しかしながら、現実のメモリセルには反転磁場のばらつきが存在するため、ＨｓｗをＨｃよりも十分に小さくしなければ、半選択メモリセルへの誤書き込みが起こる可能性がある。
【０００８】
誤書き込みの問題を解決するために、記憶層の膜面形状として中央部の幅を端部分に比較して広くとり、中央部の磁化困難軸方向に突出したものとすることが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。以下では簡単のため、この膜面形状を膜面形状Ａと呼ぶ。膜面形状Ａを有する記憶層の磁化の反転特性を計算すると、情報書き込みに必要な磁場ＨｓｗはＨｃに対して十分に小さくなっており、半選択メモリセルへの誤書き込みをなくすために適した反転特性を示すことが上記非特許文献１に開示されている。強磁性体に膜面形状Ａをもたせることで、特有の磁気的構造、特にエッジドメインを制御され、書込み磁場を低減するために好適であることが理論的に示されており、磁気ランダムアクセスメモリの誤書込み問題を解決するための有効な手段と考えられている。
【非特許文献１】T. Kai, et al., “Improvement of robustness against write disturbance by novel cell design for high density MRAM,” International Electron Devices Meetings Tech. Dig., pp. 583-586, 2004.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、半選択メモリセルへの誤書込みをなくし、さらに熱安定性が高いメモリセルを構築することは、磁気ランダムアクセスメモリの基本動作を保証する上で必要不可欠であり、先に上げた膜面形状Ａをもつ記憶層を用いることが提案されている。
【００１０】
しかし、膜面形状Ａの記録層を有するＴＭＲ素子を現実に作成した場合には、短辺近傍の磁区が互いに平行になる場合と反平行になる場合があるため、反転磁界ばらつきが大きくなり、目的とする反転特性を示さないという問題があった。
【００１１】
また、１回のテストでは半選択メモリセルへの誤書き込みや選択セルへの書き込みエラーがなくても、続く繰り返し試験の途中で誤書き込みが生じるという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、誤書き込みを可及的に低減することができるとともに所望の反転特性を有する磁気ランダムアクセスメモリ、その書き込み方法、およびそのテスト方法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】
【００１３】
本発明の第１の態様による磁気ランダムアクセスメモリは、第１の配線と、前記第１の配線に交差する第２の配線と、前記第１および第２の配線の交差領域に対応して設けられ、磁化の方向が固着される基準層と、磁化容易軸方向が磁化困難軸方向に比べて長い第１の磁性体部およびこの第１の磁性体部の中央部の磁化困難軸方向に設けられた第２の磁性体部を有し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する記録層とを備えている磁気抵抗効果素子と、を含み、前記記録層は、１８０度回転対称性を有するとともに鏡映対称性を有しない膜面形状を備えていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第２の態様による磁気ランダムアクセスメモリは、第１の配線と、前記第１の配線に交差する第２の配線と、前記第１および第２の配線の交差領域に対応して設けられ、磁化の方向が固着される基準層と、磁化容易軸方向が磁化困難軸方向に比べて長い第１の磁性体部およびこの第１の磁性体部の前記磁化容易軸方向に沿った対向する一対の辺の中央部に設けられた一対の第２の磁性体部を有し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する記録層とを備えている磁気抵抗効果素子と、を含み、前記記録層は、１８０度回転対称性を有するとともに鏡映対称性を有しない膜面形状を備えていることを特徴とする。
【００１５】
なお、前記第１の磁性体部の第１対角線上の一対の第１の角部の曲率半径は、前記第１の磁性体部の第２対角線上の一対の第２の角部の曲率半径よりも大きくてもよい。
【００１６】
なお、前記第１の磁性体部の前記磁化容易軸方向に離れて対向する一対の辺は前記磁化困難軸方向に実質的に平行であってもよい。
【００１７】
なお、前記第１の磁性体部の前記磁化容易軸方向に離れて対向する一対の辺は前記磁化困難軸方向に対して傾いていてもよい。
【００１８】
なお、前記第１の磁性体部と前記第２の磁性体部との接合部分は丸みを帯びていてもよい。
【００１９】
なお、前記第１の磁性体部の前記磁化容易軸方向に離れて対向する一対の辺が半楕円形状であるとともに、前記第２の磁性体部の外形形状が半楕円形状であってもよい。
【００２０】
また、本発明の第３の態様による磁気ランダムアクセスメモリは、第１の配線と、前記第１の配線に交差する第２の配線と、前記第１および第２の配線の交差領域に対応して設けられ、磁化の方向が固着される基準層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化し、端部分の磁化困難軸方向の長さに比べて中央部分の磁化困難軸方向の長さが長くかつ１８０度回転対称性を有するとともに鏡映対称性を有しない膜面形状を有する記録層とを備えている磁気抵抗効果素子と、を含んでいることを特徴とする。
【００２１】
なお、前記磁気抵抗効果素子は、前記基準層と前記記録層との間にトンネルバリア層を備えていてもよい。
【００２２】
また、本発明の第４の態様は、上記のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリに書き込みを行う磁気ランダムアクセスメモリの書き込み方法であって、前記磁気抵抗効果素子の記録層の磁化困難軸に実質的に平行な第１の磁場を発生する第１の電流パルスを前記第１および第２の配線の一方に流した後、前記第１の磁場の作用期間と重なるように前記記録層の磁化容易軸に実質的に平行な第２の磁場を発生する第２の電流パルスを前記第１および第２の配線の他方に流すステップを備えていることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の第５の態様は、上記のいずれかに記載の磁気ランダムアクセスメモリのテストを行う磁気ランダムアクセスメモリのテスト方法であって、前記磁気抵抗効果素子の記録層の磁化容易軸に実質的に平行な第１の磁場を発生する第１の電流パルスを前記第１および第２の配線の一方に流した後、前記第１の磁場の作用期間と重なるように前記記録層の磁化困難軸に実質的に平行な第２の磁場を発生する第２の電流パルスを前記第１および第２の配線の他方に流すステップを備えていることを特徴とする。
【００２４】
なお、上述の磁気ランダムアクセスメモリは、前記磁気抵抗効果素子の記録層の磁化容易軸に実質的に平行な第１の磁場を発生する第１の電流パルスを前記第１および第２の配線の一方に流し、その後、前記第１の磁場の作用期間と重なるように前記記録層の磁化困難軸に実質的に平行な第２の磁場を発生する第２の電流パルスを前記第１および第２の配線の他方に流す第１のタイミング制御回路と、前記磁化困難軸に実質的に平行な第１の磁場を発生する第１の電流パルスを前記第１および第２の配線の一方に流した後、前記第１の磁場の作用期間と重なるように前記磁化容易軸に実質的に平行な第２の磁場を発生する第２の電流パルスを前記第１および第２の配線の他方に流す第２のタイミング制御回路と、前記第１のタイミング制御回路と前記第１および第２の配線との間の電気的接続と前記第２のタイミング制御回路と前記第１および第２の配線との間の電気的接続とを切り換える切換スイッチと、を更に備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、誤書き込みを可及的に低減することができるとともに所望の反転特性を有する磁気ランダムアクセスメモリ、その書き込み方法、そのテスト装置、およびそのテスト方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施形態を以下に図面を参照して説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）を図１乃至図１０を参照して説明する。本実施形態のＭＲＡＭは、図２に示すように、複数のビット線１０と、この複数のビット線１０と交差する複数ワード線２０と、ビット線１０とワード線２０との交差領域に対応して設けられたメモリセル１００とを備えている。各メモリセル１００は、記憶素子として強磁性トンネル接合を有する磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）を有している。図３（ａ）、３（ｂ）に示すように、ＴＭＲ素子１は、磁化の向きが固着された参照層（磁化固着層２と、磁化の向きが可変の記録層（磁化自由層）６と、参照層２と記録層６の間に設けられたトンネルバリア層４とを備えている。記録層６の磁化の向きと参照層２のそれとが平行（同じ向き）の場合（図３（ａ）参照）にはＴＭＲ素子１は低抵抗となり、記録層６の磁化の向きと参照層２のそれとが反平行（逆の向き）の場合（図３（ｂ）参照）にはＴＭＲ素子１は高抵抗となる。
【００２８】
各メモリセルの上面図を図４に示し、各メモリセルの断面図を図５に示す。ビット線１０はＴＭＲ素子１の短辺方向（記録層６の磁化困難軸方向）に平行に配置されている。したがって、ビット線１０に電流を矢印１２の向きに流すとＴＭＲ素子１には矢印１４の向き、すなわち記録層６の磁化容易軸方向に電流磁界が作用する。また、ワード線２０に電流を矢印２２の向きに流すとＴＭＲ素子には矢印２４の向き、すなわち記録層６の磁化困難軸方向に電流磁界が作用する。なお、ビット線１０を記録層６の磁化容易軸と平行に配置し、ワード線２０を記録層６の磁化容易軸と直交するように配置した場合には、以後の説明でビット線とワード線を入れ替えて解釈すればよい。
【００２９】
本実施形態に係るＴＭＲ素子１の記録層６の平面形状（膜面形状）Ｓを図１に示す。記録層６は、磁化容易軸方向が磁化困難軸方向に比べて長い第１の磁性体部６ａと、この第１磁性体部６ａの磁化容易軸方向に沿った対向する１対の辺の中央部に接するように設けられた１対の第２の磁性体部６ｂ、６ｃとを備えており、いわゆる十字形状となっている。換言すると、記録層６の平面形状は、第１の磁性体部６ａの中央部の磁化困難軸方向に第２の磁性体部が突起するように設けられているため、中央部付近における磁化困難軸方向の幅Ｗ’が端部における磁化困難軸方向の幅Ｗよりも広くなっている。
【００３０】
第１の磁性体部６ａは、円弧状の第１乃至第４の角部ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４を有している。第１及び第３の角部ｅ１，ｅ３は第１の対角線Ｄ１上に位置し、第２及び第４の角部ｅ２，ｅ４は第２の対角線Ｄ２上に位置する。そして、第１及び第３の角部ｅ１，ｅ３の曲率半径は、第２及び第４の角部ｅ２，ｅ４の曲率半径より大きい。尚、第１及び第３の角部ｅ１，ｅ３の曲率半径はほぼ同じであり、第２及び第４の角部ｅ２，ｅ４の曲率半径はほぼ同じである。
【００３１】
第１の磁性体部６ａの磁化容易軸方向における端部の辺ｆ１，ｆ２は、磁化困難軸方向とほぼ平行な方向に延在し、円弧状の第１乃至第４の角部ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４につながっている。
【００３２】
本実施形態に係る記録層６の基準形状Ｓの１８０度回転対称性及び鏡映対称性を、図６を参照して説明する。尚、図６の記録層６内に印された丸印「○」は、記録層６の１８０度回転対称性及び鏡映対称性を説明するために便宜的に印したものである。図６に示すように、記録層６の形状Ｓは、１８０度回転対称性を有し、かつ、鏡映対称性を有しない膜面内形状を有する。ここで、「１８０度回転対称性」とは、記録層６の平面形状を１８０度回転させた場合の形状Ｓａと基準形状Ｓとが重なる場合の対称性をいう。１８０度回転対称性は２回回転対称性ともいう。１８０度回転形状Ｓａは基準形状Ｓと同じであるため、記録層６の形状Ｓは１８０度回転対称性を有している。
【００３３】
「鏡映対称性」とは、磁化困難軸方向の鏡映面Ｐを基準とした鏡映形状Ｓｂと基準形状Ｓとの対称性をいう。鏡映形状Ｓｂは基準形状Ｓと異なるため、記録層６の形状Ｓは鏡映対称性を有していない。尚、鏡映面Ｐは、本実施形態では磁化困難軸方向を基準としたが、磁化容易軸を基準とすることも可能である。
【００３４】
次に、記録層６の平面形状が、１８０度回転対称性を有し、かつ、鏡映対称性を有しないことが望ましい理由について、以下に述べる。
【００３５】
本実施形態に係る記録層６の形状Ｓと、比較例に係る記録層の形状Ｘ，Ｃとの１８０度回転対称性及び鏡映対称性を、図７を参照して説明する。尚、図７の記録層６内に印された丸印は、ＭＴＪ素子の１８０度回転対称性及び鏡映対称性を説明するために便宜的に印したものである。まず、以下の説明で用いる形状Ｓ，Ｘ，Ｃについて説明する。
【００３６】
図７に示すように、形状Ｓ，Ｘ，Ｃは、全てのＴＭＲ素子１はいわゆる十字形状になっているが、記録層における第１の磁性体部６ａ角部の形状がそれぞれ異なっている。形状Ｓは、本実施形態に係る記録層６の形状である。この形状Ｓは、上述するように、１８０度回転対称性を有し、かつ鏡映対称性を有しない。
【００３７】
これに対して、比較例の形状Ｘは、第１の磁性体部６ａは角部が丸まった長方形の形状を有している。この形状Ｘの場合、１８０度回転形状Ｘａは基準形状Ｘと同じであり、鏡映形状Ｘｂは基準形状Ｘと同じある。従って、形状Ｘは、１８０度回転対称性を有し、かつ鏡映対称性を有する。また、比較例の形状Ｃは、第１の磁性体部６ａが台形である。この形状Ｃの場合、１８０度回転形状Ｃａは基準形状Ｃと異なり、鏡映形状Ｃｂは基準形状Ｃと同じある。従って、形状Ｃは、１８０度回転対称性を有さず、かつ鏡映対称性を有する。
【００３８】
次に、形状Ｓ，Ｘ，Ｃを記録層として有しているＴＭＲ素子１によるアステロイド特性の違いについて説明する。図８は、本実施形態に係る記録層の形状Ｓ、Ｘ，ＣのＴＭＲ素子のアステロイド特性を示す図である。ここで、図８における各実験値は、１００ビット程度の素子を測定して平均化したものである。なお、図８の横軸は磁化容易軸方向の磁場であり、縦軸は磁化困難軸方向の磁場である。図８に示すように、本実施形態に係る形状Ｓは、比較例の形状Ｘ，Ｃと比較して、容易軸方向の反転磁場Ｈｃが書き込み点における反転磁場Ｈｓｗに対して十分大きく、書き込みマージンが大きいことが分かる。
【００３９】
したがって、本実施形態に係る形状Ｓは、半選択セルの誤書き込みを抑制する効果が高いと言える。形状Ｓで良好なアステロイド特性が得られた原因は、上述するように形状Ｓは、１８０度回転対称性を有しているが鏡映対称性を有していないことから、角部の残留磁区状態が安定化しているためと考えられる。尚、磁場Ｈｓｗは、原点から４５度傾いた直線ｇ１とアステロイド曲線とが交わる点における磁化反転に必要な書き込み磁場（容易軸及び困難軸方向における合成磁場）であり、磁場Ｈｃは、磁化反転に必要な書き込み磁場（容易軸方向のみの磁場）である。
【００４０】
次に、ＴＭＲ素子がいわゆる十字形状の場合、容易軸方向の反転磁場Ｈｃが大きくなる条件について考える。この考察では、上述した形状Ｘを用いる。比較例に係る形状Ｘが取り得る残留磁区状態と容易軸方向に磁場を印加した際の磁区状態を図９に示す。ここで、図９に示す実線矢印は、膜面内の磁化の向きを模式的に表している。形状Ｘは、１８０度回転対称性及び鏡映対称性を有するために、図９に示すように、Ｓ型磁区及びＣ型磁区の２つの残留磁区状態を取り得る。
【００４１】
まず、Ｓ型残留磁区の場合は、容易軸方向に磁場を印加すると、中央部分に突き出した突出部１０ｂ，１０ｃがあるために生じる困難軸方向への磁気異方性と、端部における磁化が同じ方向を向いているために生じる静磁エネルギーとの関係から、系全体のエネルギーを下げるために素子中央部における磁化は端部磁区に対して逆方向を向く（図９中実線）。それに伴い、図９中の点線で示すような２つのＣ型磁区が生じる。一般に、Ｃ型磁区はエネルギー的に安定であるため、容易軸の反転磁場はＣ型磁区ができない場合に比べて格段に大きな値をとる。
【００４２】
他方、Ｃ型残留磁区の場合は、突き出した第２の磁性体部６ｂ、６ｃによる困難軸方向への異方性は付与されるが、両端部の磁化の向きが異なっている。このため、Ｓ型残留磁区の場合と異なり、図９中の点線で示すような１つのＣ型磁区しか現れず、磁場ＨｃはＳ型残留磁区状態に比べて小さくなる。
【００４３】
以上のことから、記憶層６の形状がいわゆる十字形状で磁場Ｈｃを十分大きくする条件は、Ｓ型の残留磁区状態をとることであると結論される。
【００４４】
次に、Ｓ型残留磁区状態のみが安定化される条件を考える。
【００４５】
一般に強磁性体の残留磁区状態は、磁気モーメント間に働く交換磁気相互作用と、面内形状端部に生ずる磁極がもつ静磁エネルギーにより決定される系全体のエネルギーを最小にするようにして決定される。Ｓ型磁区とＣ型磁区のどちらが安定化するかは膜面内形状の対称性と関係している。
【００４６】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本実施形態に係る形状Ｓにおいて、Ｓ型残留磁区状態とＣ型残留磁区状態を仮定した場合の模式図を示す。図１０（ｂ）に示すように、Ｃ型残留磁区状態を仮定すると、図中点線で示した領域で大きな磁極が現れ、静磁エネルギーが上昇する。一方、図１０（ａ）に示すように、Ｓ型残留磁区状態では、磁区と形状の対称性が同一であるために、点線で示した領域ではほぼ磁極が生じず、静磁エネルギーは上昇しない。したがって、形状Ｓでは、Ｓ型残留磁区のみを安定にもつと考えられる。
【００４７】
尚、図７に示す比較例に係る形状ＣではＣ型残留磁区が安定化され、形状ＸではＳ型残留磁区とＣ型残留磁区の両方の残留磁区が安定に存在される。このため、比較例に係る形状Ｘ及びＣではＳ型残留磁区状態のみをもつ条件を満たさない。
【００４８】
以上をまとめると、本実施形態に係るＴＭＲ素子１は、いわゆる十字形状で、１８０度回転対称性を有し、かつ鏡映対称性を有しない形状を有している。これにより、容易軸方向の反転磁場Ｈｃが書き込み点における反転磁場Ｈｓｗに対して十分大きく、書き込みマージンが大きい素子を得ることができる。すなわち、誤書き込みを可及的に低減することができるとともに所望の反転特性を得ることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態によるＭＲＡＭを説明する。
【００５０】
本実施形態のＭＲＡＭは、第１実施形態によるＭＲＡＭにおいて、各ＴＭＲ素子１の記録層６を図１１に示す形状Ｓ１の記録層に置き換えた構成となっている。図１１は、本実施形態に係る記録層の平面図である。
【００５１】
図１１に示すように、本実施形態に係る記録層の形状Ｓ１は、第１実施形態と同様に、磁化容易軸方向が磁化困難軸方向に比べて長い第１の磁性体部６ａと、この第１磁性体部６ａの磁化容易軸方向に沿った対向する１対の辺の中央部に接するように設けられた１対の第２の磁性体部６ｂ、６ｃとを備えており、いわゆる十字形状となっている。換言すると、記録層６の平面形状は、第１の磁性体部６ａの中央部の磁化困難軸方向に第２の磁性体部が突起するように設けられているため、中央部付近における磁化困難軸方向の幅Ｗ’が端部における磁化困難軸方向の幅Ｗよりも広くなっている。そして、第１実施形態の場合と同様に、１８０度回転対称性を有し、かつ、鏡映対称性を有していない。
【００５２】
第１の磁性体部６ａは、円弧状の第１乃至第４の角部ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４を有している。第１及び第３の角部ｅ１，ｅ３は第１の対角線Ｄ１上に位置し、第２及び第４の角部ｅ２，ｅ４は第２の対角線Ｄ２上に位置する。そして、第１及び第３の角部ｅ１，ｅ３の曲率半径は、第２及び第４の角部ｅ２，ｅ４の曲率半径より大きい。尚、第１及び第３の角部ｅ１，ｅ３の曲率半径はほぼ同じであり、第２及び第４の角部ｅ２，ｅ４の曲率半径はほぼ同じである。
【００５３】
本実施形態に係る記録層６ａが、第１実施形態の記録層と異なる点は、第１の磁性体部６ａの磁化容易軸方向における端部の辺ｆ１，ｆ２が磁化困難軸方向に対して同一方向に同じ角度で傾いたほぼ直線で形成されている点である。従って、第２実施形態に係る記録層６の第１の磁性体部６ａは、平行四辺形に近い形状になっている。
【００５４】
記録層の形状がＳ、Ｓ１である本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係るＴＭＲ素子１のアステロイド特性の実験結果を図１２に示す。
【００５５】
図１２に示すように、第２実施形態に係る記録層６の形状Ｓ１についても、上記１８０度回転対称性に対する条件が満たされているため、残留状態がＳ磁区状態で安定化し、磁場Ｈｓｗに比較して磁場Ｈｃが十分に大きいアステロイド特性が得られ、書き込みマージンが大きいことが分かる。このため、誤書き込みを可及的に低減することができるとともに所望の反転特性を得ることができる。
【００５６】
なお、第１および第２実施形態においては、第１の磁性体部と、第２の磁性体部との接合部分は丸みを帯びていてもよい。
【００５７】
また、第１および第２実施形態においては、第１の磁性体部６ａの磁化容易軸方向に離れて対向する一対の辺ｆ１、ｆ２は、半楕円形状であってもよい。また、第２の磁性体部６ｂ、６ｃの外形形状は半楕円形状であってもよい。
【００５８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態によるＭＲＡＭの書き込み方法を説明する。
【００５９】
図１３に本実施形態による書き込み方法に用いられる書き込み電流波形の第一の例を示す波形図である。本実施形態の書き込み方法は、第１または第２実施形態のＭＲＡＭに用いられる。まず、ワード線電流を立ち上げて磁化困難軸に平行な電流磁場を引加した（区間ｔ１）後、ビット線電流を立ち上げ磁化容易軸に平行な電流磁場を引加する（区間ｔ２）。磁化困難軸および磁化容易軸に並行な磁場が選択セルに引加されている状態（区間ｔ３）で書き込み時間経過後、ビット線の電流を立ち下げ（区間ｔ４）、その後ワード線の電流を立ち下げる（区間ｔ５）。この書き込みシーケンスをＷＢＢＷと表記する。初めの記号ＷＢは書き込み電流の立ち上げ順番を示し、ワード線、ビット線の順で書き込み電流を立ち上げた事を意味する。次の記号ＢＷは書き込み電流の立ち下げ順番を示し、ビット線電流、ワード線電流の順で立ち下げを行ったことを意味する。ｔ１，ｔ２がパルスの立ち上がり時間、ｔ３が書き込み時間、ｔ４，ｔ５がパルスの立ち下がり時間である。書き込み時間ｔ３は通常１ｎｓ〜数１０ｎｓであるが、今回の実験ではｔ３＝１００ｎｓを用いた。
【００６０】
図１４に、本実施形態の書き込み方法に用いられる書き込み入力波形の第二の例を示す。立ち上げのシーケンスは、図１３と同様にワード線を先に立ち上げ、その後ビット線を立ち上げる。立ち下げシーケンスはワード線が先になり、その後ビット線を立ち下げる。このシーケンスはＷＢＷＢと表記する。先ほどと同様に初めのＷＢは書き込み電流の立ち上げの順番を示し、次のＷＢは立ち下げの順番を示す。ビット線電流を先に立ち上げた場合も同じ規則で書き込みシーケンスを表記することにする。
【００６１】
図１３あるいは図１４に示すようにワード線を先に立ち上げる書き込みシーケンスと、ビット線を先に立ち上げる書き込みシーケンスとを比較した場合、異なる効果が現れることが実験によって明らかになった。以下にこれを説明する。
【００６２】
平面形状がＳ１である記録層６を有する第２実施形態に係るＴＭＲ素子を備えたメモリセルが１ｋビットのＭＲＡＭにおいて、磁化困難軸に平行な磁場を先に立ち上げる図１３に示すシーケンスＷＢＢＷを用いてチェッカーボードテストを１回行った結果を図１５（ａ）に示す。図１５（ａ）の横軸はビット線の書き込み電流、縦軸はワード線の書き込み電流を示している。各メッシュのパターンは１ｋビットのメモリセルのうち、何％がチェッカーボードテストをパスしたかを示している。図１５（ａ）の左下の領域は、書き込み電流がスイッチング電流よりも小さいため全てのセルで書き込みに失敗し、パス率がゼロ％になっている。これに対して、ビット線電流が大きい右端の領域およびワード線電流が大きい上端の領域のパス率が低いのは、それぞれビット線、およびワード線の半選択状態において間違って反転をしてしまうためである。図１５（ａ）に示す中央の実線で囲まれた白い部分がチェッカーボード１回のテストで１ｋ全てのセルがパスした条件を示している。中間の領域は１ｋビットの一部がパスしており、パス率は各メッシュのパターンで示されている。
【００６３】
スイッチング電流の分布は正規分布になることが予想される。正規分布関数の確率分布は図１６（ａ）に示されるように平均値μを中心とした釣鐘型の分布をしている。図１６（ｂ）は同じ正規分布を−∞からの累積確率で示したグラフである。なお、図１６（ａ）、１６（ｂ）の横軸は確率変数を示し、「０」は確率変数が平均値μを取るとき、「＋１」は確率変数がμ＋σ、「−１」は確率変数が「μ−σ」を取るときを示す。したがって、横軸の値を「ｉ」とすると、このときの確率変数の値はμ＋ｉσとなる。ここで、σは標準偏差を表す。この分布関数を用いて累積確率から正規分布の確率変数を求めることができる。例えば矢印で示したように累積確率０．８の場合の確率変数が０．８４（μ＋０．８４σ）と求められる。この関係をチェッカーボードのパス率に対して適用したのが図１５（ｂ）である。図１５（ｂ）は、チェッカーボードテストを１００％パスした領域の中心点を通る直線（図１５（ａ）に示す点線）に沿ったデータをプロットした図である。図１５（ｂ）の横軸がビット線電流を示しており、縦軸はチェッカーボードテストのパス率を与える正規分布の確率変数を示している。左側の線が書き込み反転電流の閾値の分布を示しており、右側の線がビット線半選択状態において誤書き込みとなる電流の分布を示している。これらの点が直線にのることから、反転電流の分布が正規分布であることが示される。また、図１５（ｂ）の左側の直線と右側の直線の交点が７．０σとなり、この値がセルアレイで書き込みシーケンスＷＢＢＷを用いた場合の書き込みマージンになる。正規分布を仮定し、交点の電流で書き込みを行った場合のパス率は正規分布で７σに相当する値になり、誤書き込みの確率は１．３×１０−１２であると予想される。
【００６４】
図１５（ａ）、（ｂ）で用いたＴＭＲセルアレイを書き込みシーケンスＢＷＢＷを用いてチェッカーボートテストを１回行った結果を図１７（ａ）に示す。図１７（ｂ）は、チェッカーボードテストを１００％パスした領域の中心点を通る直線（図１７（ａ）に示す点線）に沿ったデータをプロットした図である。図１７（ｂ）に示したように書き込みマージンは７．７σであり、ＷＢＢＷでテストを行った図１５（ａ）の結果よりも大きな値が得られた。図１５（ｂ）、図１７（ｂ）に示す左右の直線の傾きの逆数がセル間の反転電流閾値のばらつきになる。セル間の反転電流ばらつきは書き込みシーケンスを変えても同程度であった。図１７（ｃ）は、チェッカーボートテストを１回行った場合の反転電流閾値のアレイ平均の値を書き込みシーケンスＷＢＢＷとＢＷＢＷで比較した図である。ビット線半選択状態の平均反転電流は図１７（ｃ）の矢印Ｄで示すように、書き込みシーケンスによらず一定であるのに対し、矢印Ｓで示される選択セルの反転電流はＢＷＢＷの方が小さかった。書き込みマージンは選択セルの反転電流と半選択セルの反転電流の差に比例するため、書き込みマージンはＢＷＢＷの方が大きい値になった。同様の実験を書きこみシーケンスで立ち上げの順番は同じで立ち下げの順番を変えた条件で行ったが、ＷＢＢＷとＷＢＷＢの実験結果は同じで、ＢＷＢＷとＢＷＷＢの結果は同じとなり、立ち上げの順番のみに依存し、立ち下げの順番には依存しなかった。
【００６５】
図１８（ａ）、１８（ｂ）は同じアレイのチェッカーボードテストを２５６回繰り返した結果を示す図である。図１８（ａ）は書き込み図１３に示すシーケンスＷＢＢＷでテストを行った結果を示し、図１８（ｂ）はＢＷＢＷで書き込みを行った結果を示す。図１８（ａ）、１８（ｂ）の実線で囲まれた白い領域が２５６回全てのテストでパスした領域である。一方点線で囲まれた領域は図１７（ａ）の１回のテストの１００％パス領域を示し、点線の内側でかつ実線の外側の領域は１回のテストではパスしたが繰り返しテストでフェールビットが発生した領域を示している。磁化困難軸方向の磁場を先に立ち上げた図１８（ａ）は繰り返しテストに１００％パスの領域の減少はわずかである。しかし、磁化容易軸方向の磁場を先に立ち上げた図１８（ｂ）では繰り返し試験によって領域でフェールが発生した領域が大きく、全テストでパスした領域が小さくなっている。繰り返しテストによるフェールの増え方は書き込みパルスの立ち上げシーケンスに強く依存し、ワード線電流を先に立ち上げた場合にはフェールする領域があまり増えないのに対し、ビット線電流を先に立ち上げた場合にはフェールする領域が大きくなる。
【００６６】
図１８（ａ）、１８（ｂ）のチェッカーボードの繰り返しテストで１つのＴＭＲ素子に着目する。着目した１つのＴＭＲ素子の反転電流は１回の測定毎にわずかに変動する。この変動を反転電流の自己変動と呼ぶ。反転電流の自己変動の分布を正規分布で近似して分散を求め、その分散の１ｋビット分のヒストグラムを図１９に示す。横軸の値は自己変動のσを書き込み電流値に対する割合で示してある。縦軸は、頻度を示す。ＢＷＷＢおよびＢＷＢＷは磁化容易軸方向の磁場を先に立ち上げた場合、ＷＢＷＢ，ＷＢＢＷは磁化困難軸方向の磁場を先に立ち上げた場合の結果である。磁化容易軸方向の磁場を先に立ち上げて書き込みを行った場合、磁化困難軸方向の磁場を先に立ち上げた場合と比較して自己変動が倍程度大きくなる。
【００６７】
図１７（ａ）、１７（ｂ）で示したように１回のテストでは磁化困難軸方向の磁場を先に立ち上げた場合でも磁化容易軸方向の磁場を先に立ち上げた場合でも大きな書き込みマージンが得られる。しかし、図１８（ａ）、１８（ｂ）に示す繰り返しテストを行う場合には、磁化容易軸方向の磁場を先に立ち上げた書き込みシーケンスを用いると１００％パスの領域が非常に小さくなってしまう。この原因は図１９に示す自己変動が書き込みシーケンスに依存することが原因であることがわかる。尚、自己変動は図１５（ｂ）、図１７（ｂ）に示す直線の傾きから求まるセル間ばらつきとは異なる量であることに注意が必要である。
【００６８】
次に、磁化容易軸方向の磁場の先立ち上げと磁化困難軸方向の磁場の先立ち上げで、自己変動に差がでる原因について考察する。図２０（ａ）、２０（ｂ）はＬＬＧ(Landau-Lifsitz-Gilbert)シミュレーションを行って得られたＴＭＲ素子の磁化反転過程の磁化を示す図である。パルスの立ちあがり時間を１０ｎｓとして計算している。図２０（ａ）は磁場のかかっていない初期状態を示し、ほとんどの磁化は磁化容易軸方向を向いている。端部磁区では磁化は短辺とほぼ平行方向を向いており、Ｓ型の残留磁区となっている。ＷＢＢＷの書き込みシーケンスに従って磁場を引加していった場合、ワード線磁場が立ち上がった直後では図２０（ｂ）に示すように磁化がほぼ磁化困難軸方向に配向する。この状態でビット線電流を立ち上げて磁化容易軸方向に磁場をかけると、磁化困難軸方向を向いていた磁化が一斉回転的に反転する。磁化容易軸方向の磁場を先に立ち上げた場合のシミュレーション結果を図２１（ａ）、２１（ｂ）に示す。初期状態は図２０（ａ）に示した場合と同じである。図２１（ａ）はビット線電流を立ち上げた直後の磁化の状態である。磁場の向きは図２１（ａ）で左向きにかかっている。記録層の中心では、磁化の方向が図２１（ａ）で上向きであるのに対し、左右の端部では下向きになっており、中心と端で磁化の方向が逆になっている。この状態からさらに図面で上向き方向に磁化困難軸方向の磁場を加えた場合の磁化の状態を図２１（ｂ）に示す。図２１（ｂ）においては、中心と端部で磁化の方向が違うことにより生じる磁壁が丸印で示してある。この磁壁が図２１（ｂ）の左方向に移動し掃き出されることにより磁化反転が起こっている。このように形状Ｓを有する記録層の磁化反転において、ワード線電流を先に立ち上げた場合には一斉回転に近い磁化反転をするのに対し、ビット線電流を先に立ち上げた場合にはより複雑な磁壁移動による磁化反転が起こる。このため、ビット線先立ち上げシーケンスでは、色々な反転モードが存在し、自己変動が大きくなると考えられる。
【００６９】
このように、１回のチェッカーボードテストではワード線パルスを先に立ち上げた方が書き込みマージンは小さいが、繰り返し試験を行った後の最終的な書き込み領域が大きくなる。よって、メモリ動作として使う場合にはワード線パルスを先に立ち上げたほうが望ましい。一方、良品チップを選別するダイソート試験においては、より厳しい条件で試験を行なった方が、試験回数および試験時間を短縮ができる。よってダイソート試験ではビット線パルスを先に立ち上げた後、ワード線パルスを立ち上げる書き込みシーケンスを採用して、テストを行うことが望ましい。図２２はダイソートテストではビット線先立ち上げシーケンスでテストを行い、メモリ動作ではワード線先立ち上げシーケンスにより動作させるテスト装置のブロック図である。タイミング制御回路８０ａではビット線先立ち上げの書き込みパルスを発生させ、タイミング制御回路８０ｂではワード線先立ち上げの書き込みパルスを発生させる。これらのタイミング制御回路８０ａ、８０ｂの出力はモード切替スイッチ８２を介して書き込みデコーダー８４に接続され、さらにセルアレイ８６に接続される。ダイソートテストではモード切替スイッチ８２をタイミング制御回路８０ａ側に接続してテストを行い、実際のメモリ動作（書き込み動作）を行う際にはモード切替スイッチ８２をタイミング制御回路８０ｂ側に接続することによって動作させる。
【００７０】
タイミング制御回路９０ａ、９０ｂと、切替スイッチ９２と、デコーダー９４とが、ＭＲＡＭと同一のチップ上に形成された場合の例を図２３に示す。この場合、タイミング制御回路９０ａ、９０ｂの制御および切換スイッチ９２の切換の制御は、チップ外部からの指令信号によって制御される。すなわち、ダイソートテストでは、チップ外部からの指令信号によってモード切替スイッチ９２のトランジスタ９２ａをオンさせることによりタイミング制御回路９０ａとデコーダー９４とを接続し、タイミング制御回路９０ａからビット線パルスを先に立ち上げた後、ワード線パルスを立ち上げる書き込みパルスを発生させてテストを行う。他方、実際のメモリ動作を行う際には、チップ外部からの指令信号によってモード切替スイッチ９２のトランジスタ９２ｂをオンさせることによりタイミング制御回路９０ｂとデコーダー９４とを接続し、タイミング制御回路９０ｂからワード線パルスを先に立ち上げた後、ビット線パルスを立ち上げる書き込みパルスを発生させてメモリ動作（書き込み動作）を行う。そして、製品の出荷時には、モード切替スイッチ９２のトランジスタ９２ｂのみがオンするようにする。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る記録層の形状を示す平面図。
【図２】ＭＲＡＭを示す平面図。
【図３】第１実施形態に係るＴＭＲ素子の構成を示す断面図。
【図４】第１実施形態に係るメモリセルの平面図。
【図５】第１実施形態に係るメモリセルの断面図。
【図６】第１実施形態に係る記録層の形状の特徴を説明する図。
【図７】第１実施形態に係る記録層の形状と、比較例に係る記録層の形状とを説明する図。
【図８】第１実施形態に係る記録層と、比較例に係る記録層とのアステロイド特性を示す図。
【図９】比較例に係る記録層の、残留磁区状態と、磁化容易軸方向の磁場を印加したときの磁区状態とを示す図。
【図１０】第１実施形態に係る記録層の残留磁区状態を示す図。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る記録層の形状を示す平面図。
【図１２】第１および第２実施形態に係る記録層のアステロイド特性を示す図。
【図１３】本発明の第３実施形態によるＭＲＡＭの書き込み方法に用いられる書き込み電流波形の第１の例を示す図。
【図１４】本発明の第３実施形態によるＭＲＡＭの書き込み方法に用いられる書き込み電流波形の第２の例を示す図。
【図１５】第２実施形態による１ｋビットのＭＲＡＭに図１３に示す書き込み電流波形を用いてチェッカーボードテストを行った結果を示す図。
【図１６】正規分布を説明する図。
【図１７】第２実施形態による１ｋビットのＭＲＡＭに、ビット線方向の電流パルスを先に立ち上げる書き込み電流波形を用いてチェッカーボードテストを行った結果を示す図。
【図１８】第２実施形態による１ｋビットのＭＲＡＭに図１３に示す書き込み電流波形およびビット線方向の電流パルスを先に立ち上げる書き込み電流波形を用いてチェッカーボードテストを２５６回繰り返した結果を示す図。
【図１９】ＴＭＲ素子の反転電流の自己変動が正規分布であるとして仮定して求めた分散の、ＴＭＲ素子１ｋビット分のヒストグラムを示す図。
【図２０】磁化困難軸方向の磁場を先に立ち上げた場合のＬＬＧシミュレーションによって得られた記録層の磁化反転過程の磁化を示す図。
【図２１】磁化容易軸方向の磁場を先に立ち上げた場合のＬＬＧシミュレーションによって得られた記録層の磁化反転過程の磁化を示す図。
【図２２】メモリ動作させる場合と、ダイソート試験を行う場合の書き込みパルスをメモリセルアレイに印加するためのテスト装置を示す図。
【図２３】メモリ動作させる場合と、ダイソート試験を行う場合の書き込みパルスをメモリセルアレイに印加するためのテスト装置がメモリセルと同一基板上に形成された磁気ランダムアクセスメモリを示す図。
【符号の説明】
【００７２】
１  ＴＭＲ素子
２  参照層（磁化固着層）
４  トンネルバリア層
６  記録層（磁化自由層）
６ａ  第１の磁性体部
６ｂ  第２の磁性体部
６ｃ  第２の磁性体部
１０  ビット線
２０  ワード線
【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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