(57)【要約】【課題】情報を安定して保持することができる記憶素子を提供する。【解決手段】情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層を有し、この記憶層に対して、中間層を介して磁化固定層が設けられて積層膜が形成され、積層方向に電流を流すことにより、記憶層の磁化の向きが変化して、記憶層に対して情報の記録が行われ、記憶素子を構成する積層膜のうち、少なくとも記憶層において、平面パターン３１の長軸ＬＸの端部の曲率半径Ｒが、Ｒ≦１００ｎｍを満足する記憶素子を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層を有し、
前記記憶層に対して、中間層を介して磁化固定層が設けられて積層膜が形成され、
積層方向に電流を流すことにより、前記記憶層の磁化の向きが変化して、前記記憶層に対して情報の記録が行われる記憶素子であって、
前記記憶素子を構成する前記積層膜のうち、少なくとも前記記憶層において、平面パターンの長軸の端部の曲率半径Ｒが、
Ｒ≦１００ｎｍを満足する
ことを特徴とする記憶素子。
【請求項２】
前記中間層が酸化マグネシウムから成ることを特徴とする請求項１に記載の記憶素子。
【請求項３】
前記曲率半径Ｒと、前記平面パターンの短軸の長さＷとが、Ｒ≦Ｗ／２の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の記憶素子。
【請求項４】
前記平面パターンは、長軸の長さと短軸の長さの比であるアスペクト比が１．５以上であることを特徴とする請求項１に記載の記憶素子。
【請求項５】
前記曲率半径Ｒと、前記平面パターンの長軸の長さＬとが、Ｌ／２４≦Ｒの関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の記憶素子。
【請求項６】
前記平面パターンの短軸の長さが１７５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の記憶素子。
【請求項７】
情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層を有する記憶素子と、
互いに交差する２種類の配線とを備え、
前記記憶素子は、前記記憶層に対して、中間層を介して磁化固定層が設けられて積層膜が形成され、積層方向に電流を流すことにより、前記記憶層の磁化の向きが変化して、前記記憶層に対して情報の記録が行われ、前記記憶素子を構成する前記積層膜のうち、少なくとも前記記憶層において、平面パターンの長軸の端部の曲率半径Ｒが、Ｒ≦１００ｎｍを満足する構成であり、
前記２種類の配線の交点付近かつ前記２種類の配線の間に、前記記憶素子が配置され、
前記２種類の配線を通じて、前記記憶素子に前記積層方向の電流が流れる
ことを特徴とするメモリ。
【請求項８】
前記記憶素子の前記中間層が酸化マグネシウムから成ることを特徴とする請求項７に記載のメモリ。
【請求項９】
前記記憶素子は、前記曲率半径Ｒと、前記平面パターンの短軸の長さＷとが、Ｒ≦Ｗ／２の関係を満足することを特徴とする請求項７に記載のメモリ。
【請求項１０】
記憶素子の前記平面パターンは、長軸の長さと短軸の長さの比であるアスペクト比が１．５以上であることを特徴とする請求項７に記載のメモリ。
【請求項１１】
前記記憶素子は、前記曲率半径Ｒと、前記平面パターンの長軸の長さＬとが、Ｌ／２４≦Ｒの関係を満たすことを特徴とする請求項７に記載のメモリ。
【請求項１２】
前記記憶素子の前記平面パターンの短軸の長さが１７５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のメモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流を流すことにより記憶層の磁化の向きを変化させる記憶素子及びこの記憶素子を有するメモリに係わり、不揮発性メモリに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等の情報機器では、ランダム・アクセス・メモリとして、動作が高速で、高密度なＤＲＡＭが広く使われている。
しかし、ＤＲＡＭは電源を切ると情報が消えてしまう揮発性メモリであるため、情報が消えない不揮発のメモリが望まれている。
【０００３】
そして、不揮発メモリの候補として、磁性体の磁化で情報を記録する磁気ランダム・アクセス・メモリ（ＭＲＡＭ）が注目され、開発が進められている（例えば非特許文献１参照）。
【０００４】
ＭＲＡＭは、ほぼ直交する２種類のアドレス配線（ワード線、ビット線）にそれぞれ電流を流して、各アドレス配線から発生する電流磁場によって、アドレス配線の交点にある磁気記憶素子の磁性層の磁化を反転して情報の記録を行うものである。
また、情報の読出には、磁気記憶素子の記憶層の磁化の向きに応じて抵抗が変化する、いわゆる磁気抵抗効果（ＭＲ効果）を用いる。
【０００５】
ここで、一般的なＭＲＡＭの模式図（斜視図）を、図１２に示す。
シリコン基板等の半導体基体１１０の素子分離層１０２により分離された部分に、各メモリセルを選択するための選択用トランジスタを構成する、ドレイン領域１０８、ソース領域１０７、並びにゲート電極１０１が、それぞれ形成されている。
また、ゲート電極１０１の上方には、図中前後方向に延びるワード線１０５が設けられている。
ドレイン領域１０８は、図中左右の選択用トランジスタに共通して形成されており、このドレイン領域１０８には、配線１０９が接続されている。
そして、ワード線１０５と、上方に配置された、図中左右方向に延びるビット線１０６との間に、磁化の向きが反転する記憶層を有する磁気記憶素子１０３が配置されている。この磁気記憶素子１０３は、例えば磁気トンネル接合素子（ＭＴＪ素子）により構成される。
さらに、磁気記憶素子１０３は、水平方向のバイパス線１１１及び上下方向のコンタクト層１０４を介して、ソース領域１０７に電気的に接続されている。
ワード線１０５及びビット線１０６にそれぞれ電流を流すことにより、電流磁界を磁気記憶素子１０３に印加して、これにより磁気記憶素子１０３の記憶層の磁化の向きを反転させて、情報の記録を行うことができる。
【０００６】
そして、ＭＲＡＭ等の磁気メモリにおいて、記録した情報を安定に保持するためには、情報を記録する磁性層（記憶層）が、一定の保磁力を有していることが必要である。
一方、記録された情報を書き換えるためには、アドレス配線にある程度の電流を流さなければならない。
ところが、ＭＲＡＭを構成する素子の微細化に従い、磁化の向きを反転させる電流値が増大する傾向を示す反面、アドレス配線も細くなるため、充分な電流が流せなくなってくる。
【０００７】
そこで、より少ない電流で磁化反転が可能な構成として、スピン注入による磁化反転を利用する構成の磁気メモリが注目されている（例えば、特許文献１参照）。
スピン注入による磁化反転とは、磁性体の中を通過してスピン偏極した電子を、他の磁性体に注入することにより、他の磁性体において磁化反転を起こさせるものである。
【０００８】
例えば、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）や磁気トンネル接合素子（ＭＴＪ素子）に対して、その膜面に垂直な方向に電流を流すことにより、これらの素子の少なくとも一部の磁性層の磁化の向きを反転させることができる。
【０００９】
そして、スピン注入による磁化反転は、素子が微細化されても、少ない電流で磁化反転を実現することができる利点を有している。
【００１０】
また、上述したスピン注入による磁化反転を利用する構成の磁気メモリの模式図を図１０及び図１１に示す。図１０は斜視図、図１１は断面図である。
シリコン基板等の半導体基体６０の素子分離層５２により分離された部分に、各メモリセルを選択するための選択用トランジスタを構成する、ドレイン領域５８、ソース領域５７、並びにゲート電極５１が、それぞれ形成されている。このうち、ゲート電極５１は、図１０中前後方向に延びるワード線を兼ねている。
ドレイン領域５８は、図１０中左右の選択用トランジスタに共通して形成されており、このドレイン領域５８には、配線５９が接続されている。
そして、ソース領域５７と、上方に配置された、図１０中左右方向に延びるビット線５６との間に、スピン注入により磁化の向きが反転する記憶層を有する記憶素子５３が配置されている。
この記憶素子５３は、例えば磁気トンネル接合素子（ＭＴＪ素子）により構成される。
図中６１及び６２は磁性層を示しており、２層の磁性層６１，６２のうち、一方の磁性層を磁化の向きが固定された磁化固定層として、他方の磁性層を磁化の向きが変化する磁化自由層即ち記憶層とする。
また、記憶素子５３は、ビット線５６と、ソース領域５７とに、それぞれ上下のコンタクト層５４を介して接続されている。これにより、記憶素子５３に電流を流して、スピン注入により記憶層の磁化の向きを反転させることができる。
【００１１】
このようなスピン注入による磁化反転を利用する構成のメモリの場合、図１２に示した一般的なＭＲＡＭと比較して、電流磁界発生用の配線（図１２の１０５）が不要となるため、デバイス構造を単純化することができる、という特徴も有している。
また、スピン注入による磁化反転を利用することにより、外部磁界により磁化反転を行う一般的なＭＲＡＭと比較して、素子の微細化が進んでも、書き込みの電流が増大しないという利点がある。
【００１２】
【非特許文献１】日経エレクトロニクス  ２００１．２．１２号（第１６４頁−１７１頁）
【特許文献１】特開２００３−１７７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、ＭＲＡＭの場合は、記憶素子とは別に書き込み配線（ワード線やビット線）を設けて、書き込み配線に電流を流して発生する電流磁界により、情報の書き込み（記録）を行っている。そのため、書き込み配線に、書き込みに必要となる電流量を充分に流すことができる。
【００１４】
一方、スピン注入を利用する構成のメモリにおいては、記憶素子に流す電流によりスピン注入を行って、記憶層の磁化の向きを反転させる必要がある。
そして、このように記憶素子に直接電流を流して情報の書き込み（記録）を行うことから、書き込みを行うメモリセルを選択するために、記憶素子を選択トランジスタと接続してメモリセルを構成する。この場合、記憶素子に流れる電流は、選択トランジスタに流すことが可能な電流（選択トランジスタの飽和電流）の大きさに制限される。
このため、選択トランジスタの飽和電流以下の電流で書き込みを行う必要があり、スピン注入の効率を改善して、記憶素子に流す電流を低減する必要がある。
【００１５】
また、読み出し信号を大きくするためには、大きな磁気抵抗変化率を確保する必要があり、そのためには、記憶層の両側に接している中間層をトンネル絶縁層（トンネルバリア層）とした記憶素子の構成にすることが効果的である。
このように中間層としてトンネル絶縁層を用いた場合には、トンネル絶縁層が絶縁破壊することを防ぐために、記憶素子に流す電流量に制限が生じる。この観点からも、スピン注入時の電流を抑制する必要がある。
【００１６】
従って、スピン注入により記憶層の磁化の向きを反転させる構成の記憶素子では、スピン注入効率を改善して、必要とする電流を減らす必要がある。
【００１７】
スピン注入により記憶層の磁化の向きを反転させるために必要となる、書き込み電流閾値は、例えば、記憶層に厚さが２ｎｍのＣｏＦｅＢ合金を使用し、平面パターンが１３０ｎｍ×１００ｎｍの略楕円形の巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）において、＋側の閾値＋Ｉｃ＝＋０．６ｍＡであり、−側の閾値−Ｉｃ＝−０．２ｍＡである。また、このときの電流密度は約６×１０６Ａ／ｃｍ２である（屋上他著，日本応用磁気学会誌，Vol.28,No.2,p.149,2004年参照）。
また、例えば、強磁性層として一般的なＣｏＦｅを記憶層の材料に使用した場合、磁化反転を生じさせるためには、おおよそ１×１０７Ａ／ｃｍ２程度の電流密度が必要である。
そして、電流密度が上述した値のときに、例えば記憶素子の大きさが９０ｎｍ×１３０ｎｍであるとすると、書き込み電流閾値は、おおよそ５５０μＡとなる。
【００１８】
ここで、ＳＰＩＣＥシミュレータによる一般的な選択トランジスタと記憶素子とを接続した場合に、記憶素子の素子抵抗と記憶素子に流れる素子電流との関係を図１３に示す。
読み出し信号の大きさを考えると、素子抵抗は大きいほど良いが、図１３より、素子抵抗を大きくすると記憶素子に流せる電流が小さくなってしまう。
そして、読み出し特性を充分に確保する上で下限と推定される素子抵抗２．５ｋΩの場合を考えると、図１３より、記憶素子に流せる電流の上限は約４００μＡとなることから、上述した値からさらに書き込み電流閾値を３０％以上低減させなくてはならないことになる。
このため、読み出し特性を充分に確保するためには、さらに書き込み電流閾値を低減することが求められる。
【００１９】
さらに、書き込み電流閾値を減少させるためには、記憶層の体積及び飽和磁化をできる限り小さくすることが望ましい。
ところが、記憶層の体積及び飽和磁化を小さくすると、記憶素子の熱安定性が減少し、動作が不安定になるという問題点があった。
【００２０】
上述した問題の解決のために、本発明においては、情報を安定して保持することができる記憶素子及びこの記憶素子を備えたメモリを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の記憶素子は、情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層を有し、この記憶層に対して、中間層を介して磁化固定層が設けられて積層膜が形成され、積層方向に電流を流すことにより、記憶層の磁化の向きが変化して、記憶層に対して情報の記録が行われ、記憶素子を構成する積層膜のうち、少なくとも記憶層において、平面パターンの長軸の端部の曲率半径Ｒが、Ｒ≦１００ｎｍを満足するものである。
本発明のメモリは、情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層を有する記憶素子と、互いに交差する２種類の配線とを備え、記憶素子は上記本発明の記憶素子の構成であり、２種類の配線の交点付近かつ２種類の配線の間に記憶素子が配置され、これら２種類の配線を通じて記憶素子に積層方向の電流が流れるものである。
【００２２】
上述の本発明の記憶素子の構成によれば、情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層を有し、この記憶層に対して、中間層を介して磁化固定層が設けられて積層膜が形成され、積層方向に電流を流すことにより、記憶層の磁化の向きが変化して、記憶層に対して情報の記録が行われるので、積層方向に電流を流すことによって情報の記録を行うことができる。このとき、積層方向に電流を流すことにより、スピン偏極した電子が注入されて、前述したスピン注入による情報の記録が行われる。
また、記憶素子を構成する積層膜のうち、少なくとも記憶層において、平面パターンの長軸の端部の曲率半径Ｒが、Ｒ≦１００ｎｍを満足することにより、記憶層の保磁力を大きくすることができる。これにより、記憶層の熱等に対する安定性を向上させることができるため、記憶層に記録された情報を安定して保持することができる。
【００２３】
上述の本発明のメモリの構成によれば、情報を磁性体の磁化状態により保持する記憶層を有する記憶素子と、互いに交差する２種類の配線とを備え、記憶素子は上記本発明の記憶素子の構成であり、２種類の配線の交点付近かつ２種類の配線の間に記憶素子が配置され、これら２種類の配線を通じて記憶素子に積層方向の電流が流れるものであることにより、２種類の配線を通じて記憶素子の積層方向に電流を流してスピン注入による情報の記録を行うことができる。
また、記憶素子の記憶層に記録された情報を安定して保持することができる。
【発明の効果】
【００２４】
上述の本発明によれば、記憶素子の記憶層が熱等に対して充分な安定性を有するため、記憶素子が情報の保持特性に優れている。
従って、安定して動作する、信頼性の高いメモリを実現することができる。
【００２５】
また、記憶層が充分な安定性を有することから、記憶素子のパターンを小さくして微細化を図っても、情報を安定して保持することが可能になる。
記憶素子の微細化により、記憶素子を用いたメモリの集積化を進めて、メモリの小型化や記憶容量の増大を図ることが可能になる。
さらにまた、記憶素子の微細化により、前述したように、スピン注入により情報の記録を行う場合の、記憶層の磁化の向きを反転させるために必要となる書き込み電流閾値も小さくすることが可能になる。これにより、情報の記録に必要な電流量を低減することができるため、メモリ全体の消費電力を低減して、従来にない低消費電力のメモリを実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
まず、本発明の具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要について説明する。
本発明は、前述したスピン注入により、記憶素子の記憶層の磁化の向きを反転させて、情報の記録を行うものである。記憶層は、強磁性層等の磁性体により構成され、情報を磁性体の磁化状態（磁化の向き）により保持するものである。
【００２７】
スピン注入により磁性層の磁化の向きを反転させる基本的な動作は、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）もしくはトンネル磁気抵抗効果素子（ＭＴＪ素子）から成る記憶素子に対して、その膜面に垂直な方向に、ある閾値以上の電流を流すものである。このとき、電流の極性（向き）は、反転させる磁化の向きに依存する。
この閾値よりも絶対値が小さい電流を流した場合には、磁化反転を生じない。
【００２８】
スピン注入によって、磁性層の磁化の向きを反転させるときに、必要となる電流の閾値（書き込み電流閾値）Ｉｃは、現象論的に、下記の式１により表される（J. Z. Sun,Phys. Rev. B,Vol.62,p.570,2000年参照）。
【００２９】
【数１】
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（ただし、α：記憶層のダンピング定数、Ｈｋ：記憶層の面内一軸異方性磁界、Ｍｓ：記憶層の飽和磁化、η：スピン注入係数、a：記憶層の半径、ｌｍ：記憶層の厚さ、Ｈ：外部印加磁界）
【００３０】
書き込み閾値電流Ｉｃを低減するためには、上記式１中の各種パラメータを調整すれば良いことになる。
一方、メモリとしての性能を維持するという観点から、上記各種パラメータが制約される。例えば、式１中の（ａ２ｌｍＨｋＭｓ）の項は、熱ゆらぎを決定する項として知られており、書き込み閾値電流Ｉｃのばらつきを抑えて、書き込んだデータの長期安定性を確保するためには、一定以上の値を保たなければならず、ある一定値以下に小さくすることはできない。このため、記憶素子の大きさや記憶層の厚さｌｍ・飽和磁化Ｍｓには下限が存在し、これらのパラメータを減少させることにより書き込み電流を低減させる手法は、ある所で限界となる。
【００３１】
そこで、本発明では、記憶層の平面パターンを工夫することにより、書き込んだデータの長期安定性を確保するものである。そして、書き込み閾値電流Ｉｃを低減することも可能にするものである。
【００３２】
即ち、本発明では、磁性体の磁化の向き（磁化状態）を情報として保持する記憶層を有し、記憶層に対して、中間層（絶縁層又は非磁性導電層）を介して磁化の向きが固定された磁化固定層を設けて、これら各層を含む積層膜を形成して、記憶素子を構成する。
また、積層方向に電流を流すことにより、前述したスピン注入により、記憶層を構成する磁性体の磁化の向きを反転させて、記憶層に対して情報の記録を行う。
そして、記憶素子を構成する積層膜のうち、少なくとも記憶層において、平面パターンの長軸の端部の曲率半径Ｒが、Ｒ≦１００ｎｍを満足する構成とする。
これにより、記憶層の保磁力Ｈｃが大きくなり、記憶層の熱等に対する安定性を向上させることができるため、記憶層に記録された情報を安定して保持することができる。
【００３３】
また、記憶層が充分な安定性を有することから、記憶素子のパターンを小さくして微細化を図っても、情報を安定して保持することが可能になる。
記憶素子の微細化により、記憶素子を用いたメモリの集積化を進めて、メモリの小型化や記憶容量の増大を図ることが可能になる。
さらにまた、記憶素子の微細化により、前述したように、スピン注入により情報の記録を行う場合の、記憶層の磁化の向きを反転させるために必要となる書き込み電流閾値も小さくすることが可能になる。
【００３４】
なお、曲率半径Ｒが小さくなることにより、上述の熱ゆらぎを決定する項において、記憶層の半径ａが小さくなると考えられるが、その一方で記憶層の面内一軸異方性磁界Ｈｋが増大するため、熱ゆらぎを決定する項の大きさを保つことが可能である。そして、上述の式からわかるように、面内一軸異方性磁界Ｈｋが増大することによっても、書き込み電流閾値を小さくすることが可能である。
【００３５】
ここで、記憶素子の記憶層の平面パターンの各形態を、それぞれ図２〜図４に示す。
【００３６】
図２に示す形態では、記憶素子の記憶層の平面パターン３１が、４辺ＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３，ＳＲ４を有する菱形疑似形状から成る。尚、各辺ＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３，ＳＲ４は、記憶層の平面パターン３１と菱形疑似形状の長軸ＬＸ（一点鎖線で表す）との交点ＢＣ，ＡＤ及び記平面パターン３１と菱形疑似形状の短軸ＳＸ（一点鎖線で表す）との交点ＡＢ，ＣＤを結んでいる。
そして、菱形疑似形状を構成する４つの辺ＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３，ＳＲ４は、その中央部に直線部分を有している。
また、このような平面パターン３１において、記憶層の磁化容易軸ＥＡは、菱形疑似形状の長軸ＬＸと略平行であり、記録層の磁化困難軸ＨＡは、菱形疑似形状の短軸ＳＸと略平行である。
平面パターン３１は、菱形疑似形状の長軸ＬＸ及び短軸ＳＸに関して略線対称である。
そして、平面パターン３１は、長軸ＬＸの端部（交点ＡＤ及びＢＣの近傍）及び短軸ＳＸの端部（交点ＡＢ及びＣＤの近傍）において外形が曲線形状となっており、４辺ＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３，ＳＲ４の直線部分によって、曲線形状の部分が滑らかに結ばれている。
また、長軸ＬＸの端部の曲率半径Ｒは、短軸ＳＸの端部の曲率半径Ｒ２と比較して、充分に小さくなっている（Ｒ＜Ｒ２）。
【００３７】
図２では、平面パターン３１が菱形擬似形状となっており、その４辺ＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３，ＳＲ４の中央部が直線部分となっていたが、図３に示すように、菱形疑似形状を構成する４辺ＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３，ＳＲ４が、外側に向かって、中央部が湾曲した滑らかな曲線から成る構成とすることもできる。
平面パターン３１を図３に示す形状とした場合には、長軸ＬＸの端部（交点ＡＤ及びＢＣの近傍）及び短軸ＳＸの端部（交点ＡＢ及びＣＤの近傍）では、図２に示した形状と、曲率半径Ｒ，Ｒ２の大きさが等しくなっている。ただし、曲率半径Ｒ，Ｒ２の曲線形状の部分が図２に示した形状よりも狭くなっている。
【００３８】
図４に示す形状は、平面パターン３１をさらに膨らませて、菱形擬似形状から略楕円形状に変化させたものである。
このように平面パターン３１を略楕円形状とすると、長軸ＬＸの端部及び短軸ＳＸの端部が緩やかな曲面形状となる。このため、長軸ＬＸ及び短軸ＳＸが等しいもので、菱形擬似形状と比較すると、長軸ＬＸの端部及び短軸ＳＸの端部の曲率半径Ｒ，Ｒ２が共に大きくなる。
【００３９】
本発明においては、図２〜図４に示したいずれの形状とする場合でも、記憶層の平面パターン３１の長軸ＬＸの端部の曲率半径Ｒが、Ｒ≦１００ｎｍを満足するように、積層膜に対してパターンニングを行って、記憶素子を形成する。
【００４０】
なお、本発明では、記憶層の平面パターンの詳細な形状は特に問わない。
しかしながら、平面パターンを図４に示すような略楕円形状とすると、長軸ＬＸの長さに対する長軸ＬＸ端部の曲率半径Ｒの比が大きくなる。
このため、平面パターンを略楕円形状とする場合には、曲率半径ＲがＲ≦１００ｎｍを満足するように、長軸ＬＸの長さを比較的短くする。
【００４１】
また、長軸ＬＸ端部の曲率半径Ｒが、短軸ＳＸの長さの半分よりも大きいと、平面パターンが略楕円形状よりさらに膨らんで、矩形に近い形状となり、記憶層の磁気異方性が小さくなって保磁力Ｈｃが小さくなる。
そのため、好ましくは、長軸ＬＸ端部の曲率半径Ｒと、短軸ＳＸの長さＷとが、Ｒ≦Ｗ／２の関係を満たすようにする。
【００４２】
また、好ましくは、平面パターンの短軸の長さＷと長軸の長さＬの比であるアスペクト比（Ｌ／Ｗ）を、１．５以上とする。
平面パターンのアスペクト比（短軸の長さＷと長軸の長さＬとの比Ｌ／Ｗ）が１．５未満であると、形状磁気異方性が得られるだけの曲率半径の小さな領域を形成しにくくなるため、曲率半径Ｒを小さく設定する効果が小さくなる。
なお、平面パターンのアスペクト比（Ｌ／Ｗ）の上限は、磁気異方性の観点からは特に規定されない。ただし、アスペクト比（Ｌ／Ｗ）が４．０以上になると保磁力Ｈｃが飽和するようになるため、磁気異方性による熱安定性Δの改善効果よりも、素子の面積の増大による電流増大の影響が大きくなってくる。そのため、より好ましくは、平面パターンのアスペクト比（Ｌ／Ｗ）を、１．５以上、４．０以下に設定する。
【００４３】
平面パターンの長軸ＬＸ端部の曲率半径Ｒに対して、長軸の長さＬが非常に大きくなると、パターン形成が難しくなると共に、平面パターンの形状が菱形や細長い形状となっていく。平面パターンの形状が菱形や細長い形状となった場合、長軸ＬＸ端部に磁区や磁化の渦（ｖｏｒｔｅｘ）を生じやすくなることから、高抵抗状態と低抵抗状態の２値の間の中間抵抗値をとったり、不完全な磁化反転の原因になったりする。
このような場合、記憶層の磁化反転による情報の記録を行うための、電流等の条件が厳しくなる。
従って、好ましくは、曲率半径Ｒと、長軸の長さＬとが、Ｌ／２４≦Ｒの関係を満たすようにする。
【００４４】
記憶層の磁化反転にはある一定の電流密度が必要であることと、前述したように記憶素子に流すことのできる電流量には上限があることとから、平面パターンの面積が小さい方が望ましい。
一方で、熱安定性Δの確保の観点から、記憶層の体積及び磁気異方性の確保も必要である。
これらの相反する要望、即ち、平面パターンの面積を小さくすることと、磁気異方性の向上によりΔ値を確保することとを、両立させるためには、平面パターンの短軸の長さＷを小さくすればよい。好ましくは、平面パターンの短軸の長さＷを、１７５ｎｍ以下とする。
なお、平面パターンの短軸の長さＷの下限については、特性上の制限よりも製造技術による制限が大きいが、特殊な条件で作製された極微細記憶素子の磁気特性とΔ値の評価実験を行った結果、短軸の長さＷを２０ｎｍ程度とすると充分な磁化が得られなくなった。従って、平面パターンの短軸の長さＷは、２０ｎｍ以上とすることが望ましい。ただし、今後の磁性材料開発によっては、さらに小さくしても磁化が得られるようになる可能性がある。
【００４５】
記憶素子のその他の構成は、スピン注入により情報を記録する記憶素子の従来の構成と同様とすることができる。
【００４６】
記憶層は、通常、主として、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｇｄ等の強磁性材料から構成され、これら２種以上の合金を一つの層として、一層以上の積層状態で記憶層が形成される。
各強磁性層には、飽和磁化量等の磁気特性や、結晶構造（結晶質、微結晶構造、アモルファス構造）の制御のために合金元素が添加される。例えば、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＢ合金、Ｆｅ合金或いはＮｉＦｅ合金を主成分として、Ｇｄ等の磁性元素や、他の元素として、Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｓｉ，Ｐ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｗ，Ｖ，Ｈｆ，Ｇｄ，Ｍｎ，Ｐｄが1種或いは複数添加された材料を用いることができる。また、例えば、ＣｏにＺｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉから選ばれる１種類以上の元素を添加したアモルファス材料、ＣｏＭｎＳｉ，ＣｏＭｎＡｌやＣｏＣｒＦｅＡｌ等のホイスラー材料を用いることができる。
【００４７】
また、材料又は組成範囲の異なる複数の強磁性層を直接積層させて記憶層を構成することも可能である。また、強磁性層と軟磁性層とを積層させたり、軟磁性層を介して複数層の強磁性層を積層させたりすることも可能である。このように積層させた場合でも、本発明の効果が得られる。
【００４８】
また、記憶層と磁化固定層との間の非磁性の中間層として、トンネル絶縁層を用いて磁気トンネル接合（ＭＴＪ）素子を構成することにより、非磁性導電層を用いて巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子を構成した場合と比較して、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）を大きくすることができ、読み出し信号強度を大きくすることができる。
トンネル絶縁層の材料としては、例えば、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の酸化物を用いることができる。
【００４９】
そして、トンネル絶縁層の材料として、特に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いることにより、これまで一般的に用いられてきた酸化アルミニウムを用いた場合よりも、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）を大きくすることができる。
一般に、スピン注入効率はＭＲ比に依存し、ＭＲ比が大きいほど、スピン注入効率が向上し、磁化反転電流密度を低減することができる。
従って、中間層のトンネル絶縁層の材料として酸化マグネシウムを用いることにより、スピン注入による書き込み閾値電流を低減することができ、少ない電流で情報の書き込み（記録）を行うことができる。また、読み出し信号強度を大きくすることができる。
これにより、ＭＲ比（ＴＭＲ比）を確保して、スピン注入による書き込み閾値電流を低減することができ、少ない電流で情報の書き込み（記録）を行うことができる。また、読み出し信号強度を大きくすることができる。
【００５０】
磁化固定層は、強磁性層のみにより、或いは反強磁性層と強磁性層の反強磁性結合を利用することにより、その磁化の向きが固定された構成とする。
また、磁化固定層は、単層の強磁性層から成る構成、或いは複数層の強磁性層が非磁性層を介して積層した積層フェリ構造とする。磁化固定層を積層フェリ構造としたときには、磁化固定層の外部磁界に対する感度を低下させることができるため、外部磁界による磁化固定層の不要な磁化変動を抑制して、記憶素子を安定して動作させることができる。さらに、各強磁性層の膜厚を調整することができ、磁化固定層からの漏洩磁界を抑えることができる。
積層フェリ構造の磁化固定層を構成する強磁性層の材料としては、Ｃｏ，ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＢ等を用いることができる。また、非磁性層の材料としては、Ｒｕ，Ｒｅ，Ｉｒ，Ｏｓ等を用いることができる。
【００５１】
反強磁性層の材料としては、ＦｅＭｎ合金、ＰｔＭｎ合金、ＰｔＣｒＭｎ合金、ＮｉＭｎ合金、ＩｒＭｎ合金、ＮｉＯ，Ｆｅ２Ｏ３等の磁性体を挙げることができる。
また、これらの磁性体に、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂｉ，Ｔａ，Ｂ，Ｃ，Ｏ，Ｎ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｎｂ等の非磁性元素を添加して、磁気特性を調整したり、その他の結晶構造や結晶性や物質の安定性等の各種物性を調整したりすることができる。
【００５２】
また、記憶素子の膜構成は、記憶層が磁化固定層の上側に配置される構成でも、下側に配置される構成でも全く問題はない。
【００５３】
なお、記憶素子の記憶層に記録された情報を読み出す方法としては、記憶素子の記憶層に薄い絶縁膜を介して、情報の基準となる磁性層を設けて、絶縁層を介して流れる強磁性トンネル電流によって読み出してもよいし、磁気抵抗効果により読み出してもよい。
【００５４】
続いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００５５】
図１は、本発明の一実施の形態として、記憶素子の概略構成図（断面図）を示す。
この記憶素子１０は、下層から、下地層１１、反強磁性層１２、強磁性層１３、非磁性層１４、強磁性層１５、トンネル絶縁層１６、記憶層１７、キャップ層（保護層）１８が積層されて成る。
なお、積層された各層１１〜１８は、図示しないが、ほぼ同じ平面パターンにパターニングされている。
記憶層１７は、磁性体から成り、情報を磁化状態（記憶層１７の磁化Ｍ１の向き）で保持することができるように構成される。
強磁性層１３・非磁性層１４・強磁性層１５の３層により、積層フェリ構造の磁化固定層１９が構成される。このうち、強磁性層１３は反強磁性層１２により磁化Ｍ１３の向きが右向きに固定されている。強磁性層１５の磁化Ｍ１５の向きは、強磁性層１３の磁化Ｍ１３の向きとは反平行の左向きになっている。
また、この強磁性層１５は、記憶層１７に対する磁化の向きの基準となるものであるため、参照層とも称される。
【００５６】
磁化固定層１９の強磁性層１３，１５の材料としては、特に問わないが、鉄、ニッケル、コバルトの１種もしくは２種以上からなる合金材料、例えばＣｏＦｅ合金を用いることができる。さらにＮｂ、Ｚｒ等の遷移金属元素やＢ等の軽元素を含有させることもできる。
例えば、ＣｏＦｅ合金にボロンＢが２０〜３０原子％添加されたアモルファス（非晶質）のＣｏＦｅＢを用いることも可能である。
【００５７】
また、特に、磁化固定層１９のトンネル絶縁層１６に接する強磁性層（参照層）１５に、ＣｏＦｅＢを用いることにより、スピン分極率を大きくして、記憶素子１０のスピン注入効率を向上することができる。これにより、記憶層１７の磁化Ｍ１の向きを反転させるための電流をさらに低減することができる。
【００５８】
トンネル絶縁層１６の材料としては、Ａｌ，Ｍｇ，Ｈｆ，Ｓｉ等の酸化物や、その他の酸化物、窒化物等の絶縁材料を用いることができる。
特に、トンネル絶縁層１６の材料として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いると、前述したように、大きい磁気抵抗変化率（ＭＲ比）が得られる。
【００５９】
下地層１１及びキャップ層１８の間に電流を流すことにより、スピン注入による記憶層１７の磁化の向きの反転を行うことができる。
キャップ層１８から下地層１１に向けて、即ち記憶層１７から強磁性層（参照層）１５に向けて電流を流すと、強磁性層（参照層）１５から記憶層１７に偏極電子が注入され、記憶層１７の磁化の向きが参照層１５の磁化の向きと平行になる。
下地層１１からキャップ層１８に向けて、即ち参照層１５から記憶層１７に向けて電流を流すと、記憶層１７から参照層１５に偏極電子が注入され、記憶層１７の磁化の向きが参照層１５の磁化の向きと反平行になる。
このようにして、電流を流す向きによって、記録する情報を選択することができる。
【００６０】
そして、強磁性層（参照層）１５の磁化の向きと記憶層１７の磁化の向きが、平行の状態ではトンネル絶縁層１６を通る電流の抵抗が小さくなり、反平行の状態ではトンネル絶縁層１６を通る電流の抵抗が大きくなる。このことを利用して、抵抗値から記憶層１７に記録された情報の内容を読み出すことができる。
なお、読み出し時に流す電流は、スピン注入による記憶層１７の磁化反転が生じないように、反転電流よりも小さくする。
【００６１】
本実施の形態では、特に、記憶層１７を含む記憶素子１０の積層膜の平面パターンが、前述した本発明の要件、即ち、長軸ＬＸの端部の曲率半径Ｒ（図２〜図４参照）がＲ≦１００ｎｍを満足する構成とする。
これにより、前述したように、記憶層１７の保磁力Ｈｃを大きくすることができるため、記憶層の熱等に対する安定性を向上させることができる。
【００６２】
本実施の形態の記憶素子１０は、下地層１１からキャップ層１８までを真空装置内で連続的に形成して、その後エッチング等の加工により記憶素子１０のパターンを形成することにより、製造することができる。
【００６３】
また、本実施の形態の記憶素子１０を用いて、図１０に示したメモリと同様の構成のメモリを構成することができる。
即ち、記憶素子１０を２種類のアドレス配線の交点付近に配置してメモリを構成し、２種類のアドレス配線を通じて記憶素子１０に上下方向（積層方向）の電流を流して、スピン注入により記憶層１７の磁化の向きを反転させて、記憶素子１０に情報の記録を行うことができる。
【００６４】
上述の本実施の形態の記憶素子１０の構成によれば、記憶層１７を含む記憶素子１０の積層膜の平面パターンが、長軸ＬＸの端部の曲率半径ＲがＲ≦１００ｎｍを満足することにより、記憶層１７の保磁力Ｈｃを大きくすることができる。
これにより、記憶層１７の熱等に対する安定性を向上させることができ、記憶層１７に記録された情報を安定して保持することができる。
即ち、情報の保持特性に優れた記憶素子１０を構成することができる。
従って、本実施の形態の記憶素子１０を備えてメモリを構成することにより、安定して動作する、信頼性の高いメモリを実現することができる。
【００６５】
また本実施の形態によれば、記憶層１７が充分な安定性を有することから、記憶素子１０のパターンを小さくして微細化を図っても、情報を安定して保持することが可能になる。
【００６６】
そして、記憶素子１０の微細化により、記憶素子１０を備えたメモリの集積化を進めて、メモリの小型化や記憶容量の増大を図ることが可能になる。
さらにまた、記憶素子１０の微細化により、スピン注入により情報の記録を行う場合の、記憶層１７の磁化Ｍ１の向きを反転させるために必要となる書き込み電流閾値Ｉｃも小さくすることが可能になる。
これにより、情報の記録に必要な電流量を低減することができるため、メモリ全体の消費電力を低減して、従来にない低消費電力のメモリを実現することが可能になる。
【００６７】
なお、上述の実施の形態では、記憶素子１０を構成する積層膜（記憶層１７を含む）の各層１１〜１８が同じ平面パターンに形成されている場合を説明したが、本発明では、少なくとも記憶層の平面パターンが前述した条件を満足していれば、他の層の平面パターンが前述した条件を満足していなくても構わない。
例えば、図１に示した記憶素子１０に対して、下地層１１や反強磁性層１２を、上層の他の各層１３〜１８よりも大きい平面パターンに形成した構成や、キャップ層１８を記憶層１７とは異なる平面パターンに形成した構成等が考えられる。
【００６８】
（実施例）
ここで、本発明の記憶素子の構成において、具体的に記憶層の寸法や組成等を設定して、特性がどのようになるか検討を行った。
なお、実際には、メモリには、図１０に示したように、記憶素子以外にもスイッチング用の半導体回路等が存在するが、ここでは、記憶層の磁気抵抗特性を調べる目的で、記憶素子のみを形成したウエハにより検討を行った。
【００６９】
＜実験１＞
まず、厚さ０．５７５ｍｍのシリコン基板上に厚さ２μｍの熱酸化膜を形成し、図１に示した記憶素子１０と同様の記憶素子を形成した。
具体的には、図１に示した構成の記憶素子１０において、下地層１１を膜厚３ｎｍのＴａ膜、反強磁性層１２を膜厚２０ｎｍのＰｔＭｎ膜、磁化固定層１９を構成する強磁性層１３，１５を膜厚２ｎｍのＣｏＦｅ膜、積層フェリ構造の磁化固定層１９を構成する非磁性層１４を膜厚０．８ｎｍのＲｕ膜、トンネル絶縁層１６を膜厚０．５ｎｍのＡｌ膜を酸化した酸化アルミニウム膜、記憶層１７を膜厚３ｎｍのＣｏ７２Ｆｅ８Ｂ２０膜、キャップ層１８を膜厚５ｎｍのＴａ膜と選定し、また下地層１１と反強磁性層１２との間に図示しない膜厚１００ｎｍのＣｕ膜（後述するワード線となるもの）を設けて、各層を形成した。
即ち、各層の材料及び膜厚を、下記の構成（膜構成１）として、記憶素子１０を作製した。
膜構成１：
Ta(3nm)/Cu(100nm)/PtMn(20nm)/CoFe(2nm)/Ru(0.8nm)/CoFe(2nm)/Al(0.5nm)-Ox/Co72Fe8B20(3nm)/Ta(5nm)
なお、上記膜構成で、合金組成の示されていないＰｔＭｎの組成はＰｔ５０Ｍｎ５０（原子％）とした。
酸化アルミニウム膜から成るトンネル絶縁層１６以外の各層は、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて成膜した。
酸化アルミニウム（Ａｌ−Ｏｘ）膜から成るトンネル絶縁層１６は、まず金属Ａｌ膜をＤＣスパッタ法により０．５ｎｍ堆積させて、その後に酸素／アルゴンの流量比を１：１とし、自然酸化法により金属Ａｌ層を酸化させた。酸化時間は１０分とした。
さらに、記憶素子１０の各層を成膜した後に、磁場中熱処理炉で、１０ｋＯｅ・２７０℃・４時間の熱処理を行い、反強磁性層１２のＰｔＭｎ膜の規則化熱処理を行った。
【００７０】
次に、ワード線部分をフォトリソグラフィによってマスクした後に、ワード線以外の部分の積層膜に対してＡｒプラズマにより選択エッチングを行うことにより、ワード線（下部電極）を形成した。この際に、ワード線部分以外は、基板の深さ５ｎｍまでエッチングされた。
【００７１】
その後、電子ビーム描画装置により記憶素子１０のパターンのマスクを形成し、積層膜に対して選択エッチングを行い、記憶素子１０を形成した。記憶素子１０部分以外は、ワード線のＣｕ層直上までエッチングした。
【００７２】
次に、記憶素子１０部分以外を、厚さ１００ｎｍ程度のＡｌ２Ｏ３のスパッタリングによって絶縁した。
その後、フォトリソグラフィを用いて、上部電極となるビット線及び測定用のパッドを形成して記憶素子の試料を作製して、サンプル１の記憶素子の試料とした。
【００７３】
そして、上述の製造方法により、記憶素子１０の平面パターンの長軸端の曲率半径Ｒを変えた、記憶素子１０の各試料を作製した。
長軸端の曲率半径Ｒは、３１ｎｍ，４７ｎｍ，５３ｎｍ，９０ｎｍ，１２０ｎｍ，１７０ｎｍの６通りとした。
また、各試料の平面パターンにおいて、長軸長を４００ｎｍとし、短軸長を１５０ｎｍとした。
【００７４】
各試料の記憶素子１０を上方から見た顕微鏡写真を、図５に示す。
長軸端の曲率半径Ｒを１７０ｎｍとした場合には、この曲率半径Ｒが短軸長より大きいため、矩形（長方形）に近い平面パターンとなっている。
曲率半径Ｒを９０ｎｍとした場合には、ほぼ楕円に近い平面パターンとなっている。
そして、曲率半径Ｒを小さくしていくに従い、長軸端付近が絞られた形状になっていくことがわかる。
【００７５】
（記憶層の保磁力の測定）
各試料の記憶素子１０について、記憶層１７の保磁力Ｈｃを測定した。
図５に示した、記憶素子１０を上方から見た顕微鏡写真により、記憶素子１０の平面パターンの正確な寸法・形状を求め、この寸法・形状と、記憶層１７の材料の磁気特性（飽和磁束密度等）とから、計算によって記憶層１７の保磁力Ｈｃを見積もった。
【００７６】
結果として、記憶素子１０のパターンの長軸端の曲率半径Ｒと、記憶層１７の保磁力Ｈｃとの関係を、図６に示す。
【００７７】
図６から、曲率半径Ｒを小さくすると、保磁力Ｈｃを大きくすることができることがわかる。また、曲率半径Ｒ＝１００ｎｍ付近から保磁力Ｈｃの増大が大きくなることがわかる。
従って、曲率半径ＲをＲ≦１００ｎｍを満たす範囲とすることにより、記憶層１７の保磁力Ｈｃを大きくして、記憶層１７の熱等に対する安定性を向上させることができることがわかる。
【００７８】
＜実験２＞
実験１と同様の製造方法により、記憶素子１０の平面パターンの長軸端の曲率半径Ｒとアスペクト比とを変えた、記憶素子１０の各試料を作製した。
長軸端の曲率半径Ｒを、３１ｎｍ，４７ｎｍ，５３ｎｍ，９０ｎｍの４通りとした。
また、各試料の平面パターンにおいて、短軸長Ｗを１２０ｎｍとして、長軸長Ｌを１４５ｎｍ，１９０ｎｍ，２４０ｎｍ，４３０ｎｍ，５２５ｎｍの６つの条件として、アスペクト比（Ｌ／Ｗ）を１．２，１．６，２．０，２．８，３．６，４．４と変化させた。
各試料の記憶素子１０について、記憶層１７の保磁力Ｈｃを測定した。
【００７９】
測定結果として、記憶素子１０のパターンのアスペクト比（長軸長Ｌ／短軸長Ｗ）と、記憶層の保磁力Ｈｃとの関係を、図７に示す。
【００８０】
この実験２の各試料は、Ｗ＝１２０ｎｍであることから、曲率半径ＲをＲ≦Ｗ／２＝６０ｎｍを満たす範囲とすることが望ましい。
図７から、曲率半径Ｒをこの条件を満たす３１ｎｍ，４７ｎｍ，５３ｎｍとした場合に、Ｒ＝９０ｎｍとした場合よりも、保磁力Ｈｃを大きくできることがわかる。
また、図７から、アスペクト比を１．５以上にすると、記憶層１７の保磁力Ｈｃを大きくして、記憶層１７の熱等に対する安定性を向上させることができることがわかる。
なお、図７から、アスペクト比を４．０以上にすると、記憶層１７の保磁力Ｈｃが飽和して、ほとんど増大しなくなることもわかる。
【００８１】
＜実験３＞
実験１と同様の製造方法により、記憶素子１０の平面パターンの長軸端の曲率半径Ｒを変えた、記憶素子１０の各試料を作製した。
長軸端の曲率半径Ｒは、１５ｎｍ，２２ｎｍ，３１ｎｍ，５３ｎｍの４通りとした。
また、各試料の平面パターンにおいて、長軸長を４００ｎｍとし、短軸長を１５０ｎｍとした。
各試料の記憶素子１０について、外部磁界に対する抵抗変化の連続的な変化を求め、Ｒ−Ｈ曲線を得た。
【００８２】
各試料について、２００個のメモリセルの素子を測定した結果を、図８Ａ〜図８Ｄに示す。図８の各図では、２００個の素子のＲ−Ｈ曲線を重ねて表示しており、縦軸は低抵抗状態の抵抗値を基準とした抵抗変化率であり、横軸は外部磁界の大きさである。図８ＡはＲ＝１５ｎｍの場合を示し、図８ＢはＲ＝２２ｎｍの場合を示し、図８ＣはＲ＝３１ｎｍの場合を示し、図８ＤはＲ＝５３ｎｍの場合を示している。
【００８３】
図８Ａから、曲率半径Ｒが長軸長Ｌの１／２４以下になるＲ＝１５ｎｍの場合には、Ｒ−Ｈ曲線に乱れが生じ、高抵抗状態と低抵抗状態以外に中間的な抵抗値をとる場合があることがわかる。
このような場合、前述したように、記憶層１７の磁化反転による情報の記録を行うための、電流等の条件が厳しくなる。
図８Ｂ〜図８Ｄより、曲率半径Ｒが長軸長Ｌの１／２４以上である、その他の場合には、良好なＲ−Ｈ曲線が得られている。
従って、曲率半径Ｒ及び長軸長Ｌが、Ｌ／２４≦Ｒを満たす範囲とすることにより、安定したＲ−Ｈ曲線が得られることがわかる。
【００８４】
＜実験４＞
実験１と同様の製造方法により、記憶素子１０の平面パターンの長軸長Ｌと短軸長Ｗとを変えた、記憶素子１０の各試料を作製した。
記憶素子１０の平面パターンの短軸長Ｗを９０ｎｍ，１２０ｎｍ，１５０ｎｍ，１８０ｎｍの４通りとし、各々アスペクト比を１．２５，２．０，４．０の３通りになるように長軸長Ｌを調整して、記憶素子１０をパターニングした。即ち、合計１２種類の平面パターンとした。
なお、各試料の平面パターンにおいて、長軸端の曲率半径Ｒは３１ｎｍに固定した。
各試料の記憶素子１０について、記憶層１７の保磁力Ｈｃを測定した。
測定結果を、図９に示す。図９の横軸は平面パターンの短軸長Ｗであり、縦軸は保磁力Ｈｃであり、同じアスペクト比毎に線で結んである。
【００８５】
図７に示したように、保磁力Ｈｃの値はアスペクト比を４．０以上に大きくしても飽和してしまうため、図９より、保磁力Ｈｃの値を１００［Ｏｅ］以上確保するためには、短軸寸法が、アスペクト比４．０で保磁力Ｈｃ＝１００［Ｏｅ］となる、１７５ｎｍ以下である必要があることがわかる。
【００８６】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施の形態の記憶素子の概略構成図（断面図）である。
【図２】記憶層の平面パターンの形状を示す図である。
【図３】記憶層の平面パターンの形状を示す図である。
【図４】記憶層の平面パターンの形状を示す図である。
【図５】各試料の記憶素子を上から見た状態の写真である。
【図６】平面パターンの長軸端の曲率半径と記憶層の保磁力Ｈｃとの関係を示す図である。
【図７】平面パターンのアスペクト比と記憶層の保磁力Ｈｃとの関係を示す図である。
【図８】Ａ〜Ｄ  記憶素子のＲ−Ｈ曲線である。
【図９】平面パターンの短軸の長さと記憶層の保磁力Ｈｃとの関係を示す図である。
【図１０】スピン注入による磁化反転を利用した磁気メモリの概略構成図（斜視図）である。
【図１１】図１０の磁気メモリの断面図である。
【図１２】従来のＭＲＡＭの構成を模式的に示した斜視図である。
【図１３】ＳＰＩＣＥシミュレータによる一般的な選択トランジスタと記憶素子とを接続した場合の、素子抵抗と素子電流の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０  記憶素子、１１  下地層、１２  反強磁性層、１３  強磁性層、１４  非磁性層、１５  強磁性層（参照層）、１６  トンネル絶縁層、１７  記憶層、１８  キャップ層（保護層）、１９  磁化固定層、３１  （記憶層の）平面パターン、ＬＸ  長軸、ＳＸ  短軸、Ｒ，Ｒ１  曲率半径
【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５】
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