(57)【要約】【課題】  耐久性が改良された熱アシスト磁気ランダムアクセスメモリ素子を提供する。【解決手段】  本発明は、熱アシストスイッチング書き込み操作に適した磁気メモリ素子であって、磁気トンネル接合の一端と電気的に連絡した電流線を備え、磁気トンネル接合が、固定磁化を有する第１の強磁性層と、所定の高温しきい値で自由に整列させることができる磁化を有する第２の強磁性層と、第１の強磁性層と第２の強磁性層の間に提供されたトンネル障壁とを備え、電流線が、書き込み操作中に磁気トンネル接合を通して加熱電流を流すように適合され、前記磁気トンネル接合が、加熱電流が磁気トンネル接合を通して流されるときに熱を発生するように適合された少なくとも１つの加熱要素と、前記少なくとも１つの加熱要素と直列の熱障壁とをさらに備え、前記熱障壁が、磁気トンネル接合内部で前記少なくとも１つの加熱要素によって発生する熱を閉じ込めるように適合される磁気メモリ素子に関する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱アシストスイッチング書き込み操作に適した磁気メモリ素子であって、磁気トンネル接合の一端と電気的に連絡した電流線を備え、
前記磁気トンネル接合が、固定磁化を有する第１の強磁性層と、所定の高温しきい値で自由に整列させることができる磁化を有する第２の強磁性層と、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層の間に提供されたトンネル障壁とを備え、
前記電流線が、前記書き込み操作中に前記磁気トンネル接合を通して加熱電流を流すように適合された磁気メモリ素子において、
前記磁気トンネル接合が、前記加熱電流が前記磁気トンネル接合を通して流されるときに熱を発生するように適合された少なくとも１つの加熱要素と、前記少なくとも１つの加熱要素と直列の熱障壁とをさらに備え、
前記熱障壁が、前記磁気トンネル接合内部で前記少なくとも１つの加熱要素によって発生する熱を閉じ込めるように適合されることを特徴とする磁気メモリ素子。
【請求項２】
前記第２の強磁性層が、所定の低温しきい値では反強磁性層と交換ピン止めされ、前記所定の高温しきい値では自由に整列させることができる磁化を有する請求項１に記載の磁気メモリ素子。
【請求項３】
前記少なくとも１つの加熱要素は、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層の少なくとも一方が前記トンネル障壁と前記少なくとも１つの加熱要素の間にあるようなものである請求項１に記載の磁気メモリ素子。
【請求項４】
前記少なくとも１つの加熱要素が、ＭｇＯ又はＣｏＳｉＮからなる請求項１に記載の磁気メモリ素子。
【請求項５】
前記少なくとも１つの加熱要素が、前記トンネル障壁の抵抗面積積の０〜１．５倍の抵抗面積積を有する請求項１に記載の磁気メモリ素子。
【請求項６】
前記熱障壁が、前記反強磁性記憶層及び基準層の表面と接触する表面と反対側の前記少なくとも１つの加熱要素の表面と接触する請求項１に記載の磁気メモリ素子。
【請求項７】
前記少なくとも１つの加熱要素が、第１の加熱要素及び第２の加熱要素を備える請求項１に記載の磁気メモリ素子。
【請求項８】
前記第１の加熱要素は、前記第２の強磁性層が前記トンネル障壁と前記第１の加熱要素の間にあるようなものであり、前記第２の加熱要素は、前記第１の強磁性層が前記トンネル障壁と前記第２の加熱要素の間にあるようなものである請求項７に記載の磁気メモリ素子。
【請求項９】
前記熱障壁の導電率が、前記トンネル障壁の導電率の約１０倍である請求項１に記載の磁気メモリ素子。
【請求項１０】
複数の磁気メモリ素子を備える磁気メモリデバイスにおいて、
各磁気メモリ素子が、固定磁化を有する第１の強磁性層と、高温しきい値で自由に整列させることができる磁化を有する第２の強磁性層と、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層の間に提供されたトンネル障壁と、少なくとも１つの加熱要素と、前記少なくとも１つの加熱要素と直列の熱障壁とを備える磁気トンネル接合を備え、前記磁気メモリデバイスが、磁気トンネル接合の一端と電気的に連絡した電流線をさらに備え、前記少なくとも１つの加熱要素が、加熱電流が電流線を介して前記磁気トンネル接合内に流されるときに熱を発生するように適合され、前記熱障壁が、前記磁気トンネル接合内部で前記少なくとも１つの加熱要素によって発生した熱を閉じ込めるように適合された磁気メモリデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気トンネル接合を備え、書き込み操作に対する耐久性が改良された、熱アシストスイッチング書き込み操作を用いた磁気メモリ素子に関する。また、本発明は、複数の磁気メモリ素子を備える磁気メモリデバイスにも関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気トンネル接合又はスピンバルブを備える磁気素子には、既知の方法で電子システムにデータを記憶する、読み出す、及び書き込むために使用される磁気的な不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）で使用される磁気素子が含まれる。磁気的なＭＲＡＭメモリは、周囲温度で高い磁気抵抗を有する磁気トンネル接合が開発されて以来、再び注目されている。実際、これらのＭＲＡＭには、以下のような多くの利点がある。
・  スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）と同等の速度
・  フラッシュメモリと同様の不揮発性
・  経時的な読み出し及び書き込み劣化がないこと
・  電離放射線に対する不感受性
【０００３】
したがって、それらは、より従来の技術を用いたメモリ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュ）の代わりとなり、したがって汎用メモリとなり得る。磁気メモリの第１のアーキテクチャは１組のメモリ点又はメモリセルから構成され、メモリ点又はメモリセルはそれぞれ、「巨大磁気抵抗効果」を有すると言われる素子から構成され、この素子は、磁性層と非磁性層を交互に重ねた複数の金属層の積層から構成される。
【０００４】
この技術により、そのアーキテクチャにより、能力は限られるが単純な技術で不揮発性メモリを作製できるようになる。メモリ素子又はメモリ点を各ラインに沿って直列に接続するということは、集積の可能性を制限する。なぜなら、信号は、メモリ素子又はメモリ点の数が増加するにつれて弱くなるからである。
【０００５】
メモリ素子又はメモリ点は、それらの最も単純な形態では、トンネル障壁と呼ばれる薄い絶縁層によって磁気的に切り離された、異なるスイッチング磁場を有する２つの磁性層から構成される。２つの前述の磁性層を構成し、トンネル障壁の各側に位置された記憶層と基準層の磁化が反平行であるとき、磁気トンネル接合の抵抗は高い。逆に、磁化が平行であるとき、この抵抗は低くなる。
【０００６】
これらのメモリ点の書き込みメカニズムにより、このアーキテクチャの限界を理解することができる。
【０００７】
書き込みは外部磁場によって保証されるので、各メモリ点の個々のスイッチング磁場の値の影響を受ける。すべてのメモリ点に関するスイッチング磁場の分布関数は広いので（実際、製造上の制約及び本来的な統計的変動により、均一でない）、選択されるメモリ点での磁場は最大分布スイッチング磁場よりも大きい必要がある。この最大分布スイッチング磁場は、対応するライン又は列上に位置されたメモリ点を偶発的に反転させる恐れがあり、分布のより低い部分に位置するスイッチング磁場は、ライン又は列のみによって発生する磁場よりも弱い。
【０００８】
さらに、空間及びコストの面から実現を目指されているように、メモリ点のサイズが減少するとき、一般にスイッチング磁場の平均値が増加することを考慮すると、将来の世代の製品ではさらに高い電流が期待される。したがって、これらのメモリを動作させるのに必要な電力は、集積度がますます高くなるにつれて大きくなる。
【０００９】
最後に、熱変動に対する自由層の磁化の安定性は、メモリ点のサイズが減少するときにはもはや保証されない。実際、この層の磁化を一方の向きから他方の向きに切り換えるために克服する必要があるエネルギー障壁は、この層の体積に比例する。体積が減少するとき、この障壁の高さは熱擾乱と同等になる。このとき、メモリに書き込まれた情報はもはや維持されない。この難点に対処するために、例えば、より強い異方性を有する材料を選択することによって、又はメモリ点の形状異方性を増加させることによって自由層の磁気異方性を高める必要がある。しかし、これを行うことによって、磁気スイッチングに必要な磁場が増加し、これにより、磁気スイッチングに必要な磁場を発生させるための電気的消費が増加する。
【００１０】
また、この難点を克服するために、熱アシスト磁気ランダムアクセスメモリ（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｉｅｓ）（頭文字を取ってＴＡＳ−ＭＲＡＭと呼ばれる）を使用することが提案されている。このアーキテクチャで積層を成すメモリ点の特徴は、基準層をピン止めする第２の反強磁性層の臨界温度よりも低い臨界温度を有する反強磁性層によって記憶層をピン止めすることである。この技法は、例えば特許文献１に記載されている。
【００１１】
ＴＡＳ−ＭＲＡＭセルでは、情報は、臨界温度を超える温度で加熱されたときにのみ書き込むことができる記憶層の磁気配向で記憶される。これを実現するための熱源は、薄い酸化物層から構成される磁気トンネル障壁を通過するパルス電流によって発生する熱である。この薄い酸化物層が繰り返し電圧サイクルを受けることで、層の劣化が生じる可能性があり、したがってＴＡＳ−ＭＲＡＭセルの耐久性が制限されることがある。したがって、この酸化物にかかる電圧の大きさを制限することが、ＴＡＳ−ＭＲＡＭセルの耐久性を延ばすのに重要である。
【００１２】
この構成では、書き込みの選択は、アドレスされる第１のメモリの短時間の温度上昇によって実現され、これは、前記対象のメモリ点を通過する電流パルスによって実現される。ここで、点に書き込みを行うために、この温度上昇が、磁場パルスと組み合わされるか、又は前記メモリ点の記憶層を通してスピン偏極電流を注入することによって実現されるスピン輸送現象と組み合わされる。
【００１３】
熱アシスト書き込みを用いたそのような磁気メモリにはいくつかの利点があり、そのうち、以下のものを挙げることができる。
・  書き込みすべきメモリ点のみが加熱されることによる書き込み選択性の大幅な改良
・  メモリ点が周囲温度で寄生磁場を受けるときでさえ、メモリに書き込まれた情報を維持すること
・  （本来的に、又は記憶層をピン止めする反強磁性層の交換異方性磁場により）周囲温度で強い磁気異方性を有する材料を使用することによる、情報の熱的安定性の改良
・  周囲温度で強い磁気異方性を有する材料、又は交換異方性によってピン止めされた記憶層を使用することによって、安定性限界に影響を及ぼすことなくメモリ点セルのサイズを大幅に減少させる可能性があること
・  書き込み中の消費の減少
・  特定の環境でマルチレベル記憶セルを得る可能性があること
【００１４】
しかし、これらの利点にも関わらず、製造技術の面でいくつかの難点がある。
【００１５】
主な難点は、記憶層をピン止めする反強磁性層の臨界温度よりも高い温度までメモリ点を加熱するために、磁気トンネル接合を通して電流パルスを印加する必要があることに関連する。この電流パルスは、トンネル障壁を構成する酸化物の超薄層にかなりの電気的応力を及ぼすことが多い。実際、関連の電圧は、熱閉じ込めの観点で適合されてないシステムでは、そのような酸化物層の破壊電圧（典型的には約１ボルト）に達するか、あるいは超えることがある。さらに、トンネル障壁に印加される電圧がその破壊電圧よりも低い場合でさえ、電流パルスに関連する応力は、長期的に見ると、とりわけ多数の書き込みサイクル後にはかなりの老化作用をもたらすことがある。
【００１６】
この電圧を減少させる従来の方法は、低い熱伝導率を有する材料をＴＡＳ−ＭＲＡＭセルの周りに追加することによって、ＴＡＳ−ＭＲＡＭセルの断熱を改良することに基づいている。これにより、所与の電圧に関して、より高い温度を実現できるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許第６３８５０８２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明では、熱アシストスイッチング書き込み操作を用いる磁気ランダムアクセスメモリ素子又は磁気メモリ素子が、磁気トンネル接合の一端と電気的に連絡した電流線を備えることができ、磁気トンネル接合が、固定方向磁化を有する第１の強磁性層と、所定の高温しきい値で自由に整列させることができる磁化を有する第２の強磁性層と、第１の強磁性層と第２の強磁性層の間に提供されたトンネル障壁とを備え、電流線が、書き込み操作中に磁気トンネル接合を通して加熱電流を流すように適合され、前記磁気トンネル接合が、加熱電流が磁気トンネル接合を通して流されるときに熱を発生するように適合された少なくとも１つの加熱要素と、前記少なくとも１つの加熱要素と直列の熱障壁とをさらに備え、前記熱障壁が、磁気トンネル接合内部で書き込み操作中に前記少なくとも１つの加熱要素によって発生する熱を閉じ込めるように適合される。
【００１９】
一実施形態では、前記第２の強磁性層が、所定の低温しきい値では反強磁性層と交換ピン止めされ、所定の高温しきい値では自由に整列させることができる磁化を有する。
【００２０】
別の実施形態では、前記少なくとも１つの加熱要素は、第１の強磁性層と第２の強磁性層の少なくとも一方がトンネル障壁と加熱要素の間にあるように配設される。
【００２１】
さらに別の実施形態では、前記少なくとも１つの加熱要素がＭｇＯ又はＣｏＳｉＮを含むことがある。
【００２２】
さらに別の実施形態では、前記少なくとも１つの加熱要素が、トンネル障壁の抵抗面積積の０〜１．５倍の抵抗面積積を有する。
【００２３】
さらに別の実施形態では、前記少なくとも１つの加熱要素が、１〜１０ｎｍの厚さを有する。
【００２４】
さらに別の実施形態では、熱障壁が、反強磁性層の１つの表面と接触する表面と反対側の前記少なくとも１つの加熱要素の表面と接触する。
【００２５】
さらに別の実施形態では、前記少なくとも１つの加熱要素が、第１の加熱要素及び第２の加熱要素を備える。
【００２６】
さらに別の実施形態では、前記第１の加熱要素は、第２の強磁性層がトンネル障壁と第１の加熱要素の間にあるように配設され、第２の加熱要素は、第１の強磁性層がトンネル障壁と第２の加熱要素の間にあるように配設される。
【００２７】
さらに別の実施形態では、熱障壁の導電率が、トンネル障壁の導電率の約１０倍である。
【００２８】
また、本発明は、複数の磁気メモリ素子を備える磁気メモリデバイスにも関する。
【００２９】
加熱要素が磁気トンネル接合に含まれているとき、トンネル障壁に印加される電圧が低くなると、本明細書で開示する磁気トンネル接合の、書き込み操作中に誘発される応力は減少し、受ける老化作用は小さくなる。本発明の磁気トンネル接合は、トンネル障壁にかかる電圧を低い値に保ちながら、大きな電流を磁気トンネル接合を通して流すことができるようにする。したがって、磁気トンネル接合を加熱して、起こり得るトンネル障壁の破壊及び老化の恐れを効果的に最小限にすることができる。トンネル障壁にかかる電圧が低くなると、酸化物に対する応力が減少し、様々な書き込み操作中の磁気トンネル接合の耐久性が高まる。
【００３０】
本発明は、例として提示する一実施形態の説明からより良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態による磁気トンネル接合を示す図である。
【図２】一実施形態による、磁気トンネル接合を備え、熱アシストスイッチング書き込み操作に適した磁気メモリ素子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、一実施形態による磁気トンネル接合２を示す。磁気トンネル接合２は、固定磁化を有する第１の強磁性層又は基準層２１と、所定の高温しきい値で自由に整列させることができる磁化を有する第２の強磁性層又は記憶磁性層２３と、基準層２１と記憶層２３の間に提供されたトンネル障壁２２とを備える。図１の例では、磁気トンネル接合２は反強磁性記憶層２４を備え、反強磁性記憶層２４は、記憶層２３に隣接し、所定の低温しきい値で記憶層２３をピン止めする。所定の高温しきい値では、反強磁性記憶層２４と記憶層２３の間の交換結合はゼロに減少され、記憶層２３の磁化を自由に整列させることができる。また、基準層２１に反強磁性基準層２０を結合させることもでき、反強磁性基準層２０は、基準層２１の磁化を、所定の高温しきい値よりも高い第２の所定の高温しきい値でピン止めする。
【００３３】
図２に示される一実施形態では、熱アシストスイッチング（ＴＡＳ）書き込み操作に適した磁気メモリ素子１が、磁気トンネル接合２を備え、磁気トンネル接合２の一端と電気的に連絡した少なくとも１つの電流線４と、磁気トンネル接合２の他端と電気的に連絡した選択トランジスタ３とを含む。
【００３４】
磁気メモリ素子１の磁気トンネル接合２にデータを書き込むための書き込み操作は、
電流線４で加熱電流３１を磁気トンネル接合２に流すことによって、磁気トンネル接合２を加熱するステップと、
磁気トンネル接合２が所定の高温しきい値に達した後、記憶層２３の磁化を整列させるステップと、
整列された方向で記憶層の磁化を凍結させるために、加熱電流３１をオフすることによって磁気トンネル接合２を冷却するステップと、
を含むことができる。
【００３５】
磁気トンネル接合２に加熱電流３１を流すステップは、選択トランジスタ３を導通モードに設定することによって行われる。記憶層２３の磁化を整列させるステップは、典型的には、電流線４に磁場電流４１を流すことによって発生する磁場４２を印加することによって行われる。あるいは、記憶層２３の磁化を整列させるステップは、選択トランジスタ３が導通モードであるときに、磁気トンネル接合２を通してスピン偏極電流を流すことによって実現することができる。
【００３６】
磁気トンネル接合２の加熱はＲＩ２に比例し、ここでＲは、磁気トンネル接合２の抵抗であり、Ｉは、磁気トンネル接合２を通って流れる加熱電流３１である。好ましくは、トンネル障壁２２は、典型的にはナノメートル範囲内の薄層であり、例えば、アルミナや酸化マグネシウムなど任意の好適な絶縁材料から形成される。トンネル障壁２２は、典型的には５０Ωμｍ２未満の抵抗面積積ＲＡＭＴＪを有する。抵抗面積積ＲＡＭＴＪが高い値であるので、抵抗Ｒは、トンネル障壁２２の抵抗によって主に決定され、トンネル障壁２２が第１の加熱要素の役割を果たす。
【００３７】
本発明の１つの狙いは、好ましくはトンネル障壁２２の特性抵抗に大きな影響を及ぼすことなく、磁気トンネル接合２、より詳細には記憶層２３及び／又は基準層２１の加熱を高めるために磁気トンネル接合２の抵抗を増加させることである。
【００３８】
このために、本実施形態によれば、磁気トンネル接合２はさらに第１の加熱要素２５を備える。第１の加熱要素２５は、好ましくは、書き込み操作中に加熱する必要がある第１及び／又は第２の強磁性層２１、２３及び／又は反強磁性層２０、２４の近傍に配設される。図１の例では、第１の加熱要素２５は、反強磁性記憶層２４の表面に接触するように配設され、それにより反強磁性記憶層２４及び記憶層２３がトンネル障壁２２と第１の加熱要素２５の間に存在する。あるいは、第１の加熱要素２５は、反強磁性基準層２０の表面に接触するように配設することができ、それにより反強磁性基準層２０及び基準層２１がトンネル障壁２２と第１の加熱要素２５の間に配設される。
【００３９】
第１の加熱要素２５は、金属酸化物又は窒化物からなることがあり、典型的には、限定されない方法により、ＭｇＯやＣｏＳｉＮ又は無定形炭素など電気抵抗の高い材料から構成される。第１の加熱要素２５は、金属層の陰極スパッタリングによって堆積することができ、この金属層は、その後自然酸化又はプラズマによって酸化されるか、又は反応性プラズマ中でのスパッタリングによって直接酸化される。あるいは、金属層は、部分窒素雰囲気中での金属層の堆積によって窒化することができる。第１の加熱要素２５は、ナノメートル以下の範囲又は数ナノメートルの厚さを有することができる。好ましくは、第１の加熱要素２５は、１〜１０ｎｍの厚さを有する。
【００４０】
第１の加熱要素２５は、その厚さ、その組成、及び生成条件に応じて、ＲＡＭＴＪの０〜１．５倍の抵抗面積積ＲＡＨＥを有することができる。好ましくは、第１の加熱要素２５の抵抗面積積ＲＡＨＥは、０とＲＡＭＴＪ値の間にある。
【００４１】
磁気トンネル接合２への第１の加熱要素２５の追加により、より低い加熱電流又は電圧を使用することができるので、書き込み操作中の電力消費を減少させることができる。実際、加熱電流を流すときに磁気トンネル接合２にかかる電圧は、式（１）によって決定される係数ｆ分の１になる。
【数１】
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【００４２】
第１の加熱要素２５の抵抗面積積ＲＡＨＥが２０Ωμｍ２であり、トンネル障壁２２の抵抗面積積ＲＡＭＴＪが２０Ωμｍ２である場合、係数ｆは０．７である。
【００４３】
ＲＡＭＴＪと直列のＲＡＨＥの高い抵抗値は、実効の磁気抵抗ＴＭＲを減少させることによって読み出しマージンを減少させる。書き込み操作中の電力消費も減少する。トンネル障壁２２にかかるより電圧がより低いと、トンネル障壁２２の酸化物に対する応力が減少し、様々な書き込み操作中の磁気トンネル接合２の耐久性が高まる。
【００４４】
提示する別の実施形態では、磁気トンネル接合２はさらに第２の加熱要素２６を備える。第２の加熱要素２６は、強磁性層２１又は反強磁性層２０もしくは２４に隣接して配置させることができ、第１の加熱要素２５とは接触しない。例えば、第１の加熱要素２５が、図１及び図２の例と同様に反強磁性記憶層２４に隣接して配設される場合、第３の加熱要素２６は、基準層２１と接触する表面とは反対側の反強磁性基準層２０の表面と接触するように配置することができる（図２参照）。
【００４５】
さらに別の実施形態では、磁気トンネル接合２はさらに熱障壁３０を備え、熱障壁３０は、磁気トンネル接合２内部で書き込み操作中に発生する熱を閉じ込め、それにより、発生した熱の漏れを減少させるように適合される。熱障壁３０は、好ましくは、第１及び／又は第２の加熱要素２５、２６の近傍に配設される。図１及び図２の例では、熱障壁３０は、反強磁性記憶層２４と接触する表面と反対側の第１の加熱要素２５の表面に接触して、第１の加熱要素２５に隣接するように配設される。書き込み操作中、第１の加熱要素２５を通して加熱電流３１を流すことによって発生する熱が、熱障壁３０によって記憶層２３の内部に閉じ込められる。したがって、加熱はより効率的になり、書き込み操作中の電流消費を減少させることができる。
【００４６】
熱障壁３０は、好ましくは、電気抵抗の非常に高い材料からなる薄層である。熱障壁３０はトンネル障壁２２と直列に接続されるので、熱障壁３０の導電率は、電流が一意に磁気トンネル接合２を通って流れることを保証するように、トンネル障壁２２の導電率に比べて十分に高くなければならない。好ましくは、熱障壁３０の導電率は、トンネル障壁２２の導電率の約１０倍である。典型的には、そのような熱障壁は、ＢｉＴｅなどビスマス（Ｂｉ）とテルル（Ｔｅ）を含む合金からなり、これは、約１．７５ｍΩ・ｃｍの導電率と、約１．５Ｗ・ｍ−１・℃−１の熱伝導率を示す。
【００４７】
図２に示されるさらに別の実施形態では、磁気トンネル接合２はさらに、別の熱障壁３０を備える。別の熱障壁は、磁気トンネル接合２の他端に配置することができ、例えば、基準層２１に接触する表面と反対側の反強磁性基準層２０の表面と接触する。図２の例では、別の熱障壁３０は、反強磁性基準層２０と接触する表面と反対側の第２の加熱要素２６の表面に、第２の加熱要素２６と接触させて配置される。
【００４８】
第１及び／又は第２の加熱要素２５、２６が磁気トンネル接合２に含まれているとき、トンネル障壁２２に印加される電圧はより低くなるので、本明細書で開示する磁気トンネル接合２の、書き込み操作中に誘発される応力は減少し、受ける老化作用は小さくなる。
【００４９】
磁気トンネル接合２により、トンネル障壁２２にかかる電圧を低い値に保ちながら、大きな加熱電流３１などの電流を磁気トンネル接合２を通して流すことができるようになる。これにより、書き込み操作中の磁気トンネル接合２の効率的な加熱を実現できるようになり、しかも、起こり得るトンネル障壁２２の破壊及び老化の恐れが最小限になる。
【００５０】
書き込み操作中に誘発される応力がかなり低減されており、読み出し段階中に磁気トンネル接合に印加される電圧が典型的には２００ｍＶ未満と低い限り、そのようにして得られた磁気メモリ素子１は耐久性が非常に改良されている。
【００５１】
また、本発明は、複数の磁気メモリ素子１を備える磁気メモリデバイスにも関する。複数の磁気メモリ素子１は、対応する磁気トンネル接合２と電気的に連絡した電流線４を介して結合され、場合により、対応する選択トランジスタ３に結合されたワード線（図示せず）を介しても結合される。
【符号の説明】
【００５２】
１  磁気メモリ素子
２  磁気トンネル接合
２０  反強磁性基準層
２１  第１の強磁性層、基準層
２２  トンネル障壁、第１の加熱要素
２３  第２の強磁性層、記憶層
２４  反強磁性記憶層
２５  第１の加熱要素
２６  第２の加熱要素
３  選択トランジスタ
３０  熱障壁
３１  加熱電流
４  電流線
４１  磁場電流
４２  磁場
ｆ  係数
ＲＡＭＴＪ  トンネル障壁の抵抗面積積
ＲＡＨＥ  第２及び第３の加熱要素の抵抗面積積
ＴＭＲ  磁気トンネル接合の磁気抵抗
【図１】
2012094870.tif 000004
【図２】
2012094870.tif 000005
【外国語明細書】
2012094870000001.pdf