专利名称：磁阻效应元件、磁性存储单元和磁性存储器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及含有磁化方向因外部磁场而变化的磁感应层的磁阻效应元件和磁性存储单元，与利用这些磁阻效应元件和磁性存储单元中的磁感应层的磁化方向的变化进行信息的记录·读出的磁性存储器件。
背景技术：
历来，作为用于计算机或通信设备等的信息处理装置的通用存储器，使用着DRAM(动态随机存取存储器)或SRAM(静态随机存取存储器)等易失性存储器。在这些易失性存储器中，为了保持记忆而要不断地供给电流，进行更新。此外，由于如果切断电流则所有的信息丢失，所以除了这些易失性存储器之外作为用来记录信息的机构必须要设置不易失存储器，例如用闪存EEPROM或磁性硬盘装置等。
在这些不易失存储器中，随着信息处理的高速化，存取的高速化成为重要的课题。进而，随着便携式信息设备的急速的普及和高性能化，以可以随时随地进行信息处理的所谓随时可见计算技术为目标的信息设备开发正在急速地进展。作为成为这种信息设备开发的中心的关键器件，强烈需求适应高速处理的不易失存储器的开发。
作为对不易失存储器的高速化有效的技术，通过沿着强磁化层的易磁化轴的磁化方向记录信息的磁性存储单元矩阵状地排列的磁性随机存取存储器(以下称为MRAMMagnetic Random Access Memory)是公知的。在MRAM中，利用两个强磁性体中的磁化方向的组合记录信息。另一方面，储存信息的读出通过检测因磁化方向对某个成为基准的方向为平行的场合与为反平行的场合产生的磁阻变化(也就是，电流或电压的变化)来进行。因为按这种原理工作，故在MRAM中，为了进行稳定的写入和读出，磁阻变化率尽可能大是重要的。
当前实用化的MRAM是利用了巨大磁阻(GMRGiant Mangeto-Resistive)效应。所谓GMR效应是在把两个磁性层配置成各层的易磁化轴方向成为相互平行时，在这些各层的磁化方向沿着易磁化轴平行成为的场合磁阻值成为最小，在反平行的场合成为最大的现象。作为利用这种GMR效应所得到的GMR元件的MRAM(以下记为GMR-MRAM)，在例如专利文献1中所公开的技术是公知的。
最近，以储存速度或存取速度等的进一步提高为目标，代替GMR-MRAM，提出了具有利用了隧道磁阻效应(TMRTunnelingMangeto-Resistive)的TMR元件的MRAM(以下记为TMR-MRAM)。TMR效应是因在隔着极薄的绝缘层(隧道壁垒层)的两个强磁性层间的磁化方向的相对角度而通过绝缘层流动的隧道电流变化这样的效应。在两个强磁性层中的磁化方向相互平行的场合磁阻值成为最小，在相互反平行的场合成为最大。在TMR-MRAM中，在TMR元件例如为‘CoFe/氧化铝/CoFe’这样的构成的场合，磁阻变化率高达40％左右，此外，因为磁阻值很大故在与MOSFET等半导体器件组合的场合容易进行匹配。因此，与GMR-MRAM相比，容易得到更高的输出，可以期待存储容量或存取速度的提高。在TMR-MRAM中，通过使电流流过配置于TMR元件的附近的作为写入线的导线而发生电流磁场，利用它使TMR元件的磁性层的磁化方向变化成规定的方向，记录信息。作为读出储存信息的方法，使电流沿垂直于隧道壁垒层的方向流过，检测TMR元件的电阻变化的方法是公知的。关于这种TMR-MRAM的技术，在专利文献2或专利文献3中所公开的技术是公知的。
此外，最近，作为磁性存储器件的更加高密度化的要求提高了，随此TMR元件的微细化也成为必要的。TMR元件的微细化越进展，因其两端部的磁极引起的反磁场的影响，储存信息的磁性层(游离层)中的磁化方向越变得不稳定而记录的保持变得困难。对于此一问题，提出了在TMR元件附近的导线(写入线)的周围与游离层一起形成闭磁路的结构(例如参照专利文献4)。根据专利文献4，由于关系到记录的游离层构成闭磁路，所以可以避免反磁场引起的不良影响，可以实现集成度高的磁性存储器件。进而，在这种场合，由于两条写入线两方都通过闭磁路的内侧，所以可以高效率地进行磁化的翻转。
专利文献1美国专利第5343422号说明书专利文献2美国专利第5629922号说明书专利文献3特开平9-91949号公报专利文献4特开2001-273759号公报但是，在具有上述专利文献4中所公开的那种结构的磁性存储器件中，写入动作当中，在形成闭磁路的磁性体(闭磁路层)中产生的残留磁化作用于游离层致使游离层的磁化方向紊乱，担心不能保持应记录的信息而在读出时产生出错的可能性。
发明内容
本发明是鉴于这种问题而作成的，其目的在于提供一种可高效率地利用靠流过导线的电流所形成的磁场稳定地进行信息的写入的，而且可以稳定地保持所写入的信息的磁阻效应元件和磁性存储单元以及备有这些的磁性存储器件。
根据本发明的第1观点的磁阻效应元件备有对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围导线的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体，磁感应层具有大于上述磁轭的保磁力，磁轭具有越接近磁感应层越大的保磁力。
根据本发明的第1观点的磁性存储单元备有分别包括对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围导线的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体的一对磁阻效应元件，一对磁阻效应元件相互共有磁轭的一部分，磁感应层具有大于上述磁轭的保磁力，磁轭具有越接近磁感应层越大的保磁力。
根据本发明的第1观点的磁性存储器件备有第1写入线，与该第1写入线交叉地延伸的第2写入线，以及包括一对磁阻效应元件的存储单元，一对磁阻效应元件分别包括对应于第1和第2写入线的交叉的区域配置、构成为包围第1和第2写入线的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与磁轭磁连接的叠层体，并且相互共有磁轭的一部分，磁感应层具有大于磁轭的保磁力，磁轭具有越接近磁感应层越大的保磁力。
在根据本发明的第1观点的磁阻效应元件、磁性存储单元和磁性存储器件中，由于磁感应层具有大于磁轭的保磁力，磁轭具有越接近磁感应层越大的保磁力，所以磁轭的残留磁化的影响受到抑制，磁感应层的磁化方向可以稳定地保持。
根据本发明的第2观点的磁阻效应元件备有对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围导线的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与磁轭磁连接的叠层体，磁轭中的与叠层体的连接部分兼作磁感应层，磁轭具有越接近磁感应层越大的保磁力，在磁感应层中具有最大的保磁力。
根据本发明的第2观点的磁性存储单元备有对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围导线的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与磁轭磁连接的叠层体，这一对磁阻效应元件相互共有磁轭的一部分，磁轭中的与叠层体的连接部分兼作磁感应层，磁轭具有越接近磁感应层越大的保磁力，在磁感应层中具有最大的保磁力。
根据本发明的第2观点的磁性存储器件备有第1写入线，与该第1写入线交叉地延伸的第2写入线，以及包括一对磁阻效应元件的存储单元，一对磁阻效应元件分别包括对应于第1和第2写入线的交叉的区域配置、构成为包围第1和第2写入线的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与磁轭磁连接的叠层体，并且相互共有磁轭的一部分，磁轭中的与叠层体的连接部分兼作磁感应层，磁轭具有越接近磁感应层越大的保磁力，在磁感应层中具有最大的保磁力。
在根据本发明的第2观点的磁阻效应元件、磁性存储单元和磁性存储器件中，由于磁轭具有越接近磁感应层越大的保磁力，在磁感应层中具有最大的保磁力，所以磁轭中的连接部分以外的部分的残留磁化引起的影响受到抑制，磁感应层的磁化方向可以稳定地保持。
在根据本发明的第1或第2观点的磁阻效应元件、磁性存储单元和磁性存储器件中，也可以磁轭包括隔着导线(第1和第2写入线)相互对峙、并沿着与叠层体的叠层面正交的方向延伸的一对柱状轭铁，和配设在叠层体的一面上、连接一对柱状轭铁的各一端彼此的一个梁状轭铁而构成。在该场合，最好是一个梁状轭铁具有大于一对柱状轭铁的保磁力。
在根据本发明的第1或第2观点的磁阻效应元件、磁性存储单元和磁性存储器件中，也可以磁轭包括隔着导线(第1和第2写入线)相互对峙、并沿着与叠层体的叠层面正交的方向延伸的一对柱状轭铁，连接一对柱状轭铁中的叠层体一侧的各一端彼此的第1梁状轭铁，以及连接一对柱状轭铁的另一方的各一端彼此的第2梁状轭铁而构成。在该场合，最好是一对柱状轭铁具有大于第2梁状轭铁的保磁力，并且第1梁状轭铁具有大于一对柱状轭铁的保磁力。
根据本发明的第3观点的磁阻效应元件备有对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围导线的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与磁轭磁连接的叠层体，磁感应层具有大于磁轭的保磁力。这里，本发明中的所谓‘外部磁场’，意味着因流过导线的电流产生的磁场，或者，在磁轭中产生的闭合磁场。
根据本发明的第3观点的磁性存储单元备有分别包括对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围导线的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与磁轭磁连接的叠层体的一对磁阻效应元件，这一对磁阻效应元件相互共有磁轭的一部分，磁感应层具有大于磁轭的保磁力。本发明中的所谓‘共有’意味着一对磁轭相互电连接和磁连接的状态。
根据本发明的第3观点的磁性存储器件备有第1写入线，与该第1写入线交叉地延伸的第2写入线，以及包括一对磁阻效应元件的存储单元，这一对磁阻效应元件分别包括对应于第1和第2写入线的交叉的区域配置、构成为包围第1和第2写入线的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与磁轭磁连接的叠层体，并且相互共有磁轭的一部分，磁感应层具有大于磁轭的保磁力。
在根据本发明的第3观点的磁阻效应元件、磁性存储单元和磁性存储器件中，由于磁感应层具有大于磁轭的保磁力，所以磁轭的残留磁化引起的影响受到抑制，磁感应层的磁化方向可以稳定地保持。
根据本发明的第4观点的磁阻效应元件备有对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围导线的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与磁轭磁连接的叠层体，磁轭中的与叠层体的连接部分兼作磁感应层，磁感应层具有大于磁轭中的连接部分以外的部分的保磁力。
根据本发明的第4观点的磁性存储单元备有分别包括对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围导线的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与磁轭磁连接的叠层体、同时相互共用磁轭的一部分的一对磁阻效应元件，磁轭中的与叠层体的连接部分兼作磁感应层，磁感应层具有大于磁轭中的连接部分以外的部分的保磁力。
根据本发明的第4观点的磁性存储器件备有第1写入线，与该第1写入线交叉地延伸的第2写入线，以及包括一对磁阻效应元件的存储单元，一对磁阻效应元件分别包括对应于第1和第2写入线的交叉的区域配置、构成为包围第1和第2写入线的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与磁轭磁连接的叠层体，并且相互共有磁轭的一部分，磁感应层具有大于磁轭的保磁力。
在根据本发明的第4观点的磁阻效应元件、磁性存储单元和磁性存储器件中，由于磁感应层具有大于磁轭中的连接部分以外的部分的保磁力，所以磁轭中的连接部分以外的部分的残留磁化引起的影响受到抑制，磁感应层的磁化方向可以稳定地保持。
在根据本发明的第4观点的磁阻效应元件、磁性存储单元和磁性存储器件中，叠层体可以构成为电流沿与叠层面正交的方向流动，也可以构成为电流沿着叠层面的方向流动。
像以下说明的那样，如果用本发明的第1观点的磁阻效应元件、磁性存储单元或磁性存储器件，则由于备有对应于沿着导线的延长方向的一部分区域(第1和第2写入线交叉的区域)配置并构成为包围导线的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层并与上述磁轭磁连接的叠层体，磁感应层具有大于上述磁轭的保磁力，磁轭具有越接近磁感应层越大的保磁力，所以可抑制磁轭的残留磁化的影响，稳定地保持磁感应层的磁化方向。因此，可以防止起因于磁感应层中的意外的磁化翻转的读出错误，提高读出动作的可靠性。
如果用本发明的第2观点的磁阻效应元件、磁性存储单元或磁性存储器件，则由于备有对应于沿着导线的延长方向的一部分区域(第1和第2写入线交叉的区域)配置并构成为包围导线(第1和第2写入线)的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层并与上述磁轭磁连接的叠层体，磁轭中的与叠层体的连接部分兼作磁感应层，磁轭具有越接近磁感应层越大的保磁力，在磁感应层中具有最大的保磁力，所以可抑制磁轭中的连接部分以外的部分的残留磁化的影响，稳定地保持磁感应层的磁化方向。因此，可以防止起因于磁感应层中的意外的磁化翻转的读出错误，提高读出动作的可靠性。
如果用本发明的第3观点的磁阻效应元件、磁性存储单元或磁性存储器件，则由于备有对应于沿着导线的延长方向的一部分区域(第1和第2写入线交叉的区域)配置并构成为包围导线(第1和第2写入线)的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层并与上述磁轭磁连接的叠层体，磁感应层具有大于磁轭的保磁力，所以可抑制磁轭的残留磁化的影响，稳定地保持磁感应层的磁化方向。因此，可以防止起因于磁感应层中的意外的磁化翻转的读出错误，提高读出动作的可靠性。
如果用本发明的第4观点的磁阻效应元件、磁性存储单元或磁性存储器件，则由于备有对应于沿着导线的延长方向的一部分区域(第1和第2写入线交叉的区域)配置并构成为包围导线(第1和第2写入线)的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层并与上述磁轭磁连接的叠层体，磁轭中的与叠层体的连接部分兼作磁感应层，磁感应层具有大于磁轭中的连接部分以外的部分的保磁力，所以可抑制磁轭中的连接部分以外的部分的残留磁化的影响，稳定地保持磁感应层的磁化方向。因此，可以防止起因于磁感应层中的意外的磁化翻转的读出错误，提高读出动作的可靠性。
图1是表示根据本发明的第1实施方式的磁性存储器件的总体构成的方框图。
图2是表示图1中所示的磁性存储器件的写入线的构成的俯视图。
图3是表示图1中所示的磁性存储器件的存储单元群的要部构成的局部俯视图。
图4是表示图1中所示的磁性存储器件的存储单元群的要部构成的局部立体图。
图5是表示沿图3中所示的存储单元的V-V线的切断面的构成的剖视图。
图6是表示图1中所示的磁性存储器件的存储单元群的要部构成的另一个局部俯视图。
图7是表示沿图6中所示的存储单元的VII-VII线的切断面的构成的剖视图。
图8是表示图1中所示的磁性存储器件的电路构成的电路图。
图9是表示图5中所示的存储单元的断面构成中的写入电流方向与漂流磁场方向(磁化方向)的关系的说明图。
图10是图8中所示的电路构成中的局部放大图。
图11是表示图1中所示的磁性存储器件的制造方法中的一道工序的放大剖视图。
图12是表示接着图11的一道工序的放大剖视图。
图13是表示接着图12的一道工序的放大剖视图。
图14是表示接着图13的一道工序的放大剖视图。
图15是表示接着图14的一道工序的放大剖视图。
图16是表示接着图15的一道工序的放大剖视图。
图17是表示接着图16的一道工序的放大剖视图。
图18是表示接着图17的一道工序的放大剖视图。
图19是表示接着图18的一道工序的放大剖视图。
图20是表示接着图19的一道工序的放大剖视图。
图21是表示接着图20的一道工序的放大剖视图。
图22是表示接着图21的一道工序的放大剖视图。
图23是表示接着图22的一道工序的放大剖视图。
图24是表示接着图23的一道工序的放大剖视图。
图25是表示接着图24的一道工序的放大剖视图。
图26是表示接着图25的一道工序的放大剖视图。
图27是表示接着图26的一道工序的放大剖视图。
图28是表示根据本发明的第2实施方式的磁性存储器件的要部构成的剖视图。
图29是表示图28中所示的存储单元的断面构成中的写入电流方向与漂流磁场方向(磁化方向)的关系的说明图。
图30是表示图7中所示的存储单元的第1变形例的剖视图。
图31是表示图7中所示的存储单元的第2变形例的剖视图。
图32是表示图7中所示的存储单元的第3变形例的剖视图。
图33是表示图7中所示的存储单元的第4变形例的剖视图。
图34是表示图7中所示的存储单元的第5变形例的剖视图。
图35是表示图7中所示的存储单元的第6变形例的剖视图。
图36是表示图10中所示的电路构成中的整流元件的变形例的断面构成的剖视图。
图37是表示包括作为图36中所示的变形例的整流元件的电路构成的主要部分的电路图。
具体实施例方式
下面，参照附图就本发明的实施方式详细地进行说明。
〔第1实施方式〕首先，参照图1～图7，就根据本发明的第1实施方式的磁性存储器件的构成进行说明。
图1是表示本实施方式中的磁性存储器件的总体构成的概念图。磁性存储器件备有地址缓存器51，数据缓存器52，控制逻辑部53，存储单元群54，第1驱动控制电路部56，第2驱动控制电路部58，外部地址输入端子A0～A20，以及外部数据端子D0～D7。
存储单元群54具有备有一对隧道磁阻效应元件(以下称为TMR元件)的存储单元1在相互正交的字线方向(X方向)和比特线方向(Y方向)上排列多个的矩阵结构。存储单元1在磁性存储器件中是储存数据的最小单位，是对应于本发明中的‘磁性存储单元’的一个具体例。有关存储单元1在下文中详细述及。
第1驱动控制电路部56包括Y方向上的地址解码电路56A，检测放大电路56B和电流驱动器电路56C，第2驱动控制电路部58包括X方向上的地址解码电路584，恒电流电路58B和电流驱动器电路58C。
地址解码电路56A、58A选择根据所输入的地址信号的下文述及的字解码线72(下文述及)和比特解码线71(下文述及)。检测放大电路56B和恒电流电路58B是在进行读出动作之际驱动的电路，电流驱动器电路56C、58C是在进行写入动作之际驱动的电路。
检测放大电路56A与存储单元群54靠在读出动作之际检测电流所流过的比特解码线71连接。同样，恒电流电路58B与存储单元群54靠在读出动作之际检测电流所流过的多个字解码线72连接。
Y方向电流驱动器电路56C与存储单元群54经由在写入动作之际成为必要的写入比特线5(下文述及)连接。同样，X方向电流驱动器电路58C与存储单元群54经由在写入动作之际成为必要的写入字线6(下文述及)连接。
地址缓存器51备有外部地址输入端子A0～A20，并且经由Y方向地址线57、X方向地址线55连接到第1驱动控制电路部56内的Y方向地址解码电路56A、第2驱动控制电路58内的X方向地址解码电路部58A。这种地址缓存器51从外部地址输入端子A0～A20取入来自外部的地址信号，靠在内部所备有的缓存放大器(未画出)放大到在Y方向地址解码电路56A、X方向地址解码电路58A中成为必要的电压水准。进而，地址缓存器51把该放大了的信号一分为二，经由Y方向地址线57输出到Y方向地址解码电路56A，并且经由X方向地址线55输出到X方向地址解码电路58A。
数据缓存器52由输入缓存器52A和输出缓存器52B来构成，备有外部数据端子D0～D7并且与控制逻辑部53连接，靠来自控制逻辑部53的输出控制信号53A进行动作。输入缓存器52A经由Y方向和X方向写入用数据总线61、60分别连接到第1驱动控制电路部56内的Y方向电流驱动器电路56C、第2驱动控制电路部58内的X方向电流驱动器电路58C，在进行向储存单元群54的写入动作之际，取入外部数据端子D0～D7的信号电压，靠内部缓存放大器(未画出)放大到成为必要的电压水准后，经由X方向写入用数据总线60和Y方向写入用数据总线61传送到X方向电流驱动器电路58C、Y方向电流驱动器电路56C地发挥功能，输出缓存器52B经由Y方向读出用数据总线62连接到检测放大电路56B，在读出储存单元群54中储存的信息信号之际，由内部所具备的缓存放大器(未画出)对从检测放大电路56B输入的信息信号进行放大后，以低阻抗向外部数据端子D0～D7输出地发挥功能。
控制逻辑部53备有芯片选择端子CS和写允许端子WE，连接到数据总线52。该控制逻辑部53取入来自选择从多个存储单元群54之中读出和作为写入对象的芯片选择端子CS的信号电压，和来自输出写允许信号地发挥功能的写允许端子WE的信号电压，向数据总线52输出输出控制信号53A地发挥功能。
接下来，就有关本实施方式的磁性存储器件中的信息写入动作的构成进行说明。
图2是表示有关存储单元群54中的写入动作的主要部分平面构成的概念图。如图2中所示，本实施方式的磁性存储器件包括多个写入比特线5a、5b，分别与这些多个写入比特线5a、5b交叉地延伸的多个写入字线6，在写入比特线5a、5b和写入字线6的交叉的各区域，具有写入比特线5a、5b和写入字线6相互平行地延伸的平行部分10a、10b。具体地说，如图2中所示，在写入字线6矩形波状地沿着X方向延长，另一方面写入比特线5a与写入比特线5b交互并列地直线状地沿着Y方向延长。写入字线6中的矩形波状的前沿部分和后沿部分与写入比特线5a、5b一起形成多个平行部分10a、10b。存储单元1设在写入比特线5a、5b与写入字线6交叉的各区域，以便包括各个平行部分10a、10b的至少一部分。这里，存储单元1设在交叉的区域也包括存储单元1设在交叉点旁边的场合。存储单元1由TMR元件1a和TMR元件1b来构成，TMR元件1a设在写入比特线5a与写入字线6交叉的各区域，另一方的TMR元件1b设在写入比特线5b与写入字线6交叉的各区域。这里，TMR元件1a和TMR元件1b是对应于本发明的‘一对磁阻效应元件’的一个具体的例子。
在写入比特线5a、5b和写入字线6上，分别流过来自Y方向电流驱动器电路56C、X方向电流驱动器电路58C的电流。这里流过写入比特线5a的电流与流过写入比特线5b的电流必定成为相互逆方向，例如，如图2中箭头所示在令写入比特线5a的电流方向为+Y方向的场合写入比特线5b的电流方向成为-Y方向。因而，在该场合，如果令流过写入字线6的电流的方向作为总体为+X方向(纸面从左到右)，则流过TMR元件1a的内部的写入比特线5a和写入字线6的电流方向成为相互平行。流过另一方的TMR元件1b的内部的写入比特线5b和写入字线6的电流方向也成为相互平行。再者，以下，在没有必要特别区别电流方向的场合，把写入比特线5a、5b单单表示成写入比特线5。此外，写入字线6是对应于本发明的‘第1写入线’的一个具体的例子，写入比特线5是对应于本发明的‘第2写入线’的一个具体的例子。
图3更具体地示出存储单元群54的局部平面构成，图3中所示的写入比特线5a、5b，写入字线6和存储单元1(TMR元件1a、1b)是与图2对应的。TMR元件1a、1b配置于写入比特线5a、5b与写入字线6的平行部分10a、10b。TMR元件1a、1b分别备有含有磁感应层的叠层体S20a、S20b与磁轭4a、4b，因流过平行部分10a、10b处的写入比特线5a、5b和写入字线6的双方的电流产生的磁场(也就是在磁轭4a、4b中外部磁场)使磁感应层的磁化方向变化。在这种场合，虽然平行部分10a、10b处的写入比特线5a、5b与写入字线6在XY平面内设在几乎一致的位置，但是在Z方向上配置成有一定间隔，相互电绝缘。
在写入比特线5的两端，分别设有写入比特线引出电极47。各写入比特线引出电极47分别是一个连接到Y方向电流驱动器电路56C，另一个连接成最终接地。同样，在各写入字线6的两端，分别设有写入字线引出电极46。各写入字线引出电极46分别是一个连接到X方向电流驱动器电路58C，另一个连接成最终接地。再者，在图3中，为了容易看到写入字线6的形状，省略一部分写入比特线5而画出。
图4是存储单元1的放大立体图。如图4中所示，写入字线6，写入比特线5a、5b和磁轭4a、4b经由绝缘膜7a、7b相互电绝缘。叠层体S20b在隔着写入字线6与写入比特线5b对峙侧的磁轭4b的表面上形成。磁轭4b的与形成了叠层体S20b的面对峙一侧的面上沿X方向延长设置读出字线32。再者，虽然在图4中未画出，但是对应于写入比特线5a与写入字线6的平行部分10a的叠层体S20a在与磁轭4b相互共有一部分的磁轭4a的表面上形成。这些一对叠层体S20a、S20b与在磁轭4a、4b对峙一侧上所形成的导电层36a、36b连接(仅示出导电层36b)。一对导电层36a、36b构成一对肖脱基二极管75a、75b(下文述及)的一部分，该肖脱基二极管75a、75b的另一端与沿Y方向延长的读出比特线33a、33b(未画出)连接。
图5(A)示出图3中所示的存储单元1的，V-V切断线的向视方向的断面构成，图5(B)概念上把图5(A)中所示的存储单元1分解成TMR元件1a与TMR元件1b而画出。
存储单元1中的TMR元件1a具有对应于写入比特线5a和写入字线6的交叉的区域(平行部分10a)而配置，如图5(A)、图5(B)中所示，包括包围写入比特线5a和写入字线6的周围的全部而构成的磁轭4a，包含作为磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层的第2磁性层8a，并与磁轭4a磁连接，并且电流沿垂直于叠层面的方向流动地构成的叠层体S20a。一方的TMR元件1b具有对应于写入比特线5b和写入字线6的交叉的区域(平行部分10b)而配置，包括包围写入比特线5b和写入字线6的周围的全部而构成的磁轭4b，与包含作为磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层的第2磁性层8b，并与磁轭4b磁连接，并且电流沿垂直于叠层面的方向流动地构成的叠层体S20b。这些TMR元件1a、1b相互共有作为磁轭4a、4b的一部分的共有部分34。第2磁性层8a、8b具有大于磁轭4a、4b的保磁力，而且，磁轭4a、4b具有越接近第2磁性层8a、8b越大的保磁力。
作为磁感应层(也称为磁性游离层)的第2磁性层8a、8b构成磁轭4a、4b的一部分，与叠层体S20a、S20b磁连接的连接部分14a、14b相互磁性上交换结合。
叠层体S20a、S20b从磁轭4a、4b(连接部分14a、14b)一侧起依次包括第2磁性层8a、8b，隧道壁垒层3a、3b和磁化方向固定的第1磁性层2a、2b，是构成为电流沿垂直于叠层面的方向流动的TMR膜。在图5(A)、图5(B)中，为了突显叠层体S20a、S20b的构成，相对地大于周围地夸张地画出叠层体S20的尺寸。
如果使一对TMR元件1a、1b的磁化方向翻转成相互反平行的方向，则在共有部分34处因写入比特线5a、5b与写入字线6产生的电流磁场成为同一方向，磁通密度增大。因此，可以更有效地利用电流磁场，可以把为了使磁轭4a、4b的连接部分14a、14b和第2磁性层8a、8b的磁化翻转所需的电流更加减小。此外，由于制成共有磁轭4，所以可以容易地形成一对TMR元件1a、1b，并且可以缩小存储单元1的形成面积，储存信息的大容量化成为可能。
叠层体S20a、S20b，如果在第1磁性层2a、2b与第2磁性层8a、8b之间施加垂直于叠层面方向的电压，则例如第1磁性层2a、2b的电子穿透隧道壁垒层3a、3b移动到第2磁性层8a、8b而成为隧道电流流动。这种隧道电流靠与隧道壁垒层3分界部分处的第1磁性层2a、2b的旋转与第2磁性层8a、8b的旋转的相对角度而变化。也就是说，在第1磁性层2a、2b的旋转与第2磁性层8a、8b的旋转相互平行的场合电阻值成为最小，反平行时电阻值成为最大。用这些电阻值，磁阻变化率(MR比)可以像式(1)那样定义。
(MR比)＝dR/R (1)式中，‘dR’是旋转相互平行的场合与反平行的场合的电阻值之差，‘R’是旋转相互平行的场合的电阻值。
对隧道电流的电阻值(以下称为隧道电阻Rt)与隧道壁垒层3的厚度有很大关系。隧道电阻Rt在低电压区如式(2)中所示，对隧道壁垒层3的膜厚T按指数函数增加。
Rt∝exp(2XT)，X＝(8π2m*(φ·Ef)0.5}/h(2)式中，‘φ’表示壁垒高度，‘m*’表示电子的有效质量，‘Ef’表示费米能量，h表示普朗科常数。一般来说，在采用了TMR元件的存储单元中，为了谋求与晶体管等半导体器件的匹配，隧道电阻Rt宜取为几十kΩ·(μm)2左右。但是，为了谋求磁性存储器件中的高密度化和动作的高速度化，隧道电阻Rt宜取为10kΩ·(μm)2以下，更好是取为1kΩ·(μm)2以下。因而，为了实现上述隧道电阻Rt，宜把隧道壁垒层3的厚度T取为2nm以下，更好是1.5nm以下。
通过减薄隧道壁垒层3a、3b的厚度T，可以降低隧道电阻Rt，另一方面，由于产生起因于第1磁性层2a、2b和第2磁性层8a、8b的接合界面的凹凸的漏电流，所以MR比降低。为了防止这种情况，隧道壁垒层3a、3b的厚度T有必要具有漏电流不能流过的厚度，具体地说最好是0.3nm以上的厚度。
叠层体S20a、S20b具有保磁力差型结构，除了第1磁性层2a、2b的保磁力之外，最好是构成为大于第2磁性层8a、8b的保磁力。具体地说，最好是第1磁性层2的保磁力大于(50/4π)×103A/m，特别是最好是(100/4π)×103A/m以上。因为这样一来，可以防止第1磁性层2a、2b中的磁化方向受外部干扰磁场等有害磁场的影响。第1磁性层2a、2b由例如5nm厚的钴铁合金(CoFe)组成。另外，把单体钴(Co)，或钴铂合金(CoPt)、镍铁钴合金(NiFeCo)等运用于第1磁性层2a、2b是可能的。第2磁性层8a、8b可以由单体钴(Co)、钴铁合金(CoFe)、钴铂合金(CoPt)、镍铁合金(NiFe)或镍铁钴合金(NiFeCo)等来构成。此外，为了第1磁性层2a、2b与第2磁性层8a、8b的磁化方向在成为相互平行或反平行的状态下稳定化，第1磁性层2a、2b和第2磁性层8a、8b的易磁化轴做最好是平行的。
磁轭4a、4b延长为环状地包围写入比特线5a、5b和写入字线6中的平行部分10a、10b的至少一部分，构成为靠流过该平行部分10a、10b的电流在磁轭4a、4b内部产生闭合磁场。更详细地说，如图5(B)中所示，磁轭4a包括既隔着写入比特线5a和写入字线6相互对峙又沿与叠层体S20a的叠层面正交的方向延伸的一对柱状轭铁421、422，连接这一对柱状轭铁421、422的叠层体S20a一侧的各一端彼此的第1梁状轭铁41a，以及连接一对柱状轭铁421、422的另一方的各一端彼此的第2梁状轭铁43a而构成，成为具有封闭的断面形状。另一方的磁轭4b包括既隔着写入比特线5a和写入字线6相互对峙又沿与叠层体S20b的叠层面正交的方向延伸的一对柱状轭铁422、423，连接这一对柱状轭铁422、423的叠层体S20b一侧的各一端彼此的第1梁状轭铁41b，以及连接一对柱状轭铁422、423的另一方的各一端彼此的第2梁状轭铁43b而构成，仍然成为具有封闭的断面形状。TMR元件1a和TMR元件1b相互共有柱状轭铁422，第1梁状轭铁41a和第1梁状轭铁41b的一部分，以及第2梁状轭铁43a和第2梁状轭铁43b的一部分，如图5(A)中所示形成共有部分34。
这种磁轭4a、4b各自的磁化方向靠在其内部产生的上述闭合磁场翻转。在这种场合，主要作为储存信息的储存层发挥作用。磁轭4a、4b由含有例如镍(Ni)、铁(Fe)和钴(Co)当中的至少一种的金属组成，除了第2磁性层8a、8b之外，成为具有大于磁轭4a、4b的保磁力。因此，在写入电流未流过写入比特线5a、5b和写入字线6的状态(非写入动作状态)下，即使在磁轭4a、4b的磁化方向因有害的外部磁场而成为不稳定的场合，第2磁性层8a、8b的磁化方向也不受其影响，可以稳定地保持。
进而，磁轭4a、4b构成为具有越靠近第2磁性层8a、8b越大的保磁力。也就是说，构成为柱状轭铁421～423具有大于第2梁状轭铁43a、43b的保磁力，并且第1梁状轭铁41a、41b具有大于柱状轭铁421～423的保磁力。柱状轭铁421～423由例如NixFe1-x(x＝0.35～0.82，更好是x＝0.7～0.8)组成。此外，第2柱状轭铁43a、43b由例如NiyFe1-y(y＝从0.7～0.8当中，选择成为小于柱状轭铁421～423的保磁力的组成比)组成。进而，第1梁状轭铁41a、41b由单体钴、CoPe、CoPt、NiPe或NiFeCo等当中，具有小于第2磁性层8a、8b，而且，大于柱状轭铁421～423的保磁力的材料组成。通过这种构成，由于可以使磁轭4a、4b当中，位于第2磁性层8a、8b的最近的第1梁状轭铁41a、41b的磁化方向更稳定，所以不使第2磁性层8a、8b的磁化方向紊乱而稳定地保持成为可能。也就是说，即使在非写入动作时也可以把第1磁性层2a、2b的磁化方向与第2磁性层8a、8b的磁化方向稳定地保持成反平行的状态。此外，通过把位于离第2磁性层8a、8b最远，对第2磁性层8a、8b的磁化方向的影响度很小的第2梁状轭铁43a、43b的保磁力抑制成比较小，可以把在写入动作时进行磁化翻转所需的写入电流抑制成比较低。作为可以运用于磁轭4a、4b的材料，除了上述的材料之外，可以举出例如FeAlSi类合金。
此外，最好是构成为连接部分14a、14b的保磁力，在(100/4π)×103A/m以下的范围内成为小于第1磁性层2a、2b的保磁力。这是因为在超过(100/4π)×103A/m的保磁力下，存在着因起因于写入电流的增大的发热，产生作为TMR膜的叠层体S20a、S20b本身的劣化的可能性的缘故。进而，这是因为如果连接部分14a、14b的保磁力成为与第1磁性层2a、2b的保磁力同等以上，则写入电流增大而使作为磁化固定层的第1磁性层2a、2b的磁化方向变化，破坏作为存储单元的叠层体S20a、S20b的缘故。此外，为了使写入比特线5a、5b和写入字线6引起的电流磁场集中于磁轭4a、4b，最好是磁轭4a、4b的导磁率更大些。具体地说，是2000以上，更好是6000以上。
写入比特线5和写入字线6均具有10nm厚的钛(Ti)、10nm厚的氮化钛(TiN)与500nm厚的铝(Al)依次叠层的结构，靠绝缘膜相互电绝缘。写入比特线5和写入字线6也可以由例如铝(Al)、铜(Cu)和钨(W)当中的至少一种组成。有关对用这些写入比特线5和写入字线6的存储单元1的更具体的写入动作后文述及。
接下来，就有关信息读出动作的构成进行说明。图6示出存储单元群54中的有关读出动作的局部平面构成，对应于图3。
如图6中所示，各存储单元1在XY平面上的多个读出字线32与多个读出比特线33的各交叉点上各设置一个。这里，位于存储单元1的下面的叠层体S20a、S20b经由一对肖脱基二极管75a、75b与一对读出比特线33a、33b连接，上面(与叠层体S20a、S20b对峙侧)与读出字线32连接。读出比特线33a、33b向各存储单元1中的一对TMR元件1a、1b的各个供给读出电流，另一方的读出字线32把流入TMR元件1a、1b的各个的读出电流引向接地。在各读出比特线33的两端，分别设有读出比特线引出电极49。另一方面，在各读出字线33的两端，分别设有读出字线引出电极48。
图7示出图6中所示的VII-VII切断线处的向视方向的断面构成。如图7中所示，本实施方式的磁性存储器件构成为在包含存储单元1的区域内，在作为整流元件发挥功能的肖脱基二极管75(以下单称为二极管75)所设置的基体31之上，依次形成一对叠层体S20a、S20b，与磁轭4a、4b。
一对二极管75a、75b从叠层体S20a、S20b一侧依次包括导电层36a、36b与外延层37与基板38，在这些导电层36a、36b与外延层37之间形成肖脱基壁垒。二极管75a与二极管75b构成为除了隔着叠层体S20a、S20b与环状磁性层4连接外没有相互电气上的连接部分。基板38是n型硅晶片。一般来说，在n型硅晶片上施行磷(P)的掺杂物扩散，作为基板38，采用通过磷的高浓度扩散成为n++型者。与此相对照，外延层37磷低浓度扩散而成为n-型。通过使这种作为n-型半导体的外延层37与由金属组成的导电层36a、36b接触，产生带隙，形成肖脱基壁垒。进而，一对二极管75a、75b分别经由连接层33T与读出比特线33a、33b连接。
接下来，参照图8，就本实施方式的磁性存储器件中的有关读出动作的电路构成进行说明。
图8是由存储单元群54与读出电路组成的电路系统的构成图。该读出电路系统是存储单元1由一对TMR元件1a、1b组成的差动放大型。这里，把分别流过TMR元件1a、1b的读出电流(分别从读出比特线33a、33b流入TMR元件1a、1b，流出到共同的读出字线32的电流)的差分值作为输出来进行各存储单元1的信息的读出。
在图8中，由存储单元群54的每比特列的存储单元1与包括检测放大电路56B的读出电路的一部分构成作为读出电路的重复单位的单位读出电路80(...、80n、80n+1、...)，沿比特列方向并列配置。各个单位读出电路80n经由比特解码线71(...、71n、71n+1、...)连接到Y方向地址解码电路，经由Y方向读出用数据总线62连接到输出缓存器52B。
在存储单元群54上，由沿X方向排列的读出字线32(...、32m、32m+1、...)，沿Y方向排列的一对读出比特线33a、33b成为矩阵状的配线。各存储单元1配置于一对读出比特线33a、33b夹着的区域中的与读出字线32的交叉位置。各存储单元1中的TMR元件1a、1b的各自的一端经由一对二极管75a、75b连接到读出比特线33a、33b，各自的另一端连接到共同的读出字线32。
各读出字线32的一端分别经由读出字线引出电极48与读出开关83(...、83m、83m+1、...)连接，进而连接到共同的恒电流电路58。各读出开关83分别经由字解码线72(...、72m、72m+1、...)与X方向地址解码电路58A连接，构成为如果输入来自X方向地址解码电路58A的选择信号则导通。恒电流电路58B具有使流过读出字线32的电流恒定的功能。
各读出比特线33的一端经由读出比特线引出电极49分别连接到检测放大电路56B，另一端最终分别接地。检测放大电路56B每个单位读出电路80设置一个，具有在各单位读出电路80中取入一对读出比特线33a、33b之间的电位差，放大该电位差的功能。各检测放大电路56B分别连接到输出线82(...、82n、82n+1、...)，最终靠Y方向读出用数据总线62连接到输出缓存器52B。
接下来，就本实施方式的磁性存储器件中的动作进行说明。
首先，参照图2和图9(A)、图9(B)，就存储单元1中的写入动作进行说明。图9(A)、图9(B)示出图5中所示的存储单元1的断面构成中的写入电流方向与闭合磁场方向(磁化方向)的关系。在图9(A)、图9(B)中各磁性层上所示的箭头表示该磁性层中的磁化方向。但是，就磁轭4a、4b而言还一并表示在内部所形成的磁路的磁场方向。这里，第1磁性层2a、2b是磁化固定于-X方向。图9(A)、图9(B)示出在通过存储单元1的相互平行的写入比特线5和写入字线6中写入电流沿相互同一方向流动的场合。图9(A)对应于图2中所示的写入电流方向。图9(A)示出在TMR元件1a中写入电流在垂直于纸面的方向上从眼前向深处(朝+Y方向)流动，在包围写入比特线5a的部分的磁轭4a的内部顺时针方向地产生闭合磁场16a，并且在TMR元件1b中写入电流在垂直于纸面的方向上从深处向眼前(朝-Y方向)流动，在包围写入比特线5b的部分的磁轭4b的内部逆时针方向地产生闭合磁场16b的场合。在这种场合，连接部分14a和第2磁性层8a的磁化方向成为-X方向，连接部分14b和第2磁性层8b的磁化方向成为+X方向。另一方面，图9(B)对应于流过写入比特线5和写入字线6的电流方向与图9(A)中所示的状态完全相反的场合。也就是说，图9(B)示出在TMR元件1a中写入电流在垂直于纸面的方向上从深处向眼前(朝-Y方向)流动，在包围写入比特线5a的部分的磁轭4a的内部逆时针方向地产生闭合磁场16a，并且在TMR元件1b中写入电流在垂直于纸面的方向上从眼前向深处(朝+Y方向)流动，在包围写入比特线5b的部分的磁轭4b的内部顺时针方向地产生闭合磁场16b的场合。在这种场合，连接部分14a和第2磁性层8a的磁化方向成为+X方向，连接部分14b和第2磁性层8b的磁化方向成为-X方向。
由于在图9(A)、图9(B)的场合，贯穿TMR元件1a的写入比特线5a和写入字线6的电流方向，与贯穿TMR元件1b的写入比特线5b和写入字线6的电流方向成为相互相反方向，所以可以使流过相当于磁轭4a、4b的共有部分34的柱状轭铁422(参照图5)的闭合磁场16a、16b的方向成为同一方向(在图9(A)中为+Z方向，在图9(B)中为-Z方向)。
从图9(A)、(B)可以看出，由于随着靠流过贯穿磁轭4a、4b的写入比特线5和写入字线6的双方的电流产生的闭合磁场16a、16b的方向，连接部分14a和第2磁性层8a，与连接部分14b和第2磁性层8b的磁化方向成为相互相反方向地变化，所以可以通过利用这一点把信息储存于存储单元1。
也就是说，如果在写入比特线5a、5b和写入字线6上电流沿同一方向流动，则随着磁轭4a、4b的磁化方向翻转第2磁性层8a、8b的磁化方向变化，可以储存‘0’或‘1’的二值信息。例如，在使‘0’对应于图9(A)的状态，也就是连接部分14a和第2磁性层8a沿-X方向磁化，另一方的连接部分14b和第2磁性层8b沿+X方向磁化的状态的场合，可以通过使‘1’对应于图9(B)的状态，也就是连接部分14a和第2磁性层8a沿+X方向磁化，另一方的连接部分14b和第2磁性层8b沿-X方向磁化来储存。
在这种场合，在TMR元件1a、1b中，如果第1磁性层2a、2b与第2磁性层8a、8b的磁化方向平行则成为大的隧道电流流过的低电阻状态，如果反平行则成为小的隧道电流流过的高电阻状态。也就是说，成为成对的TMR元件1a和TMR元件1b必定一方为低电阻状态，另一方为高电阻状态而储存信息。再者，在写入比特线5与写入字线6处写入电流沿相互相反方向流动的场合，或者，写入电流仅流过某一方的场合成为各第2磁性层8的磁化方向不翻转，不进行数据的改写。
像以上这样，如果用成为上述构成的本实施方式的磁性存储器件中的存储单元1，则通过使同一方向的电流流过写入比特线5与写入字线6双方，靠写入比特线5产生的电流磁场与靠写入字线6产生的电流磁场在磁轭4的内部中成为同一方向，可以形成合成磁场。因此，由于与不设置磁轭4的场合或写入比特线5与写入字线6正交的场合相比获得大的磁通密度，所以可以更有效地利用电流磁场，可以减小为了使第2磁性层8的磁化翻转所需的电流。
进而，通过在隧道壁垒层3与磁轭4的连接部分14之间设置第2磁性层8，可以得到以下的好处。也就是说，由于可形成连接部分14与第2磁性层8的交换结合，通过更好地使第2磁性层8中的磁化方向一致，更稳定的写入成为可能。进而，由于可以把连接部分14的保磁力抑制得更小，所以可以通过降低写入动作时的电流值来减少发热量，可以充分发挥作为磁性存储器件的功能。
接下来，参照图1和图8，就本实施方式的磁性存储器件中的读出动作进行说明。
首先，靠第1驱动控制电路部56中的地址解码电路56A，选择多个比特解码线71当中的一个，控制信号传送到对应的检测放大电路56B。结果，读出电流流过读出比特线33a、33b，正的电位赋予TMR元件1a、1b中的叠层体S20a、S20b一侧。同样靠第2驱动控制电路部58中的X方向地址解码电路58A，选择多个字解码线72当中的一个，对应的部位的读出开关83被驱动。所选择的读出开关83成为通电状态，读出电流流过对应的读出字线32，负的电位赋予叠层体S20a、S20b的对峙侧。因而，对靠Y方向地址解码电路56A和X方向地址解码电路58A所选择的一个存储单元1，可以流过读出所需的读出电流。基于该读出电流，可以检测一对第2磁性层8a、8b的磁化方向，读出所储存的信息。
图10(A)、(B)用电路图表示存储单元1的周边部。空心箭头表示各个叠层体S20a、S20b的各自的第1磁性层2a、2b的磁化方向，实心箭头表示第2磁性层8a、8b的磁化方向。第1磁性层2a、2b的磁化方向全都固定于向左。在图10(A)中，在叠层体S20a中第1磁性层2a与第2磁性层2b成为平行的磁化方向，在另一方的叠层体S20b中第1磁性层2b与第2磁性层2b成为反平行的磁化方向。在这种场合，叠层体S20a成为低电阻状态，叠层体S20b成为高电阻状态，例如，对应于‘0’。另一方面在图10(B)的场合，与图10(A)的场合相反，叠层体S20a成为高电阻状态，叠层体S20b成为低电阻状态，例如，对应于‘1’。这种二值信息的读出，可以通过利用叠层体S20a与叠层体S20b的电阻值的大小，分别检测所流过的电流值的差分进行。
在本实施方式的磁性存储器件中，根据上述构成，可以通过使电流流过写入比特线5和写入字线6双方而形成闭合磁路，可以有效地进行TMR元件1a、1b的磁轭4a、4b中的磁化翻转，并且可以对邻接于作为写入对象的存储单元1的存储单元，减少磁性的影响。进而，靠磁轭4a、4b产生的屏蔽效应可以把在基板上相邻的存储单元彼此的间隔配置得更窄，有利于作为磁性存储器件的高集成化、高密度化。
此外，在本实施方式中，由于构成为柱状轭铁421～423具有大于第2梁状轭铁43a、43b的保磁力，并且第1梁状轭铁41a、41b具有大于柱状轭铁421～423的保磁力，所以在非写入动作时(写入电流未流动的状态)，可以抑制磁轭4a、4b中产生的残留磁化的影响达到第2磁性层8a、8b。假如，在磁轭4a、4b具有与第2磁性层8a、8b同等以上的大的保磁力的场合，则存在着在非写入动作时，磁轭4a、4b中产生的残留磁化作用于第2磁性层8a、8b而扰乱第2磁性层8a、8b的磁化方向的可能性。特别是，由于柱状轭铁421～423或第2梁状轭铁43a、43b中的残留磁化的方向与理应保持的第2磁性层8a、8b的磁化方向大不相同，所以在柱状轭铁421～423或第2梁状轭铁43a、43b具有最大的保磁力的场合，第2磁性层8a、8b的磁化方向紊乱的可能性更高。此外，假如在磁轭4a、4b具有大于第2磁性层8a、8b的保磁力的场合，则在形成进行作为储存信息的存储层的第2磁性层8a、8b的磁化翻转的闭合磁场16a、16b时，需要更大的写入电流，产生写入效率恶化。与此相反，在本实施方式中，由于构成为磁轭4a、4b具有小于第2磁性层8a、8b的保磁力，而且，具有越接近第2磁性层8a、8b越大的保磁力，所以可以稳定地保持第2磁性层8a、8b的磁化方向。结果，可以防止起因于第2磁性层8a、8b中的意外的磁化翻转的读出错误。
接下来，就具有如上所述构成的本实施方式的磁性存储单元的制造方法和磁性存储器件的制造方法进行说明。
下面，参照图11～图27，主要就磁性存储器件当中的存储单元1的制造方法具体地进行说明。再者，图11～图27是对应于图7的剖视图，依次表示其制造过程。
在第1工序中，在基板31上经由叠层体S20a、S20b形成第1梁状轭铁41。这里，首先，如图11中所示，准备在埋设了二极管75a、75b的基板31之上已形成覆盖叠层体S20a、S20b及其周围的绝缘膜17A的部件。再者，在接着图11的以下的图12～图27中，省略有关基板3的细节的图示。接着，如图12中所示，跨越整个面，通过例如溅射等形成由规定的金属组成的金属膜412后，如图13中所示，在对应于叠层体S20a、S20b的区域的金属膜41Z之上形成呈规定形状的抗蚀剂图形30A，进而通过用研磨等去除不需要的金属膜41Z得到第1梁状轭铁41(41a、41b)。一般来说，把这种薄膜的研磨方法称为研磨法。
接着，在第2工序中，在第1梁状轭铁41之上，形成三根下部柱状轭铁42B(421B、422B、423B)。这里，首先，去除抗蚀剂图形30A，如图14中所示，跨越整个面，通过例如溅射等形成由Ni0.5Fe0.5组成的基底镀膜42BS。接着，在基底镀膜42BS之上有选择地形成抗蚀剂图形30B。这里，留出形成下部柱状轭铁42B的区域。这当中，浸渍于电镀槽中，进行把基底镀膜42BS用作电极的电镀处理，如图15中所示，形成由例如Ni0.5Fe0.5组成的三根下部柱状轭铁42B。形成下部柱状轭铁42B后，剥离抗蚀剂图形30B，通过研磨等去除露出的基底镀膜42BS。一般来说，把这种薄膜的图形化方法称为框架电镀法。
接着，在第3工序中，在各个下部柱状轭铁42B之间，经由绝缘膜7A形成写入字线6。这里，首先，如图16中所示，用例如CVD装置覆盖全体地形成由Al2O3等组成的绝缘膜7A。接着，如图17中所示，覆盖绝缘膜7A地通过溅射等，形成由例如铜组成的基底镀膜6S。这当中，如图18中所示，留出下部柱状轭铁42B之间的区域地，有选择地形成抗蚀剂图形30C，进而，如图19中所示，至少掩埋下部柱状轭铁42B之间的区域地形成金属层6Z。这里，通过浸渍于电镀槽中，进行把基底镀膜6S用作电极的电镀处理，形成由铜组成的金属层6Z。此后，剥离抗蚀剂图形30C，通过研磨等去除露出的基底镀膜6S。进而，如图20中所示，通过溅射等覆盖全体地形成由例如Al2O3等组成的绝缘膜17B后，如图21中所示，用例如CMP装置成为规定厚度地研磨整个面，进行平坦化。借此，形成写入字线6。
接着，在第4工序中，覆盖写入字线6的上面，同时包围绝缘膜7A与写入字线6的周围地形成绝缘膜7B。具体地说，如图22中所示，在除了写入字线6、基底镀膜6S与绝缘膜7A在表面露出的区域的区域有选择地形成抗蚀剂图形30D后，以该抗蚀剂图形30D作为掩模进行溅射，借此如图23中所示，形成由例如Al2O3等组成的绝缘膜7B。进而，通过去除抗蚀剂图形30D，露出覆盖写入字线6、基底镀膜6S与绝缘膜7A的绝缘膜7B。这里，如果在抗蚀剂图形30D的端面下部形成下挖槽则可以容易地剥离。
接着，在第5工序中，在三根下部柱状轭铁42B(421B、422B、423B)之上，分别形成三根上部柱状轭铁42U(421U、422U、423U)。上部柱状轭铁42U可以通过重复与图14、图15中所示的下部柱状轭铁42B的形成工序同样的操作来形成。接着，在第6工序中，在上部柱状轭铁42U之间，经由绝缘膜7C形成写入比特线5(5a、5b)。写入比特线5可以通过重复与图16～图23中所示的写入字线6的形成工序同样的操作来形成。进而，接着在第7工序中，覆盖写入比特线5的上面，同时包围绝缘膜7C与写入比特线5的周围地形成绝缘膜7D。下面，参照图24就上述第5～第7工序具体地进行说明。
在第5工序中，首先，在上述第4工序中形成绝缘膜7B后，通过例如溅射等跨越整个面形成由Ni0.5Fe0.5组成的基底镀膜42US。接着，在基底镀膜42US之上有选择地形成抗蚀剂图形(未画出)。这里，留出形成上部柱状轭铁42U的区域。此后，浸渍于电镀槽中，进行把基底镀膜42US用作电极的电镀处理。形成由例如Ni0.5Fe0.5组成的上部柱状轭铁42U。形成上部柱状轭铁42U后，剥离抗蚀剂图形，通过研磨等去除露出的基底镀膜42US。接着，在第6工序中，用例如CVD装置覆盖全体地形成由Al2O3等组成的绝缘层7C后，覆盖该绝缘层7C地通过溅射等形成例如由铜组成的基底镀膜5S。接着，留出上部柱状轭铁42U之间的区域地选择形成抗蚀剂图形(未画出)，进而，至少掩埋上部柱状轭铁42U之间的区域地形成写入比特线5。这里，浸渍于电镀槽中，进行把基底镀膜5S用作电极的电镀处理，借此形成由铜组成的写入比特线5。形成写入比特线5后，剥离抗蚀剂图形，通过研磨等去除基底镀膜5S。此后，通过溅射等覆盖全体地形成由例如Al2O3组成的绝缘膜17D，进而，用例如CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光)装置将整个面研磨成为规定厚度，进行平坦化。进而，接着在第7工序中，在除了写入比特线5、基底镀膜5S与绝缘膜7C在表面上露出的区域的区域有选择地形成抗蚀剂图形(未画出)后，以该抗蚀剂图形为掩模进行溅射，借此形成由例如Al2O3等组成的绝缘膜7D。通过除去抗蚀剂图形，现出覆盖写入比特线5、基底镀膜5S与绝缘膜7C。
接着，在第8工序中，覆盖上部柱状轭铁42U与绝缘膜7D地设置第2梁状轭铁43，借此由第1梁状轭铁41与柱状轭铁421～423(下部和上部柱状轭铁42B、42U)与第2梁状轭铁43组成的磁轭4的形成结束。具体地说，首先，如图25中所示，跨越整个面覆盖地通过溅射等形成基底镀膜43S。接着，如图26中所示，在基底镀膜43S之上，除去对应于第1梁状轭铁41的形成区域的区域地选择形成抗蚀剂图形30E后，把它用作掩模，施行利用基底镀膜43S的电镀处理，借此形成由例如Ni0.7Fe0.3组成的第2梁状轭铁43。形成第2梁状轭铁后剥离抗蚀剂图形30E，通过研磨等去除露出的基底镀膜43S。接着，跨越整个面地，形成由例如Al2O3等组成的绝缘膜17F后，如图27中所示，用例如CMP装置把整个面研磨成规定厚度，进行平坦化。借此磁轭4的形成结束，存储单元1完成。进而，与第2梁状磁轭电气上连接地形成具有想要的宽度的读出字线32。
此后，在写入字线6的两个末端形成写入字线引出电极46，在写入比特线5的两个末端形成写入比特线引出电极47，在读出字线32的两个末端形成读出字线引出电极48，进而在读出比特线33的两个末端形成读出比特线引出电极49。
通过以上，包括存储单元1的存储单元群54的形成大体上结束。
进而，通过经历靠溅射装置或CVD装置等形成氧化硅(SiO2)或Al2O3的保护层的工序，研磨该保护膜而露出个引出电极46～49的工序，磁性存储器件的制造结束。
虽然如上所述，在本实施方式中，通过电镀成长形成磁轭4中的下部和上部柱状轭铁42，第2梁状轭铁以及写入比特线5和写入字线6，但是通过由溅射等进行的干成膜法、研磨法或反应性离子蚀刻法等干式图形形成法的组合的干成膜法形成这些也是可能的。但是，由于通过电镀成长形成的场合与通过溅射等干式法形成的场合相比容易加大蚀刻角度，可以更高精度且具有足够的厚度地形成磁轭4以及写入比特线5和写入字线6所以最好。
〔第2实施方式〕接下来，参照图28和图29，就本发明的第2实施方式的磁性存储器件进行说明。
图28示出本实施方式的磁性存储器件中的存储单元121的断面构成，对应于上述第1实施方式中的图5的存储单元1。在图28中，对与图5中所示的构成要素实质上同一的部分赋予同一标号。
在以下的说明中，对于本实施方式的磁性存储器件的构成及其制造方法，主要就与上述第1实施方式不同之处进行说明，其他说明适当省略。
上述第1实施方式的存储单元1具有一对TMR元件1a、1b包围整个写入比特线5a、5b和写入字线6的周围地构成的磁轭4a、4b，包含作为磁化方向因外部磁场而变化的磁感应层的第2磁性层8a、8b、与磁轭4a、4b磁连接、并且构成为电流沿垂直于叠层面的方向流动的叠层体S20a、S20b，制成相互共有磁轭4a、4b的一部分。与此相对照，本实施方式的存储单元121如图28中所示，成为磁轭4的一部分的连接部分84a、84b兼做叠层体S21a、S21b中的磁感应层。
也就是说，在TMR元件121a、121b中，构成磁轭4a、4b的一部分的连接部分84a、84b还作为叠层体S21a、S21b中的磁感应层发挥功能。因此，可以省略原本设在TMR元件1a、1b中的第2磁性层8a、8b，可以制成比存储单元1更简单的构成的存储单元121。
但是，在这种场合，第1磁性层2a、2b和连接部分84a、84b的易磁化轴最好是相互平行。这是因为使第1磁性层2a、2b和连接部分84a、84b的磁化方向在相互平行或反平行的状态下变得稳定的缘故。磁轭4a、4b是连接部分84a、84b中的断面方向的厚度为例如20nm，具有越接近连接部分84a、84b越大的保磁力，在连接部分84a、84b中具有最大的保磁力。也就是说，第1梁状轭铁41a、41b具有大于柱状轭铁421～423和第2梁状轭铁43a、43b的保磁力，在第1梁状轭铁41a、41b之中也特别是连接部分84a、84b具有最大的保磁力。在这种场合，虽然柱状轭铁421～423和第2梁状轭铁43a、43b中的保磁力也可以相互同等，但是如果考虑到它们的残留磁化对连接部分84a、84b的影响，则柱状轭铁421～423一方具有大于第2梁状轭铁43a、43b的保磁力比较好。最好是构成为连接部分84a、84b的保磁力为(50/4π)×103A/m以上、(100/4π)×103A/m以下的范围，而且，成为小于第1磁性层2a、2b的保磁力。这是因为在不足(50/4π)×103A/m的保磁力下，连接部分84a、84b中的磁化方向被外部干扰磁场等有害磁场所干扰的缘故。另一方面，这是因为在超过(100/4π)×103A/m的保磁力下，因起因于写入电流的增大的发热，存在着产生TMR元件121a、121b本身劣化的可能性的缘故。进而，这是因为如果连接部分84a、84b的保磁力成为与第1磁性层2a、2b的保磁力同等以上，则写入电流增大使作为磁化固定层的第1磁性层2a、2b的磁化方向变化，将破坏作为存储单元的TMR元件121a、121b的缘故。
此外，在存储单元121中，连接部分84a、84b作为储存信息的存储层发挥功能。也就是说，连接部分84a、84b的磁化方向因流过写入比特线5与写入字线6的写入电流产生的闭合磁场而翻转，完成信息的储存。下面，参照图29(A)、(B)就存储单元121中的写入动作具体地进行说明。图29(A)、(B)示出图28中所示的存储单元121的断面构成中的写入电流方向与闭合磁场方向(磁化方向)的关系。
图29(A)、(B)示出在通过TMR元件121a、121b的相互平行的写入比特线5a、5b和写入字线6中，写入电流沿相互同一的方向流过的场合。图29(A)示出在TMR元件121a中写入电流在垂直于纸面的方向上从眼前向深处(朝+Y方向)流动，在包围写入比特线5a的部分的磁轭4的内部顺时针方向地产生闭合磁场16a，并且在TMR元件121b中写入电流在垂直于纸面的方向上从深处向眼前(朝-Y方向)流动，在包围写入比特线5b的部分的磁轭4的内部逆时针方向地产生闭合磁场16b的场合。在这种场合，连接部分84a的磁化方向成为-X方向，连接部分84b的磁化方向成为+X方向。另一方面，图29(B)对应于流过写入比特线5和写入字线6的电流方向与图29(A)中所示的状态完全相反的场合。也就是说，图29(B)示出在TMR元件121a中写入电流在垂直于纸面的方向上从深处向眼前(朝-Y方向)流动，在包围写入比特线5a的部分的磁轭4的内部逆时针方向地产生闭合磁场16a，并且在TMR元件121b中写入电流在垂直于纸面的方向上从眼前向深处(朝+Y方向)流动，在包围写入比特线5b的部分的环状磁性层4的内部顺时针方向地产生闭合磁场16b的场合。在这种场合，连接部分84a的磁化方向成为+X方向，连接部分84b的磁化方向成为+X方向。
如果像这样电流沿同一方向流过写入比特线5和写入字线6，则连接部分84a、84b的磁化方向翻转，记录0或1。例如，在令图29(A)的状态为0的场合，把图29(B)的状态识别成1。这里，在写入电流沿相反方向流动的场合，或者，在写入电流仅在某一方流动的场合连接部分84a、84b的磁化方向不翻转，成为不进行数据的改写。
像以上这样，如果用本实施方式的磁性存储器件，则由于构成磁轭4的一部分的连接部分84a、84b还作为叠层体S21a、S21b中的磁感应层发挥功能，所以可以得到更简单的构成的存储单元121。此外，在本实施方式的磁性存储器件中，由于是磁轭4a、4b具有越接近连接部分84a、84b越大的保磁力，在连接部分84a、84b中具有最大的保磁力，所以可以稳定地保持连接部分84a、84b的磁化方向。结果，可以防止起因于连接部分84a、84b中的意外的磁化翻转的读出出错。
以上，举出若干实施方式说明了本发明，但是本发明并不仅限于这些实施方式，可有种种的变形。例如，虽然在上述实施方式中，把磁轭分成几个部分，构成为随着朝向磁感应层分阶段地加大这些部分的保磁力，但是不限定于此，例如，也可以使构成磁轭的磁性材料的组成比连续地变化，随着朝向磁感应层连续地加大保磁力。
此外，虽然在上述第1和第2实施方式中，就磁性存储单元中的一对磁阻效应元件相互共有包围整个第1和第2写入线的周围而构成的磁轭的一部分的场合进行了说明，但是不限定于此。具体地说，像图30中所示的存储单元122(第1变形例)那样，也可以把两个构成为包围第1和第2写入线的周围的一部分，断面在与叠层体对峙侧有开口部那样的成为コ字形的磁轭(具有一部分敞开的断面形状的磁轭)连接起来。存储单元122备有包含由既相互对峙又在正交于叠层体S20a的叠层面的方向上延伸的一对柱状轭铁421、422与连接一对柱状轭铁421、422中的叠层体S20a一侧的各一端彼此的一个梁状轭铁141a组成的磁轭4a的TMR元件122a，和包含由既相互对峙又在正交于叠层体S20b的叠层面的方向上延伸的一对柱状轭铁422、423与连接一对柱状轭铁422、423中的叠层体S20b一侧的各一端彼此的一个梁状轭铁141b组成的磁轭4b的TMR元件122b，这一对TMR元件122a、122b相互共有柱状轭铁422。在这种构成的存储单元122中也是，通过磁感应层具有大于磁轭的保磁力，或者，通过成为磁轭的一部分的磁感应层具有大于磁轭中的除此以外的部分的保磁力，可以保持磁感应层的磁化方向的稳定性。在这种场合，虽然也可以磁轭具有完全同等的保磁力，但是特别是，如果使梁状轭铁141a、141b具有大于柱状轭铁421～423的保磁力，则可以更稳定地保持磁感应层的磁化方向，更加提高读出动作时的稳定性。
此外，关于叠层体的构成，不限定于在上述实施方式中说明的图5或图28中所示的叠层体S20a、S20b或叠层体S21a、S21b。例如，像图31中所示的存储单元123(第2变形例)的叠层体S23a、S23b那样，作为磁感应层的第2磁性层8a、8b也可以是包含第1游离层181a、181b与保磁力大于它的第2游离层182a、182b的两层结构。此外，虽然未画出，但是也可以在叠层体S20a、S20b或叠层体S21a、S21b中的第1磁性层2a、2b的、隧道壁垒层3a、3b的对峙侧设置反强磁性层，谋求第1磁性层2a、2b的磁化的稳定化。此外，叠层体不限于电流沿正交于叠层面的方向流动地构成，也可以是构成为电流沿着叠层面的方向流动。
此外，虽然在上述实施方式中，就备有一对磁阻效应元件的磁性存储单元进行了说明，但是不限定于此。例如，像图32中所示的存储单元124(第3变形例)那样，也可以把备有一个磁轭4与一个叠层体S20的单体的TMR元件用作存储单元。此外，在这种由单体的TMR元件组成的存储单元中也是，像图33中所示的存储单元125(第4变形例)那样，也可以不是备有构成为包围整个第1和第2写入线的周围的磁轭而备有具有一部分敞开的コ字形的断面形状的磁轭。此外，特别是，在由单体的TMR元件组成的存储单元的场合，像图34中所示的存储单元126(第5变形例)那样，也可以隔着磁轭4在与基板31对峙侧设置叠层体S20。在这种场合也是，像图35中所示的存储单元127(第6变形例)那样，可以制成具有一部分敞开的断面形状的磁轭4。在这种构成的存储单元124～127中也是，通过磁感应层具有大于磁轭的保磁力，或者，通过成为磁轭的一部分的磁感应层具有大于磁轭中的除此以外的部分的保磁力，可以确保磁感应层的磁化方向的稳定性。进而，在存储单元124～127中也是，通过磁轭4中的保磁力以第2梁状轭铁43→一对柱状轭铁42→第1梁状轭铁41的顺序变大，可以更稳定地保持磁感应层的磁化方向。
进而，虽然在本实施方式中，作为读出电路中的整流元件，采用了一对二极管，但是不限定于此，例如，如图36和图37中所示，也可以采用一对双极性晶体管76a、76b。图36示出双极性晶体管76a、76b的断面构成，图37示出在读出比特线33a、33b与叠层体S20a、S20b之间设置双极性晶体管76a、76b的场合的电路的局部构成。如图36和图37中所示，各存储单元1中的TMR元件1a、1b的各自的一端经由一对双极性晶体管76a、76b连接到读出比特线33a、33b，各自的另一端连接到共同的读出字线32。更详细地说，一对双极性晶体管76a、76a中的基极B连接到字解码线72，集极C经由连接层29连接到读出比特线33a、33b，进而发射极E经由连接层27分别连接到叠层部分20a、20b。在这种场合，如果来自字解码线72的控制信号到达所选择的一对双极性晶体管76a、76b中的基极B，则集极C与发射极E之间成为导通状态，通过读出电流流过叠层体S20a、S20b(叠层部分20a、20b)，进行信息的读出。
权利要求
1.一种磁阻效应元件，其特征在于，备有对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围上述导线的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体，上述磁感应层具有大于上述磁轭的保磁力，上述磁轭具有越接近上述磁感应层越大的保磁力。
2.一种磁阻效应元件，其特征在于，备有对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围上述导线的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体，上述磁轭中的与上述叠层体的连接部分兼作上述磁感应层，上述磁轭具有越接近上述磁感应层越大的保磁力，在上述磁感应层中具有最大的保磁力。
3.权利要求1或权利要求2中所述的磁阻效应元件，其特征在于，上述磁轭包括隔着上述导线相互对峙、并沿着与上述叠层体的叠层面正交的方向延伸的一对柱状轭铁，和连接上述一对柱状轭铁中的上述叠层体一侧的各一端彼此的一个梁状轭铁而构成，上述一个梁状轭铁具有大于上述一对柱状轭铁的保磁力。
4.权利要求1或权利要求2中所述的磁阻效应元件，其特征在于，上述磁轭包括隔着上述导线相互对峙、并沿着与上述叠层体的叠层面正交的方向延伸的一对柱状轭铁，连接上述一对柱状轭铁中的上述叠层体一侧的各一端彼此的第1梁状轭铁，以及连接上述一对柱状轭铁的另一方的各一端彼此的第2梁状轭铁而构成，上述一对柱状轭铁具有大于上述第2梁状轭铁的保磁力，并且上述第1梁状轭铁具有大于上述一对柱状轭铁的保磁力。
5.一种磁阻效应元件，其特征在于，备有对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围上述导线的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体，上述磁感应层具有大于上述磁轭的保磁力。
6.一种磁阻效应元件，其特征在于，备有对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围上述导线的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体，上述磁轭中的与上述叠层体的连接部分兼作上述磁感应层，上述磁感应层具有大于上述磁轭中的上述连接部分以外的部分的保磁力。
7.权利要求1至权利要求6中的任何一项中所述的磁阻效应元件，其特征在于，上述叠层体构成为电流沿着与叠层面正交的方向流动。
8.一种磁性存储单元，其特征在于，备有分别包括对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围上述导线的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体的一对磁阻效应元件，上述一对磁阻效应元件相互共有上述磁轭的一部分，上述磁感应层具有大于上述磁轭的保磁力，上述磁轭具有越接近上述磁感应层越大的保磁力。
9.一种磁性存储单元，其特征在于，备有分别包括对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围上述导线的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体的一对磁阻效应元件，上述一对磁阻效应元件相互共有上述磁轭的一部分，上述磁轭中的与上述叠层体的连接部分兼作上述磁感应层，上述磁轭具有越接近上述磁感应层越大的保磁力，在上述磁感应层中具有最大的保磁力。
10.权利要求8或权利要求9中所述的磁性存储单元，其特征在于，一对上述磁轭分别包括隔着上述导线相互对峙、并沿着与上述叠层体的叠层面正交的方向延伸的一对柱状轭铁，和连接上述一对柱状轭铁中的上述叠层体一侧的各一端彼此的一个梁状轭铁而构成，上述一个梁状轭铁具有大于上述一对柱状轭铁的保磁力，上述一对磁阻效应元件相互共有至少上述一对柱状轭铁当中的一方。
11.权利要求8或权利要求9中所述的磁性存储单元，其特征在于，一对上述磁轭分别包括隔着上述导线相互对峙、并沿着与上述叠层体的叠层面正交的方向延伸的一对柱状轭铁，连接上述一对柱状轭铁中的上述叠层体一侧的各一端彼此的第1梁状轭铁，以及连接上述一对柱状轭铁的另一方的各一端彼此的第2梁状轭铁而构成，上述一对柱状轭铁具有大于上述第2梁状轭铁的保磁力，并且上述第1梁状轭铁具有大于上述一对柱状轭铁的保磁力，上述一对磁阻效应元件相互共有至少上述一对柱状轭铁当中的一方。
12.一种磁性存储单元，其特征在于，备有分别包括对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围上述导线的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体的一对磁阻效应元件，上述一对磁阻效应元件相互共有上述磁轭的一部分，上述磁感应层具有大于上述磁轭的保磁力。
13.一种磁性存储单元，其特征在于，备有分别包括对应于沿着导线的延长方向的一部分区域配置、构成为包围上述导线的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体，并且相互共有上述磁轭的一部分的一对磁阻效应元件，上述磁轭中的与上述叠层体的连接部分兼作上述磁感应层，上述磁感应层具有大于上述磁轭中的上述连接部分以外的部分的保磁力。
14.权利要求8至权利要求13中的任何一项中所述的磁性存储单元，其特征在于，上述叠层体构成为电流沿着与叠层面正交的方向流动。
15.一种磁性存储器件，其特征在于，备有第1写入线，与该第1写入线交叉地延伸的第2写入线，以及包括一对磁阻效应元件的存储单元，上述一对磁阻效应元件分别包括对应于上述第1和第2写入线的交叉的区域配置、构成为包围上述第1和第2写入线的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体，并且相互共有上述磁轭的一部分，上述磁感应层具有大于上述磁轭的保磁力，上述磁轭具有越接近磁感应层越大的保磁力。
16.一种磁性存储器件，其特征在于，备有第1写入线，与该第1写入线交叉地延伸的第2写入线，以及包括一对磁阻效应元件的存储单元，上述一对磁阻效应元件分别包括对应于上述第1和第2写入线的交叉的区域配置、构成为包围上述第1和第2写入线的周围的一部分或全部的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体，并且相互共有上述磁轭的一部分，上述磁轭中的与上述叠层体的连接部分兼作上述磁感应层，上述磁轭具有越接近上述磁感应层越大的保磁力，在上述磁感应层中具有最大的保磁力。
17.权利要求15或权利要求16中所述的磁性存储器件，其特征在于，一对上述磁轭分别包括隔着上述第1和第2写入线相互对峙、并沿着与上述叠层体的叠层面正交的方向延伸的一对柱状轭铁，和连接上述一对柱状轭铁中的上述叠层体一侧的各一端彼此的一个梁状轭铁而构成，上述一个梁状轭铁具有大于上述一对柱状轭铁的保磁力，上述一对磁阻效应元件相互共有至少上述一对柱状轭铁当中的一方。
18.权利要求15或权利要求16中所述的磁性存储器件，其特征在于，一对上述磁轭分别包括隔着上述第1和第2写入线相互对峙、并沿着与上述叠层体的叠层面正交的方向延伸的一对柱状轭铁，连接上述一对柱状轭铁中的上述叠层体一侧的各一端彼此的第1梁状轭铁，以及连接上述一对柱状轭铁的另一方的各一端彼此的第2梁状轭铁而构成，上述一对柱状轭铁具有大于上述第2梁状轭铁的保磁力，并且上述第1梁状轭铁具有大于上述一对柱状轭铁的保磁力，上述一对磁阻效应元件相互共有至少上述一对柱状轭铁当中的一方。
19.一种磁性存储器件，其特征在于，备有第1写入线，与该第1写入线交叉地延伸的第2写入线，以及包括一对磁阻效应元件的存储单元，上述一对磁阻效应元件分别包括对应于上述第1和第2写入线的交叉的区域配置、构成为包围上述第1和第2写入线的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体，并且相互共有上述磁轭的一部分，上述磁感应层具有大于上述磁轭的保磁力。
20.一种磁性存储器件，其特征在于，备有第1写入线，与该第1写入线交叉地延伸的第2写入线，以及包括一对磁阻效应元件的存储单元，上述一对磁阻效应元件分别包括对应于上述第1和第2写入线的交叉的区域配置、构成为包围上述第1和第2写入线的周围的一部分的磁轭，和含有磁化方向因外界磁场而变化的磁感应层、与上述磁轭磁连接的叠层体，并且相互共有上述磁轭的一部分，上述磁轭中的与上述叠层体的连接部分兼作上述磁感应层，上述磁感应层具有大于上述磁轭中的上述连接部分以外的部分的保磁力。
21.权利要求15至权利要求20中的任何一项中所述的磁性存储器件，其特征在于，上述叠层体构成为电流沿着与叠层面正交的方向流动。
全文摘要
提供一种可有效地利用由流过导线的电流所形成的磁场稳定地进行信息的写入、而且可以稳定地保持所写入的信息的磁性存储器件。备有对应于写入比特线(5)和写入字线(6)的交叉的区域配置、构成为包围它们的周围的一部分或全部的磁轭(4)，和含有磁化方向因外界磁场而变化的第2磁性层(8)、与磁轭(4)磁连接的叠层体(S20)，由于第2磁性层(8)具有大于磁轭(4)的保磁力，磁轭(4)具有越接近第2磁性层(8)越大的保磁力，所以可以抑制磁轭(4)的残留磁化产生的影响，可以稳定地保持第2磁性层(8)的磁化方向。
文档编号H01L21/8246GK1591674SQ20041006866
公开日2005年3月9日 申请日期2004年9月3日 优先权日2003年9月5日
发明者羽立等 申请人:Tdk株式会社