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MAGNETIC STORAGE ELEMENT, MAGNETIC MEMORY, MAGNETIC RECORDING METHOD, MANUFACTURING METHOD FOR MAGNETIC STORAGE ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD FOR MAGNETIC MEMORY

Patent code P03A000427
File No. P2000-023-JP01
Posted date Oct 1, 2003
Application number P2001-150456
Publication number P2002-343943A
Patent number P3482469
Date of filing May 21, 2001
Date of publication of application Nov 29, 2002
Date of registration Oct 17, 2003
Inventor
  • (In Japanese)武笠 幸一
  • (In Japanese)澤村 誠
  • (In Japanese)末岡 和久
  • (In Japanese)廣田 榮一
  • (In Japanese)中根 了昌
  • (In Japanese)中村 基訓
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人北海道大学
Title MAGNETIC STORAGE ELEMENT, MAGNETIC MEMORY, MAGNETIC RECORDING METHOD, MANUFACTURING METHOD FOR MAGNETIC STORAGE ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD FOR MAGNETIC MEMORY
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new magnetic storage element capable of providing a practical MRAM together with a magnetic memory using it.
SOLUTION: A magnetic storage element 10 comprises a first magnetic thin film 1 wherein application of an external magnetic field generates a spin vortex, and a second magnetic thin film 2 comprising magnetization C almost vertical relative to a film surface above the first magnetic thin film 1. Between the first magnetic thin film 1 and the second magnetic thin film 2, an insulating layer 3 is formed to control (suppress) a current flowing the entire magnetic storage element 10. By applying a prescribed external magnetic field to the magnetic storage element 10, the spin vortex is generated in the first magnetic thin film 1, so that information is recorded according to the magnetizing direction which rises vertically at a nucleu part.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来、ランダムアクセスメモリ(RAM:Random Access Memory)としては、半導体素子を用いた半導体ランダムアクセスメモリ(半導体RAM)が主流であったが、このような半導体RAMは、苛酷な条件下で使用されると、その安定性が劣化するという問題があった。そして、この傾向は、半導体素子を小型して集積密度を向上させようとする場合においてより顕著となっていた。
したがって、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM:dynamic Random Access Memory)などの半導体RAMにおいては、安定した動作を実現するために、所定の電流を流してデータを保持するリフレッシュ動作などの余分な操作が必要とされている。また、余分な操作を必要としない半導体RAMにおいては、アクセスに長時間を要するという問題があった。
かかる観点より、近年、磁気記憶素子を用いた磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM:Magnetic Random Access Memory)が注目されている。MRAMは、磁化の向きに対応させて“0”、“1”の信号を記録するようにしたものである。前記磁化の向きは外部磁界を加えない限り不変であるため、MRAMは極めて高い安定性を示す。
このようなMRAMを構成する磁気記憶素子としては、GMR(巨大磁気抵抗:giant magnetoresistive)膜を用いたもの、TMR(トンネル磁気抵抗:tunneling magnetoresistive)膜を用いたものが提案されている。しかしながら、これらの磁気記憶素子は、“0”、“1”情報を読み出すために要求されるMR比などの磁気的特性が不十分であるために、実用に足るMRAMを実現することはできないでいた。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、ランダムアクセスメモリ(RAM)として好適に用いることのできる磁気記憶素子、磁気メモリ、並びに前記磁気記憶素子及び前記磁気メモリを用いた磁気記録方法、さらには、前記磁気記憶素子及び前記磁気メモリに対する製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
外部磁界の印加によりスピンボルテックスを生じる第1の磁性体薄膜と、この第1の磁性体薄膜の上方において、膜面と略垂直な磁化を有する第2の磁性体薄膜とを具えることを特徴とする、磁気記憶素子。

【請求項2】
 
前記第1の磁性体薄膜は、円柱状であることを特徴とする、請求項1に記載の磁気記憶素子。

【請求項3】
 
前記第1の磁性体薄膜は、パーマロイからなることを特徴とする、請求項1又は2に記載の磁気記憶素子。

【請求項4】
 
前記第1の磁性体薄膜の直径が、0.05μm~50μmであることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一に記載の磁気記憶素子。

【請求項5】
 
前記第1の磁性体薄膜の厚さが、1μm以下であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一に記載の磁気記憶素子。

【請求項6】
 
前記第2の磁性体薄膜は、コバルトからなることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一に記載の磁気記憶素子。

【請求項7】
 
前記第2の磁性体薄膜の厚さが、1μm以下であることを特徴とする、請求項1~6のいずれか一に記載の磁気記憶素子。

【請求項8】
 
前記第1の磁性体薄膜と前記第2の磁性体薄膜との間に、絶縁層を具えることを特徴とする、請求項1~7のいずれか一に記載の磁気記憶素子。

【請求項9】
 
前記絶縁層の厚さが、1nm~10nmであることを特徴とする、請求項8に記載の磁気記憶素子。

【請求項10】
 
請求項1~9のいずれか一に記載の磁気記憶素子を、所定の基板上において、平面状に複数配置したことを特徴とする、磁気メモリ。

【請求項11】
 
前記磁気記憶素子を囲むようにしてワイヤを配置したことを特徴とする、請求項10に記載の磁気メモリ。

【請求項12】
 
請求項1~9のいずれか一に記載の磁気記憶素子を、所定の基板上において平面状に複数配置するとともに、前記磁気記憶素子を囲むようにしてワイヤを配置し、このワイヤに所定の電流を流すことにより生じた順方向磁場によって前記磁気記憶素子中にスピンボルテックスを生じさせ、情報の磁気的な書き込みを行うようにしたことを特徴とする、磁気記録方法。

【請求項13】
 
前記ワイヤに所定の電流を流すことによって、前記順方向磁場と逆向きの逆方向磁場を生じさせ、この逆方向磁場によって磁気記録された前記磁気記憶素子中に逆方向のスピンボルテックスを生じさせ、情報の磁気的な書き換えを行うようにしたことを特徴とする、請求項12に記載の磁気記録方法。

【請求項14】
 
所定の基板上にレジスト膜を一様に形成する工程と、
前記レジスト膜に露光現像処理を施すことにより、前記所定の基板の主面が露出した開口部を有するレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを介して成膜処理を施すことにより、前記所定の基板の前記主面上に、外部磁界の印加によりスピンボルテックスを生じる第1の磁性体薄膜と、膜面と略垂直な磁化を有する第2の磁性体薄膜とを順次に積層して、前記第1の磁性体薄膜と、前記第2の磁性体薄膜とを具える磁気記憶素子を製造する工程と、を含むことを特徴とする、磁気記憶素子の製造方法。

【請求項15】
 
前記第1の磁性体薄膜と前記第2の磁性体薄膜との間に絶縁層を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項14に記載の磁気記憶素子の製造方法。

【請求項16】
 
所定の基板上にレジスト膜を一様に形成する工程と、
前記レジスト膜に露光現像処理を施すことにより、前記所定の基板の主面が露出した複数の開口部を有するレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを介して成膜処理を施すことにより、前記所定の基板の前記主面上に、外部磁界の印加によりスピンボルテックスを生じる第1の磁性体薄膜と、膜面と略垂直な磁化を有する第2の磁性体薄膜とを順次に積層して、前記第1の磁性体薄膜と、前記第2の磁性体薄膜とを具える複数の磁気記憶素子を製造する工程と、を含むことを特徴とする、磁気メモリの製造方法。

【請求項17】
 
前記第1の磁性体薄膜と前記第2の磁性体薄膜との間に絶縁層を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項16に記載の磁気メモリの製造方法。

【請求項18】
 
前記磁気記憶素子を囲むようにしてワイヤを形成する工程を含むことを特徴とする、請求項16又は17に記載の磁気メモリの製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2001150456thum.jpg
State of application right Registered
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