[發(fā)明專利]磁記錄元件、磁存儲(chǔ)器、磁記錄方法、用于制作磁記錄元件的方法以及用于制作磁存磁存儲(chǔ)器的方法

無效

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• 申請日: 2002-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN1387195A
• 公開（公告）日: 2002-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武笠幸一;澤村誠;末岡和久;廣田榮一;中根了昌;中村基訓(xùn)
• 申請（專利權(quán)）人: 北海道大學(xué)
• 主分類號(hào): G11C11/15
• 分類號(hào): G11C11/15
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 李德山

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁記錄元件和優(yōu)選地用于隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)的磁存儲(chǔ)器，以及利用該磁記錄元件和磁存儲(chǔ)器的磁記錄方法以及用于制作該磁記錄介質(zhì)和磁存儲(chǔ)器的方法。

背景技術(shù)

通常，組成指定半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(半導(dǎo)體RAM)主要被用作隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。如果這樣一種半導(dǎo)體RAM被用在苛刻條件下，穩(wěn)定性可能下降。當(dāng)該半導(dǎo)體元件被小型化時(shí)，在穩(wěn)定性方面下降的趨勢變得突出。

因此，在半導(dǎo)體RAM，如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)中要求一種附加處理，如指定流過的電流來保存數(shù)據(jù)并因此實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定操作的刷新操作。在另一種半導(dǎo)體RAM中不需要這樣一種附加處理，存取時(shí)間被延長。

在這種觀點(diǎn)中，近來注意到使用磁記錄元件的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)。在該MRAM中，記錄了與磁化方向一致的信號(hào)“0”或“1”。由于只有在外部磁場應(yīng)用到該MRAM的情況下才改變該磁化方向，在MRAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)非常穩(wěn)定的被保存。

如具有GMR(巨磁阻)膜或TMR(隧道式磁阻)膜的磁記錄元件被用于該MRAM。讀出數(shù)據(jù)“0”和“1”的磁性如MR比率，實(shí)際上沒有實(shí)現(xiàn)可用的MRAM。

發(fā)明概述

本發(fā)明的目的是提供實(shí)際上用于MRAM的一種新磁記錄元件和使用該磁記錄元件的磁存儲(chǔ)器。

本發(fā)明的另一目的是提供使用該磁記錄介質(zhì)和磁存儲(chǔ)器的的磁記錄方法，以及用于制作該磁記錄元件和磁存儲(chǔ)器的方法。

第一磁膜，用于通過外部磁場生成旋轉(zhuǎn)渦流，以及

第二磁膜，在第一磁膜上，具有在其中央實(shí)質(zhì)上垂直于其表面的磁化。

發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)真地研究以便開發(fā)實(shí)際上可用于MRAM的一種新的磁記錄介質(zhì)。因此，他們發(fā)現(xiàn)能獲得這樣一種磁記錄介質(zhì)，只要將通過外部磁場來生成旋轉(zhuǎn)渦流的第一磁膜以及具有在其中央垂直到其表面的磁化的第二磁膜層疊。

圖1和2是根據(jù)本發(fā)明，表示一種磁記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和2所示的磁記錄介質(zhì)10，包括通過外部磁場來生成旋轉(zhuǎn)渦流的第一磁膜1以及在第一磁膜1上形成的，具有垂直于其表面的磁化C的第二磁膜2。在這里，第二磁膜2的磁化從在其中央的垂直磁化變化到其外圍的縱向磁化，在此未示出。另外，絕緣層3形成在第一磁膜1和第二磁膜之間以控制(抑制)通過磁記錄介質(zhì)10的電流。

當(dāng)外部磁場被正向施加到第一磁膜1時(shí)，在A方向生成一旋轉(zhuǎn)渦流，在旋轉(zhuǎn)渦流的中央在B方向生成指定的垂直磁化。另一方面，當(dāng)外部磁場被反向應(yīng)用到第一磁膜1時(shí)，在D方向生成一旋轉(zhuǎn)渦流，在與B方向相反的方向E生成指定磁化。

在圖1中，第一磁膜1的磁化B和第二磁膜2的磁化C是平行的，在圖2中，第一磁膜1的磁化B和第二磁膜的磁化E是逆平行的。因此，滿足如圖1所示的磁化狀態(tài)的情況下比滿足如圖2所示的磁化狀態(tài)下有更多電流流過。

因此，如果數(shù)據(jù)“0”和“1”根據(jù)第一磁膜1的磁化方向被記錄，磁化狀態(tài)能被讀出作為通過該磁記錄介質(zhì)的電流總量。

即，在本發(fā)明的磁記錄元件中，磁記錄在第一磁膜的旋轉(zhuǎn)渦流的磁化方向被執(zhí)行，且磁讀出在通過該磁記錄元件的電流總量上被執(zhí)行，與傳統(tǒng)的MRAM因此，根據(jù)本發(fā)明，從該磁記錄元件能獲得一種新的結(jié)構(gòu)的MRAM。根據(jù)本發(fā)明，一種磁存儲(chǔ)器被構(gòu)造，以便根據(jù)本發(fā)明多個(gè)磁記錄元件被配置在指定基片上。根據(jù)本發(fā)明，實(shí)際上MRAM是由這樣一種磁存儲(chǔ)器構(gòu)成的。

在此，術(shù)語“旋轉(zhuǎn)渦流”指在薄膜中垂直生成的磁化狀態(tài)。磁記錄元件和磁存儲(chǔ)器的幾個(gè)首選實(shí)施例將在此后描述。而且，利用該磁記錄介質(zhì)和磁存儲(chǔ)器的磁記錄方法，以及用于制作該磁記錄元件和磁存儲(chǔ)器的方法將在此后描述。

附圖說明

為更好地理解本發(fā)明，參考附圖來說明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明，表示一磁記錄元件的結(jié)構(gòu)視圖，

圖2是根據(jù)本發(fā)明，表示一磁記錄元件的另一結(jié)構(gòu)視圖，

圖3是根據(jù)本發(fā)明，表示一磁存儲(chǔ)器的示意圖，

圖4是根據(jù)本發(fā)明，表示在磁記錄元件的制作方法中一步驟的橫截面圖，

圖5是在如圖4的步驟后表示一步驟的橫截面圖，

圖6是在如圖5的步驟后表示一步驟的橫截面圖，

圖7是在如圖6的步驟后表示一步驟的橫截面圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明將參考附圖詳細(xì)說明。第一磁膜的外形并沒有限制，但最好是如圖1和圖2那樣的圓形板。在這種情形，在第一磁膜1中能容易形成旋轉(zhuǎn)渦流。