以下、添付図面を参照して、本発明の実� ��の形態に係る磁気メモリセル及びMRAMについ て説明する。本実施の形態に係る磁気メモリ セル及びMRAMは垂直磁気異方性を持つ磁性層� �用いた磁壁移動方式の磁気メモリセル及びMR AMである。

1.磁気メモリセルの構成
 図4A及び図4Bは、本実施の形態に係る磁気抵 抗素子(磁気メモリセル)の一例を示す平面図� ��び断面図である。その磁気抵抗素子2を磁気 メモリセルに用いた例について説明する。図 4Bは例えば“0”を記憶した場合を示す。ただ し、図4A及び図4Bにおいて、白丸と点及び白� �とバツの記号や白矢印は、各層における磁� �方向(紙面に対し垂直上方及び垂直下方や矢� ��方向)を示している(以下同じ)。

 磁気抵抗素子2は、強磁性体層である磁化記 録層10、ピン層30、及び、非磁性体層である� �ンネルバリヤ層32、トンネルバリヤ層32a、バ イアス磁性層34aを備えている。トンネルバリ ヤ層32は、磁化記録層10とピン層30に挟まれて いる。これら磁化記録層10、トンネルバリヤ� ��32、及びピン層30により磁気トンネル接合(MT J)が形成されている。
ピン層30は第1ピン磁性層34、非磁性層31、第2� ��ン磁性層33から構成されている。第1ピン磁� ��層34の磁化方向と第2ピン磁性層33の磁化方� �とは互いに反平行である。この反平行の磁� �は、非磁性層としてはRu、Cuなど用い、2つの 磁性層間に反強磁性的な結合を作用させるこ とにより得ることができる。また、2つの磁� �層の保磁力を異ならせることによっても得� �ことができる。反平行な磁化配置において� �、2つの強磁性層の磁化を最適化することに� ��り、ピン層30から磁化記録層10への漏洩磁界 を抑制することができる。

 ピン層30の磁化の向き(第1ピン磁性層34と� ��2ピン磁性層33の磁化の向き)は、書込み、及 び、読出し動作によって変化しない。そのた め、ピン層30の磁気異方性は磁化記録層10よ� �も大きいことが望ましい。これは、磁化記� �層10とピン層30とについて、材料及び/又は組 成を互いに変えることにより実現することが できる。また、ピン層30におけるトンネルバ� ��ヤ層32とは反対側の面に反強磁性体層を積� �し、磁化をピン止めすることによっても実� �することができる。 

 磁化記録層10は基板面に垂直な方向(±Z方� ��)の異方性を持ち、材料としては、Fe、Co、Ni のうちから選択される少なくとも一つ以上の 材料を含むことが望ましい。さらに、PtやPd� �含むことで垂直磁気異方性を安定化するこ� �ができる。これに加えて、B、C、N、O、Al、Si 、P、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru� �Rh、Ag、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Au、Smなどを添� ��することによって所望の磁気特性が発現さ� ��るように調整することができる。具体的に� ��Co、Co-Pt、Co-Pd、Co-Cr、Co-Pt-Cr、Co-Cr-Ta、Co-Cr-B 、Co-Cr-Pt-B、Co-Cr-Ta-B、Co-V、Co-Mo、Co-W、Co-Ti、C o-Ru、Co-Rh、Fe-Pt、Fe-Pd、Fe-Co-Pt、Fe-Co-Pd、Sm-Co� �どが例示される。この他、Fe、Co、Niのうち� �ら選択される少なくとも一つの材料を含む� �が、異なる層と積層されることにより垂直� �向の磁気異方性を発現させることもできる� �具体的にはCo/Pd、Co/Pt、Fe/Auの積層膜などが� �示される。

 バイアス磁性層34a、ピン層30における第1� ��ン磁性層34及び第2ピン磁性層33、は、磁化� �録層10と同様な材料を用いることが出来る。 そして、バイアス磁性層34a、ピン層30におけ� ��第1ピン磁性層34及び第2ピン磁性層33は、垂� ��磁気異方性を持つことが望ましい。

 トンネルバリヤ層32、は、Al ₂ O ₃ 膜やMgO膜等の薄い絶縁膜である。非磁性層31� ��、上述のようにRu膜やCu膜やなどの薄い絶縁 膜である。磁化記録層10及びピン層30の一部� �特にトンネルバリヤ層32と接する部分にCoFe� �CoFeBなどTMR効果の大きな材料を用いても良い 。 

 図4A及び図4Bに示されるように、本実施の 形態に係る磁化記録層10は、第1磁化固定領域 11a、第2磁化固定領域11b、及び磁化反転領域13 を有している。この磁化反転領域13は、ピン� ��30とオーバーラップするように形成されて� �る。言い換えれば、磁化記録層10の磁化反転 領域13の一部が、トンネルバリヤ層32を介し� �ピン層30に接続されている。一方、第1磁化� �定領域11a及び第2磁化固定領域11bの少なくと� ��一方には、バイアス磁性層34aがオーバーラ� ��プするように形成されている。言い換えれ� ��、第1磁化固定領域11a及び第2磁化固定領域11 bの少なくとも一方がトンネルバリヤ層32aを� �してバイアス磁性層34aに接続されている。

 バイアス磁性層34aからの漏洩磁界は後述� ��ように磁化固定領域の磁化を初期化し、磁� ��位置を初期化するために利用される。なお� ��バイアス磁性層34aはピン層30を構成する磁� �層の一方である第2ピン磁性層34と同層とし� �形成することができる。例えば、まず、磁� �記録層用膜、バリア層用膜、第1ピン磁性層� ��膜、非磁性層用膜、第2ピン磁性層用膜を連 続成膜する。その後、ピン層30及びバイアス� ��性層34aを残す領域を同時にパターニングす� ��。続いて、バイアス磁性層34aを残す領域の� ��第2ピン磁性層用膜をエッチングする。その ようなプロセスにより、図4A及び図4Bのよう� �構成が得られる。すなわち、第1ピン磁性層3 4とバイアス磁性層34aとは、同じ第1ピン磁性� ��用膜を用いて、同時に形成される。このと� ��、バイアス磁性層34aを残す領域の非磁性層� ��膜はエッチングしてもしなくてもよい。な� ��、このようにして作成した磁気抵抗素子2に おいては、バイアス磁性層34aと磁化記録層10� ��の間にピン層30部分と同様にバリア層32aが� �成されることに注意されたい。 

 後述する初期化動作により、第1磁化固定 領域11aと第2磁化固定領域11bの磁化は、互い� �反平行な方向に固定される。尚、「磁化が� �定されている」とは、書き込み動作の前後� �磁化の方向が変わらないことを意味する。� �き込み動作中に、それら磁化固定領域の一� �の磁化の方向が変化しても、書き込み動作� �了後には元に戻る。 

 一方、磁化反転領域13の磁化の向きは反� �可能であり、+Z方向あるいは-Z方向である。� ��まり、磁化反転領域13の磁化は第1ピン磁性� ��34の磁化と平行あるいは反平行になること� �許される。図4Bのように磁化反転領域13の磁� ��の向きが-Z方向の場合、磁化反転領域13と第 1磁化固定領域11aが1つの磁区(magnetic domain)を� ��成し、第2磁化固定領域11bが別の磁区を形成 する。つまり、第2磁化固定領域11bと磁化反� �領域13との間に磁壁(domain wall)12が形成され� �。一方、磁化反転領域13の磁化の向きが+Z方� ��の場合、磁化反転領域13と第2磁化固定領域1 1bが1つの磁区を形成し、第1磁化固定領域11a� �別の磁区を形成する。つまり、第1磁化固定� ��域11aと磁化反転領域13との間に磁壁(図示さ� ��ず)が形成される。 

 なお、第1磁化固定領域11aと第2磁化固定領� �11bとは、図4Aに示されるように磁化反転領域 13と比較して幅広い形状をしている。これは� ��1磁化固定領域11a及び第2磁化固定領域11bと� �化反転領域13との境界に磁壁12のピンニング� ��イトを形成するためである。すなわち、磁� ��のエネルギーは素子(磁気記録層10)の幅にほ ぼ比例するので、磁化固定領域11a、11b(幅が� �きくエネルギーが大きい)に生じた磁壁は磁� ��反転領域13(幅が小さくエネルギーが小さい) に移動することは容易である。それに対し、 磁化反転領域13(エネルギーが小さい)に生じ� �磁壁は磁化固定領域11a、11b(エネルギーが大� ��い)に移動することは困難である。したがっ て、磁壁12の移動は、磁化反転領域13内に限� �される。また、磁化固定領域11a、11bにおけ� �磁化反転領域13からはみ出した部分(磁化固� �領域11a、11bにおける磁化反転領域13よりも幅 広な部分)からの静磁界により、磁壁12は第1� �化固定領域11a及び第2磁化固定領域11bのいず� ��か一方と磁化反転領域13との境界にピン止� �される。
 なお、ピンニングサイトは、図3Aで示した� �うなくびれを用いることにより形成するこ� �もできる。 

 2.磁化固定領域の初期化 
 次に、本実施の形態に係る磁気抵抗素子の� ��期化方法について、図面を参照して説明す� ��。ここでは、第1ピン磁性層34、第2ピン磁性 層33、磁化記録層10の磁性膜の特性に応じて� �(1)第1の初期化方法、及び、(2)第2の初期化方 法について説明する。

(1)第1の初期化方法
 図5A~図5Cは、本実施の形態に係る磁気抵抗� �子(磁気メモリセル)の第1の初期化方法を示� �断面図である。第1の初期化方法として、第1 ピン磁性層34と第2ピン磁性層33との間の反強� ��性結合が十分大きく、かつ、各ピン磁性層3 4、33、バイアス磁性層34aの磁性膜の保磁力が 磁化記録層10の保磁力よりも大きい場合につ� ��て述べる。

 まず、図5Aに示されるように、+Z方向に十 分に大きな磁界H1を印加する。その後、その� ��界H1を取り除く。それにより、第1ピン磁性� ��34以外の各層(第2ピン磁性層33、第1磁化固定 領域11a、第2磁化固定領域11b、磁化反転領域13 、バイアス磁性層34a)の磁化を+Z方向に向ける (Step1)。このとき、第1ピン磁性層34は第2ピン� ��性層33との反強磁性結合のため-Z方向を向く 。なお、第1ピン磁性層34及び第2ピン磁性層33 のうち、いずれが-Z方向を向き、いずれが+Z� �向を向くかは2つのピン磁性層の磁気モーメ� ��トの大きさにより定まる。磁化自由層とし� ��の磁化反転領域13への漏洩磁界を低減する� �点からは、第2ピン磁性層33の磁気モーメン� �は、第1ピン磁性層34の磁気モーメントより� �大きいことが望ましい。この場合、第1ピン� ��性層34の磁化が-Z方向を向く。

 次に、図5Bに示されるように、-Z方向に磁 界H2(<H1)を印加して行く。それにより、磁� �記録層10のうち、第1磁化固定領域11a内のバ� �アス磁性層34a近傍を除いた領域において磁� �が反転し、-Z方向を向く(Step2)。バイアス磁� �層34aの磁化が反転しないのは、バイアス磁� �層34aの保磁力が十分大きく、磁界H2では反転 させられないからである。第1磁化固定領域11 a内のバイアス磁性層34a近傍の磁化が反転し� �いのは、バイアス磁性層34aからの正(+Z方向)� ��漏洩磁界のため反転し難いためである。こ� ��により、第1磁化固定領域11aのバイアス磁性 層34a近傍の磁化が反転していない領域と、第 1磁化固定領域11aの磁化が反転した領域との� �に磁壁12が形成される。

 次に、図5Cに示されるように、+Z方向に磁 界H3(<H1)を印加する。それにより、第1磁化� ��定領域11a内のバイアス磁性層34a近傍に形成� ��れた磁壁12は磁化記録層10の中を+X方向に移� ��して行く。既述のように、幅の大きい磁化� ��定領域11aの磁壁12は幅の小さい磁化反転領� �13に移動することは容易であり、幅の小さい 磁化反転領域13の磁壁12は幅の大きい磁化固� �領域11bへ移動することは困難である。した� �って、磁壁12は、磁化反転領域13と第2磁化固 定領域11bとの境界にあるピンニングサイトに より拘束され停止する(Step3)。このとき、第1� ��化固定領域11aと第2磁化固定領域11bの磁化は 互いに反平行になり、磁壁12は磁化反転領域1 3と第2磁化固定領域11bの境界にのみ形成され� ��初期化が実現される。

(2)第2の初期化方法
 図6A~図6Dは、本実施の形態に係る磁気抵抗� �子(磁気メモリセル)の第2の初期化方法を示� �断面図である。第2の初期化方法として、第1 ピン磁性層34と第2ピン磁性層33との間の反強� ��性結合が小さく、かつ、保磁力は第2ピン磁 性層33>第1ピン磁性層34、バイアス磁性層34a >磁化記録層10の順に大きい場合について述 べる。

 まず、図6Aに示されるように、+Z方向に十 分大きな磁界H4を印加する。その後、その磁� ��H4を取り除く。それにより、全ての層(第2ピ ン磁性層33、第1ピン磁性層34、第1磁化固定領 域11a、第2磁化固定領域11b、磁化反転領域13、 バイアス磁性層34a)の磁化を+Z方向に向ける(St ep1)。

 次に、図6Bに示されるように、-Z方向に磁 界H5(<H4)を印加する。それにより、第2ピン� ��性層33以外の層(第1ピン磁性層34、第1磁化固 定領域11a、第2磁化固定領域11b、磁化反転領� �13、バイアス磁性層34a)の磁化が反転し、-Z方 向を向く(Step2)。第2ピン磁性層33の磁化が反� �しないのは、第2ピン磁性層33の保磁力が十� �大きく、磁界H5では反転させられないからで ある。

 次に、図6Cに示されるように、+Z方向に磁 界H6(<H5)を印加する。それにより、磁化記� �層のうち、第1磁化固定領域11a内のバイアス� ��性層34a近傍を除いた領域において磁化が反� ��し、+Z方向を向く(Step3)。バイアス磁性層34a� ��磁化が反転しないのは、バイアス磁性層34a� ��保磁力が十分大きく、磁界H6では反転させ� �れないからである。第1磁化固定領域11a内の� ��イアス磁性層34a近傍の磁化が反転しないの� ��、バイアス磁性層34aからの負(-Z方向)の漏洩 磁界のため反転し難いためである。これによ り、第1磁化固定領域11aのバイアス磁性層34a� �傍の磁化が反転していない領域と、第1磁化� ��定領域11aの磁化が反転した領域との間に磁� ��12が形成される。

 次に、図6Dに示されるように、-Z方向に磁 界H7(<H4)を印加する。それにより、第1磁化� ��定領域11a内のバイアス磁性層34a近傍に形成� ��れた磁壁12は磁化記録層10の中を+X方向に移� ��して行く。既述のように、幅の大きい磁化� ��定領域11aの磁壁12は幅の小さい磁化反転領� �13に移動することは容易であり、幅の小さい 磁化反転領域13の磁壁12は幅の大きい磁化固� �領域11bへ移動することは困難である。した� �って、磁壁12は、磁化反転領域13と第2磁化固 定領域11bとの境界にあるピンポテンシャルに より拘束され停止する(Step4)。このとき、第1� ��化固定領域11aと第2磁化固定領域の磁化は互 いに反平行になり、磁壁12は磁化反転領域13� �第2磁化固定領域11bの境界にのみ形成され、� ��期化が実現される。

 以上述べた第1の初期化動作及び第2の初� �動作において、磁界方向を全て反対方向に� �定しても、所望の初期状態が得られること� �言うまでもない。

 3.書込み動作
 次に、磁気抵抗素子(磁気メモリセル)に対� �るデータの書込み原理を説明する。
 図7は、本実施の形態に係る磁気抵抗素子(� �気メモリセル)に対するデータの書込み原理� ��示す断面図である。データ書き込みは、ス� ��ン注入を利用した磁壁移動方式で行われる� ��書き込み電流Iwは、MTJを貫通する方向では� �く、磁気記録層10内を平面的に流れる。その 書き込み電流Iwは、第1磁気固定領域11aに接続 された電流供給端子14a、及び、第2磁気固定� �域11bに接続された電流供給端子14bのいずれ� �一方から磁気記録層10に供給される。図7に� �ける(a)に示されるように、磁化反転領域13と 第1ピン磁性層34の磁化の向きが平行である状 態が、データ“0”に対応付けられている。� �ータ“0”状態において、磁化反転領域13の� �化の向きは-Z方向である。磁壁12は、磁化反� ��領域13と第2磁化固定領域11bとの境界に存在� ��る。一方、図7における(c)に示されるように 、磁化反転領域13と第1ピン磁性層34の磁化の� ��きが反平行である状態が、データ“1”に対 応付けられている。データ“1”状態におい� �、磁化反転領域13の磁化の向きは+Z方向であ� ��。磁壁12は、磁化反転領域13と第1磁化固定� �域11aとの境界に存在する。

 データ“1”の書き込み動作時、第1書き� �み電流Iw1が、電流供給端子14aから供給され� �第1磁化固定領域11aから磁化反転領域13を通� �て第2磁化固定領域11bに流れ、電流供給端子1 4bから送出される(図7における(b))。この場合� ��磁化反転領域13には、第2磁化固定領域11bか� ��スピン電子が注入される。注入された電子� ��スピンは、磁化反転領域13と第2磁化固定領� ��11bとの境界にある磁壁12を第1磁化固定領域1 1aの方向に駆動する。その結果、磁化反転領� ��13の磁化の向きは、+Z方向へスイッチする。 つまり、スピントランスファー効果により、 磁化反転領域13の磁化が反転し、その磁化の� ��きが+Z方向に変わる。そして、磁壁12は、磁 化反転領域13と第1磁化固定領域11aとの境界に 移動する(図7における(c))。

 一方、データ“0”の書き込み動作時、第 2書き込み電流Iw2が、電流供給端子14bから供� �され、第2磁化固定領域11bから磁化反転領域1 3を通って第1磁化固定領域11aに流れ、電流供� ��端子14aから送出される(図7における(d))。こ� ��場合、磁化反転領域13には、第1磁化固定領� ��11aからスピン電子が注入される。注入され� ��電子のスピンは、磁化反転領域13と第1磁化� ��定領域11aとの境界にある磁壁12を第2磁化固� ��領域11bの方向に駆動する。その結果、磁化� ��転領域13の磁化の向きは、-Z方向へスイッチ する。つまり、スピントランスファー効果に より、磁化反転領域13の磁化が反転し、その� ��化の向きが-Z方向に変わる。そして、磁壁12 は、磁化反転領域13と第2磁化固定領域11bとの 境界に移動する(図7における(a))。

 このように、磁気記録層10内を平面的に� �れる書き込み電流Iw1,Iw2によって、磁化反転� ��域13の磁化の方向がスイッチする。第1磁化� ��定領域11a及び第2磁化固定領域11bは、異なる スピンを有する電子の供給源の役割を果たし ている。

 この場合、磁気記録層10は、垂直磁気異� �性材料により形成されている。そのため、� �き込み電流Iw1,Iw2に対して磁気記録層10の各� �域の磁化方向は垂直である。従って、書き� �み電流Iw1、Iw2の大きさを著しく低減するこ� �ができる。

 4.読出し動作
 次に、磁気抵抗素子(磁気メモリセル)に対� �るデータの読出し原理を説明する。データ� �み出し動作時、読み出し電流は、ピン層30(� �1ピン磁性層34、非磁性層31、第2ピン磁性層33 )と磁化反転領域13との間を流れるように供給 される。例えば、読み出し電流は、電流供給 端子14a、14bのいずれか一方から供給される。 そして、磁化固定領域11a、11bのいずれか一方 、磁化反転領域13、及びトンネルバリヤ層32� �経由してピン層30(第1ピン磁性層34、非磁性� �31、第2ピン磁性層33)へ流れ、第2ピン磁性層3 3上部の端子(図示されず)から送出される。あ るいは、読み出し電流は、第2ピン磁性層33上 部の端子から供給される。そして、ピン層30( 第2ピン磁性層33、非磁性層31、第1ピン磁性層 34)、トンネルバリヤ層32、及び磁化反転領域1 3を経由して磁化固定領域11a、11bのいずれか� �方へ流れ、電流供給端子14a、14bのいずれか� �方から送出される。

 データ“0”が記憶されている(図7におけ� ��(a)参照)場合、第1ピン磁性層34の磁化は-Z方� ��に固定されている。磁化反転領域13の磁化� �向も同様に-Z方向である。すなわち、両磁化 方向は平行である。したがって、上記読出し 電流を流すことにより、磁気抵抗素子のデー タとして、低抵抗値すなわちデータ“0”読� �出される。一方、データ“1”が記憶されて� ��る(図7における(d)参照)場合、第1ピン磁性層 34の磁化は-Z方向に固定されている。磁化反� �領域13の磁化方向は+Z方向である。すなわち� ��両磁化方向は反平行である。したがって、� ��記読出し電流を流すことにより、磁気抵抗� ��子のデータとして、高抵抗値すなわちデー� ��“1”読み出される。

5. 変形例
 図8は、本実施の形態に係る磁気抵抗素子(� �気メモリセル)の変形例を示す断面図である� ��磁気抵抗素子2aは、強磁性体層である磁化� �録層10、ピン層30b、及び、非磁性体層である トンネルバリヤ層32bを備えている。トンネル バリヤ層32bは、磁化記録層10とピン層30bに挟� ��れている。これら磁化記録層10、トンネル� �リヤ層32b、及びピン層30bによって磁気トン� �ル接合(MTJ)が形成されている。さらに、ピン 層30bは第1ピン磁性層34b、非磁性層31b、第2ピ� ��磁性層33bから構成されている。第1ピン磁性 層34bと第2ピン磁性層33bの磁化方向は互いに� �平行である。また、第1ピン磁性層34b(及びト ンネルバリヤ層32b)は、磁化自由層10のほぼ全 領域とオーバーラップしている。しかし、第 2ピン磁性層33bは磁化自由層10の一部において オーバーラップしていない。ここで、バイア ス磁性層は、第1ピン磁性層34bと一体である� �みなすことが出来る。また、この磁気抵抗� �子2aの磁化記録層10の平面形状は、図4Aと概� �同じである。

 本変形例の磁化固定領域11a、11bの磁化方� ��の初期化は、図5A~図5Cに示した方法と同様� �行うことができる。本変形例においては、� �4A及び図4Bに示した例と比較して、磁気トン� ��ル接合(MTJ)の領域が大きくなるという特長� �ある。ピン層30bからの漏洩磁界はピン層30b� �面積に反比例して大きくなるので、本変形� �においては磁化固定領域11a、11bの初期化が� �易であることに加え、漏洩磁界の影響がよ� �小さいという効果がある。

 図9は本実施の形態に係る磁気抵抗素子(� �気メモリセル)の別の変形例を示す断面図で� ��る。磁気抵抗素子2bは、第2ピン磁性層34c、� ��磁性層31c、磁化記録層10、トンネルバリヤ� �32c、第1ピン磁性層33cが順次積層されている� ��磁気トンネル接合(MTJ)は磁化記録層10、トン ネルバリヤ層32c、第1ピン磁性層33cから構成� �れる。第1ピン磁性層33cと第2ピン磁性層34cは 互いに反平行な磁化をもち、磁化記録層10と� ��2ピン磁性層34cは全体で、第1ピン磁性層33c� �一部を除いてオーバーラップしている。こ� �で、バイアス磁性層は、第1ピン磁性層34bと� ��体であるとみなすことが出来る。また、こ� ��磁気抵抗素子2aの磁化記録層10の平面形状は 、図4Aと概ね同じである。

 本変形例の磁化固定領域11a、11bの磁化方� ��の初期化は、図6A~図6Dに示した方法と同様� �行うことができる。本変形例においては、� �化記録層10に対して、第1ピン磁性層33c、及� �、第2ピン磁性層34cを対称に配置することが� ��能になるので、磁化固定領域11a、11bの初期� ��が容易であることに加え、磁化記録層10へ� �ピン磁性層からの漏洩磁界の影響がより小� �いという効果がある。

6.MRAMの構成 
 図10は、本実施の形態に係るMRAMの構成の一� ��を示すブロック図である。図10において、MR AM60は、複数の磁気メモリセル1がマトリック� ��状に配置されたメモリセルアレイ61を有し� �いる。このメモリセルアレイ61は、データの 記録に用いられる磁気メモリセル1と共に、� �ータ読み出しの際に参照されるリファレン� �セル1rを含んでいる。リファレンスセル1rの� ��造は、磁気メモリセル1と同じである。

 各磁気メモリセル1は、図4A及び図4B(図8、 図9)に示された磁気抵抗素子2(2a~2bを含む)に� �え、選択トランジスタTR1、TR2を有している� �選択トランジスタTR1のソース/ドレインの一� ��は、第1磁化固定領域11aの電流供給端子14aに 接続され、他方は第1ビット線BL1に接続され� �いる。選択トランジスタTR2のソース/ドレイ� ��の一方は、第2磁化固定領域11bの電流供給端 子14bに接続され、他方は第2ビット線BL2に接� �されている。選択トランジスタTR1、TR2のゲ� �トはワード線WLに接続されている。磁気メモ リセル1のピン層30は、配線69を介して図のよ� ��にグランド線Gに接続されている。

 ワード線WLは、Xセレクタ62に接続されて� �る。Xセレクタ62は、データの書込み動作時� �及び読出し動作時において、対象メモリセ� �1sにつながるワード線WLを選択ワード線WLsと� ��て選択する。第1ビット線BL1はY側電流終端� �路64に接続されており、第2ビット線BL2はYセ� ��クタ63に接続されている。Yセレクタ63は、� �象メモリセル1sにつながる第2ビット線BL2を� �択第2ビット線BL2sとして選択する。Y側電流� �端回路64は、対象メモリセル1sにつながる第1 ビット線BL1を選択第1ビット線BL1sとして選択� ��る。

 Y側電流源回路65は、データ書込み動作時� ��選択第2ビット線BL2sに対し、所定の書き込� �電流(Iw1,Iw2)の供給又は引き込みを行う。Y側� ��源回路66は、データ書き込み動作時、Y側電� ��終端回路64に所定の電圧を供給する。その� �果、書き込み電流(Iw1,Iw2)は、Yセレクタ63へ� �れ込む、あるいは、Yセレクタ63から流れ出� �。これらXセレクタ62、Yセレクタ63、Y側電流� ��端回路64、Y側電流源回路65、及びY側電源回� ��66は、磁気メモリセル1に書き込み電流Iw1,Iw2 を供給するための「書き込み電流供給回路」 を構成している。

 データ読み出し動作時、第1ビット線BL1は “Open”に設定される。読み出し電流負荷回� �67は、選択第2ビット線BL2sに所定の読み出し� ��流を流す。また、読み出し電流負荷回路67� �、リファレンスセル1rにつながるリファレン ス第2ビット線BL2rに所定の電流を流す。セン� ��アンプ68は、リファレンス第2ビット線BL2rの 電位と選択第2ビット線BL2sの電位の差に基づ� ��て、対象メモリセル1sからデータを読み出� �、そのデータを出力する。

 以上述べたように、本発明では、磁化記� ��層の磁気異方性が垂直方向である電流駆動� ��壁移動型MRAMにおいて、上記構成を用いるこ とによりピン層、磁化記録層の磁化固定領域 及び磁壁の位置の初期化を容易に行うことが 可能となる。それにより、上記初期化方法を 用いることで、磁化記録層の磁化固定領域及 び磁壁の位置の初期化を容易に行うことがで きる。

 本発明によれば、垂直磁気異方性を持つ� ��性層を用いた磁壁移動方式のMRAMにおいて、 磁化固定領域、及び、磁壁位置の初期化が容 易におこなうことが可能になる。その結果、 書込み電流が低減された低消費電力の磁気ラ ンダムアクセスメモリを提供することができ る。

 本発明は上記各実施の形態に限定されず� ��本発明の技術思想の範囲内において、各実� ��の形態は適宜変形又は変更され得ることは� ��らかである。

 また、本発明はいくつかの実施の形態と� ��せて上述されたが、これらの実施の形態は� ��発明を説明するために単に提供されたもの� ��あることは当業者にとって明らかであり、� ��義を限定するように添付の請求項を解釈す� ��ために用いてはならない。

 この出願は、2007年12月18日に出願された� �許出願番号2007-326204号の日本特許出願に基づ いており、その出願による優先権の利益を主 張し、その出願の開示は、引用することによ り、そっくりそのままここに組み込まれてい る。