Magnetoresistive Elemente, auch Magnetowiderstandselement ge- nannt, werden zunehmend als Sensorelement oder als Speichere- lement fur Speicherzellenanordnungen, sogenannte MRAM, ver- wendet (siehe S. Mengel, Technologieanalyse Magnetismus Band 2, XMR-Technologien, Herausgeber VDI Technologiezentrum Phy- sikalische Technologien, August 1997). Als magnetoresistives Element wird in der Fachwelt eine Struktur verstanden, die mindestens zwei ferromagnetische Schichten und eine dazwi- schen angeordnete nichtmagnetische Schicht aufweisen. Je nach Aufbau der Schichtstruktur wird dabei unterschieden zwischen GMR-Element, TMR-Element und CMR-Element.

Der Begriff GMR-Element wird in der Fachwelt fur Schichtstrukturen verwendet, die mindestens zwei ferromagne- tische Schichten und eine dazwischen angeordnete nichtmagne- tische, leitende Schicht aufweisen und den sogenannten GMR- (giant magnetoresistance) Effekt zeigen. Unter dem GMR-Effekt wird die Tatsache verstanden, daR der elektrische Widerstand des GMR-Elementes abhangig davon ist, ob die Magnetisierungen in den beiden ferromagnetischen Schichten parallel oder anti- parallel ausgerichtet sind. Der GMR-Effekt ist im Vergleich zum sogenannten AMR- (anisotropic magnetoresistance) Effekt groR. Als AMR-Effekt wird die Tatsache verstanden, daR der Widerstand in magnetisierten Leitern parallel und senkrecht zur Magnetisierungsrichtung verschieden ist. Bei dem AMR- Effekt handelt es sich um einen Volumeneffekt, der in ferro- magnetischen Einfachschichten auftritt.

Der Begriff TMR-Element wird in der Fachwelt fur Tunneling Magnetoresistance Schichtstrukturen verwendet, die mindestens zwei ferromagnetische Schichten und eine dazwischen angeord- nete isolierende, nichtmagnetische Schicht aufweisen. Die

isolierende Schicht ist dabei so dunn, daR es zu einem Tun- nelstrom zwischen den beiden ferromagnetischen Schichten kommt. Diese Schichtstrukturen zeigen ebenfalls einen magne- toresistiven Effekt, der durch einen spinpolarisierten Tun- nelstrom durch die zwischen den beiden ferromagnetischen Schichten angeordnete isolierende, nichtmagnetische Schicht bewirkt wird. Auch in diesem Fall ist der elektrische Wider- stand des TMR-Elementes abhangig davon, ob die Magnetisierun- gen in den beiden ferromagnetischen Schichten parallel oder antiparallel ausgerichtet sind. Die relative Widerstandsande- rung betragt dabei etwa 6 Prozent bis ca. 30 Prozent.

Ein weiterer Magnetowiderstandseffekt, der wegen seiner Grole (relative Widerstandsanderung von 100 bis 400 Prozent bei Raumtemperatur) Collosal Magnetoresistance-Effekt (CMR- Effekt) genannt wird, erfordert wegen seiner hohen Koezitiv- krafte ein hohes Magnetfeld zum Umschalten zwischen den Ma- gnetisierungszustanden.

In US-5 477 482 ist vorgeschlagen worden, die ferromagneti- schen Schichten und die nichtmagnetische Schicht eines CMR- Elements ringförmig auszubilden, wobei die Ringe aufeinander gestapelt oder konzentrisch ineinander angeordnet sind.

Es ist vorgeschlagen worden (siehe zum Beispiel S. Tehrani et al, IEDM 96-193 und D. D. Tang et a, IEDM 95-997), GMR- Elemente bzw. TMR-Elemente als Speicherelemente in einer Speicherzellenanordnung zu verwenden. Die Speicherelemente werden tuber Leseleitungen in Reihe geschaltet. Quer dazu ver- laufen Wortleitungen, die sowohl gegenuber den Leseleitungen als auch gegenuber den Speicherelementen isoliert sind. An die Wortleitungen angelegte Signale verursachen durch den in der Wortleitung flieRenden Strom ein Magnetfeld, das bei hin- reichender Starke die darunter befindlichen Speicherelemente beeinflußt. In der Speicherzellenanordnung wird ausgenutzt, daß sich der Widerstand der Speicherelemente unterscheidet, je nachdem ob die Magnetisierungen in den beiden ferromagne-

tischen Schichten parallel oder antiparallel zueinander aus- gerichtet sind. Zum Einschreiben von Information wird daher die Magnetisierungsrichtung der einen ferromagnetischen Schicht festgehalten, wahrend die der anderen ferromagneti- schen Schicht geschaltet wird. Dazu werden sich kreuzende Leitungen, die auch als xy-Leitungen bezeichnet werden und die sich an der zu beschreibenden Speicherzelle kreuzen, so mit Signalen beaufschlagt, daß am Kreuzungspunkt ein fur die Ummagnetisierung ausreichendes magnetisches Feld verursacht wird.

Das Festhalten der Magnetisierungsrichtung in der einen fer- romagnetischen Schicht erfolgt durch eine benachbarte anti- ferromagnetische Schicht, die die Magnetisierung festhält (siehe D. D. Tang et al, IEDM 95-997) oder durch unterschied- liche Schichtdicken der ferromagnetischen Schichten (siehe S.

Tehrani et al, IEDM 96-193). Dabei weist die antiferromagne- tische Schicht eine andere Materialzusammensetzung als die benachbarte ferromagnetische Schicht, deren Magnetisierungs- zustand festgehalten wird, auf.

Die unterschiedlichen Schichtdicken der beiden ferromagneti- schen Schichten bewirken, daR in der einen ferromagnetischen Schicht ein hoheres Magnetfeld zur Beeinflussung der Magneti- sierungsrichtung erforderlich ist als in der anderen. Zum Einschreiben von Information wird das Magnetfeld so bemessen, daB es nur die Magnetisierungsrichtung in der einen der bei- den ferromagnetischen Schichten beeinflussen kann. Die Magne- tisierungsrichtung in der anderen ferromagnetischen Schicht, die nur mit einem erhöhten Magnetfeld umschaltbar ist, bleibt somit davon unbeeinflußt.

Da die Schichtdicke der ferromagnetischen Schicht einerseits aus fertigungstechnischen Gründen eine minimale Schichtdicke von etwa 5 nm nicht unterschreiten kann, andererseits die ma- ximale Schichtdicke der ferroelektrischen Schicht in einem GMR-oder TMR-Element ebenfalls begrenzt ist durch die Tatsa-

che, daR eine definierte Magnetisierungsrichtung parallel zur Schichtebene vorliegen muB, ist in diesem Fall eine genaue Einstellung des Schaltmagnetfeldes erforderlich.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein magnetoresisti- ves Element anzugeben, das im Rahmen einer Halbleiterprozeß- technik mit guter Ausbeute herstellbar ist und das bezuglich der Einstellung des Schaltmagnetfeldes unempfindlich ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch ein magneto- resistives Element gemäß Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Das magnetoresistive Element ist unter anderem vorteilhaft verwendbar als Speicherelement in einer Speicherzellenanord- nung. Dauber hinaus ist das magnetoresistive Element als Sensorelement einsetzbar.

Das magnetoresistive Element weist ein erstes ferromagneti- sches Schichtelement, ein nichtmagnetisches Schichtelement und ein zweites ferromagnetisches Schichtelement auf, die so angeordnet sind, daR das nichtmagnetische Schichtelement zwi- schen dem ersten ferromagnetischen Schichtelement und dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement angeordnet ist. Da- bei weist das nichtmagnetische Schichtelement sowohl zu dem ersten ferromagnetischen Schichtelement als auch zu dem zwei- ten ferromagnetischen Schichtelement jeweils eine Grenzflache auf. Das erste ferromagnetische Schichtelement und das zweite ferromagnetische Schichtelement weisen im wesentlichen das gleiche Material auf. Das erste ferromagnetische Schichtele- ment und das zweite ferromagnetische Schichtelement weisen in mindestens einer Dimension parallel zur Grenzflache zu dem nichtmagnetischen Schichtelement unterschiedliche Abmessungen auf.

Durch diese unterschiedliche Formgebung des ersten ferroma- gnetischen Schichtelementes und des zweiten ferromagnetischen

Schichtelementes unterscheiden sich die Magnetfelder, die er- forderlich sind, um die Magnetisierungsrichtungen in den fer- romagnetischen Schichtelementen umzuschalten. Dieser Effekt wird als Formanisotropie bezeichnet. Da in jedem Schichtele- ment die Abmessungen senkrecht zur Schichtdicke deutlich gro- Ber sind als die Schichtdicke, sind in diesem magnetoresisti- ven Element größere Unterschiede in dieser Abmessung möglich als dies in dem in S. Tehrani et al, IEDM 96-193, vorgeschla- genen Element bezuglich der Schichtdicke möglich ist. Diese größeren Unterschiede in der Abmessung bewirken deutlich un- terschiedliche Magnetfeldstarken, die zum Umschalten der Ma- gnetisierungsrichtung in der jeweiligen Schicht erforderlich sind. Damit ist das magnetoresistive Element unempfindlicher bezuglich der genauen Einstellung des Schaltmagnetfeldes.

Da das erste ferromagnetische Schichtelement und das zweite ferromagnetische Schichtelement im wesentlichen aus dem glei- chen Material bestehen, kann das magnetoresistive Element im Rahmen einer HalbleiterprozeRtechnik, insbesondere Silizium- prozeßtechnik mit den dort auftretenden Temperaturbelastungen etwa 450°C hergestellt werden. In diesem Temperaturbereich ist aufgrund der Diffusionsbeweglichkeit der in magnetoresi- stiven Schichtsystemen enthaltenen Elemente, insbesondere Fe, Co, Ni, Cu etc., mit einer Diffusion zu rechnen, die die Ei- genschaften der ferromagnetischen Schichtelemente verandert.

Aufgrund der befurchteten Diffusion kommt es zu einer Veran- derung der Materialzusammensetzung in den Grenzflachenzonen, die den spinabhangigen Elektronentransport, auf dem die Ma- gnetowiderstandseffekte in diesen Elementen beruhen, beein- trachtigt. Es wird daher erwartet, daR bereits geringe diffu- sionsbedingte Materialwanderungen mit einer Reichweite im Be- reich von 1 bis 5 nm uber diese Grenzflachen hinweg zu erheb- lichen Veranderungen der magnetischen und elektrischen Eigen- schaften fuhren. Der Einsatz einer antiferromagnetischen Schicht zum Festhalten der Magnetisierungsrichtung in einer der ferromagnetischen Schichten erscheint damit ebenfalls problematisch, da die antiferromagnetische Schicht sich be-

zuglich der Materialzusammensetzung von der ferromagnetischen Schicht unterscheiden muR und durch diese Diffusionsvorgänge zwischen den benachbarten Schichten mit einer Veränderung der Materialzusammensetzung zu rechnen ist.

Dieses Problem wird in dem erfindungsgemäßen magnetoresisti- ven Element dadurch gelost, daR die beiden ferromagnetischen Schichtelemente im wesentlichen aus dem gleichen Material be- stehen, so daB zwischen den beiden ferromagnetischen Schich- telementen kein Konzentrationsgradient auftritt. Durch den fehlenden Konzentrationsgradienten zwischen den beiden ferro- magnetischen Schichtelementen verschwindet die Triebkraft fur einen diffusionsbedingten Materialtransport uber das nichtma- gnetische Schichtelement hinaus.

Parallel zur Grenzflache zu dem nicht magnetischen Schichte- lement können die ferromagnetischen Schichtelemente einen be- liebigen Querschnitt aufweisen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind das erste ferro- magnetische Schichtelement, das nichtmagnetische Schichtele- ment und das zweite ferromagnetische Schichtelement als ebene Schichtelemente ausgebildet, die zu einem Schichtstapel zu- sammengefugt sind. In diesem Fall unterscheiden sich in min- destens einer Dimension, die senkrecht zur Richtung der Schichtenfolge ist, die Abmessungen des ersten ferromagneti- schen Schichtelements und des zweiten ferromagnetischen Schichtelements. Es liegt dabei im Rahmen der Erfindung, daR die erste ferromagnetische Schicht und die zweite ferromagne- tische Schicht in einer Dimension senkrecht zur Schichtenfol- ge im wesentlichen die gleichen Abmessungen aufweisen.

Vorzugsweise liegt die Dicke des ersten ferromagnetischen Schichtelements zwischen 2 nm und 20 nm. Senkrecht zur Schichtdicke betragen die Abmessungen des ersten ferromagne- tischen Schichtelements und des zweiten ferromagnetischen Schichtelements 50 nm x 80 nm bis 250 nm x 400 nm, wobei in

einer Dimension ein Unterschied von mindestens 20 Prozent bis 30 Prozent besteht. Der Querschnitt des ersten ferromagneti- schen Schichtelements und des zweiten ferromagnetischen Schichtelements ist dabei vorzugsweise im wesentlichen recht- eckig. Er kann aber auch rund, oval oder mehreckig sein.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das er- ste ferromagnetische Schichtelement, das nichtmagnetische Schichtelement und das zweite ferromagnetische Schichtelement jeweils ringförmig ausgestaltet, wobei sich die Ringbreiten des ersten ferromagnetischen Schichtelementes und des zweiten ferromagnetischen Schichtelementes unterscheiden. Das erste ferromagnetische Schichtelement, das nichtmagnetische Schich- telement und das zweite ferromagnetische Schichtelement wei- sen die Form eines Hohlzylinders auf und sind in Richtung der Hauptachsen der Hohlzylinder gestapelt sind. Die Formani- sotropie des magnetischen Schaltfeldes wird in dieser Ausge- staltung durch die unterschiedlichen Ringbreiten, das heiBt die halbe Differenz von Außendurchmesser und Innendurchmesser des jeweiligen Hohlzylinders, des ersten ferromagnetischen Schichtelementes und des zweiten ferromagnetischen Schicht- elementes realisiert. Die Dicke des ersten ferromagnetischen Schichtelementes und des zweiten ferromagnetischen Schicht- elementes betragt jeweils 2 nm bis 20 nm. Der Außendurchmes- ser des ersten ferromagnetischen Schichtelementes und des zweiten ferromagnetischen Schichtelementes liegt im Bereich zwischen 50 nm und 400 nm, wobei sich die Außendurchmesser und/oder Innendurchmesser des ersten ferromagnetischen Schichtelementes und des zweiten ferromagnetischen Schichte- lementes um 20 Prozent bis 50 Prozent unterscheiden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das er- ste ferromagnetische Schichtelement, das nichtmagnetische Schichtelement und das zweite ferromagnetische Schichtelement jeweils als Hohlzylinder ausgestaltet und konzentrisch zuein- ander angeordnet, wobei das nichtmagnetische Schichtelement zwischen dem ersten ferromagnetischen Schichtelement und dem

zweiten ferromagnetischen Schichtelement angeordnet ist. Das erste ferromagnetische Schichtelement und das zweite ferroma- gnetische Schichtelement unterscheiden sich in diesem Fall bezuglich ihrer Hoche parallel zur Zylinderachse.

Die Hoche des ersten ferromagnetischen Schichtelementes liegt vorzugsweise ziwchen 50 nm und 250 nm, die Hoche des zweiten ferromagnetischen Schichtelementes zwischen 80 nm und 400 nm, wobei der Unterschied in der Hoche zwischen 30 nm und 150 nm liegt und mindestens 20 bis 30 Prozent betragen sollte.

Vorzugsweise enthalten die ferromagnetischen Schichtelemente jeweils mindestens eines der Elemente Fe, Ni, Co, Cr, Mn, Gd, Dy. Das nichtmagnetische Schichtelement kann sowohl leitend als auch nichtleitend sein. Vorzugsweise wird das nichtmagne- tische Schichtelement nichtleitend vorgesehen und weist min- destens eines der Materialien A1203, NiO, HfO2, Ti02, NbO, und/oder Si02 auf und weist eine Abmessung senkrecht zur Grenzflache zu den ferromagnetischen Schichtelementen im Be- reich zwischen 1 und 4 nm auf. In diesem Fall ist das magne- toresistive Element ein TMR-Element, das im Vergleich zu ei- nem GMR-Element einen hohen elektrischen Widerstand senkrecht zur Tunnelschicht aufweist.

Alternativ kann das nichtmagnetische Schichtelement aus lei- tendem Material, zum Beispiel Cu, Au oder Al realisiert sein und eine Abmessung senkrecht zur Grenzflache zu den ferroma- gnetischen Schichtelementen von 2 nm bis 4 nm aufweisen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren naher erlautert.

Figur la zeigt eine Aufsicht auf ein magnetoresistives Ele- ment mit ebenen Schichtelementen, bei dem sich die Abmessungen eines ersten ferromagnetischen Elementes und eines zweiten ferromagnetischen Elementes senk- recht zu den Magnetisierungsrichtungen unterscheiden.

Figur lb zeigt den in Figur la mit Ib-Ib bezeichneten Schnitt.

Figur 2a zeigt eine Aufsicht auf ein magnetoresistives Ele- ment mit planaren Schichtelementen, bei dem sich die Abmessungen eines ersten ferromagnetischen Schichte- lementes und eines zweiten ferromagnetischen Schich- telementes parallel zu den Magnetisierungsrichtungen unterscheiden.

Figur 2b zeigt den in Figur 2a mit IIb-IIb bezeichneten Schnitt.

Figur 3a zeigt eine Aufsicht auf ein magnetoresistives Ele- ment, das ubereinander gestapelte, hohlzylinderformi- ge Schichtelemente, die sich bezuglich ihres AuRen- durchmessers unterscheiden, aufweist.

Figur 3b zeigt den in Figur 3a mit IIIb-IIIb bezeichneten Schnitt.

Figur 4a zeigt eine Aufsicht auf ein magnetoresistives Ele- ment, das hohlzylinderformige Schichtelemente auf- weist, die konzentrisch zueinander angeordnet sind und die sich bezuglich ihrer Hoche unterscheiden.

Figur 4b zeigt den in Figur 4a mit IVb-IVb bezeichneten Schnitt.

Figur 5 zeigt einen Ausschnitt aus einer Speicherzellenanord- nung, die als Speicherelemente magnetoresistive Ele- mente aufweist.

Ein erstes ferromagnetisches Schichtelement 11, ein nichtma- gnetisches Schichtelement 13 und ein zweites ferromagneti- sches Schichtelement 12 sind als Stapel übereinander angeord-

net (siehe Figur la, Figur lb). Das erste ferromagnetische Schichtelement 11 weist eine im wesentlichen rechteckige Form auf mit Abmessungen von 130 nm x 250 nm. In Richtung der Schichtenfolge weist das erste ferromagnetische Schichtele- ment 11 eine Dicke von 10 nm auf. Das nichtmagnetische Schichtelement 13 weist ebenfalls einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit Abmessungen von 130 nm x 250 nm auf. Es weist in Richtung der Schichtenfolge eine Dicke von 2 nm auf. Das zweite ferromagnetische Schichtelement 12 weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit Abmessun- gen von 200 nm x 250 nm auf. In Richtung der Schichtenfolge weist es eine Dicke von 10 nm auf.

Das erste ferromagnetische Schichtelement 11 und das nichtma- gnetische Schichtelement 13 weisen die gleiche Lange wie das zweite ferromagnetische Schichtelement 12 jedoch eine gerin- gere Breite als das zweite ferromagnetische Schichtelement 12 auf. Das erste ferromagnetische Schichtelement 11 und das nichtmagnetische Schichtelement 13 sind in der Breite mittig auf dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement 12 angeord- net. Sowohl in dem ersten ferromagnetischen Schichtelement 11 als auch in dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement 12 existieren bevorzugte Magnetisierungsrichtungen parallel zur Lange des jeweiligen Schichtelementes 11,12. Die Magnetisie- rungsrichtungen sind in Figur la als Doppelpfeile eingetra- gen.

Das erste ferromagnetische Schichtelement 11 und das zweite ferromagnetische Schichtelement 12 weisen dieselbe Material- zusammensetzung auf. Sie bestehen aus Co. Das nichtmagneti- sche Schichtelement 13 besteht aus Al203.

Das erste ferromagnetische Schichtelement 11 weist eine hohe- re Schaltschwelle als das zweite ferromagnetische Schichtele- ment auf.

In einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel sind ein erstes ferroma- gnetisches Schichtelement 21 aus Co, ein nichtmagnetisches Schichtelement 23 aus A1203 und ein zweites ferromagnetisches Schichtelement 22 aus Co übereinander angeordnet (siehe Figur 2a, Figur 2b). Das erste ferromagnetische Schichtelement 21 weist eine im wesentlichen rechteckige Form auf mit einer Lange von 250 nm, einer Breite von 130 nm und einer Dicke in Richtung der Schichtenfolge von 10 nm. Das zweite ferromagne- tische Schichtelement 22 weist ebenfalls einen im wesentli- chen rechteckigen Querschnitt auf mit einer Lange von 200 nm, einer Breite von 130 nm und einer Dicke in Richtung der Schichtenfolge von 10 nm. Das nichtmagnetische Schichtelement 23 weist den gleichen Querschnitt wie das zweite ferromagne- tische Schichtelement 22 auf und eine Dicke parallel zur Schichtenfolge von 2 nm.

In dem ersten ferromagnetischen Schichtelement 21 und in dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement 22 werden jeweils Magnetisierungszustande mit Magnetisierungsrichtungen paral- lel zur Lange des jeweiligen Schichtelementes 21,22 einge- nommen. Die Magnetisierungseinrichtungen sind in Figur 2a als Doppelpfeil eingetragen.

Das zweite ferromagnetische Schichtelement 22 und das nicht- magnetische Schichtelement 23 sind in Richtung der Lange mit- tig auf dem ersten ferromagnetischen Schichtelement 21 ange- ordnet. In dieser Anordnung weist das erste ferromagnetische Schichtelement eine hohere Schaltschwelle als das zweite fer- romagnetische Schichtelement 22 auf.

In einem dritten Ausfuhrungsbeispiel weist ein magnetoresi- stives Element ein erstes ferromagnetisches Schichtelement 31 aus NiFe, ein zweites ferromagnetisches Schichtelement 32 aus NiFe und ein nichtmagnetisches Schichtelement 33 aus A1203 mit jeweils zylinderformigem Querschnitt auf (siehe Figur 3a, Figur 3b). Das erste ferromagnetische Schichtelement 31, das nichtmagnetische Schichtelement 33 und das zweite ferromagne-

tische Schichtelement 32 sind in Richtung der Hauptachsen der Hohlzylinder zu einem Stapel angeordnet, in dem das nichtma- gnetische Schichtelement 33 zwischen dem ersten ferromagneti- schen Schichtelement 31 und dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement 32 angeordnet ist und in dem die Achsen der Zylinder zusammenfallen.

Das erste ferromagnetische Schichtelement 31 und das zweite ferromagnetische Schichtelement 32 weisen jeweils eine Dicke parallel zur Hauptachse von 10 nm auf. In dem ersten ferroma- gnetischen Schichtelement 31 und dem zweiten ferromagneti- schen Schichtelement 32 stellen sich ringförmige Magnetisie- rungszustande ein, die in Richtung oder in Gegenrichtung des Uhrzeigersinns ausgerichtet sein können.

Das nichtmagnetische Schichtelement 33 weist parallel zur Hauptachse eine Dicke von 2 nm auf. Der AuBendurchmesser des ersten ferromagnetischen Schichtelementes 31 betragt 200 nm, der Außendurchmesser des zweiten ferromagnetischen Schichte- lementes 32 betragt 250 nm, der Innendurchmesser aller Schichtelemente 130 nm.

In dieser Anordnung weist das erste ferromagnetische Schich- telement 31 eine größere Schaltschwelle als das zweite ferro- magnetische Schichtelement 32 auf.

Analog können sich die übereinander gestapelten, hohlzylin- derförmigen Schichtelemente bezuglich ihres Innendurchmessers oder Innen-und Außendurchmessers unterscheiden.

In einem vierten Ausführungsbeispiel sind ein erstes ferroma- gnetisches Schichtelement 41 aus NiFe, ein nichtmagnetisches Schichtelement 43 aus A1203 und ein zweites ferromagnetisches Schichtelement 42 aus NiFe vorgesehen, die jeweils die Form eines Hohlzylinders aufweisen und die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Dabei ist das nichtmagnetische Schichtele- ment 43 zwischen dem ersten ferromagnetischen Schichtelement

41 und dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement 42 ange- ordnet (siehe Figur 4a, Figur 4b).

Das erste ferromagnetische Schichtelement 41 weist einen Au- Bendurchmesser von ca. 270 nm, einen Innendurchmesser von ca.

260 nm und eine Hoche parallel zur Hauptachse des Hohlzylin- ders von 180 nm auf. Das nichtmagnetische Schichtelement 43 weist einen Außendurchmesser von ca. 260 nm, eine Dicke von 2 nm und eine Hoche parallel zur Hauptachse des Hohlzylinders von mindestens 180 nm auf. Das zweite ferromagnetische Schichtelement 42 weist einen Außendurchmesser von ca. 258 nm, einen Innendurchmesser von ca. 250 nm und eine Hoche par- allel zur Hauptachse des Hohlzylinders von 250 nm auf. Das erste ferromagnetische Schichtelement 41 und das nichtmagne- tische Schichtelement 43 sind in Bezug auf die Hoche mittig auf dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement 42 angeord- net.

In dem ersten ferromagnetischen Schichtelement 41 sowie in dem zweiten ferromagnetischen Schichtelement 42 ist die Ma- gnetisierung ringförmig und kann im Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn ausgerichtet sein. Die Magnetisierungsrich- tung ist in Figur 4a jeweils als Doppelpfeil eingetragen.

In dieser Anordnung weist das erste ferromagnetische Schich- telement 41 eine hohere Schaltschwelle als das zweite ferro- magnetische Schichtelement 42 auf.

Zum Aufbau einer Speicherzellenanordnung, die als Speicher- zelle S magnetoresistive Elemente aufweist, die wie anhand von Figur la bis Figur 4b geschildert ausgebildet sind, wer- den die Speicherelemente S rasterförmig angeordnet (siehe Fi- gur 5). Jedes Speicherelement S ist dabei zwischen eine erste Leitung Ll und eine zweite Leitung L2 geschaltet. Die ersten Leitungen LI verlaufen untereinander parallel und kreuzen die zweiten Leitungen L2, die untereinander ebenfalls parallel verlaufen. Zum Schreiben eines Speicherelementes S wird an

die zugehorige Leitung Ll und die zugehorige zweite Leitung L2 jeweils ein solcher Strom angelegt, daR am Kreuzungspunkt der ersten Leitung LI und der zweiten Leitung L2, an dem das Speicherelement S angeordnet ist, ein ausreichendes Magnet- feld entsteht, um die Magnetisierungsrichtung des zweiten ferromagnetischen Schichtelementes umzuschalten. Das am je- weiligen Kreuzungspunkt wirksame Magnetfeld ist dabei eine Oberlagerung aus dem durch den StromfluB in der ersten Lei- tung LI induzierten Magnetfeldes und des durch den StromfluR in der zweiten Leitung L2 induzierten Magnetfeldes.