[0001]【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果を利用する磁気薄膜メモリ素子およびそれを用いた磁気薄膜メモリならびにその情報記録再生方法に関する。Memory))等その種類も様々である。これら半導体メモリの特性には一長一短があり、現在の情報機器において要求されるスペックのすべてを満たすメモリは存在しない。DRAMは記録密度が高く書き換え可能回数も多いが、揮発性であるため電源を切ると記憶情報は消えてしまう。Also,フラッシュEEPROMは不揮発であるが、消去の時間が長く、情報の高速処理には不向きである。おいて多くの情報機器から求められるスペックをすべて満たすメモリとして有望である。effectMは、大きな読み出し信号が得られることから、高記録密度化あるいは高速読み出しに有利であり、近年の研究報告によればMRAMとしての実現性が実証されている。reports.【0004】MRAMのメモリ素子に用いられる磁気抵抗効果膜の基本構成は、非磁性層を介して磁性層が隣接して形成されたサンドイッチ構造である。3などの絶縁体を用いたものをスピン依存トンネル効果膜(TMR膜)という。TMR膜は、GMR膜に比べて大きな磁気抵抗効果を示すので、MRAMのメモリ素子として好ましい。schematically,(b)は磁気抵抗効果膜の磁化が反平行な状態を模式的に示す断面図である。図13中、矢印は磁化の方向を示す。この図13の例では、磁気抵抗効果膜は、非磁性層142を介して二つの磁性層141、143が積層されたサンドイッチ構造となっている。141,143は、いずれも面内磁化膜である。(a),143の磁化方向が平行であると、磁気抵抗効果膜の電気抵抗は比較的小さく、図13(b)に示すように磁性層141、143の磁化方向が反平行であると、電気抵抗は比較的大きくなる。141,43のうち一方の磁性層を記録層、他方を読み出し層として、上記の性質を利用することで記憶情報の読み出しが可能である。(a)および(b)は、記録情報「1」の読み出しを行う場合の磁化の状態を模式的に示す断面図、(c)および(d)は、記録情報「0」の読み出しを行う場合の磁化の状態を模式的に示す断面図である。図14中、矢印は磁化の方向を示し、磁気抵抗効果膜の構成は図13に示したものと同様のため、同じ符号を付している。14243を記録層、上部に位置する磁性層141を読み出し層とし、記録層の磁化方向が右向きの場合を「1」、左向きの場合を「0」とする。"0".【0008】図14(a)に示すように両磁性層の磁化方向がともに右向きの場合(平行)は、磁気抵抗効果膜の電気抵抗は比較的小さくなり、図14(b)に示すように読み出し層の磁化方向が左向きで、記録層の磁化方向が右向きである場合(反平行)には、電気抵抗は比較的大きくなる。図14(c)に示すように読み出し層の磁化方向が右向きで、記録層の磁化方向が左向きである場合(反平行)は、電気抵抗は比較的大きくなり、図14(d)に示すように両磁性層の磁化方向がともに左向きの場合(平行)には、電気抵抗は比較的小さくなる。読み出し層の磁化方向が右向きに固定されている場合に、電気抵抗が大きければ、記録層には「0」が記録されていることになり、電気抵抗が小さければ、「1」が記録されていることになる。読み出し層の磁化方向が左向きに固定されている場合に、電気抵抗が大きければ、記録層には「1」が記録されていることになり、電気抵抗が小さければ、「0」が記録されていることになる。aboveAMにおいては、MRAMの記録密度を高くするために素子サイズを小さくしていくと、磁性層内部で生じる反磁界(自己減磁界)あるいは端面の磁化のカーリングといった影響から情報を保持できなくなる、という問題が生じる。この問題を回避する手法としては、例えば磁性層の形状を長方形にすることが挙げられるが、この場合は、素子サイズを小さくできないため、記録密度の向上はあまり期待できない。expected.【0010】そこで、特開平11-213650号公報で述べられているように、垂直磁化膜を用いることにより上記問題を回避しようとする提案がなされている。この方法によれば、素子サイズが小さくなっても反磁界は増加しないので、面内磁化膜を用いたMRAMよりも小さなサイズの磁気抵抗効果膜が実現可能である。垂直磁気異方性を示す磁性体としては、遷移金属−貴金属系の合金や多層膜、CoCr合金あるいは希土類−遷移金属系の合金や多層膜が挙げられる。metal-based.【0011】垂直磁化膜を用いたMRAMも、面内磁化膜を用いた磁気抵抗効果膜と同様、非磁性層を介して磁性層が積層されたサンドイッチ構造であり、両磁性層の磁化方向が平行であると磁気抵抗効果膜の電気抵抗は比較的小さくなり、磁化方向が反平行であると電気抵抗は比較的大きくなる。(a)および(b)は、記録情報「1」の読み出しを行う場合の磁化の状態を模式的に示す断面図、(c)および(d)は、記録情報「0」の読み出しを行う場合の磁化の状態を模式的に示す断面図である。図15中、矢印は磁化の方向を示し、磁気抵抗効果膜の構成は磁性層が垂直磁化膜である以外は基本的には図13に示したものと同様であるため、同じ符号を付している。case,非磁性層142の下部に位置する磁性層143を記録層、上部に位置する磁性層141を読み出し層とし、記録層の磁化方向が上向きの場合を「1」とし、下向きの場合を「0」とする。to.【0013】図15(a)に示すように両磁性層の磁化方向がともに上向きの場合は、磁気抵抗効果膜の電気抵抗は比較的小さく、図15(b)に示すように読み出し層の磁化方向が下向きで、記録層の磁化方向が上向きの場合には、電気抵抗は比較的大きい。upward,記録層の磁化方向が下向きである場合は、電気抵抗は比較的大きく、図15(d)に示すように両磁性層の磁化方向がともに下向きの場合電気抵抗は比較的小さい。resistance,「1」が記録されていることになる。読み出し層の磁化方向が下向きに固定されている場合に、電気抵抗が大きければ、記録層には「1」が記録されていることになり、電気抵抗が小さければ、「0」が記録されていることになる。[0014]【発明が解決しようとする課題】MRAMに用いられるメモリ素子(磁気薄膜メモリ素子)は、記録時や再生時に磁界を印加した後は、非磁性層を介して隣接して形成された磁性層のそれぞれの磁化の大きさが飽和していること、すなわちそれぞれの磁性層においてすべてのスピンの方向が一方向に揃っていることが好ましい。NiFeあるいはこれらの合金である。磁性膜作成条件によっては、飽和磁界は数十kA/m程度になることもある。微細加工を施した磁性体薄膜では、飽和磁界がさらに大きくなることもある。10kA/m程度までである。従って、導線を用いた記録方法では、磁性層の磁化を完全に反転させることができず、十分な磁気抵抗変化が得られない場合がある。限定してしまう要因、あるいは製造において歩留まりの低下を招く原因となり得る。manufacturing.【0015】特に、垂直磁化膜の磁化反転磁界や磁化飽和磁界は、一般に面内磁化膜よりも大きな値を示すことから、MRAMに垂直磁化膜を用いた場合は、その組成や成膜条件等はさらに限定されることになる。magnetic,安定した情報の記録および読み出しが可能な磁気薄膜メモリ素子およびそれを用いた磁気薄膜メモリならびにその情報記録再生方法を提供することにある。[0017]【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明の磁気薄膜メモリ素子は、読み出し層および記録層が非磁性層を介して積層された磁気薄膜メモリ素子において、前記読み出し層は、その磁化方向が所定の方向に固定され、前記記録層は、隣接する層間で互いに磁気的に交換結合される複数の磁性層が積層されており、記録温度の高低に応じて、前記非磁性層に隣接する磁性層の磁化方向が該記録層内で生じる交換結合力によって反転可能であることを特徴とする。関係にあり、第4の磁性層の磁化方向が所定の方向に固定されており、記録温度の高低に応じて前記第1の磁性層に1ビットの情報が記録可能であるように構成してもよい。temperature.【0019】上記の場合、高い方の記録温度において所定の大きさで所定の方向の磁化を持つ、該磁化により発生する浮遊磁界によって第2の磁性層の磁化の反転が可能な第5の磁性層をさらに有していてもよい。layer.【0020】また、第1の磁性層と第2の磁性層との間に、これら磁性層の磁化方向が反平行である場合に層内に所定のエネルギーの磁壁が形成される第6の磁性層を有していてもよい。layer.【0021】さらに、ネール温度が記録温度より高い反強磁性層が第4の磁性層に隣接して設けられていてもよい。layer.【0022】さらに、ネール温度が記録温度より高い反強磁性層が読み出し層に隣接して設けられていてもよい。layer.【0023】本発明の磁気薄膜メモリは、上述のいずれかに記載の磁気薄膜メモリ素子が複数設けられ、これら磁気薄膜メモリ素子を選択的に昇温する加熱手段を備えることを特徴とする。1ビットの情報に対応づけて読み出すことを含むこと特徴とする。印加して、前記第2の磁性層の磁化方向を前記磁界の方向に揃え、該第2の磁性層との交換結合力により前記第1の磁性層の磁化方向を前記第4の磁性層の磁化方向とは反平行として第2の情報を記録することを含んでいてもよい。antiparallel.【0026】また、第2の記録温度において所定の大きさで所定の方向の磁化を持つ第5の磁性層を用い、該第5の磁性層が発生する浮遊磁界を前記第2の記録温度による情報記録時に印加される所定の大きさの磁界として用いてもよい。recording.【0027】さらに、第1の磁性層と第2の磁性層との間に第6の磁性層を設けて、前記第1の磁性層の磁化方向と前記第2の磁性層の磁化方向が反平行である場合に、前記第6の磁性層内に所定のエネルギーの磁壁を形成するようにしてもよい。of.【0028】さらに、ネール温度が記録温度より高い反強磁性層を用いて第4の磁性層の磁化方向を固定するようにしてもよい。layer.【0029】さらに、ネール温度が記録温度より高い反強磁性層を用いて読み出し層の磁化方向を固定するようにしてもよい。layer.【0030】上記のとおりの本発明においては、記録層は隣接する層間で互いに磁気的に交換結合される複数の磁性層からなり、非磁性層に隣接する磁性層の磁化方向を記録温度の高低に応じて反転することで1ビットの情報が記録されるが、その反転は、外部磁界によらず、記録層内で生じる交換結合力によって行われる。したがって、従来のように記録層、すなわち非磁性層に隣接する磁性層に磁化反転磁界や磁化飽和磁界が大きな磁性体が用いられても、十分な磁気抵抗変化を得ることができる。きさの磁界の方向に容易に揃えられる第2の記録温度においては、第2の磁性層の磁化方向がその磁界の方向に揃え、該第2の磁性層との交換結合力により第1の磁性層の磁化方向が第4の磁性層の磁化方向とは反平行とされて第2の情報が記録される。antiparallel.【0032】上記の場合は、磁界の印加は、第2の磁性層の磁化方向を反転させるために用いられており、情報記録が行われる第1の磁性層の磁化方向はその磁界によっては反転せずに、第2の磁性層との交換結合力によって反転する。layer.【0033】また、本発明においては、読み出し層の磁化方向は予め所定の方向に固定されており、この読み出し層の磁化方向と第1の磁性層の磁化方向とが平行であるか、反平行であるかで、当該磁気薄膜メモリ素子の抵抗値が異なる。したがって、上記のようにして第1の磁性層に記録された情報を、外部磁界を印加することなく読み出すことが可能である。field.【0034】本発明のうち、第2の記録温度において所定の大きさの磁化を持つ第5の磁性層を有するものにおいては、この第5の磁性層が発生する浮遊磁界が第2の記録温度時に第2の磁性層に印加されることにより情報記録が行われるので、情報記録時に外部磁界を印加する必要がなくなる。secondの磁性層の間に第6の磁性層が形成されたものにおいては、第1の磁性層と第2の磁性層の磁化方向を反平行に向けることを容易にすることが可能である。case,第2の磁性層に印加される磁界はより小さくて済む。smaller.【0036】さらに、本発明のうち、ネール温度が記録温度より高い反強磁性層が第4の磁性層に隣接して設けられているものにおいては、該反強磁性層との交換結合力により第4の磁性層の磁化方向が固定される。したがって、第4の磁性層にそれほど保磁力の大きな材料を用いる必要がなくなり、設計時の第4の磁性層に関する材料選択の自由度が向上する。design.【0037】さらに、本発明のうち、ネール温度が記録温度より高い反強磁性層が第1の磁性層に隣接して設けられているものにおいては、該反強磁性層との交換結合力により第1の磁性層の磁化方向が固定される。したがって、第1の磁性層にそれほど保磁力の大きな材料を用いる必要がなくなり、設計時の第1の磁性層に関する材料選択の自由度が向上する。[0038]【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。invention.【0039】図1は、本発明の一実施形態である磁気薄膜メモリ素子に用いられる磁気抵抗効果膜の断面構造図である。この磁気抵抗効果膜は、磁性層1、非磁性層2、磁性層3〜6が順次積層されてなる多層膜構造を有する。磁性層1が読み出し層であり、磁性層3〜6が記録層(多層膜)である。磁性層3と磁性層4の間、磁性層4と磁性層5の間、磁性層5と磁性層6の間は、それぞれ磁気的に交換結合されている。磁性層1の磁化方向は所定の方向に固定されている。図1には示されていないが、磁性層1の磁化方向を固定するために、ネール温度が記録温度よりも高い材料よりなる反強磁性層を設けて、これと磁性層1とを交換結合させてもよい。be.【0040】磁性層3〜6の中では、磁性層6のキュリー温度が最も高く、かつ使用温度(記録温度)範囲内では、この磁性層6の磁化方向は固定されている。磁性層4のキュリー温度が、磁性層6のキュリー温度に次いで高く、磁性層5のキュリー温度が最も低い。図1には示されていないが、磁性層6の磁化方向を固定するために、ネール温度が記録温度よりも高い材料よりなる反強磁性層を設けて、これと磁性層6とを交換結合させてもよい。be.【0041】上記のような多層膜構造を有する磁気抵抗効果膜は、昇温による記録が可能である。各磁性層を面内磁化膜とした場合と、垂直磁化膜とした場合における情報の記録、再生について詳細に説明する。Hまで昇温したときの磁化方向を示す模式図、(d)は「0」が記録されているときの磁化方向を示す模式図である。図2中、白抜き矢印は磁化の方向を示し、黒矢印(10)は外部より印加される磁界を示す。outside.【0043】図2に示す例では、磁気抵抗効果膜はすべての磁性層1、3〜6が面内磁化膜であり、膜面内左向きの方向に外部磁界10が印加されるようになっている。以下の説明では、磁性層3の磁化方向が右向きのときを「1」とし、左向きのときを「0」とする。TLは、磁性層5のキュリー温度よりも高く、磁性層4との交換結合力によって磁性層3の磁化の方向が容易に反転可能であるような温度である。Lまで昇温された状態では、外部印加磁界10の影響により磁化反転しないような保磁力を有する。Lまで昇温されると、図2(b)に示すように磁性層5の磁化が巨視的に消失する(またはその保磁力エネルギーが小さくなる)が、各磁性層3、4、6の磁化方向はいずれも元の磁化状態(右向き)を維持し、外部印加磁界10による磁化反転は生じない。冷却される過程において、膜温度が磁性層5のキュリー温度を下回ると、磁性層5の磁化が磁性層6の磁化方向と同じ方向で揃い、図2(a)の磁化状態に戻る。Hは、磁性層4の磁化方向が外部磁界10の方向に容易に揃うような温度である。Hまで昇温されると、図2(c)に示すように磁性層5の磁化が巨視的に消失し、外部印加磁界10により磁性層4の磁化方向が左向きとなり(磁化反転)、磁性層3の磁化が磁性層4の磁化方向(左向き)に揃う。磁性層6は元の磁化状態(右向き)が維持される。冷却される過程において、膜温度が磁性層5のキュリー温度を下回ると、磁性層5の磁化が磁性層6の磁化方向(右向き)に揃い、さらに交換結合力によって磁性層4の磁化も磁性層6の磁化方向(右向き)に揃う。このときの磁性層3と磁性層4の界面における磁壁エネルギーは、磁性層3の保磁力エネルギーよりも小さくなるようにしておく。このため、磁性層3の磁化方向は、外部磁界10の方向に揃っており、磁性層3と磁性層4の界面には磁壁が存在する。Hまで昇温されて、膜温度が磁性層5のキュリー温度を下回った後の磁気抵抗効果膜の磁化状態が、図2(d)に示す磁化状態であり、「0」が記録されたことになる。Lまで昇温し、その後の冷却過程において磁性層3の磁化は交換結合力によって磁性層4の磁化方向に揃い、図2(b)の磁化状態となる。5,磁性層5の磁化が磁性層6の磁化方向と同じ方向で揃い、図2(a)の磁化状態に戻る。the磁性層5の磁化は巨視的に消失するため、磁性層4の磁化方向は外部磁界10の方向に揃い、図2(c)の磁化状態となる。THまで昇温した場合は、「1」が記録された状態となる。この情報記録では、磁性層を昇温し、交換結合力を用いて記録を行うので、小さな印加磁界で記録を行うことができる。記録情報の読み出しは、磁性層1(読み出し層)の磁化方向と磁性層3の磁化方向とが平行であるか、反平行であるかで、磁気抵抗効果膜の抵抗値が異なることを利用する。磁性層1の磁化方向は予め初期化方向に固定されており、磁性層3の磁化方向は記録情報が「0」か「1」かによってその磁化方向が磁性層1の磁化方向に対して平行、反平行(図2の(a)および(d)参照)となるので、磁気抵抗効果膜の抵抗値は記録情報が「0」か「1」かによってその値が異なる。よって、磁気抵抗効果膜の抵抗値の大小を検出することで、外部磁界を印加することなく記録情報の読み出しを行うことができる。付加することにより、外部磁界10を印加することなく情報の記録を行うことも可能である。out.【0054】図3は、外部磁界なしに情報の記録を行うことが可能な磁気抵抗効果膜における磁化方向と浮遊磁界の方向を模式的に示す断面図である。この磁気抵抗効果膜は、図1に示した構成に加えて、磁性層6の側に新たな磁性層7が設けられている。この磁性層7は、情報記録に必要な浮遊磁界20を発生するもので、記録温度において大きな磁化を持ち、磁性層6とは直接接しないように設けられている。Hまで昇温したときの磁性層4の磁化の方向に対して反平行に浮遊磁界20が印加されるような方向である。この磁気抵抗効果膜においても、外部磁界10に代えて浮遊磁界20が利用される点が異なるだけで、その情報の記録は、前述の図2に示した情報の記録と同じである。above.【0055】上記図3の例の他に、磁性層4との交換結合力によって磁性層3の磁化方向が反転して記録情報が消失することを防ぐために、図4に示すように、磁性層3と磁性層4の間に、磁壁エネルギーが小さい材料を用いた磁性層8を形成してもよい。Co、Fe、Niやこれらの合金を用いることが可能である。Nb,Re、Ga、Ge、Sn、Pt、Pd等を適量添加することにより、所望のキュリー温度、磁壁エネルギー、保磁力等の磁気特性を調整することも可能である。force.【0057】さらに、第1の反強磁性層を磁性層6と交換結合させるように形成し、磁性層6の磁化方向を固定してもよいし、第2の反強磁性層を磁性層1と交換結合させるように形成し、磁性層1の磁化方向を固定してもよい。CrAl、CrGa等が使用可能である。Hまで昇温したときの磁化方向を示す模式図、(d)は「0」が記録されているときの磁化方向を示す模式図である。図5中、白抜き矢印は磁化の方向を示し、黒矢印(10)は外部より印加される磁界を示す。outside.【0059】図5に示す例では、磁気抵抗効果膜はすべての磁性層1、3〜6が垂直磁化膜であり、垂直磁化の方向に外部磁界10が印加されるようになっている。ここでは、磁性層3の磁化方向が上向きのときを「1」とし、下向きのときを「0」とする。Hまで昇温(図5(c)の状態)した場合には、「0」が記録される(図5(d)の状態)。付加することにより、記録時に外部磁界10を印加することなく情報の記録が可能である。recording.【0061】図6は、外部磁界なしに情報の記録を行うことが可能な磁気抵抗効果膜における磁化方向と浮遊磁界の方向を模式的に示す断面図である。5,磁性層6の側に新たな磁性層7が設けられている。6とは直接接しないように設けられている。Hまで昇温したときの磁性層4の磁化の方向に対して反平行に浮遊磁界20が印加されるような方向である。10に代えて浮遊磁界20が利用される点が異なるだけで、その情報の記録は、前述の図5に示した情報の記録と同じである。その組成を調整することによって所望の磁気特性を得ることが容易であるので好ましい。大きな磁気抵抗変化を得るためには、磁性層1と磁性層3にスピン分極率の大きな材料を用いることが好ましい。3.【0063】以上説明した磁気抵抗効果膜により構成される本形態の磁気薄膜メモリ素子において、磁気抵抗効果膜を加熱する方法は特に限定するものではないが、例えば、磁気抵抗効果膜の近くに発熱体を形成して熱伝導により加熱する方法がある。この場合、発熱体としてはニッケルクロム合金や鉄クロムアルミニウム合金等が使用可能である。used.【0064】磁気薄膜メモリでは、磁気薄膜抵抗膜と発熱体とを有する磁気薄膜メモリ素子が複数配置され、選択的に発熱体に電流を流すことで、磁気薄膜メモリ素子の磁気薄膜抵抗膜を加熱して情報を記録する。選択的に発熱体に電流を流す回路として、周知のMRAMの選択回路を使用することができる。MRAM.【0065】磁気薄膜メモリ素子の磁気薄膜抵抗膜を効率よく昇温するためには、発熱体と磁気薄膜抵抗膜は極力近い場所に配置する必要がある反面、両者は電気的に独立している必要がある。したがって、発熱体と磁気抵抗効果膜は熱伝導率の高い絶縁層を介して隣接して形成されていることが好ましい。このような絶縁体としては、BeOが挙げられる。熱伝導率が著しく高い材料でなくても電気抵抗率が高く、かつ絶縁破壊が起きにくい材料であれば、膜厚を薄くすることにより使用可能である。mentioned.【0066】発熱体や磁気抵抗効果膜を半導体と電気的に接続する場合は、半導体の熱的ダメージを低減するため、または熱効率を高めるために、発熱体または磁気抵抗効果膜を電気抵抗が低く、かつ、熱伝導率が小さい導体によって形成された層を介して半導体に接続することが好ましい。そのような材料としては、例えばTiが挙げられる。like.【0067】なお、磁気抵抗効果膜の昇温は、上記発熱体による加熱の他、発光体から発せられた光を磁気抵抗効果膜に照射して直接加熱する方法によっても可能である。[0068]【実施例】次に、本発明の磁気薄膜メモリ素子について具体例を挙げてその構成を説明する。8は、その磁気薄膜メモリ素子に用いられる磁気抵抗効果膜の断面図である。2膜22が形成されている。26が順次積層されている。100nmのTiを用いている。50nm7が形成されており、さらにその上部に絶縁膜28、下部電極29、発熱体30が形成されている。50膜よりなる下部電極29と電気的に接続されている。50膜よりなる上部電極34が形成されている。100nmのAlよりなる導線36が形成されている。formed.【0073】磁気抵抗効果膜40は、前述の図1に示した磁気抵抗効果膜を基本とするもので、図8に示すように反強磁性層50、磁性層41、非磁性層42、磁性層43〜46、48、反強磁性層49が順次積層されてなる多層膜構造を有する。磁性層41、非磁性層42、磁性層43〜46がそれぞれ図1に示した磁性層1、非磁性層2、磁性層3〜6に対応する。磁性層48は図4に示した磁性層8に対応する。49,磁性層46の磁化方向を固定するためのもので、その一方向異方性の方向は固定されており、磁性層46と交換結合されている。反強磁性層50は、磁性層1の磁化方向を固定するためのもので、その磁化方向は固定されており、磁性層1と交換結合されている。各磁性層を成膜する際には、右方向に磁界を印加し、磁性層に一軸異方性を誘起させるとともに、磁性層1と磁性層6の磁化方向を右方向に固定している。40を適当に昇温することにより行われる。磁気抵抗効果薄膜40の温度は、発熱体30に流す電流の大きさを調整することで所望の温度とすることができる。40の膜面内左方向に磁界を印加する。23およびビット線27に定電流を流し、磁気薄膜メモリ素子にかかる電圧を検出することで行う。40に記録された情報を伴った値を示す。Lまで昇温した場合の電圧値よりも高い値を示した。low)に応じて1ビットの情報を記録できることが分かる。the.【0078】図9は、図7に示した磁気薄膜メモリ素子を複数有する磁気薄膜メモリの概略構成を示す回路図である。図9中、図7に示した構成と同じものには、同じ符号を付している。numerals.【0079】この磁気薄膜メモリは、ワード線23、ビット線27が縦横に複数設けられ、それらの各交差部に磁気薄膜メモリ素子100が設けられている。34が設けられ、ビット線27に沿って下部電極29が設けられている。磁気薄膜メモリ素子100は行列状に複数配置されているが、いずれも同じ構成であるので、ここでは図9の右上に位置する磁気薄膜メモリ素子を例にとってその構成を詳細に説明する。25)、ダイオードD2(n型半導体33およびp型半導体32)を有する。磁気抵抗効果膜40は、一端がダイオードD1を介してワード線23と接続され、他端がビット線27と接続されている。発熱体30は、一端がダイオードD2を介して上部電極34と接続され、他端が下部電極29と接続されている。Tr3の一方の端子と接続されている。R,センスアンプSAの一方の入力端子に接続されている。SA.固定抵抗Rの他端は、電源101を介して接地されている。Tr5の一方の端子にそれぞれ接続されている。トランジスタTr5の他方の端子は接地され、トランジスタTr4の他方の端子は電源102を介して接地されている。Tr1の一方の端子に接続されている。トランジスタTr1の他方の端子は、電源103を介して接地されている。下部電極29の一端はトランジスタTr6を介して接地され、導線36の一端はトランジスタTr2を介して接地されている。Tr2.【0083】次に、この磁気薄膜メモリの情報記録動作について説明する。40を所望の記録温度に昇温して情報を記録することができる。情報記録時には、トランジスタTr2をオンとして、導線36に所定の方向に所定の大きさの電流を流し、該導線36にて発生する磁界を磁気薄膜メモリ素子100の磁気抵抗効果薄膜40に対して印加する。100,その磁気抵抗効果薄膜40に対して磁界を印加することができる。40.【0085】続いて、記録情報の読み出し動作について説明する。0をオンにし、トランジスタTr4をオフにする。これ以外のビット線については、その逆の状態、すなわちトランジスタTr5をオフにし、トランジスタTr4をオンにする。選択する磁気薄膜メモリ素子100に接続されているワード線23のトランジスタTr3をオンにする。102)よりも若干低い値であり、その電圧の差は磁気薄膜メモリ素子100を構成するダイオードD1のツェナー電圧よりも小さくなるように設定されている。このため、選択する磁気薄膜メモリ素子100の磁気抵抗効果膜40の一端はダイオードD1を介してプラスの電圧が印加され、他端はグランドに落ちた状態になり、その磁気抵抗効果膜40に定電流が流れる。その他の磁気薄膜メモリ素子では、トランジスタTr4がオンとされているためにビット線側に高い電圧が印加されることとなり、ダイオードの働きにより磁気抵抗効果膜には電流は流れない。diode.【0087】上記のようにして選択された磁気薄膜メモリ素子100の磁気抵抗効果膜40に定電流を流した状態で、導線36に所定の方向に電流を流して磁界を発生させる。選択された磁気薄膜メモリ素子100の磁気抵抗効果膜40の非磁性層を介して積層されている読み出し層(磁性層41(磁化方向は固定))および記録層(磁性層43)の磁化方向が反平行か、平行かで磁気抵抗効果膜40の抵抗が異なる。parallel.【0088】選択された磁気薄膜メモリ素子100の磁気抵抗効果膜40と固定抵抗Rは直列に接続されているので、それぞれの抵抗にかかる電位差はそれらの抵抗値の比率に比例し、それらの抵抗にかかる電位差の和は2つの電源(101、102)の電圧の差で一定である。したがって、磁気抵抗効果膜40の抵抗値が異なると、この磁気抵抗効果膜40にかかる電位差も異なることになる。この電位差の大小をセンスアンプSAで検出することにより、記録情報を読み出す。information.【0089】(実施例2)図10は、本発明の第2の実施例の磁気薄膜メモリ素子の概略構成を示す断面図、図11は、その磁気薄膜メモリ素子に用いられる磁気抵抗効果膜の断面図である。view.【0090】この磁気薄膜メモリ素子は、導線36および絶縁層35が無いこと、磁気抵抗効果膜40の構成が異なること以外は上述の第1の実施例のものと同様のものである。43,48,44〜46が順次積層され、さらに磁性層46の側に該磁性層46とは接しないように磁性層47が設けられた多層膜構造を有する。磁性層41、非磁性層42、磁性層43〜47はそれぞれ図6に示した磁性層1、非磁性層2、磁性層3〜7に対応する。磁性層48は、磁性層44との交換結合力によって磁性層43の磁化方向が反転して記録情報が消失することを防ぐために設けられたもので、図4に示した磁性層8と同様の働きをする。情報を保持する磁性層43の保磁力は、ここでは6MA/m以上と著しく大きくした。timeに対して膜面法線方向上向きに1.6MA/mの大きさの磁界を印加し、磁性層46の磁化方向を上向きに向けた後、室温において膜面法線方向下向きに1MA/mの大きさの磁界を印加して磁性層47の磁化方向を下向きに向けた。Lまで昇温した場合の電圧値よりも高い値を示した。この結果から、記録温度の違い(高低)に応じて1ビットの情報を記録できることが分かる。low).【0095】図12は、図10に示した磁気薄膜メモリ素子を複数有する磁気薄膜メモリの概略構成を示す回路図である。100の構成が異なること以外は、上述の図9に示したものと同じである。図12中、図9に示した構成と同じものには、同じ符号を付している。numerals.【0096】この磁気薄膜メモリは、磁気薄膜メモリ素子100として図10に示した磁気薄膜メモリ素子が用いられている。constituting7にて発生する浮遊磁界が用られる。よって、本例の磁気薄膜メモリにおける記録動作では、図9に示した磁気薄膜メモリにおける記録動作で必要であった、「トランジスタTr2をオンとして、導線36に所定の方向に所定の大きさの電流を流し、該導線36にて発生する磁界を磁気薄膜メモリ素子100の磁気抵抗効果薄膜40に対して印加する」という動作が必要なくなる。これ以外の記録動作は、図9に示した磁気薄膜メモリにおける動作と同じである。3600を構成する磁性層47にて発生する浮遊磁界が用られるので、図9に示した磁気薄膜メモリにおける読み出し動作〜のうち、の動作が必要なくなる。したがって、動作の後に、動作に移って、磁気抵抗効果膜40にかかる電位差の大小がセンスアンプSAで検出され、記録情報が読み出される。invention,基本的には記録層内で生じる交換結合力によって情報の記録が行われるので、小さな印加磁界によって磁化の方向を反転することが困難な磁性体を用いた場合であっても、印加磁界を大きくすることなく記録が可能である。選択性を向上させることができ、結果的に、製造における歩留まりの向上を図ることができる。DRAWINGS【図1】本発明の磁気薄膜メモリ素子に用いらる磁気抵抗効果膜の一実施形態を示す断面構造図である。Hまで昇温したときの磁化方向を示す模式図、(d)は「0」が記録されているときの磁化方向を示す模式図である。1,外部磁界なしに情報の記録を行うことが可能な磁気抵抗効果膜における磁化方向と浮遊磁界の方向を模式的に示す断面図である。showing.【図4】図1に示す磁気抵抗効果膜の一変形例を示す図である。Hまで昇温したときの磁化方向を示す模式図、(d)は「0」が記録されているときの磁化方向を示す模式図である。1,外部磁界なしに情報の記録を行うことが可能な磁気抵抗効果膜における磁化方向と浮遊磁界の方向を模式的に示す断面図である。showing.【図7】本発明の第1の実施例の磁気薄膜メモリ素子の概略構成を示す断面図である。invention.【図8】図7に示す磁気薄膜メモリ素子に用いられる磁気抵抗効果膜の断面図である。FIG.【図9】図7に示した磁気薄膜メモリ素子を複数有する磁気薄膜メモリの概略構成を示す回路図である。FIG.【図10】本発明の第2の実施例の磁気薄膜メモリ素子の概略構成を示す断面図である。invention.【図11】図10に示す磁気薄膜メモリに用いられる磁気抵抗効果膜の断面図である。10.【図12】図10に示す磁気薄膜メモリ素子を複数有する磁気薄膜メモリの概略構成を示す回路図である。10.【図13】面内磁化膜を用いた従来の磁気抵抗効果膜の電気抵抗を説明するための図で、(a)は磁気抵抗効果膜の磁化が平行な状態を模式的に示す断面図、(b)は磁気抵抗効果膜の磁化が反平行な状態を模式的に示す断面図である。(d)は、記録情報「0」の読み出しを行う場合の磁化の状態を模式的に示す断面図である。(d)は、記録情報「0」の読み出しを行う場合の磁化の状態を模式的に示す断面図である。前記記録層は、隣接する層間で互いに磁気的に交換結合される複数の磁性層が積層されており、記録温度の高低に応じて、前記非磁性層に隣接する磁性層の磁化方向が該記録層内で生じる交換結合力によって反転可能であることを特徴とする磁気薄膜メモリ素子。記録温度の高低に応じて前記第1の磁性層に1ビットの情報が記録可能であることを特徴とする請求項1に記載の磁気薄膜メモリ素子。高い方の記録温度において所定の大きさで所定の方向の磁化を持ち、該磁化により発生する浮遊磁界によって第2の磁性層の磁化の反転が可能な第5の磁性層をさらに有することを特徴とする請求項2に記載の磁気薄膜メモリ素子。layer,これら磁性層の磁化方向が反平行である場合に層内に所定のエネルギーの磁壁が形成される第6の磁性層を有することを特徴とする請求項2に記載の磁気薄膜メモリ素子。ネール温度が記録温度より高い反強磁性層が第4の磁性層に隣接して設けられていることを特徴とする請求項2に記載の磁気薄膜メモリ素子。ネール温度が記録温度より高い反強磁性層が読み出し層に隣接して設けられていることを特徴とする請求項1に記載の磁気薄膜メモリ素子。読み出し層および記録層を構成する磁性層が面内磁化膜であることを特徴とする請求項1に記載の磁気薄膜メモリ素子。読み出し層および記録層を構成する各磁性層が垂直磁化膜であることを特徴とする請求項1に記載の磁気薄膜メモリ素子。垂直磁化膜が希土類と遷移金属の合金からなることを特徴とする請求項8に記載の磁気薄膜メモリ素子。読み出し層および記録層を構成する磁性層がスピン依存トンネル効果膜であることを特徴とする請求項1に記載の磁気薄膜メモリ素子。請求項1乃至10のいずれかに記載の磁気薄膜メモリ素子が複数設けられ、これら磁気薄膜メモリ素子を選択的に昇温する加熱手段を備えることを特徴とする磁気薄膜メモリ。