特許 6944477 磁気記憶装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6944477

(24)【登録日】2021年9月14日

(45)【発行日】2021年10月6日

(54)【発明の名称】磁気記憶装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/8239 20060101AFI20210927BHJP

   H01L 27/105 20060101ALI20210927BHJP

   H01L 29/82 20060101ALI20210927BHJP

   H01L 43/08 20060101ALI20210927BHJP

【ＦＩ】

   H01L27/105 447

   H01L29/82 Z

   H01L43/08 Z

【請求項の数】5

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2019-46607(P2019-46607)

(22)【出願日】2019年3月14日

(65)【公開番号】特開2020-150142(P2020-150142A)

(43)【公開日】2020年9月17日

【審査請求日】2020年9月4日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人 科学技術振興機構「革新的研究開発推進プログラム（ＩｍＰＡＣＴ）」「無充電で長期間使用できる究極のエコＩＴ機器の実現」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100157901

【弁理士】

【氏名又は名称】白井 達哲

(74)【代理人】

【識別番号】100172188

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 敬人

(74)【代理人】

【識別番号】100197538

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 功

(72)【発明者】

【氏名】鴻井 克彦

(72)【発明者】

【氏名】井口 智明

(72)【発明者】

【氏名】下村 尚治

(72)【発明者】

【氏名】杉山 英行

(72)【発明者】

【氏名】與田 博明

【審査官】 小山 満

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−０９３０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３１２４４１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１８−０５６２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１８２２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０８８５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０１０５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０８５１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１８／０１５９０２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１８／００９０６７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１８／０３０８５３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１８／０１４４７８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／８２３９

Ｈ０１Ｌ ２９／８２

Ｈ０１Ｌ ４３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間の第３部分と、を含む導電部材と、
前記第３部分と対向する第１対向磁性層と、
第１磁性層と、
第１中間磁性層であって、前記第１中間磁性層から前記第１磁性層に向かう第１方向は、前記第１部分から前記第２部分への第２方向と交差し、前記第１対向磁性層から前記第１中間磁性層への第３方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する、前記第１中間磁性層と、
前記第１対向磁性層と前記第１中間磁性層との間に設けられた第１導電層と、
前記第１中間磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
を備えた磁気記憶装置。

【請求項2】

前記第１中間磁性層の磁気体積は、前記第１対向磁性層の磁気体積よりも小さい、請求項１記載の磁気記憶装置。

【請求項3】

前記第１中間磁性層は、第１磁性材料及び第２磁性材料よりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第１磁性材料は、ｂｃｃ構造を有し、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つと、Ｂと、と含み、
前記第２磁性材料は、Ｎｉ及びＦｅを含む第１層と、Ｆｅ、Ｃｏ及びＢを含む第２層と、を含む、請求項１または２に記載の磁気記憶装置。

【請求項4】

前記第１磁性層と電気的に接続された第１検出回路をさらに備え、
前記第１中間磁性層、前記第１非磁性層及び前記第１磁性層を含む第１記憶要素は、第１記憶状態及び第２記憶状態を有し、
前記第１記憶要素に印加される電圧の変化に対しての、前記第１記憶状態の前記第１記憶要素の電気抵抗の第１変化は、前記第１記憶要素に印加される前記電圧の変化に対しての、前記第２記憶状態の前記第１記憶要素の電気抵抗の第２変化とは異なり、
前記第１検出回路は、前記第１変化と前記第２変化との差を検出する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

【請求項5】

前記第１磁性層と電気的に接続された第１検出回路をさらに備え、
前記第１検出回路は、前記第１磁性層に第１電圧を印加したときに前記第１磁性層を流れる電流と、前記第１磁性層に第１電圧とは異なる第２電圧を印加したときに前記第１磁性層を流れる電流と、の差に基づいて、前記第１中間磁性層、前記第１非磁性層及び前記第１磁性層を含む第１記憶要素の記憶状態を読み出す、請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、磁気記憶装置に関する。

【背景技術】

【0002】

磁気記憶装置において、安定した動作が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８−２２５４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態は、安定した動作が得られる磁気記憶装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態によれば、磁気記憶装置は、導電部材、第１磁性層、第１対向磁性層、第１中間磁性層、第１導電層及び第１非磁性層を含む。前記導電部材は、第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間の第３部分と、を含む。前記第１対向磁性層は、前記第３部分と前記第１磁性層との間に設けられる。第１中間磁性層は、前記第１対向磁性層と前記第１磁性層との間に設けられる。前記第１導電層は、前記第１対向磁性層と前記第１中間磁性層との間に設けられる。前記第１非磁性層は、前記第１中間磁性層と前記第１磁性層との間に設けられる。前記第１導電層は、第１材料、第２材料、第３材料及び第４材料よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。前記第１材料は、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ及びＶよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。前記第２材料は、金属窒化物を含む。前記第３材料は、金属酸化物を含む。前記第４材料は、Ｒｕ、Ｉｒ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。前記第４材料の少なくとも一部はアモルファスである。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。

【図3】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の動作を例示する模式図である。

【図4】図４は、第２実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。

【図5】図５は、第２実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。

【図6】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第３実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。

【図7】図７は、磁気記憶装置に含まれる回路を例示する模式図である。

【図8】図８は、磁気記憶装置の特性を例示するグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0008】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。
図１に示すように、実施形態に係る磁気記憶装置１１０は、導電部材２１、第１磁性層１１、第１対向磁性層１１ｃ、第１中間磁性層１１ｉ、第１導電層１１ｅ及び第１非磁性層１１ｎを含む。例えば、第１磁性層１１、第１中間磁性層１１ｉ及び第１非磁性層１１ｎは、第１構造体ＳＢ１に含まれる。この例では、第１構造体ＳＢ１は、第１対向磁性層１１ｃ及び第１導電層１１ｅをさらに含む。

【0009】

後述するように、第１構造体ＳＢ１の電気抵抗は、変化可能である。電気抵抗の変化は、例えば、第１構造体ＳＢ１に含まれる磁性層の磁化の状態に応じている。第１構造体ＳＢ１の少なくとも一部は、例えば、ＭＴＪ（Tunnel Magneto Resistance Effect）素子として機能する。第１構造体ＳＢ１は、例えば、１つのメモリセル（メモリ要素）として機能する。後述するように、複数の構造体が設けられても良い。

【0010】

導電部材２１は、第１部分２１ａ、第２部分２１ｂ及び第３部分２１ｃを含む。第３部分２１ｃは、第１部分２１ａと第２部分２１ｂとの間にある。第３部分２１ｃは、第１部分２１ａ及び第２部分２１ｂと連続する。

【0011】

第１対向磁性層１１ｃは、第３部分２１ｃと第１磁性層１１との間に設けられる。第１中間磁性層１１ｉは、第１対向磁性層１１ｃと第１磁性層１１との間に設けられる。第１導電層１１ｅは、第１対向磁性層１１ｃと第１中間磁性層１１ｉとの間に設けられる。第１非磁性層１１ｎは、第１中間磁性層１１ｉと第１磁性層１１との間に設けられる。

【0012】

第１磁性層１１及び第１対向磁性層１１ｃは、例えば、強磁性体を含む。第１中間磁性層１１ｉは、例えば、軟磁性体を含む。

【0013】

第１導電層１１ｅは、第１材料、第２材料、第３材料及び第４材料よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１材料は、例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ及びＶよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２材料は、金属窒化物を含む。第２材料は、例えば、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、Ｃｒ_２Ｎ及びＶＮよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第３材料は、金属酸化物を含む。第３材料は、例えば、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３及びＳｎＯ_３よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第４材料は、Ｒｕ、Ｉｒ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。前記第４材料の少なくとも一部はアモルファスである。

【0014】

第１材料の少なくとも一部が、アモルファスでも良い。第２材料の少なくとも一部が、アモルファスでも良い。第３材料の少なくとも一部が、アモルファスでも良い。

【0015】

第１対向磁性層１１ｃから第１磁性層１１への方向を第１方向Ｄ１とする。第１方向Ｄ１をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。例えば、第１部分２１ａから第２部分２１ｂへの第２方向Ｄ２は、例えばＸ軸方向に沿う。

【0016】

１つの例において、第１導電層１１ｅの厚さｔｅ（図１参照）は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。厚さｔｅは、第１方向Ｄ１に沿う長さである。

【0017】

このような第１導電層１１ｅが、第１対向磁性層１１ｃと第１中間磁性層１１ｉとの間に設けられることで、例えば、第１対向磁性層１１ｃからの漏洩磁界が第１中間磁性層１１ｉに作用し易くなる。

【0018】

図１に示すように、磁気記憶装置１１０は、制御部７０をさらに含んでも良い。制御部７０は、第１部分２１ａ及び第２部分２１ｂと電気的に接続される。この例では、制御部７０は、第１磁性層１１とさらに電気的に接続される。例えば、制御部７０と第１部分２１ａとの接続は、配線７１ａにより行われる。例えば、制御部７０と第２部分２１ａとの接続は、配線７１ｂにより行われる。例えば、制御部７０と第１磁性層１１との接続は、配線７０ａにより行われる。これらの配線の途上にスイッチなどが設けられても良い。例えば、制御部７０に設けられる制御回路７５と、第１部分２１ａと、の間の電流経路にスイッチｓｗ２１が設けられる。例えば、制御回路７５と、第１磁性層１１との間の電流経路にスイッチｓｗ１が設けられる。スイッチは、制御回路７５と、第２部分２１ｂと、の間の電流経路に設けられても良い。

【0019】

例えば、制御部７０は、第１動作及び第２動作を実施可能である。第１動作において、制御部７０は、第１部分２１ａから第２部分２１ｂへの第１電流を導電部材２１に供給する。第２動作において、制御部７０は、第２部分２１ｂから第１部分２１ａへの第２電流を導電部材２１に供給する。

【0020】

これらの動作により、例えば、第１構造体ＳＢ１の電気抵抗が変化する。例えば、第１動作の後の第１状態において、第１部分２１ａと第１磁性層１１との間の第１電流経路ｃｐ１の第１電気抵抗は、第２動作の後の、第１電流経路ｃｐ１の第２電気抵抗とは異なる。

【0021】

電気抵抗のこの変化は、例えば、第１中間磁性層１１ｉの磁化の向きと、第１磁性層１１の磁化の向きと、の間の角度の変化に対応していると考えられる。以下、このような動作の例について説明する。

【0022】

第１動作において、第１電流が導電部材２１に流れると、第１対向磁性層１１ｃの磁化が、第１電流の向きに応じた向きになる。一方、第２動作において、第１電流の向きに対して逆の向きの第２電流が導電部材２１に流れると、第１対向磁性層１１ｃの磁化が、第２電流の向きに応じた向きになる。これらの動作において、第１対向磁性層１１ｃの磁化は、互いに異なる向きとなる。電流の向きに応じた、第１対向磁性層１１ｃの磁化の向きの変化は、例えば、ＳＯ（spin obit）効果によると考えられる。

【0023】

実施形態においては、例えば、第１対向磁性層１１ｃの漏洩磁界が第１中間磁性層１１ｉに作用する。漏洩磁界により、第１対向磁性層１１ｃの磁化の向きに応じて、第１中間磁性層１１ｉの磁化の向きが変化する。

【0024】

一方、第１磁性層１１の磁化の向きは、実質的に変化しない。このため、第１動作及び第２動作により変化した第１中間磁性層１１ｉの磁化の向きと、第１磁性層１１の磁化の向きと、の間の角度が変化する。これにより、上記の電気抵抗の変化が生じる。

【0025】

実施形態においては、電気抵抗の異なる複数の状態を、複数の記憶状態に対応させる。

【0026】

実施形態においては、第１対向磁性層１１ｃと第１中間磁性層１１ｉとの間に、第１導電層１１ｅが設けられる。第１導電層１１ｅにおいて、ＳＯ効果が実質的に生じない。または、第１導電層１１ｅにおけるスピンホール角θＳＨの符号は、導電部材２１におけるスピンホール角θＳＨの符号と逆である。このような第１導電層１１ｅによって、ＳＯ効果の低減が抑制される。

【0027】

第１導電層１１ｅが上記のような第１〜第４材料のいずれかを含むことで、ＳＯ効果の低減が抑制できる。

【0028】

このような新しい磁化の制御（書き込み動作）により、安定した記憶状態が得られる。実施形態によれば、安定した動作が得られる磁気記憶装置を提供できる。

【0029】

第１対向磁性層１１ｃ、第１導電層１１ｅ及び第１中間磁性層１１ｉの積層構造において、スピントランスファトルク（ＳＴＴ：Spin Transfer Torque）が抑制される。上記のような第１導電層１１ｅを用いることで、第１導電層１１ｅを介したＳＴＴが実質的に無視できる。

【0030】

後述するように、第１構造体ＳＢ１の記憶状態が、例えば自己参照法（Self-Reference Sensing Scheme）により検出されても良い。この場合、上記のように、第１対向磁性層１１ｃ、第１導電層１１ｅ及び第１中間磁性層１１ｉの積層構造におけるＳＴＴが実質的に生じないため、第１中間磁性層１１ｉの磁化の向きは、変化し易くなる。これにより、自己参照法による検出の感度が高くできる。自己参照法は、Non destructiveな自己参照法を含んでも良い。自己参照法の例については、後述する。

【0031】

実施形態においては、高い感度の検出（読み出し動作）が得られる。例えば、読み出し動作が記憶状態に与えるディスターブが抑制できる。より安定した動作が得易くなる。

【0032】

例えば、第１対向磁性層１１ｃと第１中間磁性層１１ｉとが磁気的にカップリングした参考例がある。この参考例においては、これらの磁性層１１の間に設けられる層として、ＲｕまたはＣｕなどが設けられる。そして、この層の厚さは、良好な磁気的カップリングが得られるような厚さ（例えば、ＲＫＫＹ（Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida）結合のピークに対応する厚さなど）に設定される。

【0033】

これに対して、実施形態においては、第１対向磁性層１１ｃと第１中間磁性層１１ｉとは、実質的に磁気的カップリングしない。これにより、上記の自己参照法による検出において、第１中間磁性層１１ｉの磁化が変化し易い。これにより、高い感度が得られる。

【0034】

例えば、第１導電層１１ｅの厚さｔｅを２ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることで、磁気的なカップリングが抑制されつつ、漏洩磁界が有効に作用する。

【0035】

実施形態においては、磁気的カップリングを用いるという通常の発想ではなく、漏洩磁界を用いる発想に基づいている。これにより、効率的な書き込みが可能になる。効率的な読み出しが可能になる。

【0036】

実施形態において、第１中間磁性層１１ｉの磁気体積は、第１対向磁性層１１ｃの磁気体積よりも小さいことが好ましい。第１中間磁性層１１ｉの磁気体積は、第１中間磁性層１１ｉの飽和磁化と、第１中間磁性層１１ｉの体積と、の積である。第１対向磁性層１１ｃの磁気体積は、第１対向磁性層１１ｃの飽和磁化と、第１対向磁性層１１ｃの体積と、の積である。これにより、第１中間磁性層１１ｉの磁化の向きが、第１対向磁性層１１ｃの磁化の向きに比べて変化しやすくなる。高い感度が得易くなる。

【0037】

例えば、実施形態において、第１構造体ＳＢ１の形成において、第１中間磁性層１１ｉ及び第１対向磁性層１１ｃが一括して形成されても良い。この場合、これらの層におけるＸ−Ｙ平面に沿うサイズは実質的に同じである。このため、これらの層における体積の差は、厚さの差に実質的に対応しても良い。

【0038】

例えば、第１方向Ｄ１（第１対向磁性層１１ｃから第１磁性層１１への方向）に沿う第１中間磁性層１１ｉの厚さｔｉ（図１参照）は、第１方向Ｄ１に沿う第１対向磁性層１１ｃの厚さｔｃ（図１参照）よりも薄いことが好ましい。高い感度が得易くなる。

【0039】

１つの例において、第１中間磁性層１１ｉの厚さｔｉは、例えば、０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下である。１つの例において、第１対向磁性層１１ｃの厚さｔｃは、例えば、１．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。

【0040】

実施形態において、第１中間磁性層１１ｉは、例えば、以下の第１磁性材料及び第２磁性材料よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１磁性材料は、ｂｃｃ構造を有し、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つと、Ｂと、と含む。第２磁性材料は、Ｎｉ及びＦｅを含む第１層と、Ｆｅ、Ｃｏ及びＢを含む第２層と、を含む積層膜を含む。第１中間磁性層１１ｉがこのような材料を含むことで、例えば、第１中間磁性層１１ｉにおいて、磁化の向きに関して適度な制御性が得易くなる。

【0041】

磁気記憶装置１１０において、第１導電層１１ｅの電気抵抗率は、導電部材２１の電気抵抗率よりも高いことが好ましい。導電部材２１を流れる電流が、第１導電層１１ｅに分流することが抑制できる。これにより、より効果的にＳＯ効果が得られる。

【0042】

実施形態において、第１非磁性層１１ｎは、例えば、ＭｇＯなどを含む。第１非磁性層１１ｎの厚さｔｎ（図１参照）は、例えば、０．８ｎｍ以上４ｎｍ以下である。

【0043】

実施形態において、第１磁性層１１は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

【0044】

実施形態において、導電部材２１は、例えば、Ｗ、Ｔａ、及び、Ｐｔよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

【0045】

第１非磁性層１１ｎ、第１磁性層１１及び導電部材２１に関する上記の材料は、例であり、他の材料が用いられても良い。

【0046】

実施形態において、第４材料の少なくとも一部は、アモルファスである。第１材料の少なくとも一部が、アモルファスでも良い。第２材料の少なくとも一部が、アモルファスでも良い。第３材料の少なくとも一部が、アモルファスでも良い。例えば、第１導電層１１ｅの少なくとも一部は、アモルファスである。この場合、第１導電層１１ｅに近い層（例えば、第１非磁性層１１であり、例えば、ＭｇＯ層など）において、良好な結晶性が得やすくなる。例えば、良好な磁気特性が得やすくなる。

【0047】

図２は、第１実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。
図２に示すように、実施形態に係る磁気記憶装置１１１は、導電部材２１及び第１構造体ＳＢ１に加えて、第２構造体ＳＢ２を含む。この例では、第３構造体ＳＢ３がさらに設けられている。このように、１つの導電部材２１に複数の構造体（メモリセル）が設けられても良い。１つの導電部材２１に設けられる複数の構造体の数は任意である。以下、磁気記憶装置１１１について、磁気記憶装置１１０とは異なる部分について説明する。

【0048】

磁気記憶装置１１１は、第２磁性層１２、第２対向磁性層１２ｃ、第２中間磁性層１２ｉ、第２導電層１２ｅ及び第２非磁性層１２ｎをさらに含む。

【0049】

導電部材２１は、第１〜第３部分２１ａ〜２１ｃに加えて、第４部分２１ｄ及び第５部分２１ｅをさらに含む。第１部分２１ａと第４部分２１ｄとの間に第３部分２１ｃがある。第３部分２１ｃと第４部分２１ｄとの間に第２部分２１ｂがある。第２部分２１ｂと第４部分２１ｄとの間に第５部分２１ｅがある。導電部材２１は、端部２１ｘを含んでも良い。例えば、第１部分２１ａが１つの端部であり、別の端部が端部２１ｘである。例えば、第１部分２１ａと端部２１ｘとの間に上記の部分が設けられる。

【0050】

第２対向磁性層１２ｃは、第５部分２１ｅと第２磁性層１２との間に設けられる。第２中間磁性層１２ｉは、第２対向磁性層１２ｃと第２磁性層１２との間に設けられる。第２導電層１２ｅは、第２対向磁性層１２ｃと第２中間磁性層１２ｉとの間に設けられる。第２非磁性層１２ｎは、第２中間磁性層１２ｉと第２磁性層１２との間に設けられる。

【0051】

例えば、第２磁性層１２、第２中間磁性層１２ｉ及び第２非磁性層１２ｎは、第２構造体ＳＢ２に含まれる。この例では、第２構造体ＳＢ２は、第２対向磁性層１２ｃ及び第２導電層１２ｅをさらに含む。第２構造体ＳＢ２に含まれる複数の層における構成及び材料は、第１構造体ＳＢ１のそれらと同様なので、説明を省略する。

【0052】

磁気記憶装置１１１は、第３磁性層１３、第３対向磁性層１３ｃ、第３中間磁性層１３ｉ、第３導電層１３ｅ及び第３非磁性層１３ｎをさらに含んでも良い。例えば、第３磁性層１３、第３中間磁性層１３ｉ及び第３非磁性層１３ｎは、第３構造体ＳＢ３に含まれる。この例では、第３構造体ＳＢ３は、第３対向磁性層１３ｃ及び第３導電層１３ｅをさらに含む。第３構造体ＳＢ３に含まれる複数の層における構成及び材料は、第１構造体ＳＢ１のそれらと同様なので、説明を省略する。

【0053】

制御部７０は、配線７１ａにより第１部分２１ａと電気的に接続される。制御部７０は、配線７１ｂにより、第４部分２１ｄ（この例では、端部２１ｘ）と電気的に接続される。制御部７０は、配線７０ａにより、第１磁性層１１と電気的に接続される。制御部７０は、配線７０ｂにより、第２磁性層１２と電気的に接続される。例えば、制御回路７５と、第２磁性層１２との間の電流経路にスイッチｓｗ２が設けられる。

【0054】

導電部材２１に複数の構造体が設けられる場合の書き込み動作において、複数の構造体に印加される電圧によって、選択状態または非選択状態を制御することができる。選択状態おいては、導電部材２１を流れる電流によって、構造体の電気抵抗が変化する。非選択状態において、導電部材２１を流れる電流によって、構造体の電気抵抗が実質的に変化しない。

【0055】

制御部７０例えば、以下の第３動作及び第４動作を実施可能である。
第３動作においては、制御部７０は、第１部分２１ａから第４部分２１ｄへの第１電流を導電部材２１に供給しつつ、第１磁性層１１の電位を第１電位とし、第２磁性層１２の電位をこの第１電位とする。第１電位は、例えば、選択電位である。電位は、例えば、導電部材２１の電位を基準にした電位である。

【0056】

第４動作において、制御部７０は、第４部分２１ｄから第１部分２１ａへの第２電流を導電部材２１に供給しつつ、第１磁性層１１の電位を第１電位とし、第２磁性層１２の電位を第２電位とする。第２電位は、第１電位とは異なる。第２電位は、例えば非選択電位である。

【0057】

例えば、選択電位の第１電位が印加されている場合、導電部材２１に流れる電流の向きに応じて、対向磁性層の磁化及び中間磁性層の磁化が変化する。

【0058】

例えば、非選択電位の第２電位が印加されている場合、導電部材２１に流れる電流の向きに応じて、対向磁性層の磁化及び中間磁性層の磁化が変化する。

【0059】

例えば、第３動作において、第１構造体ＳＢ１及び第２構造体ＳＢ２においては、同じ磁化状態（同じ電気抵抗の状態）が得られる。一方、第４動作において、第１構造体ＳＢ１においては、情報が書き換えられ、第２構造体ＳＢ２においては、情報が書き換えられない。

【0060】

したがって、第３動作の後の第１状態において、第１部分２１ａと第１磁性層１１との間の第１電流経路ｃｐ１（図２参照）の第１電気抵抗と、第１部分２１ａと第２磁性層１２との間の第２電流経路ｃｐ２（図２参照）の第２電気抵抗と、は実質的に同じである。例えば、このときの第１電気抵抗及び第２電気抵抗の両方が、高抵抗（磁化が「反平行」）である。または、第１電気抵抗及び第２電気抵抗の両方が、低抵抗（磁化が「平行」）である。

【0061】

一方、第１状態の後に第４動作が行われ、その後の第２状態において、第１電流経路ｃｐ１の第３電気抵抗は、第２電流経路ｃｐ２の第４電気抵抗とは異なる。第３電気抵抗は、書き換えられた後の電気抵抗である。一方、第４電気抵抗は、書き換えられず、第４動作の前の電気抵抗と実質的に同じである。

【0062】

このように、第１電気抵抗と第２電気抵抗との差の絶対値は、第３電気抵抗と第４電気抵抗との差の絶対値よりも小さい。

【0063】

このような選択状態または非選択状態制御が可能である。このような制御は、例えば、以下の動作により得られる。

【0064】

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気記憶装置の動作を例示する模式図である。
図３（ａ）は、第１磁性層１１に上記の第２電圧（非選択電圧）が印加されている状態に対応する。図３（ｂ）は、第１磁性層１１に上記の第１電圧（選択電圧）が印加されている状態に対応する。

【0065】

図３（ｂ）に示すように、選択電圧が印加されている場合、ＳＴＴが作用する。これにより、第１中間磁性層１１ｉの磁化１１ｉｍの揺らぎが抑制される。この状態の第１中間磁性層１１ｉと、第１対向磁性層１１ｃと、の間で磁気的な作用が生じる。これにより、第１中間磁性層１１ｉの磁化が反転し易くなる。これにより、選択的な書き込み（磁化の反転）が実施できる。

【0066】

図３（ａ）に示すように、非選択電圧が印加されている場合、ＳＴＴが作用しない。この場合、第１中間磁性層１１ｉの磁化１１ｉｍの揺らぎが、図３（ｂ）のときに比べて、相対的に大きい。このため、第１中間磁性層１１ｉと第１対向磁性層１１ｃとの間の磁気的な作用により、発振が抑制される。このため、この状態において、磁化の変化が抑制される。これにより、非選択状態が得られる。

【0067】

このような作用により、上記の電気抵抗の差（第１電気抵抗と第２電気抵抗との差の絶対値と、第３電気抵抗と第４電気抵抗との差の絶対値と、の差）が生じる。

【0068】

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態と異なる部分について説明する。

【0069】

図４は、第２実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。
図４に示すように、実施形態に係る磁気記憶装置１２０は、導電部材２１、第１磁性層１１、第１対向磁性層１１ｃ、第１中間磁性層１１ｉ及び第１非磁性層１１ｎを含む。例えば、第１磁性層１１、第１中間磁性層１１ｉ及び第１非磁性層１１ｎは、第１構造体ＳＢ１に含まれる。

【0070】

第１対向磁性層１１ｃと第１磁性層１１との間に、導電部材２１の第３部分２１ｃがある。第１中間磁性層１１ｉは、第３部分２１ｃと第１磁性層１１との間に設けられる。第１非磁性層１１ｎは、第１中間磁性層１１ｉと第１磁性層１１との間に設けられる。

【0071】

磁気記憶装置１２０においては、例えば、導電部材２１を流れる電流により、第１対向磁性層１１ｃの磁化が制御される。例えば、第１対向磁性層１１ｃからの漏洩磁界により、第１中間磁性層１１ｉの磁化が制御される。

【0072】

磁気記憶装置１２０においては、例えば、導電部材２１を流れる電流に基づく第１対向磁性層１１ｃの磁化が、第１中間磁性層１１ｉ、第１非磁性層１１ｎ及び第１磁性層１１の構造における磁気特性とは独立して制御し易くなる。例えば、ＳＴＴが抑制される。例えば、安定した磁化の制御（書き込み動作）により、安定した記憶状態が得られる。安定した動作が得られる磁気記憶装置を提供できる。

【0073】

磁気記憶装置１２０において、例えば、ＳＴＴを抑制できる。例えば、自己参照法などによる検出（読み出し）において、高い感度が得られる。例えば、高い感度の検出（読み出し動作）が得られる。読み出し動作が記憶状態に与えるディスターブが抑制できる。より安定した動作が得易くなる。

【0074】

例えば、第１対向磁性層１１ｃから第１磁性層１１への第１方向Ｄ１に沿う導電部材２１の厚さｔ２１は、１ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、第１対向磁性層１１ｃからの漏洩磁界が、第１中間磁性層１１ｉに有効に印加される。例えば、高い書き込み効率が得やすくなる。

【0075】

磁気記憶装置１２０において、第１中間磁性層１１ｉの磁気体積は、第１対向磁性層１１ｃの磁気体積よりも小さいことが好ましい。これにより、第１中間磁性層１１ｉの磁化の向きが、第１対向磁性層１１ｃの磁化の向きに比べて変化しやすくなる。高い感度が得易くなる。

【0076】

例えば、第１方向Ｄ１に沿う第１中間磁性層１１ｉの厚さｔｉは、第１方向Ｄ１に沿う第１対向磁性層１１ｃの厚さｔｃよりも薄いことが好ましい。高い感度が得易くなる。

【0077】

磁気記憶装置１２０においても制御部７０は、例えば、第１部分２１ａ及び第２部分２１ｂと電気的に接続される。この場合も、制御部７０は、第１動作及び第２動作を実施可能である。制御部７０は、第１動作において、第１部分２１ａから第２部分２１ｂへの第１電流を導電部材２１に供給する。制御部７０は、第２動作において、第２部分２１ｂから第１部分２１ａへの第２電流を導電部材２１に供給する。第１動作の後の第１状態において、第１部分２１ａと第１磁性層１１との間の第１電流経路ｃｐ１の第１電気抵抗は、第２動作の後の、第１電流経路ｃｐ１の第２電気抵抗とは異なる。

【0078】

図５は、第２実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。
図５に示すように、実施形態に係る磁気記憶装置１２１のように、第２構造体ＳＢ２及び第３構造体ＳＢ３をさらに含んでも良い。以下、磁気記憶装置１２１における第２構造体ＳＢ２について、説明する。

【0079】

磁気記憶装置１２１は、第２磁性層１２、第２対向磁性層１２ｃ、第２中間磁性層１２ｉ、及び、第２非磁性層１２ｎを含む。一方、導電部材２１は、第１〜第５部分２１ａ〜２１ｅを含む。第５部分２１ｅは、第２対向磁性層１２ｃと第２磁性層１１との間にある。第２中間磁性層１２ｉは、第５部分２１ｅと第２磁性層１２との間に設けられる。第２非磁性層１２ｎは、第２中間磁性層１２ｉと第２磁性層１２との間に設けられる。

【0080】

磁気記憶装置１２１においても、選択状態及び非選択状態が得られる。例えば、制御部７０は、第１部分２１ａ、第４部分２１ｄ（この例では、端部２１ｘ）、第１磁性層１１及び第２磁性層１２と電気的に接続されている。

【0081】

制御部は、第３動作及び第４動作を実施可能である。第３動作において、制御部７０は、第１部分２１ａから第４部分２１ｄへの第１電流を導電部材２１に供給しつつ、第１磁性層１１の電位を第１電位とし、第２磁性層１２の電位を第１電位とする。第４動作において、制御部７０は、第４部分２１ｄから第１部分２１ａへの第２電流を導電部材２１に供給しつつ、第１磁性層１１の電位を第１電位とし、第２磁性層１２の電位を第１電位とは異なる第２電位とする。

【0082】

磁気記憶装置１２１においても、第３動作の後の第１状態における、第１部分２１ａと第１磁性層１１との間の第１電流経路ｃｐ１の第１電気抵抗と、第１部分２１ａと第２磁性層１２との間の第２電流経路ｃｐ２の第２電気抵抗と、の差の絶対値は、第１状態の後の第４動作の後の第２状態における、第１電流経路ｃｐ１の第３電気抵抗と、第２電流経路ｃｐ２の第４電気抵抗と、の差の絶対値よりも小さい。例えば、第３動作において、第１構造体ＳＢ１及び第２構造体ＳＢ２において、選択状態である。例えば、第４動作において、第１構造体ＳＢ１は選択状態であり、第２構造体ＳＢ２は非選択状態である。

【0083】

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第１実施形態と異なる部分について説明する。

【0084】

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第３実施形態に係る磁気記憶装置を例示する模式図である。
図６（ａ）は、平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。

【0085】

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、実施形態に係る磁気記憶装置１３０は、導電部材２１、第１磁性層１１、第１対向磁性層１１ｃ、第１中間磁性層１１ｉ、第１導電層１１ｅ及び第１非磁性層１１ｎを含む。この場合も、導電部材２１、第１磁性層１１、第１対向磁性層１１ｃ、第１中間磁性層１１ｉ、第１導電層１１ｅ及び第１非磁性層１１ｎは、第１構造体ＳＢ１（メモリセル）に含まれる。

【0086】

この場合も、導電部材２１は、第１部分２１ａと、第２部分２１ｂと、第１部分２１ａと第２部分２１ｂとの間の第３部分２１ｃと、を含む。第１対向磁性層１１ｃは、第３部分２１ｃと対向する。第１部分２１ａから第２部分２１ｂへの方向を第２方向Ｄ２とする。

【0087】

図６（ｂ）に示すように、第１中間磁性層１１ｉから第１磁性層１１に向かう第１方向Ｄ１は、第２方向Ｄ２（Ｘ軸方向）と交差する。第１対向磁性層１１ｃから第１中間磁性層への第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２を含む平面と交差する。

【0088】

第１方向Ｄ１は、例えば、Ｚ軸方向である。第２方向Ｄ２は、例えば、Ｘ軸方向である。第３方向Ｄ３は、例えば、Ｙ軸方向である。

【0089】

第１導電層１１ｅは、第１対向磁性層１１ｃと第１中間磁性層１１ｉとの間に設けられる。第１非磁性層１１ｎは、第１中間磁性層１１ｉと第１磁性層１１との間に設けられる。

【0090】

磁気記憶装置１３０において、導電部材２１、第１磁性層１１、第１対向磁性層１１ｃ、第１中間磁性層１１ｉ、第１導電層１１ｅ及び第１非磁性層１１ｎのそれぞれの材料は、磁気記憶装置１１０に関する説明が適用できる。例えば、第１部分２１ａ、第２部分２１ｂ及び第１磁性層１１と電気的に接続された制御部７０（図１参照）が設けられてもよい。

【0091】

例えば、第１導電層１１ｅは、第１材料、第２材料、第３材料及び第４材料よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１材料は、例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ及びＶよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２材料は、金属窒化物を含む。第２材料は、例えば、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、Ｃｒ_２Ｎ及びＶＮよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第３材料は、金属酸化物を含む。第３材料は、例えば、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３及びＳｎＯ_３よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第４材料は、Ｒｕ、Ｉｒ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。前記第４材料の少なくとも一部はアモルファスである。

【0092】

この例においても、例えば、第１対向磁性層１１ｃからの漏洩磁界が第１中間磁性層１１ｉに作用可能である。

【0093】

例えば、第３方向Ｄ３に沿う第１導電層１１ｅの厚さｔｅは、例えば、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。このような厚さにより、漏洩磁界の作用がより効果的に得られる。

【0094】

磁気記憶装置１３０においても、より安定した動作が得られる。

【0095】

第１構造体ＳＢ１と同様の構成を有する構造体が複数設けられても良い。複数の構造体のそれぞれが、メモリセルとして機能する。

【0096】

以下、自己参照法により読み出し動作の例について説明する。
図７は、磁気記憶装置に含まれる回路を例示する模式図である。
図７は、第１検出回路７７Ａを例示している。第１検出回路７７Ａは、例えば、読み出し回路である。第１検出回路７７Ａは、例えば、制御部７０に含まれても良い。図７に示すように、第１構造体ＳＢ１の一端が配線７０ａに接続される。配線７０ａは、例えばビット線である。第１構造体ＳＢ１の他端は、導電部材２１に接続される。導電部材２１は、スイッチｓｗ２１に接続される。

【0097】

配線７０ａ（例えばビット線）は、第１選択スイッチ７６ａの一端、及び、第２選択スイッチ７６ｂの一端と接続される。これらの選択スイッチは並列に接続される。第１選択スイッチ７６ａの他端は、アンプリファイヤ７６Ａの第１入力に接続される。第１選択スイッチ７６ａの他端と、アンプリファイヤ７６Ａの第１入力と、の間の接続点にキャパシタ７６ｃが設けられる。一方、第２選択スイッチ７６ｂの他端は、抵抗素子７６ｄの一端に接続される。抵抗素子７６ｄの他端は、アンプリファイヤ７６Ａの第２入力に接続される。アンプリファイヤ７６Ａは、第１入力と第２入力との差に応じた出力信号７６ｏを出力する。配線７０ａには、プリチャージ回路７６Ｐが接続される。

【0098】

例えば、第１検出回路７７Ａは、第１構造体ＳＢ１にバイアス電圧を印加して、その時の第１構造体ＳＢ１を含む電流経路の電気抵抗に対応する信号を得る。第１検出回路７７Ａは、バイアス電圧を変化させて、異なるバイアス電圧における電気抵抗に対応する信号を得る。例えば、第１構造体ＳＢ１において、低抵抗状態（磁化が「平行」状態）と、高抵抗状態（磁化が「反平行」状態）と、の間で、電気抵抗のバイアス電圧依存性が異なる。この特性を利用して、記憶状態を検出できる。

【0099】

図８は、磁気記憶装置の特性を例示するグラフ図である。
図８の横軸は、読み出し動作において第１構造体ＳＢ１に印加されるバイアス電圧Ｖｂ１に対応する。縦軸は、第１構造体ＳＢ１の電気抵抗Ｒ１に対応する。図８には、実施形態に係る磁気記憶装置（例えば磁気記憶装置１１０）の特性が例示されている。既に説明したように、磁気記憶装置１１０においては、第１対向磁性層１１ｃ、第１導電層１１ｅ及び第１中間磁性層１１ｉが設けられる。第１中間磁性層１１ｉは、第１対向磁性層１１ｃからの漏洩磁界の作用を受ける。第１中間磁性層１１ｉには、スピントルクの影響が大きく作用する。第１導電層１１ｅは、ＳＴＴを抑制する。このため、第１中間磁性層１１ｉの磁化は、変化し易い。第１中間磁性層１１ｉは、例えば、リテンションが小さく、「軽い感受層」として、機能する。

【0100】

図８には、参考例の磁気記憶装置１１９の特性が例示されている。磁気記憶装置１１９においては、第１導電層１１ｅ及び第１中間磁性層１１ｉが設けられていない。磁気記憶装置１１９においては、第１対向磁性層１１ｃにおいて、スピントルクの影響が大きく作用する。第１中間磁性層１１ｉは、例えば、リテンションが大きい「記憶層」として機能する。

【0101】

図８に示すように、磁気記憶装置１１０においては、磁気記憶装置１１９に比べて、バイアス電圧Ｖｂ１の変化に対して、電気抵抗Ｒ１は大きく変化する。高い感度が得られる。

【0102】

磁気記憶装置１３０においても、第１導電層１１ｅ及び第１中間磁性層１１ｉにより、高い感度が得られる。磁気記憶装置１２０においては、第１対向磁性層１１ｃと第１中間磁性層１１ｉとの間に導電部材２１が設けられるため、第１中間磁性層１１ｉは、「軽い感受層」として機能する。これにより、高い感度が得られる。

【0103】

実施形態に係る磁気記憶装置は、第１検出回路７７Ａをさらに含んでも良い（図７参照）。または、制御部７０は、第１検出回路７７Ａをさらに含んでも良い。

【0104】

第１検出回路７７Ａは、例えば、配線７０ａを介して、第１磁性層１１と電気的に接続される。第１中間磁性層１１ｉ、第１非磁性層１１ｎ及び第１磁性層１１を含む第１記憶要素ＭＥ１（図７参照）は、第１記憶状態及び第２記憶状態を有する。

【0105】

第１記憶要素ＭＥ１に印加される電圧（例えばバイアス電圧Ｖｂ１）の変化に対しての、第１記憶状態の第１記憶要素ＭＥ１の電気抵抗の第１変化は、第１記憶要素ＭＥ１に印加される電圧の変化に対しての、第２記憶状態の第１記憶要素ＭＥ１の電気抵抗の第２変化とは異なる。第１検出回路７７Ａは、この第１変化とこの第２変化との差を検出する。

【0106】

例えば、第１検出回路７７Ａは、第１磁性層１１に第１電圧ＶＥ１を印加したときに第１磁性層１１を流れる電流と、第１磁性層１１に第１電圧ＶＥ１とは異なる第２電圧ＶＥ２を印加したときに第１磁性層１１を流れる電流と、の差を検出可能である（図８参照）。第１検出回路７７Ａは、この差に基づいて、第１中間磁性層１１ｉ、第１非磁性層１１ｎ及び第１磁性層１１を含む記憶要素ＭＥ１の記憶状態を読み出すことが可能である。

【0107】

上記の第１中間磁性層１１ｉをこのような第１検出回路７７Ａを用いた読み出し動作に適用することで、高い感度の検出（読み出し）が容易になる。安定した読み出し動作が得られる。

【0108】

実施形態は、例えば、以下の構成（例えば技術案）を含む。
（構成１）
第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間の第３部分と、を含む導電部材と、
第１磁性層と、
前記第３部分と前記第１磁性層との間に設けられた第１対向磁性層と、
前記第１対向磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第１中間磁性層と、
前記第１対向磁性層と前記第１中間磁性層との間に設けられた第１導電層と、
前記第１中間磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
を備え、
前記第１導電層は、第１材料、第２材料、第３材料及び第４材料よりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第１材料は、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ及びＶよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、
前記第２材料は、金属窒化物を含み、
前記第３材料は、金属酸化物を含み、
前記第４材料は、Ｒｕ、Ｉｒ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記第４材料の少なくとも一部はアモルファスである、磁気記憶装置。

【0109】

（構成２）
前記第１対向磁性層から前記第１磁性層への第１方向に沿う前記第１導電層の厚さは、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である、構成１記載の磁気記憶装置。

【0110】

（構成３）
前記第１対向磁性層から前記第１磁性層への第１方向に沿う前記第１中間磁性層の厚さは、前記第１方向に沿う前記第１対向磁性層の厚さよりも薄い、構成１記載の磁気記憶装置。

【0111】

（構成４）
前記第１材料の少なくとも一部は、アモルファスである、構成１〜３のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

【0112】

（構成５）
前記第１導電層の電気抵抗率は、前記導電部材の電気抵抗率よりも高い、構成１〜４のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

【0113】

（構成６）
前記第１部分及び前記第２部分と電気的に接続された制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１部分から前記第２部分への第１電流を前記導電部材に供給する第１動作と、前記第２部分から前記第１部分への第２電流を前記導電部材に供給する第２動作と、を実施可能であり、
前記第１動作の後の第１状態において、前記第１部分と前記第１磁性層との間の第１電流経路の第１電気抵抗は、前記第２動作の後の、前記第１電流経路の第２電気抵抗とは異なる、構成１〜５のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

【0114】

（構成７）
第２磁性層と、
第２対向磁性層と、
第２中間磁性層と、
第２導電層と、
第２非磁性層と、
をさらに備え、
前記導電部材は、第４部分及び第５部分をさらに含み、前記第１部分と前記第４部分との間に前記第３部分があり、前記第３部分と前記第４部分との間に前記第２部分があり、前記第２部分と前記第４部分との間に前記第５部分があり、
前記第２対向磁性層は、前記第５部分と前記第２磁性層との間に設けられ、
前記第２中間磁性層は、前記第２対向磁性層と前記第２磁性層との間に設けられ、
前記第２導電層は、前記第２対向磁性層と前記第２中間磁性層との間に設けられ、
第２非磁性層は、前記第２中間磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた、構成１〜５のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

【0115】

（構成８）
前記第１部分、前記第４部分、前記第１導電層及び第２導電層と電気的に接続された制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記第１部分から前記第４部分への第１電流を前記導電部材に供給しつつ、前記第１磁性層の電位を第１電位とし、前記第２磁性層の電位を前記第１電位とする第３動作と、
前記第４部分から前記第１部分への第２電流を前記導電部材に供給しつつ、前記第１磁性層の前記電位を前記第１電位とし、前記第２磁性層の前記電位を前記第１電位とは異なる第２電位とする第４動作と、
を実施可能であり、
前記第３動作の後の第１状態における、前記第１部分と前記第１磁性層との間の第１電流経路の第１電気抵抗と、前記第１部分と前記第２磁性層との間の第２電流経路の第２電気抵抗と、の差の絶対値は、前記第１状態の後の前記第４動作の後の第２状態における、前記第１電流経路の第３電気抵抗と、前記第２電流経路の第４電気抵抗と、の差の絶対値よりも小さい、構成７記載の磁気記憶装置。

【0116】

（構成９）
第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間の第３部分と、を含む導電部材と、
第１磁性層と、
第１対向磁性層であって、前記第１対向磁性層と前記第１磁性層との間に前記第３部分がある、前記第１対向磁性層と、
前記第３部分と前記第１磁性層との間に設けられた第１中間磁性層と、
前記第１中間磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
を備えた磁気記憶装置。

【0117】

（構成１０）
前記第１対向磁性層から前記第１磁性層への第１方向に沿う前記導電部材の厚さは、１ｎｍ以上１５ｎｍ以下である、構成９記載の磁気記憶装置。

【0118】

（構成１１）
前記第１対向磁性層から前記第１磁性層への第１方向に沿う前記第１中間磁性層の厚さは、前記第１方向に沿う前記第１対向磁性層の厚さよりも薄い、構成９記載の磁気記憶装置。

【0119】

（構成１２）
前記第１部分及び前記第２部分と電気的に接続された制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１部分から前記第２部分への第１電流を前記導電部材に供給する第１動作と、前記第２部分から前記第１部分への第２電流を前記導電部材に供給する第２動作と、を実施可能であり、
前記第１動作の後の第１状態において、前記第１部分と前記第１磁性層との間の第１電流経路の第１電気抵抗は、前記第２動作の後の、前記第１電流経路の第２電気抵抗とは異なる、構成９〜１１のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

【0120】

（構成１３）
第２磁性層と、
第２対向磁性層と、
第２中間磁性層と、
第２非磁性層と、
をさらに備え、
前記導電部材は、第４部分及び第５部分をさらに含み、前記第１部分と前記第４部分との間に前記第３部分があり、前記第３部分と前記第４部分との間に前記第２部分があり、前記第２部分と前記第４部分との間に前記第５部分があり、
前記第５部分は、前記第２対向磁性層と前記第２磁性層との間にあり、
前記第２中間磁性層は、前記第５部分と前記第２磁性層との間に設けられ、
前記第２非磁性層は、前記第２中間磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた、構成９〜１１のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

【0121】

（構成１４）
前記第１部分、前記第４部分、前記第１磁性層及び前記第２磁性層と電気的に接続された制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記第１部分から前記第４部分への第１電流を前記導電部材に供給しつつ、前記第１磁性層の電位を第１電位とし、前記第２磁性層の電位を前記第１電位とする第３動作と、
前記第４部分から前記第１部分への第２電流を前記導電部材に供給しつつ、前記第１磁性層の前記電位を前記第１電位とし、前記第２磁性層の前記電位を前記第１電位とは異なる第２電位とする第４動作と、
を実施可能であり、
前記第３動作の後の第１状態における、前記第１部分と前記第１磁性層との間の第１電流経路の第１電気抵抗と、前記第１部分と前記第２磁性層との間の第２電流経路の第２電気抵抗と、の差の絶対値は、前記第１状態の後の前記第４動作の後の第２状態における、前記第１電流経路の第３電気抵抗と、前記第２電流経路の第４電気抵抗と、の差の絶対値よりも小さい、構成１３記載の磁気記憶装置。

【0122】

（構成１５）
第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間の第３部分と、を含む導電部材と、
前記第３部分と対向する第１対向磁性層と、
第１磁性層と、
第１中間磁性層であって、前記第１中間磁性層から前記第１磁性層に向かう第１方向は、前記第１部分から前記第２部分への第２方向と交差し、前記第１対向磁性層から前記第１中間磁性層への第３方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する、前記第１中間磁性層と、
前記第１対向磁性層と前記第１中間磁性層との間に設けられた第１導電層と、
前記第１中間磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
を備えた磁気記憶装置。

【0123】

（構成１６）
前記第１導電層は、 前記第１導電層は、第１材料、第２材料、第３材料及び第４材料よりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第１材料は、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ及びＶよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、
前記第２材料は、金属窒化物を含み、
前記第３材料は、金属酸化物を含み、
前記第４材料は、Ｒｕ、Ｉｒ及びＣｒよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記第４材料の少なくとも一部はアモルファスである、構成１５記載の磁気記憶装置。

【0124】

（構成１７）
前記第３方向に沿う前記第１導電層の厚さは、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である、構成１５または１６に記載の磁気記憶装置。

【0125】

（構成１８）
前記第１中間磁性層の磁気体積は、前記第１対向磁性層の磁気体積よりも小さい、構成１〜１７のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

【0126】

（構成１９）
前記第１中間磁性層は、第１磁性材料及び第２磁性材料よりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第１磁性材料は、ｂｃｃ構造を有し、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つと、Ｂと、と含み、
前記第２磁性材料は、Ｎｉ及びＦｅを含む第１層と、Ｆｅ、Ｃｏ及びＢを含む第２層と、を含む、構成１〜１８のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

【0127】

（構成２０）
前記第１磁性層と電気的に接続された第１検出回路をさらに備え、
前記第１中間磁性層、前記第１非磁性層及び前記第１磁性層を含む記憶要素は、第１記憶状態及び第２記憶状態を有し、
前記第１記憶要素に印加される電圧の変化に対しての、前記第１記憶状態の前記第１記憶要素の電気抵抗の第１変化は、前記第１記憶要素に印加される前記電圧の変化に対しての、前記第２記憶状態の前記第１記憶要素の電気抵抗の第２変化とは異なり、
前記第１検出回路は、前記第１変化と前記第２変化との差を検出する、構成１〜１９のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

【0128】

（構成２１）
前記第１磁性層と電気的に接続された第１検出回路をさらに備え、
前記第１検出回路は、前記第１磁性層に第１電圧を印加したときに前記第１磁性層を流れる電流と、前記第１磁性層に第１電圧とは異なる第２電圧を印加したときに前記第１磁性層を流れる電流と、の差に基づいて、前記第１中間磁性層、前記第１非磁性層及び前記第１磁性層を含む第１記憶要素の記憶状態を読み出す、構成１〜１９のいずれか１つに記載の磁気記憶装置。

【0129】

実施形態によれば、より安定した動作が得られる磁気記憶装置が提供できる。

【0130】

本願明細書において、「電気的に接続される状態」は、複数の導電体が物理的に接してこれら複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。「電気的に接続される状態」は、複数の導電体の間に、別の導電体が挿入されて、これらの複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。「電気的に接続される状態」は、複数の導電体の間に、電気的な素子（トランジスタなどのスイッチなど）が挿入されて、これらの複数の導電体の間に電流が流れる状態を形成可能な状態を含む。

【0131】

本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

【0132】

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気記憶装置に含まれる導電部材、磁性層、非磁性層、導電層及び制御部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

【0133】

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

【0134】

その他、本発明の実施の形態として上述した磁気記憶装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気記憶装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

【0135】

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

【0136】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0137】

１１〜１３…第１〜第３磁性層、 １１ｃ〜１３ｃ…第１〜第３対向磁性層、 １１ｅ〜１３ｅ…第１〜第３導電層、 １１ｉ〜１３ｉ…第１〜第３中間磁性層、 １１ｎ〜１３ｎ…第１〜第３非磁性層、 ２１…導電部材、 ２１ａ〜２１ｅ…第１〜第５部分、 ２１ｘ…端部、 ７０…制御部、 ７０ａ、７０ｂ、７１ａ、７１ｂ…配線、 ７５…制御回路、 ７６Ａ…アンプリファイヤ、 ７６Ｐ…プリチャージ回路、 ７６ａ、７６ｂ…第１、第２選択スイッチ、 ７６ｃ…キャパシタ、 ７６ｄ…抵抗素子、 ７６ｏ…出力信号、 ７７Ａ…第１検出回路、 １１０、１１１、１１９、１２０、１２１、１３０…磁気記憶装置、 Ｄ１〜Ｄ３…第１〜第３方向、 ＭＥ１…第１記憶要素、 Ｒ１…電気抵抗、 ＳＢ１〜ＳＢ３…第１〜第３構造体、 ＶＥ１、ＶＥ２…第１、第２電圧、 Ｖｂ１…バイアス電圧、 ｃｐ１、ｃｐ２…第１、第２電流経路、 ｓｗ１、ｓｗ２、ｓｗ２１…スイッチ、 ｔ２１、ｔｃ、ｔｅ、ｔｉ、ｔｎ…厚さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】