(57)【要約】【課題】  高い垂直磁気異方性を有する磁気抵抗効果素子を含む磁気記憶装置を提供する。【解決手段】  実施形態に係る磁気記憶装置は、可変の磁化方向を有する第１の磁性層２１と、固定された磁化方向を有する第２の磁性層２２と、第１の磁性層と第２の磁性層との間に設けられた非磁性層２３とを含む積層構造２０を備え、第１の磁性層は、非磁性層に接する第１の面Ｓ１と、第１の面と逆側の第２の面Ｓ２とを含み、第１の磁性層の第２の面の直径は、第１の磁性層の第１の面の直径よりも小さく且つ１０ｎｍ以上であり、第１の磁性層の第２の面の直径に対する第１の磁性層の高さの比率は、０．９以上である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変の磁化方向を有する第１の磁性層と、
固定された磁化方向を有する第２の磁性層と、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に設けられた非磁性層と、
を含む積層構造を備え、
前記第１の磁性層は、前記非磁性層に接する第１の面と、前記第１の面と逆側の第２の面とを含み、
前記第１の磁性層の第２の面の直径は、前記第１の磁性層の第１の面の直径よりも小さく且つ１０ｎｍ以上であり、
前記第１の磁性層の第２の面の直径に対する前記第１の磁性層の高さの比率は、０．９以上である
ことを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項２】
前記第１の磁性層の第２の面の直径は、３０ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
【請求項３】
前記第１の磁性層の側面は、前記第１の面側の第１の側面部分と、前記第２の面側の第２の側面部分と、前記第１の側面部分と前記第２の側面部分との間の第３の側面部分とを含み、
前記第３の側面部分の傾斜は、前記第１の側面部分の傾斜及び前記第２の側面部分の傾斜よりも緩やかである
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記憶装置。
【請求項４】
前記第１の磁性層の前記第２の側面部分に対応する部分の高さは、前記第１の磁性層の前記第１の側面部分に対応する部分の高さよりも大きい
ことを特徴とする請求項３に記載の磁気記憶装置。
【請求項５】
可変の磁化方向を有する第１の磁性層と、
固定された磁化方向を有する第２の磁性層と、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に設けられた非磁性層と、
を含む積層構造を備え、
前記第１の磁性層は、前記非磁性層に接する第１の面と、前記第１の面と逆側の第２の面とを含み、
前記第１の磁性層の側面は、前記第１の面側の第１の側面部分と、前記第２の面側の第２の側面部分と、前記第１の側面部分と前記第２の側面部分との間の第３の側面部分とを含み、
前記第３の側面部分の傾斜は、前記第１の側面部分の傾斜及び前記第２の側面部分の傾斜の傾斜よりも緩やかである
ことを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項６】
前記第１の磁性層の前記第２の側面部分に対応する部分の高さは、前記第１の磁性層の前記第１の側面部分に対応する部分の高さよりも大きい
ことを特徴とする請求項５に記載の磁気記憶装置。
【請求項７】
前記第１の磁性層の前記第１の側面部分に対応する部分の高さは、３ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項５に記載の磁気記憶装置。
【請求項８】
前記第１の磁性層は、鉄（Ｆｅ）及びコバルト（Ｃｏ）の少なくとも一方を含有する
ことを特徴とする請求項１又は５に記載の磁気記憶装置。
【請求項９】
前記第１の磁性層は、ボロン（Ｂ）をさらに含有する
ことを特徴とする請求項８に記載の磁気記憶装置。
【請求項１０】
前記積層構造は、下層側から前記第２の磁性層、前記非磁性層及び前記第１の磁性層の順序で積層されている
ことを特徴とする請求項１又は５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】
半導体基板上に磁気抵抗効果素子及びトランジスタが集積化された磁気記憶装置（半導体集積回路装置）が提案されている。特に、磁気記憶装置の高集積化に対しては、垂直磁化を有する磁気抵抗効果素子が有効である。
しかしながら、磁気抵抗効果素子が微細化されるにしたがって、高い垂直磁気異方性を有する磁気抵抗効果素子を得ることが難しくなってくる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３８４１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高い垂直磁気異方性を有する磁気抵抗効果素子を含む磁気記憶装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る磁気記憶装置は、可変の磁化方向を有する第１の磁性層と、固定された磁化方向を有する第２の磁性層と、前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に設けられた非磁性層と、を含む積層構造を備え、前記第１の磁性層は、前記非磁性層に接する第１の面と、前記第１の面と逆側の第２の面とを含み、前記第１の磁性層の第２の面の直径は、前記第１の磁性層の第１の面の直径よりも小さく且つ１０ｎｍ以上であり、前記第１の磁性層の第２の面の直径に対する前記第１の磁性層の高さの比率は、０．９以上である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る磁気記憶装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図２】実施形態に係る磁気記憶装置における記憶層の第１の面と第２の面との関係を模式的に示した図である。
【図３】記憶層としてＣｏＦｅＢ層を用いたときの、記憶層の直径Ｄ及び厚さｔ（高さＨに対応）と記憶層の室温における熱安定性Δとの関係を示した図である。
【図４】実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図５】実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図６】実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図７】実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図８】実施形態に係る磁気記憶装置における記憶層の第１の変更例の構成を模式的に示した断面図である。
【図９】実施形態に係る磁気記憶装置における記憶層の第２の変更例の構成を模式的に示した断面図である。
【図１０】実施形態に係る磁気記憶装置における記憶層の第３の変更例の構成を模式的に示した断面図である。
【図１１】実施形態の変更例に係る磁気記憶装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図１２】実施形態の変更例に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
図１は、実施形態に係る磁気記憶装置の構成を模式的に示した断面図である。
図１に示すように、下部構造１０上に磁気抵抗効果素子を構成する積層構造２０が設けられている。なお、磁気抵抗効果素子は、ＭＴＪ（magnetic tunnel junction）素子とも呼ばれる。
【０００８】
下部構造１０には、半導体基板（図示せず）、トランジスタ（図示せず）、磁気抵抗効果素子用の下部電極１１、層間絶縁膜１２、等が含まれる。
積層構造２０は、記憶層（第１の磁性層）２１と、参照層（第２の磁性層）２２と、記憶層２１と参照層２２との間に設けられたトンネルバリア層（非磁性層）２３とを含んでいる。本実施形態では、積層構造２０は、さらに、シフトキャンセリング層２４、中間層２５、バッファ層２６、キャップ層２７及びハードマスク層２８を含んでいる。
【０００９】
記憶層（第１の磁性層）２１は、可変の磁化方向を有する強磁性層であり、鉄（Ｆｅ）及びコバルト（Ｃｏ）の少なくとも一方を含有している。記憶層２１は、ボロン（Ｂ）をさらに含有していてもよい。本実施形態では、記憶層２１は、ＣｏＦｅＢ層で形成されている。なお、磁化方向が可変とは、所定の書き込み電流に対して磁化方向が変わることを意味する。記憶層２１については、後で詳細に説明する。
【００１０】
参照層（第２の磁性層）２２は、固定された磁化方向を有する強磁性層である。参照層２２は、トンネルバリア層２３側の第１の層部分と、シフトキャンセリング層２４側の第２の層部分とを含んでいる。第１の層部分は、鉄（Ｆｅ）及びコバルト（Ｃｏ）の少なくとも一方を含有している。第１の層部分は、ボロン（Ｂ）をさらに含有していてもよい。本実施形態では、第１の層部分は、ＣｏＦｅＢ層で形成されている。第２の層部分は、コバルト（Ｃｏ）と、プラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）及びパラジウム（Ｐｄ）から選択された少なくとも１つの元素とを含有している。本実施形態では、第２の層部分は、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｎｉ或いはＣｏ／Ｐｄの人工格子で形成されている。なお、磁化方向が不変とは、所定の書き込み電流に対して磁化方向が変わらないことを意味する。
【００１１】
トンネルバリア層（非磁性層）２３は、記憶層２１と参照層２２との間に介在する絶縁層であり、マグネシウム（Ｍｇ）及び酸素（Ｏ）を含有している。本実施形態では、トンネルバリア層２３は、ＭｇＯ層で形成されている。
シフトキャンセリング層２４は、固定された磁化方向を有する強磁性層であり、参照層２２から記憶層２１に印加される磁界をキャンセルする機能を有している。シフトキャンセリング層２４は、コバルト（Ｃｏ）と、プラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）及びパラジウム（Ｐｄ）から選択された少なくとも１つの元素とを含有している。本実施形態では、シフトキャンセリング層２４、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｎｉ或いはＣｏ／Ｐｄの人工格子で形成されている。
【００１２】
上述した積層構造２０を備えた磁気抵抗効果素子は、垂直磁化を有するＳＴＴ（spin transfer torque）型の磁気抵抗効果素子である。すなわち、記憶層２１の磁化方向はその主面に対して垂直な方向であり、参照層２２の磁化方向はその主面に対して垂直な方向である。
【００１３】
また、上述した磁気抵抗効果素子では、記憶層２１の磁化方向が参照層２２の磁化方向に対して平行である場合には、磁気抵抗効果素子は低抵抗状態であり、記憶層２１の磁化方向が参照層２２の磁化方向に対して反平行である場合には、磁気抵抗効果素子は高抵抗状態である。したがって、記憶層２１の抵抗状態（低抵抗状態／高抵抗状態）に基づいて磁気抵抗効果素子に２値情報を設定することができる。記憶層２１の磁化方向は、磁気抵抗効果素子に対する書き込み電流の方向に応じて設定することが可能である。
【００１４】
次に、記憶層（第１の磁性層）２１について詳細に説明する。
記憶層２１は、トンネルバリア層２３に接する第１の面（図１では、下面）Ｓ１と、第１の面Ｓ１と逆側の第２の面（図１では、上面）Ｓ２とを含んでいる。
図２は、記憶層２１の第１の面Ｓ１と、第２の面Ｓ２との関係を模式的に示した図である。図２に示すように、第２の面Ｓ２の直径Ｄ２は、第１の面Ｓ１の直径Ｄ１よりも小さく且つ１０ｎｍ以上である。また、第２の面Ｓ２の直径Ｄ２は、３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
なお、理想的には、図２に示すように、記憶層２１の第１の面Ｓ１及び第２の面Ｓ２は完全な円（真円）であることが好ましく、記憶層２１の断面（第１の面Ｓ１及び第２の面Ｓ２に平行な）も完全な円（真円）であることが好ましい。しかしながら、実際には、製造プロセス等に起因して、第１の面Ｓ１及び第２の面Ｓ２が完全な円になるように記憶層２１を形成することは難しい。そこで、ここでは、記憶層２１の第１の面Ｓ１の直径Ｄ１及び第２の面Ｓ２の直径Ｄ２は、円の面積を求める公式に基づいて規定する。すなわち、第１の面Ｓ１の面積をＡ１、第２の面Ｓ２の面積をＡ２として、以下の式
Ａ１＝π（Ｄ１／２）2 
Ａ２＝π（Ｄ２／２）2 
から、第１の面Ｓ１の直径Ｄ１及び第２の面Ｓ２の直径Ｄ２を規定する。
【００１６】
また、図１に示すように、記憶層２１の第２の面Ｓ２の直径Ｄ２に対する記憶層２１の高さ（第１の面Ｓ１から第２の面Ｓ２までの高さ）Ｈの比率（Ｈ／Ｄ２）は、０．９以上である。
また、記憶層２１の側面は、第１の面Ｓ１側の第１の側面部分ＳＰ１と、第２の面Ｓ２側の第２の側面部分ＳＰ２と、第１の側面部分ＳＰ１と第２の側面部分ＳＰ２との間の第３の側面部分ＳＰ３とを含み、第３の側面部分ＳＰ３の傾斜は、第１の側面部分ＳＰ１の傾斜及び第２の側面部分ＳＰ２の傾斜よりも緩やかである。すなわち、第１の側面部分ＳＰ１及び第２の側面部分ＳＰ２は、９０度又は９０度に近い傾斜角を有しており、第３の側面部分ＳＰ３の傾斜角は、９０度又は９０度に近い傾斜角から０度又は０度に近い傾斜角へと変化している。
【００１７】
なお、記憶層２１の第１の側面部分ＳＰ１に対応する部分を第１の層部分２１ａ、記憶層２１の第２の側面部分ＳＰ２に対応する部分を第２の層部分２１ｂ、記憶層２１の第３の側面部分ＳＰ３に対応する部分を第３の層部分２１ｃと呼ぶことにする。このように規定すると、記憶層２１の第２の層部分２１ｂの高さＨｂは、記憶層２１の第１の層部分２１ａの高さＨａよりも大きい。また、記憶層２１の第１の層部分２１ａの高さＨａは、３ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００１８】
一例をあげると、記憶層２１の第１の面Ｓ１の直径Ｄ１は２０ｎｍ程度、第２の面Ｓ２の直径Ｄ２は１０ｎｍ程度であり、記憶層２１の第１の層部分２１ａの高さＨａは１．５ｎｍ程度、第２の層部分２１ｂの高さＨｂは１５ｎｍ程度である。
本実施形態の磁気記憶装置は、上述したような構成を有しているため、高い垂直磁気異方性を有する磁気抵抗効果素子を得ることができる。以下、説明を加える。
【００１９】
記憶層の磁気異方性には、結晶磁気異方性、形状磁気異方性及び界面磁気異方性が含まれる。形状磁気異方性に基づく垂直磁気異方性を大きくするためには、記憶層のアスペクト比（記憶層の直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ））を大きくすることが有効である。界面磁気異方性に基づく垂直磁気異方性を大きくするためには、記憶層の面積を大きくすることが有効である。
【００２０】
しかしながら、磁気抵抗効果素子のサイズが小さくなってくると、記憶層の面積も小さくなる。また、製造プロセス等の観点から高いアスペクト比を有する記憶層を形成することが困難になってくる。したがって、磁気抵抗効果素子のサイズが小さくなってくると、高い垂直磁気異方性を有する磁気抵抗効果素子を得ることが難しくなる。
【００２１】
図３は、記憶層としてＣｏＦｅＢ層を用いたときの、記憶層の直径Ｄ及び厚さｔ（高さＨに対応）と記憶層の室温における熱安定性Δとの関係を示した図である。
高い垂直磁気異方性を有する記憶層を得るためには、記憶層の熱安定性Δを高めることが重要である。一般的には、記憶層の室温における熱安定性Δが８０以上であることが要請されている。
【００２２】
図３において、領域Ｒ１は形状磁気異方性が支配的な領域、領域Ｒ２は界面磁気異方性が支配的な領域であり、領域Ｒ３はＩｎ−ｐｌａｎｅ磁化（水平方向（面方向）磁化）が優勢となる領域である。
図３に示すように、記憶層の直径Ｄが小さくなると、界面磁気異方性が支配的な領域Ｒ２において、８０程度以上の高い熱安定性Δを有する記憶層を得ることは難しくなる。形状磁気異方性が支配的な領域Ｒ１では、アスペクト比（Ｈ／Ｄ）を大きくすることで、８０程度以上の高い熱安定性Δを有する記憶層を得ることは可能である。しかしながら、領域Ｒ１においても、記憶層の直径Ｄが１０ｎｍ程度よりも小さくなると、極めて高いアスペクト比（Ｈ／Ｄ）を有する記憶層でなければ、８０程度以上の高い熱安定性Δを有する記憶層を得ることは難しくなる。直径Ｄが１０ｎｍ程度よりも小さく且つ高アスペクト比（Ｈ／Ｄ）を有する記憶層を形成することは、非常に難しい。
【００２３】
また、図３に示すように、記憶層の直径Ｄが１０ｎｍ程度以上の領域において、Δ＝８０のラインの傾き（直線Ｌの傾き）はほぼ一定になっている。直線Ｌの傾きは、アスペクト比（Ｈ／Ｄ）に対応し、０．９程度である。したがって、記憶層の直径Ｄが１０ｎｍ程度以上の領域において、アスペクト比（Ｈ／Ｄ）を０．９以上にすることで、８０程度以上の高い熱安定性Δを有する記憶層を得ることが可能である。
【００２４】
上述した議論は、記憶層の材料にＣｏＦｅＢを用いた場合のみならず、他の強磁性材料を用いた場合、特に記憶層がＦｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有している場合にも、概ね成立すると考えられる。
本実施形態では、記憶層２１の第２の面Ｓ２の直径Ｄ２が１０ｎｍ程度以上で、且つ記憶層２１の第２の面Ｓ２の直径Ｄ２に対する記憶層２１の高さＨの比率（Ｈ／Ｄ２）が０．９以上であるため、８０程度以上の高い熱安定性Δを有する記憶層２１を得ることができる。さらに、本実施形態では、記憶層２１の第１の面Ｓ１の直径Ｄ１が第２の面Ｓ２の直径Ｄ２よりも大きい（記憶層２１の第２の面Ｓ２の直径Ｄ２が第１の面Ｓ１の直径Ｄ１よりも小さい）ため、記憶層２１の第１の面Ｓ１とトンネルバリア層２３との界面における垂直磁気異方性（界面磁気異方性に基づく垂直磁気異方性）を大きくすることが可能である。
【００２５】
したがって、本実施形態によれば、高い垂直磁気異方性を有する磁気抵抗効果素子を得ることができ、高い熱安定性Δを有する磁気抵抗効果素子を得ることができる。
また、本実施形態では、記憶層２１の第２の層部分２１ｂの高さが第１の層部分２１ａの高さよりも高い（記憶層２１の第１の層部分２１ａの高さが第２の層部分２１ｂの高さよりも低い）ため、上述したような特性を効果的に実現することが可能な磁気抵抗効果素子を得ることができる。
【００２６】
次に、図４〜図７及び図１を参照して、本実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法を説明する。
まず、図４に示すように、下部構造１０上に磁気抵抗効果素子用の積層膜を形成する。すなわち、下部構造１０上に、バッファ層２６、シフトキャンセリング層２４、中間層２５、参照層２２、トンネルバリア層２３、記憶層２１、キャップ層２７及びハードマスク層２８を順次、形成する。続いて、ハードマスク層２８をパターニングしてハードマスクパターンを形成する。
【００２７】
次に、図５に示すように、パターニングされたハードマスク層２８をマスクとして用いて、キャップ層２７及び記憶層２１をエッチングする。具体的には、ＩＢＥ（ion beam etching）やＲＩＥ（reactive ion etching）によってキャップ層２７及び記憶層２１をエッチングする。このエッチング工程において、記憶層２１の下層部分が残るようにする。その結果、図１の第１の層部分２１ａ、第２の層部分２１ｂ及び第３の層部分２１ｃに対応した構成が得られる。また、このエッチングの際に、第３の層部分２１ｃの側面は緩やかに傾斜する。
【００２８】
次に、図６に示すように、記憶層２１の側面に側壁マスク層２９を形成する。具体的には、図５に示した構造を覆うように、全面に側壁マスク層２９用の絶縁層を形成する。さらに、異方性エッチングによって該絶縁層をエッチングすることで、側壁マスク層２９が形成される。
【００２９】
次に、図７に示すように、側壁マスク層２９をマスクとして用いて、記憶層２１、トンネルバリア層２３、参照層２２、中間層２５、シフトキャンセリング層２４及びバッファ層２６をエッチングする。
さらに、側壁マスク層２９を除去することで、図１に示したような構成を形成することができる。
【００３０】
図８は、本実施形態に係る磁気記憶装置における記憶層２１の第１の変更例の構成を模式的に示した断面図である。本変更例は、理想的な形状を有する記憶層２１を示したものである。すなわち、本変更例では、上述した実施形態で示した第３の層部分２１ｃが実質的に無く、第１の層部分２１ａの上面と第２の側面部分ＳＰ２とが垂直になっている。このような構成であっても、記憶層２１の基本的な構成が上述した実施形態と同様の構成を有していれば、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
図９は、本実施形態に係る磁気記憶装置における記憶層２１の第２の変更例の構成を模式的に示した断面図である。上述した実施形態では、第２の側面部分ＳＰ２が垂直であったが、本変更例は、第２の側面部分ＳＰ２が傾斜している。このような構成であっても、記憶層２１の基本的な構成が上述した実施形態と同様の構成を有していれば、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
図１０は、本実施形態に係る磁気記憶装置における記憶層２１の第３の変更例の構成を模式的に示した断面図である。本変更例では、記憶層２１の側面全体が傾斜している。このような構成であっても、記憶層２１の基本的な構成が上述した実施形態と同様の構成を有していれば、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
次に、本実施形態に係る磁気記憶装置の変更例について説明する。
図１１は、本実施形態の変更例に係る磁気記憶装置の構成を模式的に示した断面図である。
上述した実施形態では、下層側から参照層２２、トンネルバリア層２３及び記憶層２１の順序で積層されたトップフリー型の磁気抵抗効果素子であったが、本変更例では、下層側から記憶層２１、トンネルバリア層２３及び参照層２２の順序で積層されたボトムフリー型の磁気抵抗効果素子である。
【００３４】
本変更例でも、上述した実施形態と同様に、記憶層２１は、トンネルバリア層２３に接する第１の面Ｓ１と、第１の面Ｓ１と逆側の第２の面Ｓ２とを含んでいる。ただし、本変更例では、上述した実施形態とは逆に、記憶層２１の上面が第１の面Ｓ１に対応し、記憶層２１の下面が第２の面Ｓ２に対応している。
【００３５】
本変更例でも、記憶層２１の第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２との関係は、上述した実施形態と同様である。すなわち、第２の面Ｓ２の直径Ｄ２は、第１の面Ｓ１の直径Ｄ１よりも小さく且つ１０ｎｍ以上であり、記憶層２１の第２の面Ｓ２の直径Ｄ２に対する記憶層２１の高さＨの比率（Ｈ／Ｄ２）は、０．９以上である。また、第２の面Ｓ２の直径Ｄ２は、３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
次に、図１１及び図１２を参照して、本変更例に係る磁気記憶装置の製造方法を説明する。
まず、図１２に示すように、下部構造１０上に層間絶縁膜１３を形成する。続いて、層間絶縁膜１３に穴を形成し、穴内にバッファ層２６及び記憶層２１の第２の層部分２１ｂを形成する。
【００３７】
次に、図１１に示すように、図１２で形成された構造の全面上に、記憶層２１の第２の層部分２１ａ、トンネルバリア層２３、参照層２２、中間層２５、シフトキャンセリング層２４、キャップ層２７及びハードマスク層２８の積層膜を形成する。続いて、ハードマスク層２８をパターニングしてハードマスクパターンを形成する。さらに、パターニングされたハードマスク層２８をマスクとして用いて、上記の積層膜をエッチングすることで、図１１に示すような構造が得られる。
【００３８】
このように、記憶層２１が参照層２２よりも下層側に位置するボトムフリー型の磁気抵抗効果素子の場合にも、上述した実施形態と同様に、高い垂直磁気異方性を有する磁気抵抗効果素子を得ることが可能である。
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】
【００３９】
１０…下部構造      １１…下部電極      １２、１３…層間絶縁膜
２０…積層構造      ２１…記憶層（第１の磁性層）
２１ａ…第１の層部分      ２１ｂ…第２の層部分      ２１ｃ…第３の層部分
２２…参照層（第２の磁性層）      ２３…トンネルバリア層（非磁性層）
２４…シフトキャンセリング層      ２５…中間層      ２６…バッファ層
２７…キャップ層      ２８…ハードマスク層      ２９…側壁マスク層
Ｓ１…第１の面      Ｓ２…第２の面
ＳＰ１…第１の側面部分      ＳＰ２…第２の側面部分
ＳＰ３…第３の側面部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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