(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果素子をリソグラフィの解像限界以下のシャープな輪郭の形状にすることで、磁気特性の向上を図る。【解決手段】磁気ランダムアクセスメモリは、複数のコーナーを有する平面形状であり、一つ以上のコーナーにおける曲率半径が２０ｎｍ以下である磁気抵抗効果素子ＭＴＪを具備する。【選択図】      図５
2006114762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコーナーを有する平面形状であり、一つ以上のコーナーにおける曲率半径が２０ｎｍ以下である磁気抵抗効果素子
を具備することを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項２】
前記磁気抵抗効果素子の下方に配置され、第１の方向に延在された下部書き込み配線と、
前記磁気抵抗効果素子の上方に配置され、前記第１の方向と異なる第２の方向に延在された上部書き込み配線と
をさらに具備し、
前記磁気抵抗効果素子の少なくとも一部の側面が前記上部書き込み配線の側面と一致していることを特徴とする請求項１に記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項３】
前記磁気抵抗効果素子の平面形状は十字形状であり、
前記十字形状は、
前記第２の方向に延在し、前記上部書き込み配線の前記側面と一致する側面を有する本体部と、
前記本体部の両側面から前記第１の方向にそれぞれ突出する第１及び第２の突出部と
で構成されることを特徴とする請求項２に記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項４】
前記磁気抵抗効果素子上に配置され、前記第１の方向に延在する長方形であり、前記第１及び第２の突出部の側面と一致する側面を有するハードマスク
をさらに具備することを特徴とする請求項３に記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項５】
前記磁気抵抗効果素子の平面形状は、長方形であり、
前記長方形の側面は、前記上部書き込み配線の前記側面と一致する
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気ランダムアクセスメモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Tunneling Magneto Resistive）効果を利用する磁気抵抗効果素子を有する磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：Magnetic Random Access Memory）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Tunneling Magneto Resistive）効果を利用したＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）素子を有する磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：Magnetic Random Access Memory）が提案されている。このＭＲＡＭでは、直交する２本の電流書き込み配線によって発生される電流磁界によって、一軸異方性を有する磁性体からなるＭＴＪ素子にデータが書き込まれる。
【０００３】
従来のＭＴＪ素子は、長方形のレチクルを使ったフォトリソグラフィ＋エッチングプロセスによって形成される。このため、ＭＴＪ素子は、端部が丸まった長方形や楕円に近い形状となる。この場合、アステロイドカーブは、ひし形に近い曲線となり、書き込みマージンが小さくなる。従って、書き込み電流を低減し難いという問題があった。
【０００４】
一方、十字形状のＭＴＪ素子の場合、一つの象限のアステロイドカーブに注目した場合、直線ではなく、途中が大きく凹む曲線となる。このため、書き込みマージンが高く、書き込み電流を低減することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、十字形状のＭＴＪ素子は、実際のＬＳＩプロセスで使われるフォトリソグラフィ＋エッチングプロセスを経ると、リソグラフィの解像限界により、ＭＴＪ素子の端部が丸まり、シャープな十字形状が形成できず、シミュレーションほどのアステロイドカーブを描く磁気特性が得られないという問題があった。
【０００６】
さらに、レジストを用いたリソグラフィにおいて、露光に使用する波長以下の形状の制御は困難である。例えば、ＭＴＪ素子のエッジ部の曲率半径が素子毎にばらつくことを抑制することは困難であり、これは、ＭＴＪ素子毎の磁気特性のばらつきに反映され、ＭＴＪ素子を大規模メモリに適用する上での障害となっていた。
【０００７】
尚、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のようなものがある。
【特許文献１】特開2004-071881号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、磁気抵抗効果素子をリソグラフィの解像限界以下のシャープな輪郭の形状にすることで、磁気特性の向上を図ることが可能な磁気ランダムアクセスメモリを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するために以下に示す手段を用いている。
【００１０】
本発明の一視点による磁気ランダムアクセスメモリは、複数のコーナーを有する平面形状であり、一つ以上のコーナーにおける曲率半径が２０ｎｍ以下である磁気抵抗効果素子を具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、磁気抵抗効果素子をリソグラフィの解像限界以下のシャープな輪郭の形状にすることで、磁気特性の向上を図ることが可能な磁気ランダムアクセスメモリを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施形態について、［１］では、磁気抵抗効果素子の一例であるＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）素子について説明し、［２］では、このＭＴＪ素子を有する磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：Magnetic Random Access Memory）について説明する。この説明に際し、図面を参照し、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１３】
［１］ＭＴＪ素子
まず、本発明の一実施形態に係るＭＴＪ素子について説明する。ここでは、［１−１］平面形状、［１−２］断面形状、［１−３］トンネル接合構造、［１−４］層間交換結合構造、［１−５］材料について説明する。
【００１４】
［１−１］平面形状
図１（ａ）乃至（ｆ）は、本発明の一実施形態に係るＭＴＪ素子の平面図を示す。以下に、ＭＴＪ素子の平面形状について説明する。
【００１５】
図１（ａ）乃至（ｆ）に示すように、本発明の一実施形態に係るＭＴＪ素子ＭＴＪは、複数のコーナー（点線丸部分）を有する平面形状であり、一つ以上のコーナーにおける曲率半径が２０ｎｍ以下となっている。ここで、一つ以上のコーナーにおける曲率半径は、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が望ましい。尚、曲率半径が２０ｎｍ以下となっているコーナーは、リソグラフィの解像限界以下のシャープな形状であり、ここでは角部１０ａといい、リソグラフィの解像限界により、曲率半径が２０ｎｍ以上のラウンドした形状のコーナーは、ここではラウンド部１０ｂという。
【００１６】
図１（ａ）のＭＴＪ素子ＭＴＪは、２つの長方形が交差した十字形状となっている。換言すると、このＭＴＪ素子ＭＴＪ素子は、磁化容易軸方向に延在する本体部と、この本体部の両側面の中央付近から磁化困難軸方向に突出する突出部とで構成されている。そして、ＭＴＪ素子ＭＴＪの全てのコーナーは、曲率半径が２０ｎｍ以下の角部１０ａになっている。
【００１７】
図１（ｂ）のＭＴＪ素子ＭＴＪは、長方形の一辺から突出した部分を有する凸形状となっている。換言すると、このＭＴＪ素子ＭＴＪ素子は、磁化容易軸方向に延在する本体部と、この本体部の片側の中央付近から磁化困難軸方向に突出する突出部とで構成されている。そして、ＭＴＪ素子ＭＴＪの全てのコーナーは、曲率半径が２０ｎｍ以下の角部１０ａになっている。
【００１８】
図１（ｃ）のＭＴＪ素子ＭＴＪは、長方形になっている。そして、ＭＴＪ素子ＭＴＪの全てのコーナーは、曲率半径が２０ｎｍ以下の角部１０ａになっている。
【００１９】
図１（ｄ）のＭＴＪ素子ＭＴＪは、２つの長方形が交差した十字形状となっている。換言すると、このＭＴＪ素子ＭＴＪ素子は、磁化容易軸方向に延在する本体部と、この本体部の両側の中央付近から磁化困難軸方向に突出する突出部とで構成されている。そして、本体部の端部は、曲率半径が２０ｎｍ以上のラウンド部１０ｂとなっており、突出部の端部及び根元部は、曲率半径が２０ｎｍ以下の角部１０ａとなっている。
【００２０】
図１（ｅ）のＭＴＪ素子ＭＴＪは、２つの長方形が交差した十字形状となっている。換言すると、このＭＴＪ素子ＭＴＪ素子は、磁化容易軸方向に延在する本体部と、この本体部の両側の中央付近から磁化困難軸方向に突出する突出部とで構成されている。そして、本体部の端部及び突出部の根元部は、曲率半径が２０ｎｍ以下の角部１０ａとなっており、突出部の端部は、曲率半径が２０ｎｍ以上のラウンド部１０ｂとなっている。
【００２１】
図１（ｆ）のＭＴＪ素子ＭＴＪは、２つの長方形が交差した十字形状となっている。換言すると、このＭＴＪ素子ＭＴＪ素子は、磁化容易軸方向に延在する本体部と、この本体部の両側の中央から磁化困難軸方向に突出する突出部とで構成されている。そして、本体部の端部及び突出部の端部は、曲率半径が２０ｎｍ以上のラウンド部１０ｂとなっており、突出部の根元部は、曲率半径が２０ｎｍ以下の角部１０ａとなっている。
【００２２】
尚、従来のように、リソグラフィでパターニングしたマスクを用いてＭＴＪ素子を十字形状に加工した場合は、ＭＴＪ素子のコーナーの曲率半径は２０ｎｍ以上になる。これは、リソグラフィの解像限界により、マスクのコーナーが丸まってしまうからである。さらに、現在、通常のリソグラフィ工程において使われる光源は、ｉ線３６５ｎｍ、エキシマレーザー（ＫｒＦ２４９ｎｍ、ＡｒＦ１９３ｎｍ）が代表的であり、レジスト形状をそのまま利用して又はハードマスク経由で転写して形成するＭＴＪ素子の加工工程において、加工後の形状のエッジ部の曲率半径をこの波長より大幅に縮小し、パターンを形成することは困難であった。
【００２３】
これに対し、本発明の一実施形態では、リソグラフィの解像限界により丸まった部分を用いずに、ＭＴＪ素子の加工を行うため、リソグラフィの解像限界以上のシャープな例えば直角のコーナーを形成することが可能となる。このようなシャープな形状のＭＴＪ素子の形成方法は後述する。
【００２４】
［１−２］断面形状
図２（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の一実施形態に係るＭＴＪ素子の断面図を示す。以下に、ＭＴＪ素子の断面形状について説明する。
【００２５】
図２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本発明の一実施形態に係るＭＴＪ素子ＭＴＪは、少なくとも、磁化が固定された固定層（ピン層）１２と、磁化方向が反転する記録層（フリー層）１４と、固定層１２及び記録層１４に挟まれた中間層（例えばトンネル絶縁層）１３とを有する。さらに、固定層１２の下面には、固定層１２の磁化を固定するための反強磁性層１１が設けられている。
【００２６】
ここで、ＭＴＪ素子ＭＴＪは、反強磁性層１１、固定層１２、中間層１３及び記録層１４の全ての側面が連続的に一致する断面形状となっていてもよいし（図２（ａ）及び（ｂ））、反強磁性層１１、固定層１２、中間層１３及び記録層１４の側面が非連続な凹凸形状になっていてもよい（図２（ｃ））。
【００２７】
図２（ａ）に示すＭＴＪ素子ＭＴＪは、上面から見ると、反強磁性層１１、固定層１２、中間層１３及び記録層１４の全ての平面形状が同じになっている。
【００２８】
図２（ｂ）に示すＭＴＪ素子ＭＴＪは、上面から見ると、反強磁性層１１、固定層１２、中間層１３及び記録層１４のうち上層ほど小さな平面形状になっている。つまり、断面形状は台形となる。
【００２９】
図２（ｃ）に示す断面形状は、凸形状になっている。このＭＴＪ素子ＭＴＪを上面から見ると、記録層１４の平面形状よりも、反強磁性層１１、固定層１２及び中間層１３の平面形状は大きくなっている。
【００３０】
尚、固定層１２及び記録層１４は、強磁性体からなる単層で形成されてもよいし、複数の強磁性体からなる積層で形成されてもよい。
【００３１】
［１−３］トンネル接合構造
図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るＭＴＪ素子のトンネル接合構造の断面図を示す。以下に、ＭＴＪ素子のトンネル接合構造について説明する。
【００３２】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の一実施形態に係るＭＴＪ素子ＭＴＪは、１重トンネル接合構造又は２重トンネル接合構造のいずれでもよい。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、１重トンネル接合構造のＭＴＪ素子ＭＴＪは、トンネル接合層として機能する中間層１３を１層有する。
【００３４】
図３（ｂ）に示すように、２重トンネル接合構造のＭＴＪ素子ＭＴＪは、トンネル接合層として機能する中間層１３ａ，１３ｂを２層有する。従って、記録層１４の一端には、第１の中間層１３ａを介して第１の固定層１２ａが設けられ、記録層１４の他端には、第２の中間層１３ｂを介して第２の固定層１２ｂが設けられている。
【００３５】
［１−４］層間交換結合構造
図４（ａ）乃至（ｈ）は、本発明の一実施形態に係るＭＴＪ素子の層間交換結合構造の断面図を示す。以下に、ＭＴＪ素子の層間交換結合構造について説明する。
【００３６】
図４（ａ）乃至（ｈ）に示すように、本発明の一実施形態に係るＭＴＪ素子ＭＴＪは、固定層１２及び記録層１４のうち少なくとも一方が、反強磁性結合構造又は強磁性結合構造となっている。ここで、反強磁性結合構造は、非磁性層を挟む２枚の強磁性層の磁化方向が反平行（反対向き）となるように層間交換結合した構造であり、強磁性結合構造は、非磁性層を挟む２枚の強磁性層の磁化方向が平行（同じ向き）となるように層間交換結合した構造である。
【００３７】
図４（ａ）に示すＭＴＪ素子ＭＴＪは、記録層１４が反強磁性結合構造となっている。すなわち、記録層１４は、強磁性層１４−ｆ１／非磁性層１４−ｎ／強磁性層１４−ｆ２の３層からなり、強磁性層１４−ｆ１，１４−ｆ２の磁化方向が反平行状態となるように磁気結合している。
【００３８】
図４（ｂ）に示すＭＴＪ素子ＭＴＪは、固定層１２が反強磁性結合構造となっている。すなわち、固定層１２は、強磁性層１２−ｆ１／非磁性層１２−ｎ／強磁性層１２−ｆ２の３層からなり、強磁性層１２−ｆ１，１２−ｆ２の磁化方向が反平行状態となるように磁気結合している。
【００３９】
図４（ｃ）に示すＭＴＪ素子ＭＴＪは、記録層１４が強磁性結合構造となっている。すなわち、記録層１４は、強磁性層１４−ｆ１／非磁性層１４−ｎ／強磁性層１４−ｆ２の３層からなり、強磁性層１４−ｆ１，１４−ｆ２の磁化方向が平行状態となるように磁気結合している。
【００４０】
図４（ｄ）に示すＭＴＪ素子ＭＴＪは、固定層１２が強磁性結合構造となっている。すなわち、固定層１２は、強磁性層１２−ｆ１／非磁性層１２−ｎ／強磁性層１２−ｆ２の３層からなり、強磁性層１２−ｆ１，１２−ｆ２の磁化方向が平行状態となるように磁気結合している。
【００４１】
図４（ｅ）に示すＭＴＪ素子ＭＴＪは、記録層１４及び固定層１２の両方が反強磁性結合構造となっている。すなわち、記録層１４は、強磁性層１４−ｆ１／非磁性層１４−ｎ／強磁性層１４−ｆ２の３層からなり、強磁性層１４−ｆ１，１４−ｆ２の磁化方向が反平行状態となるように磁気結合している。また、固定層１２は、強磁性層１２−ｆ１／非磁性層１２−ｎ／強磁性層１２−ｆ２の３層からなり、強磁性層１２−ｆ１，１２−ｆ２の磁化方向が反平行状態となるように磁気結合している。
【００４２】
図４（ｆ）に示すＭＴＪ素子ＭＴＪは、記録層１４及び固定層１２の両方が強磁性結合構造となっている。すなわち、記録層１４は、強磁性層１４−ｆ１／非磁性層１４−ｎ／強磁性層１４−ｆ２の３層からなり、強磁性層１４−ｆ１，１４−ｆ２の磁化方向が平行状態となるように磁気結合している。また、固定層１２は、強磁性層１２−ｆ１／非磁性層１２−ｎ／強磁性層１２−ｆ２の３層からなり、強磁性層１２−ｆ１，１２−ｆ２の磁化方向が平行状態となるように磁気結合している。
【００４３】
図４（ｇ）に示すＭＴＪ素子ＭＴＪは、記録層１４が反強磁性結合構造となっており、固定層１２が強磁性結合構造となっている。すなわち、記録層１４は、強磁性層１４−ｆ１／非磁性層１４−ｎ／強磁性層１４−ｆ２の３層からなり、強磁性層１４−ｆ１，１４−ｆ２の磁化方向が反平行状態となるように磁気結合している。また、固定層１２は、強磁性層１２−ｆ１／非磁性層１２−ｎ／強磁性層１２−ｆ２の３層からなり、強磁性層１２−ｆ１，１２−ｆ２の磁化方向が平行状態となるように磁気結合している。
【００４４】
図４（ｈ）に示すＭＴＪ素子ＭＴＪは、記録層１４が強磁性結合構造となっており、固定層１２が反強磁性結合構造となっている。すなわち、記録層１４は、強磁性層１４−ｆ１／非磁性層１４−ｎ／強磁性層１４−ｆ２の３層からなり、強磁性層１４−ｆ１，１４−ｆ２の磁化方向が平行状態となるように磁気結合している。また、固定層１２は、強磁性層１２−ｆ１／非磁性層１２−ｎ／強磁性層１２−ｆ２の３層からなり、強磁性層１２−ｆ１，１２−ｆ２の磁化方向が反平行状態となるように磁気結合している。
【００４５】
尚、図４（ａ）乃至（ｈ）では、１重トンネル接合構造のＭＴＪ素子ＭＴＪを例にあげて説明したが、２重トンネル接合構造のＭＴＪ素子ＭＴＪにも勿論適用できる。また、固定層１２及び記録層１４は、強磁性層／非磁性層／強磁性層の３層からなることに限定されず、さらに層数を増やすことも可能である。
【００４６】
［１−５］材料
固定層１２及び記録層１４の材料には、例えば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ又はそれらの合金、スピン分極率の大きいマグネタイト、ＣｒＯ２，ＲＸＭｎＯ３−Ｙ（Ｒ；希土類、Ｘ；Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ）などの酸化物の他、ＮｉＭｎＳｂ，ＰｔＭｎＳｂなどのホイスラー合金などを用いることが好ましい。また、これら磁性体には、強磁性を失わないかぎり、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｂｉ，Ｔａ，Ｂ，Ｃ，Ｏ，Ｎ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｚｒ，Ｉｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｎｂなどの非磁性元素が多少含まれていてもよい。
【００４７】
反強磁性層１１の材料には、Ｆｅ−Ｍｎ，Ｐｔ−Ｍｎ，Ｐｔ−Ｃｒ−Ｍｎ，Ｎｉ−Ｍｎ，Ｉｒ−Ｍｎ，ＮｉＯ，Ｆｅ２Ｏ３などを用いることが好ましい。
【００４８】
中間層１３の材料には、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＭｇＯ，ＡｌＮ，Ｂｉ２Ｏ３，ＭｇＦ２，ＣａＦ２，ＳｒＴｉＯ２，ＡｌＬａＯ３などの様々な誘電体を使用することができる。これらの誘電体には、酸素、窒素、フッ素欠損が存在していてもかまわない。
【００４９】
［２］磁気ランダムアクセスメモリ
次に、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリについて説明する。ここでは、［２−１］メモリセル、［２−２］書き込み／読み出し方法について説明する。
【００５０】
［２−１］メモリセル
本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのメモリセルは、上述するＭＴＪ素子ＭＴＪを有する。以下に、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのセル例について説明する。
【００５１】
（セル例１）
セル例１は、図１（ａ）に示すような十字型の平面形状となるＭＴＪ素子ＭＴＪを用いたものである。
【００５２】
図５（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのセル例１を示す。以下に、セル例１の構造について説明する。
【００５３】
図５（ａ）乃至（ｄ）に示すように、セル例１に係るメモリセルは、十字形状のＭＴＪ素子ＭＴＪと、ＭＴＪ素子ＭＴＪ上に設けられたハードマスクＨＭと、ＭＴＪ素子ＭＴＪ下に設けられたベース金属層２２と、ＭＴＪ素子ＭＴＪの下方に設けられた下部書き込み配線（例えばワード線）２１と、ＭＴＪ素子ＭＴＪの上方に設けられた上部書き込み配線（例えばビット線）２６とを含んでいる。
【００５４】
ここで、ＭＴＪ素子ＭＴＪは、図１（ａ）に示すようなシャープな輪郭の十字形状である。すなわち、ＭＴＪ素子ＭＴＪにおける全てのコーナーの曲率半径は、２０ｎｍ以下となっている。
【００５５】
また、十字形状のＭＴＪ素子ＭＴＪは、上部書き込み配線２６の延在方向（Ｙ方向、磁化容易軸方向）に延びる本体部Ｍと、下部書き込み配線２１の延在方向（Ｘ方向、磁化困難軸方向）に本体部から突出する突出部Ｐとで構成されている。そして、本体部Ｍの側面Ｍｓ１〜Ｍｓ４が上部書き込み配線２６の側面とほぼ一致している。
【００５６】
また、ハードマスクＨＭは、ＭＴＪ素子ＭＴＪとほぼ同じ十字形状になっている。すなわち、ハードマスクＨＭの全ての側面は、ＭＴＪ素子ＭＴＪの全ての側面とほぼ一致しており、ハードマスクＨＭの側面及びＭＴＪ素子ＭＴＪの側面は、平坦になっている。
【００５７】
また、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭにおける十字形状の窪み部分の周囲は、絶縁膜２８で埋め込まれ、さらに、この絶縁膜２８及びＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭにおける十字形状の凸部分の周囲は、絶縁膜２５で埋め込まれている。ここで、ハードマスクＨＭの上面の高さ及び絶縁膜２５の上面の高さは、ほぼ等しくなっており、ハードマスクＨＭの上面及び絶縁膜２５の上面は、ほぼ平坦になっている。尚、絶縁膜２５，２８は、異なる材料で形成されていても、同じ材料で形成されていてもよい。
【００５８】
また、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭは、絶縁膜２５の溝２５ａ内に設けられたような構造になっており、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭにおける十字形状の凸部分の端面Ｍｅ１，Ｍｅ２，Ｐｅ１，Ｐｅ２は、絶縁膜２５（溝２５ａの側面）に接している。この溝２５ａの深さは、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭの合計膜厚とほぼ等しくなっている。
【００５９】
また、十字形状のＭＴＪ素子ＭＴＪにおいて、突出部間のＸ方向における長さをＸ１、本体部のＸ方向における長さをＸ２、本体部のＹ方向における長さをＹ１、突出部のＹ方向における長さをＹ２と規定し、さらに、下部書き込み配線２１のＹ方向における幅をＷ１、上部書き込み配線２６のＸ方向における幅をＷ２と規定する。このような場合、ＭＴＪ素子ＭＴＪの各長さＸ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２と下部及び上部書き込み配線２１，２６の幅Ｗ１，Ｗ２とは、例えば次のような関係が成り立つ。
【００６０】
（Ｘ２＝Ｗ２）＜Ｘ１…（１）
Ｙ２＜Ｗ１＜Ｙ１…（２）
尚、ＭＴＪ素子ＭＴＪの各長さＸ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２と下部及び上部書き込み配線２１，２６の幅Ｗ１，Ｗ２は、上記式（１）及び（２）の関係に限定されない。例えば、Ｙ２とＷ１とを等しくしてもよい。Ｗ１とＷ２とを等しくしてもよいし、Ｗ１＜Ｗ２でもＷ１＞Ｗ２でもよい。
【００６１】
また、上部書き込み配線２６はＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭの加工時にマスクとなることを考慮すると、上部書き込み配線２６の膜厚は、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭの合計膜厚以上の厚さであることが望ましい。
【００６２】
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）乃至図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのセル例１の製造工程図を示す。以下に、セル例１の製造方法について説明する。
【００６３】
まず、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、Ｘ方向に延在する下部書き込み配線２１が形成され、この下部書き込み配線２１の上方にベース金属層２２が形成される。このベース金属層２２下には、コンタクトＣが形成されている。次に、ベース金属層２２上にＭＴＪ材料層２３及びハードマスク材料層２４が堆積され、所望形状１Ａにパターニングされる。この所望形状１Ａは、例えば、Ｙ方向の長さが下部書き込み配線２１の幅Ｗ１よりも長い四角形（例えば正方形）等になっている。尚、ハードマスク材料層２４は、例えば、Ｔａ等からなる。
【００６４】
次に、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハードマスク材料層２４及びベース金属層２２上に絶縁膜２５が堆積される。この絶縁膜２５は、例えば、ＳｉＯ２の単層膜、ＳｉＮの単層膜、又はＳｉＮ／ＳｉＯ２の積層膜等からなる。その後、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polish）又はエッチバック等により絶縁膜２５の上面が平坦化され、ハードマスク材料層２４が露出される。
【００６５】
次に、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハードマスク材料層２４及び絶縁膜２５上に上部書き込み配線２６が形成され、例えばリソグラフィ及びＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により所望形状１Ｂにパターニングされる。この所望形状１Ｂは、例えば、Ｙ方向に所望形状１Ａを跨いで延在し、Ｘ方向の幅Ｗ２が所望形状１ＡのＸ方向の長さＸ１よりも短くなっている。また、上部書き込み配線２６は、例えば、Ａｌの単層膜、Ｃｕの単層膜、又はＡｌ／Ｃｕの積層膜等からなる。
【００６６】
次に、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、上部書き込み配線２６、ハードマスク材料層２４及び絶縁膜２５上にレジスト２７が塗布され、例えばリソグラフィ及びＲＩＥにより所望形状１Ｃにパターニングされる。この所望形状１Ｃは、例えば、Ｘ方向に所望形状１Ａ，１Ｂを跨いで延在し、Ｙ方向の幅Ｗ３が所望形状１ＡのＹ方向の長さＹ１よりも短くなっている。
【００６７】
次に、上部書き込み配線２６及びレジスト２７をマスクとして、上部書き込み配線２６及びレジスト２７から露出しているハードマスク材料層２４及びＭＴＪ材料層２３がエッチングされる。このエッチングとしては、例えば、異方性エッチング（例えばＲＩＥ）、イオンミリング、又は、ＲＩＥとイオンミリングの混合エッチングが用いられる。
【００６８】
その結果、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、所望形状１Ｂ，１Ｃがハードマスク材料層２４及びＭＴＪ材料層２３に転写され、十字形状のＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭが形成される。その後、レジスト２７が剥離され、十字形状のＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭの周囲が絶縁膜２８で埋め込まれる。
【００６９】
上記セル例１によれば、上部書き込み配線２６及びレジスト２７を、所望形状１ＡのＭＴＪ材料層２３を跨ぐ形状１Ｂ，１Ｃにパターニングし、このレジスト２７に加えて、上部書き込み配線２６といったＭＴＪ素子ＭＴＪ以外のパターンを、ＭＴＪ材料層２３の加工時のマスクとして用いる。このため、上部書き込み配線２６及びレジスト２７の端部を用いずに、上部書き込み配線２６及びレジスト２７から露出するハードマスク材料層２４及びＭＴＪ材料層２３をエッチングできる。従って、上部書き込み配線２６及びレジスト２７におけるリソグラフィにより丸まった端部は、ＭＴＪ材料層２３に転写されずに、上部書き込み配線２６及びレジスト２７における直線部分のみが、ＭＴＪ材料層２３に転写される。このため、ＭＴＪ素子ＭＴＪは、リソグラフィの解像限界以下のシャープな所望形状、すなわち、コーナーの曲率半径が２０ｎｍ以下のシャープな輪郭の十字形状に形成できる。その結果、所望の磁気特性が得られるＭＴＪ素子ＭＴＪが可能となり、ＭＴＪ素子ＭＴＪの磁気特性のばらつきに強く、書き込み電流を低減することが可能なＭＲＡＭセルを実現できる。
【００７０】
（セル例２）
セル例２は、セル例１と同様に図１（ａ）に示すような十字型の平面形状となるＭＴＪ素子ＭＴＪを用いたものであるが、ＭＴＪ素子ＭＴＪとハードマスクＨＭの平面形状が異なる例である。
【００７１】
図１０（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのセル例２を示す。以下に、セル例２の構造について説明する。
【００７２】
図１０（ａ）乃至（ｄ）に示すように、セル例２に係るメモリセルにおいて、セル例１と異なる主な点は、ＭＴＪ素子ＭＴＪとハードマスクＨＭとが異なる平面形状である点、ＭＴＪ素子ＭＴＪの側面の一部がベース金属層２２の側面の一部と接している点などである。具体的には、次のような構造になっている。
【００７３】
まず、ＭＴＪ素子ＭＴＪの平面形状は、図１（ａ）に示すような十字形状になっており、一方、ハードマスクＨＭの平面形状は、Ｘ方向に延在する長方形になっている。
【００７４】
また、十字形状のＭＴＪ素子ＭＴＪにおいて、本体部Ｍの側面Ｍｓ１〜Ｍｓ４は、上部書き込み配線２６の側面とほぼ一致しており、本体部Ｍの端面Ｍｅ１，Ｍｅ２は、ベース金属層２２の側面とほぼ一致しており、突出部Ｐの側面Ｐｓ１〜Ｐｓ４は、ハードマスクＨＭの側面Ｈｓ１，Ｈｓ２とほぼ一致しており、突出部Ｐの端面Ｐｅ１，Ｐｅ２は、ハードマスクＨＭの端面Ｈｅ１，Ｈｅ２とほぼ一致している。
【００７５】
また、ベース金属層２２の平面形状は、絶縁膜２５の開口部２５と一致する部分を有している。
【００７６】
また、ＭＴＪ素子ＭＴＪの上面は、絶縁膜２５の上面とほぼ等しい高さになっている。
【００７７】
また、上部書き込み配線２６は、ハードマスクＨＭを跨いでＹ方向に延在しており、このハードマスクＨＭの上方に、ハードマスクＨＭの厚み程度の盛り上がり部２６ａを有している。
【００７８】
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）乃至図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのセル例２の製造工程図を示す。以下に、セル例２の製造方法について説明する。
【００７９】
まず、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、Ｘ方向に延在する下部書き込み配線２１が形成され、この下部書き込み配線２１の上方にベース金属材料層３１が形成される。このベース金属材料層３１下には、コンタクトＣが形成されている。次に、ベース金属材料層３１上にＭＴＪ材料層２３及びハードマスク材料層２４が順に堆積され、所望形状２Ａにパターニングされる。この所望形状２Ａは、例えば、Ｙ方向の長さが下部書き込み配線２１の幅Ｗ１よりも長い四角形（例えば正方形）等になっている。その後、ハードマスク材料層２４及びベース金属材料層３１上にレジスト３２が塗布され、所望形状２Ｂにパターニングされる。
【００８０】
次に、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、レジスト３２をマスクとし、ハードマスク材料層２４及びベース金属材料層３１がエッチングされる。これにより、所望形状２Ａ及び２Ｂが合わさった形状２Ｃのベース金属層２２が形成され、所望形状２ＤのハードマスクＨＭが形成される。その後、レジスト３２が剥離される。
【００８１】
次に、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハードマスクＨＭ、ＭＴＪ材料層２３及びベース金属層２２上に絶縁膜２５が堆積される。この絶縁膜２５は、例えば、ＳｉＯ２の単層膜、ＳｉＮの単層膜、又はＳｉＮ／ＳｉＯ２の積層膜等からなる。その後、絶縁膜２５の上面が平坦化され、ハードマスクＨＭ及びＭＴＪ材料層２３が露出される。
【００８２】
次に、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハードマスクＨＭ、ＭＴＪ材料層２３及び絶縁膜２５上に上部書き込み配線２６が形成され、例えばリソグラフィ及びＲＩＥにより所望形状２Ｅにパターニングされる。この所望形状２Ｅは、例えば、Ｙ方向にハードマスクＨＭ及びＭＴＪ材料層２３を跨いで延在され、Ｘ方向の幅Ｗ２が所望形状２Ａの一辺よりも短くなっている。
【００８３】
次に、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、上部書き込み配線２６及びハードマスクＨＭをマスクとして、上部書き込み配線２６及びハードマスクＨＭから露出しているＭＴＪ材料層２３がエッチングされる。その結果、所望形状２Ｄ，２ＥがＭＴＪ材料層２３に転写され、十字形状のＭＴＪ素子ＭＴＪが形成される。その後、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭの周囲が、絶縁膜２８で埋め込まれる。
【００８４】
尚、上記図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の工程は、例えば次のように行われる。まず、ハードマスクＨＭ、ＭＴＪ材料層２３及びベース金属層２２上に絶縁膜２５が堆積される（図１５（ａ））。次に、ＣＭＰにより絶縁膜２５の上面が平坦化される。この際、ハードマスクＨＭが露出するまで絶縁膜２５を平坦化してもよいし（図１５（ｂ））、ハードマスクＨＭ上に絶縁膜２５が残る程度に絶縁膜２５を平坦化してもよい（図１５（ｃ））。その後、ＲＩＥにより、ＭＴＪ材料層２３が露出するまで絶縁膜２５がエッチングされる（図１５（ｄ））。このようにして、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す構造が形成される。
【００８５】
上記セル例２によれば、まず、所望形状２Ａのハードマスク材料層２４を跨ぐ形状２Ｂのレジスト３２を形成し、このレジスト３２をマスクとしてハードマスク材料層２４を加工する。これにより、レジスト３２におけるリソグラフィにより丸まった端部を用いずに、ハードマスク材料層２４をエッチングすることができるため、シャープな形状のハードマスクＨＭが形成できる。次に、所望形状２ＡのＭＴＪ材料層２３を跨ぐ形状２Ｅの上部書き込み配線２６を形成し、上部書き込み配線２６及びハードマスクＨＭをマスクとして、ＭＴＪ材料層２３を加工する。これにより、上部書き込み配線２６におけるリソグラフィにより丸まった端部を用いずに、ＭＴＪ材料層２３をエッチングできる。
【００８６】
従って、上部書き込み配線２６及びレジスト３２におけるリソグラフィにより丸まった端部は、ＭＴＪ素子ＭＴＪに転写されずに、上部書き込み配線２６及びハードマスクＨＭにおける直線部分のみが、ＭＴＪ素子ＭＴＪに転写される。このため、ＭＴＪ素子ＭＴＪは、リソグラフィの解像限界以下のシャープな所望形状、すなわち、コーナーの曲率半径が２０ｎｍ以下のシャープな輪郭の十字形状に形成できる。その結果、所望の磁気特性が得られるＭＴＪ素子ＭＴＪが可能となり、ＭＴＪ素子ＭＴＪの磁気特性のばらつきに強く、書き込み電流を低減することが可能なＭＲＡＭセルを実現できる。
【００８７】
尚、セル例２の製造方法を利用して、図１（ｂ）に示すような凸形状のＭＴＪ素子ＭＴＪを形成することも可能である。例えば、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、上部書き込み配線２６の側面をＭＴＪ材料層２３の側面と一致するように、上部書き込み配線２６を配置すれば、ＭＴＪ素子ＭＴＪを凸形状にすることができる。この場合、ＭＴＪ素子ＭＴＪにおいて、本体部Ｍの側面Ｍｓ１〜Ｍｓ３は、上部書き込み配線２６の側面とほぼ一致しており、本体部Ｍの端面Ｍｅ１、Ｍｅ２は、ベース金属層２２の側面とほぼ一致しており、突出部Ｐの側面Ｐｓ１，Ｐｓ２及び端面Ｐｅ１は、ハードマスクＨＭの側面Ｈｓ１，Ｈｓ２及び端面Ｈｅ１とほぼ一致している。
【００８８】
（セル例３）
セル例３は、図１（ｃ）に示すような長方形型の平面形状となるＭＴＪ素子ＭＴＪを用いた例である。
【００８９】
図１７（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのセル例３を示す。以下に、セル例３の構造について説明する。
【００９０】
図１７（ａ）乃至（ｄ）に示すように、セル例３に係るメモリセルにおいて、セル例１と異なる主な点は、ＭＴＪ素子ＭＴＪの平面形状が長方形状である点である。具体的には、次のような構造になっている。
【００９１】
セル例３では、ＭＴＪ素子ＭＴＪの平面形状は、図１（ｃ）に示すようなシャープな長方形状になっている。すなわち、ＭＴＪ素子ＭＴＪにおける全てのコーナーの曲率半径は、２０ｎｍ以下となっている。
【００９２】
また、ハードマスクＨＭの平面形状は、ＭＴＪ素子ＭＴＪの平面形状とほぼ同じになっている。すなわち、ハードマスクＨＭの側面Ｈｓ１，Ｈｓ２及び端面Ｈｅ１，Ｈｅ２は、ＭＴＪ素子ＭＴＪの側面Ｍｓ１，Ｍｓ２及び端面Ｍｅ１，Ｍｅ２とほぼ一致している。
【００９３】
また、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭは、Ｘ方向に延在する長方形状である。そして、ＭＴＪ素子ＭＴＪにおいて、Ｘ方向が磁化容易軸方向となり、Ｙ方向が磁化困難軸方向となっている。
【００９４】
また、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭの端面Ｍｅ１，Ｍｅ２，Ｈｅ１，Ｈｅ２は、絶縁膜２５に接している。
【００９５】
また、ハードマスクＨＭの上面の高さ及び絶縁膜２５，２８の上面の高さは、ほぼ等しくなっており、ハードマスクＨＭの上面及び絶縁膜２５，２８の上面は、ほぼ平坦になっている。尚、絶縁膜２５，２８は、異なる材料で形成されていても、同じ材料で形成されていてもよい。
【００９６】
また、ＭＴＪ素子ＭＴＪにおいて、Ｘ方向における長さをＸ、Ｙ方向における長さをＹと規定し、さらに、下部書き込み配線２１のＹ方向における幅をＷ１、上部書き込み配線２６のＸ方向における幅をＷ２と規定する。このような場合、ＭＴＪ素子ＭＴＪの各長さＸ，Ｙと下部及び上部書き込み配線２１，２６の幅Ｗ１，Ｗ２とは、例えば次のような関係が成り立つ。
【００９７】
Ｗ２＜Ｘ…（３）
Ｙ＜Ｗ１…（４）
尚、ＭＴＪ素子ＭＴＪの各長さＸ，Ｙと下部及び上部書き込み配線２１，２６の幅Ｗ１，Ｗ２は、上記式（３）及び（４）の関係に限定されない。例えば、ＹとＷ１とを等しくしてもよい。
【００９８】
図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）乃至図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのセル例３の製造工程図を示す。以下に、セル例３の製造方法について説明する。
【００９９】
まず、図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、Ｘ方向に延在する下部書き込み配線２１が形成され、この下部書き込み配線２１の上方にベース金属層２２が形成される。このベース金属層２２下には、コンタクトＣが形成されている。次に、ベース金属層２２上にＭＴＪ材料層２３及びハードマスク材料層２４が堆積され、所望形状３Ａにパターニングされる。この所望形状３Ａは、例えば、Ｙ方向の長さが下部書き込み配線２１の幅Ｗ１よりも長い四角形（例えば正方形）等になっている。尚、ハードマスク材料層２４は、例えば、Ｔａ等からなる。
【０１００】
次に、図１９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハードマスク材料層２４及びベース金属層２２上に絶縁膜２５が堆積される。この絶縁膜２５は、例えば、ＳｉＯ２の単層膜、ＳｉＮの単層膜、又はＳｉＮ／ＳｉＯ２の積層膜等からなる。その後、例えばＣＭＰ又はエッチバック等により絶縁膜２５の上面が平坦化され、ハードマスク材料層２４が露出される。
【０１０１】
次に、図２０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハードマスク材料層２４及び絶縁膜２５上にレジスト２７が塗布され、例えばリソグラフィ及びＲＩＥにより所望形状３Ｂにパターニングされる。この所望形状３Ｂは、例えば、Ｘ方向に所望形状３Ａを跨いで延在され、Ｙ方向の幅Ｗ３が所望形状３ＡのＹ方向の長さよりも短くなっている。
【０１０２】
次に、図２１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、レジスト２７をマスクとして、レジスト２７から露出しているハードマスク材料層２４及びＭＴＪ材料層２３がエッチングされる。このエッチングとしては、例えば、異方性エッチング（例えばＲＩＥ）、イオンミリング、又は、ＲＩＥとイオンミリングの混合エッチングが用いられる。その結果、所望形状３Ｂがハードマスク材料層２４及びＭＴＪ材料層２３に転写され、長方形状のＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭが形成される。その後、レジスト２７が剥離される。
【０１０３】
次に、図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハードマスクＨＭ、絶縁膜２５及びベース金属２２上に絶縁膜２８が堆積され、ハードマスクＨＭ及び絶縁膜２５が露出するまで絶縁膜２８の上面が例えばＣＭＰ又はエッチバックにより平坦化される。これにより、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭの周囲が絶縁膜２８で埋め込まれる。
【０１０４】
次に、図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、上部書き込み配線２６が形成され、例えばリソグラフィ及びＲＩＥにより所望形状３Ｃにパターニングされる。この所望形状３Ｃは、例えば、Ｙ方向にＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭを跨いで延在され、Ｘ方向の幅Ｗ２が所望形状３Ａの一辺よりも短くなっている。また、上部書き込み配線２６は、例えば、Ａｌの単層膜、Ｃｕの単層膜、又はＡｌ／Ｃｕの積層膜等からなる。
【０１０５】
上記セル例３によれば、レジスト２７を所望形状３ＡのＭＴＪ材料層２３を跨ぐ形状３Ｂにパターニングし、このレジスト２７をＭＴＪ材料層２３の加工時のマスクとして用いる。このため、レジスト２７の端部を用いずに、レジスト２７から露出するハードマスク材料層２４及びＭＴＪ材料層２３をエッチングできる。従って、レジスト２７におけるリソグラフィにより丸まった端部は、ＭＴＪ素子ＭＴＪに転写されずに、レジスト２７における直線部分のみが、ＭＴＪ素子ＭＴＪに転写される。このため、ＭＴＪ素子ＭＴＪは、リソグラフィの解像限界以下のシャープな所望形状、すなわち、コーナーの曲率半径が２０ｎｍ以下のシャープな輪郭の長方形状に形成できる。その結果、所望の磁気特性が得られるＭＴＪ素子ＭＴＪが可能となり、ＭＴＪ素子ＭＴＪの磁気特性のばらつきに強いＭＲＡＭセルを実現できる。
【０１０６】
（セル例４）
セル例４は、セル例３と同様で図１（ｃ）に示すような長方形型の平面形状となるＭＴＪ素子ＭＴＪを用いたものであるが、ＭＴＪ素子の側面の一部が上部書き込み配線の側面と一致する例である。
【０１０７】
図２３（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのセル例４を示す。以下に、セル例４の構造について説明する。
【０１０８】
図２３（ａ）乃至（ｄ）に示すように、セル例４に係るメモリセルにおいて、セル例３と異なる主な点は、ＭＴＪ素子ＭＴＪの側面の一部が上部書き込み配線２６の側面と一致している点である。具体的には、次のような構造になっている。
【０１０９】
セル例４では、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭがＹ方向に伸びるほぼ同じ長方形状になっている。そして、ＭＴＪ素子ＭＴＪにおいて、Ｙ方向が磁化容易軸方向となり、Ｘ方向が磁化困難軸方向となっている。
【０１１０】
また、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭの側面Ｍｓ１，Ｍｓ２，Ｈｓ１，Ｈｓ２は、上部書き込み配線２６の側面とほぼ一致しており、これらの側面は平坦になっている。
【０１１１】
また、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭの端面Ｍｅ１，Ｍｅ２，Ｈｅ１，Ｈｅ２は、絶縁膜２５に接している。
【０１１２】
また、ＭＴＪ素子ＭＴＪにおいて、Ｘ方向における長さをＸ、Ｙ方向における長さをＹと規定し、さらに、下部書き込み配線２１のＹ方向における幅をＷ１、上部書き込み配線２６のＸ方向における幅をＷ２と規定する。このような場合、ＭＴＪ素子ＭＴＪの各長さＸ，Ｙと下部及び上部書き込み配線２１，２６の幅Ｗ１，Ｗ２とは、例えば次のような関係が成り立つ。
【０１１３】
Ｗ２＝Ｘ…（５）
Ｗ１＜Ｙ…（６）
尚、ＭＴＪ素子ＭＴＪの各長さＸ，Ｙと下部及び上部書き込み配線２１，２６の幅Ｗ１，Ｗ２は、上記式（５）及び（６）の関係に限定されない。例えば、ＹとＷ１とを等しくしてもよい。
【０１１４】
図２４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）乃至図２６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのセル例４の製造工程図を示す。以下に、セル例４の製造方法について説明する。
【０１１５】
まず、図２４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、Ｘ方向に延在する下部書き込み配線２１が形成され、この下部書き込み配線２１の上方にベース金属層２２が形成される。このベース金属層２２下には、コンタクトＣが形成されている。次に、ベース金属層２２上にＭＴＪ材料層２３及びハードマスク材料層２４が堆積され、所望形状４Ａにパターニングされる。この所望形状４Ａは、例えば、Ｙ方向の長さが下部書き込み配線２１の幅Ｗ１よりも長い四角形（例えば正方形）等になっている。尚、ハードマスク材料層２４は、例えば、Ｔａ等からなる。
【０１１６】
次に、図２５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハードマスク材料層２４及びベース金属層２２上に絶縁膜２５が堆積される。この絶縁膜２５は、例えば、ＳｉＯ２の単層膜、ＳｉＮの単層膜、又はＳｉＮ／ＳｉＯ２の積層膜等からなる。その後、例えばＣＭＰ又はエッチバック等により絶縁膜２５の上面が平坦化され、ハードマスク材料層２４が露出される。
【０１１７】
次に、図２６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハードマスク材料層２４及び絶縁膜２５上に上部書き込み配線２６が形成され、例えばリソグラフィ及びＲＩＥにより所望形状４Ｂにパターニングされる。この所望形状４Ｂは、例えば、Ｙ方向に所望形状４Ａを跨いで延在され、Ｘ方向の幅Ｗ２が所望形状４Ａの長さＸ１よりも短くなっている。また、上部書き込み配線２６は、例えば、Ａｌの単層膜、Ｃｕの単層膜、又はＡｌ／Ｃｕの積層膜等からなる。
【０１１８】
次に、図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、上部書き込み配線２６をマスクとして、上部書き込み配線２６から露出しているハードマスク材料層２４及びＭＴＪ材料層２３がエッチングされる。このエッチングとしては、例えば、異方性エッチング（例えばＲＩＥ）、イオンミリング、又は、ＲＩＥとイオンミリングの混合エッチングが用いられる。その結果、所望形状４Ｂがハードマスク材料層２４及びＭＴＪ材料層２３に転写され、長方形状のＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭが形成される。その後、長方形状のＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭの周囲が、絶縁膜２８で埋め込まれる。
【０１１９】
上記セル例４によれば、上部書き込み配線２６を所望形状４ＡのＭＴＪ材料層２３を跨ぐ形状４Ｂにパターニングし、この上部書き込み配線２６をＭＴＪ材料層２３の加工時のマスクとして用いる。このため、上部書き込み配線２６の端部を用いずに、上部書き込み配線２６から露出するハードマスク材料層２４及びＭＴＪ材料層２３をエッチングできる。従って、上部書き込み配線２６におけるリソグラフィにより丸まった端部は、ＭＴＪ素子ＭＴＪに転写されずに、上部書き込み配線２６における直線部分のみが、ＭＴＪ素子ＭＴＪに転写される。このため、ＭＴＪ素子ＭＴＪは、リソグラフィの解像限界以下のシャープな所望形状、すなわち、コーナーの曲率半径が２０ｎｍ以下のシャープな輪郭の長方形状に形成できる。その結果、所望の磁気特性が得られるＭＴＪ素子ＭＴＪが可能となり、ＭＴＪ素子ＭＴＪの磁気特性のばらつきに強いＭＲＡＭセルを実現できる。
【０１２０】
（セル変形例１）
セル変形例１は、上記セル例１〜４において、ハードマスクＨＭのパターン形状が浮き彫りになった例を示す。ここでは、セル例１の構造を例にあげて説明するが、セル例２〜４にも勿論適用できる。
【０１２１】
図２７は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例１を示す。図２７に示すように、セル変形例１では、ハードマスクＨＭの上面が、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭの周囲を埋め込む絶縁膜２５の上面よりも高くなっている。このような構造は、ＭＴＪ材料層２３及びハードマスク材料層２４を所望形状にパターニングする際に、絶縁膜２５の上面の一部もエッチングすることで形成できる。尚、ＭＴＪ素子ＭＴＪの上面が絶縁膜２５の上面より高くなるようにエッチングしてもよい。
【０１２２】
上記セル変形例１によれば、絶縁膜２５の上面がハードマスクＨＭの上面よりも低くなることで、絶縁膜２５の上面とベース金属層２２の上面との高低差を小さくできるため、絶縁膜２５の溝２５ａ等を絶縁膜で埋め込み易くなる。
【０１２３】
（セル変形例２）
セル変形例２は、上記セル例１〜４において、上部書き込み配線上にキャップ層を設けた例を示す。ここでは、セル例１の構造を例にあげて説明するが、セル例２〜４にも勿論適用できる。
【０１２４】
図２８は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例２を示す。図２８に示すように、セル変形例２では、上部書き込み配線２６の上面にキャップ層４１を設けている。
【０１２５】
上記セル変形例２によれば、キャップ層４１を設けることで、上部書き込み配線２６をマスクとして用いる場合に、上部書き込み配線２６の上面がエッチングされることを抑制できる。
【０１２６】
（セル変形例３）
セル変形例３は、上記セル例１，２，４において、ＭＴＪ素子ＭＴＪの加工時に上部書き込み配線２６を用いずにレジスト２７を用いた例を示す。ここでは、セル例１の構造を例にあげて説明するが、セル例２，４にも勿論適用できる。
【０１２７】
図２９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）乃至図３２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例３の製造工程図を示す。以下に、セル変形例３の製造方法について説明する。
【０１２８】
まず、図２９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハードマスク材料層２４及び絶縁膜２５上にレジスト４４が形成され、例えばリソグラフィ及びＲＩＥにより所望形状５Ａにパターニングされる。次に、レジスト４４上にレジスト２７が塗布され、例えばリソグラフィ及びＲＩＥにより所望形状５Ｂにパターニングされる。この所望形状５Ｂは、Ｘ方向にレジスト４４を跨ぐ。
【０１２９】
次に、図３０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、レジスト２７，４４をマスクとして、レジスト２７，４４から露出しているハードマスク材料層２４及びＭＴＪ材料層２３がエッチングされる。このエッチングとしては、例えば、異方性エッチング（例えばＲＩＥ）、イオンミリング、又は、ＲＩＥとイオンミリングの混合エッチングが用いられる。その結果、所望形状５Ａ，５Ｂがハードマスク材料層２４及びＭＴＪ材料層２３に転写され、十字形状のＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭが形成される。その後、レジスト２７，４４が剥離される。
【０１３０】
次に、図３１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハードマスクＨＭ、絶縁膜２５及びベース金属層２２上に絶縁膜２８が堆積され、ハードマスクＨＭ及び絶縁膜２５が露出するまで絶縁膜２８の上面が例えばＣＭＰ又はエッチバックにより平坦化される。これにより、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭの周囲が絶縁膜２８で埋め込まれる。
【０１３１】
次に、図３２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、上部書き込み配線２６が形成され、例えばリソグラフィ及びＲＩＥにより所望形状５Ｃにパターニングされる。
【０１３２】
上記セル変形例３によれば、ＭＴＪ材料層２３及びハードマスク材料層２４の加工時に、上部書き込み配線２６を用いずに、レジスト２４，４４を用いている。このため、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭを上部書き込み配線２６と異なる形状にすることができるので、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭのパターン形成の自由度を向上することができる。
【０１３３】
（セル変形例４）
セル変形例４は、ＭＴＪ素子と上部書き込み配線との接続にコンタクトを用いた例である。ここでは、セル例３の構造を例にあげて説明するが、セル例１，２，４にも勿論適用できる。
【０１３４】
図３３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）乃至図３６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例４の製造工程図を示す。以下に、セル変形例４の製造方法について説明する。
【０１３５】
まず、図３３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、長方形状のＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭが形成される。
【０１３６】
次に、図３４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハードマスクＨＭ、絶縁膜２５及びベース金属２２上に絶縁膜２８が堆積され、ＭＴＪ素子ＭＴＪ及びハードマスクＨＭの周囲が絶縁膜２８で埋め込まれる。尚、ここで、絶縁膜２８の平坦化は行わない。
【０１３７】
次に、図３５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、絶縁膜２８が選択的にエッチングされ、金属材で埋め込まれることにより、ハードマスクＨＭに接続するコンタクト４７が形成される。
【０１３８】
次に、図３６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、絶縁膜２８及びコンタクト４７上に上部書き込み配線２６が形成され、例えばリソグラフィ及びＲＩＥによりパターニングされる。
【０１３９】
上記セル変形例４によれば、絶縁膜２８を堆積した後の平坦化工程を省略することができる。
【０１４０】
［２−２］書き込み／読み出し方法
（選択トランジスタ型）
図３７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの選択トランジスタ型のセルを示す。以下に、選択トランジスタ型におけるセル構造について説明する。
【０１４１】
図３７（ａ）及び（ｂ）に示すように、選択トランジスタ型の１セルＭＣは、１つのＭＴＪ素子ＭＴＪと、このＭＴＪ素子につながるトランジスタ（例えばＭＯＳトランジスタ）Ｔｒと、ビット線ＢＬと、ワード線ＷＷＬ，ＲＷＬとを含んで構成されている。
【０１４２】
具体的には、ＭＴＪ素子ＭＴＪの一端は、ベース金属層２２、コンタクトＣ，４ａ，４ｂ，４ｃ及び配線５ａ，５ｂ，５ｃを介して、トランジスタＴｒの電流経路の一端（ドレイン拡散層）３ａに接続されている。一方、ＭＴＪ素子ＭＴＪの他端は、ハードマスクＨＭを介して上部書き込み配線２６に接続されている。ＭＴＪ素子ＭＴＪの下方には、ＭＴＪ素子ＭＴＪを電気的に分離された下部書き込み配線２１が設けられている。トランジスタＴｒの電流経路の他端（ソース拡散層）３ｂは、配線５ｃを介して、例えばグランドに接続されている。ここで、下部書き込み配線２１は、例えば書き込みワード線ＷＷＬとして機能し、上部書き込み配線２６は、例えばビット線ＢＬとして機能し、トランジスタＴｒのゲート電極は、例えば読み出しワード線ＲＷＬとして機能する。
【０１４３】
尚、ベース金属層２２に接するＭＴＪ素子ＭＴＪの一端は、例えば固定層１２であり、ハードマスクＨＭに接するＭＴＪ素子ＭＴＪの他端は、例えば記録層１４であるが、その逆の配置でも勿論よい。
【０１４４】
上記のような選択トランジスタ型のメモリセルにおいて、データの書き込み／読み出しは、以下のように行われる。
【０１４５】
まず、書き込み動作は、次のように行われる。複数のＭＴＪ素子ＭＴＪのうち選択されたＭＴＪ素子ＭＴＪに対応するビット線ＢＬ及び書き込みワード線ＷＷＬが選択される。この選択されたビット線ＢＬ及び書き込みワード線ＷＷＬに書き込み電流Ｉｗ１，Ｉｗ２をそれぞれ流すと、これら書き込み電流Ｉｗ１，Ｉｗ２による合成磁界ＨがＭＴＪ素子ＭＴＪに印加される。これにより、ＭＴＪ素子ＭＴＪの記録層１４の磁化を反転させ、固定層１２及び記録層１４の磁化方向が平行（同じ向き）となる状態又は反平行（反対向き）となる状態をつくる。ここで、例えば、平行状態を“１”状態（図３８（ａ）参照）、反平行状態を“０”状態（図３８（ｂ）参照）と規定することで、２値のデータの書き込みが実現する。
【０１４６】
次に、読み出し動作は、次のように行われる。選択されたＭＴＪ素子ＭＴＪに対応するビット線ＢＬ及び読み出しワード線ＲＷＬを選択し、ＭＴＪ素子ＭＴＪに読み出し電流Ｉｒを流す。ここで、ＭＴＪ素子ＭＴＪの磁化が平行状態（例えば“１”状態）の場合は低抵抗となり、反平行状態（例えば“０”状態）の場合は高抵抗となる。このため、この抵抗値の違いを読み取ることで、ＭＴＪ素子ＭＴＪの“１”、“０”状態を判別する。
【０１４７】
尚、図３９（ｂ）は、図３９（ａ）の長方形のＭＴＪ素子のアステロイド曲線を示し、図４０（ｂ）は、図４０（ａ）の十字形状のＭＴＪ素子のアステロイド曲線を示す。ここで、書き込み電流Ｉｗ１，Ｉｗ２は、アステロイド曲線よりも外側の電流値を用い（斜線領域）、読み出し電流Ｉｒは、アステロイド曲線よりも内側の電流値を用いるとよい。このようなアステロイド曲線では、図３９（ｂ）よりも図４０（ｂ）のアステロイド曲線の方が一つの象限のカーブの窪みが大きい。このため、長方形よりも十字形状のＭＴＪ素子の方が書き込み電流の低減の効果を得やすい形状であると言える。
【０１４８】
（選択ダイオード型）
図４１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの選択ダイオード型のセルを示す。以下に、選択ダイオード型におけるセル構造について説明する。
【０１４９】
図４１（ａ）及び（ｂ）に示すように、選択ダイオード型の１セルＭＣは、１つのＭＴＪ素子ＭＴＪと、このＭＴＪ素子につながるダイオード（例えばＰＮ接合ダイオード等）Ｄと、ビット線ＢＬと、ワード線ＷＬとを含んで構成されている。
【０１５０】
具体的には、ダイオードＤの一端（アノード）は、ＭＴＪ素子ＭＴＪに接続され、ダイオードＤの他端（カソード）は、ワード線ＷＬに接続されている。そして、ＭＴＪ素子ＭＴＪは、ハードマスクＨＭを介して、ビット線ＢＬに接続されている。
【０１５１】
ここで、ダイオードＤは、例えば、Ｐ型半導体層とＮ型半導体層とで形成される。図４１（ａ）及び（ｂ）の場合、Ｐ型半導体層はＭＴＪ素子ＭＴＪ側に配置され、Ｎ型半導体層はワード線ＷＬ側に配置され、ビット線ＢＬからワード線ＷＬへ電流が流れるようになっている。
【０１５２】
尚、ダイオードＤの配置箇所や向きは、種々に変更することが可能である。例えば、ダイオードＤは、ワード線ＷＬからビット線ＢＬへ電流が流れる向きに配置してもよい。また、ダイオードＤは、ビット線ＢＬとＭＴＪ素子ＭＴＪ間に配置してもよい。
【０１５３】
上記のような選択ダイオード型のメモリセルにおいて、データの書き込み動作は、上記選択トランジスタ型と同様で、ビット線ＢＬ及びワード線ＷＬに書き込み電流Ｉｗ１，Ｉｗ２を流して、ＭＴＪ素子ＭＴＪの磁化を平行又は反平行状態にする。一方、データの読み出し動作も、上記選択トランジスタ型とほぼ同じであるが、選択ダイオード型の場合、ダイオードの整流性を利用し、非選択のＭＴＪ素子は逆バイアスとなるようにビット線ＢＬ及びワード線ＷＬのバイアスを制御し、選択したＭＴＪ素子ＭＴＪにのみ電流が流れるようにする。
【０１５４】
（クロスポイント型）
図４２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのクロスポイント型のセルを示す。以下に、クロスポイント型におけるセル構造について説明する。
【０１５５】
図４２（ａ）及び（ｂ）に示すように、クロスポイント型の１セルＭＣは、１つのＭＴＪ素子ＭＴＪと、ビット線ＢＬと、ワード線ＷＬとを含んで構成されている。
【０１５６】
具体的には、ＭＴＪ素子ＭＴＪは、ビット線ＢＬ及びワード線ＷＬの交点付近に配置され、ＭＴＪ素子ＭＴＪの一端は、ワード線ＷＬに接続され、ＭＴＪ素子ＭＴＪの他端は、ハードマスクＨＭを介してビット線ＢＬに接続されている。
【０１５７】
尚、ワード線ＷＬに接するＭＴＪ素子ＭＴＪの一端は、例えば固定層１２であり、ハードマスクＨＭに接するＭＴＪ素子ＭＴＪの他端は、例えば記録層１４であるが、その逆の配置でも勿論よい。
【０１５８】
上記のようなクロスポイント型のメモリセルにおいて、データの書き込み動作は、上記選択トランジスタ型と同様で、ビット線ＢＬ及びワード線ＷＬに書き込み電流Ｉｗ１，Ｉｗ２を流して、ＭＴＪ素子ＭＴＪの磁化を平行又は反平行状態にする。一方、データの読み出し動作は、選択されたＭＴＪ素子ＭＴＪに接続するビット線ＢＬ及びワード線ＷＬに電流を流すことで、ＭＴＪ素子ＭＴＪのデータを読み出す。
【０１５９】
（トグル型）
図４３は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのトグル型のセルを示す。以下に、トグル（Toggle）型におけるセル構造について説明する。
【０１６０】
図４３に示すように、トグル型のセルでは、ＭＴＪ素子ＭＴＪの磁化容易軸が、ビット線ＢＬの延在方向（Ｙ方向）又はワード線ＷＬの延在方向（Ｘ方向）に対して傾くように、ＭＴＪ素子ＭＴＪを配置する。ここで、ＭＴＪ素子ＭＴＪの傾きは、例えば３０度乃至６０度程度であり、４５度程度が望ましい。
【０１６１】
上記のようなトグル型のメモリセルにおいて、データの書き込み／読み出しは、以下のように行われる。
【０１６２】
まず、書き込み動作は、次のように行われる。トグル書き込みでは、選択セルに任意のデータを書き込む前にその選択セルのデータを読み出す。従って、選択セルのデータを読み出した結果、任意のデータが既に書き込まれていた場合は書き込みを行わず、任意のデータと異なるデータが書き込まれていた場合はデータを書き換えるために書き込みが行われる。
【０１６３】
上記のような確認サイクルの後、選択セルにデータを書き込む必要がある場合は、２本の書き込み配線（ビット線ＢＬ，ワード線ＷＬ）を順にＯＮし、先にＯＮした書き込み配線を先にＯＦＦしてから、後にＯＮした書き込み配線をＯＦＦする。例えば、ワード線ＷＬをＯＮして書き込み電流Ｉｗ２を流す→ビット線ＢＬをＯＮして書き込み電流Ｉｗ１を流す→ワード線ＷＬをＯＦＦして書き込み電流Ｉｗ２を流すのをやめる→ビット線ＢＬをＯＦＦして書き込み電流Ｉｗ１を流すのをやめるという４サイクルの手順となる。
【０１６４】
一方、データの読み出し動作は、選択されたＭＴＪ素子ＭＴＪに接続するビット線ＢＬ及びワード線ＷＬに電流を流すことで、ＭＴＪ素子ＭＴＪのデータを読み出す。
【０１６５】
その他、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】図１（ａ）乃至（ｆ）は、本発明の一実施形態に係わるＭＴＪ素子の平面形状を示す平面図。
【図２】図２（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の一実施形態に係わるＭＴＪ素子の断面形状を示す断面図。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係わるＭＴＪ素子のトンネル接合構造を示す断面図。
【図４】図４（ａ）乃至（ｈ）は、本発明の一実施形態に係わるＭＴＪ素子の層間交換結合構造を示す断面図。
【図５】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例１を示す図であり、図５（ａ）はメモリセルの平面図、図５（ｂ）はメモリセルの斜視図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＶＣ−ＶＣ線に沿った断面図、図５（ｄ）はＭＴＪ素子及びハードマスクの平面形状を示す平面図。
【図６】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例１の製造工程を示す図であり、図６（ａ）はメモリセルの平面図、図６（ｂ）はメモリセルの斜視図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＶＩＣ−ＶＩＣ線に沿った断面図。
【図７】図６に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例１の製造工程を示す図であり、図７（ａ）はメモリセルの平面図、図７（ｂ）はメモリセルの斜視図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線に沿った断面図。
【図８】図７に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例１の製造工程を示す図であり、図８（ａ）はメモリセルの平面図、図８（ｂ）はメモリセルの斜視図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線に沿った断面図。
【図９】図８に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例１の製造工程を示す図であり、図９（ａ）はメモリセルの平面図、図９（ｂ）はメモリセルの斜視図、図９（ｃ）は図９（ａ）のＩＸＣ−ＩＸＣ線に沿った断面図。
【図１０】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例２を示す図であり、図１０（ａ）はメモリセルの平面図、図１０（ｂ）はメモリセルの斜視図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＸＣ−ＸＣ線に沿った断面図、図１０（ｄ）はＭＴＪ素子及びハードマスクの平面形状を示す平面図。
【図１１】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例２の製造工程を示す図であり、図１１（ａ）はメモリセルの平面図、図１１（ｂ）はメモリセルの斜視図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＸＩＣ−ＸＩＣ線に沿った断面図。
【図１２】図１１に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例２の製造工程を示す図であり、図１２（ａ）はメモリセルの平面図、図１２（ｂ）はメモリセルの斜視図、図１２（ｃ）は図１２（ａ）のＸＩＩＣ−ＸＩＩＣ線に沿った断面図。
【図１３】図１２に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例２の製造工程を示す図であり、図１３（ａ）はメモリセルの平面図、図１３（ｂ）はメモリセルの斜視図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＸＩＩＩＣ−ＸＩＩＩＣ線に沿った断面図。
【図１４】図１３に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例２の製造工程を示す図であり、図１４（ａ）はメモリセルの平面図、図１４（ｂ）はメモリセルの斜視図、図１４（ｃ）は図１４（ａ）のＸＩＶＣ−ＸＩＶＣ線に沿った断面図。
【図１５】図１５（ａ）乃至（ｄ）は、図１３の製造工程の詳細な製造工程を示す断面図。
【図１６】図１６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例２のメモリセルであって、凸形状のＭＴＪ素子の例を示す平面図。
【図１７】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例３を示す図であり、図１７（ａ）はメモリセルの平面図、図１７（ｂ）はメモリセルの斜視図、図１７（ｃ）は図１７（ａ）のＸＶＩＩＣ−ＸＶＩＩＣ線に沿った断面図、図１７（ｄ）はＭＴＪ素子及びハードマスクの平面形状を示す平面図。
【図１８】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例３の製造工程を示す図であり、図１８（ａ）はメモリセルの平面図、図１８（ｂ）はメモリセルの斜視図、図１８（ｃ）は図１８（ａ）のＸＶＩＩＩＣ−ＸＶＩＩＩＣ線に沿った断面図。
【図１９】図１８に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例３の製造工程を示す図であり、図１９（ａ）はメモリセルの平面図、図１９（ｂ）はメモリセルの斜視図、図１９（ｃ）は図１９（ａ）のＸＩＸＣ−ＸＩＸＣ線に沿った断面図。
【図２０】図１９に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例３の製造工程を示す図であり、図２０（ａ）はメモリセルの平面図、図２０（ｂ）はメモリセルの斜視図、図２０（ｃ）は図２０（ａ）のＸＸＣ−ＸＸＣ線に沿った断面図。
【図２１】図２０に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例３の製造工程を示す図であり、図２１（ａ）はメモリセルの平面図、図２１（ｂ）はメモリセルの斜視図、図２１（ｃ）は図２１（ａ）のＸＸＩＣ−ＸＸＩＣ線に沿った断面図。
【図２２】図２１に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例３の製造工程を示す図であり、図２２（ａ）はメモリセルの平面図、図２２（ｂ）はメモリセルの斜視図、図２２（ｃ）は図２２（ａ）のＸＸＩＩＣ−ＸＸＩＩＣ線に沿った断面図。
【図２３】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例４を示す図であり、図２３（ａ）はメモリセルの平面図、図２３（ｂ）はメモリセルの斜視図、図２３（ｃ）は図２３（ａ）のＸＸＩＩＩＣ−ＸＸＩＩＩＣ線に沿った断面図、図２３（ｄ）はＭＴＪ素子及びハードマスクの平面形状を示す平面図。
【図２４】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例４の製造工程を示す図であり、図２４（ａ）はメモリセルの平面図、図２４（ｂ）はメモリセルの斜視図、図２４（ｃ）は図２４（ａ）のＸＸＩＶＣ−ＸＸＩＶＣ線に沿った断面図。
【図２５】図２４に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例４の製造工程を示す図であり、図２５（ａ）はメモリセルの平面図、図２５（ｂ）はメモリセルの斜視図、図２５（ｃ）は図２５（ａ）のＸＸＶＣ−ＸＸＶＣ線に沿った断面図。
【図２６】図２５に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル例４の製造工程を示す図であり、図２６（ａ）はメモリセルの平面図、図２６（ｂ）はメモリセルの斜視図、図２６（ｃ）は図２６（ａ）のＸＸＶＩＣ−ＸＸＶＩＣ線に沿った断面図。
【図２７】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例１を示す斜視図。
【図２８】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例２を示す斜視図。
【図２９】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例３の製造工程を示す図であり、図２９（ａ）はメモリセルの平面図、図２９（ｂ）はメモリセルの斜視図、図２９（ｃ）は図２９（ａ）のＸＸＩＸＣ−ＸＸＩＸＣ線に沿った断面図。
【図３０】図２９に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例３の製造工程を示す図であり、図３０（ａ）はメモリセルの平面図、図３０（ｂ）はメモリセルの斜視図、図３０（ｃ）は図３０（ａ）のＸＸＸＣ−ＸＸＸＣ線に沿った断面図。
【図３１】図３０に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例３の製造工程を示す図であり、図３１（ａ）はメモリセルの平面図、図３１（ｂ）はメモリセルの斜視図、図３１（ｃ）は図３１（ａ）のＸＸＸＩＣ−ＸＸＸＩＣ線に沿った断面図。
【図３２】図３１に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例３の製造工程を示す図であり、図３２（ａ）はメモリセルの平面図、図３２（ｂ）はメモリセルの斜視図、図３２（ｃ）は図３２（ａ）のＸＸＸＩＩＣ−ＸＸＸＩＩＣ線に沿った断面図。
【図３３】本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例４の製造工程を示す図であり、図３３（ａ）はメモリセルの平面図、図３３（ｂ）はメモリセルの斜視図、図３３（ｃ）は図３３（ａ）のＸＸＸＩＩＩＣ−ＸＸＸＩＩＩＣ線に沿った断面図。
【図３４】図３３に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例４の製造工程を示す図であり、図３４（ａ）はメモリセルの平面図、図３４（ｂ）はメモリセルの斜視図、図３４（ｃ）は図３４（ａ）のＸＸＸＩＶＣ−ＸＸＸＩＶＣ線に沿った断面図。
【図３５】図３４に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例４の製造工程を示す図であり、図３５（ａ）はメモリセルの平面図、図３５（ｂ）はメモリセルの斜視図、図３５（ｃ）は図３５（ａ）のＸＸＸＶＣ−ＸＸＸＶＣ線に沿った断面図。
【図３６】図３５に続く、本発明の一実施形態に係わる磁気ランダムアクセスメモリのセル変形例４の製造工程を示す図であり、図３６（ａ）はメモリセルの平面図、図３６（ｂ）はメモリセルの斜視図、図３６（ｃ）は図３６（ａ）のＸＸＸＶＩＣ−ＸＸＸＶＩＣ線に沿った断面図。
【図３７】図３７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの選択トランジスタ型のセルを示す図。
【図３８】図３８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るＭＴＪ素子における磁化の平行状態及び反平行状態を示す断面図。
【図３９】図３９（ａ）は長方形のＭＴＪ素子を示す平面図、図３９（ｂ）は図３９（ａ）の長方形のＭＴＪ素子のアステロイド曲線を示す図。
【図４０】図４０（ａ）は十字形状のＭＴＪ素子を示す平面図、図４０（ｂ）は図４０（ａ）の十字形状のＭＴＪ素子のアステロイド曲線を示す図。
【図４１】図４１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリの選択ダイオード型のセルを示す図。
【図４２】図４２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのクロスポイント型のセルを示す図。
【図４３】本発明の一実施形態に係る磁気ランダムアクセスメモリのトグル型のセルを示す平面図。
【符号の説明】
【０１６７】
１…半導体基板、２…ゲート電極、３ａ…ドレイン拡散層、３ｂ…ソース拡散層、４ａ，４ｂ，４ｃ，Ｃ，４７…コンタクト、５ａ，５ｂ，５ｃ…配線、１０ａ…角部、１０ｂ…ラウンド部、１１…反強磁性層、１２，１２ａ，１２ｂ…固定層、１３，１３ａ，１３ｂ…中間層、１４…記録層、２１…下部書き込み配線、２２…ベース金属層、２３…ＭＴＪ材料層、２４…ハードマスク材料層、２５，２８…絶縁膜、２６…上部書き込み配線、２７，３２…レジスト、３１…ベース金属材料層、４１…キャップ層、ＭＴＪ…ＭＴＪ素子、ＨＭ…ハードマスク。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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