(57)【要約】【課題】磁界を効率よく記憶素子に集束させることができ、配線間のショートが防止された磁気抵抗効果装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】互いに平行に配置される複数の第１配線１１と、第１配線１１の上方に離間して配置されるとともに、互いに平行に配置される複数の第２配線１２と、第１配線１１と第２配線１２との間の一領域に、磁気抵抗型のＴＭＲ素子１３とを備えた磁気抵抗効果装置であって、各第２配線１２上を覆うとともに、隣接する第２配線１２間に連続して設けられた絶縁性の高透磁率材料からなる第２磁性体層２２ｂを備えたことを特徴とする磁気抵抗効果装置およびその製造方法である。【選択図】図１
2006054229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に配置される複数の第１配線と、前記第１配線の上方に離間して配置されるとともに、互いに平行に配置される複数の第２配線と、前記第１配線と前記第２配線との間の一領域に、磁気抵抗型の記憶素子とを備えた磁気抵抗効果装置であって、
前記第２配線上を覆うとともに、隣接する前記第２配線間に連続して設けられた絶縁性の高透磁率材料からなる磁性体層を備えた
ことを特徴とする磁気抵抗効果装置。
【請求項２】
前記請求項１記載の磁気抵抗効果装置において、
前記第２配線の両側面を覆う状態で、高透磁率材料からなる磁性体層が設けられている
ことを特徴とする磁気抵抗効果装置。
【請求項３】
請求項１記載の磁気抵抗効果装置において、
隣接する前記第２配線間の全域に前記磁性体層が設けられている
ことを特徴とする磁気抵抗効果装置。
【請求項４】
請求項３記載の磁気抵抗効果装置において、
隣接する前記第２配線間には、当該第２配線間の間隔以下の幅に設けられた絶縁膜と、
当該絶縁膜を覆う状態で設けられる前記磁性体層とが設けられている
ことを特徴とする磁気抵抗効果装置。
【請求項５】
請求項１記載の磁気抵抗効果装置において、
前記第１配線と前記第２配線とが交差しており、前記第１配線と前記第２配線との間の交差領域に、前記記憶素子が設けられている
ことを特徴とする磁気抵抗効果装置。
【請求項６】
請求項１記載の磁気抵抗効果装置において、
前記第１配線と前記第２配線とが平行に配置されている
ことを特徴とする磁気抵抗効果装置。
【請求項７】
互いに平行に配置される複数の第１配線と、前記第１配線の上方に離間して配置されるとともに、互いに平行に配置される複数の第２配線と、前記第１配線と前記第２配線との間の一領域に、磁気抵抗型の記憶素子とを備えた磁気抵抗効果装置の製造方法であって、
前記第２配線が形成される絶縁膜に、前記記憶素子に達する配線溝を形成し、当該配線溝の側壁に高透磁率材料からなる第１磁性体層を形成する工程と、
前記配線溝の内部に前記第２配線を形成する工程と、
前記第２配線上を含む前記絶縁膜上に、絶縁性の高透磁率材料からなる第２磁性体層を形成する工程とを有する
ことを特徴とする磁気抵抗効果装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の磁気抵抗効果装置の製造方法において、
前記第１磁性体層を形成する工程では、前記絶縁膜を絶縁性の高透磁率材料からなる第１磁性体層で形成し、当該第１磁性体層に前記記憶素子に達する前記配線溝を形成することで、前記配線溝の側壁に第１磁性体層を形成する
ことを特徴とする磁気抵抗効果装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の磁気抵抗効果装置の製造方法において、
前記第１磁性体層を形成する工程の前に、
記憶素子が形成された絶縁膜上の隣接する前記第２配線間となる領域に、当該第２配線間の間隔以下の幅の絶縁膜を形成する工程を有し、
前記第１磁性体層を形成する工程では、前記第２配線の間隔以下の幅の絶縁膜を覆う状態で前記第１磁性体層を形成し、当該第１磁性体層に前記記憶素子に達する前記配線溝を形成する
ことを特徴とする磁気抵抗効果装置の製造方法。
【請求項１０】
互いに平行に配置される複数の第１配線と、前記第１配線の上方に離間して配置されるとともに、互いに平行に配置される複数の第２配線と、前記第１配線と前記第２配線との間の一領域に、磁気抵抗型の記憶素子とを備えた磁気抵抗効果装置の製造方法であって、
前記記憶素子が設けられた絶縁膜上の前記記憶素子上を含む領域に、前記第２配線を形成する工程と、
前記第２配線を覆う状態で、前記絶縁膜上に絶縁性の高透磁率材料からなる磁性体層を形成する工程とを有する
ことを特徴とする磁気抵抗効果装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果装置およびその製造方法に関するものであって、特に、強磁性体のスピン方向が平行または反平行となることによって抵抗値が変化することを利用して情報を記憶する不揮発性の磁気記憶装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の不揮発性メモリには、半導体を用いたフラッシュメモリや、強誘電体を用いたＦＲＡＭ（Ferro electric Random Access Memory)等が挙げられる。しかしながら、フラッシュメモリが情報の書き込み速度がμ秒のオーダーであり、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory)やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory)等の揮発性メモリに比べて遅いという欠点がある。また、ＦＲＡＭにおいては、書き換え可能回数が少ないという問題が指摘されている。
【０００３】
これらの欠点が改善された不揮発性メモリとして注目されているのが、ＭＲＡＭ(Magnetic Random Access Memory)と呼ばれる磁気記憶装置である。ＭＲＡＭは、図１２（ａ）に示すように、第１配線（書き込みワード線）１１とこの第１配線１１と立体的に交差する第２配線（ビット線）１２とを備え、第１配線１１と第２配線１２との交差領域には、第１配線１１とは絶縁され、第２配線１２とは電気的に接続されたトンネル磁気抵抗効果素子（Tunnel Magnetic Resistance(ＴＭＲ）素子）１３を備えている。そして、メモリセルアレイ構造においては、互いに平行に配置される複数の第１配線１１と互いに平行に配置される複数の第２配線１２の交差領域に、マトリクス状にＴＭＲ素子１３が設けられた構成となっている。
【０００４】
このＴＭＲ素子１３は、選択素子（例えばトランジスタ素子）（図示省略）の一つの拡散層に接続するワード線１４にコンタクト部１５および電流駆動層１６を介して接続されている。また、ここでの図示は省略するが、上記選択素子の他方の拡散層には電極を介してセンス線が接続されている。
【０００５】
ＭＲＡＭは、上記ＴＭＲ素子１３により「１」および「０」情報を記憶する記憶装置であり、上記ＴＭＲ素子１３は、図１２（ａ）のＡ領域の要部拡大図に示すように、強磁性体層を含む層からなる磁化固定層１３ａ、トンネル絶縁層１３ｂ、強磁性体層を含む層からなる記憶層１３ｃを順に積層した構造からなる。そして、一般的に、一方の磁化固定層１３ａの磁化方向を固定し、他方の記憶層１３ｃの磁化方向を変化させることにより記憶情報を変化させている。２つの磁性層の磁化方向が同一の方向になる場合（平行方向）は論理値「０」を表し、２つの磁性層の磁化方向が反対の方向になる場合（反平行方向）は論理値「１」を表す。
【０００６】
選択されたメモリセルの磁化方向は、選択されたメモリセルで交差する第１配線１１および第２配線１２に電流を供給することにより変更することができる。上記第１配線１１および第２配線１２に電流が流れると磁界が発生し、その発生した磁界によって選択されたメモリセルの磁化方向が平行から反平行へ、または反平行から平行へと切り替えられる。通常、第１配線１１と第２配線１２が共同して、選択されたメモリセルの磁化方向を切り替えるため、磁気メモリの消費電力を下げるために、第１配線１１および第２配線１２で生成された磁界をできるだけ有効に活用する必要がある。
【０００７】
その一つの方法として、第１配線１１および第２配線１２を高透磁率材料からなる磁性体層（磁気ヨーク）で覆ったいわゆるクラッド構造が提案されている（例えば特許文献１参照）。このようなクラッド構造の一例としては、図１２（ｂ）に示すように、第１配線１１のＴＭＲ素子１３側となる面を除く面が磁性体層２１で覆われるとともに、第２配線１２のＴＭＲ素子１３側となる面を除く面が磁性体層２２で覆われた構造がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３５３７９１号公報
【０００９】
ここで、上述した第２配線１２のクラッド構造の製造方法の一例について、図１２（ｂ）のＢ−Ｂ’方向の断面図である図１３を用いて簡単に説明する。
【００１０】
この図に示すように、磁性体層２１で覆われた第１配線１１上には、絶縁膜３１を介して、ワード線１４（前記図１（ａ）参照）に接続される電流駆動層１６が形成され、電流駆動層１６上にはＴＭＲ素子１３が形成されている。ＴＭＲ素子１３は絶縁膜３２に被覆され、上記ＴＭＲ素子１３の表面が露出するように絶縁膜３２の表面が平坦化されている。
【００１１】
まず、ＴＭＲ素子１３上を含む絶縁膜３２上に、別の絶縁膜３３を形成する。次いで、通常のリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて、上記絶縁膜３３に配線溝３４を形成する。この配線溝３４の底部の一部にはＴＭＲ素子１３が露出されている。次に、この配線溝３４の内壁を覆う状態で、絶縁膜３３上に、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）等の導電性の高透磁率材料のからなる第１磁性体層２２ａを形成する。
【００１２】
次いで、異方性エッチングにより、第１磁性体層２２ａのエッチバックを行い、配線溝３４の底部および絶縁膜３３上の第１磁性体層２２ａを除去し、配線溝３４の側壁にのみ第１磁性体層２２ａが残るように加工する。続いて、側壁に第１磁性体層２２ａが設けられた配線溝３４を埋めこむ状態で、絶縁膜３３上に配線材料層（図示省略）を形成した後、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing(ＣＭＰ)）法により、絶縁膜３３の表面が露出するまで、配線材料層を研磨することで、配線溝３４の内部に第２配線１２を形成する。
【００１３】
次に、この第２配線１２上を含む絶縁膜３３上に、導電性の高透磁率材料のからなる第２磁性体層２２ｂを形成する。続いて、通常のリソグラフィ技術によるレジストパターンを用いたエッチングにより、配線溝３４上のみを被覆するように第２磁性体層２２ｂをパターンニングする。
【００１４】
上記工程を経ることによって、ＴＭＲ素子１３側となる第２配線１２の下面を除く第２配線１２の側面および上面を、導電性の高透磁率材料のからなる第１磁性体層２２ａおよび第２磁性体層２２ｂで覆うクラッド構造が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、上述したような構成の磁気記憶装置では、第２配線１２の側面および上面を覆う磁性体層が導電性の高透磁率材料からなるため、第２配線１２の上面を覆う第２磁性体層２２ｂをパターンニングする際に、レジストパターンの合わせずれが生じると、隣接する第２配線１２間のショートを引き起こすという問題がある。このため、高密度の配線構造とするには、非常に高精度なレジストパターンの合わせ技術が必要となる。
【００１６】
また、上述したようなレジストパターンの合わせずれが生じた場合には、第２磁性体層２２ｂで第２配線１２の上面を確実に覆うことができず、第２配線１２に生じた電流磁界を第２配線１２の下方に配置されるＴＭＲ素子１３に効率よく集束させることが難しい。このため書き込みの際の消費電力を低減することが難しいだけでなく、磁界が漏洩し、隣接するＴＭＲ素子１３にディスターブを引き起こすという問題がある。
【００１７】
さらに、配線溝３４を形成する工程と、第２磁性体層２２ｂをエッチング加工する工程とで、２回の煩雑なリソグラフィ工程が必要であることから、ＴＡＴ（Turn Around Time)が長くなり、歩留まりの低下を引き起こし易い。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述したような課題を解決するために、本発明における磁気抵抗効果装置は、互いに平行に配置される複数の第１配線と、第１配線の上方に離間して配置されるとともに、互いに平行に配置される複数の第２配線と、第１配線と第２配線との間の一領域に、磁気抵抗型の記憶素子とを備えた磁気記憶装置であって、第２配線上を覆うとともに、隣接する第２配線間に連続して設けられた絶縁性の高透磁率材料からなる磁性体層とを備えたことを特徴としている。
【００１９】
このような磁気記憶装置によれば、第２配線の上面を覆う磁性体層が、絶縁性の高透磁率材料で形成されていることから、第２配線が高密度に配置されたとしても、第２配線の上面を覆う磁性体による第２配線間のショートが防止される。また、磁性体層が第２配線上および隣接する第２配線間に連続して設けられることから、第２配線の上面が磁性体層により確実に覆われた状態となる。これにより、磁界が漏洩することなく、第２配線に生じた電流磁界を第２配線の下方に配置される記憶素子に効率よく集束させることが可能となる。また、記憶素子の上方全体が高透磁率材料からなる磁性体層で覆われた状態となることから、外部からの磁界の影響を消失させる磁気シールド効果も得られる。
【００２０】
また、本発明の磁気抵抗効果装置の第１の製造方法は、互いに平行に配置される複数の第１配線と、第１配線の上方に離間して配置されるとともに、互いに平行に配置される複数の第２配線と、第１配線と第２配線との間の一領域に、磁気抵抗型の記憶素子とを備えた磁気抵抗効果装置の製造方法であって、次のような工程を順次行うことを特徴としている。まず、第２配線が形成される絶縁膜に、記憶素子に達する配線溝を形成し、配線溝の側壁に高透磁率材料からなる第１磁性体層を形成する工程を行う。次に、配線溝の内部に第２配線を形成する工程を行う。続いて、第２配線上を含む絶縁膜上に、絶縁性の高透磁率材料からなる第２磁性体層を形成する工程を行うことを特徴としている。
【００２１】
このような磁気抵抗効果装置の第１の製造方法によれば、第２配線上を含む絶縁膜上に、絶縁性の高透磁率材料からなる第２磁性体層を形成することから、第２配線が高密度に配置される場合であっても、第２配線上を覆う第２磁性体層による第２配線間でのショートが防止される。また、従来のように、第２磁性体層をパターニングする場合と比較して、第２配線の上面が磁性体層により確実に覆われた状態となる。これにより、磁界が漏洩することなく、第２配線に生じた電流磁界を効率よく記憶素子に集束させるとともに外部からの磁界の影響を消失させる磁気シールド効果が得られる。さらに、第２磁性体層をパターンニングするためのリソグラフィ工程を行わなくてもよいため、製造工程が簡略化される。
【００２２】
また本発明の磁気抵抗効果装置の第２の製造方法によれば、互いに平行に配置される複数の第１配線と、第１配線の上方に離間して配置されるとともに、互いに平行に配置される複数の第２配線と、第１配線と第２配線との間の一領域に、磁気抵抗型の記憶素子とを備えた磁気抵抗効果装置の製造方法であって、次のような工程を行うことを特徴としている。まず、記憶素子が設けられた絶縁膜上の記憶素子上を含む領域に、第２配線を形成する工程を行う。次に、第２配線を覆う状態で、絶縁膜上に絶縁性の高透磁率材料からなる磁性体層を形成する工程を行う。
【００２３】
このような磁気抵抗効果装置の第２の製造方法によれば、第２配線を覆う状態で、絶縁膜上に絶縁性の高透磁率材料からなる磁性体層を形成することから、第２配線が高密度に配置される場合であっても、第２配線上を覆う磁性体層による第２配線間でのショートが防止される。また、従来のように、磁性体層をパターンニングする場合と比較して、第２配線の上面が磁性体層により確実に覆われた状態となる。これにより、磁界が漏洩することなく、第２配線に生じた電流磁界を効率よく記憶素子に集束させるとともに、外部からの磁界の影響を消失させる磁気シールド効果が得られる。さらに、磁性体層をパターンニングするためのリソグラフィ工程を行わなくてもよいため、製造工程が簡略化される。
【発明の効果】
【００２４】
以上、説明したように、本発明における磁気抵抗効果装置およびその製造方法によれば、第２配線間のショートが防止されるため、磁気抵抗効果装置の歩留まりを向上させることができる。また、第２配線に生じた電流磁界を効率よく記憶素子に集束させることができるため、書き込みの際の低消費電力化を図ることができる。さらに、磁気シールド効果が得られるため、外部からの磁界によるディスターブが防止される。また、製造工程が簡略化されることから、生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の磁気抵抗効果装置およびその製造方法の実施の形態を、磁気記憶装置を例にとり、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
本実施形態の磁気記憶装置は、背景技術で図１２（ａ）を用いて説明した構成と同様に、互いに平行に配置される複数の第１配線（書き込みワード線）１１と、第１配線１１の上方に離間して配置された状態で第１配線１１と交差するとともに、互いに平行に配置される複数の第２配線（ビット線）１２とを備えている。そして、複数の第１配線１１と複数の第２配線１２との間の各交差領域には、第１配線１１とは絶縁され、第２配線１２とは電気的に接続されたＴＭＲ素子１３がマトリクス状に配置されたメモリセルアレイ構造となっている。また、図１２（ｂ）を用いて説明したように、第１配線１１のＴＭＲ素子１３側を除く面側、すなわち、第１配線１１の両側面および下面側は、高透磁率性材料からなる磁性体層２１で覆われていることとする。
【００２７】
この状態の断面図を図１に示すと、両側面および下面側が磁性体層２１で覆われた書き込みワード線（第１配線）１１上には、絶縁膜３１を介して、ワード線１４（前記図１２（ａ）参照）に接続される電流駆動層１６が設けられ、電流駆動層１６上にはＴＭＲ素子１３が設けられている。ＴＭＲ素子１３は、背景技術で説明したように、磁化固定層１３ａ、トンネル絶縁層１３ｂ、記憶層１３ｃが順に積層されて構成されている。このＴＭＲ素子１３は絶縁膜３２に被覆され、上記ＴＭＲ素子１３の表面が露出するように絶縁膜３２の表面が平坦化されている。なお、ここではＴＭＲ素子１３の表面が露出する状態で絶縁膜３２の表面が平坦化されることとしたが、ＴＭＲ素子１３上にＴＭＲ素子１３を保護するための導電性の保護層が設けられていてもよく、この場合には、保護層が絶縁膜３２から露出された状態となる。ここまでの構成は従来と同様とする。
【００２８】
そして、絶縁膜３２上には、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）、酸フッ化シリコン（ＳｉＯＦ）、酸炭化シリコン（ＳｉＯＣ）、有機化合物などの絶縁材料、もしくはこれらのうち２種以上を用いた積層構造として設けられた絶縁膜３３が設けられている。この絶縁膜３３には配線溝３４が設けられており、配線溝３４の底部の一部にはＴＭＲ素子１３が露出されている。
【００２９】
この配線溝３４の側面には、バリアメタル層（図示省略）を介して、第１磁性体層２２ａが形成されている。ここで、バリアメタル層は、配線材料となる銅と磁性体との反応を抑制するとともに、銅および磁性体の拡散を抑制する材料であればよい。このようなバリアメタル層としては、例えば、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン（Ｗ）、窒化タングステン（ＷＮ）などが挙げられる。
【００３０】
また、第１磁性体層２２ａは、絶縁性または導電性の高透磁率材料で形成されている。ここで、本発明における高透磁率材料とは、最大透磁率が１００以上の軟磁性体材料を指すこととする。
【００３１】
この第１磁性体層２２ａが導電性の高透磁率材料からなる場合には、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅに第３元素（例えば金属元素）を添加した合金、鉄アルミニウム（ＦｅＡｌ）系合金、コバルト（Ｃｏ）系アモルファス合金、窒化鉄（ＦｅＮ）系微結晶合金、もしくは窒化コバルト（ＣｏＮ）系微結晶合金等の軟磁性金属材料を用いることができる。上記第３元素（例えば金属元素）としては、例えばニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、コバウト（Ｃｏ）クロム（Ｃｒ）等のうち１種、または２種以上もしくはこれらの合金が挙げられる。その一例としては、ＮｉＦｅＭｏＣｕ、ＮｉＦｅＣｏＭｏ等がある。
【００３２】
また、第１磁性体層２２ａが絶縁性の高透磁率材料からなる場合には、絶縁性のＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライト、またはこれらに１種以上の元素を添加した酸化物磁性体、もしくは窒化物磁性体を用いることができる。
【００３３】
上述したような側面に第１磁性体層２２ａが設けられた配線溝３４の内部に、バリアメタル層を介して、第２配線１２が設けられている。このバリアメタル層としては、配線材料に用いるＣｕとの反応およびＣｕの拡散を抑制する材料であることが求められ、例えば、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、ＷＮなどが挙げられる。
【００３４】
そして、本発明に特徴的な構成として、上記第２配線１２上を覆うとともにおよび隣接する第２配線１２間に連続して、絶縁性の高透磁率性材料からなる第２磁性体層２２ｂが設けられている。この場合には、第２磁性体層２２ｂは、第２配線１２上を含む絶縁膜３３上に配置された状態となる。第２磁性体層２２ｂを構成する絶縁性の高透磁率材料としては、例えば、絶縁性のＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライト、またはこれらに１種以上の元素を添加した酸化物磁性体、もしくは窒化物磁性体を用いることができる。
【００３５】
次に、上述した磁気記憶装置の製造方法を図２〜図３の製造工程断面図によって説明する。なお、背景技術で説明した磁気記憶装置と同様の構成には、同一の番号を付して説明することとする。
【００３６】
まず、図２（ａ）に示すように、両側面および下面側が磁性体層２１で覆われた第１配線１１上に、絶縁膜３１を介して、ワード線１４（前記図１（ａ）参照）に接続される電流駆動層１６を形成し、電流駆動層１６上には磁化固定層１３ａ、トンネル絶縁層１３ｂ、記憶層１３ｃが順に積層されたＴＭＲ素子１３を形成する。次に、ＴＭＲ素子１３を覆う状態で絶縁膜３１上に絶縁膜３２を形成した後、ＣＭＰ法により上記ＴＭＲ素子１３の表面が露出するまで絶縁膜３２の表面を平坦化する。
【００３７】
次いで、図２（ｂ）に示すように、ＴＭＲ素子１３上を含む絶縁膜３２上に絶縁膜３３を形成する。次いで、通常のリソグラフィ技術によるレジストパターンを用いたエッチングにより、第２配線が形成される領域の上記絶縁膜３３に、ＴＭＲ素子１３に達する状態の配線溝３４を上記第１配線１１と直交するように形成する。その後、不要となったレジストパターンを除去する。ここでは、配線溝３４のみを記載しているが、配線溝３４とその底部より下層の配線または電極に接続する接続孔（図示省略）を形成してもよい。
【００３８】
その後、図２（ｃ）に示すように、例えばスパッタリング法を用いて、上記配線溝３４の内壁を覆う状態で、絶縁膜３３上に、バリアメタル層（図示省略）、高透磁率材料からなる第１磁性体層２２ａを順に成膜する。
【００３９】
次に、既知のエッチバック技術により、第１磁性体層２２ａおよびバリアメタル層（図示省略）を異方性エッチングする。このエッチングのガスには、例えば塩素を含んだハロゲンガスまたはそれに一酸化炭素（ＣＯ）もしくはアンモニア（ＮＨ3）を添加したエッチングガスを用いる。さらに酸素を添加してもよい。エッチング条件の一例としては、例えばエッチングガスに塩素（流量：５０ｃｍ3／ｍｉｎ）とアルゴン（流量：５０ｃｍ3／ｍｉｎ）との混合ガスを用い、ソースパワーを６００Ｗ〜２ｋＷ、バイアスパワーを５０Ｗ〜５００Ｗ、エッチング雰囲気の圧力を０．６７Ｐａ〜１．３Ｐａ、基板温度を２０℃〜６０℃に設定する。これにより、配線溝３４の底部および絶縁膜３３上のバリアメタル層と第１磁性体層２２ａとが除去され、配線溝３４の側壁にバリアメタル層を介して第１磁性体層２２ａのサイドウォールが形成される。
【００４０】
なお、ここでは、配線溝３４の内壁を覆う状態で、第１磁性体層２２ａを形成した後、エッチバック工程を行うことで配線溝３４の側壁に第１磁性体層２２ａを残存させたが、指向性の高い成膜技術を用いることにより、配線溝３４の側壁のみに第１磁性体層２２ａを形成してもよい。
【００４１】
次に、図２（ｄ）に示すように、スパッタリングによって、第１磁性体層２２ａが設けられた配線溝３４の内壁を覆うように、バリアメタル層（図示省略）を成膜する。その後、上記バリアメタル層の表面に銅シード層（図示省略）を形成した後、例えば電解めっき法により、配線溝３４を埋め込むように、絶縁膜３３上に配線材料層（以下銅膜と記す）を形成する。この銅膜は例えば銅または銅合金からなる。その後、例えばＣＭＰ法により、絶縁膜３３の表面が露出するまで銅膜、バリアメタル層を研磨して除去することで、配線溝３４内に第２配線１２を形成する。
【００４２】
その後、図３に示すように、第２配線１２上および第１磁性体層２２ａ上を含む絶縁膜３３上に、例えばスパッタリング法により、第２磁性体層２２ｂを形成する。第２の磁性体層２２ｂは、絶縁性の高透磁率材料からなり、これにより、第２配線１２上を覆うとともに隣接する第２配線１２上間に連続して第２磁性体層２２ｂが設けられた状態となる。また、第２配線１２の両側面は、第１磁性体層２２ａにより覆われている。なお、ここでの図示は省略したが、磁性体層で覆う必要のない周辺回路用の配線上については、第２磁性体層２２ｂ上にレジストパターンを形成し、エッチングにより除去しても構わない。この場合のレジストパターンは、大きなブロック単位でパターンニングすればよく、高精度の位置合わせは必要ない。
【００４３】
このような磁気記憶装置およびその製造方法によれば、第２配線１２の上面を覆う第２磁性体層２２ｂが、絶縁性の高透磁率材料で形成されていることから、第２配線１２が高密度に配置されたとしても、第２配線１２の上面を覆う第２磁性体層２２ｂによる第２配線１２間のショートが防止されるため、磁気記憶装置の歩留まりを向上させることができる。
【００４４】
また、第２磁性体層２２ｂが、第２配線１２上および隣接する第２配線１２間に連続して設けられることから、第２配線１２の上面が第２磁性体層２２ｂにより確実に覆われた状態となる。これにより、磁界が漏洩することなく、第２配線１２に生じた電流磁界を第２配線１２の下方に配置されるＴＭＲ素子１３に効率よく集束させることが可能となるため、書き込みの際の低消費電力化を図ることができる。
【００４５】
さらに、ＴＭＲ素子１３の上方全体が高透磁率材料からなる第２磁性体層２２ｂで覆われた状態となることから、外部からの磁界の影響を消失させる磁気シールド効果を得ることができるため、外部からの磁界によるディスターブが防止できる。
【００４６】
また、本実施形態の磁気記憶装置の製造方法によれば、従来のように第２磁性体層２２ｂをパターンニングするためのリソグラフィ工程を行わなくてよいことから、製造工程が簡略化され、生産性を向上させることができる。
【００４７】
（変形例１）
なお、ここでは、絶縁膜３３に設けられた配線溝３４の側壁に第１磁性体層２２ａを形成する例について説明したが、図４に示すように、絶縁膜３３を第１磁性体層２２ａで形成してもよい。ただし、この場合の第１磁性体層２２ａは、第２配線１２間のショートを防止するため、絶縁性の高透磁率材料で形成される。この場合には、ＴＭＲ素子１３上を含む絶縁膜３２上に第１磁性体層２２ａを形成した後、第１磁性体層２２ａに配線溝３４を形成し、その内部に第２配線１２を形成することで、第２配線１２の両側面が第１磁性体層２２ａに覆われた状態となる。
【００４８】
このような磁気記憶装置およびその製造方法によれば、第２配線１２上を覆うとともに第２配線１２上間に連続して、絶縁性の高透磁率材料からなる第２磁性体層２２ｂが設けられ、第２配線１２の側面を覆う状態で高透磁率材料からなる第１磁性体層２２ａが設けられた状態となることから、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４９】
また、第２配線１２間の絶縁膜３２上の全域が第１磁性体層２２ａにより設けられており、第１磁性体層２２ａに配線溝３４を形成することで、配線溝３４の側壁に第１磁性体層２２ａを形成しなくてもよいことから、第１実施形態の製造方法よりも製造工程をさらに簡略化することができる。また、配線溝３４の内壁を覆う状態で絶縁膜３３上に第１磁性体層２２ａを形成し、エッチバックにより配線溝３４の底部および絶縁膜３３上の第１磁性体層２２ａを除去することで、配線溝３４の側壁に第１磁性体層２２ａを形成する場合と比較して、エッチバック工程を行わないため、配線溝３４の側壁を覆う第１磁性体層２２ａのエッチングガスとの反応による磁気特性劣化を防止できる。
【００５０】
（変形例２）
また、図４を用いて説明した変形例１の構成において、図５に示すように、第２配線１２間の絶縁膜３２上に、隣接する第２配線１２間の間隔以下の幅に設けられた絶縁膜３５が設けられていてもよい。ここでは、例えば第２配線１２に沿う状態で、第２配線よりも薄い膜厚で設けられ、その側壁が下層となる絶縁膜３２側に向けて徐々に幅広くなるようテーパー形状の絶縁膜３５が設けられることとする。そして、この絶縁膜３５上には、この絶縁膜３５を覆う状態で、絶縁性の高透磁率材料からなる第１磁性体層２２ａが設けられることとする。これにより、第２配線１２の下部の側面を覆う第１磁性体層２２ａの幅が、第２配線１２の下面側に向けて狭くなる。
【００５１】
このような構成の磁気記憶装置の製造方法について、図６の製造工程断面図を用いて説明する。まず、図６（ａ）に示すように、ＴＭＲ素子１３上を含む絶縁膜３２上に、例えば後工程で形成する第２配線よりも薄い膜厚で絶縁膜３５を形成する。次に、絶縁膜３５上にレジストパターン３６を形成し、レジストパターン３６を用いたエッチングを行うことで、第２配線を形成するＴＭＲ素子１３上を含む領域の絶縁膜３２を露出するとともに、絶縁膜３５の側壁を絶縁膜３２側に向けて徐々に幅広くなるようなテーパー形状に加工する。その後、レジストパターン３６を除去する。
【００５２】
次に、図６（ｂ）に示すように、絶縁膜３５を覆う状態で、ＴＭＲ素子１３上を含む絶縁膜３２上に絶縁性の高透磁率材料からなる第１磁性体層２２ａを形成する。その後、図６（ｃ）に示すように、第１磁性体層２２ａにＴＭＲ素子１３に達する状態で配線溝３４を形成する。この後の工程は、第１実施形態と同様に行い、配線溝３４の内部に第２配線１２を形成した後、第２配線１２上を含む第１磁性体層２２ａ上に第２磁性体層２２ｂを形成する。
【００５３】
このような磁気記憶装置およびその製造方法であっても、第２配線１２上を覆うとともに第２配線１２上間に連続して、絶縁性の高透磁率材料からなる第２磁性体層２２ｂが設けられ、第２配線１２の側面を覆う状態で高透磁率材料からなる第１磁性体層２２ａが設けられた状態となる。また、第２配線１２間の絶縁膜３２上が絶縁膜３５と絶縁膜３５を覆う第１磁性体層２２ａにより構成されており、第１磁性体層２２ａに配線溝３４を形成することで、配線溝３４内に設けられた第２配線１２の側面が第１磁性体層２２ａで覆われた状態となることから、配線溝３４の側壁に第１磁性体層２２ａを形成しなくてもよい。これにより変形例１と同様の効果を奏することができる。
【００５４】
さらに、この変形例２の構成では、図４を用いて説明した変形例１の構成例と比較して、テーパー形状の絶縁膜３５が設けられることで、第２配線１２の下部の側壁を覆う第１磁性体層２２ａの端部が細くなることから、第２配線１２に生じた磁界をＴＭＲ素子１３に向けてより集束させることができる。
【００５５】
なお、ここでは、側壁がテーパー形状となるように形成された絶縁膜３５が設けられることとしたが、本発明はこれに限定されず、絶縁膜３５が第２配線１２間の間隔以下の幅に設けられており、第２配線１２の下部の側面を覆う第１磁性体層２２ａの幅が狭くなるように設けられていれば良い。ただし、テーパー形状とすることで、第２配線１２の下部の側面を覆う第１磁性体層２２ａの幅が、第２配線１２の下面側に向けて狭くなるため、第２配線１２に生じる電流磁界をＴＭＲ素子１３に向けてより集束させることができ、好ましい。
【００５６】
（第２実施形態）
本実施形態の磁気記憶装置の構成を図７の断面図を用いて説明する。なお、第１実施形態で説明した磁気記憶装置と同様の構成には、同一の番号を付して説明することとする。
【００５７】
本実施形態の磁気記憶装置は、第２配線１２上および側面を覆うとともに、第２配線１２間に連続して設けられた絶縁性の高透磁率材料からなる磁性体層２２を備えている。この磁性体層２２は、ＴＭＲ素子１３が設けられた絶縁膜３２上に、第２配線１２を覆う状態で、一体で設けられている。磁性体層２２としては、第１実施形態で図１を用いて説明した第２磁性体層２２ｂと同様のものを用いることができ、例えば、絶縁性のＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライト、またはこれらに１種以上の元素を添加した酸化物磁性体、もしくは窒化物磁性体を用いることができる。
【００５８】
上述した構成の磁気記憶装置の製造方法について、図８の製造工程断面図を用いて説明する。まず、図８（ａ）に示すように、ＴＭＲ素子１３の表面が露出された状態の絶縁膜３２上の、ＴＭＲ素子１３上を含む領域に、例えばＣｕからなる第２配線１２を形成する。この場合には、第１実施形態で図２（ｂ）を用いて説明したように、絶縁膜３３のＴＭＲ素子１３上を含む領域に、配線溝３４を形成した後、この配線溝３４内を埋め込むように、絶縁膜３３上にＣｕからなる配線材料層を形成し、ＣＭＰ法により、絶縁膜３３の表面が露出するまで研磨する。その後、エッチングより絶縁膜３３を除去することで、第２配線１２を露出した状態とする。
【００５９】
次いで、図８（ｂ）に示すように、第２配線１２を覆う状態で、絶縁膜３２上に、絶縁性の高透磁率材料からなる磁性体層２２を成膜する。これにより、第２配線１２の側面および上面が磁性体層２２で覆われるとともに、隣接する第２配線１２間に連続して磁性体層２２が設けられた状態となる。
【００６０】
このような磁気記憶装置およびその製造方法であっても、絶縁性の高透磁率材料からなる磁性体層２２が、第２配線１２の上面および両側面を覆う状態で設けられるとともに、第２配線１２間に連続して設けられることから、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、第２配線１２を溝配線法によりＣｕで形成する例について説明したが、第２配線１２が例えばアルミニウム（Ａｌ）で形成される場合には、絶縁膜３２上にＡｌからなる配線材料層を形成した後、レジストパターンを用いたエッチングによりＡｌをパターニングすることで、絶縁膜３２上にＡｌからなる第２配線１２を形成する。
【００６２】
また、上述したような第１実施形態および第２実施形態では、第２配線１２の上面および側面を覆う磁性体層について説明したが、この構成を第１配線１１に適用してもよい。ただし、この場合には、第１配線１１のＴＭＲ素子１３側の面を除く面側、すなわち、第１配線１１の両側面と下面側を覆うとともに、隣接する第１配線間に連続して絶縁性の高透磁率材料からなる磁性体層が設けられた構成となる。
（変形例３）
上述したような第１実施形態および第２実施形態では、第１配線１１と第２配線１２とが直交する状態で設けられ、第１配線１１と第２配線１２の交差領域にＴＭＲ素子１３が設けられた状態のメモリセルアレイ構造の磁気記憶装置を例にとり説明したが、図９に示すような構成の磁気抵抗効果装置であっても、本発明は適用可能である。
【００６３】
この図に示す磁気抵抗効果装置は、ワード線のみで書き込む構造となっており、第１配線（書き込みワード線）１１とこの第１配線１１の上方に離間して配置される第２配線（書き込みワード線）１２とは平行に配置されている。そして、第１配線１１と第２配線１２との間の一領域には、第２配線１２とは電気的に接続されたＴＭＲ素子１３を備えている。
【００６４】
このＴＭＲ素子１３は、選択素子（例えばトランジスタ素子）（図示省略）の一つの拡散層に接続するワード線１４にコンタクト部１５および電流駆動線１６を介して接続されている。また、第１配線１１と第２配線１２とはコンタクト部１７で接続されており、矢印Ｃに示す方向に電流が流れることで、書き込みが行われるような構造となっている。このような構成の磁気抵抗効果装置は、不揮発性ロジック回路等に使用することが可能である。
【実施例】
【００６５】
（実施例１）
さらに、本発明の具体的な実施例について説明する。図１０（ａ）に示すように、第１配線１１上に絶縁膜３１および電流駆動層１６を介して、ピッチｔ１が０．７８μｍ、０．９８μｍとなるように、複数のＴＭＲ素子１３を形成した。一方、第１実施形態の第１磁性体層２２ａおよび第２磁性体層２２ｂと同じ形状および膜厚の磁極Ｍを形成した（実施例１）。具体的には、磁極Ｍは、第１磁性体層２２ａに対応する磁極Ｍ１と第２磁性体層２２ｂに対応する磁極Ｍ２とで構成されており、ＴＭＲ素子１３の両側面上に設けられる磁極Ｍ１の間隔Ｗ１を５２０ｎｍ、Ｍ１の幅Ｗ２を２０ｎｍ、Ｍ１の長さＬ２を４００ｎｍで形成した。また、磁極Ｍ１上に連続して設けられる磁極Ｍ２の膜厚Ｌ１を５０ｎｍで形成した。
【００６６】
またこの実施例１に対する比較例として、背景技術で説明した、図１２（ａ）と同様の構成（no clad）、すなわち、磁極のないものを比較例１とし、図１２（ｂ）と同様の構成、すなわち、磁極Ｍ２がＴＭＲ素子１３毎に区切られた構成(separate)のもの比較例２とした。
【００６７】
そして、実施例１および比較例１、２の構成について、２０ｍＡの電流を流したときの磁界の漏洩をシミュレーションするとともに、ＴＭＲ素子１３に印加する磁界が同じ大きさになる電流値（Ｉｃ）について比較した。その結果、隣接するＴＭＲ素子１３にかかる磁界（漏洩磁界）は比較例１に比べて顕著に小さく、また、比較例２の構造と同等であることが確認された。また、電流値については、図１０（ｂ）のグラフに示すように、比較例１と比較すると半分以下となり、比較例２と比較すると若干小さくなることが確認された。
【００６８】
（実施例２）
また、実施例２として、図４の構成の第１磁性体層２２ａおよび第２磁性体層２２ｂと同じ形状および同じ膜厚の磁極を形成し、２０ｍＡの電流を流したときの隣接するＴＭＲ素子１３にかかる磁界（漏洩磁界）をシミュレーションするとともに、ピッチ０．７８μｍおよび０．９８μｍの場合の磁界の大きさを測定した。その結果、実施例１の場合と比較して、漏洩磁界は大きい傾向があるが、図１１のグラフに示すように、磁性体層の端部とＴＭＲ素子１３上部との距離ｔ２が１５０ｎｍ以上あれば、ディスターブ等の問題にならないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の磁気抵抗効果装置に係る第１実施形態を説明するための断面図である。
【図２】本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法に係る第１実施形態を説明するための製造工程断面図（その１）である。
【図３】本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法に係る第１実施形態を説明するための製造工程断面図（その２）である。
【図４】本発明の磁気抵抗効果装置に係る第１実施形態の変形例１を説明するための断面図である。
【図５】本発明の磁気抵抗効果装置に係る第１実施形態の変形例２を説明するための断面図である。
【図６】本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法に係る第１実施形態の変形例２を説明するための製造工程断面図である。
【図７】本発明の磁気抵抗効果装置に係る第２実施形態を説明するための断面図である。
【図８】本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法に係る第２実施形態を説明するための製造工程断面図である。
【図９】本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法に係る第１実施形態および第２実施形態の変形例３を説明するための斜視図である。
【図１０】本発明の磁気抵抗効果装置に係る実施例１を説明するための構成図およびグラフである。
【図１１】本発明の磁気抵抗効果装置に係る実施例２を説明するためのグラフである。
【図１２】従来の磁気抵抗効果装置を説明するための斜視図である。
【図１３】従来の磁気抵抗効果装置の製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１１…第１配線（書き込み配線）、１２…第２配線（ビット線，書き込み配線）、１３…ＴＭＲ素子、２１…磁性体層、２１ａ…第１磁性体層、２１ｂ…第２磁性体層、３２，３３…絶縁膜
【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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