(57)【要約】【課題】素子の専有面積及び製造工程数の増加を避けつつ、素子の特性変化を避け、且つ、高い製造歩留まりを維持することが可能な強磁性トンネル接合素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】第１の磁性層と、前記第１の磁性層の上に設けられた第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に設けられた、磁性遷移金属を含む第２の磁性層と、前記第２の磁性層の側面を覆うように設けられた、前記磁性遷移金属を含む酸化マグネシウム膜と、を備える、強磁性トンネル接合素子を提供する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の磁性層と、
前記第１の磁性層の上に設けられた第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上に設けられた、磁性遷移金属を含む第２の磁性層と、
前記第２の磁性層の側面を覆うように設けられた、前記磁性遷移金属を含む酸化マグネシウム膜と、
を備える、
強磁性トンネル接合素子。
【請求項２】
前記酸化マグネシウム膜は、前記磁性遷移金属とマグネシウムと酸素とを主成分とする複合酸化物からなる、
請求項１に記載の強磁性トンネル接合素子。
【請求項３】
前記酸化マグネシウム膜は、前記第２の磁性層の周囲に位置する前記第１の絶縁層の上面を覆う、請求項１に記載の強磁性トンネル接合素子。
【請求項４】
前記磁性遷移金属は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎからなる元素群から選択される少なくとも１つの元素である、請求項１に記載の強磁性トンネル接合素子。
【請求項５】
複数の前記強磁性トンネル接合素子を備え、
互いに隣り合う前記強磁性トンネル接合素子の間には、第２の絶縁層が埋め込まれている、
請求項１に記載の強磁性トンネル接合素子。
【請求項６】
基板上に、第１の磁性層と、第１の絶縁層と、磁性遷移金属を含む第２の磁性層とを順次積層し、
前記第２の磁性層をエッチングして、複数の柱状の強磁性トンネル接合素子を形成し、
前記第２の磁性層の側面に金属マグネシウム膜を形成し、
前記金属マグネシウム膜を酸化する酸化処理により、前記第２の磁性層の側面を覆う、前記磁性遷移金属を含む酸化マグネシウム膜を形成する、
ことを含む、強磁性トンネル接合素子の製造方法。
【請求項７】
前記酸化マグネシウム膜は、前記磁性遷移金属とマグネシウムと酸素とを主成分とする複合酸化物からなる、請求項６に記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
【請求項８】
前記磁性遷移金属は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎからなる元素群から選択される少なくとも１つの元素である、請求項６に記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
【請求項９】
前記金属マグネシウム膜は、前記第２の磁性層の周囲に位置する前記第１の絶縁層の上面を覆うように形成される、請求項６に記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
【請求項１０】
前記金属マグネシウム膜は、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下の膜厚を持つように形成される、請求項６に記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
【請求項１１】
前記金属マグネシウム膜の形成はイオンビーム法によって行われる、請求項６に記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
【請求項１２】
前記金属マグネシウム膜の形成はスパッタ法によって行われる、請求項６に記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
【請求項１３】
１００℃以上３００℃以下の温度での加熱処理を行うことをさらに含む、請求項６に記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
【請求項１４】
前記酸化処理の後に、互いに隣り合う前記強磁性トンネル接合素子の間に、第２の絶縁層を埋め込むことをさらに含む、請求項６に記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、強磁性トンネル接合素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量サーバからモバイル端末に至るまで、各種情報機器の飛躍的な発展に伴い、これを構成するメモリやロジックなどの素子においても高集積化、高速化、低消費電力化等、さらなる高性能化が追求されている。特に不揮発性半導体メモリの進歩は著しく、例えば、大容量ファイルメモリとしてのフラッシュメモリは、ハードディスクドライブを駆逐する勢いで普及が進んでいる。一方、コードストレージ用途さらにはワーキングメモリへの適用を睨み、現在一般に用いられているＮＯＲフラッシュメモリ、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を置き換えるべくＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＣＲＡＭ（Ｐｈａｓｅ−Ｃｈａｎｇｅ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの様々なタイプの半導体メモリの開発が進められている。なお、これらのうちの一部は既に実用化されている。
【０００３】
上述したうちの１つであるＭＲＡＭは、ＭＲＡＭの有する磁気記憶素子の磁性体の磁化状態を変化させることにより、電気抵抗が変化することを利用して、情報の記憶を行う。従って、磁化状態の変化によって決定される上記磁気記憶素子の抵抗状態、詳細には、磁気記憶素子の電気抵抗の大小を判別することにより、記憶された情報を読み出すことができる。このようなＭＲＡＭは、高速動作が可能でありつつ、ほぼ無限（１０１５回以上）の書き換えが可能であり、さらには信頼性も高いことから、すでに産業オートメーションや航空機などの分野で使用されている。加えて、ＭＲＡＭは、その高速動作と高い信頼性とから、今後コードストレージやワーキングメモリへの展開が期待されている。
【０００４】
さらに、ＭＲＡＭのうち、スピントルク磁化反転を用いて磁性体の磁化を反転させるＭＲＡＭについては、高速動作等の上述の利点を有しつつ、低消費電力化、大容量化が可能であることから、更なる大きな期待が寄せられている。なお、このようなスピントルク磁化反転を利用したＭＲＡＭは、ＳＴＴ−ＭＲＡＭ（Ｓｐｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｔｏｒｑｕｅ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ)（スピン注入型ＭＲＡＭ）と呼ばれている。
【０００５】
詳細には、ＳＴＴ−ＭＲＡＭは、磁気記憶素子として、２つの磁性層と、これら磁性層に挟まれた絶縁層とを持つＭＴＪ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｔｕｎｎｅｌ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）素子を有している。なお、ＭＴＪ素子は、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子と呼ばれることもある。そして、このような積層構造を持つＭＴＪ素子を微細に加工した場合、製造歩留まりを高く維持することは難しい。より具体的には、加工により生じた残渣がＭＴＪ素子に付着して、電気的にショートを発生させ、ＭＴＪ素子の製造歩留まりを低下させることがある。そこで、下記の特許文献１及び２においては、このような歩留まりの低下を抑えるための方法が提案されている。
【０００６】
詳細には、下記特許文献１においては、ＭＴＪ素子を形成した後に、炭素及び酸素を含むガス雰囲気下でＭＴＪ素子に対してプラズマ処理を行い、加工により生じた残渣を除去している。さらに、下記特許文献１においては、上記残渣を除去した後、ＭＴＪ素子の側面を酸化させて、ＭＴＪ素子の側面を覆う酸化膜を形成することにより、除去しきれなかった残渣を酸化して絶縁化することにより、ショートの発生を防いでいる。また、例えば、下記特許文献２においては、ショートの発生を防ぐために、ＭＴＪ素子の側面を覆う２層構造の保護膜を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−１６４９５５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１７９６９４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  ｂ,５４,９３５３（１９９６）
【非特許文献２】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ  ａｎｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ,１５９,Ｌ１（１９９６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１のようにＭＴＪ素子の側面をそのまま酸化処理した場合には、ＭＴＪ素子の磁気特性が変化しやすく、特に微細なＭＴＪ素子では特性変化が顕著である。さらに、上記特許文献２のように、ＭＴＪ素子の側面を覆う２層構造の保護膜を形成した場合には、基板上でのＭＴＪ素子の専有面積が増加することになるため、単位面積当たりの記憶容量が小さくなる。加えて、２層構造の保護膜を形成することにより、工程数が大幅に増加し、製造コストの上昇につながることとなる。
【００１０】
そこで、本開示では、素子の専有面積及び製造工程数の増加を避けつつ、素子の特性変化を避け、且つ、高い製造歩留まりを維持することが可能な、新規且つ改良された強磁性トンネル接合素子及びその製造方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示によれば、第１の磁性層と、前記第１の磁性層の上に設けられた第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に設けられた、磁性遷移金属を含む第２の磁性層と、前記第２の磁性層の側面を覆うように設けられた、前記磁性遷移金属を含む酸化マグネシウム膜と、を備える、強磁性トンネル接合素子が提供される。
【００１２】
また、本開示によれば、基板上に、第１の磁性層と、第１の絶縁層と、磁性遷移金属を含む第２の磁性層とを順次積層し、前記第２の磁性層をエッチングして、複数の柱状の強磁性トンネル接合素子を形成し、前記第２の磁性層の側面に金属マグネシウム膜を形成し、前記金属マグネシウム膜を酸化する酸化処理により、前記第２の磁性層の側面を覆う、前記磁性遷移金属を含む酸化マグネシウム膜を形成する、ことを含む、強磁性トンネル接合素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本開示によれば、素子の専有面積及び製造工程数の増加を避けつつ、素子の特性変化を避け、且つ、高い製造歩留まりを維持することができる。
【００１４】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明者らの検討によって得られた、酸化処理時間（ＴＯｘ）に対する積層膜の抵抗比（Ｒ／Ｒ０）及び飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）を示したグラフ（その１）である。
【図２】本発明者らの検討によって得られた、酸化処理時間（ＴＯｘ）に対する積層膜の抵抗比（Ｒ／Ｒ０）及び飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）を示したグラフ（その２）である。
【図３】積層体の断面の電子顕微鏡写真と、当該写真の断面に対応するＦｅ、Ｍｇ、Ｔａの元素の分布を示したグラフである。
【図４】本開示の一実施形態に係るＭＴＪ素子１０の断面図である。
【図５】本開示の一実施形態に係るＭＴＪ素子１０の製造方法における各工程を説明する断面図（その１）である。
【図６】本開示の一実施形態に係るＭＴＪ素子１０の製造方法における各工程を説明する断面図（その２）である。
【図７】本開示の一実施形態に係るＭＴＪ素子１０の製造方法における各工程を説明する断面図（その３）である。
【図８】実施例１に係るＭＴＪ素子１０の一工程における断面図である。
【図９】図９は、比較例１、比較例３、実施例１に係るＭＴＪ素子に対して３００℃から４００℃で１時間加熱した場合の加熱処理温度（Ｔａ）に対する反転電圧（Ｖｃ）の変化を示したグラフである。
【図１０】比較例４、実施例２に係るＭＴＪ素子における、金属マグネシウムの膜厚（ｔＭｇ）に対する歩留まりの変化を示したグラフである。
【図１１】実施例３に係るＭＴＪ素子における、加熱処理温度（Ｔａ）に対するＭＴＪ素子の特性に変化を示したグラフである。
【図１２】比較例に係るＭＴＪ素子９０の製造方法における各工程を説明する断面図（その１）である。
【図１３】比較例に係るＭＴＪ素子９０の製造方法における各工程を説明する断面図（その２）である。
【図１４】比較例に係るＭＴＪ素子９０の製造方法における各工程を説明する断面図（その３）である。
【図１５】比較例に係るＭＴＪ素子９０の製造方法における各工程を説明する断面図（その４）である。
【図１６】比較例に係るＭＴＪ素子９０の製造方法における各工程を説明する断面図（その５）である。
【図１７】本発明者らの検討によって得られた、トンネルバリア層９０４を中心とした場合のエッチング深さ（ｄｎｍ）を変化させたときのＭＴＪ素子９０の磁気抵抗比（ＭＲ（％））及びショートの発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））の変化を示したグラフである。
【図１８】本発明者らの検討によって得られた、ＭＴＪ素子９０の形成後の酸化処理時間（ＴＯｘ）に対する、ＭＴＪ素子９０のショートの発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））及び素子抵抗比（Ｒ／Ｒ０）を示したグラフである。
【図１９】本発明者らの検討によって得られた、酸化処理時間（ＴＯｘ）に対する磁性膜の抵抗比（Ｒ／Ｒ０）及び飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
また、以下の説明で参照される図面は、本開示の一実施形態の説明とその理解を促すための図面であり、わかりやすくするために、図中に示される形状や寸法、比などは実際と異なる場合がある。さらに、図中に示される素子等は、以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。また、以下の説明においては、素子等の積層構造の上下方向は、素子が設けられた基板上の面を上とした場合の相対方向に対応し、実際の重力加速度に従った上下方向とは異なる場合がある。
【００１８】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本開示に係る技術的背景
１．１．ＳＴＴ−ＭＲＡＭの概要
１．２．ＭＴＪ素子の製造方法
１．３．マグネシウムの酸化促進効果について
２．本開示の一実施形態
２．１．ＭＴＪ素子の構造
２．２．ＭＴＪ素子の製造方法
３．まとめ
４．実施例
５．補足
【００１９】
＜＜１．本開示に係る技術的背景＞＞
＜１．１．ＳＴＴ−ＭＲＡＭの概要＞
まず、本開示の一実施形態を説明する前に、本開示に係る技術的背景について説明する。本開示に係る技術は、ＳＴＴ−ＭＲＡＭ（スピン注入型ＭＲＡＭ）に関するものである。
【００２０】
先に説明したように、磁性体の磁化状態によって情報を記憶するＭＲＡＭは、高速動作が可能であり、ほぼ無限（１０１５回以上）の書き換えが可能であり、さらには信頼性も高いことから、すでに様々な分野で使用されている。このようなＭＲＡＭのうち、配線から発生する電流磁界にて磁性体の磁化を反転させるＭＲＡＭについては、磁化反転の方法に起因して、消費電力の低減、及び大容量化が難しい。これは、配線からの電流磁界を用いた磁化反転を利用するＭＲＡＭにおいては、磁性体の磁化を反転することができる強さの電流磁界を発生させるには、所定の閾値以上の電流が必要であり、書き込み時の消費電力が増加しやすいためである。さらに、配線からの電流磁界を用いた磁化反転を利用するＭＲＡＭにおいては、電流磁界を発生させる配線を磁気記憶素子ごとに設けることから、磁気記憶素子の小型化に限界がある。
【００２１】
そこで、配線からの電流磁界を用いる以外の方法にて磁性体の磁化を反転するＭＲＡＭが検討されている。より具体的には、スピントルク磁化反転を用いて磁性体の磁化を反転させるＳＴＴ−ＭＲＡＭが検討されている。ＳＴＴ−ＭＲＡＭは、高速動作が可能で、且つ、書き換え回数がほぼ無限大であるというＭＲＡＭの利点を持ち、さらに、低消費電力化、大容量化を進めることができることから、大きな期待が寄せられている。
【００２２】
詳細には、ＳＴＴ−ＭＲＡＭは、磁気記憶素子として、２つの磁性層と、これら２つの磁性層に挟まれた絶縁層とを持つＭＴＪ素子を有している。ＳＴＴ−ＭＲＡＭは、当該ＭＴＪ素子において、ある方向に磁化方向が固定された一方の磁性層（固定磁化層）を通過するスピン偏極電子が、磁化方向が固定されていない他方の磁性層（自由磁化層）に進入する際に、他方の磁性層にトルクを与えること（これをスピン注入トルクと呼ぶ）を利用している。詳細には、ＭＴＪ素子にある閾値以上の電流を流すことにより、上記他方の磁性層にトルクを与えて、当該磁性層の磁性方向を反転（磁化反転）させ、当該ＭＴＪ素子に情報を記憶させる。上述のようなスピントルク磁化反転を生じさせるために必要な電流の絶対値は、５０ｎｍ程度のスケールのＭＴＪ素子においては１００μＡ以下となる。さらに、電流値は、ＭＴＪ素子の体積が小さくなるほど減少することから、ＭＴＪ素子のスケーリングにより電流を低減することが可能である。また、このようなＳＴＴ−ＭＲＡＭにおいては、ＭＴＪ素子に情報を記憶させるための電流磁界を発生させるための配線が不要となるため、セル構造をシンプルにすることができるという利点もある。
【００２３】
＜１．２．ＭＴＪ素子の製造方法＞
次に、図１２から１６を参照して、本発明者らがこれまで検討していたＭＴＪ素子９０の製造方法（比較例に係るＭＴＪ素子９０の製造方法）について説明する。図１２から図１６は、比較例に係るＭＴＪ素子９０の製造方法における各工程を説明する断面図である。これら断面図は、ＭＴＪ素子９０の積層構造の積層方向に沿ってＭＴＪ素子９０を切断した場合の断面に対応する。なお、ここでは、以下に説明する製造方法を比較例に係る製造方法としているが、当該製造方法のうちの一部の工程は、後述する本開示の一実施形態に係る製造方法と共通する。
【００２４】
図１２に示すように、比較例に係るＭＴＪ素子９０の製造方法においては、まずは、基板９００上に、第１の磁性層９０２と、トンネルバリア層（絶縁層）９０４と、第２の磁性層９０６と、保護層９０８とを順次積層する。
【００２５】
第１の磁性層９０２と第２の磁性層９０６とは、強磁性体材料から形成される。当該強磁性体材料としては、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）及びマンガン（Ｍｎ）等の磁性遷移金属元素を少なくとも１つを含む磁性体材料が挙げられる。また、当該磁性体材料は、ボロン（Ｂ）及びカーボン（Ｃ）のうちから選択された少なくとも１種以上の元素を含んでもよい。さらに具体的には、第１及び第２の磁性層９０２、９０６は、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＮｉＢ、ＦｅＣｏＣ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｔ、ＣｏＭｎＳｉ、ＭｎＡｌ等の単一材料で形成されてもよいし、これらを組み合わせた材料で形成されてもよい。また、第１の磁性層９０２の膜厚は例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、第２の磁性層９０６の膜厚は例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【００２６】
トンネルバリア層９０４は、Ａｌ２Ｏ３やＭｇＯ等の絶縁材料からなり、第１の磁性層９０２と第２の磁性層９０６との磁化状態に応じたトンネル電流が流れることとなる。なお、トンネルバリア層９０４の膜厚は、例えば０．３ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
【００２７】
保護層９０８は、各種金属材料または合金材料等から形成される。当該保護層９０８は、ＭＴＪ素子９０の製造中において各積層を保護する。
【００２８】
次に、図１３に示すように、ＭＴＪ素子９０に対応するパターンを持つフォトマスク９１０を保護層９０８上に形成する。
【００２９】
さらに、図１４に示すように、上記フォトマスク９１０をマスクとして用いて、保護層９０８、第２の磁性層９０６及びトンネルバリア層９０４に対してエッチングを行い、ＭＴＪ素子９０を形成する。当該エッチングは、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）を用いても良いし、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）を用いても良いし、それらを組み合わせても良い。なお、この際、保護層９０８、第２の磁性層９０６、トンネルバリア層９０４及び第１の磁性層９０２に対してエッチングを行ってもよい。
【００３０】
このように、ＭＴＪ素子９０を形成した場合、例えば、図１５及び図１６に示されるような状態の、柱状のＭＴＪ素子９０を得ることができる。詳細には、図１５は、トンネルバリア層９０４までエッチングした場合の例を示し、図１６は、第１の磁性層９０２までエッチングした場合の例を示す。
【００３１】
図１５に示すように、トンネルバリア層９０４までエッチングした場合には、第２の磁性層９０６に対してエッチングすることによって生じたエッチング残渣９３０が、トンネルバリア層９０４上の第２の磁性層９０６の周囲に残存する。エッチング残渣９３０を完全に除去しつつ、第２の磁性層９０６をエッチングすることは難しいことから、エッチング残渣９３０は、図１５に示すように第２の磁性層９０６の周囲に残ってしまう。当該エッチング残渣９３０は、エッチングされた第２の磁性層９０６に起因するものであることから、第２の磁性層９０６を構成する成分（例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｎ等）を含む。従って、第２の磁性層９０６の周囲に残るエッチング残渣９３０がＭＴＪ素子９０の第２の磁性層９０６に影響を与えることにより、ＭＴＪ素子９０の保持力特性や磁気抵抗比等の磁気特性が劣化することがある。また、図１５に示すように、これまでの加工により生じた残渣からなる再付着物９２０がＭＴＪ素子９０の側面に再付着する。当該再付着物９２０も、エッチングされた第２の磁性層９０６及び保護層９０８等に起因するものであることから、第２の磁性層９０６及び保護層９０８等を構成する成分を含む。従って、このような再付着物９２０によっても、ＭＴＪ素子９０の磁気特性が劣化することもある。
【００３２】
さらに、図１６に示すように、トンネルバリア層９０４を深くまでエッチングしてしまった場合には、再付着物９２０が、トンネルバリア層９０４の側面をその膜厚方向に沿って付着することもある。このような場合、再付着物９２０は、先に説明したようにエッチングされた第２の磁性層９０６及び保護層９０８等に起因するものあることから、含まれる成分によっては導電性を有する場合がある。従って、再付着物９２０が、トンネルバリア層９０４の側面をその膜厚方向に沿って付着した場合には、第１の磁性層９０２と第２の磁性層９０６とを電気的に接続する、すなわちショートを発生させることがある。その結果、ＭＴＪ素子９０の製造歩留まりを低下させることとなる。
【００３３】
また、図１６に示すように、第１の磁性層９０２までエッチングした場合には、図１５の場合と比べて、第２の磁性層９０６の周囲にエッチング残渣９３０が残りにくい。しかしながら、再付着物９２０が、トンネルバリア層９０４の側面をその膜厚方向に沿って付着しやすい。再付着物９２０は、先に説明したように、含まれる成分によっては導電性を有する場合がある。従って、図１６に示すように、再付着物９２０が、トンネルバリア層９０４の側面をその膜厚方向に沿って付着した場合には、第１の磁性層９０２と第２の磁性層９０６とを電気的に接続し、ショートを発生させる。その結果、ＭＴＪ素子９０の耐圧が低下したり、製造歩留まりが悪化したりすることとなる。また、図１６の例においても、図１５の例と同様に、ＭＴＪ素子９０の側面に再付着した再付着物９２０により、ＭＴＪ素子９０の保持力特性や磁気抵抗比等の磁気特性が劣化することがある。
【００３４】
そこで、本発明者らは、上述のエッチングのエッチング深さとＭＴＪ素子９０におけるショートの発生率及び磁気抵抗比との関係について検討を行った。当該検討により得られた結果を図１７に示す。図１７は、本発明者らの検討によって得られた、トンネルバリア層９０４を中心とした場合のエッチング深さ（ｄｎｍ）を変化させたときのＭＴＪ素子９０の磁気抵抗比（ＭＲ（％））及びショートの発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））の変化を示したグラフである。図１７においては、横軸は、エッチング深さ（ｄｎｍ）を示し、トンネルバリア層９０４をエッチングして掘り進めた膜厚を正の値で示し、トンネルバリア層９０４がエッチングされずに残った膜厚を負の値で示している。また、縦軸については、右側の縦軸が磁気抵抗比（ＭＲ（％））を示し、左側の縦軸がショート発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））を示している。なお、磁気抵抗比（ＭＲ）は、１２端子プローブを用いたＣｕｒｒｅｎｔ−Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ（ＣＩＰＴ）法によって測定した。また、ショート発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））は、ＭＴＪ素子９０の第１の磁性層９０２と第２の磁性層９０６との間の導通状態を測定することによって検出した。
【００３５】
図１７のグラフによれば、図１６に示されるようにトンネルバリア層９０４を掘り進めていくに従って、第２の磁性層９０６のエッチング残渣９３０が残りにくくなり、磁気抵抗比（ＭＲ（％））が上昇した。しかしながら、トンネルバリア層９０４の周囲に再付着物９２０が付着しやすくなり、トンネルバリア層９０４におけるショートの発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））が増加した。
【００３６】
また、図１７のグラフによれば、図１５に示されるようにトンネルバリア層９０４を残した場合には、残した膜厚が増加するに従って、トンネルバリア層９０４におけるショートの発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））が増加した。さらに、第２の磁性層９０６のエッチング残渣９３０が残りやすくなることから、ＭＴＪ素子９０の磁気抵抗比（ＭＲ（％））が低下した。
【００３７】
すなわち、図１７のグラフによれば、磁気抵抗比（ＭＲ（％））を増加させつつ、ショートの発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））を低減させようとした場合には、トンネルバリア層９０４のエッチング量を精度よく制御しなくてはならないことがわかる。ターゲットとしたエッチング量から少しでもずれてしまうと、ショートの発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））が急激に増加したり、磁気抵抗比（ＭＲ（％））が急激に低下したりするためである。言い変えると、トンネルバリア層９０４のエッチング量を制御して、ＭＴＪ素子９０の磁気特性の劣化を避けつつ、ショートの発生を抑えて製造歩留まり向上させることは難しい。
【００３８】
そこで、本発明者らは、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０による影響を低減するために、様々な対策を検討してきた。より具体的には、本発明者らは、上記特許文献１のように、ＭＴＪ素子９０の形成後に酸化処理等を行って、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０を絶縁化してショートを低減する対策について検討した。
【００３９】
しかしながら、本発明者らによれば、酸化処理を行うと、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０が酸化されるだけでなく、ＭＴＪ素子９０を構成する磁性層９０２、９０６やトンネルバリア層９０４に対しても酸化処理の影響が及ぶことが分かった。図１８を参照して、上述の本発明者らの検討について説明する。図１８は、本発明者らの検討によって得られた、ＭＴＪ素子９０の形成後の酸化処理時間（ＴＯｘ）に対する、ＭＴＪ素子９０のショートの発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））及び素子抵抗比（Ｒ／Ｒ０）を示したグラフである。詳細には、図１８においては、横軸が酸化処理時間（ＴＯｘ）を示し、左側の縦軸が素子抵抗比（Ｒ／Ｒ０）を示し、右側の縦軸がショート発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））を示す。なお、素子抵抗比（Ｒ／Ｒ０）は、酸化処理を行わない試料の素子抵抗に対する比として示される。また、ここで測定された試料に係るＭＴＪ素子９０の直径は６０ｎｍである。さらに、素子抵抗は、所定のパルス電流をＭＴＪ素子９０に対して印加することにより測定した。
【００４０】
図１８に示されるように、ＭＴＪ素子９０を単に酸化処理した場合には、ショートの発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））が低減するものの、ショートの発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））が十分に低減する前に、急激に素子抵抗が増加した。従って、本発明者らの検討により、ＭＴＪ素子９０の磁気特性（素子抵抗）を変化させることなく、ショートの発生率（Ｐｓｈｏｒｔ（％））を低減するような、酸化処理の条件を見出すことが難しいことがわかった。
【００４１】
次に、本発明者らは、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０は、ＭＴＪ素子９０の第２の磁性層９０６に由来することから、第２の磁性層９０６と同一の材料からなる磁性膜における酸化処理による特性変化について検討した。具体的には、本発明者らは、熱酸化膜が設けられたシリコン基板上に、ＦｅＣｏＢからなる磁性膜を１．５ｎｍの膜厚で形成し、当該磁性膜に対してプラズマ酸化処理を行った。さらに、当該磁性膜の電気抵抗及び飽和磁化を測定した。なお、電気抵抗は４端子法により測定し、また、飽和磁化については、試料振動型磁力計（ＶＳＭ：Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ  Ｓａｍｐｌｅ  Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定した。
【００４２】
上述の測定結果を図１９に示す。図１９は、本発明者らの検討によって得られた、酸化処理時間（ＴＯｘ）に対する磁性膜の抵抗比（Ｒ／Ｒ０）及び飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）を示したグラフである。詳細には、図１９の横軸が酸化処理時間（ＴＯｘ）を示し、左側の縦軸が抵抗比（Ｒ／Ｒ０）を示し、右側の縦軸が飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）を示す。なお、抵抗比（Ｒ／Ｒ０）及び飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）は、酸化処理を行わない試料の抵抗及び飽和磁化に対する比として示される。また、ここで測定された試料に係るＭＴＪ素子９０の直径は６０ｎｍである。
【００４３】
図１９に示すように、抵抗比（Ｒ／Ｒ０）は、酸化処理時間（ＴＯｘ）の増加に対して徐々に上昇し、飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）も同様に徐々に減少した。このことから、本発明者らによれば、磁性膜の特性が変化しない程度まで十分に酸化して、磁性膜を絶縁化するためには、強い酸化を行わなければならないことがわかった。磁性膜を十分に絶縁化するような酸化を行わないと、当該磁性膜と同様の成分を持つ再付着物９２０及びエッチング残渣９３０は、導電性を維持し、ショートの原因となる。さらに、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０は、ＭＴＪ素子９０の第１及び第２の磁性層９０２、９０６、トンネルバリア層９０４に影響を与え、ＭＴＪ素子９０の保持力特性や磁気抵抗比等の磁気特性の劣化の原因ともなることとなる。
【００４４】
しかしながら、再付着物９２０やエッチング残渣９３０を十分に酸化することができる条件で酸化処理した場合には、第２の磁性層９０６も同時に酸化されて、飽和磁化等の特性が変化してしまうこととなる。すなわち、本発明者らの検討によれば、ＭＴＪ素子９０の特性に影響を与えずに、再付着物９２０やエッチング残渣９３０を酸化処理により絶縁化することが難しいことが分かった。
【００４５】
また、上述した特許文献２のように、ＭＴＪ素子９０の側面を覆う２層構造の保護膜を形成した場合には、ショートの発生を避けつつ、ＭＴＪ素子９０の磁気特性の変化を避けられる可能性もある。しかしながら、この場合、基板上でのＭＴＪ素子９０の専有面積が増加することになるため、単位面積当たりの記憶容量が小さくなる。さらには、２層構造の保護膜を形成することは、工程数が大幅に増加し、製造コストの上昇につながることとなる。従って、本発明者らは、上述した特許文献２のように、ＭＴＪ素子９０の側面を覆う２層構造の保護膜を形成する方法については、問題点が多いと判断した。
【００４６】
そこで、本発明者らは、このような状況を踏まえて、ＭＴＪ素子９０の特性に影響を与えることなく、ショート等の発生を避けて、高い製造歩留まりを維持することが可能なＭＴＪ素子について鋭意検討を重ねた。当該検討を行う中で、本発明者らは、以下に説明するマグネシウムの酸化促進効果に着眼し、本開示の一実施形態を創作するに至った。以下に、本発明者らが着眼した現象について説明する。
【００４７】
＜１．３．マグネシウムの酸化促進効果について＞
本発明者らは、上述したような状況の中で、マグネシウム（Ｍｇ）の性質に着目した。マグネシウムは、酸化しやすい金属元素である。さらに、マグネシウムは、再付着物９２０やエッチング残渣９３０に含まれるＦｅやＣｏ等の磁性遷移金属と複合酸化物を形成しやすい。このことは、Ｍｇ単体の酸化物であるＭｇＯの生成ギブスエネルギーが−５６９ｋＪ／ｍｏｌ、Ｆｅ単体の酸化物であるＦｅ２Ｏ３の生成ギブスエネルギーが−７４２ｋＪ／ｍｏｌであるのに対して、ＦｅとＭｇとの複合酸化物であるＭｇＦｅ２Ｏ４の生成ギブスエネルギーが−１３１７ｋＪ／ｍｏｌであることからも明らかである。
【００４８】
そこで、本発明者らは、図１９のグラフを得た検討を同様の検討を、ＦｅＣｏＢからなる磁性膜の代わりに金属マグネシウム膜で行った。当該検討によると、金属マグネシウム膜は大気中ですぐに酸化し、膜厚１．５ｎｍでは伝導性のない絶縁膜になることがわかった。
【００４９】
次に、本発明者らは、ＦｅＣｏＢからなる磁性膜と金属マグネシウム膜とを積層して得た積層膜に酸化処理を行うことによる、積層体の特性変化について検討した。詳細には、上述と同様に、熱酸化膜が設けられたシリコン基板上に、ＦｅＣｏＢからなる磁性膜を１．５ｎｍの膜厚で形成し、さらに、金属マグネシウム膜を１ｎｍの膜厚で形成した。そして、当該積層膜に対してプラズマ酸化処理を行った。さらに、当該積層膜の電気抵抗及び飽和磁化を測定した。
【００５０】
上述の測定結果を図１に示す。図１は、本発明者らの検討によって得られた、酸化処理時間（ＴＯｘ）に対する積層膜の抵抗比（Ｒ／Ｒ０）及び飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）を示したグラフである。詳細には、図１の横軸が酸化処理時間（ＴＯｘ）を示し、左側の縦軸が抵抗比（Ｒ／Ｒ０）を示し、右側の縦軸が飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）を示す。なお、抵抗比（Ｒ／Ｒ０）及び飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）は、酸化処理を行う前の上記積層膜の抵抗及び飽和磁化に対する比として示される。
【００５１】
また、上述の酸化処理の前に、２００℃で、１０分間加熱し、同様の酸化処理及び測定を行った場合の結果を図２に示す。図２は、本発明者らの検討によって得られた、酸化処理時間（ＴＯｘ）に対する積層膜の抵抗比（Ｒ／Ｒ０）及び飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）を示したグラフである。なお、図２の横軸及び縦軸は、図１と同様である。
【００５２】
図１及び図２に示されるように、本発明者らによれば、金属マグネシウム膜を形成した場合には、図１９と比べて、酸化処理時間（ＴＯｘ）が短くても、積層膜の抵抗比（Ｒ／Ｒ０）の増加及び飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）の低下が見られることが分かった。さらに酸化処理時間が長くしていくと、積層膜の抵抗比（Ｒ／Ｒ０）及び飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）の変化が少なくなることが分かった。これは、金属マグネシウム膜を積層することにより、磁性膜の酸化が促進されるため、酸化処理時間が短くても酸化が促進し、磁性膜が絶縁化されたことによるものであると考えられる。そして、磁性膜の表面に一度酸化膜が形成されると、形成された酸化膜により内部への酸素の進入が抑制されることから、磁性膜の内部が酸化されなくなり、積層膜の抵抗比（Ｒ／Ｒ０）及び飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）の変化が少なくなったと考えられる。
【００５３】
また、図２に示されるように、本発明者らによれば、酸化処理前に２００℃で積層膜を加熱した場合には、図１に比べて、積層膜の抵抗比（Ｒ／Ｒ０）の増加及び飽和磁化比（Ｍｓ／Ｍｓ０）の低下が著しいことが分かった。これは、酸化処理前の加熱によって、ＭｇとＦｅＣｏＢ膜からの磁性遷移金属とが拡散し混ざり合ったことにより、磁性膜であるＦｅＣｏＢが酸化しやすくなったためであると考えられる。
【００５４】
次に、上述の現象を確認するために、上述の積層体と同様の積層体を作成し、当該積層体の断面を透過型電子顕微鏡で観察した。観察した積層体は、上述と同様の熱酸化膜が設けられたシリコン基板上に、タンタル（Ｔａ）からなる膜を５ｎｍｍの膜厚で形成し、ＦｅＣｏＢからなる磁性膜を３．０ｎｍの膜厚で形成し、金属マグネシウム膜を２ｎｍの膜厚で形成し、さらに、自然酸化を行い、その上に、ＦｅＣｏＢからなる磁性膜を１０ｎｍの膜厚で形成して得た。図３の左側に積層体の断面の電子顕微鏡写真を示し、図３の右側に当該写真の断面に対応するＦｅ、Ｍｇ、Ｔａの元素の分布を示す。なお、図３の元素分布においては、図中上下方向が試料の膜厚方向であり、また、図中右に行くほど分布量が高くなる。
【００５５】
図３の左側の顕微鏡写真において白く見える部分がマグネシウムを主成分とした領域であるが、マグネシウムの分布には上下界面で傾向に差が見られる。詳細には、マグネシウムの分布は、マグネシウムを主成分とした領域の下側部分では、マグネシウムを主成分とした領域の上側部分に比べて分布がなだらかである。これは、マグネシウムを主成分とした領域の下側部分においては、ＦｅＣｏＢからなる磁性膜からの磁性遷移金属とマグネシウムとが拡散し、これらの複合酸化物が形成されているためであると考えられる。
【００５６】
すなわち、本発明者らの検討によれば、磁性膜上に金属マグネシウム膜を作成し、酸化処理することより、マグネシウムが拡散した磁性膜の界面において酸化が促進され、短時間で磁性膜が酸化することが分かった。さらに、一度酸化膜が形成されると、形成された酸化膜により酸素が内部に進入することが抑制されることから、磁性膜の内部まで酸化することが難しくなることがわかった。そこで、本発明者らは、このようなマグネシウムの酸化促進効果を利用することにより、ＭＴＪ素子９０の特性に影響を与えることなく、ショート等の発生を避けて、高い製造歩留まりを維持することが可能な、本開示の一実施形態を着想した。
【００５７】
すなわち、以下に説明する本開示の一実施形態においては、ＭＴＪ素子を形成した後に、ＭＴＪ素子の側面に金属マグネシウム膜を形成し、酸化処理を行う。このようにすることで、酸化しやすいマグネシウムが、ＭＴＪ素子の側面や周囲に付着した再付着物９２０やエッチング残渣９３０に含まれる磁性遷移金属と混ざり合い、ＭＴＪ素子の側面に複合酸化膜を形成することができる。以下に実施形態においては、当該複合酸化膜を形成することにより、ＭＴＪ素子の側面や周囲に付着した再付着物９２０やエッチング残渣９３０を酸化して絶縁化し、ＭＴＪ素子におけるショートの発生を低減することができる。さらに、当該複合酸化膜は、ＭＴＪ素子の内部へ酸素が進入するのを防止する保護層として機能することができることから、酸化処理によるＭＴＪ素子の磁気特性の変化を低減することもできる。以下に、このような本開示の一実施形態の詳細を説明する。
【００５８】
＜＜２．本開示の一実施形態＞＞
＜２．１．ＭＴＪ素子の構造＞
まずは、本開示の一実施形態に係るＭＴＪ素子１０の構造の詳細について、図４を参照して説明する。図４は、本開示の一実施形態に係るＭＴＪ素子１０の断面図である。図４は、ＭＴＪ素子１０の積層構造の積層方向に沿ってＭＴＪ素子１０を切断した場合の断面に対応する。
【００５９】
図４に示すように、本実施形態に係るＭＴＪ素子（強磁性トンネル接合素子）１０は、第１の磁性層９０２と、トンネルバリア層（絶縁層）１０４とが順次積層された基板１００を有する。さらに、当該ＭＴＪ素子１０は、トンネルバリア層（第１の絶縁層）１０４上に設けられた磁性遷移金属を含む第２の磁性層１０６と、第２の磁性層１０６上に設けられた保護層１０８とを有する。また、当該ＭＴＪ素子１０は、第２の磁性層１０６及び保護層１０８の側面を覆うように設けられた、上記磁性遷移金属を含む第１の酸化マグネシウム膜１４０を有する。
【００６０】
基板１００は、例えばシリコン基板からなる。
【００６１】
第１の磁性層１０２は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎからなる磁性遷移金属の元素群から選択される少なくとも１つの元素を含む磁性膜からなる。すなわち、第１の磁性層１０２は、常温で強磁性を示すＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのいずれか、もしくは、合金や金属間化合物を形成した場合に強磁性を示すＭｎを含む磁性膜からなる。また、上記磁性膜は、Ｂ及びカーＣのうちから選択された少なくとも１種以上の元素を含んでもよい。さらに具体的には、第１の磁性層１０２は、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＮｉＢ、ＦｅＣｏＣ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｔ、ＣｏＭｎＳｉ、ＭｎＡｌ等の単一材料で形成されてもよいし、これらを組み合わせた材料で形成されてもよい。また、第１の磁性層１０２の膜厚は、例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。
【００６２】
トンネルバリア層１０４は、Ａｌ２Ｏ３やＭｇＯ等の絶縁材料で形成された層であり、例えば、０．３ｎｍ以上５ｎｍ以下の膜厚を有する。
【００６３】
第２の磁性層１０６も、第１の磁性層１０２と同様に、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎからなる磁性遷移金属の元素群から選択される少なくとも１つの元素を含む磁性膜からなる。また、上記磁性膜は、Ｂ及びＣのうちから選択された少なくとも１種以上の元素を含んでもよい。さらに具体的には、第１の磁性層１０２は、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＮｉＢ、ＦｅＣｏＣ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｔ、ＣｏＭｎＳｉ、ＭｎＡｌ等の単一材料で形成されてもよいし、これらを組み合わせた材料で形成されてもよい。また、第２の磁性層１０６の膜厚は、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【００６４】
なお、第１の磁性層１０２と第２の磁性層１０６とは、形成されるＭＴＪ素子１０において互いに異なる機能を持つ磁性層となる。より具体的には、ＭＴＪ素子１０が磁気ヘッドとして用いられる場合には、第１の磁性層１０２及び第２の磁性層１０６のうちの一方が、磁化方向が固定された固定磁化層となり、他方が、磁化が外部磁場で変化する自由磁化層となる。また、ＭＴＪ素子１０が磁気メモリとしていられる場合には、第１の磁性層１０２及び第２の磁性層１０６のうちの一方が固定層となり、他方が記憶層となる。なお、本実施形態においては、ＭＴＪ素子１０は、このような構成に限定されるものではなく、他の構成であってもよく、例えば、第１の磁性層１０２と第２の磁性層１０６との位置を入れ替えてもよく、さらに他の層を含んでいてもよい。さらに、第１の磁性層１０２及び第２の磁性層１０６は、単層であってもよく、もしくは、複数の層が積層され、積層された層が磁気結合した積層構造であってもよい。
【００６５】
保護層１０８は、各種金属材料、合金材料、酸化物材料等から形成される。当該保護層１０８は、ＭＴＪ素子１０の製造中において各積層を保護し、さらに、ハードマスクとして機能するようにしてもよい。保護層１０８の膜厚は、例えば、０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
【００６６】
第１の酸化マグネシウム膜１４０は、第１及び第２の磁性層１０２、１０６に含まれる上記磁性遷移金属の元素群（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ）のうちの少なくとも１つの元素とマグネシウムと酸素とを主成分とする複合酸化物からなる。また、第１の酸化マグネシウム膜１４０には、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０等に含まれるＢやＣ等の軽元素が含まれていてもよい。このような元素が第１の酸化マグネシウム膜１４０に含まれていても、ＭＴＪ素子１０におけるショートを誘発することはない。
【００６７】
図４に示すように、第１の酸化マグネシウム膜１４０は、第２の磁性層１０６の周囲に位置するトンネルバリア層１０４の上面を覆うように設けられていてもよい。
【００６８】
さらに、本実施形態に係るＭＴＪ素子１０は、図４に示すように、トンネルバリア層１０４上に、第２の磁性層１０６を取り囲むように設けられた第２の酸化マグネシウム膜１４２をさらに有していてもよい。第２の酸化マグネシウム膜１４２は、マグネシウムと酸素とを主成分とする酸化物からなる。
【００６９】
また、図４においては、図示されていないが、第２の磁性層１０６と保護層１０８との間に、絶縁層が設けられていてもよい。さらに、第１の磁性層１０２の下には、第１の磁性層１０２の結晶配向制御や基板１００に対する付着強度を向上させるための下地膜（図示省略）が設けられていてもよい。
【００７０】
そして、上述のＭＴＪ素子１０は、基板１００上にマトリックス状に複数設けられていてもよく、さらに、ＭＴＪ素子１０に接続される各種配線が設けられていてもよい。さらに、複数のＭＴＪ素子１０のうち、互いに隣り合うＭＴＪ素子１０の間には、絶縁膜（第２の絶縁層）が埋め込まれていてもよい。
【００７１】
なお、図４においては、トンネルバリア層９０４までエッチングして得た構造を持つＭＴＪ素子１０を示しているが、本実施形態においては、これに限定されるものではない。例えば、第１の磁性層９０２までエッチングして得た構造を持つ、柱状のＭＴＪ素子１０であってもよい。この場合、ＭＴＪ素子１０の側面に、上述の第１の酸化マグネシウム膜が設けられていればよい。さらに、当該第１の酸化マグネシウム膜は、第１の磁性層１０２の周囲に位置する基板１００の上面を覆うように設けられていてもよい。
【００７２】
＜２．２．ＭＴＪ素子の製造方法＞
次に、図４に示される本開示の実施形態に係るＭＴＪ素子１０の製造方法について、図５から図７を参照して説明する。図５から図７は、本開示の一実施形態に係るＭＴＪ素子１０の製造方法における各工程を説明する断面図であって、詳細には、図４に示される断面図に対応するものである。なお、以下に説明する例では、図４のトンネルバリア層１０４までエッチングして得た構造を持つＭＴＪ素子１０を製造する場合を例に説明する。
【００７３】
まずは、先に説明した図１２と同様に、基板１００上に、第１の磁性層１０２と、トンネルバリア層１０４と、第２の磁性層１０６と、保護層１０８とを順次積層する。次に、図１３と同様に、ＭＴＪ素子１０に対応するパターンを持つフォトマスクを保護層１０８上に形成する。さらに、図１４と同様に、上記フォトマスクをマスクとして用いて、保護層１０８、第２の磁性層１０６及びトンネルバリア層１０４に対してエッチングを行い、柱状のＭＴＪ素子１０を形成する。当該エッチングは、先に説明したように、イオンビームエッチングを用いても良いし、リアクティブイオンエッチングを用いても良いし、それらを組み合わせても良い。
【００７４】
このようにして、図５に示されるような状態のＭＴＪ素子１０を得ることができる。図５に示されているように、これまでの加工により生じた再付着物９２０やエッチング残渣９３０がＭＴＪ素子１０の周囲に付着している。
【００７５】
図５に示されている状態のようなＭＴＪ素子１０の側面を覆うように、金属マグネシウム膜１５０を形成する。また、金属マグネシウム膜１５０は、ＭＴＪ素子１０の第２の磁性層１０６の周囲に位置するトンネルバリア層１０４の上面の一部をも覆うように形成されてもよい。この際、金属マグネシウム膜１５０の膜厚は、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下とすることが好ましい。金属マグネシウム膜１５０の膜厚が０．５ｎｍ未満では、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０の酸化を促進させる効果が限定的なものとなるためである。また、金属マグネシウム膜１５０の膜厚が５ｎｍより厚い場合には、金属マグネシウム膜１５０の表面部のみが酸化され、その内部が十分に酸化しない場合があるためである。このような場合、酸化していない金属マグネシウム膜１５０によって、ＭＴＪ素子１０におけるショートを発生させる可能性がある。
【００７６】
金属マグネシウム膜１５０の形成は、スパッタ法やイオンビーム法、蒸着法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等で行うことができる。金属マグネシウム膜１５０は、均一な膜として形成されなくてもよいが、金属マグネシウム膜１５０からマグネシウムが拡散し、マグネシウムが再付着物９２０及びエンチング残渣９３０からの磁性遷移金属（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ）と混在するように、形成されることが好ましい。従って、マグネシウムが再付着物９２０及びエンチング残渣９３０の磁性遷移金属と混在する領域が、第１の酸化マグネシウム膜１４０及の形成領域となる。よって、マグネシウムの拡散を制御することにより、第１の酸化マグネシウム膜１４０の形成範囲や膜厚を制御することができる。
【００７７】
そこで、スパッタ法により金属マグネシウム膜１５０の形成を行う場合には、マグネシウムが所望の領域に回り込んで拡散するように、成膜時のガスの圧力や基板バイアスの条件を適宜選択することが好ましい。また、イオンビーム法により金属マグネシウム膜１５０の形成を行う場合には、マグネシウムが所望の領域（広さ及び深さ）に精度よく位置するように、マグネシウムの入射エネルギーや入射角度の条件を適宜選択することが好ましい。
【００７８】
また、金属マグネシウム膜１５０の形成中、形成後、もしくは、後述する酸化処理中において、マグネシウムを拡散させるための加熱処理を行ってもよい。当該加熱処理温度は、１００℃以上３００℃以下であることが好ましく、加熱処理温度が１００℃未満ではマグネシウムの拡散が不十分になり、３００℃より大きい場合にはマグネシウムがＭＴＪ素子１０の内部深くに拡散してしまうためある。
【００７９】
次に、図７に示すように、金属マグネシウム膜１５０に対して酸化処理を行う。当該酸化処理は、プラズマ酸化によるものであっても、自然酸化によるものであってもよい。また、金属マグネシウム膜１５０の形成後に大気中に出して空気に曝露することにより、金属マグネシウム膜１５０を酸化させてもよい。さらに、保護層１０８が酸化物材料からなる場合には、当該保護層１０８からの酸素を取り込むことにより、金属マグネシウム膜１５０が酸化するようにしてもよい。当該酸化処理により、金属マグネシウム膜１５０が酸化されるだけでなく、マグネシウムの酸化促進効果により、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０もともに酸化することとなる。
【００８０】
このようにすることで、本実施形態に係る製造方法によれば、図４に示すようなＭＴＪ素子１０を得ることができる。すなわち、第２の磁性層１０６及び保護層１０８の側面を覆うように設けられた第１の酸化マグネシウム膜１４０を有するＭＴＪ素子１０を得ることができる。第１の酸化マグネシウム膜１４０は、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０がマグネシウムとともに酸化することにより得られた膜であることから、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０等に含まれるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等の磁性遷移金属と、マグネシウムとを含む。さらに、第１の酸化マグネシウム膜１４０には、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０等に含まれるＢやＣ等の軽元素が含まれていてもよく、このような元素が第１の酸化マグネシウム膜１４０に含まれていても、ＭＴＪ素子１０におけるショートを誘発することはない。このように、第１の酸化マグネシウム膜１４０が形成されることで、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０が酸化して絶縁化されるため、ＭＴＪ素子１０におけるショートを防ぐことができる。また、上記酸化処理において、一度、第１の酸化マグネシウム膜１４０が形成されてしまうと、形成された第１の酸化マグネシウム膜１４０が保護膜として機能し、内部のＭＴＪ素子１０の第１及び第２の磁性層１０２、１０６、トンネルバリア層１０４等が上記酸化処理により酸化することを防ぐことができる。従って、ＭＴＪ素子１０の第１及び第２の磁性層１０２、１０６等が酸化しにくくなることから、上記酸化処置によってＭＴＪ素子１０の磁気特性が変化することを避けることができる。
【００８１】
また、この後に、基板１００上に設けられた複数のＭＴＪ素子１０のうち、互いに隣り合うＭＴＪ素子１０の間には酸化物材料からなる絶縁膜（第２の絶縁層）（図示省略）が埋め込まれていてもよい。この際、第１の酸化マグネシウム膜１４０をエッチングした後に、上記絶縁膜を形成してもよいが、第１の酸化マグネシウム膜１４０をそのまま、もしくは、一部を残した状態で、上記絶縁膜を形成することが好ましい。第１の酸化マグネシウム膜１４０が保護膜として機能し、内部のＭＴＪ素子１０の第２の磁性層１０６等が酸化することを防ぐことができることから、上記絶縁膜の形成の際の酸化処理によってＭＴＪ素子１０の磁気特性が変化することを避けることができるためである。
【００８２】
＜＜３．まとめ＞＞
以上のように、本実施形態においては、ＭＴＪ素子１０を形成した後に、ＭＴＪ素子１０の側面に金属マグネシウム膜１５０を形成し、酸化処理を行う。このようにすることで、マグネシウムが金属マグネシウム膜１５０から拡散しつつ、ＭＴＪ素子１０の側面等に存在する再付着物９２０及びエッチング残渣９３０等に含まれる磁性遷移金属（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ）と混在し酸化する。その結果、ＭＴＪ素子１０の側面を覆うように、マグネシウムと磁性遷移金属との複合酸化膜である第１の酸化マグネシウム膜１４０が形成される。本実施形態によれば、このような第１の酸化マグネシウム膜１４０を形成することにより、ＭＴＪ素子１０の側面等に付着した再付着物９２０及びエッチング残渣９３０を絶縁化することから、ＭＴＪ素子１０におけるショートの発生を低減することができる。その結果、本実施形態によれば、高い製造歩留まりを維持することが可能となる。さらに、当該第１の酸化マグネシウム膜１４０は、ＭＴＪ素子１０を構成する第１及び第２の磁性層１０４、１０６、トンネルバリア層１０４等の内部へ酸素が進入するのを防止する保護層として機能することができることから、本実施形態によれば、酸化処理によるＭＴＪ素子１０の特性の変化を低減することもできる。
【００８３】
さらに、本実施形態においては、金属マグネシウム膜１５０を形成し、酸化処理を行うことにより、第１の酸化マグネシウム膜１４０を形成していることから、ＭＴＪ素子１０の製造において大幅に工程数を増加させることはない。従って、本実施形態によれば、製造コストの大幅な増加を抑えることができる。さらに、第１の酸化マグネシウム膜１４０は、上述した特許文献２のような２層構造の保護膜ではないことから、基板上でのＭＴＪ素子１０の専有面積の増加を抑え、単位面積当たりの記憶容量が低下することを避けることができる。
【００８４】
なお、本開示の実施形態に係るＭＴＪ素子１０の磁性層は、垂直磁化膜であってもよく、面内磁化膜であってもよい。
【００８５】
また、本実施形態に係るＭＴＪ素子１０を有する記憶装置（ＭＲＡＭ）は、演算装置等を成す半導体回路とともに同一の半導体チップに搭載されて半導体装置（Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ:ＳｏＣ）をなしてもよい。また、本実施形態に係る記憶装置は、記憶装置が搭載され得る各種の電気機器に実装されてよい。例えば、記憶装置は、各種のモバイル機器（スマートフォン、タブレットＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等）、ノートＰＣ、ウェアラブルデバイス、ゲーム機器、音楽機器、ビデオ機器、又はデジタルカメラ等の、各種の電子機器に、一時記憶のためのメモリとして、あるいはストレージとして搭載されてよい。
【００８６】
さらに、本開示の一実施形態に係るＭＴＪ素子１０は、記憶装置（ＭＲＡＭ）を構成する磁気記憶素子であるとして説明したが、上記ＭＴＪ素子１０は、このような記憶装置に適用することに限定されるものでではない。例えば、上記ＭＴＪ素子１０は、磁気ヘッド及びこの磁気ヘッドを搭載したハードディスクドライブ、磁気センサ機器に適用することも可能である。
【００８７】
＜＜４．実施例＞＞
以上、本開示の一実施形態の詳細について説明した。次に、具体的な実施例を示しながら、本開示の一実施形態の例についてより具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本開示の一実施形態のあくまでも一例であって、本開示の一実施形態が下記の例に限定されるものではない。
【００８８】
（実施例１）
まず、図８を参照して、実施例１について説明する。図８は、実施例１に係るＭＴＪ素子１０の一工程における断面図である。実施例１に係るＭＴＪ素子は、図４で示したＭＴＪ素子１０に対応する。
【００８９】
図８に示すように、まず、基板２００上に、下地層２０２をＴａ（膜厚５ｎｍ）及びルテニウム（Ｒｕ）（膜厚２ｎｍ）の積層膜で形成した。次に、磁化固定層２０４をＣｏＰｔ（膜厚２ｎｍ）で形成し、磁化結合層２０６をＲｕ（膜厚０．５ｎｍ）で形成し、磁化結合層２０８をタングステン（Ｗ）（膜厚０．２ｎｍ）で形成し、磁化参照層２１０をＦｅＣｏＢ（膜厚１ｎｍ）で形成し、トンネルバリア層２１２をＭｇＯ（膜厚０．７ｎｍ）で形成した。
【００９０】
さらに、図８に示すように、記憶層２１４をＦｅＣｏＢ（膜厚１．０ｎｍ）、Ｔａ（膜厚０．２ｎｍ）及びＦｅＣｏＢ（膜厚１．０ｎｍ）の積層膜で形成し、スピンバリア層２１６をＭｇＯ（膜厚０．６ｎｍ）で形成した。そして、保護層２１８をＲｕ（膜厚２ｎｍ）及びＴａ(膜厚５ｎｍ)の積層膜で形成した。
【００９１】
なお、図８の磁化固定層２０４、磁化結合層２０６、２０８、及び磁化参照層２１０が、上述した図４の第１の磁性層１０２に対応し、図８の記憶層２１４が図４の第２の磁性層１０６に対応する。
【００９２】
次に、これらの積層構造に対して、４００℃、１時間の加熱処理を行った。さらに、当該積層構造を直径５０ｎｍの円柱形状にイオンミリングで加工を行うことにより、ＭＴＪ素子の形状になるよう加工を行った。なお、イオンミリングはトンネルバリア層２１２までのエッチングとした。
【００９３】
そして、ＭＴＪ素子加工後に、金属マグネシウム膜（膜厚１ｎｍ）をスパッタリング法によって形成し、さらに、２００℃、１０分で加熱処理後、大気中で自然酸化した。さらに、図８で図示しない保護膜（ＳｉＯ２）や電極を形成した。このようにして、実施例１に係るＭＴＪ素子を形成した。
【００９４】
（実施例２）
次に、実施例２について説明する。実施例２では、ＭＴＪ素子加工の際、記憶層２１４までエッチングすることと、金属マグネシウム膜を、膜厚０．５ｎｍ、１ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様である。
【００９５】
（実施例３）
次に、実施例３について説明する。実施例３では、ＭＴＪ素子加工の際、記憶層２１４までエッチングすることと、金属マグネシウム膜を、膜厚２．０ｎｍとしたこと、さらに、金属マグネシウム膜を形成した後の加熱処理温度を０℃（加熱なし）、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃としたこと以外は、実施例１と同様である。
【００９６】
（比較例１）
続いて、比較例１について説明する。比較例１では、実施例１と同様に、図８に示す積層構造を形成し、４００℃、１時間の加熱処理を行い、当該積層構造を直径５０ｎｍの円柱形状にイオンミリングで加工を行うことにより、ＭＴＪ素子の形状の加工を行った。なお、イオンミリングはトンネルバリア層２１２までのエッチングとした。さらに、保護膜（ＳｉＯ２）や電極を形成した。このようにして、比較例１に係るＭＴＪ素子を形成した。
【００９７】
（比較例２）
次に、比較例２について説明する。比較例２でも、実施例１と同様に、ＭＴＪ素子加工を行った。次に、ＭＴＪ素子加工後に、プラズマ酸化を行い、その後、保護膜（ＳｉＯ２）や電極を形成した。このようにして、比較例２に係るＭＴＪ素子を形成した。
【００９８】
（比較例３）
次に、比較例３について説明する。比較例３でも、実施例１と同様に、ＭＴＪ素子加工を行った。次に、ＭＴＪ素子加工後に、実施例１と同様に、金属マグネシウム膜２２０（膜厚１ｎｍ）をスパッタリング法によって形成し、さらに、２００℃、１０分で加熱処理後、大気中で自然酸化した。さらに、自然酸化で形成された酸化物をイオンミリングで酸化物を除去した後に、保護膜（ＳｉＯ２）や電極を形成した。このようにして、比較例３に係るＭＴＪ素子を形成した。
【００９９】
（比較例４）
次に、比較例４について説明する。比較例４は、ＭＴＪ素子加工の際、記憶層２１４までエッチングすること以外は、比較例１と同様である。
【０１００】
そして、比較例１、比較例２、実施例１のそれぞれに係るＭＴＪ素子のショート発生率、磁気抵抗比（ＭＲ）、保磁力（Ｈｃ）、反転電圧（Ｖｃ）を測定した。測定に行って得た結果を以下の表１に示す。なお、保磁力（Ｈｃ）及び反転電圧（Ｖｃ）については、ＶＳＭを用いて測定を行った。
【０１０１】
【表１】
2018148158.tif 000003
【０１０２】
表１からわかるように、酸化処理を行わない比較例１に係るＭＴＪ素子ではショート発生率が高く、これは、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０が絶縁化されることなく残存していることに起因するものと考えられる。また、比較例１では、磁気抵抗比（ＭＲ）及び保磁力（Ｈｃ）は、ともに低い値となった。また、酸化処理を行っている比較例２に係るＭＴＪ素子では、ショート発生率が低いことから、再付着物９２０及びエッチング残渣９３０が絶縁化されているものと考えられる。しかしながら、比較例２では、磁気抵抗比（ＭＲ）及び保磁力（Ｈｃ）がともに増加しているが、反転電圧（Ｖｃ）が大幅に増加した。これは、酸化処理により、比較例に係るＭＴＪ素子の磁性層等に酸素が進入したことによるものと考えられる。これに対して、実施例１に係るＭＴＪ素子では、反転電圧（Ｖｃ）の増加がなく、さらに、ショート発生率、磁気抵抗比（ＭＲ）及び保磁力（Ｈｃ）が改善されていることがわかった。すなわち、本実施形態の第１の酸化マグネシウム膜を形成した実施例１に係るＭＴＪ素子においては、酸化処理によりショートの発生率を低くしつつ、酸化処理によるＭＴＪ素子の磁気特性の劣化を抑える効果が得られていることが分かった。
【０１０３】
次に、比較例１、比較例３、実施例１に係るＭＴＪ素子に対して、３００℃から４００℃で１時間加熱した場合の反転電圧（Ｖｃ）の変化を、図９を参照して説明する。図９は、比較例１、比較例３、実施例１に係るＭＴＪ素子に対して３００℃から４００℃で１時間加熱した場合の加熱処理温度（Ｔａ）に対する反転電圧（Ｖｃ）の変化を示したグラフである。詳細には、図９の横軸が加熱処理温度（Ｔａ）を示し、縦軸が反転電圧（Ｖｃ）を示す。
【０１０４】
図９に示すように、比較例１及び比較例３に係るＭＴＪ素子の反転電圧（Ｖｃ）については、加熱処理温度（Ｔａ）が上昇するとそれに伴って大幅に増加した。一方、実施例１に係るＭＴＪ素子は、加熱処理温度（Ｔａ）が上昇しても反転電圧（Ｖｃ）がほとんど一定に推移しており、増加がない。これは、実施例１に係るＭＴＪ素子は、保護膜としての第１の酸化マグネシウム膜を持つために、加熱処理を行ってもＭＴＪ素子の磁性層等に酸素が進入することがなく、磁性層等の特性が変化しなかったことによるものと考えられる。一方、比較例１に係るＭＴＪ素子では、もともと酸化マグネシウム膜を形成していないため、また、比較例３に係るＭＴＪ素子では、一度形成した酸化マグネシウム膜を除去してしまっているため、保護膜として機能する膜を持たない。従って、比較例１及び３では、保護膜を持たないことから、加熱処理を行うとＭＴＪ素子の磁性層等に酸素が進入し、磁性層等の特性が変化してしまったことにより、上述のような結果が得られたと考えられる。
【０１０５】
すなわち、ＭＴＪ素子の磁性層やトンネルバリア層への酸素等の進入が反転電圧（Ｖｃ）の増加の原因であることから、本実施形態に係る第１の酸化マグネシウム膜を残すことにより、ＭＴＪ素子を構成する磁性層やトンネルバリア層への酸素等の進入を妨げ、反転電圧（Ｖｃ）の増加を避けることができる。従って、本実施形態に係るＭＴＪ素子においては、金属マグネシウム膜の酸化によって得られた第１の酸化マグネシウム膜は、除去することなく、保護膜として残すことが好ましい。
【０１０６】
次に、ＭＴＪ素子加工の際、記憶層２１４までエッチングした場合の実施例２に係るＭＴＪ素子、及び比較例４に係るＭＴＪ素子について評価を行った。上述したように得られた実施例２に係るＭＴＪ素子及び比較例４に係るＭＴＪ素子に対して、それぞれを４００℃、１時間加熱処理を行い、反転電圧を測定した。そして、反転電圧が０．５Ｖ以下であったＭＴＪ素子を良品とした場合の歩留まりの結果を図１０に示す。図１０は、比較例４及び実施例２に係るＭＴＪ素子における、金属マグネシウム膜の膜厚（ｔＭｇ）に対する歩留まりの変化を示したグラフである。詳細には、図１０の横軸が金属マグネシウム膜の膜厚（ｔＭｇ）を示し、縦軸が歩留まりを示す。
【０１０７】
図１０においては、金属マグネシウム膜の膜厚（ｔＭｇ）が０ｎｍである場合が比較例４に係るＭＴＪ素子の結果であり、金属マグネシウムの膜厚（ｔＭｇ）が０．５ｎｍ〜１０ｎｍである場合が実施例２に係るＭＴＪ素子の結果に対応する。図１０に示されているように、金属マグネシウム膜を形成した場合の実施例２に係るＭＴＪ素子は、金属マグネシウム膜を形成していない比較例４に係るＭＴＪ素子に比べて、歩留まりが高い。さらに、金属マグネシウム膜の膜厚（ｔＭｇ）が０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である場合には、特に歩留まりが良好であった。従って、金属マグネシウム膜は、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下の膜厚になるように形成することが好適であることが分かった。
【０１０８】
次に、金属マグネシウム膜の形成後の加熱処理における加熱温度の影響を調べた。図１１にその結果を示す。図１１は、実施例３に係るＭＴＪ素子における、加熱処理温度（Ｔａ）に対するＭＴＪ素子の特性に変化を示したグラフである。詳細には、図１１の横軸が加熱処理温度（Ｔａ）を示し、右側の縦軸が保磁力（Ｈｃ）を示し、左側の縦軸が反転電圧（Ｖｃ）を示す。
【０１０９】
図１１に示すように、実施例３に係るＭＴＪ素子に対して加熱処理を行った場合には、加熱処理温度（Ｔａ）が増加しても、３００℃までは反転電圧（Ｖｃ）は変化が少なく、また、保磁力（Ｈｃ）が増加した。さらに、加熱処理温度（Ｔａ）が３００℃を超えると、反転電圧（Ｖｃ）が急激に増加し、一方、保磁力（Ｈｃ）は急激に減少した。従って、金属マグネシウム膜の形成後に加熱処理を行う場合には、反転電圧（Ｖｃ）の増加及び保磁力（Ｈｃ）の減少を避けるべく、加熱処理温度（Ｔａ）を３００℃以下とすることが好ましいことがわかった。
【０１１０】
＜＜５．補足＞＞
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１１】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１１２】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
第１の磁性層と、
前記第１の磁性層の上に設けられた第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上に設けられた、磁性遷移金属を含む第２の磁性層と、
前記第２の磁性層の側面を覆うように設けられた、前記磁性遷移金属を含む酸化マグネシウム膜と、
を備える、
強磁性トンネル接合素子。
（２）
前記酸化マグネシウム膜は、前記磁性遷移金属とマグネシウムと酸素とを主成分とする複合酸化物からなる、
上記（１）に記載の強磁性トンネル接合素子。
（３）
前記酸化マグネシウム膜は、前記第２の磁性層の周囲に位置する前記第１の絶縁層の上面を覆う、上記（１）又は（２）に記載の強磁性トンネル接合素子。
（４）
前記磁性遷移金属は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎからなる元素群から選択される少なくとも１つの元素である、上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の強磁性トンネル接合素子。
（５）
複数の前記強磁性トンネル接合素子を備え、
互いに隣り合う前記強磁性トンネル接合素子の間には、第２の絶縁層が埋め込まれている、
上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の強磁性トンネル接合素子。
（６）
基板上に、第１の磁性層と、第１の絶縁層と、磁性遷移金属を含む第２の磁性層とを順次積層し、
前記第２の磁性層をエッチングして、複数の柱状の強磁性トンネル接合素子を形成し、
前記第２の磁性層の側面に金属マグネシウム膜を形成し、
前記金属マグネシウム膜を酸化する酸化処理により、前記第２の磁性層の側面を覆う、前記磁性遷移金属を含む酸化マグネシウム膜を形成する、
ことを含む、強磁性トンネル接合素子の製造方法。
（７）
前記酸化マグネシウム膜は、前記磁性遷移金属とマグネシウムと酸素とを主成分とする複合酸化物からなる、上記（６）に記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
（８）
前記磁性遷移金属は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎからなる元素群から選択される少なくとも１つの元素である、上記（６）又は（７）に記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
（９）
前記金属マグネシウム膜は、前記第２の磁性層の周囲に位置する前記第１の絶縁層の上面を覆うように形成される、上記（６）〜（８）のいずれか１つに記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
（１０）
前記金属マグネシウム膜は、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下の膜厚を持つように形成される、上記（６）〜（９）のいずれか１つに記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
（１１）
前記金属マグネシウム膜の形成はイオンビーム法によって行われる、上記（６）〜（１０）のいずれか１つに記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
（１２）
前記金属マグネシウム膜の形成はスパッタ法によって行われる、上記（６）〜（１０）のいずれか１つに記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
（１３）
１００℃以上３００℃以下の温度での加熱処理を行うことをさらに含む、上記（６）〜（１２）のいずれか１つに記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法。
（１４）
前記酸化処理の後に、互いに隣り合う前記強磁性トンネル接合素子の間に、第２の絶縁層を埋め込むことをさらに含む、上記（６）〜（１３）のいずれか１つに記載の強磁性トンネル接合素子の製造方法
【符号の説明】
【０１１３】
１０、９０    ＭＴＪ素子
１００、２００、９００    基板
１０２、９０２    第１の磁性層
１０４、２１２、９０４  トンネルバリア層
１０６、９０６    第２の磁性層
１０８、２１８、９０８    保護層
１４０    第１の酸化マグネシウム膜
１４２    第２の酸化マグネシウム膜
１５０    金属マグネシウム膜
２０４    磁化固定層
２０６、２０８    磁化結合層
２１０    磁化参照層
２１４    記憶層
２１６    スピンバリア層
９１０    フォトマスク
９２０    再付着物
９３０    エッチング残渣
【図１】
2018148158.tif 000004
【図２】
2018148158.tif 000005
【図３】
2018148158.tif 000006
【図４】
2018148158.tif 000007
【図５】
2018148158.tif 000008
【図６】
2018148158.tif 000009
【図７】
2018148158.tif 000010
【図８】
2018148158.tif 000011
【図９】
2018148158.tif 000012
【図１０】
2018148158.tif 000013
【図１１】
2018148158.tif 000014
【図１２】
2018148158.tif 000015
【図１３】
2018148158.tif 000016
【図１４】
2018148158.tif 000017
【図１５】
2018148158.tif 000018
【図１６】
2018148158.tif 000019
【図１７】
2018148158.tif 000020
【図１８】
2018148158.tif 000021
【図１９】
2018148158.tif 000022